CN108941168A - 基于高温炭化的病害畜禽无害化处理工艺及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于高温炭化的病害畜禽无害化处理工艺及系统，其中工艺包括对病害畜禽原料的收集与通过破碎机破碎成块；通过降解机对破碎后的原料进行温度为75‑90℃，时间为12‑36小时的高温生物降解；通过炭化机对降解后的炭化原料进行温度为400‑500℃，时间为15‑20分钟的高温炭化处理，高温炭化后的颗粒冷却后再打包存储。与现有技术相比，投资费用更低，运行成本低，运行效益可以翻六倍甚至更高，短时间内就能将病尸原料降解和炭化成稳定的颗粒，且最终产品无臭无病原体，含水率为0%，可用作肥料、土壤改良剂和替代能源，比有机肥更优质，售价更高。
Description
技术领域
本发明涉及病害畜禽无害化处理技术领域，更具体地涉及一种基于高温炭化的病害畜禽无害化处理工艺及系统。
背景技术
根据《病害动物和病害动物产品生物安全处理规程》（GB6548-2006）中规定：无害化处理对象是指病死、毒死或不明死因动物的尸体，经检验对人畜有毒有害的、需销毁的病害动物和危害动物。病死畜禽的无害化处理应严格按照《病死及死因不明动物处置方法》和《病害动物和病害动物产品生物安全处理规程》这两个规范进行操作。现阶段，在病死畜禽无害化处理中，应用较多、较成熟的技术主要包括深埋法、焚烧法、堆肥法、化尸窖处理法、化制法、生物降解法等处理方法，各有其优点，但是深埋法无害化过程缓慢，焚烧法容易产生二次污染，堆肥法只适用于小型动物尸体的处理，化尸窖处理法中的化尸窖不能循环重复利用，化制法易产生恶臭气体和废水，单纯的生物降解法无法完全消灭病原体等缺点。
鉴于上述问题，现有技术中推出了一种高温灭菌+高温生物降解+发酵罐工艺，先将病死畜禽集中破碎；然后经过135℃的高温高压灭菌处理，持续时间至少30分钟；再通过降解机与高温生物菌种配合，在降解温度为75-90℃下，经过24小时发酵形成有机肥原料；然后将有机肥原料投入到发酵罐发酵处理，温度在60℃左右，达到物料无害化处理目的，整个发酵周期控制在7-10天，最终产出生物有机肥。通过上述工艺的结合，可有效达到减量化和无害化的处理过程，但是，该工艺需经过升温再降温的过程，且三个流程中都需要保持一定的温度，具有运行效益相对较低，处理周期相对较长，前期投资费用高等缺点。
发明内容
为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种基于高温炭化的病害畜禽无害化处理工艺及系统，该工艺采用高温生物降解和高温炭化相结合的技术，相当于高温炭化技术替代了现有技术中的高温灭菌和发酵罐工艺，投资费用更低，运行成本低，运行效益可以翻六倍甚至更高，短时间内就能将病尸原料降解和炭化成稳定的颗粒，且最终产品无臭无病原体，含水率为0%，可用作肥料、土壤改良剂和替代能源，比有机肥更优质，售价更高。
本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：一种基于高温炭化的病害畜禽无害化处理工艺，包括以下步骤：
（1）原料的收集与破碎：将需要处理的病害畜禽原料集中收集，并通过破碎机破碎成块；
（2）高温生物降解：将破碎成块后的病害畜禽原料通过输送装置输送至降解机内，向降解机内加入高温生物菌种，降解温度为75-90℃，降解后形成的产物为炭化原料；
（3）高温炭化：将高温生物降解后的物料投入炭化机内经过400-500℃的炭化处理，形成粒径1-5mm的性质稳定的颗粒；
（4）出料打包：将高温炭化后的颗粒先进行冷却，再将冷却后的颗粒输送出进行打包存储。
优选地，步骤（2）中降解时间为12-36小时。
优选地，步骤（3）中高温炭化处理的时间为15-20分钟。
优选地，在步骤（1）中还包括对未能及时无害化处理的病尸进行冷藏和防腐的步骤。
优选地，还包括对无害化处理工艺中产生的废水、废气分别处理的步骤。
一种病害畜禽无害化处理系统，包括顺序设置的集中破碎区、高温生物降解区和高温炭化区，其中集中破碎区包括破碎机，高温生物降解区包括降解机，高温炭化区包括炭化机，所述降解机的降解温度为75-90℃，所述炭化机炭化处理的温度为400-500℃。
优选地，还包括连接集中破碎机与降解机的第一输送装置、连接降解机与炭化机的第二输送装置和连接炭化机与自动打包机的第三输送装置。
优选地，还包括污水处理系统和废气处理系统。
优选地，所述降解机的降解时间为12-36小时。
优选地，所述炭化机炭化处理的时间为15-20分钟。
本发明具有以下优点：
1、通过采用高温生物降解结合高温炭化工艺，先升温进行高温生物降解，再继续升温高温炭化，而现有技术中由于高温生物降解的温度比高温高压灭菌和发酵罐的温度低，因此需经过先升温再降温，再升温的过程，可知本发明实施例的工艺更节能；另外，本发明实施例减少了高温生物降解前的高温高压灭菌步骤，使投资费用更低，系统的运行成本也更低，处理周期短，产出物的经济效益更高；
2、通过先将病害畜禽尸体集中破碎，再进行高温生物降解，降解后的物料再进行高温炭化，与现有技术的高温高压灭菌+高温生物降解+发酵相比，投资费用更低，运行成本低，运行效益可以翻六倍甚至更高，短时间内就能将病尸原料降解和炭化成稳定的颗粒，且最终产品无臭无病原体，含水率为0%，可用作肥料、土壤改良剂和替代能源，比有机肥更优质，售价更高。
附图说明
图1为本发明基于高温炭化的病害畜禽无害化处理工艺流程示意图；
图2为本发明病害畜禽无害化处理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1所示，本发明实施例一提供一种基于高温炭化的病害畜禽无害化处理工艺，包括以下步骤：
（1）原料的收集与破碎：将需要处理的病害畜禽原料集中收集，并通过破碎机破碎成块，以提高下一步骤降解的处理效率；
（2）高温生物降解：通过降解机与高温生物菌种（如嗜热链球菌）配合，将破碎后的原料进行无害化降解，降解温度为75-90℃，经历短时间的发酵，形成的产物为炭化原料；具体实现时，将破碎成块的原料通过输送装置输送至降解机内，向降解机内加入高温生物菌种，还可选地加入用于吸附油脂的辅料（如米糠），其中，病害畜禽原料：高温生物菌种：辅料的质量比为100：0.01-0.1：10-20，然后封闭降解机并用蒸汽加热至75-90℃，压力控制在0.3-0.4MPa，加热过程还可定时搅拌（如隔5~20分钟搅拌一次），静置一段时间放出；
（3）高温炭化：将高温生物降解后的物料投入炭化机内经过400-500℃炭化处理，形成粒径1-5mm的性质稳定的颗粒（生物碳），含水率为0%，确保产品无臭无病原体，可用于土壤改良和除臭吸附领域。其中所述高温炭化过程中所需要的能量来源于生物质燃料或其它具有热值的废料的燃烧。
（4）出料打包：将高温炭化后的颗粒先进行冷却，再将冷却后的生物碳输送出进行打包存储。
上述步骤（2）中降解温度所需的加热介质温度为80-120℃，所述降解时间优选为12-36小时，所述步骤（2）中高温生物降解的工艺参数在实际应用中可根据步骤（3）中高温炭化工艺做相应调整，使高温生物降解工艺和高温炭化工艺达到效益最大化。
上述步骤（3）中高温炭化处理的时间为15-20分钟。
所述基于高温炭化的病害畜禽无害化处理工艺步骤（1）中还包括对未能及时无害化处理的病尸进行冷藏和防腐的步骤，步骤（2）中，破碎后的原料通过提升机输送至降解机内，优选地，所述降解温度为80℃，降解时间为24小时，压力为0.35MPa，效果最佳；更优地，所述高温生物降解后的炭化原料的含水量为55%左右，物料的孔隙度为45%。所述基于高温炭化的病害畜禽无害化处理工艺还包括对无害化处理工艺中产生的废水、废气分别处理的步骤。
本发明实施例中采用高温生物降解结合高温炭化工艺，先升温进行高温生物降解，再继续升温高温炭化，而现有技术中由于高温生物降解的温度比高温高压灭菌和发酵罐的温度低，因此需经过先升温再降温，再升温的过程，可知本发明实施例的工艺更节能；另外，本发明实施例减少了高温生物降解前的高温高压灭菌步骤，使投资费用更低，系统的运行成本也更低，处理周期短，产出物的经济效益更高。
例如，以处理1吨的病害畜禽为例，现有技术的产出物为生物有机肥，出料水分约为30%，综合计算1吨的病害畜禽原料经处理后产出量约为0.4吨的生物有机肥。按市场生物有机肥销售价格为300元/吨计算，产生的经济效益为300元/吨×0.4吨=120元。本发明实施例的产出物为土壤改良剂，含水率为0%，综合计算1吨的病害畜禽原料经处理后产出量约为0.2吨的土壤改良剂。按市场土壤改良剂销售价格为4000元/吨计算，产生的经济效益为4000元/吨×0.2吨=800元，经济效益为现有技术的6倍多。
实施例二
如图2所示，本发明实施例二提供一种病害畜禽无害化处理系统，包括顺序设置的集中破碎区A、高温生物降解区B和高温炭化区C，其中集中破碎区A包括破碎机100，高温生物降解区B包括降解机200，高温炭化区C包括炭化机300，所述破碎机100内设有用于切碎病害畜禽尸体的旋转切刀，破碎机100内被破碎的畜禽尸体输送至降解机200内，所述降解机200用于降解切碎后的病害畜禽尸体，所述降解机200内还添加有高温生物菌种（如嗜热链球菌），也还可以添加有用于吸附油脂的辅料。降解后的物料输送到炭化机300内炭化形成生物碳，生物碳冷却后通过自动打包机400上打包处理。其中生物碳的冷却可单独采用冷却设备，也可作为炭化机300的配套设备，其能实现对生物碳的冷却即可。
具体地，所述降解机200的降解温度为75-90℃，高温生物菌种可以形成抗逆性极强的孢子，抵御高温、强酸强碱、高盐、紫外线等不利环境，特别是在100℃的高温条件下能存活半小时，因此在75-90℃的工作环境中，菌种还能发挥优良的降解作用，而病原菌在此温度条件下极易被高温杀灭，很快失活。所述降解机200的降解时间为12-36小时，所述降解机200内还可选地加入用于吸附油脂的辅料（如米糠），其中，病害畜禽原料与高温生物菌种的质量比为100:10~20，然后封闭降解机200并用蒸汽加热至75~90℃，压力控制在0.3~0.4MPa，加热过程还可定时搅拌（如隔5~20分钟搅拌一次），静置12-36小时放出，更优地，所述降解机的降解温度为80℃，静置24小时，压力为0.35MPa时的效果最佳。所述炭化机300处理高温生物降解后的物料的温度为400-500℃，高温炭化处理的时间为15-20分钟，形成粒径1-5mm的性质稳定的颗粒（生物碳），含水率为0%，确保产品无臭无病原体，可用于土壤改良和除臭吸附领域。
本发明实施例的病害畜禽无害化处理系统，先将病害畜禽尸体集中破碎，再进行高温生物降解，降解后的物料再进行高温炭化，与现有技术的高温高压灭菌+高温生物降解+发酵相比，投资费用更低，运行成本低，运行效益可以翻六倍甚至更高，短时间内就能将病尸原料降解和炭化成稳定的颗粒，且最终产品无臭无病原体，含水率为0%，可用作肥料、土壤改良剂和替代能源，比有机肥更优质，售价更高。
所述病害畜禽无害化处理系统还包括连接集中破碎机100与降解机200的第一输送装置600、连接降解机200与炭化机300的第二输送装置700和连接炭化机300与自动打包机400的第三输送装置800。所述降解机和炭化机之间还设有物料缓存罐500，当炭化机的处理进度跟不上降解机的处理进度时，降解机出来的物料可暂存在物料缓存罐500中。
所述病害畜禽无害化处理系统还包括污水处理系统和废气处理系统，其中所述废气处理系统包括顺序设置的酸洗塔、碱洗塔、微波UV光解废气处理设备、植物液气相除臭设备和风机，用于处理集中破碎区A、高温生物降解区B和高温炭化区C产生的废气，处理后的废气进行达标排放。所述污水处理系统包括顺序设置的集水池、高温消毒池、水解酸化池、缺氧池、好氧池、沉淀池、消毒池和回用水池，处理后的达标废水可以进行回用或者排放。处理的废水包括集中破碎区A的清洗破碎机100的废水及地面冲洗废水、高温生物降解区B和高温炭化区C的地面冲洗废水、以及除臭系统产生的废水。
所述降解机200包括设置在降解机200上部的进料口和菌种口，所述降解机200的底部设置有出料口，所述降解机200的外周包覆有夹套层，所述夹套层内壁与降解机200外壁之间设有换热腔，所述换热腔用于存储热量使降解机200保持在75-90℃之间，所述热量的介质可以是气体也可以是液体，不作限定。所述降解机200还包括设置在降解机200内的搅拌装置，用以对降解物料进行搅拌，用以提高降解的效率。
所述炭化机300包括中间炭化室和环绕炭化室的燃烧室，利用燃烧室的热量对炭化室加热，实现对降解后的物料进行无氧环境下的炭化形成生物碳，实现减重减容。所述炭化机300还包括燃烧器、投料口、热风口和通风口，为现有技术中的常规设置，所述炭化室的空心截面形状为圆形、椭圆形、正方形或长方形。
现有技术中的炭化机300一般是针对污泥、粪便等细小物料进行减量化、无害化和资源化的设备，其炭化产物可作燃料使用，也可作土壤改良剂和吸附剂等使用。采用简洁加热的方式对物料进行加热，使物料在炉内400℃-600℃的高温无氧环境下进行分解，产生的干馏气抽送至燃烧室循环使用，燃烧后产生的高温烟气可通过热交换装置进行热能回收，炭化后的产物经过冷却后排出。由于炭化机300只用于处理细小物料，因此针对大块物料难以处理或者先将大块物料焚烧处理后再进入到炭化机300，但是焚烧会产生二次污染。本发明实施例中通过将炭化机300应用在降解机200后，先利用降解机200将病害禽畜原料降解成细小颗粒，解决了炭化机300难以直接应用在病害禽畜这种大型动物无害化处理上的难题，节能环保。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种基于高温炭化的病害畜禽无害化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原料的收集与破碎：将需要处理的病害畜禽原料集中收集，并通过破碎机破碎成块；
（2）高温生物降解：将破碎成块后的病害畜禽原料通过输送装置输送至降解机内，向降解机内加入高温生物菌种，降解温度为75-90℃，降解后形成的产物为炭化原料；
（3）高温炭化：将高温生物降解后的物料投入炭化机内经过400-500℃的炭化处理，形成粒径1-5mm的性质稳定的颗粒；
（4）出料打包：将高温炭化后的颗粒先进行冷却，再将冷却后的颗粒输送出进行打包存储。
2.如权利要求1所述的基于高温炭化的病害畜禽无害化处理工艺，其特征在于，步骤（2）中降解时间为12-36小时。
3.如权利要求1所述的基于高温炭化的病害畜禽无害化处理工艺，其特征在于，步骤（3）中高温炭化处理的时间为15-20分钟。
4.如权利要求1所述的基于高温炭化的病害畜禽无害化处理工艺，其特征在于，在步骤（1）中还包括对未能及时无害化处理的病尸进行冷藏和防腐的步骤。
5.如权利要求1所述的基于高温炭化的病害畜禽无害化处理工艺，其特征在于，还包括对无害化处理工艺中产生的废水、废气分别处理的步骤。
6.一种基于高温炭化的病害畜禽无害化处理系统，其特征在于，包括顺序设置的集中破碎区、高温生物降解区和高温炭化区，其中集中破碎区包括破碎机，高温生物降解区包括降解机，高温炭化区包括炭化机，所述降解机的降解温度为75-90℃，所述炭化机炭化处理的温度为400-500℃。
7.如权利要求6所述的基于高温炭化的病害畜禽无害化处理系统，其特征在于，还包括连接集中破碎机与降解机的第一输送装置、连接降解机与炭化机的第二输送装置和连接炭化机与自动打包机的第三输送装置。
8.如权利要求6所述的基于高温炭化的病害畜禽无害化处理系统，其特征在于，还包括污水处理系统和废气处理系统。
9.如权利要求6所述的基于高温炭化的病害畜禽无害化处理系统，其特征在于，所述降解机的降解时间为12-36小时。
10.如权利要求6所述的基于高温炭化的病害畜禽无害化处理系统，其特征在于，所述炭化机炭化处理的时间为15-20分钟。
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