好氧发酵法处理病死动物技术研究进展

孙林 刘平 曾作财 卓伟伟 朱钱龙

（江西农业工程职业学院 331200）

随着我国人民生活水平的提高,肉蛋奶的需求量急剧增长,迅速发展的畜禽业产生大量粪便、污水、病死畜禽,严重影响我国的环境安全。其中病死畜禽由于携带大量病原微生物,如果不及时有效地处理,对人和动物的危害更直接。死畜禽的无害化处理是任何一个养殖场必须面对和解决的问题。

目前,病死畜禽无害化处理主要包括掩埋法[1]、焚烧法[2]、化制法[3]及生物发酵法等。掩埋法可能会造成地下水和土壤污染,且对土地等条件要求苛刻,欧盟和美国已经禁止采用此方法[4]。焚烧法被认为是最安全的处理病死猪的方法,对于口蹄疫、猪瘟、急性猪丹毒、炭疽等烈性传染病的病死动物须采用焚烧法,是面对爆发性疫情采取的不得已手段,但从长远来看,该方法不是理想方法,焚烧法耗能大,会造成一定的经济负担[5],还会产生大量烟气污染环境,造成二次污染[6]。化制法需要专门设备,投入成本高[7]。好氧发酵法是一项无害化生物环保技术[8],因其简单实用、经济环保并能产生稳定高效植物肥料的特点,成为目前的研究热点。

1 静态堆肥法

静态堆肥法又称高温堆肥法,通过微生物作用下的高温发酵使动物尸体等有机物矿质化、腐殖化和无害化而变成腐熟肥料的过程。研究发现静态堆肥处理禽流感病死鸡40d 后,禽流感病毒RNA 快速降解,检测不到其存在,堆肥处理病死鸡能够有效灭活鸡粪中病原微生物[9]。王苗利等（2015）研究发现,经过21d 发酵,堆肥温度最高达70℃；试验病毒（蓝耳、伪狂犬、细小、圆环、传染性胃肠炎、流行性腹泻、流感病毒）均已被杀灭,细菌含量（CFU）由1.33×108下降至1.37×103,发酵法对病毒和细菌的杀灭效果显著[10]。因此,堆肥发酵处理病死畜禽尸体的方法简单且有效。

堆肥法处理病死猪按照堆肥工艺分类逐渐出现仓箱式、发酵床、堆沤池等方式。山东省青岛环山种猪科技公司病死猪生物堆肥降解处理场采用3 步式堆沤法,设置2 个初级堆沤池、1 个二期堆沤池和1 个储存池,按尸身重/kg 为45%、碳氮比30、初水分55%,初级堆沤50d,二期堆沤15d,能彻底地处理病死猪,处理效果能满足规模猪场需要[11]。该方法设备简单,易于实现,但锯末、秸秆等垫料因未重复使用,消耗量大；处理时间较长。箱式堆肥系统占地面积少,空间限制少,不易受天气条件影响,成为好氧堆肥法中常见的方式。吉安市从2014 年4 月份开始在市内的11 个养殖场开展仓箱式堆肥发酵法处理病死猪试点。仓箱规格为长5～6m、宽3m,墙体高2m,顶棚高3.5m 左右的长方形堆肥间。地面铺30cm 厚的木屑,尸体表面覆20cm 以上木屑,后面死猪在原基础上逐层堆积覆盖。堆肥箱内湿度保持在40%～60%之间,堆肥期为6 个月,3 个月左右机械翻动一次。死猪有机质开始分解温度可高达60～70℃,对病菌有很好的杀灭作用[12],20kg 以下死猪和胎衣30～40d 就可分解到只剩皮毛,超过200kg 的母猪分解需4个月以上。吴志坚等（2015）采用了类似的堆肥方法得到相似的结果,在试验180d 时,分别采集样品做病原微生物检测,未检测到猪瘟、蓝耳病、圆环病毒、伪狂犬病等病原微生物[13]。张浩等（2017）使用甘蔗渣进行堆肥处理病死猪的研究,将猪尸体进行碎后堆肥效果更好,60～70d 后碎肉已完全分解,猪瘟、链球菌等在55℃下存活不超过24h[14]。

静态堆肥法由于采用自然发酵的方法处理病死畜禽尸体,因此,一般处理周期较长,普遍需要3～6 个月以上才能处理一批,且系统透气性不好,容易产生厌氧发酵,导致死畜禽分解缓慢,效率较低。

2 动态堆肥法

动态堆肥法指通过控制堆肥过程中的温度、通气、水分含量等因素提高堆肥效果的好氧堆肥法。由于静态堆肥翻堆难度较大,频率较低,极易变成厌氧发酵,堆肥处理周期长。在堆肥过程中进行辅助加热和通风管理,可以提高堆肥效率。尚斌等（2014）研究了通风率对死猪堆肥处理效果的影响,以猪粪和玉米秸秆为发酵填充料,在发酵箱底部设有送风管道,管道设有通风小孔,控制病死猪堆肥过程中的通风量,发现100、80、60L/min·m3的通风量无明显差异,经46d 的堆肥发酵后,死猪仅剩余部分骨骼,降解率（湿重）达到95.6%[15]。谭鹤群等（2019）将病死猪、辅料拌合后加入发酵菌种,在50～70℃条件下进行辅热快速好氧发酵处理,调节发酵温度60℃和通风量10L/(L·min),发酵3d 可将病死猪无害化处理转变为干颗粒物料,处理产物能满足后续有机肥生产的要求[16]。周开锋（2013）报道了一种动态堆肥发酵方法,采用了一个密闭的旋转桶作为基本构造,由投料口投入病死猪及秸秆等垫料原料,经过缓慢旋转滚筒,尸体与垫料充分混合,微生物作用迅速分解尸体,实现了翻耙、送风、加热控制。约7～14d 处理后,尸体只剩下骨头,垫料变成了无病原微生物的复合肥[11]。该法因使用了封闭的滚筒式发酵罐,很好地解决了垫料翻耙、通风等问题,提高了微生物降解尸体的效率,但占地较广,堆肥处理成本也较高。

3 生物反应器法

生物反应器法是指为加快发酵在辅助热源基础上提前破碎的生物降解一体机模式,集机械分割、高温（90℃）杀菌、微生物发酵于一体的综合发酵设备进行病死畜禽的无害化处理。杭州加百列生物科技有限公司生产的病死猪高温生物无害化处理一体机,由自带的粉碎机将病死猪粉碎成尸体碎片,投入降解主机,主机内投入一定量的麸皮作为辅料,加入菌种,通过系统自动加热、搅拌叶搅动,使病死猪充分与辅料结合,实现病死猪的高效分解,36h 左右工作,生成如肉松样无害化蛋白质粉,可用做饲料或生产高档有机肥[11]。该类型的设备也在国内有一定的实际应用。江西峡江县在仁和镇建立一个病死猪无害化集中处理中心,采用专门的畜禽生物化尸机配合耐高温微生物,24h 即可将病死猪变身有机肥,从而实现有机废弃物的循环利用,长达24h 的95℃高温处理,完全可杀灭一切有害病毒、细菌、寄生虫等病原体[17]。但有研究发现,90℃左右的高温处理72h 仍然可以检出猪瘟病毒且具有活性,此工艺在温度控制、菌种选择、处理时间上仍需进一步优化[18]。生物反应器法处理病死猪可以快速达到降解的目的,处理周期快,但设备投入大,处理成本高,且不适用于猪粪和病死猪同时处理发酵,需要大量补充秸秆等填充料。

4 小结

综上所述,上述几种处理方法均能达到将病死猪无害化处理的效果,但各有利弊,且好氧降解法目前无法处理口蹄疫、猪瘟、传染性水泡病、猪密螺旋体痢疾、急性猪丹毒、炭疽等烈性传染病的病死动物,只能用于处理以上疾病之外的病死畜禽。在目前状况下,应采用多种方法相结合的方式,由政府部门在养殖密集地区建立统一的大型环保型无害化处理厂,采用焚烧法处理猪瘟、口蹄疫等烈性传染病死动物,采用高温化制法和生物反应器法处理其他病死畜禽；小规模养殖场和养殖户因地制宜根据自身情况采用焚化炉、静态堆肥、沼气法等方法,尽量做到病死动物无害化处理的全覆盖,确保病死动物不抛弃、不销售,不加工、不食用,并进行无害化处理。同时提倡普通疫病病死动物采用生物法处理,并加大生物处理法的研究投入,争取早日实现生物处理法对各类病死动物处理的全覆盖,实现绿色可持续发展。