動物無害化高溫滅菌脫水處理技術

黃劍

摘 要：動物發生死亡時，如不及時將病死動物尸體、制品及污染物、排泄物等進行無害化處理，各類病毒易進入外環境，進而導致禽流感、口蹄疫等重大人畜共患病發生流行，此外，病死畜禽也易為部分黑心商戶利用，制作成肉制品流入市場，流向餐桌，給人民群眾身體健康和養殖業的健康發展帶來嚴重威脅，造成社會公共安全隱患。動物尸體無害化高溫滅菌脫水處理技術不僅有利于解決動物疫病防范，肉食品質量安全的問題，而且有利于解決城鄉環境污染等問題，對進一步深化全市生態環境綜合整治、促進經濟社會可持續發展，具有重大的實際意義。經多方論證，動物無害化高溫滅菌脫水處理技術是目前最先進、最可行的動物無害化處理技術。

關鍵詞：無害化；高溫；滅菌；脫水；處理技術

中圖分類號：S851.2 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161233100

1 技術方案選擇

動物尸體無害化處理在歐美發達國家是一項歷史悠久、工藝成熟、體系規范完善的產業。我國對動物尸體的規范化、現代化處理起步遲，相關規范和技術體系尚未成熟，大部分地區對動物尸體的處理還比較落后，因此對于動物尸體處理工藝的選擇應在滿足國內相關技術規范前提下，充分參照其他先進國家的經驗。

目前，國內外對動物尸體的處理工藝主要有掩埋、焚燒、堆肥、蒸煮、高溫滅菌脫水工藝，還有作寵物飼料等其他處理方法。

1.1 掩埋

掩埋是最為傳統的死禽畜處理方法，根據國家《病害動物和病害動物產品生物安全處理規程》要求，掩埋處理要求：掩埋地應遠離學校、公共場所、居民住宅區、村莊、動物飼養和屠宰場所、飲用水源地、河流等地區。掩埋操作要求：掩埋前應對需掩埋的死禽畜尸體實施焚燒處理；掩埋坑底鋪 2cm 厚生石灰；掩埋后需將掩埋土夯實。

1.2 焚燒

焚燒法分為直接焚燒法與炭化焚燒法。直接焚燒將動物尸體及相關動物產品或破碎產物，投至焚燒爐本體燃燒室，經充分氧化、熱解，產生的高溫煙氣進入二燃室繼續燃燒，產生的爐渣經出渣機排出。燃燒室溫度應≥850℃。二燃室出口煙氣經余熱利用系統、煙氣凈化系統處理后達標排放。焚燒爐渣與除塵設備收集的焚燒飛灰應分別收集、貯存和運輸。焚燒爐渣按一般固體廢物處理，焚燒飛灰和其他尾氣凈化裝置收集的固體廢物如屬于危險廢物，則按危險廢物處理。直接焚燒法由于動物尸體含水率較高，焚燒時須加入大量油料作為助燃料劑，并且在焚燒過程中產生大量尾氣需要處理，因此其處理成本較高。

炭化焚燒法將動物尸體及相關動物產品投至熱解炭化室，在無氧情況下經充分熱解，產生的熱解煙氣進入燃燒（二燃）室繼續燃燒，產生的固體炭化物殘渣經熱解炭化室排出。熱解溫度應≥600℃，燃燒（二燃）室溫度≥1100℃，焚燒后煙氣在 1100℃以上停留時間≥2s。煙氣經過熱解炭化室熱能回收后，降至 600℃左右進入排煙管道。煙氣經過濕式冷卻塔進行“急冷”和“脫酸”后進入活性炭吸附和除塵器，最后達標后排放。炭化焚燒法可能會產生二噁英，尾氣處理的難度比較大，成本比較高。

1.3 堆肥

動物尸體堆肥是將動物尸體層層堆積起來，添加必要的輔料，通過微生物的厭氧發酵作用，分解動物尸體并最終制成肥料。發酵堆體結構形式主要分為條垛式和發酵池式， 處理前，在指定場地或發酵池底鋪設 20cm 厚輔料。輔料上平鋪動物尸體或相關動物產品，厚度≤20cm。覆蓋 20cm 輔料，確保動物尸體或相關動物產品全部被覆蓋。堆體厚度隨需處理動物尸體和相關動物產品數量而定，一般控制在2～3m。堆肥發酵堆內部溫度≥54℃，一周后翻堆，3周后完成。輔料為稻糠、木屑、秸桿、玉米芯等混合物，或在稻糠、木屑等混合物中加入特定生物制劑預發酵后產物。

1.4 蒸煮

死禽畜蒸煮工藝原理是將動物尸體整體或破碎產物由人工或傳送帶卸料至立式蒸煮釜內，利用高溫蒸汽對物料進行直接蒸煮加熱，通過高溫完成滅菌過程。滅菌完成后，物料仍在蒸煮釜內高壓環境下停留一段時間進行保溫，而后打開蒸煮釜底部卸料閥排出物料，進行初次固液分離，物料送入烘干系統；液體部分送入油水分離系統處理。蒸煮工藝是傳統的死禽畜處理工藝，適用于零散、小規模的動物尸體處理。

1.5 高溫滅菌脫水

高溫滅菌脫水工藝是目前主流的死禽畜處理工藝，其工藝原理是將死禽畜進行破碎后通過管道輸送進入密閉式的臥式反應釜內，通過高溫蒸汽間接加熱產生高溫高壓反應條件，完成對物料滅菌同時將動物尸體內水分蒸發實現物料脫水。滅菌脫水后物料隨即采用壓榨方式進行提油，剩余的殘渣成為高蛋白肉骨粉。

該法的優點：處理過程實現全密封，杜絕了跑冒滴漏和人員與物料的直接接觸，安全性和衛生條件較好；滅菌效果好。反應釜內處理物中心溫度≥140℃，壓力≥0.5MPa（絕對壓力），時間≥4h（具體處理時間隨需處理動物尸體及相關動物產品或破碎產物種類和體積大小而設定），各種病毒、病菌被徹底殺滅；適應于大規模處理要求。缺點是蒸汽用量比較大。

1.6 其他處理方法

寵物飼料，每頭動物尸體都應經嚴格檢查，并獲得批準后，才可用于生產寵物飼料，生產設施及設備應符合動物健康委員會的規定；喂養動物（僅利用毛、皮的非食用動物）動物飼養場必須獲得批準后，才可使用動物尸體喂養動物。動物飼養場所有的動物僅利用其毛皮，不可進入與人類相關的食物鏈。動物飼養場必須承擔由于采用動物尸體喂養動物而引起傳染病傳播所造成的損失；粉碎后混入化糞池，僅適用于某些經授權的研究機構；乳酸發酵 腐爛程度較低的動物尸體與其它碳水化合物，進行乳酸發酵生產飼料。

各工藝的優缺點比較如下：掩埋和堆肥法由于處理工藝落后，滅菌效果不徹底，占地面積大；焚燒法處理運行成本高，會產生大量難處理的尾氣，資源化程度低；高溫滅菌脫水工藝在技術可行性、先進性及運行維護便利性方面均明顯蒸煮工藝。

2 高溫滅菌脫水工藝流程

動物尸體無害化處理的對象為：主要為生豬、死禽等體型較小的死亡動物，兼顧處理屠宰環節產生的廢棄物、有關職能部門沒收的病害或變質的畜牧肉類產品。

動物尸體衛生處理大致分為3個工段：前處理工段、主處理工段、殘余物料處理工段及配套的廢水臭氣處理設施。

2.1 前處理工段

前處理工段主要包括：動物尸體的冷藏、進料、破碎及輸送。動物尸體（大部分為死豬）經計量后，傾倒進料倉內。進料倉內接收的死禽畜物料經其下方安裝的可輸送大型物料的螺旋輸送機輸送至動物尸體專用破碎機，以將動物尸體破碎為粒徑≤50mm 的顆粒物料，破碎機處理能力為 15～20t/h（注：在破碎機進料口前安裝有攝像頭進行 24h監控，防止非動物尸體進入破碎機）。破碎后的物料落入螺旋輸送機，輸送至動物尸體專用輸料泵。輸料泵采用進口的成熟泵送機構，能將動物尸體、血液、油脂、腐敗物等各種物料泵送滅菌脫水反應釜（輸料泵輸送能力為 15～20t/h，揚程 150～200m）。

2.2 主處理工段

選用進口大型滅菌脫水反應釜，單釜批處理能力7t，處理時間5h。物料由前處理車間泵送進入反應釜內，各反應釜按序批運行模式，單獨進料，啟動處理程序，完成處理后，單獨排料。物料在滅菌反應釜內進行高溫、高壓滅菌操作，然后在真空泵站的負壓下對物料進行脫水處理，一般配置 2 套滅菌脫水反應釜。物料在滅菌反應釜內完成脫水后，排料進入 1#緩存倉，進行預過濾，預過濾后的油脂流到加熱罐；渣經螺旋輸送榨油機，榨油機榨油后的渣進入滾筒式風冷機，油脂流到加熱罐；渣經冷卻后進入2#緩存倉，再進入錘式粉碎機粉碎，粉碎過程中通過旋風、布袋除塵器捕捉粉塵。加熱罐的油脂升溫后泵至臥螺脫水機，脫水后的渣回到1#緩存倉，油脂進入中間儲油罐，最后匯至大儲油罐。

2.3 殘余物料處理工段

經冷卻后的殘余物料，先破碎后進入自動包裝機，打包，堆碼存放。

2.4 廢水、臭氣處理設施

高溫滅菌脫水反應釜排出來的污蒸汽經過換熱器冷卻變成廢水排放，同時真空泵站也會有部分廢水排放，這些廢水再與沖洗地面、設備的廢水一起排入廢水處理站進行處高溫滅菌脫水反應釜排出來的污蒸汽經過換熱器冷卻后的不冷凝氣體經過真空泵站抽出來進入臭氣處理系統處理。

3 資源化產品

動物尸體經過滅菌脫水反應、油脂壓榨等工序后主要的副產品為油脂和殘渣。根據經驗，1t的物料回收動物油脂約0.1t、殘渣約0.33t。具體的產品量由物料衡計算確定。

油脂為動物尸體中含有的動物油，經過高溫高壓反應，固體脂肪分解成液態的油脂，經后續的壓榨把油分離出來，再經提純后得到產品油脂，油脂的含水率約為3%，含油率約為97%，是一種非常好的原料。

殘渣為動物尸體經過高溫高壓反應，再經過壓榨后得到殘余物，主要成分為蛋白質、骨粉、纖維和脂肪，所以又稱肉骨粉，殘渣的含水率約為10%，含固率約為90%。

油脂的用途 動物尸體無害化處理產生的油脂為動物油，這些油脂產于病害動物，雖經過了高溫滅菌處理，不存在生物病菌，但可能存在化學毒素，絕不能回流食物鏈。為了防止油脂回流至餐桌， 必須將油脂轉化為工業產品，杜絕回流食物鏈的可能。油脂的工業用途很廣泛，常見有：制取工業油酸、硬脂酸和工業油脂，廣泛用于紡織、食品、醫藥、日用化工、石油化工、橡塑、采礦、交通運輸、鑄造、金屬加工、油墨、涂料等各種行業； 制取洗衣粉：動物油脂其主要成分是三脂肪酸甘油酯，它用堿皂化可以生成甘油 及洗滌用的表面活性劑堿皂（如鈉皂、鉀皂等）。油脂制備生物柴油：油脂是生物柴油的主要生產原料，我國目前一般采用2步法生產工藝將油脂轉化為生物柴油。用油脂制備選礦藥劑：脂肪酸是鐵礦、螢石礦、磷灰石礦等普遍使用的選礦捕收劑。目前在利用廢棄原料制取礦物脂肪酸類捕收劑的研究中， 利用的原料主要有煉制植物油、酸化油生產過程中拋棄的油腳料或中間產物， 而利用油脂制備脂肪酸類捕收劑尚不多見。如果能利用其進行脂肪酸類捕收劑的制備， 可以實現污染減少和綜合利用的雙重效果。