好氧發(fā)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(nóng)業(yè)工程職業(yè)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(fā)展的畜禽業(yè)產(chǎn)生大量糞便、污水、病死畜禽,嚴重影響我國的環(huán)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(yǎng)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(fā)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(jīng)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(fā)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(jīng)濟負擔[5],還會產(chǎn)生大量煙氣污染環(huán)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(fā)酵法是一項無害化生物環(huán)保技術[8],因其簡單實用、經(jīng)濟環(huán)保并能產(chǎn)生穩(wěn)定高效植物肥料的特點,成為目前的研究熱點。

1 靜態(tài)堆肥法

靜態(tài)堆肥法又稱高溫堆肥法,通過微生物作用下的高溫發(fā)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(fā)現(xiàn)靜態(tài)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(fā)現(xiàn),經(jīng)過21d 發(fā)酵,堆肥溫度最高達70℃；試驗病毒（藍耳、偽狂犬、細小、圓環(huán)、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(fā)酵法對病毒和細菌的殺滅效果顯著[10]。因此,堆肥發(fā)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(xiàn)倉箱式、發(fā)酵床、堆漚池等方式。山東省青島環(huán)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(guī)模豬場需要[11]。該方法設備簡單,易于實現(xiàn),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(tǒng)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(yǎng)殖場開展倉箱式堆肥發(fā)酵法處理病死豬試點。倉箱規(guī)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(huán)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(tài)堆肥法由于采用自然發(fā)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(tǒng)透氣性不好,容易產(chǎn)生厭氧發(fā)酵,導致死畜禽分解緩慢,效率較低。

2 動態(tài)堆肥法

動態(tài)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(tài)堆肥翻堆難度較大,頻率較低,極易變成厭氧發(fā)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(fā)酵填充料,在發(fā)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(fā)現(xiàn)100、80、60L/min·m3的通風量無明顯差異,經(jīng)46d 的堆肥發(fā)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(fā)酵菌種,在50～70℃條件下進行輔熱快速好氧發(fā)酵處理,調節(jié)發(fā)酵溫度60℃和通風量10L/(L·min),發(fā)酵3d 可將病死豬無害化處理轉變?yōu)楦深w粒物料,處理產(chǎn)物能滿足后續(xù)有機肥生產(chǎn)的要求[16]。周開鋒（2013）報道了一種動態(tài)堆肥發(fā)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(jīng)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(xiàn)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(fā)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(fā)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(fā)酵于一體的綜合發(fā)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(chǎn)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(tǒng)自動加熱、攪拌葉攪動,使病死豬充分與輔料結合,實現(xiàn)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(chǎn)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(zhèn)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(xiàn)有機廢棄物的循環(huán)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(fā)現(xiàn),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(yōu)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(fā)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(yǎng)殖密集地區(qū)建立統(tǒng)一的大型環(huán)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(guī)模養(yǎng)殖場和養(yǎng)殖戶因地制宜根據(jù)自身情況采用焚化爐、靜態(tài)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(xiàn)生物處理法對各類病死動物處理的全覆蓋,實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。