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病死动物无害化和资源化处理应用的主要模式

我国畜禽养殖规模世界第一,每年会产生大量的死亡畜禽。据国家统计局发布数据,2014 年生猪出栏量约7.35亿头,按目前业内普遍认可的死亡率(自然死亡)10% 左右推算,每年约产生超过7 千万具生猪尸体,约合200 万t 左右的废弃物。众所周知,病死动物机体的主要成份包括水分、有机物质和矿物元素,而这些物质均属资源和能源物料。如何更加合理有效地进行处理和资源再利用,是关系到维护生态环境、保护人类健康、平衡经济和社会效益的关键所在。笔者从生态环境和资源循环利用角度出发,将有关病死动物无害化处理的方法分为2 大类,第1 类为传统的处理方式,第2 类是资源循环再利用的处理方式。对这2 类方法进行了分类比较,同时就病死动物资源化利用过程中存在的问题及不足进行了分析,并给出建议和对策。希望对我国病死动物无害化处理和资源化利用发展有一定帮助。

1 传统病死动物无害化处理不利于资源化利用

传统处理方式主要是指病死动物仅通过相对简单方式进行处理,并未将其作为可再生利用的资源。此类方式主要包括:深埋法、化尸窖法、直接焚烧法。深埋法是一种简单、经济、实用的无害化处理方法,其利用土壤的自净作用使其无害化。此方法目前在我国很多养殖场仍被广泛采用。然而,此方法存在的主要缺点是可能对地下水造成潜在危害,特别是在一些土壤质地疏松和雨量较大地区。另外,当病死动物数量大时将需要占用大片土地资源;化尸窖法是利用砖和混凝土结构施工建设的密闭池,让病死动物自然腐烂降解。此方法虽然投资与处理成本较低,管理简单,但处理时间长,占用土地多,受地域、季节影响较为明显,处理不当时很可能造成土壤及地下水污染;直接焚烧法是将动物尸体及相关动物产品或破碎产物,投至焚烧炉,经充分氧化、热解,产生的高温烟气进入二燃室继续燃烧,产生的炉渣经出渣机排出。以上3种处理方式虽然处理技术简单,成本较低,但也最大程度地浪费了资源,使资源物质得不到回收和再利用,并不符合目前政府大力倡导的“农业废弃物资源化利用和生态循环发展模式”。

如何能将病死动物无害化处理后的资源进行更加合理、有效地回收和循环再利用是当前和今后政府、企业和科研工作者的研究重点。这需要多领域多学科相互合作,协同完成。例如:在无害化处理过程中产生的废水、废气的处理,产生油水的分离和纯化,产生废渣资源化利用等需要应用环境工程、物理化学、农业科学等知识和技术才能实现。近些年,在国家政策引导下,企业和科研院所紧密合作,全国各地相继报道以“废弃物资源化利用和生态循环发展”为病死动态无害化处理目的的推广应用模式。

2 以资源循环再利用为目的的病死动物无害化处理主要模式

2.1 高温生物降解处理资源利用模式

高温生物降解处理资源利用模式即为病死动物中按照一定比例加入辅料和生物活性酶后,通过机械自动搅拌破碎3 ~ 5 h,温度达到50 ~ 70 ℃,此过程中会产生水、二氧化碳和有机物,产生的气体进入水箱过滤排放,产生的有机物进行高温(120 ℃)灭菌1 h。灭菌后的有机物料可用于生产有机肥等农资产品。笔者认为此过程前期生物处理温度较低,不利于杀死一些病原体,而最终产物较为单一,仅为价值相对较低有机物料。另外,前期生物处理过程中如果处理不当很可能产生其他一些有害气体,如甲烷、氨气、氧化亚氮等。

2.2 病死动物炭化焚烧资源利用模式

如由湖州市工业与医疗废物处理中心研发的“动物热解炭化处理技术”。这套动物热解炭化处理技术是在无氧、常压的状态下,利用500 ~ 600 ℃的高温,达到彻底灭菌的效果,同时使有机成分发生裂解,最后成为炭化物。热解产生的烟气焦油则通过管道送入燃烧室,在燃烧室停留2 s 以上时间,经900 ~ 1 100℃高温的焚烧,大大减少了二恶英类物质的生成。此项技术无需对动物尸体进行破碎处理,降低感染风险和二次污染的发生。干燥、热解、炭化和冷却整个流程都在炉体内完成。无氧环境下热解处理,也会产生少量有害烟气,经过烟气处理装置后进行无害化处理排放。通过热解炭化技术产生的生物质炭可以用机器磨成粉状后,可直接用作土壤改良剂、燃料等,使资源得到再利用。然而,从资源回收利用角度来说,此处理方法仍存在缺点,即完全忽略了病死动物主要由水和有机物质构成的特点,仅回收其中固体物质碳加以利用,资源回收利用率相对较低。

2.3 病死动物化制法处理资源利用模式

即将病死动物进行破碎预处理后,输送入高温高压容器进行灭菌和相关处理。“干化法”处理中心温度应大于140 ℃,压力大于0.5 MPa,处理时间大于4 h,加热烘干过程中产生的热蒸汽经废气处理系统达标后排出。加热烘干产生的动物尸体残渣传输至压榨系统处理后进行资源化利用处理,如制成有机肥料,加工为肉骨粉;“湿化法”处理中心温度应大于140 ℃,压力大于0.3 MPa,处理时间不少于30 min。高温高压结束后,对处理物进行初次固液分离。固体物经破碎处理后,送入烘干系统,进行资源化利用处理,而液体部分送入油水分离系统将油和水进行分离,制成工业用油,水则经过处理达标后排放。目前,此处理和资源利用模式已在国内外部分地区得以应用,并收到良好效果,且从资源回收利用角度而言,病死动物处理后得到了较充分回收利用。

2.4 湿法化制生物转化法

桐乡市恒易生物科技有限公司在湿法化制的基础上,首创了“湿法化制生物转化法”,在国际国内开创了病死动物无害化生物处理和资源化利用新模式。此模式的主要技术原理是把病死动物通过高温高压湿化、熟化进行精细粉碎、干燥后的处理物混合废菌渣等辅料成为蝇蛆养殖的高蛋白、高脂肪、全营养饲料,养殖蝇蛆后的残渣,与发酵的猪粪按一定比例混合后,制成优质有机肥料。成熟蝇蛆富含蛋白质、几丁质、抗菌肽、氨基酸等宝贵的营养成分,除用作饲料蛋白原料外,还可作为人类食品以及相关医药、保健品的原料。该模式共包括5 大处理系统:无害化处理系统、生物消纳系统、种绳繁育系统、废气处理系统、有机肥加工系统。整个处理过程除产生少量气体外,并无废水和废渣产生。因此,从资源利用角度来看,病死动物资源利用效率得到明显提升。

3 资源循环再利用过程中存在问题及对策

农业废弃物资源化利用是农业健康和可持续发展的必然,病死动物作为农业废弃物的一部分,在集约化和规模化养殖之后,病死动物的资源化利用程度和方式关系到养殖业和相关产业的健康发展。然而,从目前病死动物无害化处理后的资源利用情况来看,笔者认为仍存在以下几方面的问题:

1)一些病死动物无害化处理后物料的资源化利用形式较为单一,资源利用效率较低,这不仅造成资源浪费,而且增加了污染附产物的处理成本。因此,笔者认为在条件允许的基础上应该从资源化利用角度出发选择合理的无害化处理方式,或者将处理方式再进一步改进和调整,以增加资源利用效率。“湿法化制生物转化法”便是实现资源的多元化利用和产品深加工升级的一个典范,值得全国学习推广。

2)资源化产品的安全性需要进一步确定。由于当前部分养殖户在饲料中随意过量添加一些含重金属和抗生素的添加剂。因此,笔者认为围绕病死动物资源化开发的产品,如生物炭、有机肥料、骨粉以及油料等,应该进行安全性检测,确保其中残留的重金属和抗生素含量不超标。

3)病死动物无害化处理和资源化利用产业应该更偏向于政府行为的公益性事业。首先,病死动物来源量的不确定性和无规律性,使病死动物无害化处理和资源化利用区别于普通工业生产加工。另外,病死动物资源化利用的成本可能要高于同类产品的生产加工。因此,其在市场竞争中可能并无优势,需要政府扶持。

综上所述,我国在病死动物无害化处理和资源化利用方面虽然取得了一定成绩,但是仍存在许多不足之外,需要政府、企业和科研人员加强合作,争取使病死动物处理无害化更简单有效,资源利用更多元化和精细化,使投资成本更加合理。


 
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