生猪无害化处理与资源化利用可行性分析及风险控制

王 格

（辽宁省农业发展服务中心，辽宁 沈阳 110164）

食品安全和生态环境等问题一直是人们关注的焦点，死猪肉流入市场的报道时有发生，随意丢弃死猪造成环境污染的报道也屡见不鲜。虽然执法部门严格打击死猪交易，但要从源头管控防止死猪流入市场、污染环境，推进生猪的无害化处理及其产物的资源化利用是治本之策。

以辽宁省畜牧业经济形势分析会上公布的统计数据为例，2020 年辽宁省生猪存栏1 284.2 万头，生猪出栏2 175.2万头；按一般情况下病死率为3%计算，辽宁每年有近75万头死亡生猪需要处理。科学高效地对死亡生猪进行无害化处理和资源化利用，是影响人类健康、生态环境、经济和社会高质量发展的关键因素之一。本文针对生猪的无害化处理与资源化利用的意义、现状、可行性、风险控制等方面展开综述，以期为生猪无害化处理与资源化利用的研究提供参考，助力畜牧业高质量发展。

1 生猪无害化处理与资源化利用的意义

（1）保障食品安全的需要：死亡生猪的去向可分为深埋、随意丢弃以及被不法商贩收购、捡拾制成熟食销售。生猪的无害化处理与资源化利用可减少随意丢弃、随意处置生猪现象，有效防控病死动物流入市场，保障食品安全。

（2）动物卫生安全的需要：动物卫生安全和食品安全已成为全社会共同关注的焦点。随着生猪养殖规模扩大，死亡生猪数量随之增加，若处理不当将会引发养殖业疫病流行的风险，进而影响人体健康。

（3）保护环境的需要：大量的死亡生猪及其产物未经妥当处理可对空气、地下水和土壤造成污染。为避免产生环境造成污染，各级政府和养猪企业有责任及义务进行科学处理死亡生猪。

（4）弥补动物蛋白饲料短缺：近年来，畜牧业迅猛发展，蛋白质饲料供应短缺的问题日益凸显。据海关数据显示，2020年1月—7月，我国蛋白饲料原料进口469.74万t，与2019 年同比增长38.1%。死亡生猪无害化处理产物经一系列技术处理，将有效缓解动物性蛋白饲料短缺。

（5）改良土壤和提高作物产量：死亡生猪无害化处理产物经过一系列技术处理，部分处理产物能够提供农业经济作物高效肥料资源，提高土壤肥力。

（6）提高经济效益和社会效益：死亡生猪无害化处理产物的资源化利用能够创造巨大的经济效益和社会效益。我国进口蛋白饲料约占50%以上，死亡生猪无害化处理的肉骨粉经科学处理将有效弥补我国动物蛋白饲料原料的缺口，降低养殖成本，同时还能够缓解传统处置方法造成的占用土地、死猪肉流入市场和污染环境等情况。

2 动物无害化处理的概念、模式及存在的问题

2.1 动物无害化处理概念

动物无害化处理即采用物理、化学或生物学等方法处理携带或疑似携带病原体的动物尸体、产品或其他物品，达到消灭传染源、切断传播途径、阻止病原扩散的目的。

目前，死亡生猪无害化处理方式主要为传统无害化处理方式和资源循环再利用方式。全国范围内死亡生猪的传统无害化处理办法包括焚烧法、化制法、高温法、深埋法、硫酸分解法[1]。传统的无害化处理方法具有政府资金投入大、成本高、无收益以及社会化难度大，难以形成良性循环和可持续发展等问题。资源循环再利用方式是在政府、企业、科研机构合力的情况下，将无害化处理产物通过技术手段处理“变废为宝”，是一套科学安全的良性资源再利用循环体系。

2.2 传统处理方法和资源循环再利用模式的对比

2.2.1 无害化处理的传统模式

深埋法是目前广泛使用的生猪无害化处理传统方法，依靠土壤自净作用进行处理，优点是经济实用、简单便捷；主要缺点是浪费土地资源，且对地下水和土壤存在潜在的污染风险[2-3]。焚烧法是在焚烧炉内经充分氧化及热解，产生的高温烟气送入二燃室燃烧，炉渣经炉渣机排出[4]。许多养殖企业使用化尸窖或化尸罐法处理生猪尸体，利用砖和混凝土结构施工建设的密闭池或耐腐蚀的材质制成的密闭罐，使生猪尸体自然腐烂降解；该方法优点是投资成本少、易管理；缺点是受地域和气候影响明显，占用和浪费土地，处理周期长，若处理不当还可能污染土壤和地下水[5-6]。

焚烧法、深埋法、化尸窖和化尸罐法等处理方法操作简单、成本低，但均存在浪费资源的缺点。

2.2.2 资源循环再利用模式

2.2.2.1 高温生物降解模式（见图1）

图1 高温生物降解模式Fig.1 Mode of high temperature and biodegradation

由图1 可知，高温生物降解处理模式进行生物处理时温度较低，不利于杀死病原体。若生物处理过程中处理不当，则存在产生强甲烷、氨气等有害气体的风险。此处理模式的终产物为结构较简单且价值较低的有机物料[7-8]。

2.2.2.2 碳化焚烧处理模式（见图2）

由图2可知，碳化焚烧处理模式即为“动物热解碳化处理技术”。优点是不需要破碎处理动物尸体，可降低感染和二次污染的风险；干燥、热解、炭化和冷却流程均于炉内完成；灭菌效果彻底，能够减少有害物质生成；热解炭化产生的生物质炭磨成粉状可直接应用于土壤改良剂、燃料等，使资源得到再利用。缺点是此模式仅回收利用生猪体内固体物质，未对所含液体和有机物质进行回收利用，资源回收利用率较低。

图2 碳化焚烧模式Fig.2 Mode of carbonization incineration

2.2.2.3 化制法处理模式（见图3、图4）

图3 干化法Fig.3 Drying method

图4 湿化法Fig.4 Humidification medthod

化制法可分为干化法和湿化法。干化法指在处理容器内，温度大于140 ℃、压力大于0.5 MPa、处理时间大于4 h 的条件下进行加热烘干，将产生的残渣送入压榨系统处理，进行资源化利用（如制成有机肥料、肉骨粉），热蒸气经处理达标后排出。由图4 可知，湿化法则是于容器内，温度大于140 ℃，压力大于0.3 MPa，处理时间大于30 min 的条件下对处理物进行固液分离。固体物经粉碎进行烘干处理，液体进入油水分离系统制成工业用油，水经处理达标后排放。该模式已在国内外一些地区得到应用，无害化处理和资源回收利用较充分，效果良好[9-11]。

2.2.2.4 湿法化制生物转化法（见图5）

图5 湿法化制生物转化法Fig.5 Biotransformation by humidification

湿法化制生物转化法是将生猪尸体通过高温、高压、湿化、熟化进行精细粉碎，干燥后的处理物混合废菌渣等辅料制成蝇蛆养殖饲料的方法。蝇蛆食后剩余残渣饲料按一定比例与发酵后的畜禽粪便混合，成为优质有机肥料。成熟蝇蛆富含丰富的蛋白质、几丁质、抗菌肽、氨基酸等，能够作为动物饲料蛋白、人类食品、保健品、相关医药等的原料。

该模式包含无害化处理、有机肥加式、废气处理、种蝇繁殖、生物消纳等5 大系统，处理过程中无废水和废渣产生，仅产生少量气体，资源化利用效率较高[12]。

3 生猪无害化处理产物资源化利用的途径

3.1 动物蛋白饲料原料

生猪尸体经高温高压、油水分离、烘干、粉碎、研磨等过程可得到肉骨粉，其粗蛋白含量可达60%左右，脂肪含量约为10%，含有氨基酸组分较鱼粉更为全面均衡，是一种营养价值高且价格低廉的蛋白粉。在保证生猪尸体制成的肉骨粉不被同类动物采食的前提下，将无害化处理后的肉骨粉进行严格消毒，确保杀死沙门杆菌等病原体，可应用于毛皮动物、宠物、禽类饲养。

3.1.1 狐、貉等毛皮动物饲料

毛皮动物生命过程中必须从饲料中获得足够的蛋白质以满足体内组织新陈代谢的需要，尤其生长期必须依靠吸收大量氨基酸形成新的组织和血液，蛋白质供给不足则阻碍动物生长、性成熟和繁殖。优质的动物蛋白含必需氨基酸应全面而且比例适当，如毛皮动物对无骨肉的消化利用率可达95%～97%，利于冬毛发育优良[13]。

3.1.2 宠物饲料原料

随着人们生活水平的提高，宠物饲养量快速增长，宠物饲料的需求量随之增加。宠物饲料中动物蛋白饲料原料需求量大，将生猪尸体经过严格、科学程序处理的无害化处理产物应用于宠物饲料可满足宠物饲养量大幅增加而提高的对动物蛋白饲料的需求[14-15]。

3.1.3 禽类饲料蛋白原料

将生猪尸体经严格、科学程序处理的无害化处理产物可应用于禽类饲料，可缓解动物源性蛋白饲料原料短缺。

3.2 生物肥料

生物肥料又称“菌肥”，是一种以微生物的生命活动为基础，使作物得到特定肥料效应的肥料制品。制作生物肥料一般采用堆肥法，即利用好氧或厌氧微生物进行代谢分解、高温发酵，将生猪尸体中的有机物制成有机肥料，是一种少投入、高效益的生猪无害化处理、有机农业高质量发展的资源化处理方式，目前已广泛用于生产实际。但在无害化处理过程中，若操作把控不严将会对环境造成潜在威胁。为有效掌控堆肥法造成的风险，Glanville 等[16]采用箱式堆肥法对生猪尸体进行无害处理，同时对土壤、水源、地表周边环境等进行环评，研究表明，箱式堆肥法更安全、效果更好。箱式堆肥法流程见图6。

图6 箱式堆肥法Fig.6 Box composting

以生猪无害化处理产物中的干物质为原料，配以多功能发酵菌种剂，可快速除臭、腐熟、脱水；添加功能性微生物菌剂，加工制成含有功能性微生物的、高营养性的生物有机肥。辅料可选择各种农作物，如秸秆、树叶杂草、稻草、米糠、谷壳等，原辅料比例4∶1，水分低于65%；每吨生猪和辅料的混合物中加入3 kg尿素或10～15 kg过磷酸钙，15 ℃堆积发酵1 w，期间翻动搅拌2次；腐熟的标志为堆温降低、物料疏松、无原臭味、略有氨味、堆内产生白色菌丝[17]。此类肥料兼具微生物肥料和有机肥料效应，既可发挥了生物菌“解”的作用，又能够供应各种营养，是一种优质高效生物肥料。

生物有机肥利用微生物的生命活动及代谢产物改善作物养分供应，提高产量、改善品质、促进生长，调控农作物生长、增强农作物抗逆性，提高土壤肥力，是生物菌应用上的一大进步。

3.3 再生能源

生猪尸体经高温高压、化学处理，可分离产生肉骨粉和油脂。Senneca[18]利用TG或DSC装置，通过焦炭等高温燃烧试验发现，当肉骨粉能量价值的条件为0.1～0.2 MPa、温度为300～500 ℃时，潜在氧分子形成的含氧化合物可作再生能源气体。在生物柴油的相关研究中发现，猪油加入40%醇油进行酶催化48 h，生物柴油制得率达96.3%[19]。厌氧微生物在无氧条件下可对生猪尸体进行稳定分解，分解产物通常包括CH4、C2H6OH 等物质，通过高温消化，能够产生高甲烷量并杀灭病原菌[20]。将猪、鸡等尸体经粉碎、高温、消杀、烘干等程序处理，对烘干的碎块压榨提取油脂，固体碎块粉碎制成肉骨粉；平均50 kg 猪、鸡尸体提取油脂和肉骨粉量分别约为4、7 kg，油脂和肉骨粉可应用于提炼生物柴油、制作化工原料和高效有机肥原料。

3.4 化工原料

将生猪尸体经高温、高压等技术处理为肉骨粉和油脂，肉骨粉中含有大量的无机盐（包括钙、磷、钾等微量元素和铅、铜、汞等金属离子）。Deydier等[21]通过试验检出猪肉骨粉中含31.6%钙元素、55.7%磷元素、2.5%钾元素和2.7%钠元素，主要以磷酸钙和羟基磷酸钙形式存在，且通过肉骨粉成功制备了磷酸，为工业化生产奠定了基础。

3.5 肉骨粉中含有磷灰石用途广泛

肉骨粉中含磷灰石。磷灰石熔点为1 650 ℃，比重为3.16 g/cm3，溶解度为0.4 mg/m3,钙磷比为1.67，可应用于骨替代材料，如整形和整容外科、齿科、层析纯化、补钙剂等。磷灰石具有良好的机械性和柔韧性，可应用于水泥等建筑材料中。磷灰石具有高吸水性和浸出能力，可替代混凝土及沙子，将无害化处理后得到的肉骨粉应用于生产建筑材料成为可能[22]。

3.6 生产骨质瓷（骨瓷）

1794年，骨瓷由英国人发明，在黏土中加入牛、羊猪等骨粉，以牛骨为佳。英国沿用至今的标准骨质瓷配方比例为骨灰∶瓷石∶黏土=2∶1∶1。含骨粉25%以上的陶瓷可称为骨瓷，骨粉成分占40%以上的属高档骨瓷。骨瓷成品质地轻巧、细密坚硬、不易磨损和破裂、有适度的透光性和保温性，色泽呈天然骨粉独有的自然奶白色。目前，市面已有骨瓷餐具、茶具、咖啡具、工艺品等出售，骨瓷在我国已逐渐成为高档瓷消费主体。采用骨粉生产高端瓷砖因能够增加瓷砖的强度、硬度、光洁度和通透性而将成为可能。

4 风险分析与控制

生猪无害化处理与资源化利用是生猪养殖业及其相关产业高质量发展的重要课题，更是生态畜牧业健康发展的必经之路。

4.1 加强无害化处理场所的规范化建设

无害化处理场所建设应符合相关规划，依法取得动物防疫条件合格证，配有与处理规模相适应的设施设备。无害化处理场所应当具有病原检测设备和检测能力，按规程要求开展检测或委托有资质的单位开展检测。

4.2 提高资源化利用的效率

当前生猪无害化处理采用的形式普遍技术含量较低、处理方法简单、设备简陋、产物的资源化利用效率偏低、资源浪费现象严重、污染副产物或二次污染的处理成本较高。无害化处理应符合安全生产和环境保护等相关法律法规和标准规范要求，应在《中华人民共和国动物防疫法》等法律法规允许的情况下，选择利于资源化利用的无害化处理方式，提高资源利用效率和产品附加值。

4.3 确保资源化利用产品的质量安全性

目前，部分养殖户会在饲料中过量添加一些含有重金属和抗生素的添加剂。生猪资源化利用产品有必要进行安全性检测，确保残留的重金属和抗生素含量符合有关规定；同时应加强生物安全监测，确保产品质量符合相关规定[23-26]。

4.4 保证无害化处理产物资源化利用产业健康发展

建议政府主导，并借助社会公益力量发展生猪无害化处理与资源化利用产业。生猪尸体来源的不确定性和无规律性导致加工原料不稳定，使其有别于普通工业生产加工。为减轻政府财政负担，应资源化利用产品的效益维持无害化处理运转。生猪资源化利用成本可能高于同类产品，在市场竞争中具有一定劣势，需要政府资金和税收优惠政策的支持。无害化处理场销售无害化处理产物应严格控制无害化处理产物流向，查验购买方资质并留存相关材料，签订销售合同。

4.5 做好生物安全风险调查评估

按照国家相关无害化处理生物安全风险调查评估方案，调查评估病死生猪产品收集、无害化处理生物安全风险因素，进行风险预判和应急处理预案。

5 结论

生猪无害化处理与资源化利用工程是一项涉及食品安全、环境安全、资源开发利用的复杂工作，更是一项造福子孙后代的重大民生工程，应由政府主导，行业企业和科研工作者参与。在国家全面推动高质量发展的新形势下，遵循客观规律，勇抓科技创新，建立生猪无害化处理与资源化利用的可持续发展的良性循环模式，提升无害化处理产物的利用率和附加值，提高生猪养殖业经济效益和社会效益，助力生态畜牧业高质量发展。