生豬無害化處理與資源化利用可行性分析及風(fēng)險控制

王 格

（遼寧省農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 沈陽 110164）

食品安全和生態(tài)環(huán)境等問題一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，死豬肉流入市場的報道時有發(fā)生，隨意丟棄死豬造成環(huán)境污染的報道也屢見不鮮。雖然執(zhí)法部門嚴(yán)格打擊死豬交易，但要從源頭管控防止死豬流入市場、污染環(huán)境，推進(jìn)生豬的無害化處理及其產(chǎn)物的資源化利用是治本之策。

以遼寧省畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)形勢分析會上公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為例，2020 年遼寧省生豬存欄1 284.2 萬頭，生豬出欄2 175.2萬頭；按一般情況下病死率為3%計算，遼寧每年有近75萬頭死亡生豬需要處理?？茖W(xué)高效地對死亡生豬進(jìn)行無害化處理和資源化利用，是影響人類健康、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。本文針對生豬的無害化處理與資源化利用的意義、現(xiàn)狀、可行性、風(fēng)險控制等方面展開綜述，以期為生豬無害化處理與資源化利用的研究提供參考，助力畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

1 生豬無害化處理與資源化利用的意義

（1）保障食品安全的需要：死亡生豬的去向可分為深埋、隨意丟棄以及被不法商販?zhǔn)召?、撿拾制成熟食銷售。生豬的無害化處理與資源化利用可減少隨意丟棄、隨意處置生豬現(xiàn)象，有效防控病死動物流入市場，保障食品安全。

（2）動物衛(wèi)生安全的需要：動物衛(wèi)生安全和食品安全已成為全社會共同關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著生豬養(yǎng)殖規(guī)模擴(kuò)大，死亡生豬數(shù)量隨之增加，若處理不當(dāng)將會引發(fā)養(yǎng)殖業(yè)疫病流行的風(fēng)險，進(jìn)而影響人體健康。

（3）保護(hù)環(huán)境的需要：大量的死亡生豬及其產(chǎn)物未經(jīng)妥當(dāng)處理可對空氣、地下水和土壤造成污染。為避免產(chǎn)生環(huán)境造成污染，各級政府和養(yǎng)豬企業(yè)有責(zé)任及義務(wù)進(jìn)行科學(xué)處理死亡生豬。

（4）彌補(bǔ)動物蛋白飼料短缺：近年來，畜牧業(yè)迅猛發(fā)展，蛋白質(zhì)飼料供應(yīng)短缺的問題日益凸顯。據(jù)海關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2020年1月—7月，我國蛋白飼料原料進(jìn)口469.74萬t，與2019 年同比增長38.1%。死亡生豬無害化處理產(chǎn)物經(jīng)一系列技術(shù)處理，將有效緩解動物性蛋白飼料短缺。

（5）改良土壤和提高作物產(chǎn)量：死亡生豬無害化處理產(chǎn)物經(jīng)過一系列技術(shù)處理，部分處理產(chǎn)物能夠提供農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物高效肥料資源，提高土壤肥力。

（6）提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益：死亡生豬無害化處理產(chǎn)物的資源化利用能夠創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。我國進(jìn)口蛋白飼料約占50%以上，死亡生豬無害化處理的肉骨粉經(jīng)科學(xué)處理將有效彌補(bǔ)我國動物蛋白飼料原料的缺口，降低養(yǎng)殖成本，同時還能夠緩解傳統(tǒng)處置方法造成的占用土地、死豬肉流入市場和污染環(huán)境等情況。

2 動物無害化處理的概念、模式及存在的問題

2.1 動物無害化處理概念

動物無害化處理即采用物理、化學(xué)或生物學(xué)等方法處理攜帶或疑似攜帶病原體的動物尸體、產(chǎn)品或其他物品，達(dá)到消滅傳染源、切斷傳播途徑、阻止病原擴(kuò)散的目的。

目前，死亡生豬無害化處理方式主要為傳統(tǒng)無害化處理方式和資源循環(huán)再利用方式。全國范圍內(nèi)死亡生豬的傳統(tǒng)無害化處理辦法包括焚燒法、化制法、高溫法、深埋法、硫酸分解法[1]。傳統(tǒng)的無害化處理方法具有政府資金投入大、成本高、無收益以及社會化難度大，難以形成良性循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展等問題。資源循環(huán)再利用方式是在政府、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)合力的情況下，將無害化處理產(chǎn)物通過技術(shù)手段處理“變廢為寶”，是一套科學(xué)安全的良性資源再利用循環(huán)體系。

2.2 傳統(tǒng)處理方法和資源循環(huán)再利用模式的對比

2.2.1 無害化處理的傳統(tǒng)模式

深埋法是目前廣泛使用的生豬無害化處理傳統(tǒng)方法，依靠土壤自凈作用進(jìn)行處理，優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)實(shí)用、簡單便捷；主要缺點(diǎn)是浪費(fèi)土地資源，且對地下水和土壤存在潛在的污染風(fēng)險[2-3]。焚燒法是在焚燒爐內(nèi)經(jīng)充分氧化及熱解，產(chǎn)生的高溫?zé)煔馑腿攵际胰紵?，爐渣經(jīng)爐渣機(jī)排出[4]。許多養(yǎng)殖企業(yè)使用化尸窖或化尸罐法處理生豬尸體，利用磚和混凝土結(jié)構(gòu)施工建設(shè)的密閉池或耐腐蝕的材質(zhì)制成的密閉罐，使生豬尸體自然腐爛降解；該方法優(yōu)點(diǎn)是投資成本少、易管理；缺點(diǎn)是受地域和氣候影響明顯，占用和浪費(fèi)土地，處理周期長，若處理不當(dāng)還可能污染土壤和地下水[5-6]。

焚燒法、深埋法、化尸窖和化尸罐法等處理方法操作簡單、成本低，但均存在浪費(fèi)資源的缺點(diǎn)。

2.2.2 資源循環(huán)再利用模式

2.2.2.1 高溫生物降解模式（見圖1）

圖1 高溫生物降解模式Fig.1 Mode of high temperature and biodegradation

由圖1 可知，高溫生物降解處理模式進(jìn)行生物處理時溫度較低，不利于殺死病原體。若生物處理過程中處理不當(dāng)，則存在產(chǎn)生強(qiáng)甲烷、氨氣等有害氣體的風(fēng)險。此處理模式的終產(chǎn)物為結(jié)構(gòu)較簡單且價值較低的有機(jī)物料[7-8]。

2.2.2.2 碳化焚燒處理模式（見圖2）

由圖2可知，碳化焚燒處理模式即為“動物熱解碳化處理技術(shù)”。優(yōu)點(diǎn)是不需要破碎處理動物尸體，可降低感染和二次污染的風(fēng)險；干燥、熱解、炭化和冷卻流程均于爐內(nèi)完成；滅菌效果徹底，能夠減少有害物質(zhì)生成；熱解炭化產(chǎn)生的生物質(zhì)炭磨成粉狀可直接應(yīng)用于土壤改良劑、燃料等，使資源得到再利用。缺點(diǎn)是此模式僅回收利用生豬體內(nèi)固體物質(zhì)，未對所含液體和有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行回收利用，資源回收利用率較低。

圖2 碳化焚燒模式Fig.2 Mode of carbonization incineration

2.2.2.3 化制法處理模式（見圖3、圖4）

圖3 干化法Fig.3 Drying method

圖4 濕化法Fig.4 Humidification medthod

化制法可分為干化法和濕化法。干化法指在處理容器內(nèi)，溫度大于140 ℃、壓力大于0.5 MPa、處理時間大于4 h 的條件下進(jìn)行加熱烘干，將產(chǎn)生的殘渣送入壓榨系統(tǒng)處理，進(jìn)行資源化利用（如制成有機(jī)肥料、肉骨粉），熱蒸氣經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排出。由圖4 可知，濕化法則是于容器內(nèi)，溫度大于140 ℃，壓力大于0.3 MPa，處理時間大于30 min 的條件下對處理物進(jìn)行固液分離。固體物經(jīng)粉碎進(jìn)行烘干處理，液體進(jìn)入油水分離系統(tǒng)制成工業(yè)用油，水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放。該模式已在國內(nèi)外一些地區(qū)得到應(yīng)用，無害化處理和資源回收利用較充分，效果良好[9-11]。

2.2.2.4 濕法化制生物轉(zhuǎn)化法（見圖5）

圖5 濕法化制生物轉(zhuǎn)化法Fig.5 Biotransformation by humidification

濕法化制生物轉(zhuǎn)化法是將生豬尸體通過高溫、高壓、濕化、熟化進(jìn)行精細(xì)粉碎，干燥后的處理物混合廢菌渣等輔料制成蠅蛆養(yǎng)殖飼料的方法。蠅蛆食后剩余殘渣飼料按一定比例與發(fā)酵后的畜禽糞便混合，成為優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料。成熟蠅蛆富含豐富的蛋白質(zhì)、幾丁質(zhì)、抗菌肽、氨基酸等，能夠作為動物飼料蛋白、人類食品、保健品、相關(guān)醫(yī)藥等的原料。

該模式包含無害化處理、有機(jī)肥加式、廢氣處理、種蠅繁殖、生物消納等5 大系統(tǒng)，處理過程中無廢水和廢渣產(chǎn)生，僅產(chǎn)生少量氣體，資源化利用效率較高[12]。

3 生豬無害化處理產(chǎn)物資源化利用的途徑

3.1 動物蛋白飼料原料

生豬尸體經(jīng)高溫高壓、油水分離、烘干、粉碎、研磨等過程可得到肉骨粉，其粗蛋白含量可達(dá)60%左右，脂肪含量約為10%，含有氨基酸組分較魚粉更為全面均衡，是一種營養(yǎng)價值高且價格低廉的蛋白粉。在保證生豬尸體制成的肉骨粉不被同類動物采食的前提下，將無害化處理后的肉骨粉進(jìn)行嚴(yán)格消毒，確保殺死沙門桿菌等病原體，可應(yīng)用于毛皮動物、寵物、禽類飼養(yǎng)。

3.1.1 狐、貉等毛皮動物飼料

毛皮動物生命過程中必須從飼料中獲得足夠的蛋白質(zhì)以滿足體內(nèi)組織新陳代謝的需要，尤其生長期必須依靠吸收大量氨基酸形成新的組織和血液，蛋白質(zhì)供給不足則阻礙動物生長、性成熟和繁殖。優(yōu)質(zhì)的動物蛋白含必需氨基酸應(yīng)全面而且比例適當(dāng)，如毛皮動物對無骨肉的消化利用率可達(dá)95%～97%，利于冬毛發(fā)育優(yōu)良[13]。

3.1.2 寵物飼料原料

隨著人們生活水平的提高，寵物飼養(yǎng)量快速增長，寵物飼料的需求量隨之增加。寵物飼料中動物蛋白飼料原料需求量大，將生豬尸體經(jīng)過嚴(yán)格、科學(xué)程序處理的無害化處理產(chǎn)物應(yīng)用于寵物飼料可滿足寵物飼養(yǎng)量大幅增加而提高的對動物蛋白飼料的需求[14-15]。

3.1.3 禽類飼料蛋白原料

將生豬尸體經(jīng)嚴(yán)格、科學(xué)程序處理的無害化處理產(chǎn)物可應(yīng)用于禽類飼料，可緩解動物源性蛋白飼料原料短缺。

3.2 生物肥料

生物肥料又稱“菌肥”，是一種以微生物的生命活動為基礎(chǔ)，使作物得到特定肥料效應(yīng)的肥料制品。制作生物肥料一般采用堆肥法，即利用好氧或厭氧微生物進(jìn)行代謝分解、高溫發(fā)酵，將生豬尸體中的有機(jī)物制成有機(jī)肥料，是一種少投入、高效益的生豬無害化處理、有機(jī)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的資源化處理方式，目前已廣泛用于生產(chǎn)實(shí)際。但在無害化處理過程中，若操作把控不嚴(yán)將會對環(huán)境造成潛在威脅。為有效掌控堆肥法造成的風(fēng)險，Glanville 等[16]采用箱式堆肥法對生豬尸體進(jìn)行無害處理，同時對土壤、水源、地表周邊環(huán)境等進(jìn)行環(huán)評，研究表明，箱式堆肥法更安全、效果更好。箱式堆肥法流程見圖6。

圖6 箱式堆肥法Fig.6 Box composting

以生豬無害化處理產(chǎn)物中的干物質(zhì)為原料，配以多功能發(fā)酵菌種劑，可快速除臭、腐熟、脫水；添加功能性微生物菌劑，加工制成含有功能性微生物的、高營養(yǎng)性的生物有機(jī)肥。輔料可選擇各種農(nóng)作物，如秸稈、樹葉雜草、稻草、米糠、谷殼等，原輔料比例4∶1，水分低于65%；每噸生豬和輔料的混合物中加入3 kg尿素或10～15 kg過磷酸鈣，15 ℃堆積發(fā)酵1 w，期間翻動攪拌2次；腐熟的標(biāo)志為堆溫降低、物料疏松、無原臭味、略有氨味、堆內(nèi)產(chǎn)生白色菌絲[17]。此類肥料兼具微生物肥料和有機(jī)肥料效應(yīng)，既可發(fā)揮了生物菌“解”的作用，又能夠供應(yīng)各種營養(yǎng)，是一種優(yōu)質(zhì)高效生物肥料。

生物有機(jī)肥利用微生物的生命活動及代謝產(chǎn)物改善作物養(yǎng)分供應(yīng)，提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)、促進(jìn)生長，調(diào)控農(nóng)作物生長、增強(qiáng)農(nóng)作物抗逆性，提高土壤肥力，是生物菌應(yīng)用上的一大進(jìn)步。

3.3 再生能源

生豬尸體經(jīng)高溫高壓、化學(xué)處理，可分離產(chǎn)生肉骨粉和油脂。Senneca[18]利用TG或DSC裝置，通過焦炭等高溫燃燒試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)肉骨粉能量價值的條件為0.1～0.2 MPa、溫度為300～500 ℃時，潛在氧分子形成的含氧化合物可作再生能源氣體。在生物柴油的相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，豬油加入40%醇油進(jìn)行酶催化48 h，生物柴油制得率達(dá)96.3%[19]。厭氧微生物在無氧條件下可對生豬尸體進(jìn)行穩(wěn)定分解，分解產(chǎn)物通常包括CH4、C2H6OH 等物質(zhì)，通過高溫消化，能夠產(chǎn)生高甲烷量并殺滅病原菌[20]。將豬、雞等尸體經(jīng)粉碎、高溫、消殺、烘干等程序處理，對烘干的碎塊壓榨提取油脂，固體碎塊粉碎制成肉骨粉；平均50 kg 豬、雞尸體提取油脂和肉骨粉量分別約為4、7 kg，油脂和肉骨粉可應(yīng)用于提煉生物柴油、制作化工原料和高效有機(jī)肥原料。

3.4 化工原料

將生豬尸體經(jīng)高溫、高壓等技術(shù)處理為肉骨粉和油脂，肉骨粉中含有大量的無機(jī)鹽（包括鈣、磷、鉀等微量元素和鉛、銅、汞等金屬離子）。Deydier等[21]通過試驗(yàn)檢出豬肉骨粉中含31.6%鈣元素、55.7%磷元素、2.5%鉀元素和2.7%鈉元素，主要以磷酸鈣和羥基磷酸鈣形式存在，且通過肉骨粉成功制備了磷酸，為工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

3.5 肉骨粉中含有磷灰石用途廣泛

肉骨粉中含磷灰石。磷灰石熔點(diǎn)為1 650 ℃，比重為3.16 g/cm3，溶解度為0.4 mg/m3,鈣磷比為1.67，可應(yīng)用于骨替代材料，如整形和整容外科、齒科、層析純化、補(bǔ)鈣劑等。磷灰石具有良好的機(jī)械性和柔韌性，可應(yīng)用于水泥等建筑材料中。磷灰石具有高吸水性和浸出能力，可替代混凝土及沙子，將無害化處理后得到的肉骨粉應(yīng)用于生產(chǎn)建筑材料成為可能[22]。

3.6 生產(chǎn)骨質(zhì)瓷（骨瓷）

1794年，骨瓷由英國人發(fā)明，在黏土中加入牛、羊豬等骨粉，以牛骨為佳。英國沿用至今的標(biāo)準(zhǔn)骨質(zhì)瓷配方比例為骨灰∶瓷石∶黏土=2∶1∶1。含骨粉25%以上的陶瓷可稱為骨瓷，骨粉成分占40%以上的屬高檔骨瓷。骨瓷成品質(zhì)地輕巧、細(xì)密堅硬、不易磨損和破裂、有適度的透光性和保溫性，色澤呈天然骨粉獨(dú)有的自然奶白色。目前，市面已有骨瓷餐具、茶具、咖啡具、工藝品等出售，骨瓷在我國已逐漸成為高檔瓷消費(fèi)主體。采用骨粉生產(chǎn)高端瓷磚因能夠增加瓷磚的強(qiáng)度、硬度、光潔度和通透性而將成為可能。

4 風(fēng)險分析與控制

生豬無害化處理與資源化利用是生豬養(yǎng)殖業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要課題，更是生態(tài)畜牧業(yè)健康發(fā)展的必經(jīng)之路。

4.1 加強(qiáng)無害化處理場所的規(guī)范化建設(shè)

無害化處理場所建設(shè)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)劃，依法取得動物防疫條件合格證，配有與處理規(guī)模相適應(yīng)的設(shè)施設(shè)備。無害化處理場所應(yīng)當(dāng)具有病原檢測設(shè)備和檢測能力，按規(guī)程要求開展檢測或委托有資質(zhì)的單位開展檢測。

4.2 提高資源化利用的效率

當(dāng)前生豬無害化處理采用的形式普遍技術(shù)含量較低、處理方法簡單、設(shè)備簡陋、產(chǎn)物的資源化利用效率偏低、資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重、污染副產(chǎn)物或二次污染的處理成本較高。無害化處理應(yīng)符合安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)等相關(guān)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，應(yīng)在《中華人民共和國動物防疫法》等法律法規(guī)允許的情況下，選擇利于資源化利用的無害化處理方式，提高資源利用效率和產(chǎn)品附加值。

4.3 確保資源化利用產(chǎn)品的質(zhì)量安全性

目前，部分養(yǎng)殖戶會在飼料中過量添加一些含有重金屬和抗生素的添加劑。生豬資源化利用產(chǎn)品有必要進(jìn)行安全性檢測，確保殘留的重金屬和抗生素含量符合有關(guān)規(guī)定；同時應(yīng)加強(qiáng)生物安全監(jiān)測，確保產(chǎn)品質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定[23-26]。

4.4 保證無害化處理產(chǎn)物資源化利用產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展

建議政府主導(dǎo)，并借助社會公益力量發(fā)展生豬無害化處理與資源化利用產(chǎn)業(yè)。生豬尸體來源的不確定性和無規(guī)律性導(dǎo)致加工原料不穩(wěn)定，使其有別于普通工業(yè)生產(chǎn)加工。為減輕政府財政負(fù)擔(dān)，應(yīng)資源化利用產(chǎn)品的效益維持無害化處理運(yùn)轉(zhuǎn)。生豬資源化利用成本可能高于同類產(chǎn)品，在市場競爭中具有一定劣勢，需要政府資金和稅收優(yōu)惠政策的支持。無害化處理場銷售無害化處理產(chǎn)物應(yīng)嚴(yán)格控制無害化處理產(chǎn)物流向，查驗(yàn)購買方資質(zhì)并留存相關(guān)材料，簽訂銷售合同。

4.5 做好生物安全風(fēng)險調(diào)查評估

按照國家相關(guān)無害化處理生物安全風(fēng)險調(diào)查評估方案，調(diào)查評估病死生豬產(chǎn)品收集、無害化處理生物安全風(fēng)險因素，進(jìn)行風(fēng)險預(yù)判和應(yīng)急處理預(yù)案。

5 結(jié)論

生豬無害化處理與資源化利用工程是一項(xiàng)涉及食品安全、環(huán)境安全、資源開發(fā)利用的復(fù)雜工作，更是一項(xiàng)造福子孫后代的重大民生工程，應(yīng)由政府主導(dǎo)，行業(yè)企業(yè)和科研工作者參與。在國家全面推動高質(zhì)量發(fā)展的新形勢下，遵循客觀規(guī)律，勇抓科技創(chuàng)新，建立生豬無害化處理與資源化利用的可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán)模式，提升無害化處理產(chǎn)物的利用率和附加值，提高生豬養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，助力生態(tài)畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。