CN105268724B - 一种病死禽畜资源化利用方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种病死禽畜资源化利用方法及其设备，首先将病死禽畜破碎成小块状物体，加水进行水热反应，产物进行固液分离；将分离出的液相进行油水分离，得到油脂与水热液，油脂与上一步分离出的固相混合后进行炭化处理，获得生物炭。处理设备由破碎装置、水热反应装置、固液分离装置、油水分离装置、发酵装置、油脂输送装置、固相输送装置、混合装置、混合物输送装和炭化装置组成。本发明在处理病死禽畜过程充分利用各环节产物、实现能源自供、产品高附加值利用、不产生二次污染、防止病源菌传播，达到节能环保的目标，设备设计巧妙，操作简单，运行成本低，具有良好的经济、环保效益及广阔的应用前景和推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护与资源有效利用领域，尤其是涉及一种病死禽畜资源化利用方法及其设备。
背景技术
随着我国养殖业的迅猛发展，养殖规模不断壮大，每年因正常死淘率以及各种原因引起死亡的畜禽动物数量也在逐年增加，随之引发的的环境污染、生态污染以及疾病传播问题，对于人类健康和环境将是巨大的潜在威胁。据统计，中国每年需要进行无害化处理的动物尸体约为200万吨，如何做好病死动物无害化处理工作成为整个畜牧养殖行业面临的迫切难题。目前，国内外对于病死畜禽处理方式主要有焚烧、深埋、高温生物降解、化制法、投入化尸池等，以上方式虽然能达到有效处理病死禽畜的目的，但是普遍存在处理成本高、占地面积大、存在二次污染等问题，所以目前国内专业从事病死动物无害化处理设备制造的企业不多、而且基本都是处理规模小，对于如何资源化、无害化、低碳化的处理病死禽畜的方法更是少之又少。如中国专利申请CN201510279578.X公开了一种病死禽畜无害化处理方法，包括如下步骤：1)对病死禽畜进行破碎处理，得到破碎料，并对破碎料进行水解，得到熟料；2)对步骤1)中所得熟料进行固液分离，得到浆体；3)对步骤2)中所得浆体进行厌氧消化，对所得固体残渣进行填埋或焚烧处理。该方法过程复杂，且未能实现病死禽畜100%无害化处理，此方法主要是将分离出来的浆体进行厌氧发酵，存在资源利用不完全，回收效率不高等的缺点，对于固体残渣的填埋或焚烧，容易产生对土壤、空气、水等的二次污染。中国专利申请CN201510203930.1公开了一种病死畜禽干法高温无害化处理工艺，包括以下步骤:（1)用消毒液对病死畜禽的尸体进行消毒；(2)将消毒后的病死畜禽的尸体输送至粉碎机进行切割，粉碎成粒径为5 mm的颗粒；(3)将颗粒加入至混合搅拌机内，并加入辅料进行混合搅拌至均匀，得混合物；(4)将混合物输送至挤出机内进行干法挤出操作，使混合物含水率为10%。该发明采用干法高温挤出，对病死畜禽进行消毒杀菌、脱水脱脂，从而使得到的物质作为肥料进行后续的回收利用，处理规模小，能耗大，成本高，所得到固形物作为肥料应用，易产生二次污染。中国专利CN201520168695.4以及中国专利申请CN201510110372.4公开了一种封闭式生物降解病死畜禽无害化处理方法及装置，在畜禽处理罐内加入有生物降解化尸菌剂等辅料，畜禽处理罐上设有清掏孔和排液口，该清掏孔用于定期清掏病死畜禽的骨头和污泥，粉碎后经处理作为有机肥使用，排液口连接沼液池继续发酵，产生沼气，对气体进行消毒灭菌，起到无害化目的。该方法采用生物降解方案，工艺流程复杂，且未能实现附产物高效资源化利用，易对周边环境等产生毒害和污染。
鉴于现有病死禽畜无害化处理方法普遍存在资源化利用率低、工艺复杂、处理成本高、易产生二次污染等问题，为确保我国养殖业的健康有序发展、防止重大动物疫病和人畜共患病的扩散蔓延、特别是病死畜禽流入消费市场直接威胁群众身体健康，开发高效、低碳、环保的病死猪无害化处理与资源化利用成套技术具有重要意义。
发明内容
本发明克服了现有病死禽畜处理技术资源利用不充分、容易产生二次污染、处理过程能源消耗大、占地面积广等不足，提供了一种病死禽畜资源化利用方法及其设备，实现了病死禽畜处理过程中充分、高效、清洁地利用各项附产物，达到物尽其用、节约能源、低碳环保、减少成本的目标。
具体方案如下：
一种病死禽畜资源化利用方法，其特征在于：包括以下步骤:
1）将病死禽畜破碎，处理成小块状物体；
2）向小块状物体中加水，进行水热反应；
3）将水热反应的产物进行固相与液相的分离；
4）将3）中分离出的液相进行油相与水相的分离，得到油脂与水热液；
5）将3）中分离出的固相与4）中分离出的油脂混合，并进行炭化处理，获得生物炭；
6）将4）中分离出的水热液发酵，获得以甲烷为主的燃料气。
进一步的技术方案是，所述小块状物体的直径为5-30mm。
进一步的技术方案是，所述的水热反应的温度为130-160℃，压力为2-10bar，时间为30-180min。
进一步的技术方案是，所述的固相与液相分离的方法为板框压滤法；任选的，所述的油相与水相分离的方法为静置分离法；任选的，所述的固相与油脂混合的时间为5-40min。
进一步的技术方案是，所述的炭化处理温度950℃-1300℃，炭化时间为3-20min。
进一步的技术方案是，所述的炭化过程产生的热烟气，作为炭化处理的燃料，或者经蒸汽换热，作为水热反应的热源；任选的，所述的生物炭作为吸附剂、肥料使用，或者用于从其中提取磷；任选的，所述的以甲烷为主的燃料气作为炭化处理的补充燃料，或者存储外供。
进一步的技术方案是，一种病死禽畜处理设备，包括破碎装置1、水热反应装置2、固液分离装置3、油水分离装置4、发酵装置5、油脂输送装置6、固相输送装置7、混合装置8、混合物输送装置9和炭化装置10，所述的破碎装置1出口与水热反应装置2入口相连，水热反应装置2出口与固液分离装置3入口相连，固液分离装置3液相出口与油水分离装置4进口相连，固液分离装置3固相出口通过固相输送装置7与混合装置8固相入口相连，油水分离装置4油脂出口通过油脂输送装置6与混合装置8油脂进口相连，油水分离装置4水热液出口与发酵装置5入口相连，混合装置8出口通过混合物输送装置9与炭化装置10入口相连。
进一步的技术方案是，所述的破碎装置1为普通剪切式破碎机；所述的水热反应装置2为普通间接加热式水热反应釜；所述的固液分离装置3为板框压滤机；所述的油水分离装置4为普通静置油水分离装置；所述的发酵装置5为厌氧发酵反应器；所述的油脂输送装置6、所述的固相输送装置7、所述的混合输送装置9为螺旋输送机；所述的混合装置8为单轴混合机、双轴混合机或螺带混合机；所述的炭化装置10为固定床热解炉或回转筒热解炉。
进一步的技术方案是，所述的炭化装置10附带燃气回送设备及烟气净化设备，将炭化产生的热烟气送回炭化装置10，作为炭化系统的燃料；任选的，所述的炭化装置10通过管道连接水热反应装置2，利用炭化产生的热烟气作为水热反应装置2的热源；任选的，所述的发酵装置5通过管道连接炭化装置10，以输送发酵产生的以甲烷为主的燃料气，作为炭化装置10的补充燃料。
进一步的技术方案是，一种利用病死禽畜处理设备进行病死禽畜资源化利用的方法，首先将病死禽畜在破碎装置1中破碎，处理成小块状物体；向小块状物体中加水，在水热反应装置2中进行水热反应；将水热反应的产物通过固液分离装置3进行固相与液相的分离；将分离出的液相送入油水分离装置4中进行油相与水相的分离，得到油脂与水热液，其中水热液送入发酵装置5进行发酵处理，获得以甲烷为主的燃料气；将分离出的固相与分离出的油脂分别通过固相输送装置7和油脂输送装置6送入混合装置8进行混合，之后通过混合物输送装置9送入炭化装置10中进行炭化处理，获得生物炭。
本发明通过水热法实现水分、油脂和病死禽骨头的分离，水热反应的条件是本发明的关键点之一，本发明优选的水热反应的温度为130-160℃，压力为2-10bar，时间为30-180min，在这一条件下可实现固相与液相的良好分离；本发明的另一个关键步骤是通过炭化装置实现炭化过程，该炭化处理的温度优选为950℃-1300℃，炭化时间优选为3-20min，在这一条件下能够实现固相产物的热解炭化，温度低于950℃热解不完全，且不能完全消除病死禽畜热解固相中的有害物质，不利于环保；温度高于1300℃不仅浪费能源，且所得到的产品外观不佳及性能下降，不利于后续的资源化利用。
有益效果：（1）本发明对病死禽畜粉碎后采用水热处理方法，让动物肉体中的水分、油脂、骨头互相脱离，比现有公知采用的干燥脱水方式更加节能，而且有灭菌消毒、防止病原菌传播的作用；（2）水热处理后再依次经过固液分离装置、油水分离装置，将固相物质与油脂复合后一起炭化，产生的生物炭孔隙率大、磷含量高，可以作为炭吸附剂、生物肥料或提取磷的原料，实现多方案高附加值利用；（3）本发明将油水分离的水热液进行发酵，将油脂与固相混合炭化，可以产生可燃气体作为炭化过程中的自供燃料，与直接对动物体进行焚烧或将油脂提取出来直接燃烧相比，更加清洁环保，实现能源的高效简捷利用；（4）本发明提供的一种病死禽畜处理设备，设计巧妙，操作简单，运行成本低，实现病死禽畜无害化处理的同时，实现了产品高附加值利用，具有良好的社会效益、经济效益与环境效益。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种病死禽畜资源化利用方法的处理工艺流程图。
图2是本发明实施例提供的一种病死禽畜处理设备的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步阐述。
图1所示的是病死禽畜资源化利用的工艺流程图，首先将病死禽畜进行破碎，得到小块状物体进行水热反应，将反应产物进行固液分离，其中液相进行油水分离，得到的油脂与固液分离得到的固相进行预先混合，之后炭化得到生物炭，而油水分离得到的水热液进行发酵，得到燃气。
实施例1
将病死禽畜在破碎装置1中破碎，处理成小块状物体，当量直径为30mm左右；向小块状物体中加水，进行水热反应，水热反应装置2中处理温度设定为150℃，压力为4.8bar，时间为180min；将水热反应的产物通过固液分离装置3进行固相与液相的分离；将分离出的液相送入油水分离装置4中进行油相与水相的分离，得到油脂与水热液，其中水热液送入发酵装置5进行发酵处理，获得以甲烷为主的燃料气；将分离出的固相与分离出的油脂分别通过固相输送装置7和油脂输送装置6送入混合装置8进行混合，混合时间为5min，之后通过混合物输送装置9送入炭化装置10中进行炭化处理，发酵装置5中产生的以甲烷为主的燃料气作为炭化处理的补充燃料，炭化温度为1200℃，炭化时间为3min，获得生物炭。炭化装置10通过管道连接水热反应装置2，利用炭化产生的热烟气作为水热反应装置2的热源。
所获得的生物炭孔隙率为320m2/g，碘吸附值为343mg/g，可以直接用作炭吸附剂或进一步活化后制备高品质活性炭。
实施例2
将病死禽畜在破碎装置1中破碎，处理成小块状物体，当量直径为5mm左右；向小块状物体中加水，进行水热反应，水热反应装置2中处理温度设定为130℃，压力为10bar，时间为30min；将水热反应的产物通过固液分离装置3进行固相与液相的分离；将分离出的液相送入油水分离装置4中进行油相与水相的分离，得到油脂与水热液，其中水热液送入发酵装置5进行发酵处理，获得以甲烷为主的燃料气；将分离出的固相与分离出的油脂分别通过固相输送装置7和油脂输送装置6送入混合装置8进行混合，混合时间为40min，之后通过混合物输送装置9送入炭化装置10中进行炭化处理，炭化装置10附带燃气回送设备及烟气净化设备，将炭化产生的热烟气送回炭化装置10，作为炭化系统的燃料，炭化温度为950℃，炭化时间为20min，获得生物炭。
将生物炭用作生物肥料，添加量为10%时，可以使土壤中的PH值（7左右）与EC值调整至适合植物生长范围（500-2000us/cm），提高土壤中脲酶和脱氢酶的活性以及细菌和真菌浓度，作物增产>40%。炭化装置10通过管道连接水热反应装置2，利用炭化产生的热烟气作为水热反应装置2的热源。
实施例3
将病死禽畜在破碎装置1中破碎，处理成小块状物体，当量直径为15mm左右；向小块状物体中加水，进行水热反应，水热反应装置2中处理温度设定为160℃，压力为2bar，时间为150min；将水热反应的产物通过固液分离装置3进行固相与液相的分离；将分离出的液相送入油水分离装置4中进行油相与水相的分离，得到油脂与水热液，其中水热液送入发酵装置5进行发酵处理，获得以甲烷为主的燃料气；将分离出的固相与分离出的油脂分别通过固相输送装置7和油脂输送装置6送入混合装置8进行混合，混合时间为20min，之后通过混合物输送装置9送入炭化装置10中进行炭化处理，发酵装置5中产生的以甲烷为主的燃料气作为炭化处理的补充燃料，炭化温度为1300℃，炭化时间为10min，获得生物炭。炭化装置10通过管道连接水热反应装置2，利用炭化产生的热烟气作为水热反应装置2的热源。
所获得的生物炭中P2O5含量>30%，可用作提取磷的原料。
实施例4
本发明的另一种情况，一种病死禽畜处理设备，包括破碎装置1（采用普通剪切式破碎机）、水热反应装置2（间接加热水热反应釜）、固液分离装置3（板框压滤机）、油水分离装置4（普通静置分离装置）、发酵装置5（采用厌氧发酵反应器）、油脂输送装置6（采用泵送装置）、固相输送装置7（采用皮带输送机）、混合装置8（螺带式混合机或单轴混合机或双轴混合机）、混合物输送装置9（单螺旋输送机或双螺旋输送机）、炭化装置10（采用固定床热解炉或回转筒热解炉）。所述的破碎装置1将病死禽畜破碎成小块状物体，其出口与水热反应装置2入口相连，水热反应装置2出口与固液分离装置3入口相连，固液分离装置3分离所得的液相通过液相出口与油水分离装置4进口相连，固液分离装置3分离所得的固相经固相出口通过固相输送装置7与混合装置8的固相入口相连；油水分离装置4所获得的油脂经油脂出口通过油脂输送装置6送入混合装置8中，油水分离装置4所获得的水热液经水热液出口与发酵装置5入口相连，混合装置8将固相和油脂进行混合，其出口通过混合物输送装置9与炭化装置10入口相连，固相和油脂在炭化装置10中进行炭化反应。
实施例5
如图2所示，本发明涉及的一种病死禽畜处理设备，包括破碎装置1、水热反应装置2、固液分离装置3、油水分离装置4、发酵装置5、油脂输送装置6、固相输送装置7、混合装置8、混合物输送装置9、炭化装置10；所述的破碎装置1将病死禽畜破碎成小块状物体，其出口与水热反应装置2入口相连，水热反应装置2出口与固液分离装置3入口相连，固液分离装置3分离所得的液相通过液相出口与油水分离装置4进口相连，固液分离装置3分离所得的固相经固相出口通过固相输送装置7与混合装置8的固相入口相连；油水分离装置4所获得的油脂经油脂出口通过油脂输送装置6送入混合装置8中，油水分离装置4所获得的水热液经水热液出口与发酵装置5入口相连，混合装置8将固相和油脂进行混合，其出口通过混合物输送装置9与炭化装置10入口相连，固相和油脂在炭化装置10中进行炭化反应。其中，破碎装置1为普通剪切式破碎机；油脂输送装置6、固相输送装置7、混合输送装置9都为螺旋输送机；水热反应装置2为普通间接加热式水热反应釜；固液分离装置3为板框压滤机；油水分离装置4为普通静置油水分离装置；发酵装置5为厌氧发酵反应器；混合装置8为单轴混合机、双轴混合机或螺带混合机；炭化装置10为固定床热解炉，附带燃气回送设备及烟气净化设备。
实施例6
本发明的另一种情况，一种病死禽畜处理设备，包括破碎装置1、水热反应装置2、固液分离装置3、油水分离装置4、发酵装置5、油脂输送装置6、固相输送装置7、混合装置8、混合物输送装置9、炭化装置10；所述的破碎装置1将病死禽畜破碎成小块状物体，其出口与水热反应装置2入口相连，水热反应装置2出口与固液分离装置3入口相连，固液分离装置3分离所得的液相通过液相出口与油水分离装置4进口相连，固液分离装置3分离所得的固相经固相出口通过固相输送装置7与混合装置8的固相入口相连；油水分离装置4所获得的油脂经油脂出口通过油脂输送装置6送入混合装置8中，油水分离装置4所获得的水热液经水热液出口与发酵装置5入口相连，混合装置8将固相和油脂进行混合，其出口通过混合物输送装置9与炭化装置10入口相连，固相和油脂在炭化装置10中进行炭化反应。其中，破碎装置1为普通剪切式破碎机；油脂输送装置6、固相输送装置7、混合输送装置9都为螺旋输送机；水热反应装置2为普通间接加热式水热反应釜；固液分离装置3为板框压滤机；油水分离装置4为普通静置油水分离装置；发酵装置5为厌氧发酵反应器；混合装置8为螺带混合机；炭化装置10为回转筒热解炉，附带燃气回送设备及烟气净化设备。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种病死禽畜资源化利用方法，其特征在于：包括以下步骤:
1)将病死禽畜破碎，处理成小块状物体；
2)向小块状物体中加水，进行水热反应；所述的水热反应的温度为130-160℃，压力为2-10bar，时间为30-180min；
3)将水热反应的产物进行固相与液相的分离；
4)将3)中分离出的液相进行油相与水相的分离，得到油脂与水热液；
5)将3)中分离出的固相与4)中分离出的油脂混合，并进行炭化处理，获得生物炭；所述的炭化处理温度950℃-1300℃，炭化时间为3-20min；炭化过程产生的热烟气，作为炭化处理的燃料，或者经蒸汽换热，作为水热反应的热源；
6)将4)中分离出的水热液发酵，获得以甲烷为主的燃料气。
2.根据权利要求1所述的一种病死禽畜资源化利用方法，其特征在于：所述小块状物体的直径为5-30mm。
3.根据权利要求1或2中所述的一种病死禽畜资源化利用方法，其特征在于：所述的固相与液相分离的方法为板框压滤法；
任选的，所述的油相与水相分离的方法为静置分离法；
任选的，所述的固相与油脂混合的时间为5-40min。
4.根据权利要求1或2所述的一种病死禽畜资源化利用方法，其特征在于：
所述的生物炭作为吸附剂、肥料使用，或者用于从其中提取磷；
任选的，所述的以甲烷为主的燃料气作为炭化处理的补充燃料，或者存储外供。
5.根据权利要求3所述的一种病死禽畜资源化利用方法，其特征在于：
所述的生物炭作为吸附剂、肥料使用，或者用于从其中提取磷；
任选的，所述的以甲烷为主的燃料气作为炭化处理的补充燃料，或者存储外供。
6.一种根据权利要求1所述的病死禽畜资源化利用方法来处理病死禽畜的设备，其特征在于：包括破碎装置(1)、水热反应装置(2)、固液分离装置(3)、油水分离装置(4)、发酵装置(5)、油脂输送装置(6)、固相输送装置(7)、混合装置(8)、混合物输送装置(9)和炭化装置(10)，所述的破碎装置(1)出口与水热反应装置(2)入口相连，水热反应装置(2)出口与固液分离装置(3)入口相连，固液分离装置(3)液相出口与油水分离装置(4)进口相连，固液分离装置(3)固相出口通过固相输送装置(7)与混合装置(8)固相入口相连，油水分离装置(4)油脂出口通过油脂输送装置(6)与混合装置(8)油脂进口相连，油水分离装置(4)水热液出口与发酵装置(5)入口相连，混合装置(8)出口通过混合物输送装置(9)与炭化装置(10)入口相连。
7.根据权利要求6所述的一种病死禽畜处理设备，其特征在于：所述的破碎装置(1)为普通剪切式破碎机；所述的水热反应装置(2)为普通间接加热式水热反应釜；所述的固液分离装置(3)为板框压滤机；所述的油水分离装置(4)为普通静置油水分离装置；所述的发酵装置(5)为厌氧发酵反应器；所述的油脂输送装置(6)、所述的固相输送装置(7)、所述的混合输送装置(9)为螺旋输送机；所述的混合装置(8)为单轴混合机、双轴混合机或螺带混合机；所述的炭化装置(10)为固定床热解炉或回转筒热解炉。
8.根据权利要求6或7所述的一种病死禽畜处理设备，其特征在于：所述的炭化装置(10)附带燃气回送设备及烟气净化设备，将炭化产生的热烟气送回炭化装置(10)，作为炭化系统的燃料；
任选的，所述的炭化装置(10)通过管道连接水热反应装置(2)，利用炭化产生的热烟气作为水热反应装置(2)的热源；
任选的，所述的发酵装置(5)通过管道连接炭化装置(10)，以输送发酵产生的以甲烷为主的燃料气，作为炭化装置(10)的补充燃料。
9.一种利用权利要求6或7所述的病死禽畜处理设备进行病死禽畜资源化利用的方法，其特征在于：将病死禽畜在破碎装置(1)中破碎，处理成小块状物体；向小块状物体中加水，在水热反应装置(2)中进行水热反应；将水热反应的产物通过固液分离装置(3)进行固相与液相的分离；将分离出的液相送入油水分离装置(4)中进行油相与水相的分离，得到油脂与水热液，其中水热液送入发酵装置(5)进行发酵处理，获得以甲烷为主的燃料气；将分离出的固相与分离出的油脂分别通过固相输送装置(7)和油脂输送装置(6)送入混合装置(8)进行混合，之后通过混合物输送装置(9)送入炭化装置(10)中进行炭化处理，获得生物炭。
10.一种利用权利要求8所述的病死禽畜处理设备进行病死禽畜资源化利用的方法，其特征在于：将病死禽畜在破碎装置(1)中破碎，处理成小块状物体；向小块状物体中加水，在水热反应装置(2)中进行水热反应；将水热反应的产物通过固液分离装置(3)进行固相与液相的分离；将分离出的液相送入油水分离装置(4)中进行油相与水相的分离，得到油脂与水热液，其中水热液送入发酵装置(5)进行发酵处理，获得以甲烷为主的燃料气；将分离出的固相与分离出的油脂分别通过固相输送装置(7)和油脂输送装置(6)送入混合装置(8)进行混合，之后通过混合物输送装置(9)送入炭化装置(10)中进行炭化处理，获得生物炭。
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