動物廢棄物無害化廠區(qū)工藝技術研究
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引言
我國是畜禽養(yǎng)殖業(yè)大國，養(yǎng)殖門檻低，散養(yǎng)戶還較多，投資規(guī)模偏小[1]。目前，我國養(yǎng)殖業(yè)雖然逐漸進入了微利時代，但政府對養(yǎng)殖業(yè)的扶持力度逐年加大，綜合來看，養(yǎng)殖帶來的利潤仍較為可觀，所以，投資養(yǎng)殖行業(yè)的人逐漸增多[2]。據(jù)調(diào)查，我國畜禽傳染病有200多種，每年因各類疾病引起的豬的死亡率在8%～12%，家禽的死亡率在12%～20%[3]。在部分地區(qū)，畜禽因病死亡后尸體被埋掉的比例不足20%，能夠進行無害化處理的比例更小。隨著全民食品安全和環(huán)保意識的增強，病死畜禽的無害化處理滯后于生產(chǎn)發(fā)展需要的矛盾加突出[4]。部分規(guī)模化養(yǎng)殖場常將病死畜禽非法低價賣給屠宰加工病死畜禽的個人或企業(yè)，小型的散養(yǎng)戶由于意識薄弱，常將病死畜禽隨意亂扔，甚至食用。近期，網(wǎng)絡報道的上海黃浦江水源區(qū)漂浮大量死豬事件，直接反映出我國畜禽業(yè)的無害化處理正面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)[5]。
1.1生產(chǎn)處理規(guī)模
根據(jù)對某市近些年死亡動物的種類、數(shù)量進行調(diào)研的結(jié)果，本項目的原料以死豬及豬肉制品為主，禽類、毛皮動物等其他動物及動物制品為輔，體積最大的動物按照成年的牛來考慮；在本系統(tǒng)中選擇的設備單批次處理能力為5噸，每天運行2批次，每批次物料的處理時間為5-6小時，滿足日處理10噸，年處理能力3000噸的要求。
1.2原料來源、收集范圍、收集方式
原料來源：本項目原料主要為生豬等體型較小的病死動物。按照《病害動物和病害動物產(chǎn)品生物安全處理規(guī)程》（GB16548-2006）進行操作。處理對象分析具體見工程分析中工藝流程介紹。收集范圍：本項目的收集范圍為某市管轄的養(yǎng)殖場、養(yǎng)殖小區(qū)、養(yǎng)殖散戶等。收集方式：本項目不上門收集動物尸體，采用定點收集的方式。按照規(guī)定設置暫存點，做好暫存點的防滲、清洗、消毒工作。暫存點由專人負責，制定管理制度。本項目將配備專用密封、防滲的廂式貨車進行死亡動物的運輸。運輸過程制定規(guī)范，不能進行中轉(zhuǎn)存放或堆放，直接將死亡動物運至廠區(qū)進行無害化處理。
1.3產(chǎn)品方案
本項目采用干法化制工藝處理技術，病死動物經(jīng)高溫破碎滅菌脫水后，產(chǎn)品方案見表1。動物尸體及產(chǎn)品經(jīng)過無害化處理后的殘渣可作為生產(chǎn)有機肥的原料，根據(jù)技術資料，1t的物料回收動物油脂0.05噸、殘渣0.3噸。油脂經(jīng)過過濾、精加工可提煉做生物柴油，油渣可以堆肥做成生物肥料。
2工藝技術方案設計
2.1工藝優(yōu)選
目前國內(nèi)外針對動物尸體常用的處理工藝有堆肥工藝、熱解碳化工藝、傳統(tǒng)蒸煮鍋工藝、干法化制工藝等四種方法。通過對比四種無害化處理工藝方案可得表2。由表2可以看出：堆肥工藝由于占地面積大，未能徹底殺滅病原體，因此首先可以排除。熱解碳化工藝，單臺每批次僅能處理700Kg，此項目日處理10噸，需要10多臺設備及輔助設備，不經(jīng)濟；在整個熱解工藝要保持≥600℃，二燃室≥1100℃，此工藝能耗太高；不能回收油脂副產(chǎn)品、存在二噁英污染等，所以不建議使用熱解碳化工藝。傳統(tǒng)濕法蒸煮工藝投資略低于干法化制工藝，但由于衛(wèi)生操作條件差，臭氣濃度高，處理量大，容易造成人畜共患，產(chǎn)生疾病。且廢水呈“濃湯”處理量大，處理難度大，很難達到污水綜合排放標準中的一級標準，且成本高。從技術角度講，干法化制工藝為國際先進的主流工藝，在無害化、減量化、資源化等方面較傳統(tǒng)濕法蒸煮工藝先進。高溫滅菌脫水工藝的自動化程度高，勞動強度小，操作衛(wèi)生條件好，維護工作量小，運行成本低。從防疫功能講，干法化制工藝減少了工人與物料的接觸，大大改善了防疫功能。從環(huán)保角度講，干法化制工藝的密封性能好，臭氣和廢水均受控處理，達標排放。傳統(tǒng)濕法蒸煮工藝的廢水濃度高，廢水量大，臭氣量大。綜合比較，本項目采用干法化制工藝作為病死動物無害化處理系統(tǒng)生產(chǎn)工藝。
2.2流程設計
干法化制工藝的處理程序為：前處理車間收料→進料→破碎→高溫化制→壓榨分離→提油、排渣，工藝方框圖見圖1干法化制工藝流程示意圖。流程簡述：（1）病死動物運輸采用液壓自卸車輛，直接將物料卸入進料輸送機內(nèi)。（2）通過進料輸送機將物料送入破碎機內(nèi)，通過輸送機將破碎后的物料送入輸料泵內(nèi)。（3）破碎機的作用是將物料破碎至一定的粒徑，滿足后續(xù)輸料泵、滅菌脫水反應釜對物料性狀的要求。（4）破碎后的物料，均勻地落入輸料泵，再泵送至反應釜。（5）物料送入滅菌脫水反應釜后，首先在滅菌脫水反應釜內(nèi)進行高溫、高壓滅菌操作，然后在常壓下對物料進行脫水處理。（6）脫水后物料，再經(jīng)輸送機送入連續(xù)滲濾槽預過濾，預過濾后的油脂經(jīng)輸油泵送到振動篩粗分離油和殘渣；振動篩分離出的固渣落入螺旋輸送機，再進入油脂壓榨機，最終送至殘余物料倉；振動篩分離出的油脂通過高溫油脂輸送泵送到儲油罐。（7）經(jīng)油脂壓榨機壓榨后，固渣通過輸送機送到殘余物料倉，殘余物料倉的干物料通過螺旋輸送機裝車外運。（8）油脂壓榨機產(chǎn)生的油脂通過高溫油脂泵泵送油罐。
2.3干法化制關鍵控制過程
干法化制工藝關鍵控制是高溫蒸煮機的程序控制，蒸煮干燥機工作時的工藝順序依次為：進料（t≤20min）、加熱（0.8MPa飽和蒸汽時大約2小時）、加壓（t≤20min）、保壓（t≤20min，P=0.2MPa）、減壓（t≤20min）、烘干（0.8MPa飽和蒸汽時大約2小時）、卸料（t≤15min）。每個工藝步驟中的時間、重量、溫度及壓力均可在上位機軟件調(diào)整并且自動記錄每個階段的實際工作時間，蒸煮干燥機在卸料階段是反轉(zhuǎn)運行（往外推料），其它階段均保持正轉(zhuǎn)運行（僅攪拌）。整個過程中主管道蒸汽調(diào)節(jié)閥和主管道壓力傳感器之間PID調(diào)節(jié)，剛開始進料階段，主管道蒸汽壓力可以控制在0.1~0.2MPa，待整個管道預熱完后（約3~5min），可以逐漸升高壓力至0.8MPa，如果連續(xù)生產(chǎn)，那么下批次進料就無需再預熱管道。在進料階段排氣閥開度30%~40%，當蒸煮干燥機進料重量≥5000kg時結(jié)束進料（重量可調(diào)），待進料閥全部關閉后進入加熱階段，此時排氣閥開100%。加熱階段時間正常兩小時，加熱結(jié)束后進入加壓階段，此時排氣閥完全關閉。加壓階段時間一般不超過20min，待蒸煮干燥機內(nèi)部壓力不小于0.2MPa，同時蒸煮干燥機內(nèi)部溫度不小于125℃時進入保壓階段，使蒸煮干燥機內(nèi)部壓力保持在0.2MPa，當蒸煮干燥機內(nèi)部壓力低于0.19MPa時，直接往蒸煮干燥機注入蒸汽，當壓力低于0.18MPa時，重新返回加壓階段。保壓20min后進入減壓階段，為使得蒸煮罐內(nèi)部壓力平緩下降，剛開始排氣閥開度很小，隨著壓力的逐漸減小，開度慢慢增大，整個減壓階段時間大約20min。當蒸煮干燥機內(nèi)部壓力≤0.02MPa時，排氣閥開100%。減壓結(jié)束后進入烘干階段，此時排氣閥開100%，烘干時間正常兩小時，烘干時間到達后蒸煮干燥機停止運轉(zhuǎn)，卸料清洗閥打開噴蒸汽，一分鐘后卸料清洗閥關閉，卸料刀閘閥開始打開，待完全打開后，蒸煮干燥機反轉(zhuǎn)運行，進入卸料階段，此時排氣閥開度25%~40%，待蒸煮干燥機重量≤300kg時，卸料清洗閥打開噴蒸汽，一分鐘后卸料清洗閥關閉，蒸煮干燥機停止運轉(zhuǎn)，卸料刀閘閥開始關閉，待完全關閉后，排氣閥全開。接料倉主電機直接啟動，可正反轉(zhuǎn)控制。蒸煮干燥機卸料前5min，開啟接收倉主電機，開啟蒸汽進入接收倉夾套。卸料后接收倉可以作為存儲倉對物料進行短時存儲和保溫。當原料種類、蒸煮重量、蒸汽壓力任何一方發(fā)生改變時，上述蒸煮方法和時間都需做相應的調(diào)整。
2.4物料衡算
根據(jù)工業(yè)過程標準規(guī)范和給排水通風等規(guī)范，正常運行時的物料平衡計算結(jié)果見附表。
3結(jié)論
（1）采用干法化制工藝無害化處理動物尸體，主要包括前處理車間收料→進料→破碎→高溫化制→壓榨分離→提油、排渣，每批次處理時間約5～6小時。（2）給出了干法化制蒸煮干燥機工作的關鍵控制過程：進料（t≤20min）、加熱（0.8MPa飽和蒸汽時大約2小時）、加壓（t≤20min）、保壓（t≤20min，P=0.2MPa）、減壓（t≤20min）、烘干（0.8MPa飽和蒸汽時大約2小時）、卸料（t≤15min）。每個工藝步驟中的時間、重量、溫度、壓力均可在上位機軟件調(diào)整并且自動記錄每個階段的實際工作時間，蒸煮干燥機在卸料階段是反轉(zhuǎn)運行（往外推料），其它階段均保持正轉(zhuǎn)運行（僅攪拌）。（3）從物料衡算結(jié)果得出，設計的無害化處理方案可滿足每天處理動物尸體1批次計5噸的規(guī)模，病死動物滅菌、脫水、油渣分離處理后，產(chǎn)出0.5噸/天動物油脂、3噸/天肉骨粉渣，動物油脂可加工制成生物柴油，肉骨粉渣可制成生物肥料，產(chǎn)物均得到妥善處理或回收利用。
結(jié)語
當前該廠采用本工藝處理動物尸體已成功投產(chǎn)運行，得益于來料的穩(wěn)定，使得該廠一直運行很穩(wěn)定。由于干法化制蒸煮干燥機的控制過程對于不同來料有些許變化，為使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定有保證，現(xiàn)階段需要根據(jù)不同來料對蒸煮干燥機的控制過程進行調(diào)整，后續(xù)可根據(jù)不同來料處理過程數(shù)據(jù)積累，對全程過進行程序性控制，從而實現(xiàn)全過程的自動化以及智能化。
參考文獻
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作者:朱學理 王曦 王閩穎 單位:光大綠色環(huán)保管理(深圳)有限公司
