好氧發酵法處理病死動物技術研究進展

孫林 劉平 曾作財 卓偉偉 朱錢龍

（江西農業工程職業學院 331200）

隨著我國人民生活水平的提高,肉蛋奶的需求量急劇增長,迅速發展的畜禽業產生大量糞便、污水、病死畜禽,嚴重影響我國的環境安全。其中病死畜禽由于攜帶大量病原微生物,如果不及時有效地處理,對人和動物的危害更直接。死畜禽的無害化處理是任何一個養殖場必須面對和解決的問題。

目前,病死畜禽無害化處理主要包括掩埋法[1]、焚燒法[2]、化制法[3]及生物發酵法等。掩埋法可能會造成地下水和土壤污染,且對土地等條件要求苛刻,歐盟和美國已經禁止采用此方法[4]。焚燒法被認為是最安全的處理病死豬的方法,對于口蹄疫、豬瘟、急性豬丹毒、炭疽等烈性傳染病的病死動物須采用焚燒法,是面對爆發性疫情采取的不得已手段,但從長遠來看,該方法不是理想方法,焚燒法耗能大,會造成一定的經濟負擔[5],還會產生大量煙氣污染環境,造成二次污染[6]。化制法需要專門設備,投入成本高[7]。好氧發酵法是一項無害化生物環保技術[8],因其簡單實用、經濟環保并能產生穩定高效植物肥料的特點,成為目前的研究熱點。

1 靜態堆肥法

靜態堆肥法又稱高溫堆肥法,通過微生物作用下的高溫發酵使動物尸體等有機物礦質化、腐殖化和無害化而變成腐熟肥料的過程。研究發現靜態堆肥處理禽流感病死雞40d 后,禽流感病毒RNA 快速降解,檢測不到其存在,堆肥處理病死雞能夠有效滅活雞糞中病原微生物[9]。王苗利等（2015）研究發現,經過21d 發酵,堆肥溫度最高達70℃；試驗病毒（藍耳、偽狂犬、細小、圓環、傳染性胃腸炎、流行性腹瀉、流感病毒）均已被殺滅,細菌含量（CFU）由1.33×108下降至1.37×103,發酵法對病毒和細菌的殺滅效果顯著[10]。因此,堆肥發酵處理病死畜禽尸體的方法簡單且有效。

堆肥法處理病死豬按照堆肥工藝分類逐漸出現倉箱式、發酵床、堆漚池等方式。山東省青島環山種豬科技公司病死豬生物堆肥降解處理場采用3 步式堆漚法,設置2 個初級堆漚池、1 個二期堆漚池和1 個儲存池,按尸身重/kg 為45%、碳氮比30、初水分55%,初級堆漚50d,二期堆漚15d,能徹底地處理病死豬,處理效果能滿足規模豬場需要[11]。該方法設備簡單,易于實現,但鋸末、秸稈等墊料因未重復使用,消耗量大；處理時間較長。箱式堆肥系統占地面積少,空間限制少,不易受天氣條件影響,成為好氧堆肥法中常見的方式。吉安市從2014 年4 月份開始在市內的11 個養殖場開展倉箱式堆肥發酵法處理病死豬試點。倉箱規格為長5～6m、寬3m,墻體高2m,頂棚高3.5m 左右的長方形堆肥間。地面鋪30cm 厚的木屑,尸體表面覆20cm 以上木屑,后面死豬在原基礎上逐層堆積覆蓋。堆肥箱內濕度保持在40%～60%之間,堆肥期為6 個月,3 個月左右機械翻動一次。死豬有機質開始分解溫度可高達60～70℃,對病菌有很好的殺滅作用[12],20kg 以下死豬和胎衣30～40d 就可分解到只剩皮毛,超過200kg 的母豬分解需4個月以上。吳志堅等（2015）采用了類似的堆肥方法得到相似的結果,在試驗180d 時,分別采集樣品做病原微生物檢測,未檢測到豬瘟、藍耳病、圓環病毒、偽狂犬病等病原微生物[13]。張浩等（2017）使用甘蔗渣進行堆肥處理病死豬的研究,將豬尸體進行碎后堆肥效果更好,60～70d 后碎肉已完全分解,豬瘟、鏈球菌等在55℃下存活不超過24h[14]。

靜態堆肥法由于采用自然發酵的方法處理病死畜禽尸體,因此,一般處理周期較長,普遍需要3～6 個月以上才能處理一批,且系統透氣性不好,容易產生厭氧發酵,導致死畜禽分解緩慢,效率較低。

2 動態堆肥法

動態堆肥法指通過控制堆肥過程中的溫度、通氣、水分含量等因素提高堆肥效果的好氧堆肥法。由于靜態堆肥翻堆難度較大,頻率較低,極易變成厭氧發酵,堆肥處理周期長。在堆肥過程中進行輔助加熱和通風管理,可以提高堆肥效率。尚斌等（2014）研究了通風率對死豬堆肥處理效果的影響,以豬糞和玉米秸稈為發酵填充料,在發酵箱底部設有送風管道,管道設有通風小孔,控制病死豬堆肥過程中的通風量,發現100、80、60L/min·m3的通風量無明顯差異,經46d 的堆肥發酵后,死豬僅剩余部分骨骼,降解率（濕重）達到95.6%[15]。譚鶴群等（2019）將病死豬、輔料拌合后加入發酵菌種,在50～70℃條件下進行輔熱快速好氧發酵處理,調節發酵溫度60℃和通風量10L/(L·min),發酵3d 可將病死豬無害化處理轉變為干顆粒物料,處理產物能滿足后續有機肥生產的要求[16]。周開鋒（2013）報道了一種動態堆肥發酵方法,采用了一個密閉的旋轉桶作為基本構造,由投料口投入病死豬及秸稈等墊料原料,經過緩慢旋轉滾筒,尸體與墊料充分混合,微生物作用迅速分解尸體,實現了翻耙、送風、加熱控制。約7～14d 處理后,尸體只剩下骨頭,墊料變成了無病原微生物的復合肥[11]。該法因使用了封閉的滾筒式發酵罐,很好地解決了墊料翻耙、通風等問題,提高了微生物降解尸體的效率,但占地較廣,堆肥處理成本也較高。

3 生物反應器法

生物反應器法是指為加快發酵在輔助熱源基礎上提前破碎的生物降解一體機模式,集機械分割、高溫（90℃）殺菌、微生物發酵于一體的綜合發酵設備進行病死畜禽的無害化處理。杭州加百列生物科技有限公司生產的病死豬高溫生物無害化處理一體機,由自帶的粉碎機將病死豬粉碎成尸體碎片,投入降解主機,主機內投入一定量的麩皮作為輔料,加入菌種,通過系統自動加熱、攪拌葉攪動,使病死豬充分與輔料結合,實現病死豬的高效分解,36h 左右工作,生成如肉松樣無害化蛋白質粉,可用做飼料或生產高檔有機肥[11]。該類型的設備也在國內有一定的實際應用。江西峽江縣在仁和鎮建立一個病死豬無害化集中處理中心,采用專門的畜禽生物化尸機配合耐高溫微生物,24h 即可將病死豬變身有機肥,從而實現有機廢棄物的循環利用,長達24h 的95℃高溫處理,完全可殺滅一切有害病毒、細菌、寄生蟲等病原體[17]。但有研究發現,90℃左右的高溫處理72h 仍然可以檢出豬瘟病毒且具有活性,此工藝在溫度控制、菌種選擇、處理時間上仍需進一步優化[18]。生物反應器法處理病死豬可以快速達到降解的目的,處理周期快,但設備投入大,處理成本高,且不適用于豬糞和病死豬同時處理發酵,需要大量補充秸稈等填充料。

4 小結

綜上所述,上述幾種處理方法均能達到將病死豬無害化處理的效果,但各有利弊,且好氧降解法目前無法處理口蹄疫、豬瘟、傳染性水泡病、豬密螺旋體痢疾、急性豬丹毒、炭疽等烈性傳染病的病死動物,只能用于處理以上疾病之外的病死畜禽。在目前狀況下,應采用多種方法相結合的方式,由政府部門在養殖密集地區建立統一的大型環保型無害化處理廠,采用焚燒法處理豬瘟、口蹄疫等烈性傳染病死動物,采用高溫化制法和生物反應器法處理其他病死畜禽；小規模養殖場和養殖戶因地制宜根據自身情況采用焚化爐、靜態堆肥、沼氣法等方法,盡量做到病死動物無害化處理的全覆蓋,確保病死動物不拋棄、不銷售,不加工、不食用,并進行無害化處理。同時提倡普通疫病病死動物采用生物法處理,并加大生物處理法的研究投入,爭取早日實現生物處理法對各類病死動物處理的全覆蓋,實現綠色可持續發展。