生物發酵無害化技術的應用探究

冷木

摘? 要：近年來，隨著規模化養殖的不斷發展，病死畜禽無害化處理深受社會關注，但由于處理能力和處理技術的欠缺，對公共衛生安全造成了一定隱患。本文從病死畜禽生物發酵無害化技術入手，從技術機理、技術類型和技術展望等方面詳細闡釋了生物發酵無害化技術的具體應用，以期對生物發酵無害化技術的創新開發與應用推廣起到積極的推進作用。

關鍵詞：病死畜禽；生物發酵；無害化處理

中圖分類號：X713 文獻標志碼：A ? ? ? ?文章編號：1001-0769（2024）01-0086-04

近年來，隨著規模化養殖場的迅速發展，豬的飼養密度逐漸加大，導致各類疾病多發，因此病死豬的無害化處理成為養豬業面臨的一大難題。研究表明，我國每年因各類疾病引起的豬的死亡率達8％以上，導致無害化處理難度很大。一直以來，許多規模化養殖場采用焚燒、掩埋等方式處理病死豬，這種處理方式具有成本高、處理不徹底、存在交叉感染等缺點，會對規模化養殖場的動物健康飼養造成巨大威脅。同時，《中華人民共和國動物防疫法》《畜禽規模養殖污染防治條例》等法律法規對病死畜禽無害化處理提出了明確的要求，在病死畜禽無害化處理過程中要堅決消滅安全隱患，保障畜禽健康飼養^[1]。為此，只有探究出新的病死畜禽無害化處理方式，才能更好地消滅有害微生物的傳播，保障畜禽業健康發展和畜禽產品的安全。生物發酵無害化處理技術源于日本民間，在日本和韓國得到了廣泛推廣和應用，近年來在我國逐漸興起。生物發酵無害化處理技術通過利用微生物的發酵降解原理，使病死畜禽尸體破碎、降解，在此過程中不產生廢水、廢氣，無異味，具有節能環保、操作簡單的特點。本文闡釋生物發酵無害化技術的機理，探究應用狀況，以期對病死動物無害化處理工作的高效開展提供積極的參考價值。

1? 生物發酵無害化技術機理

動物死亡后，身體組織會釋放出大量的分解酶，導致細胞分解、組織變軟，產生自溶現象。在自溶的過程中，隨著溫度的升高，尸體加速腐敗。當因機械損傷或中毒發生快速死亡時，由于體內含有大量的活性酶，會導致快速自溶。動物死亡后，體內的細菌會大量繁殖，加快尸體自溶的速度。經過細菌的作用后，尸體皮膚表面會產生大量的腐敗綠斑和水泡，皮下組織會因細菌產生的大量氣體而腫脹變形，口鼻流出腐敗的血水，嘴角外翻，胃腸內容物流出，剩下不能分解的骨質物。溫度也是影響動物尸體腐敗的重要因素之一，研究表明：當環境溫度處于25～35 ℃時，尸體最容易發生腐敗；當溫度低于1 ℃或高于45 ℃時，尸體腐敗速度變緩，甚至停止腐敗。此外，利用外源性微生物能對畜禽尸體進行無害化處理^[2]。研究發現，尸體經過滅菌處理后加入鋸末、稻草、稻殼和生物酶等輔料進行堆積處理，輔料中的微生物能使動物尸體完成腐殖化和無害化處理，將有機營養物轉化為可溶的營養物質^[3]。動物尸體能給外源性微生物的新陳代謝提供重要的氮源，輔料提供碳源，將尸體有機物分解成二氧化碳、水和能量。堆積過程中產生的高溫能有效殺死尸體中的病原體，實現無害化處理的目的。

2? 生物降解技術類型

2.1 好氧發酵

2.1.1靜態堆肥

靜態堆肥又稱為高溫堆肥，在微生物作用下可以將動物尸體腐殖化變成腐熟肥料。在堆肥的過程中，大量的有害微生物在高溫作用下被有效殺滅，用這種方法處理普通病死動物尸體，操作十分簡單且有效。研究發現，對因發生禽流感死亡的雞尸體進行靜態堆肥處理，40 d后體內的病毒RNA被快速降解，病毒被有效殺滅。王苗利等^[4]研究發現，采用堆肥發酵后，內部溫度可達70 ℃，豬繁殖與呼吸綜合征病毒、豬偽狂犬病毒、豬細小病毒、豬傳染性胃腸炎病毒等均能被殺滅。吳志堅等^[5]用倉箱式堆肥發酵法處理病死豬，6個月后未檢測出豬瘟、豬繁殖與呼吸綜合征、圓環病毒病等疾病的病原體。張浩等^[6]將病死豬尸體粉碎后與甘蔗渣充分混合，隨后進行堆肥發酵，2個月后檢測發現豬瘟病毒、鏈球菌等有害微生物的存活率明顯下降。董瑞蘭等^[7]將酵母、乳酸菌等菌種添加到病死豬中進行發酵，2周后只剩下難以降解的牙齒等骨質物。繆伏榮等^[8]在動物尸體中加入復合極端嗜熱菌進行高溫堆肥發酵，結果發現尸體中氨基酸的降解效果十分明顯。實踐中，應用靜態堆肥方式處理動物尸體具有簡單、高效的特點，但由于處理周期較長，加上透氣性差，易產生厭氧發酵，導致降解率下降，需要在實際操作中加以注意。

2.1.2 動態堆肥

動態堆肥可以在整個堆肥過程中通過調節肥堆中的水分、溫度、空氣等提高發酵效率。杜少甫等^[9]發現，肥堆中的溫度控制在75～85 ℃，病死豬的生物降解效果最好，而且相較于靜態發酵，發酵產物中的干物質、鈣、磷等含量顯著提高。尚斌等^[10]在死豬堆肥發酵箱底部加設了送風管道，通過定期通風，明顯提高了死豬堆肥發酵的效果，40 d后死豬尸體降解率達到95.6％。譚鶴群等^[11]利用堆肥發酵（加入秸稈輔料、發酵菌，通風量每立方米10 L/min，溫度70 ℃左右）處理病死豬尸體，連續發酵3 d后病死豬大部分轉化為干顆粒物料。周開鋒^[12]將病死豬尸體及秸稈墊料放入密閉旋轉桶內，通過旋轉將病死豬尸體和秸稈墊料充分混合，同時在電機的作用下向桶內進行外源送風，加速微生物好氧發酵，發酵7 d后病死豬尸體只剩骨頭。該方法有利于尸體與墊料的充分混合，且通風更及時，有效提高了病死動物尸體的降解率，但存在占地面積大、處理成本高等問題。實踐中常用生物反應器對病死畜禽尸體進行動態發酵，該設備集分割、高溫控制、通氣調解和微生物發酵為一體，能實現病死畜禽的無害化處理。生物反應器能實現病死豬快速降解的目的，但也存在成本投入高、豬糞和病死豬不能同時發酵等問題。

2.2 厭氧發酵

2.2.1 沼氣

厭氧發酵是通過控制肥堆中的水分和溫度，在厭氧細菌的分解作用下將有機物（動物尸體、秸稈、雜草等）轉化為甲烷和二氧化碳等可燃性氣體的過程。目前常用的厭氧細菌有發酵細菌、產氫產乙酸細菌和產甲烷菌，在整個發酵過程中不產甲烷菌和產甲烷菌之間相互依賴，相互制約，在發酵過程中始終處于平衡狀態。21世紀以來，豬糞和病死豬尸體混合厭氧發酵技術被廣泛應用。魏東輝等^[13]發現，在病死豬厭氧發酵中，將接種物與底物揮發性固體質量比控制在5∶5，發酵溫度控制在35 ℃，發酵產生的有機質肥料質量更佳。成瀟偉等^[14]研究發現，將病死豬以12％的比例添加到豬糞中進行厭氧發酵（溫度控制在35 ℃），相較于單一的豬糞發酵，甲烷產量提高64.72％，發酵效率顯著提高。

2.2.2 化尸窖

化尸窖是一種在密閉空間內進行沉尸發酵的技術。按照《畜禽養殖業污染防治技術規范》要求，在地面挖坑后，采用磚和混泥土結構建設密封池。通過化尸窖沉積動物尸體，達到自然腐爛降解的目的。肖和良等^[15]通過探究湖南省洞口縣病死豬無害化處理方式，制定了洞口縣化尸窖建設技術標準：體積為30 m³，深度為地表4 m以下，池口半徑為1.5 m以上。洪江庭采用“化尸窖+化尸菌”處理病死畜禽尸體，化尸效率明顯提高，化尸時間有效縮短，同時病原體得到了有效殺滅，阻止了疫病的擴散。實踐中采用化尸窖操作比較簡單，實施成本低，而且不易產生惡臭氣味^[16]。缺點為無害化處理時間較長，在處理過程中一旦密封不當可能會造成土壤或者地下水的污染。

3? 結語與展望

病死畜禽生物處理方法分為好氧和厭氧兩種，兩者均能科學地處理病死畜禽尸體，產生富含有機質以及植物生長必需的各種礦物質的肥料，但存在處理成本高、效率低以及對感染炭疽、非洲豬瘟、瘋牛病等疾病的動物尸體處理不理想等問題。為此，該技術想要得到更好的應用和發展，應采取科學的措施，從降低無害化處理成本、徹底消滅有害微生物、生產有機肥等方面進行改進和優化。如可提高處理溫度，增加酵母菌、枯草芽孢桿菌的使用量來提高處理效率，降低病死畜禽無害化處理成本。焦潔婷等^[17]采用高溫生物降解法來處理病死畜尸體，與焚燒深埋法相比成本節約70％以上。如何徹底殺滅病死畜禽尸體攜帶的有害微生物一直是無害化處理的熱點和難點，吳海龍^[18]研究發現，在封閉罐體中加入經160 ℃高溫滅菌后的病死畜尸體進行發酵，發酵后產生的高溫能起到二次滅菌的效果，可有效殺滅尸體攜帶的有害微生物。因此，在清除病死畜禽尸體內有害微生物時可考慮控制溫度。

此外，病死畜禽無害化處理能產生一些有機物，如何使生物發酵產生的有機物更安全，更有使用價值，也是目前病死畜禽無害化處理技術重點探討的問題。杜慧英^[19]采用含枯草芽孢桿菌、絲狀菌等細菌產生的生物降解酶，在85 ℃左右處理粉碎的病死豬尸體，降解速度比自然發酵快35％以上，而且產生的有機物、重金屬較少，干物質、氮、鈣、磷較多，更具有使用價值。

總之，生物處理技術是病死畜禽無害化處理技術的發展趨勢，在今后的發展過程中要秉持清潔環保、合理利用的原則，不斷加大技術創新力度，為阻止動物疫病傳播、保障生物安全做出積極貢獻。

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