浮压式畜禽尸体无害化处理系统及处理方法与流程

本发明涉及无害化动物尸体处理设备及方法，尤其涉及浮压式畜禽尸体无害化处理系统及处理方法。

背景技术：

除了正常的屠宰食用外，在人们的日常生活及社会生产活动中有多种因素会导致畜禽的死亡，如各类疫病的传播、交通事故、自然灾害、中毒以及自然衰老等。死亡畜禽中以人工饲养的畜禽占绝大多数，亦包含人们饲养的宠物及部分野生畜禽。无论是正常死亡或各种原因引起的非正常死亡的畜禽尸体一般都携带多种病菌,若不及时处理或处置失当，尸体将会很快腐败分解，散发恶臭污染空气并使有害微生物污染土壤及水源。尤其是因疫病死亡的畜禽尸体在可能引起更大面积疫病发生的同时，将人畜共患的疫病感染给人类，从而导致公共卫生领域的危机。

我国是传统的畜禽饲养和消费大国，受到养殖技术和管理水平的限制以及季节性疫病的影响，几乎每年各地都有各种原因引起的大量畜禽死亡。根据2011年农业部的统计，大牲畜(牛、马、驴、骆驼)的存栏数为1.2亿头(峰)，猪4.7亿头，羊2.8亿只，家禽55.5亿羽。按照平均死亡率大牲畜为1.5％、猪为3％、羊为2％、禽类为5％计算，每年的死亡畜禽数量也是十分庞大的。如此大量的畜禽尸体若不及时有效地处置将对生态环境、人身健康和公共卫生安全造成巨大威胁。如2013年初发生了轰动全国的黄浦江死猪漂流事件，两个月的时间从黄浦江中打捞的死猪尸体超过1万具。该事件充分暴露了我国在畜禽养殖产业中畜禽尸体处理方面的观念、法规、设施等诸多方面的严重不足，同时也引起了中央政府的高度重视，国家及相关部委先后下达了诸如《中华人民共和国动物防疫法》、《畜禽规模养殖污染防治条例》、《关于建立病死畜禽无害化处理机制的意见》(以下简称《意见》)等有针对性的文件，在《意见》中还明确病死畜禽的无害化处理需以“及时处理、清洁环保、合理利用”为目标。各级政府也相应提高了对有害畜禽尸体进行无害化处置行为的财政支持力度。

目前国内常用的畜禽尸体处理方法大体有四种，分别是深埋、焚烧、化制以及发酵，其中深埋和焚烧尤为常用。采用深埋法处理最为简单，但需要占用宝贵的土地资源，且无害化效果不理想，疫病死亡的畜禽仍存传播疫情的隐患，尸体腐烂过程中还会对土壤及地下水源造成二次污染，更无法实现资源的再利用；焚烧方法亦无法实现资源的再利用，且燃烧过程中会产生诸多有害气体，如果没有完善的环保措施将对大气环境造成污染，同时焚烧时需要额外消耗大量的能源，而通常焚烧过程中产生的热能不能获得有效利用；化制法目前有干湿两种途径，湿法化制在作业过程中会产生大量的废液污水以及污浊气体的扩散，需要额外的设备进行回收处理，即便如此亦很难达到全程的清洁化要求。而现有的干法化制则需要将畜禽尸体先进行破碎再做灭菌处理，除了需要增添破碎设备外，破碎过程中容易造成有害微生物的扩散和对环境的二次污染。相较焚烧法而言，化制法可以进行有限的资源再利用，但对畜禽尸体的处置时间较长，效率比较低下，设备投资会更多；发酵法有自然发酵和酵酶发酵，自然发酵也称自然化尸法，需要占用较多的土地资源建设发酵池(化尸池)，受限于发酵池的容量，一次能消纳病害禽畜尸体的数量有限，同时还存在发酵周期长、发酵过程臭气浓烈、无法进行高效的资源利用等诸多问题。而酵酶发酵首先需要对畜禽尸体进行破碎，然后加入发酵酶与麦麸等搅拌均匀，再置于发酵罐进行发酵，之后还需要进行升温将发酵菌灭活，这种方式处理时间长，由于必须进行前期破碎，在破碎过程中极易造成病害菌的扩散和对环境的二次污染，而发酵后的产物也只能作为一种低端有机肥料。基于以上四种方法中存在的技术和工艺缺陷，使得这些处置方法难以被业内广泛接纳。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有技术中的问题，提供一种投资规模可控、设备模块可组合、处理规模可伸缩、处理成本低廉、工艺过程清洁、生产全程零排放、畜禽资源可利用、水资源节约型的病死畜禽尸体无害化处理的工程方法。

本发明的技术方案是：一种浮压式畜禽尸体无害化处理系统，包括中央控制台、浮压化制釜筒装置、浮压控制系统、增温系统、料筐；所述料筐为中空容器，盛放需处理禽畜尸体；所述浮压化制釜筒装置为压力容器，包括釜体和釜门，釜体装配蒸汽进气接管，排气接管及阀门装置；所述中央控制台与浮压控制系统和增温系统相连，通过设定程序控制设备自动化运行；浮压控制系统与浮压化制釜筒装置相连，并调节浮压化制釜筒装置内的 压力；增温系统与浮压化制釜筒装置相连，并调节浮压化制釜筒装置内的温度；所述增温系统包括复合燃烧炉和蒸汽发生器；所述复合燃烧炉加热蒸汽发生器，蒸汽发生器通过蒸汽管道与浮压化制釜筒装置上的蒸汽进气接管相连；所述浮压控制系统包括冷却器及汽-液分离装置，冷却器一端与浮压化制釜筒装置上的排气接管相连，另一端与汽-液分离装置相连。

优选地，所述浮压化制釜筒装置的釜体内还安装有加热装置。

优选地，所述浮压化制釜筒装置还包括降温装置，所述浮压化制釜筒装置上配置冷煤接管，降温装置产生冷气，并通过所述冷媒接管将冷气输入浮压化制釜筒装置内部。

优选地，所述浮压化制釜筒装置的釜体上还安装有温度及压力测控模块，该测试模块与中央控制台通过数据线连接或采用无线连接传送实时数据。

优选地，所述浮压化制釜筒装置的釜体和釜门之间采用密封装置密封。

优选地，所述浮压控制系统，还包括负压抽真空系统，负压抽真空系统与冷却器及汽-液分离装置相连。

优选地，所述浮压控制系统还包括蒸汽潜热回收系统。

优选地，还包括沼气池，汽-液分离装置中冷却分离后的流质被排往沼气池。

优选地，所述料筐底部装有移动装置，在浮压化制釜筒装置内部移动。

优选地，所述料筐分上下两层，上层盛放待处理禽畜尸体，下层为一开口式容器用于收纳化制过程中的液体，上下层之间设置过滤网。

优选地，所述料筐底部装有二维条码，二维条码记录料筐的基本信息；所述基本信息包括处理畜禽的类型、重量、尺寸。

优选地，还包括后续加工装置，后续加工装置包括油脂粗炼装置、肉骨粉加工装置、肥料加工装置、碳基功能材料加工装置、生物柴油提炼装置。

优选地，还包括冷库或冷藏装置，对处理前的畜禽进行冷藏保存。

优选地，还包括地磅，用于称量待处理的畜禽重量；所述地磅设有二维码阅读设备，可识别料筐信息；地磅具有称重模块、信息储存模块及通讯模块，将装载畜禽尸体的料筐总重和通过二维码阅读设备读取的料筐信息发送至中央控制台。

优选地，中央控制台根据畜禽类别、净重等参数自动设定化制程序。

一种浮压式畜禽尸体无害化处理方法，包括如下步骤：

准备步骤：将待处置畜禽放入料筐，料筐送入浮压化制釜桶装置内；

高压化制步骤：由中央控制台根据畜禽种类及重量等参数设定化制程序，向增温系统发送指令，控制复合燃烧炉加热蒸汽发生器，输送蒸汽进入浮压化制釜桶装置，进行高温高压化制；

低压化制步骤：高温高压化制进行一段时间后，中央控制台向浮压控制系统发送指令，将浮压化制釜桶装置内的蒸汽混合物排出至釜桶装置外，在釜桶装置内形成低压高温环境，继续进行低压高温化制；

后续步骤：关闭加热装置，将冷空气注入浮压化制釜桶装置内，使浮压化制釜桶装置内恢复常温常压，取出料筐。

优选地，所述低压化制步骤之后还包括真空干燥化制步骤，在低压化制步骤进行一段时间后，使用浮压控制系统中的负压抽真空系统，使浮压化制釜筒装置内部处于真空干燥环境，进行真空干燥化制。

优选地，所述高压化制步骤和低压化制步骤根据待处理畜禽实际情况进行任意多次重复。

优选地，所述浮压化制釜筒装置内还包括加热设备，其特征在于，在高温化制步骤或低压化制步骤或真空干燥化制步骤还采用加热设备对浮压化制釜筒装置内部进行加热。

优选地，还包括地磅，用于称量待处理的畜禽重量；所述地磅设有二维码阅读设备， 可识别料筐信息；地磅具有称重模块、信息储存模块及通讯模块，将装载畜禽尸体的料筐总重和通过二维码阅读设备读取的料筐信息发送至中央控制台，由中央控制台对化制过程进行自适应控制。

优选地，所述浮压式畜禽尸体无害化处理方法还包括资源再利用处理步骤，利用油脂粗炼装置、肉骨粉加工装置、肥料加工装置、碳基功能材料加工装置或生物柴油提炼装置中的一种或多种进行资源再利用处理。

优选地，将汽-液分离装置中分离出的不凝气体、沼气池中产生的沼气以及油脂粗炼装置产生的残渣油送入复合燃烧炉进行焚烧处理。

本发明的优点是：1.无论是大型牲畜还是小型畜禽或者禽类，畜禽尸体在进入处理场地后，在被无害化处置的全过程中，无需使用活动机械进行分割或破碎处理，最大限度地避免了病害畜禽污液对环境的污染和有害微生物的扩散。2.采用浮压化制方式，利用高压化制步骤和低压化制步骤的灵活组合，使畜禽尸体自行裂解快速蒸发水分，大大提高了化制效率，同时减少了高温蒸汽的使用量，降低了能耗，并大量减少污液废水的产生。3.中央控制台可以同时控制多台化制设备，每台设备根据畜禽类别(大牲畜、猪、羊、家禽等)及净重等参数自动设定化制程序，化制过程完全自动化。4.化制过程中产生的各种气体经过汽-液分离装置分离后送入复合燃烧炉膛内完全燃烧，最大限度减少了空气中的异味。分离出的含有有机成分的冷凝水全部由密封管道排入沼气池中参与发酵，避免了对环境的污染。5.已干燥的畜禽残体和脂肪混合物可以根据需要进行精加工。如动物残体经过粉碎压榨，进一步析出脂肪，剩余物制成肉骨粉，肉骨粉可进一步炭化制成碳基功能材料。

为了使本发明实现的技术手段、技术特征、发明目的与技术效果易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

附图说明

图1为本发明的工艺流程模块图；

图2为本发明的整体流程示意图

图3为本发明中料筐的结构视图；

图4为本发明中浮压控制系统的示意图。

具体实施方式

一、主要工艺流程

如图1～4所示，为本发明的主要工艺流程，

(一)将收集或农户送来的畜禽尸体送入冷库1进行冷冻，防止腐败并使畜禽体表的微生物死亡或失去活性。在处理能力有限的情况下，等待处置的畜禽尸体必须进行冷冻。此步骤可以省略，当处置设备空闲时可直接进入下一步骤处理。

(二)将经过冷冻处理或未经冷冻处理的畜禽尸体装入特制的料筐2，可通过地磅40获得待处理尸体重量等信息，将尸体信息存入企业数据库13，之后推入浮压化制釜筒3内。料筐分为上下两层结构，上层结构21用于盛放畜禽尸体，下层结构22为承接容器，用来承接化制过程中的脂肪等物质，上层结构21和下层结构22之间设有污物过滤装置23。

(三)将料筐2送入浮压化制釜筒装置3内，关闭釜门，按动中央控制台4的“准备”按钮，中控电脑首先进行系统自检，检查所有设备状态，包括浮压化制釜筒装置3、综合管道等，确认安全及所有设备状态正常后等待系统启动，此时操作人员可以根据显示屏上的提示信息对工艺参数进行修改或确认。确认工艺参数无误后，按动中央控制台4的“启动”按钮，系统开始自适应化制程序。所述浮压化制釜筒装置3上还装配压力、温度测控装置191和安全装置192。釜筒内的化制程序包括：

(a)复合燃烧炉5开始工作，同时打开蒸汽管路上的蒸汽阀门，通过蒸汽发生器6经过与浮压化制釜筒装置3连接的蒸汽进气接管7向浮压化制釜筒装置3内通入适量过热蒸汽，蒸汽发生器6与软水系统18相联通，待浮压化制釜筒装置3内压力达到P1值时关闭蒸汽阀门。

(b)打开浮压化制釜筒装置3内的加热装置，该步可以和(a)同时进行。

(c)随着温度和压力的升高，畜禽尸体中的水分开始外溢，脂肪、蛋白质等开始化解并部分流出或挥发至体外，且导致釜内压力的进一步增高。中央控制台4使釜体内温度保持在T1至T2之间，压力保持在P2至P3之间，该状态的保持时间为Mc分钟。利用饱和蒸汽，直接与病害禽畜接触，当蒸汽遇到畜尸而凝结成水时，则释放出大量热能，可使油脂融化和蛋白质凝固，畜禽尸体自行裂解，水分和部分已化解的脂肪、氨基酸类以及可溶杂质将导入料筐2下层的承接容器内；同时借助高温和高压，将畜禽体表和体内的微生物包括造成疫病的有害微生物彻底杀灭。

(d)中央控制台4打开浮压控制系统9，冷却器10开始降温，浮压化制釜筒装置3内蒸汽通过排气接管8进入冷却器91，釜体内压力逐渐减低，釜体内蒸汽混合物被排至冷却器91中。除蒸汽以外的气与水的混合物被送入汽-液分离装置93中储存，不凝气体被送入复合燃烧炉5炉膛内燃烧，冷凝后的污水被排入沼气池94。

(e)启动浮压控制系统9中的抽真空系统95，将浮压化制釜筒装置3内压力降至低于1个大气压的P0值，加热装置继续保持在加热状态，使浮压化制釜筒装置3内温度保持在T3至T4之间，浮压化制釜筒装置3内压力维持在P0值左右Md分钟。此时浮压化制釜筒装置3内为热真空环境，畜禽尸体进一步裂解并迅速干燥，料筐2下层承接容器内的脂肪混合物中的水分逐步蒸发，将逐渐形成膏状物。浮压化制釜筒装置3内蒸汽混合物被继续排至冷却器91中。除蒸汽以外的气与水的混合物被送入汽-液分离装置93中储存，不凝气体被送入复合燃烧炉5炉膛内燃烧，冷凝后的污水被排入沼气池94。由于此处的水分绝大多数来源于畜禽体内，因此污水量很少，沼气池足以将其循环消纳。

(f)中央控制台4根据参数(畜禽类型、重量、疫病类型等)进行自适应控制，重复(a)至(d)步1到N次，以保证不同类型的畜禽化制效率最高、杀菌效果最优。

所述浮压控制系统包括冷却器及汽-液分离装置，冷却器一端与浮压化制釜筒装置3上的排气接管相连，另一端与汽-液分离装置93相连。

(g)关闭浮压化制釜筒装置3内的加热装置，打开降温装置10，将冷空气通过浮压化制釜筒装置3上的冷煤接管11注入釜内，使釜内温度降低至室外温度或人体可以安全承受的温度，釜内压力恢复至常压。

(h)打开浮压化制釜筒装置3，取出料框2，将料筐2送入后续加工车间12进行再利用处理。分离出的脂肪可以通过油脂粗炼设备14提取脂肪，畜禽残体通过肉骨粉加工设备16加工成肉骨粉。

以上描述中的参数T1、T2、T3、T4、P0、P1、P2、P3、Mc、Md、N由中央控制台4根据初始参数(畜禽类型、重量、疫病类型等)进行自适应控制，以期达到化制效率的最优化。

具体实施例：

实施案例一：对感染口蹄疫的病死猪进行化制处理

工艺方法和化制步骤如下：

(1)按国家相关规定集中收集的病死猪三头，总重量：468kg，放入特定的料筐。

(2)用手持终端扫描料框上的二维码，将病死猪病源类型、病死时间、饲养地等重要信息录入狭义数据管理系统，使料框信息和病死猪信息相关联，并可随时向政府监管部门和保险公司提供相关数据。

(3)将装有病死猪的料框经地磅推入浮压化制釜中，关闭并密封釜门。

(4)按动中央控制台上的“准备”按钮，中控电脑开始进行系统自检，检查完毕显示系统正常。显示屏上显示的工艺参数如下：畜禽种类：“生猪”、疫病类型：“口蹄疫”、畜禽净重：“468”，预计化制时间：“150分钟”。此时操作人员可以根据显示屏上的提示信息对工艺参数(畜禽种类、疫病类型、畜禽净重)进行修改或确认。确认工艺参数无误后，按动中央控制台上的“启动”按钮，系统开始自适应化制程序。系统自适应化制程序如下：

(a)复合燃烧炉点火，同时启动蒸汽发生器。向化制釜中注入过热蒸汽并同时启动加热装置，当釜内压力达到2.5Mpa时停止加压，与此同时将釜内温度控制在150℃～200℃；由于釜内生猪体内水分的蒸发，釜内压力将上升至2.5至3Mpa之间，维持该压力状态80分钟。

(b)停止加热系统，冷却器开始降温，从釜中抽出气汽混合物排入冷却器，经汽-液分离装置分离后不凝气体送入炉膛温度大于600℃的复合燃烧炉内燃烧，冷凝的污水 在静停一定时间并达到一定量后经封闭管道排入沼气池中。此时釜内压力下降到1至1.2Mpa之间

(c)启动抽真空系统，同时对釜内重新加热。维持釜体内压力0.1Mpa至0.3Mpa，温度80℃～120℃，进行真空干燥50分钟。

(d)关闭釜内的加热装置并打开降温装置，将冷空气通过釜筒上的冷煤接管注入釜内，使釜内温度降低至室外温度或人体可以安全承受的温度，釜内压力恢复至常压。

(5)打开釜门，移出料筐。猪残体送入后道加工车间加工成肉骨粉等。

(6)将料框下层容器中的脂肪混合物送入脂肪粗炼装置中进行炼制，得到较高品质的动物脂肪可进一步炼制成生物柴油，脂肪残渣送入复合燃料炉内焚烧。

实施案例二：对感染H7N9禽流感的死鸡进行化制处理

工艺方法和化制步骤如下：

(1)按国家相关规定集中收集的盘管200只，总重量：317kg，放入特定的料筐。

(2)用手持终端扫描料框上的二维码，将病死鸡病源类型、病死时间、饲养地等重要信息录入狭义数据管理系统，使料框信息和病死鸡信息相关联，并可随时向政府监管部门和保险公司提供相关数据。

(3)将装有病死鸡的料框经地磅推入浮压化制釜中，关闭并密封釜门。

(4)按动中央控制台上的“准备”按钮，中控电脑开始进行系统自检，检查完毕显示系统正常。显示屏上显示的工艺参数如下：畜禽种类：“鸡”、疫病类型：“H7N9”、畜禽净重：“317”，预计化制时间：“120分钟”。此时操作人员可以根据显示屏上的提示信息对工艺参数(畜禽种类、疫病类型、畜禽净重)进行修改或确认。确认工艺参数无误后，按动中央控制台上的“启动”按钮，系统开始自适应化制程序。系统自适应化制程序如下：

(a)复合燃烧炉点火，同时启动蒸汽发生器。向化制釜中注入过热蒸汽并同时向启动加热装置，当釜内压力达到1.6Mpa时停止加压，与此同时将釜内温度控制在120℃～180℃；由于釜内鸡体内水分的蒸发，釜内压力将上升至1.6至1.8Mpa之间，维持该压力状态60分钟。

(b)停止加热系统，冷却器开始降温，从釜中抽出气汽混合物排入冷却器，经汽-液分离装置分离后不凝气体送入炉膛温度大于600℃的复合燃烧炉内燃烧，冷凝的污水 在静停一定时间并达到一定量后经封闭管道排入沼气池中。此时釜内压力下降到1至1.2Mpa之间

(c)启动抽真空系统，同时对釜内重新加热。维持釜体内压力0.1Mpa至0.3Mpa，温度80℃～120℃，进行真空干燥40分钟。

(d)关闭釜内的加热装置并打开降温装置，将冷空气通过釜筒上的冷煤接管注入釜内，使釜内温度降低至室外温度或人体可以安全承受的温度，釜内压力恢复至常压。

(5)打开釜门，移出料筐。鸡残体送入后道加工车间进行羽毛分离，鸡肉骨加工成肉骨粉等，羽毛可进一步深加工。

(6)将料框下层容器中的脂肪混合物送入脂肪粗炼装置中进行炼制，得到较高品质的动物脂肪可进一步炼制成生物柴油，脂肪残渣送入复合燃料炉内焚烧。

综上所述仅为本发明较佳的实施案例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。