農牧副產物集成化快速處理與高值化利用新技術

■山東百德生物科技有限公司 季偉峰

農牧副產物集成化快速處理與高值化利用新技術

■山東百德生物科技有限公司 季偉峰

山東百德生物科技有限公司董事長，濰坊市畜牧協會副會長、寒亭區政協委員、山東農業工程學院特聘教授；主持承擔國家財政部、農業部“2014年畜禽糞污等農業農村廢棄物綜合利用試點項目”，項目經費1,000萬元，并于2015年驗收完成，為國家農業部在全國病死畜禽無害化處理推廣工作，提供了一套相對完整的規范化運行標準。

1 農牧副產物無害化處理和高值化利用項目背景

1.1 我國農牧產業鏈問題分析

我國農牧產業發展面臨三大危機：①資源緊缺：一方面，我國傳統飼料原料存在與人爭糧、與人爭田的問題，目前國內飼料蛋白原料約80%依賴進口。另一方面，我國養殖成本高昂(其中70%是飼料成本)，與國外相比已經失去競爭優勢。資源緊缺這一問題在未來的30年之內都會長期存在。因此，尋找安全可靠的非糧型蛋白原料，是保障我國農牧產業可持續發展的一個戰略問題。②環境污染：一方面，我國農牧業規模巨大，大量農作物秸稈資源被焚燒浪費，養殖糞污無序排放占全國氮磷污染排放總量的45%，養殖污染已成為我國環境污染的一個重要問題，因此，尋找安全高效的農牧副產物高值化利用途徑，已成為制約我國畜牧業可持續發展戰略的一個瓶頸問題。③食品安全：近年來，因抗生素殘留、瘦肉精等導致食品安全事件頻發，低端肉蛋奶因安全得不到保障，反向導致肉蛋奶低質只能賣低價，養殖場利潤得不到保障。

1.2 我國農牧副產物資源統計分析

有效利用這些廢棄原料，可極大地降低資源浪費，有效緩解與人爭糧、與人爭田的問題。

表1 我國農牧副產物資源

1.3 我國農牧副產物處理與利用現狀分析

1.3.1 養殖糞污利用現狀 每年畜禽養殖糞污產生量約45億t，少量作為農家肥使用，大部分隨意堆放或排入河道，嚴重污染水源及周邊空氣環境，因細菌病毒滋長也容易導致疫病感染。1.3.2 病害動物及屠宰副產物現狀 畜禽養殖業家畜死亡率約為5%，家禽死亡率約為8%，每年產生大量病害動物尸體及屠宰下腳料，這類病害動物尸體處理不當，極易導致食品安全及疫病污染。

1.3.3 農作物秸稈利用現狀 耕地面積20億畝，作物秸稈年產量約7億t，目前作物秸稈大都被焚燒或還田，利用率不足30%，導致污染空氣及資源浪費。作物秸稈蛋白質含量3%～10%，秸稈飼料的開發利用勢在必行。

1.3.4 農副產品糟渣利用現狀 我國年產醋糟150～175萬t、蘋果渣120～150萬t、白酒糟產量3,076.8萬t、含水75%的醬油渣470萬t、柑橘皮渣1,000多萬t、食用菌糠1,000萬t、紅薯淀粉渣1.35億t。

1.3.5 餐廚副產物利用現狀 餐廚垃圾35%左右的干物質中含粗脂肪12%、蛋白質20%以上，我國1年產出的餐廚垃圾全部得以利用，相當于節約3,000萬畝玉米的能量和600萬t生物柴油。據了解，82.5%的餐廚垃圾被直接用來喂豬等牲畜，二次處理的僅占7.2%，“潲水豬”、地溝油和下水道成了餐廚廢棄物的三大流向。

有效利用這些非常規原料，可極大降低資源浪費，有效緩解與人爭糧、與人爭田的問題。

1.4 我國飼料原料產業現狀分析

目前畜牧業原料按飼料來源，可分為植物性飼料、動物性飼料、單細胞蛋白。

1.4.1 植物性飼料 植物性能量飼料(如玉米、大麥、小麥、高粱、木薯、甘薯等；)存在較大的與人爭糧、與人爭田問題；植物性蛋白飼料(如全脂大豆、豆粕、棉粕及各類雜粕、DDGS、啤酒糟等)80%依賴進口，價格受國外期貨市場操控。

1.4.2 動物性飼料 如魚粉、肉粉、肉骨粉、血粉、羽毛粉等。該類原料存在同源性飼喂可能導致的生物安全問題，限制了其使用范圍。

1.4.3 單細胞蛋白(菌體蛋白) 主要有釀酒酵母培養物、啤酒酵母、藻類等單細胞蛋白培養物。該類原料屬于新型生物飼料，目前主要執行微生態添加劑審批標準，因技術壁壘及生產成本高昂，尚無法作為替代性飼料快速形成大規模產業化布局。

2014年，酵母培養物已從《飼料添加劑目錄》轉至《飼料原料目錄》，這是一個好的起點。

1.5 我國農牧副產物資源化利用的途徑分析

1.5.1 能源化利用 主要通過厭氧發酵的生產沼氣或利用沼氣發電，也有些生產生物質燃料。該類技術工藝成熟，但其經濟性存在較大問題，國家持續幾十年投入巨資，但目前能夠正常運行的寥寥無幾。

1.5.2 肥料化利用 主要是通過好氧堆肥發酵法，利用糞污秸稈等廢棄物經高溫腐熟后生產瓜果蔬菜有機肥，目前多為粗放式發酵，營養損耗大、肥效低，且極易導致環境污染。1.5.3 飼料化利用 大多數僅限于糟渣、秸稈等非糧型飼料原料的開發利用；也有部分從業者采用粗放式雞糞喂豬-豬糞肥水(培養藻類單細胞菌體蛋白)-藻類蛋白養魚的生態循環模式，利用動物糞便作為昆蟲蛋白培養基。

我們提出一個大膽的設想，能不能把這些廢棄物做無害化處理，做為微生物的“食物”。

2 農牧副產物無害化處理和高值化利用項目概述

2.1 項目研究的核心宗旨

以先進微生物技術為核心，以“集成化原位快速處理技術”為紐帶，致力于農牧副產物的無害化處理與生態循環利用項目開發，為農牧副產物生態循環利用產業提供一種集成化技術解決方案，為大宗非糧型單細胞蛋白資源開發項目提供一種“就地取材-原位處理-就地利用”的區域性生態循環產業運營新模式。

2.2 項目研究的兩個方向

以大宗非糧型單細胞蛋白資源開發為目標，通過幾年的研究，我們從兩頭來做，一個是入口端，一個是出口端。

2.2.1 從農牧業的前端(入口)開展研究 開發安全可靠的低成本單細胞蛋白資源。在飼用原料成本高及利用轉化率低下的背景下，我們提出“誰能為畜牧業提供安全可靠的低成本單細胞蛋白資源，誰將擁有巨大的市場需求”的研究主張。

2.2.2 從農牧業的末端(出口)開展研究 尋找安全高效的農牧副產物無害化處理與生態循環新途徑。在農牧副產物無序排放導致巨大環境污染的背景下，我們提出“誰能將農牧副產物轉化為高附加值的產品，誰將擁有廣闊的市場需求”的研究主張。

2.3 項目研究的三個主張

2.3.1 原位化處理 應堅持“誰排放誰處理”的原則，就地對各類農牧副產物進行即時、快速處理，實現除臭、滅菌與生物轉化；可有效避免因久置導致病毒細菌傳播，不會污染周邊環境，并避免因轉運導致的二次污染，同時極大降低運力成本與政府相關部門的監管成本。

2.3.2 高值化利用 我國農牧副產物資源豐富，但因缺乏先進的生態循環利用技術，導致農牧固廢環保產業一直是政府主導推動；如果開發出能夠真正實現變廢為寶的高值化利用技術，則我國農牧固廢環保產業完全可以由是政府主導推動的成本投入型轉變為民間自主推動的價值創造型生態環保產業。

2.3.3 簡單化運行 農牧副產物分布在農村，如果工藝技術過于復雜，農民就不會采用這種工藝。

2.4 項目整體技術工藝路線設計

農牧副產物→快速原位處理→微生物培養基→二次發酵→單細胞蛋白

利用農牧副產物資源及其廢棄物的無害化產物作為微生物培養基，經二次微生物發酵，轉化為單細胞蛋白資源(或微生物菌肥資源)。

圖1 技術工藝路線

3 技術成果

3.1 無害化處理專用菌劑

采用動物源廢棄物專用菌、植物源廢棄物專用菌、養殖場環境改良專用菌、有機肥高溫腐熟專用菌等系列菌劑，在各類動物性廢棄物惡劣條件下迅速繁殖，可在24h之內內迅速降解有機廢棄物、殺滅各類病源微生物，確保產物符合無害化處理標準(病原微生物、霉菌毒素等)；且發酵產物味呈酸甜、酒香濃郁，可作為微生物培養基。

圖2 利用禽糞制備高活性生物有機肥

圖3 利用新鮮雞糞制備飼用級活性微生態蛋白

圖4 病死動物無害化處理

3.2 多功能集成化快速發酵裝置

立式、臥式、好氧、厭氧等類型的設備，在處理效率、處理費用或設備價格方面，都有較大的優勢。10m3型多功能集成化發酵機組在3h內可將家禽糞便快速轉化為味呈酸甜酒香的活性微生態培養物。

4 該技術在“養殖廢棄物無害化處理項目”的應用技術

4.1 利用禽糞制備高活性生物有機肥（圖 2）。

4.2 利用新鮮雞糞制備飼用級活性微生態蛋白（圖3）。

4.3 病死動物無害化處理

該技術在病死動物處理項目中應用附加值極高，處理產物味呈酸甜酒香，可作為優質的微生物培養基（圖4）。

5 該技術在“大宗非糧型生物飼料資源開發項目”的應用

將鮮雞糞無害化處理后，轉化為酒香濃郁的單細胞蛋白培養基，回收該培養基并進行二次復配后，可等量替代育肥豬飼料，按30%添加，可極大降低飼料成本、降低抗生素用，而且提高了動物的免疫力。同時，試驗所得的豬肉，背膘較薄、口感好、各種氨基酸含量普遍偏高，必需脂肪酸亞油酸、亞麻酸含量遠高于市場豬肉。■

(編輯楊營整理)