病死畜禽無害化處理技術的研究進展

孫 林，劉 平，陳金和，許振華，吳文桃

（江西農業工程職業學院，江西 樟樹 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的糞便、污水、病死畜禽，嚴重影響到我國的環境安全。其中病死畜禽由于攜帶了大量的病原微生物，如果不及時有效地處理，對人和動物的危害更直接，尤其非洲豬瘟疫情期間，病死豬的處理問題尤為突出。死畜禽的無害化處理是任何一個養殖場都必須面對和解決的問題。

2013年9月23日，原農業部印發了《建立病死豬無害化處理長效機制試點方案》，規定在全國范圍內建立病死豬無害化處理機制，建立完善的病死豬無害化處理長效制。病死畜禽無害化處理，是指用物理、化學、生物學等方法處理病死動物尸體及相關動物產品，消滅其所攜帶的病原微生物，消除動物尸體危害的過程。我國病死動物無害化處理技術主要包括五類，即掩埋法、焚燒法、化制法、化學處理法以及生物發酵法等方法[1-3]。本文對我國病死畜禽無害化處理技術的研究現狀和應用情況進行總結，分析了各類處理技術的優缺點，為今后我國病死動物無害化處理工作提供參考。

1 物理處理法

1.1 掩埋法

掩埋法是指按照相關規定，將動物尸體及相關動物產品投入掩埋坑中進行覆蓋、消毒處理的方法。掩埋法被認為是處理病死豬最基本和最方便的方法。原農業部獸醫局在2017 年依法重新制定頒布了《病死及病害動物無害化處理技術規范》提到的深埋法適用于發生動物疫情或自然災害等突發事件時對病死及病害動物的應急處理，及邊遠和交通不便地區零星病死畜禽的處理。

養豬生產中病死豬的深埋坑的規格大小應以實際處理病死動物的數量確定，坑底應高出地下水位＞1.5 cm，坑底撒一層厚度為2～5 cm 的生石灰或漂白粉進行防滲、防漏處理，掩埋動物的最上層距離地表＞1.5 cm，覆蓋距地表20～30 cm，覆土厚度1～1.2 cm[4]。掩埋法具有可操作性強和成本較低的優點，但該法可能會造成地下水和土壤污染，且對掩埋地點選擇要求苛刻，且不能用于患有炭疽等芽孢桿菌類疾病以及牛海綿狀腦病、癢病的染疫動物及產品、組織的處理，且有被不法分子盜挖的危險，歐盟和美國已經禁止采用此方法，我國部分地區仍在采用此方法處理病死畜禽[5-8]。此法易造成病原微生物的再次擴散、也不能資源化利用，不符合循環農業的理念，應逐步減少此方法的使用。

1.2 焚燒法

焚燒法主要是指將病死動物尸體投入焚燒爐/窯內或用柴堆進行焚燒，在≥850 ℃高溫下經充分燃燒，使動物尸體和病原微生物徹底消滅，把尸體變為灰渣的過程。焚燒法被認為是最安全的處理病死豬的方法。對于確認為口蹄疫、非洲豬瘟、炭疽、高致病性禽流感等嚴重危害人畜健康的病死畜禽尸體一般需采用焚燒法[9]。在目前的非洲疫情嚴峻的情況下，對病死豬進行焚化處理是一種比較普遍的方法。但焚燒法投入成本較高，處理量達10 t的集中處理設施，售價一般在100萬～200萬元[10-11]。焚燒處理會產生大量煙氣污染環境，造成二次污染，對煙氣污染物也需要進行環保處理，會進一步增加處理成本。在實際應用中采用焚燒法的無害化處理中心易造成廢氣廢水排放超標，經常受到周邊居民的投訴[11-12]。目前國內焚燒處理主要有4種方法：機械爐排、回轉窯、流化床和控制風式焚燒。在許多地區的豬場中都備有小型焚尸處理間，是一種比較普遍采用的方法[12]。我國《病害動物和病害動物產品生物安全處理規程》中規定“對確認患口蹄疫、豬瘟、傳染性水泡病、豬密螺旋體痢疾、急性豬丹毒等烈性傳染病的病死豬須采用焚燒法進行無害化處理”。因此要合理布局一些較大型的焚燒處理中心，以應對上述提及的幾種烈性傳染病發生時的病死豬的處理。

1.3 高溫化制法

高溫化制法是在密閉的高壓容器內，通過向容器夾層或容器內通入高溫飽和蒸汽，在干熱、壓力或蒸汽的作用下，處理病死及病害動物和相關動物產品的方法。該方法適用于國家規定應銷毀以外的其他疫病死亡的病死豬，通常分為干化法和濕化法。干化法化制病死豬尸體時，熱蒸汽不直接和病死豬尸體接觸，而循環于夾層中。病死豬放入化制機內受到干熱與壓力的作用而達到化制目的，主要用于生產肉骨粉、油脂等。濕化法利用蒸汽放出大量的熱能，使油脂溶化和蛋白質凝固，將病害畜禽及病害畜禽產品在高溫、高壓下蒸煮化制，徹底殺滅攜帶的病原體，并可以從中提取油脂等副產品，通常處理物中心溫度≥135 ℃，壓力≥0.3 MPa（絕對壓力），處理時間≥30 min[9]。高溫化制法在國內實際應用也較多，但此方法缺點也很明顯，投入成本較高，對技術和人員要求也較高[13]。設計年處理病死豬能力5 000 t的處理中心，項目建設累計需投資1 716萬元，其中廠房、綜合辦公樓等土建工程725萬元，水電路及網絡等配套工程建設111 萬元，設施設備投入880 萬元[14]。因此，在較為發達的區域及較大規模的豬場采用此法進行病死豬的處理，而在偏遠地區和散養戶較多的區域則不宜使用。

2 化學處理法

2.1 酸解法

酸解法是指在密閉的容器內，將病死及病害動物和相關動物產品用硫酸在一定條件下進行分解的方法。將動物尸體或破碎產物，投入耐酸的水解罐中，每噸處理物加水150～300 kg，加入98%濃硫酸300～400 kg。密閉加熱升溫至100～108 ℃，維持壓力≥0.15 MPa，時間≥4 h，至罐體內的動物尸體完全分解為液態。對于硫酸分解法，成本較高，危險性也較高，且對環境有污染，應用較少。

2.2 堿解法

堿化水解采用氫氧化鈉或氫氧化鉀作為催化劑，將尸體水解為無菌水溶液（包含多肽、氨基酸、糖類以及皂類物質）。利用氫氧化鈉或氫氧化鉀等堿性物質在高溫、高壓運作的堿化水解法能夠消滅朊病毒，堿化水解法是歐盟和美國常見的處理病死動物方法之一[15-16]。王濤等采用堿化水解設備處理病死兔尸體，嗜熱脂肪芽孢桿菌徹底滅活，尸體也得到完全分解[17]。堿化水解法與焚燒、掩埋等傳統處理方法相比具有生物安全性高、滅菌能力強、綠色環保等特點，能對染疫動物進行無害化處理，但目前國內的研究較少，尚無實際應用的報道。

3 生物處理法

生物處理法可分為好氧發酵和厭氧發酵處理法。好氧發酵由于發酵過程中可以產生高溫，具有投入少、異味少、有機物分解充分等突出優點，對普通疫病病死動物的處理應用的較多。但對患有炭疽等芽孢桿菌類疫病、非洲豬瘟、瘋牛病等的染疫動物尸體處理仍然不夠理想[9]。

3.1 好氧發酵法

3.1.1 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40 d 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[18]。王苗利等研究生物發酵法處理病死豬后堆體溫度及微生物含量變化，發現經過21 d 發酵，發酵溫度最高達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，細菌含量由1.33×108CFU·g-1下降至1.37×103CFU·g-1，發酵法對病毒和細菌的殺滅效果顯著[19]。因此堆肥發酵處理普通病死動物尸體的方法簡單而有效。

堆肥處理死畜禽的研究最早開始于19 世紀80年代末期，美國一些農場利用堆肥處理死禽，最初以條垛式堆肥為主，但條垛式堆肥系統占地面積大，處理周期長，易受外界環境影響，臭氣易散發而逐漸被替代。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三步式堆漚法，設置2個初級堆漚池、1 個二期堆漚池和1 個儲存池，按尸身重為45%、碳氮比30、初水分55%，初級堆漚50 d，二期堆漚15 d，能夠徹底地處理病死豬，處理效果能滿足規模豬場需要[20]。該方法處理過程臭味小，不需配備大型設施設備，易于操作，但鋸末、秸稈等墊料因未重復使用，需求量相對較大；未添加有益微生物，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，堆肥過程中的溫度、通氣、水分含量等因素可以得到很好的控制，因而成為好氧堆肥法中常見的方式。吉安市從2014 年4 月開始在11 個養殖場開展了倉箱式堆肥發酵法處理病死豬試點，倉箱規格為長5～6 m、寬3 m、墻體高2 m、頂棚高3.5 m 的長方形堆肥間。地面鋪30 cm 厚的木屑，靠墻留30 cm的空隙，尸體表面木屑覆≥20 cm，后面死豬在原基礎上逐層堆積覆蓋?！?0 kg 豬和胎衣、死胎可一起堆放后覆蓋，≥100 kg 豬要留≥30 cm 間距排放，≥50 kg 豬須剖腹再覆蓋。堆肥箱內濕度保持在40%～60%，手捏木屑不成團也擠不出水分。堆肥期為6 個月。3 個月機械翻動1 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，≤20 kg死豬和胎衣30～40 d就可分解到只剩皮毛，50 kg 豬需60 d，≥200 kg 的母豬分解需4個月[21]。吳志堅等采用類似的堆肥方法得到相似的結果，在試驗180 d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[22]。張浩等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，60～70 d 后碎肉已完全分解，豬瘟、鏈球菌等在55 ℃下存活≤24 h[23]。為提高堆肥發酵的效果，選擇適合的微生物菌種作為堆肥菌劑是必不可少的。董瑞蘭等采用枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、酵母菌、放線菌、乳酸菌等菌種的混合菌劑作為添加菌劑研究病死豬的降解速度和效果，堆肥在第2 天（夏季）可升高到60 ℃，經過2周發酵處理完畢，小骨塑化不成形，只剩下大塊腿骨和牙齒，提高了發酵效率[24]?？姺鼧s等研究結果表明，復合極端嗜熱菌對高溫病死豬處理中氨基酸降解效果有明顯作用[25]。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月才能處理一批，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。

3.1.2 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，因此極易變成厭氧發酵，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。杜少甫等研究不同溫度對病死豬生物降解效果的影響，發現采用75～85 ℃發酵，病死豬的生物降解效果最好，病原微生物比自然發酵組明顯減少，而干物質、氮、鈣、磷含量均明顯提高[26]。尚斌等研究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、60 L·min-1·m-3的通風量無差異，經46 d 的堆肥發酵后，死豬僅剩余部分骨骼，降解率（濕重）達到95.6%[27]。譚鶴群等將病死豬、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10 L·min-1·m-3，發酵3 d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[28]。周開鋒報道了一種動態堆肥發酵方法，采用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，電機作用下滾筒旋轉達到翻耙墊料的功能，風機外源送風，加速了微生物的耗氧發酵。尸體逐漸被分解，7～14 d的生化以及機械處理后，最后到達末端，只剩下骨頭，墊料經過處理變成了無病原微生物的復合肥[20]。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。

3.1.3 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，36 h即可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[20]。該類型的設備也在國內有一定的實際應用。江西省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，24 h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24 h 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[29]。但有研究發現，90 ℃的高溫處理72 h 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[30]。所以對于豬瘟、豬丹毒等烈性傳染病的病死豬應該采用焚燒法處理才能徹底殺滅病原。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。

3.2 厭氧發酵法

3.2.1 沼氣法

沼氣法又稱厭氧消化技術，利用受控制的厭氧細菌的分解作用，將有機物經厭氧消化轉化為沼氣和二氧化碳。在我國主要用于有機廢棄物的處理處置，近年來，我國開展了病死豬與豬糞混合厭氧發酵的試驗研究。魏東輝等研究病死豬厭氧發酵特性，病死豬厭氧發酵最佳工藝條件為接種物與底物的揮發性固體質量比為5∶5，溫度為35 ℃，產生甲烷和含有豐富營養元素的有機質肥料效果較好[31]。成瀟偉等進行病死豬與豬糞混合厭氧消化產氣性能研究，在反應溫度35 ℃，病死豬添加比例為12%的情況下發酵產氣效果最好，最高甲烷含量可達64.72%，總產氣量達5 310 mL，較豬糞單一發酵效率提升26%，且單位TS（總固體含量）和Vs（揮發性固體含量）產氣量也分別能夠提升30%和22%[32]。上海市動物無害化處理中心和中國農業大學對病死豬厭氧發酵也有過類似的研究，利用沼氣工程來處理病死豬，不僅可以獲得清潔能源沼氣，還能夠實現沼液、糞便的綜合利用，可以較大程度的實現病死豬的資源化利用并獲得較高的經濟效益，但需要人員進行安全監管和沼氣設施的定期維護，適宜于在具有大中型沼氣工程的規模養殖場推廣和使用[33-34]。

3.2.2 化尸窖法

化尸窖又稱深埋法、密閉沉尸井、處理窖、尸腐池、生物降解池、化尸池等，是指按照一定的要求，在地面挖坑后，采用磚和混凝土結構施工建設的密封池，主要依靠適量容積的化尸窖沉積動物尸體，讓其自然腐爛降解的方法。在我國一些地區已有普遍使用。肖和良等報道湖南省洞口縣病死豬無害化處理方式，洞口縣對病死豬主要采取深埋方式，并制定《洞口縣規模養殖場無害化處理化尸窖建設技術規范》，要求水泥硬化（防滲），深度在地表4 m下，池口半徑＞1.5 m，每個30 m3[35]。洪江庭研究使用“化尸窖+化尸菌”綜合配套技術處理病死豬尸體，不僅可以有效殺滅病原體、阻斷傳染源，而且可以快速分解病死豬尸體，提高化尸窖的利用率，延長使用年限[36]。深埋法比較簡單、費用低，且不易產生氣味，缺點是占用土地較多，無害化過程緩慢，某些病原微生物長期生存，不做好防滲工作有可能污染土壤或地下水，容易造成二次污染，且受化尸窖容量限制處理能力有限。

4 小 結

綜上所述，無論是掩埋法、焚燒法、化制法、還是生物處理法，均能達到將病死豬無害化處理的效果，但都有各自的利處和弊端。而在非洲豬瘟疫情處置過程中，按照農業部文件《病死及病害動物無害化處理規范》的規定，對病死豬、被撲殺豬及相關產品進行無害化處理方式主要有焚燒法、化制法、高溫法、深埋法和硫酸分解法5種，其中化制法因處理速度快、生物安全性高、資源可再利用而優勢明顯，投入成本高的缺點會隨著我國經濟發展和科技的進度而有所改變，病死畜禽的集中無害化處理采用化制法比較適合，目前階段可以使用焚燒法進行輔助處理，以應對大規模烈性傳染病的爆發[37-38]。但從長遠來看，生物法處理死畜禽是一種理想的死畜禽處理方法，即實現無害化處理又實現廢棄污染物的資源化利用，如果能解決非洲豬瘟等病原微生物的難殺滅的問題，將大有可為。

在目前的狀況下，應該采用多種方法相結合的方式，推行建設集中無害化處理點與豬場自建無害化處理設施相結合，由政府部門在養殖密集地區建立統一的大型的環保型無害化處理廠供整個周邊地區的病死豬進行集中處理，采用化制法+焚燒法加快處理周期，減少病死豬存放時間。小規模養殖場和養殖戶因地制宜根據自身情況采用焚燒、沼氣等方法，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。