动物尸体堆肥无害化处理技术探讨范文

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《现代畜牧兽医杂志》2014年第七期

1动物尸体堆肥系统

动物尸体堆肥与其他有机废弃物堆肥既有相似之处，也有所不同。任何动物尸体堆肥系统都应避免地表和地下水污染、疾病传播风险、食腐动物和昆虫危害和大气环境污染。

1.1动物尸体堆肥方法国内外的动物尸体堆肥方法主要静态堆和条垛堆肥方法、仓式堆肥方法和密闭箱式堆肥方法。静态堆和条垛堆肥通常在开放的硬地面上进行，主要用于大型动物尸体（成年牛或猪）堆肥。单个大型动物尸体可用静态堆堆肥，如果死亡动物数量较多，则可在静态堆的基础上不断增加动物尸体和碳源物质从而使堆体延长，即形成条垛堆肥[5]。条垛堆肥是最简单的动物尸体堆肥方法，要求有一定的宽度，而长度可随死亡动物数量和场地大小变化。仓式堆肥方法的仓体通常建在混凝土或夯实土等硬地面上，周围由经防腐处理的木板、混凝土、塑料板、干草捆包或其他使堆体成型的材料筑成三面墙体结构，前面开敞以便于铲车机械化作业。密闭箱式堆肥的文献报道不多，仅用于小型动物尸体（如鸡和保育猪）处理[1，7]，在密闭箱体通常有保温层，堆肥原料物质和动物尸体放置其中直至装满为止。条垛和仓式堆肥是现场动物尸体堆肥的常用方法。在多雨气候条件下，条垛和静态仓式堆肥设施应有防雨顶；在干燥气候环境中，死亡动物堆肥多在露天进行，但需适当加水以保持最佳发酵条件。

1.2动物尸体堆肥系统的供氧方式静态堆和条垛堆肥通常采用自然通风与翻堆相结合的供氧方式，在动物尸体堆肥的初始阶段，外层空气借助动物尸体周围碳源物质的大量空隙通过自然扩散进入堆体，堆体中氧气分布不均匀，动物尸体周围碳源物质的外层氧气含量高、堆体中心氧气含量低。未翻动堆体中心的氧气浓度很可能低于5%的最小值，但只要动物周围经切碎处理的碳源物质中有足够的空隙和气体通透性，使碳源物质的外层保持有氧状态，就能对动物尸体降解释放的气体物质进行过滤和生物降解。当堆体完成初次高温发酵，堆体温度降低至45～48℃以下，则表明堆体氧气不够，这时可通过翻堆给堆体供氧，堆体将进入第二次高温发酵期。自然通风静态堆和条垛堆肥方法的投资和运行成本低，但动物尸体的降解相对较慢。仓式堆肥多用被动通风形式供氧，将多孔PVC管道水平放置于堆体基层（碳源物质）中，水平管道的末端通过弯头连接垂直向上的多孔PVC管，垂直管的末端敞开并伸出堆体之外，空气借助自然通风在PVC管道中流动，通过管道上的开孔给堆体供氧。Xu等[9]在长25m的死牛堆肥堆体中间隔均匀地放入17根多孔通风管道并在堆体顶部设8个出风口，以提高被动通风效果。Akdeniz等在长2m×宽2m×高1.2m的死猪堆肥仓基层碳源物质中水平放置3根多孔通风管道，但伸出堆体的垂直管道无孔。箱式堆肥则采用机械强制通风供氧，郭东坡等通过风机和堆肥箱底部的多孔管道给箱内堆肥物质供氧，根据试验结果建议死猪箱式堆肥的通风率不大于100L/（m3•min）。

1.3堆肥原料物质动物尸体堆肥的碳源物质主要是各种农林废弃物，许多林木副产物和农作物废弃物以及动物粪便等均可用于畜禽尸体堆肥，常用的物质包括锯末、木屑、碎玉米秸、大豆禾秆、大麦禾秆、谷壳、苜蓿干草、玉米青贮[1]、燕麦禾秆、树叶、粉碎的棒子芯、废纸、泥炭、轧棉垃圾、花生壳等[12]，由于林木和农作物废弃物等碳源物质的空隙率高，容易导致堆体水分损失，且堆体的底部和顶部的热量散失量大，因此水分含量高和C/N比低的畜禽粪便和畜禽养殖垫料也用于死亡动物尸体堆肥，猪粪或鸡粪等动物粪便用于动物尸体堆肥不仅可以提供初始氮源，也有助于增加堆体中微生物数量[8]。

1.4堆制方法国外动物尸体堆肥的堆制，采用层层叠加的方式，先在底部铺1或2种碳源物质（最底层为植物碳源物质），总厚度不少于0.3m；其上放置动物尸体，小型动物尸体可放置多层，两层动物尸体之间铺15～30cm的碳源物质，直到堆肥仓装满或堆体达到1.8～2.0m高；最后顶部覆盖有吸收性的有机物质，顶层物质厚度不少于0.6m。通常条垛或堆肥仓可放置2～3层死猪和死羊，死牛一般单层堆肥处理。Imbeah报道仓式死猪堆肥时，先在仓的底部铺约30cm锯末，其上放置动物尸体，动物尸体周围锯末厚30cm，以防止臭气挥发，死猪堆肥时间为2～6个月，死亡仔猪堆肥2个月完成。Sivakumar等进行死鸡堆肥研究时，在底层铺15～20cm的笼养蛋鸡粪或农家肥，其上铺稻草和高粱秆层，然后放置死鸡，死鸡层上先铺鸡粪（农家肥）和稻草（高粱秆）层，最后加盖15cm厚的鸡粪，堆肥时间在62～128d不等。关于死牛堆肥处理，Stanford等在地面上铺40cm的大麦秆，其上放置死牛，最后覆盖运动场粪便直至2.0m高；Xu等则在死牛下部放两层碳源物质，即底部40cm大麦秆及其上60cm运动场牛粪层，放入死牛后再覆盖100cm运动场牛粪，直至堆体2.0m高；Glan-ville等为防止渗滤液进入堆体下面的土壤层，将死牛底部碳源物质厚度增加到60cm，春季和冬季的死牛降解时间分别为4～6个月和8～10个月。当使用多种碳源物质进行动物尸体堆肥时，将不同物质分层堆铺，并不进行混合处理。国内习佳林进行死鸡堆肥和郭东坡等进行死猪堆肥研究中，将新鲜猪粪与碎玉米秸秆进行混合后，先在堆肥箱底部铺40～50cm，其上放置死鸡或死猪，最后覆盖新鲜猪粪与玉米秸秆混合物，堆肥6周后的死猪降解率超过94%，作者待发表的研究资料中，在堆肥箱（1m高）放置两层死猪，两层死猪间隔20～30cm的新鲜猪粪与玉米秸秆混合物，也有不错的死猪降解效果。

2动物尸体堆肥过程中微生物杀灭情况

动物尸体及其堆肥所用动物粪便中均含有大量的病原微生物，无害化是动物尸体堆肥的重要评价指标。Senne等给鸡接种高致病性禽流感病毒（HPAI）和减蛋综合征腺病毒5d后，取鸡的肺、气管和气囊；以及脾、盲肠淋巴样组织和法氏囊进行堆肥处理，10d后HPAI完全灭活，20个样本中只有1例检测到腺病毒，20d后全部样品均无病毒检出。Xu等在死牛堆肥堆体中埋入大肠埃希氏菌（E.coliO157:H7）、空肠弯杆菌和新城疫病毒（NDV），发现堆肥7d后，E.coliO157:H7和NDV均未检出，空肠弯杆菌的活菌数显著降低。作者的内部研究资料表明，将感染新城疫的鸡尸体进行堆肥处理，堆肥2d后死鸡脑、肺脏和腿骨中均无病毒检出。Glanville等将装有与禽流感病毒结构相似的鸡新城疫病毒和与口蹄疫病毒结构相似的禽脑脊髓炎病毒的密封小瓶放入死牛堆肥中，监测病毒的灭活情况，结果表明，温度的季节性变化对堆肥起始阶段的病毒存活有显著影响，密闭小瓶中的新城疫病毒在夏季存活不到7d、在春冬季节存活2～28d，密闭小瓶中的禽脑脊髓炎病毒在夏季存活7～12d、而春冬季节存活14～49d。堆肥过程中的持续高温使其对堆体中的病原微生物具有很好杀灭作用，除此之外，堆肥过程中微生物拮抗作用（包括产生抗生素和直接寄生作用）、产生有机酸和氨以及养分竞争等均可使病原微生物灭活，堆肥是公认的养殖废弃物无害化处理技术。

3动物尸体堆肥过程中降解状态判定

温度不仅是动物尸体堆肥成功与否的标志，也是动物尸体降解过程判断的常用指标，Sivakumar27等根据堆体温度判断死鸡堆肥过程，当堆体温度在翻堆后再次下降至40℃以下，表明有机物降解完成，堆肥过程结束。但堆体中心温度降低并不一定预示降解已完成，如果堆体水分散失量大，使尸体干燥，微生物活动降低，动物分解停止，也可能出现温度下降现象，另外通风过量和覆盖物质贮热不佳也可使堆体温度降低。干物质的降解程度可能受软组织与骨骼比以及堆体中包含降解组织的相关物质有关，难以对动物尸体整体堆肥的降解率进行准确评价。Xu等研究表明堆体中牛尸体周围的牛特异性DNA是一个可靠的组织降解指标，Akdeniz等表明在死猪尸体堆肥过程中获取的气体样品中的某种挥发性化合物（VOCs）是动物组织降解的可靠生物指标。

4结语

畜禽养殖废弃物尤其是尸体对周围大气、土壤、地表水和地下水具有很大的威胁，堆肥具有环境友好、经济实用、有效、操作简单等特点而受到不少国家的青睐，由于动物尸体堆肥过程中朊病毒和芽孢菌杀灭的相关研究信息缺乏，尚未被欧盟列为动物尸体处理法定方法，动物尸体堆肥的生物安全性有待进一步研究。

作者：陶秀萍董红敏单位：农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所