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生物发酵无害化技术的应用探究
冷 木
(迭部县动物疫病预防控制中心，甘肃 甘南藏族自治州 747400)
摘 要：近年来，随着规模化养殖的不断发展，病死畜禽无害化处理深受社会关注，但由于处理能力和处理技术的欠缺，对公共卫生安全造成了一定隐患。本文从病死畜禽生物发酵无害化技术入手，从技术机理、技术类型和技术展望等方面详细阐释了生物发酵无害化技术的具体应用，以期对生物发酵无害化技术的创新开发与应用推广起到积极的推进作用。
关键词：病死畜禽；生物发酵；无害化处理
近年来，随着规模化养殖场的迅速发展，猪的饲养密度逐渐加大，导致各类疾病多发，因此病死猪的无害化处理成为养猪业面临的一大难题。研究表明，我国每年因各类疾病引起的猪的死亡率达8％以上，导致无害化处理难度很大。一直以来，许多规模化养殖场采用焚烧、掩埋等方式处理病死猪，这种处理方式具有成本高、处理不彻底、存在交叉感染等缺点，会对规模化养殖场的动物健康饲养造成巨大威胁。同时，《中华人民共和国动物防疫法》《畜禽规模养殖污染防治条例》等法律法规对病死畜禽无害化处理提出了明确的要求，在病死畜禽无害化处理过程中要坚决消灭安全隐患，保障畜禽健康饲养[1]。为此，只有探究出新的病死畜禽无害化处理方式，才能更好地消灭有害微生物的传播，保障畜禽业健康发展和畜禽产品的安全。生物发酵无害化处理技术源于日本民间，在日本和韩国得到了广泛推广和应用，近年来在我国逐渐兴起。生物发酵无害化处理技术通过利用微生物的发酵降解原理，使病死畜禽尸体破碎、降解，在此过程中不产生废水、废气，无异味，具有节能环保、操作简单的特点。本文阐释生物发酵无害化技术的机理，探究应用状况，以期对病死动物无害化处理工作的高效开展提供积极的参考价值。
1 生物发酵无害化技术机理
动物死亡后，身体组织会释放出大量的分解酶，导致细胞分解、组织变软，产生自溶现象。在自溶的过程中，随着温度的升高，尸体加速腐败。当因机械损伤或中毒发生快速死亡时，由于体内含有大量的活性酶，会导致快速自溶。动物死亡后，体内的细菌会大量繁殖，加快尸体自溶的速度。经过细菌的作用后，尸体皮肤表面会产生大量的腐败绿斑和水泡，皮下组织会因细菌产生的大量气体而肿胀变形，口鼻流出腐败的血水，嘴角外翻，胃肠内容物流出，剩下不能分解的骨质物。温度也是影响动物尸体腐败的重要因素之一，研究表明：当环境温度处于25～35 ℃时，尸体最容易发生腐败；当温度低于1 ℃或高于45 ℃时，尸体腐败速度变缓，甚至停止腐败。此外，利用外源性微生物能对畜禽尸体进行无害化处理[2]。研究发现，尸体经过灭菌处理后加入锯末、稻草、稻壳和生物酶等辅料进行堆积处理，辅料中的微生物能使动物尸体完成腐殖化和无害化处理，将有机营养物转化为可溶的营养物质[3]。动物尸体能给外源性微生物的新陈代谢提供重要的氮源，辅料提供碳源，将尸体有机物分解成二氧化碳、水和能量。堆积过程中产生的高温能有效杀死尸体中的病原体，实现无害化处理的目的。
2 生物降解技术类型
2.1 好氧发酵
2.1.1静态堆肥
静态堆肥又称为高温堆肥，在微生物作用下可以将动物尸体腐殖化变成腐熟肥料。在堆肥的过程中，大量的有害微生物在高温作用下被有效杀灭，用这种方法处理普通病死动物尸体，操作十分简单且有效。研究发现，对因发生禽流感死亡的鸡尸体进行静态堆肥处理，40 d后体内的病毒RNA被快速降解，病毒被有效杀灭。王苗利等[4]研究发现，采用堆肥发酵后，内部温度可达70 ℃，猪繁殖与呼吸综合征病毒、猪伪狂犬病毒、猪细小病毒、猪传染性胃肠炎病毒等均能被杀灭。吴志坚等[5]用仓箱式堆肥发酵法处理病死猪，6个月后未检测出猪瘟、猪繁殖与呼吸综合征、圆环病毒病等疾病的病原体。张浩等[6]将病死猪尸体粉碎后与甘蔗渣充分混合，随后进行堆肥发酵，2个月后检测发现猪瘟病毒、链球菌等有害微生物的存活率明显下降。董瑞兰等[7]将酵母、乳酸菌等菌种添加到病死猪中进行发酵，2周后只剩下难以降解的牙齿等骨质物。缪伏荣等[8]在动物尸体中加入复合极端嗜热菌进行高温堆肥发酵，结果发现尸体中氨基酸的降解效果十分明显。实践中，应用静态堆肥方式处理动物尸体具有简单、高效的特点，但由于处理周期较长，加上透气性差，易产生厌氧发酵，导致降解率下降，需要在实际操作中加以注意。
2.1.2 动态堆肥
动态堆肥可以在整个堆肥过程中通过调节肥堆中的水分、温度、空气等提高发酵效率。杜少甫等[9]发现，肥堆中的温度控制在75～85 ℃，病死猪的生物降解效果最好，而且相较于静态发酵，发酵产物中的干物质、钙、磷等含量显著提高。尚斌等[10]在死猪堆肥发酵箱底部加设了送风管道，通过定期通风，明显提高了死猪堆肥发酵的效果，40 d后死猪尸体降解率达到95.6％。谭鹤群等[11]利用堆肥发酵(加入秸秆辅料、发酵菌，通风量每立方米10 L/min，温度70 ℃左右)处理病死猪尸体，连续发酵3 d后病死猪大部分转化为干颗粒物料。周开锋[12]将病死猪尸体及秸秆垫料放入密闭旋转桶内，通过旋转将病死猪尸体和秸秆垫料充分混合，同时在电机的作用下向桶内进行外源送风，加速微生物好氧发酵，发酵7 d后病死猪尸体只剩骨头。该方法有利于尸体与垫料的充分混合，且通风更及时，有效提高了病死动物尸体的降解率，但存在占地面积大、处理成本高等问题。实践中常用生物反应器对病死畜禽尸体进行动态发酵，该设备集分割、高温控制、通气调解和微生物发酵为一体，能实现病死畜禽的无害化处理。生物反应器能实现病死猪快速降解的目的，但也存在成本投入高、猪粪和病死猪不能同时发酵等问题。
2.2 厌氧发酵
2.2.1 沼气
厌氧发酵是通过控制肥堆中的水分和温度，在厌氧细菌的分解作用下将有机物(动物尸体、秸秆、杂草等)转化为甲烷和二氧化碳等可燃性气体的过程。目前常用的厌氧细菌有发酵细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷菌，在整个发酵过程中不产甲烷菌和产甲烷菌之间相互依赖，相互制约，在发酵过程中始终处于平衡状态。21世纪以来，猪粪和病死猪尸体混合厌氧发酵技术被广泛应用。魏东辉等[13]发现，在病死猪厌氧发酵中，将接种物与底物挥发性固体质量比控制在5∶5，发酵温度控制在35 ℃，发酵产生的有机质肥料质量更佳。成潇伟等[14]研究发现，将病死猪以12％的比例添加到猪粪中进行厌氧发酵(温度控制在35 ℃)，相较于单一的猪粪发酵，甲烷产量提高64.72％，发酵效率显著提高。
2.2.2 化尸窖
化尸窖是一种在密闭空间内进行沉尸发酵的技术。按照《畜禽养殖业污染防治技术规范》要求，在地面挖坑后，采用砖和混泥土结构建设密封池。通过化尸窖沉积动物尸体，达到自然腐烂降解的目的。肖和良等[15]通过探究湖南省洞口县病死猪无害化处理方式，制定了洞口县化尸窖建设技术标准：体积为30 m3，深度为地表4 m以下，池口半径为1.5 m以上。洪江庭采用“化尸窖+化尸菌”处理病死畜禽尸体，化尸效率明显提高，化尸时间有效缩短，同时病原体得到了有效杀灭，阻止了疫病的扩散。实践中采用化尸窖操作比较简单，实施成本低，而且不易产生恶臭气味[16]。缺点为无害化处理时间较长，在处理过程中一旦密封不当可能会造成土壤或者地下水的污染。
3 结语与展望
病死畜禽生物处理方法分为好氧和厌氧两种，两者均能科学地处理病死畜禽尸体，产生富含有机质以及植物生长必需的各种矿物质的肥料，但存在处理成本高、效率低以及对感染炭疽、非洲猪瘟、疯牛病等疾病的动物尸体处理不理想等问题。为此，该技术想要得到更好的应用和发展，应采取科学的措施，从降低无害化处理成本、彻底消灭有害微生物、生产有机肥等方面进行改进和优化。如可提高处理温度，增加酵母菌、枯草芽孢杆菌的使用量来提高处理效率，降低病死畜禽无害化处理成本。焦洁婷等[17]采用高温生物降解法来处理病死畜尸体，与焚烧深埋法相比成本节约70％以上。如何彻底杀灭病死畜禽尸体携带的有害微生物一直是无害化处理的热点和难点，吴海龙[18]研究发现，在封闭罐体中加入经160 ℃高温灭菌后的病死畜尸体进行发酵，发酵后产生的高温能起到二次灭菌的效果，可有效杀灭尸体携带的有害微生物。因此，在清除病死畜禽尸体内有害微生物时可考虑控制温度。
此外，病死畜禽无害化处理能产生一些有机物，如何使生物发酵产生的有机物更安全，更有使用价值，也是目前病死畜禽无害化处理技术重点探讨的问题。杜慧英[19]采用含枯草芽孢杆菌、丝状菌等细菌产生的生物降解酶，在85 ℃左右处理粉碎的病死猪尸体，降解速度比自然发酵快35％以上，而且产生的有机物、重金属较少，干物质、氮、钙、磷较多，更具有使用价值。
总之，生物处理技术是病死畜禽无害化处理技术的发展趋势，在今后的发展过程中要秉持清洁环保、合理利用的原则，不断加大技术创新力度，为阻止动物疫病传播、保障生物安全做出积极贡献。
参考文献
[1] 徐尚鹏．病死畜禽无害化处理意义及措施[J]．农家参谋，2022(17)：105-107.
[2] 刘静，王新霞．病死畜禽无害化处理体系建设与监管措施[J]．中国畜牧业，2022(12)：83-84.
[3] 马峰，周启升，倪伟．病死畜禽无害化处理体系建设与监管措施[J]．中国畜牧业，2021(19)：51-52.
[4] 王苗利，王贵升，孙圣福，等．生物发酵法处理病死猪后堆体温度及微生物含量的跟踪监测[J]．中国动物检疫，2015，32(8)：27-30.
[5] 吴志坚，吴志勇，徐晓云，等．病死猪无害化处理效果初探[J]．江西畜牧兽医杂志，2015(3)：9-13.
[6] 张浩，覃燕灵，于俊勇，等．发酵堆肥法无害化处理病死猪技术研究[J]．今日养猪业，2017(2)：78-81.
[7] 董瑞兰，宋春阳，于光辉，等．生物发酵无害化处理病死猪技术的试验与利用[J]．中国兽医杂志，2017，53(4)：82-85，112.
[8] 缪伏荣，李兆龙，董志岩，等．复合极端嗜热菌高温处理病死猪的氨基酸降解效果分析[J]．福建农业学报，2018，33(9)：893-898.
[9] 杜少甫，韦光辉，柳东阳，等．不同温度对病死猪生物降解效果的影响[J]．安徽农业科学，2015，43(35)：170-171，173.
[10] 尚斌，陶秀萍，董红敏，等．死猪堆肥处理通风率的优化试验[J]．农业环境科学学报，2014，33(10)：2047-2052.
[11] 谭鹤群，聂杰，万鹏，等．病死猪辅热快速好氧发酵工艺参数优化与装备研制[J]．农业工程学报，2019，35(8)：262-268[12] 周开锋．几种病死猪生物降解技术应用实效分析[J]．猪业科学，2013，30(10)：46-49.
[13] 魏东辉，李文哲，殷丽丽，等．病死猪厌氧发酵特性研究[J]．环境工程，2017，35(6)：98-102.
[14] 成潇伟，朱洪光，张涛，等．病死猪与猪粪混合厌氧消化产气性能研究[J]．中国沼气，2016，34(3)：9-13.
[15] 肖和良，肖建中．湖南省洞口县病死猪无害化处理方式的研究[J]．养猪，2018(6)：87-88.
[16] 洪江庭．化尸窖无害化处理病死猪综合配套技术措施[J]．养猪，2013(5)：77-79.
[17] 焦洁婷，王宇宁．病死动物的无害化高温生物降解处理技术应用[J]．当代畜牧，2016(32)：59-60.
[18] 吴海龙．病死动物无害化处理长效机制建设探讨[J]．吉林畜牧兽医，2022，43(8)：107-108.
[19] 杜慧英．病死畜禽无害化处理工作存在的问题及改进措施[J]．畜牧业环境，2020(6)：29.
素材来源：《国外畜牧学-猪与禽》杂志
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