董瑞兰， 宋春阳， 于光辉

(1.青岛农业大学动物科技学院， 山东青岛266109；2. 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所， 北京海淀100081)

生物发酵无害化处理病死猪技术的试验与利用

董瑞兰1, 2， 宋春阳1， 于光辉1

(1.青岛农业大学动物科技学院， 山东青岛266109；2. 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所， 北京海淀100081)

本试验添加高效发酵的复合菌种，以提高病死猪的发酵速度和效果。试验在冬季和夏季分别进行，每个季节试验4个周，分为对照一组(垫料+菌种)、对照二组(垫料+病死猪)、试验组(垫料+菌种+病死猪)。结果：夏季上午10时室温25 ℃～36 ℃，试验组中部温度在第2天升高到60 ℃以上，对照二组在第4天升高到55 ℃以上，对照一组第2天温度达到50 ℃左右，持续3 d开始下降，试验组经过2周发酵处理完毕，小骨塑化不成形，只剩下大块腿骨和牙齿。冬季上午10时室温为-4 ℃～4 ℃，试验组中部温度在第3天达到55 ℃以上，对照二组第5天温度达到50 ℃以上，试验组经过3周发酵处理完毕，达到同样的效果。发酵结束后发酵产物中菌落数由发酵开始的108CFU/g数量级下降到103CFU/g数量级，且为添加的有益菌种，杀灭微生物效果明显。发酵产物经蛔虫死亡率测定，没有发现活的虫卵。表明生物发酵技术处理病死猪操作简单，在猪场的粪污处理场旁边即可进行，免去了病死猪的运输污染问题。既节能环保，又能够达到病死猪的无害化处理，发酵产物生产生物菌肥，实现资源的循环利用和可持续发展。

病死猪处理 ； 生物发酵 ； 生物堆肥法

据统计，2015年全国生猪出栏量70 825万头，存栏量45 113万头，我国每年因各类疾病引起猪的死亡率约8%～12%，如此巨大数量的病死猪尸体如果得不到有效、科学地处理，将会引起一些重大疫病的扩散和传播，产生严重的生态危害，对人类公共卫生安全和生态环境施加了巨大的压力[1]。目前，病死畜禽的处理方式主要有深埋法、焚烧法、高温高压化制法和堆肥发酵法。本试验在堆肥处理病死猪的基础上进行改进，人为加入高效发酵的复合菌种，以提高发酵速度，研究生物发酵处理病死猪的技术参数和技术措施。

1 材料与方法

1.1 菌种 本试验选用的菌种包括：枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酵母菌、放线菌、乳酸菌，以上菌种按照一定比例混合。

1.2 垫料 玉米秸秆长度为2～3 cm，稻壳∶锯末∶玉米秸秆=3 ∶1 ∶2，碳氮比例大于50 ∶1。

1.3 试验地点 试验在粪污处理厂的旁边建设3个发酵池，砖混结构用水泥抹平，发酵池沿高出地面30 cm左右，规格长×宽×高为5 m×3 m×1.5 m，上面搭遮雨顶棚防止雨淋，四周开放。

1.4 病死猪 猪场的病死猪超过20 kg的先用斧头劈开，低于20 kg的病死猪、木乃伊胎和母猪胎衣直接进行发酵处理。

1.5 试验设计 本试验在冬季和夏季分别进行，每个季节试验期为4周，试验分为对照一组(垫料+菌种)、对照二组(垫料+病死猪)、试验组(垫料+菌种+病死猪)，同时在相邻的3个发酵池中进行。

1.6 温度记录 将土壤温度记录仪的传感器探头埋于发酵池中部(距池面60 cm左右)，每天统一上午10时记录发酵池中部的发酵温度，室温用温度计在室内直接记录。

1.7 细菌计数 每周深翻发酵池时从中部取部分发酵产物进行细菌含量分析，方法按照GB/T-4789.28-2013进行[2]。

1.8 蛔虫死亡率检测 从最终发酵产物的上层、中部和下层取样，具体方法参照李晓峰[3](2015)略有改进。

1.9 发酵处理效果评价 病死猪经发酵处理后以肌肉和皮肤完全分辨不出，降解完全，堆料腐熟，小骨塑化不成形，手指即可捻细，只有少量大腿骨或者牙齿尚能分辨，判断为发酵完全。

2 结果与分析

2.1 发酵温度变化情况 本试验的室温和发酵池中部温度都是记录了上午10时的温度，具体变化见表1。

表1 夏季和冬季不同发酵时间发酵池中部温度变化情况 /℃

由表1可知，夏季上午10时室温25 ℃～36 ℃，试验组中部温度在第2天升高到60 ℃以上，比对照组升高的都快，且一直持续到第2周末，温度高且下降缓慢。对照二组在第4天升高到55 ℃以上，对照一组第2天温度达到50 ℃左右，持续3天开始下降。冬季上午10时室温-4 ℃～4 ℃，试验组中部温度在第3天达到55 ℃以上，第5天升到60 ℃以上，且持续到第3周温度保持在55 ℃以上；对照二组第5天温度达到50 ℃以上，第3周发酵处理完毕，达到同样的效果。

夏季和冬季发酵池中部温度变化趋势如图1和图2所示。

由图1和图2可以直观地看出夏季和冬季发酵池中部温度变化趋势。不论夏季还是冬季，对照一组的温度都在上升一段时间后呈现很快下降的趋势；对照二组的温度上升期比试验组达到温度上升期所用时间要慢；试验组达到最高温度的时间最快，且发酵的最高温度也比对照组要高。夏季气温比冬季高，所以发酵速度要快1周，发酵过程中温度持续升高，说明微生物发酵产热多，持续的高温既可以杀死有害病菌，也可提高微生物降解蛋白质，纤维素等物质的效率。

图1 夏季发酵池中部温度变化趋势

图2 冬季发酵池中部温度变化趋势

2.2 发酵垫料中部菌落计数 结合生产操作，在埋入病死猪的第0、7、14、21、28天分别取样检测发酵产物中的菌落数。通过细菌计数可知，制堆前夏季和冬季菌落数的数量级都为108CFU/g，堆制4周后都稳定在103CFU/g。经细菌通用引物测序比对鉴定，发酵28 d后存活的菌落为添加的益生菌，没有扩增到大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等病原菌。不同发酵时间各组的菌落检测结果见表2。

表2 夏季和冬季各组在第0、7、14、21、28天平板计数结果 (CFU/g)

2.3 蛔虫检测结果 发酵产物经蛔虫死亡率测定，第1周时蛔虫死亡率是85 %左右，第2周时蛔虫死亡率达到96 %，第3周再检测发现发酵产物中蛔虫全部死亡。由此说明发酵3周后蛔虫全部死亡，达到了微生物安全排放标准。

2.4 发酵效果评价 观察发酵过程中和发酵完成以后病死猪体在垫料中的发酵效果。发酵刚开始(A组)上面覆盖一层稻壳，这时的堆料较干燥，水分含量很低，无异味，保持着稻壳原有的淡黄色。随着堆肥时间的延长(B组)，堆料中的水分逐渐增加，有一定异味，颜色逐渐变成深褐色。病死猪经发酵处理后以肌肉和皮肤完全分辨不出，降解完全，堆料腐熟，小骨塑化不成形手指即可捻细，只有大腿骨或者牙齿尚能分辨为发酵完全。发酵效果见中插彩版图3。

由中插彩版图3可知，发酵产物经细菌计数菌落大大减少而趋于稳定，垫料碳化颜色不是很黑，说明病死猪处理后病原微生物已经杀灭，检测到的菌落为添加的有益菌，发酵产物可以作为生物有机肥还田。

3 讨论

3.1 生物发酵无害化处理病死猪的优点 病死猪的处理方式主要有4种，即深埋法、焚烧法、高温高压化制法和堆肥生物发酵法。就目前的研究结果来看，生物发酵法是较理想的病死畜禽处理方式。微生物发酵处理病死畜禽主要是利用多种微生物的作用，将动物有机残体进行矿质化、腐殖化和无害化的生物化学过程[4]。其最终产品是一种稳定的，含有丰富有机质及植物生长必须的各种矿物质的肥料，应用于土壤中，可以提高土壤的可耕作性[5]。动物尸体所覆盖的锯屑、秸秆等碳源物质为微生物提供能量，而动物尸体组织为微生物蛋白质合成提供氮源。堆肥过程分为升温、高温、降温、腐熟4个阶段，每个阶段都由不同类型的优势微生物作用而发生着复杂的理化生化变化[6]，最终杀死病原微生物，其分解产物作为生物有机肥[7]，它兼具微生物肥料效应和有机肥效应[8]。

3.2 生物发酵处理病死猪条件的优化 要想生物发酵处理病死猪技术得到更好的应用和发展，需要对以下几个方面的条件进行优化。第一，将垫料、发酵菌种及营养补充物按一定比例混合，形成能对猪尸体进行微生物分解，且有一定厚度的垫料层。第二，病死猪发酵生物无害化处理车间包括发酵池、人行通道和遮雨棚顶，防止雨淋增加湿度而影响透气性。第三，病死猪发酵床生物无害化处理车间位于猪场下风向，设置病死猪运输专用通道和人身防护设施，可单独建设，也可与粪污处理厂在一起。第四，垫料原料无腐烂、无霉变、无污染、无异味；垫料原料碳氮比应大于50 ∶1，优先选择碳氮比高、降解慢的原料作垫料。第五，选好从发酵池一端开始，将发酵池内的垫料挖开一道能存放病死猪的沟槽，深度距底部地面20 cm以上。将病死猪放到挖好的沟槽内，对于体重20 kg以上的个体病死猪要进行切割分解、破碎。第六，每天检查垫料湿度情况，如果垫料变干应向发酵床喷洒水分，但控制在60 %左右，湿度太大、太小都会影响病死猪的发酵处理；在使用过程中，发酵时间夏季在6 d以上或冬天10天以上对病死猪掩埋区域，要进行深翻1次，以使病死猪发酵分解更彻底。根据分解效果，应定期补充锯末、稻壳等垫料原料以及发酵菌种，保持垫料损失不得超过20 %。

3.3 生物发酵处理病死猪的应用前景 病死猪体可以通过生物发酵技术转化为生物有机肥再用于农田施肥，变废为宝，应用前景广阔。生物有机肥经过了微生物的发酵和除臭工艺，含有丰富的腐殖质，增加土壤的肥力[9]。生物有机肥有微生物肥料效应和有机肥效应，它具有很多优点[3]，如：(1)增加农作物营养：土壤中有很多不能被植物吸收利用的矿物质，细菌代谢产生的酸性物质可以使其分解；(2)有益于植物生长：微生物肥料中的微生物在生长繁殖的过程中，可以产生有益于植物生长发育的物质，如赤霉素、吲哚乙酸、生长素等；(3)降低植物病虫害：微生物肥料的多种微生物可以诱导植物产生多种对害虫有毒的物质；(4)能提高化肥的作用效率：由于挥发，雨水等因素，化肥中的营养素很容易流失，从而给江河造成富营养化。生物有机肥中的腐殖酸可以很好的固定这些营养素，大大减少它们的流失。

总之，本试验的结果表明，生物发酵无害化处理病死猪技术在堆肥处理病死猪的基础上进行改进，人为加入高效发酵的复合菌种，提高发酵速度，缩短发酵时间，发酵产物作为生物有机肥还田，既节能、环保，又达到了病死猪无害化处理的目的，实现了资源的循环利用。

[1] 薛瑞芳. 病死畜禽无害化处理的公共卫生学意义[J]. 猪业论坛, 2012(11):54-57.

[2] 中华人民共和国食品安全国家标准. 食品微生物学检验, GB/T 4789.28-2013.

[3] 李晓峰. 利用PCR-DGGE技术分析病死猪堆肥过程中的微生物群落结构和种类特征[D].武汉：华中农业大学, 2015.

[4] Agassi M, Hadas A, Benyanini Y,etal. Mulching effects of composted MSW on water pecolation and compost degradation rate [J]. Compost Science & Vtilization, 1998, 6 (3): 34-41.

[5] 胡天觉. 城市有机固体废物仓式好氧堆肥工艺改进及理论研究[D].长沙: 湖南大学, 2005.

[6] David C W, James P M and Cesarel L S. Organic compost and manufactured fertilizers: economics and ecology [J]. Integrating Agriculture, Conservation and Ecotourism, 2011, 1: 27-53.

[7] 周美红. 利用生活垃圾与污泥堆肥生产生物有机肥工艺研究[D]. 西安: 西北大学, 2007.

[8] 沈德龙, 曹凤鸣, 李力. 我国生物有机肥的发展现状及展望[J]. 中国土壤与肥料, 2007(6): 1-3.

[9] 闫灵均. 有机废物资源化利用及生态工业和农业园区模式研究[D]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学, 2010.

2016-08-24.

青岛农业大学高层次人才科研基金(6631114311)；山东省现代农业产业技术体系生猪创新团队(SDAIT-08-08)

董瑞兰(1984— )，女，助理研究员，博士，主要从事动物营养与饲料科学研究工作，E-mail: dongrl-330@163.com

于光辉， E-mail: yuguanghui.123@163.com

S851.2+3

B

0529-6005(2017)04-0082-04