堆肥技术在死畜禽处理上的应用

文│问鑫 王卉 余苗 高凤仙（湖南农业大学动物科学技术学院）

随着畜牧业的快速发展，畜禽养殖已走向了集约化生产，极高地促进了经济发展。与此同时也造成了严重的污染，主要来自畜禽粪便、污水以及病死的畜禽残体。据统计，养殖场的畜禽死亡率在5%~10%，如果不及时对死畜禽进行有效处理，会严重影响畜牧业的健康发展、公共卫生以及食品安全，并造成空气污染甚至疾病传播。常规的死畜禽处理方法包括焚烧、深埋和炼油等。目前，除了出现大规模疫灾以外，一些家禽生产区域已经禁止了掩埋处理这一措施。从生物学角度来讲，焚烧是一种安全无害的处理方法，但是其处理效率较低，并且成本较高。由于上述方法受到严格的生物学和环境方面的限制，不能达到对死畜禽低成本、无害化处理的要求，掩埋和焚烧等方法的使用逐渐减少。近几年研究者对采用堆肥方法处理死畜禽进行了研究，发现堆肥法不但可以有效降低成本、控制环境污染，并且堆肥制品可作为土壤改良剂施于耕地，改善土地的肥力。

一、堆肥处理死畜禽原理及影响因素

1.原理。死畜禽堆肥过程如图1所示，其原理

◎图1 死畜禽堆肥流程图

就是微生物在高温下将死畜禽分解并为微生物的繁殖提供能量，同时利用堆肥产生的热量杀灭微生物和病菌，由此达到对死畜禽无害化处理的目的。死畜禽的堆肥提供了一种安全、无害和低成本的方法，把死亡的畜禽转化为一种无味的腐殖质样的物质，可提高土壤肥力。

2.影响因素。堆肥过程是一种由多种微生物参与、对畜禽粪便和屠体中有机物进行的复杂生化反应过程。所有影响微生物活性的因素都将对堆肥化进程和产品的质量造成影响。一是温度。在堆肥过程中，温度是影响堆肥效果和决定其能否达到无害化处理要求的重要指标之一。堆肥是一个不断产热的过程，若不采取适当的措施，温度可达到80℃左右，此状态下，有机质会过度消耗，降低堆肥质量；温度超过60℃时，真菌活动受抑制，放线菌和孢子细菌进行降解；超过70℃时，微生物呈孢子状态，活性急速降低，抑制微生物的活动。堆肥处理死畜禽时，微生物生长所需的温度和有机物的分解温度分别在45～60℃、43～66℃时最为适宜。常采用调整通风量或采用翻堆的办法控制堆体的温度。二是水分。水分

是堆肥微生物生命活动的基础，也是堆肥工艺的重要参数之一。堆肥的最适含水率一般为50%～60%。在此应注意的是，堆料中适宜的水分含量主要与堆料本身的组成有关，死畜禽本身就有较高的含水量，所以堆肥处理过程中应适当减少堆料的含水率。三是pH值。当堆体pH小于4.5或大于10.5时，均会降低微生物的活性，使堆体温度降低、堆肥分解速率减慢，甚至产生有害的中间产物。通常可采用翻堆或通风等方法调节堆体的pH，使其达到正常范围。四是碳氮比（C/N）。C/N决定着堆肥中的微生物的生长趋势，影响着有机物的分解速度。最适的微生物C/N比为25∶1，若C/N比值过高或过低，都会影响有机物分解效率。同时，氮含量过高会导致氮以氨气的形式挥发，污染环境。由于死畜禽本身就含有大量蛋白质，含氮量较高，所以，在实际生产中堆肥的C/N应在30∶1～35∶1之间。五是通气量。堆肥中的含氧量直接关系着微生物的生长活动。在堆肥处理死畜禽的过程中，氧的含量维持在10%时，可以很好的维持死畜禽的分解过程。当翻堆频率或强制通风量过多，会导致堆料中的水分大量流失，从而阻碍微生物的新陈代谢，降低微生物的活性。不同材料的堆肥对通风量的要求不一样，要根据不同的材料来确定不同的通风量。

二、堆肥系统及在死畜禽处理上的应用

目前堆肥化技术已经得到了广泛的应用，不同的堆肥方法越来越多，分类也比较复杂。本文按照有无反应器装置将其分为开放式堆肥系统和反应器堆肥系统。

1.开放式堆肥系统及在死畜禽处理上的应用。开放式系统主要包括条垛式堆肥和强制通风静态垛系统。条垛式堆肥是将原料堆积成窄长条垛，在好氧条件下分解。由于条垛式堆肥系统具有所需设备简易、成本较低、稳定性好、堆肥产品腐熟度高等优点，所以最先应用于处理死禽的研究。条垛式也有较明显的缺点如处理周期长、占地面积大、易受天气的影响、臭气易散发、污染环境等。

强制通风静态系统又称作静态曝气堆，是由美国农业部马里兰州Beltsville的农业研究中心开发的。其机制为：在堆肥混合物的底端安装通气管，通气管由小木块、碎稻草等透气性能良好的物质包裹起来，通气管道与向堆体供气或抽气的鼓风机相连，向堆体供气。它相较于条垛式堆肥的优势在于：堆内的氧气由鼓风机向堆体通风来提供，堆肥过程中不用对堆体进行翻堆，可以减少臭气的散发。另外，在堆体表面铺一层腐熟堆肥及吸附性强的物质，可以有效控制氨气等堆内气体的散发。

目前，条垛式堆肥系统技术已经比较成熟。近年来，研究者对堆肥技术在处理死畜禽的应用上逐渐涉及大型动物尸体，并逐渐丰富了对堆肥机理及病原微生物的活动规律的研究，推动了这一安全处理手段的实际应用。大量试验表明，利用堆肥化处理死畜禽，不仅可以快速降解畜禽尸体，还可以有效的控制染疫畜禽体内的病原微生物，防止疫病传染，达到无害化处理的要求。

虽然条垛式堆肥系统可以达到死畜禽无害化处理、资源化利用的要求，但有研究表明死畜禽在堆肥过程中会产生一定量的温室气体，如何很好的控制温室气体的排放还有待研究。由于条垛式有占地面积大，处理周期长，易受外界环境影响的缺陷。因此近年来的研究多采用箱式堆肥系统处理死畜禽。

2.反应器堆肥系统及在死畜禽处理上的应用。反应器堆肥系统是将物料放置在部分或全部封闭的可控容器内，该容器可以控制通风和水分条件，使物料进行生物降解和转化。相比于开放式堆肥系统，反应器堆肥系统更有优势：占地面积小、可有效控制通风、水分和温度等因素、受外界环境影响较小。目前国内试验多用静止式（箱式）系统处理死畜禽，一般需要两个阶段的堆肥箱，第一阶段结束后应当将堆肥与死畜禽残留物充分混合，再进入第二阶段堆肥过程。有试验研究表明堆肥不但可有效的降解死鸡，并能使其中的病原微生物灭活，避免病菌的传播。另外，Murray等报道，在采用堆肥法处理转基因猪的研究中发现，堆肥化也是处理转基因动物一种适当的方法。但也存在一些问题，如怎样在提高死畜禽分解速率的基础上，控制温室气体的排放；箱式堆肥系统是一个相对密闭的过程，在处理死畜禽过程中很难了解尸体降解的情况等。

三、展望

死畜禽的无害化处理一直是困扰畜牧业发展的难题。现实生产过程中，大多养殖场处理死畜禽的设施不足，无害化处理的能力有限，导致死畜禽尸体被随意掩埋，焚烧甚至丢弃，再给食品安全和疫病防控带来威胁的同时，对环境也产生了极大的污染。而堆肥相较于掩埋、焚烧等方法具有环境污染小，安全性高，资源再利用等优势，是一种很好的处理死畜禽的方法。

目前，我国堆肥技术在处理死畜禽上的研究并不多，应用方面更是几乎空白。而大量的资料表明，利用堆肥技术处理死畜禽或染疫畜禽均可以达到很好的效果，不但可以减少环境污染、控制病菌传播，做到真正意义上的无害化、安全化，并且堆肥产品还可以作为农作物的肥料，达到了资源化利用的要求。所以应当将这一技术推广开来，充分的应用到实际生产中去。