病死畜禽動物零汙染無害化處理和高附加值資源化利用工藝的製作方法
2023-05-29 19:06:36
病死畜禽動物零汙染無害化處理和高附加值資源化利用工藝的製作方法
【專利摘要】本發明涉及病死畜禽動物零汙染無害化處理和高附加值資源化利用工藝，屬於農業集約化生產技術。本發明利用密閉容器對病死畜禽動物進行無害化處理，先將病死畜禽動物經自動化粉碎、所有固形物和液體自動轉入密閉的水解罐後，在初始酸濃度c(1/2H2SO4)為3-5mol?L-1、80-100℃和1-2個大氣壓下水解2-5小時，然後當水解液溫度降到80℃以下時分離上層油脂-用於生物柴油生產；調整水解液pH值為1-3，採用自然沉澱法一次或二次沉澱收集胺基酸溶液-用於胺基酸肥料生產。該工藝實施過程中無滲漏液體和揮發性氣體產生，對環境不會產生新的汙染，產品為農業生產必需品，能實現病死畜禽動物零汙染無害化處理和高附加值資源化利用，保障集約化畜牧業的可持續發展。
【專利說明】病死畜禽動物零汙染無害化處理和高附加值資源化利用工
-H-
一、【技術領域】
[0001]本發明涉及病死畜禽動物零汙染無害化處理和高附加值資源化利用工藝，屬於農業集約化生產技術。
二、【背景技術】
[0002]據統計，我國每年生產鮮活商品畜禽動物約4.5億噸，按畜禽規模化養殖中正常死亡率5%以及死亡時重量為出售時的30%計算，我國每年約產生660多萬噸的新鮮病死動物，近幾年國家嚴禁和加大打擊了病死動物進入食品的力度，一度間病死動物隨地亂扔、嚴重汙染環境的事件經常發生。
[0003]新鮮畜禽動物中，70%左右為水分，8-10%為蛋白質資源，10-15%為脂肪資源，5-8%為礦物質，充分利用這些廢棄生物資源，已經成為我國資源環境研究和循環農業的重要組成部分。如果將我國每年產生的病死動物的蛋白資源全部做成胺基酸液體肥料，可生產出符合農業部行業標準的胺基酸液體肥(葉面肥或滴灌肥，含胺基酸10% )700多萬噸，其增產的效應相當於500多萬噸(折算成養分)的化肥，即能為我國每年節省10-15%的化肥養分，折合成人民幣250億元。另一方面，如果將我國每年產生的病死動物的脂肪資源全部做成生物柴油，將生產出50多萬噸的生物柴油，折合人民幣30多億元。但如果不加以利用，這些生物資源就會散失在環境中，從而嚴重汙染環境，並且增加人畜共患病發生的危險。2013年3月8日在黃浦江江面打撈到6600多頭腐爛的死豬，引發了政府和周圍居民對淡水資源汙染的擔憂，農業部和各級政府迅速出臺了病死動物的無害化處理應急措施，但觀其效果，均不能長久執行。
[0004]目前病死動物無害化處理主要包括深埋、焚燒、高溫高壓蒸煮後生產有機肥以及生物發酵直接生產有機肥等四種方法。深埋和焚燒均沒有考慮資源化利用問題，造成高品位有機物質資源的極大浪費，處理企業沒有經濟效益，很難獲得長效機制，而且，深埋還有汙染淺層水和地下水的風險，焚燒則會增加大氣PM 2.5含量，汙染大氣環境。高溫高壓蒸煮後生產有機肥，考慮了資源化利用問題，但由於有機肥產品價格低，而高溫高壓蒸煮處理的成本又很高，企業的經濟效益仍然很低，很難企業化運作。生物發酵直接生產有機肥考慮了資源化利用問題，生產成本雖低，但生物發酵的最高溫度只有75°C，很難殺死病原菌，堆肥過程經常翻拋極有可能造成病原菌在空氣中的擴散而汙染環境，這條途徑是不能取的。
[0005]我們已經發明了一種利用病死動物蛋白酸解製取胺基酸肥料技術(申請號201410042218.3，一種利用病死豬蛋白生產的胺基酸複合物及其應用)和利用病死動物脂肪生產生物柴油技術(申請號201410378186.4，一種利用病死動物脂肪生產生物柴油的方法)，但工廠化生產還需整合這兩項單項技術，以實現低成本、高效益的規模化處理病死畜禽動物。本技術專利就是有機整合以上兩項技術，充分利用病死畜禽動物資源來工廠化生產胺基酸肥料和生物柴油，真正實現病死畜禽動物零汙染處理和高附加值資源化利用。三、
【發明內容】
[0006]1.技術問題
[0007]本發明目的在於提供病死畜禽動物零汙染無害化處理和高附加值資源化利用工廠化工藝，將病死畜禽動物的蛋白轉化胺基酸肥料產品、脂肪轉化成生物柴油，從而真正實現病死畜禽動物的零汙染處理和高附加值資源化利用，保障集約化養殖生產的可持續發展。
[0008]2.技術方案
[0009]用於利用病死畜禽動物無害化處理和高附加值資源化的容器(內部耐酸性或鹼性物質)為密閉容器，無滲漏液體和揮發性氣體產生，對環境不會產生新的汙染。
[0010]利用病死畜禽動物酸解製取胺基酸肥料後的方法見發明專利申請號201410042218.3，一種利用病死豬蛋白生產的胺基酸複合物及其應用。
[0011]所用病死畜禽動物脂肪製取生物柴油的方法見發明專利申請號201410378186.4，一種利用病死動物脂肪生產生物柴油的方法。
[0012]所述病死畜禽動物零汙染無害化處理和高附加值資源化利用工藝，其特徵為:
[0013](I)在密閉容器中先將病死畜禽動物經自動化粉碎、所有固形物和液體自動轉入密閉的水解罐後，在初始酸濃度c(1/2H2S04)為3-5mol L'SO-KKTC和2個大氣壓下水解2-5小時。
[0014](2)水解結束後，水解罐內溶液冷卻至80°C以下時，利用能出入水解罐加料口漂浮直立在油脂上的真空倒吸裝置分離上層油脂。
[0015](3)油脂被分離後，在水解罐中按水解液與氫氧化鉀質量比為4: I慢慢加入氫氧化鉀，邊加邊攪拌，調整溶液pH值為1-3 ;或按水解液與龍蝦殼或螃蟹殼質量比為10: 3在水解液中加入龍蝦殼或螃蟹殼，升溫至溫度80°C、l-2個大氣壓內下維持1-2小時，然後待溫度降至30°C以下，按水解液與氫氧化鉀質量比為12.5: I慢慢加入氫氧化鉀，調整溶液PH值為1-3。
[0016](4)將中和後的水解液從水解罐中放入由聚四氟乙烯塑料製成的容器內，讓其自然沉澱1-1.5小時，收集上清液(胺基酸溶液)；必要時可將溶液再次放入沉澱容器中進行二次沉澱2-3小時，收集上清液(胺基酸溶液)。
[0017](5)油脂用於生物柴油生產，胺基酸上清液用於胺基酸肥料生產。
[0018]3.有益效果
[0019]本發明與目前其它處理病死畜禽動物方法比較具有如下優點:
[0020](I)本發明工藝技術在於從病死畜禽動物進入自動化粉碎到生物柴油、甘油、胺基酸產品出來，沒有任何廢氣、廢水和廢物排出，真正實現了零汙染無害化處理。
[0021](2)處理工藝簡單易行，固定資產和生產成本都很低，產品為高附加值的胺基酸肥料和生物柴油，適合於物質循環企業的發展模式。
[0022](3)採用帶有泡沫板的真空倒吸裝置來分離酸解液中上層的油脂，簡單易操作，分離徹底。
[0023](4)採用水解液二級沉澱容器、利用自然沉澱工藝來分離中和後的胺基酸，大大降低了生產成本，生產實踐表明，中和後的固形物自然沉澱效果很好，其溶液清潔度可以滿足任何噴霧器或滴灌設備不被堵塞的標準。四、
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1病死動物零汙染無害化處理和高附加值資源化利用工藝路線
[0025]圖2帶有泡沫板的真空倒吸裝置圖
[0026]圖3大型油脂和酸解液分液漏鬥
[0027]圖4水解液二級沉澱容器
五、【具體實施方式】
[0028](一 )工藝路線
[0029]病死畜禽動物零汙染處理和高附加值資源化利用的工藝路線見圖1，本發明工藝技術在於從病死畜禽動物進入自動化粉碎到生物柴油、甘油、胺基酸產品出來，沒有任何廢氣、廢水和廢物排出，產品為農業生產必需品，真正實現了零汙染無害化處理和高附加值資源化利用。
[0030](二)技術要點
[0031]1、自動化粉碎技術
[0032]本發明技術工藝中，將密封的粉碎機置於水解罐上面，固定住，待防疫車運回的病死畜禽動物後，裝入一個全密封的粗粉碎機中，病死畜禽動物粉碎成小塊(直徑20cm以內即可)後所有固體和液體一併通過密封漏鬥自動轉入一定容量的水解罐中，待用。自動化粉粹過程中能夠做到沒有任何廢氣和廢液汙染環境。
[0033]2、水解技術
[0034]所有固形物和液體一起進入密閉的I噸以上容量的水解罐後，按實際加入的病死畜禽動物數量，計算當水解所需的初始酸濃度c(1/2H2S04)為3-5mol L—1時需要加入的濃酸數量，將濃酸通過玻璃管慢慢地直接加入液體中，儘量避免與固形物直接接觸，密封水解罐，加溫至80-100°C和1-2個大氣壓，維持該溫度和大氣壓水解2-5小時(依不同動物種類而確定具體水解時間)，具體見一種利用病死豬蛋白生產的胺基酸複合物及其應用(公知公用，發明專利申請號201410042218.3)。
[0035]3、冷卻和油脂分離技術
[0036]水解結束後，待水解罐內溶液冷卻至80°C以下就可進行油脂分離。依靠一個與一定厚度圓形泡沫板緊密連結的倒吸管，使連結後的倒吸裝置頭或「嘴」(圖2)能始終穩定漂浮直立在液體油脂表層，並使吸收液體油脂的「嘴」始終與油脂表層緊密接觸，確保油脂通過倒吸原理全部吸出。圓形泡沫板的直徑應小於水解罐的加料口，以確保能自由放進去和拿出來，泡沫板要有一定厚度，一般為4cm，這樣既能穩定倒吸裝置「嘴」，又能確保倒吸裝置「嘴」始終與油脂液面緊密接觸。
[0037]開啟真空泵，將所有油脂吸出盛入錐形圓桶中(圖3)。該容器由硬質透明玻璃製成，其錐形下部與一根直徑約1cm、長度約30cm的透明玻璃管無縫連結起來，玻璃管下端裝有一個閥門，該玻璃管與上部的錐形容器構成了一個大型分液漏鬥，用來分離少量倒吸出來的酸解液體(非脂肪成分)，以獲得純度在99.7%以上的油脂。純化後的油脂進入生物柴油生產工藝(公知公用，發明專利申請號201410378186.4，一種利用病死動物脂肪生產生物柴油的方法)。
[0038]4、水解液酸度調整技術和胺基酸分離技術
[0039]油脂被分離後，水解罐中留下的是大量胺基酸和少量固形物，水解液此時酸濃度c(1/2H2S04)為1.5-3.5mol L_\需要採用中和法調整酸度，本發明工藝如下:①一種是在水解罐中按水解液與氫氧化鉀質量比為4: I慢慢地加入氫氧化鉀(邊攪拌、邊加入)，調整溶液PH值為1-3，這個中和工藝成本較高(氫氧化鉀價格為每噸I萬元，中和I噸胺基酸水解液大約需要150-250公斤的氫氧化鉀，折合人民幣1500-2500元)；②按水解液與龍蝦殼或螃蟹殼質量比為10: 3在水解液中加入龍蝦殼或螃蟹殼，升溫至溫度80°C、2個大氣壓內下維持1-2小時，然後待溫度降至30°C以下，按水解液與氫氧化鉀質量比為12.5: I加入氫氧化鉀，調整溶液pH值為1-3。採用這種方法，中和I噸水解液約需300公斤的龍蝦殼或螃蟹殼(折合人民幣300元左右)和80公斤(800元)的氫氧化鉀即可)，不僅中和成本較低，而且又增加了水解液中殼聚糖、少量胺基酸等營養成分，能顯著提高作物增產效果。
[0040]酸度調整後的水解液需要固液分離，才能作為葉面噴施肥或滴灌肥原料，由於水解液一是所得固形物較難過濾，二是水解液呈酸性，對過濾或離心設備腐蝕性較大。本發明技術工藝為:將酸度調整後的水解液全部從酸解罐中放入由聚四氟乙烯塑料製備的容器內(圖4)，讓其自然沉澱1-1.5小時，上清液為胺基酸溶液，最底層為殘留的固形物，沉澱後如果此固形物高出2號耐酸閥門，可先打開I號耐酸閥門，讓其放出部分固形物，直至固形物高度低於2號耐酸閥門口，再讓水解液靜止10分鐘，打開2號耐酸閥門口，收集上清液(胺基酸溶液)，作為胺基酸微量元素肥的原料。該沉澱工藝成本低。
[0041]酸度調整被分離後的胺基酸溶液如果需再沉澱一次，可將溶液再次放入沉澱容器中進行第二次沉澱，這時設置的沉澱時間可更長些，即2-3小時，然後開啟2號耐酸閥門，將所有胺基酸上清液放入胺基酸微量元素反應釜，進入胺基酸肥料生產工藝(公知公用，發明專利申請號201410042218.3，一種利用病死豬蛋白生產的胺基酸複合物及其應用)。
[0042]本發明專利從將病死畜禽動物轉化胺基酸肥料產品和生物柴油這一關鍵問題著手(圖1、圖2、圖3、圖4)，創製出病死畜禽動物零汙染無害化處理和高附加值資源化利用工藝，即先將病死畜禽動物經自動化粉碎、水解、冷卻和油脂分離、水解液酸度調整及胺基酸分離後，採用相關工藝(見201410042218.3和201410378186.4)就能獲得合格的胺基酸肥料和生物柴油產品。本工藝特點是簡單易行、固定資產和生產成本都很低，適合於物質循環企業的發展模式；生產過程中無有毒物質產生，能實現零汙染控制；其產品為肥料(胺基酸肥料)和生物能源(生物柴油)，真正實現了病死畜禽動物的零汙染處理和高附加值資源化利用，保障了集約化養殖業的可持續發展。
【權利要求】
1.所述病死畜禽動物零汙染無害化處理和高附加值資源化利用工藝，其特徵為: (1)在密閉容器中先將病死畜禽動物經自動化粉碎、所有固形物和液體自動轉入密閉的水解罐後，在初始酸濃度c(1/2H2S04)為3-5mol L'SO-KKTC和1_2個大氣壓下水解2_5小時； (2)水解結束待水解罐內溶液冷卻至80°C以下時，利用能出入水解罐加料口漂浮直立在油脂上的真空倒吸裝置分離上層油脂； (3)油脂被分離後，在水解罐中按水解液與氫氧化鉀質量比為4: I慢慢加入氫氧化鉀，邊加邊攪拌，調整溶液pH值為1-3 ;或按水解液與龍蝦殼或螃蟹殼質量比為10: 3在水解液中加入龍蝦殼或螃蟹殼，升溫至溫度80°C、1_2個大氣壓內下維持1-2小時，然後待溫度降至30°C以下，按水解液與氫氧化鉀質量比為12.5: I慢慢加入氫氧化鉀，調整溶液PH值為1-3 ； (4)將調整pH值後的水解液從水解罐中放入由聚四氟乙烯塑料製成的容器內，讓其自然沉澱1-1.5小時，收集胺基酸溶液；必要時可將溶液再次放入沉澱容器中進行二次沉澱2-3小時，收集胺基酸溶液； (5)油脂用於生物柴油生產，胺基酸溶液用於胺基酸肥料生產；其中: 所用病死畜禽動物脂肪製取生物柴油的方法見發明專利申請號201410378186.4，一種利用病死動物脂肪生產生物柴油的方法； 利用病死畜禽動物酸解製取胺基酸肥料的方法見發明專利申請號201410042218.3，一種利用病死豬蛋白生產的胺基酸複合物及其應用。
2.權利要求1所述病死畜禽動物零汙染無害化處理和高附加值資源化利用工藝在利用病死畜禽動物酸解製取胺基酸肥料和生產生物柴油上的應用。
【文檔編號】B09B5/00GK104190694SQ201410429510
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月26日 優先權日:2014年8月26日
【發明者】沈其榮, 黃啟為, 劉東陽, 李 榮 申請人:南京農業大學