曹偉華

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海 200092）

1 工程背景概述

病死動(dòng)物無(wú)害化處理是有效防控動(dòng)物疫病、確保動(dòng)物產(chǎn)品質(zhì)量安全的重要環(huán)節(jié)。各地開(kāi)展動(dòng)物無(wú)害化處理工程建設(shè)，將有效緩解病死動(dòng)物無(wú)害化處理能力不足的現(xiàn)狀，提高動(dòng)物疫病防控整體水平，保障畜牧業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定發(fā)展，保障人民身心健康和生命安全，提高環(huán)境衛(wèi)生水平和人民生活質(zhì)量，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)社會(huì)穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展［1］。

動(dòng)物無(wú)害化處置主要有焚燒、化制、掩埋、發(fā)酵、化學(xué)處理等幾種方法［2］。高溫焚燒優(yōu)點(diǎn)是減容量顯著，適應(yīng)性最廣，可以徹底消滅所有有害病原微生物，是徹底安全的處理方式，但其成本相對(duì)較高，國(guó)內(nèi)應(yīng)用還不普遍，目前上海率先進(jìn)行了焚燒處理的探索［3］，在異味控制、煙氣排放工藝技術(shù)等方面，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)［4-5］，也面臨穩(wěn)定進(jìn)料、臭氣控制等難點(diǎn)。

上海崇明動(dòng)物無(wú)害化處理廠項(xiàng)目占地2 hm2，場(chǎng)地呈矩形，總圖布置上充分滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝流程和運(yùn)行管理方便的要求，按照功能劃分為3個(gè)區(qū)域，分別為管理區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、防疫隔離區(qū)。管理區(qū)主要包括門(mén)衛(wèi)、綜合樓等；生產(chǎn)區(qū)主要為綜合處理車(chē)間，在其周邊配套了污水處理站、變配電站等輔助設(shè)施；管理區(qū)與生產(chǎn)區(qū)之間設(shè)置防疫隔離區(qū)，防疫隔離區(qū)主要通過(guò)綠化帶及圍墻隔離，確保防疫安全。

結(jié)合上海本地已有的動(dòng)物無(wú)害化處理運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，該項(xiàng)目仍采用焚燒工藝，將重點(diǎn)遵循工藝穩(wěn)定、環(huán)保達(dá)標(biāo)、衛(wèi)生安全的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，力求在病死動(dòng)物焚燒處理工程工藝設(shè)計(jì)、環(huán)保、衛(wèi)生等方面，探討回轉(zhuǎn)窯焚燒在病死動(dòng)物處理中的應(yīng)用，為類(lèi)似工程的實(shí)施提供借鑒。

2 工程設(shè)計(jì)流程及參數(shù)

2.1 建設(shè)規(guī)模與物料特性

本工程每日24 h運(yùn)行，最大處理能力為833 kg/h，處理量20 t/d。主要處理對(duì)象為上海崇明區(qū)各類(lèi)病害動(dòng)物及動(dòng)物產(chǎn)品。病死動(dòng)物主要由蛋白質(zhì)、脂肪、水和無(wú)機(jī)鹽等組成，由于畜禽類(lèi)型不同，其成分組成會(huì)有一定的變化，所占比例大致為：蛋白質(zhì)約占10%，脂肪約占20%，體液和無(wú)機(jī)鹽約占70%，平均低位熱值為6 278～8 372 kJ/kg。

根據(jù)地區(qū)畜禽養(yǎng)殖分布情況，病死生豬占處理對(duì)象的80%以上。對(duì)上海市死亡生豬進(jìn)行檢測(cè)，其低位熱值為7 995 kJ/kg，物料組分平均值見(jiàn)表1。輔助燃料采用0號(hào)柴油。

表1 物料組分Table1 Material composition

2.2 工藝總體流程

動(dòng)物無(wú)害化處理中心規(guī)劃重點(diǎn)突出防疫、環(huán)保、耐用。從這個(gè)角度出發(fā)，進(jìn)場(chǎng)病死動(dòng)物進(jìn)入卸料區(qū)后，全部在全封閉負(fù)壓環(huán)境中操作運(yùn)行。

動(dòng)物無(wú)害化處理站主要由收集儲(chǔ)存系統(tǒng)、破碎輸送系統(tǒng)、焚燒系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)等組成。主要工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程Figure 1 Process flow

病死動(dòng)物經(jīng)專(zhuān)用收集車(chē)輛收集后送至廠內(nèi)，經(jīng)計(jì)量和車(chē)輛清洗消毒通道后，送至綜合處理車(chē)間的卸料間。不能及時(shí)處理的卸料至周轉(zhuǎn)箱后運(yùn)入冷庫(kù)暫存，能及時(shí)處理的卸料至半地下設(shè)置的儲(chǔ)罐存放，儲(chǔ)罐中的物料通過(guò)底部設(shè)置的螺旋輸送機(jī)，輸送至切割機(jī)進(jìn)行破碎處理，切割后的物料由輸送泵送入回轉(zhuǎn)窯焚燒爐。

經(jīng)切割后的動(dòng)物尸體，在回轉(zhuǎn)窯及二燃室充分燃燒。物料燃燼后產(chǎn)生的爐渣由專(zhuān)用出渣裝置排出。二燃室出口煙氣依次進(jìn)入余熱鍋爐和急冷塔降溫，余熱鍋爐利用焚燒產(chǎn)生的熱量生產(chǎn)蒸汽。由于原料成分中硫、氯等酸性成分相對(duì)較低，為盡可能地減少?gòu)U水處理量，煙氣凈化采用干法脫酸加兩級(jí)除塵工藝。鍋爐出口煙氣進(jìn)入急冷塔急冷，然后進(jìn)入干式脫酸塔，噴入石灰和活性炭脫除酸性氣體和重金屬類(lèi)物質(zhì)，經(jīng)旋風(fēng)除塵器去除大部分顆粒物后，進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)一步降低煙氣中粉塵濃度，最后經(jīng)引風(fēng)機(jī)，從煙囪達(dá)標(biāo)排放。

經(jīng)物料平衡計(jì)算，按照處理規(guī)模833 kg/h、熱值7 995 kJ/kg計(jì)算，回轉(zhuǎn)窯需助燃空氣2 571.3 m3/h，二燃室需助燃空氣1 714.2 m3/h，進(jìn)入煙囪煙氣量7 228.1 m3/h。焚燒線(xiàn)爐渣產(chǎn)生量28.88 kg/h，飛灰產(chǎn)生量14.86 kg/h。余熱鍋爐可產(chǎn)生1.03 t/h的飽和蒸汽。

2.3 主要系統(tǒng)參數(shù)

2.3.1 收集、儲(chǔ)存系統(tǒng)

1）卸料與儲(chǔ)存系統(tǒng)。綜合處理車(chē)間一樓設(shè)置專(zhuān)門(mén)的卸料間，能及時(shí)處理的病死禽畜及動(dòng)物產(chǎn)品直接卸入半地下式儲(chǔ)罐，儲(chǔ)罐容量為40m3；不能及時(shí)處理的，卸料至周轉(zhuǎn)箱，由叉車(chē)運(yùn)入冷庫(kù)暫存，處理時(shí)通過(guò)叉車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)倒入儲(chǔ)罐?？罩苻D(zhuǎn)箱清洗消毒后循環(huán)使用。

2）冷庫(kù)系統(tǒng)。病死動(dòng)物產(chǎn)生隨著季節(jié)、氣溫的不同而波動(dòng)，尤其極冷極熱天氣動(dòng)物尸體產(chǎn)生量較大。同時(shí)考慮到突發(fā)動(dòng)物疫情大量畜禽集中處置的應(yīng)急能力，并確保焚燒系統(tǒng)穩(wěn)定，需設(shè)置冷庫(kù)。本項(xiàng)目冷庫(kù)考慮至少3 d的儲(chǔ)存量，面積約234m2。

3）清洗消毒系統(tǒng)。對(duì)卸料區(qū)及卸空后的周轉(zhuǎn)箱采用高壓水槍進(jìn)行清洗，再經(jīng)消毒后送入存放間待用。

2.3.2 破碎輸送系統(tǒng)

本系統(tǒng)為動(dòng)物性物料密閉投料系統(tǒng)的輸送部分，系統(tǒng)包括破碎機(jī)、預(yù)推進(jìn)螺旋、輸送泵、密閉管道系統(tǒng)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)動(dòng)物性物料經(jīng)破碎后定時(shí)定量輸送。

1）破碎機(jī)。利用破碎機(jī)來(lái)縮減動(dòng)物尸體以及屠宰場(chǎng)的各種內(nèi)臟及骨料的大小。破碎后，動(dòng)物性物料成為約50mm大小的肉塊，并含有大量骨質(zhì)顆粒、黏度較高的液體（血水等）。

2）預(yù)推進(jìn)螺旋。該設(shè)備用于破碎后物料輸送至輸送泵，能夠推進(jìn)含大量黏稠液體的動(dòng)物組織，包括堅(jiān)硬的動(dòng)物骨頭，確保物料輸入輸送泵的穩(wěn)定性，螺旋輸送量625～1 000 kg/h，功率4 kW。

3）輸送泵及管道。該部分是自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)的核心，采用不銹鋼輸送泵，配置直徑250mm不銹鋼管道，管道具有電伴熱裝置和壓縮空氣清潔裝置，同時(shí)配備自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)物性物料在恒溫條件下定時(shí)定量輸送，輸送量625～1 000 kg/h，滿(mǎn)足焚燒系統(tǒng)進(jìn)料需求。

4）應(yīng)急進(jìn)料系統(tǒng)。應(yīng)急進(jìn)料系統(tǒng)由應(yīng)急料倉(cāng)、應(yīng)急進(jìn)料口和裝載機(jī)構(gòu)等組成，一般情況應(yīng)急進(jìn)料系統(tǒng)不工作，當(dāng)自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可使用應(yīng)急進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)行臨時(shí)上料。

2.3.3 焚燒處理系統(tǒng)

焚燒系統(tǒng)主要包含回轉(zhuǎn)窯、二燃室。回轉(zhuǎn)窯適應(yīng)熱值范圍較大，病死動(dòng)物的熱值約7 995 kJ/kg，在其適應(yīng)范圍內(nèi)，是比較合適的焚燒爐。物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)充分氧化、熱解、燃燒，燃燒后產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入二燃室再次燃燒?；剞D(zhuǎn)窯和二燃室各設(shè)置1臺(tái)燃燒器，采用0號(hào)柴油作為輔助燃料，具備二段調(diào)節(jié)功能，燃油量50～150 kg/h。二燃室配置二次供風(fēng)裝置，使未完全燃燒的可燃性氣體得以充分燃燒，并保證二燃室溫度達(dá)到850℃以上，燃燒所產(chǎn)生的煙氣從二次供風(fēng)出口到鍋爐換熱面停留時(shí)間應(yīng)大于2 s。物料燃燼后產(chǎn)生的爐渣由專(zhuān)用出渣裝置排出。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)徑2 000 mm，長(zhǎng)度10 000mm，斜度1.5%，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速0.1 ～1.0 轉(zhuǎn)/min；二燃室本體高度10 000mm，本體直徑2 400mm。

2.3.4 余熱利用系統(tǒng)

余熱利用系統(tǒng)主要包括余熱鍋爐、余熱鍋爐水循環(huán)單元和余熱鍋爐輔助設(shè)備，考慮余量，配置余熱鍋爐額定蒸發(fā)量2 t/h、1.25 MPa飽和蒸汽。

2.3.5 煙氣凈化系統(tǒng)

項(xiàng)目執(zhí)行GB 18485—2014生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)、DB 31/768—2013生活垃圾焚燒大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，為確保煙氣達(dá)標(biāo)排放，二燃室出口處設(shè)置SNCR脫硝裝置，焚燒煙氣凈化工藝采用“煙氣急冷+干法脫酸（含活性炭吸附）+旋風(fēng)除塵+布袋除塵”的組合工藝。急冷塔煙氣入口溫度550℃，煙氣出口溫度小于200℃，急冷塔尺寸直徑2 800mm，高10 000mm，雙流體噴嘴1個(gè)，可形成30～70μm的霧粒，水壓0.6 MPa，氣壓0.6 MPa，設(shè)置4m3/h的水泵；干式脫酸塔煙氣入口溫度200℃，脫酸塔立式，順流添加消石灰、活性炭；旋風(fēng)除塵器煙氣入口溫度180℃，設(shè)備阻力小于1 000 Pa；布袋除塵器過(guò)濾面積200m2，阻力小于1 500Pa；引風(fēng)機(jī)風(fēng)量14 000 m3/h，全壓5 500 Pa；煙囪出口直徑800mm，高35 000mm。

2.3.6 安全設(shè)施

車(chē)間進(jìn)行可靠的安全設(shè)計(jì)，配置消防水池和消防系統(tǒng)，在卸料區(qū)等位置設(shè)置安全洗眼器。出入口設(shè)置明顯安全標(biāo)志，回轉(zhuǎn)窯周邊設(shè)置安全圍欄等。

2.4 除臭系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，綜合處理車(chē)間負(fù)責(zé)動(dòng)物尸體的卸料、暫存、破碎和焚燒，是臭味的主要來(lái)源。焚燒系統(tǒng)自進(jìn)料開(kāi)始均處于密封、負(fù)壓狀態(tài)，二燃室內(nèi)動(dòng)物尸體高溫焚燒，焚燒過(guò)程已將惡臭污染物分解，出渣無(wú)惡臭氣味。因此動(dòng)物尸體的卸料、暫存、破碎作業(yè)的卸料大廳、破碎間、冷庫(kù)和應(yīng)急工況的人工備用加料作業(yè)區(qū)域是本項(xiàng)目除臭處理的重點(diǎn)區(qū)域。

1）設(shè)備密封、土建隔斷、氣流阻隔。單獨(dú)設(shè)置卸料大廳和破碎間，卸料倉(cāng)帶密封蓋板，對(duì)臭氣濃度較高的破碎間區(qū)域作相應(yīng)隔斷，以減少破碎作業(yè)時(shí)臭氣溢出。卸料大廳外門(mén)口設(shè)向下吹風(fēng)風(fēng)幕機(jī)，以減少動(dòng)物尸體轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)進(jìn)出卸料大廳產(chǎn)生的氣流擾動(dòng)。

2）風(fēng)管收集和末端處置。本項(xiàng)目設(shè)有2組臭氣收集處理系統(tǒng)：①收集綜合車(chē)間內(nèi)卸料區(qū)、儲(chǔ)罐、破碎機(jī)平臺(tái)區(qū)、物料輸送設(shè)備區(qū)、周轉(zhuǎn)箱清洗區(qū)等產(chǎn)生的臭氣，其特點(diǎn)是大風(fēng)量、中低濃度，臭氣污染物質(zhì)成分較為復(fù)雜，采用單一的除臭措施不能達(dá)到較好的除臭效果。洗滌法，具有抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)、運(yùn)行啟停靈活等優(yōu)點(diǎn)。活性炭吸附法除臭對(duì)低濃度臭氣處理效果好，結(jié)合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，常用于環(huán)境空氣品質(zhì)控制要求高、串聯(lián)于其他除臭工藝之后的工序。離子氧法，除能分解有機(jī)惡臭外，還具有一定的抑制細(xì)菌作用。因此采用“植物液洗滌法+活性炭吸附法+離子氧法”的組合除臭工藝，可以確保整體除臭效果。處理規(guī)模80 000m3/h，經(jīng)直徑1.2 m、高15m排氣筒排放。②主要收集污水站產(chǎn)生的臭氣，收集范圍包括格柵井、調(diào)節(jié)池、氣浮池、MBR系統(tǒng)、污泥池、污泥脫水間、污泥儲(chǔ)存間等，其臭氣量少，濃度低，采用離子氧法除臭處理，處理規(guī)模2 000m3/h，合并至綜合車(chē)間除臭排氣筒排放。

2.5 清洗消毒系統(tǒng)

清洗消毒系統(tǒng)是衛(wèi)生設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，包含車(chē)輛清洗消毒和人員更衣消毒兩部分。

設(shè)置兩個(gè)出入口，分別為管理區(qū)的人員出入口和生產(chǎn)區(qū)的物流出入口，有效減少人流和物流之間的干擾。物流通道上設(shè)置車(chē)輛清洗系統(tǒng)和車(chē)輛消毒系統(tǒng)，清洗系統(tǒng)主要用清水，消毒系統(tǒng)采用霧化噴頭，消毒劑為0.5%～1%的聚維酮碘溶液。

在管理區(qū)和生產(chǎn)區(qū)之間的防疫隔離區(qū)設(shè)置了更衣消毒間，來(lái)往兩個(gè)功能區(qū)的人員必須經(jīng)過(guò)更衣消毒間，確保廠區(qū)衛(wèi)生安全。更衣消毒系統(tǒng)采用兩級(jí)更衣消毒，即一級(jí)為更換工作服和工作鞋，二級(jí)為穿上防疫服，通過(guò)地面消毒池和頂部噴霧消毒的消毒通道。消毒劑為0.5%～1%的聚維酮碘溶液。

3 測(cè)試指標(biāo)與分析方法

本項(xiàng)目正常運(yùn)行情況下產(chǎn)生的有組織廢氣主要為焚燒工藝煙氣和項(xiàng)目除臭設(shè)施臭氣。

廢氣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)根據(jù)HJ/T 75—2007固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（試行）的要求，焚燒工藝煙氣CEMS安裝在煙囪取樣平臺(tái)上，指標(biāo)主要是煙氣量、煙氣溫度、氧含量、HCl、SO2等。除臭設(shè)施臭氣采用取樣監(jiān)測(cè)方式，監(jiān)測(cè)采樣方法參照GB/T 16157—1996固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法。

4 運(yùn)行效果分析

在調(diào)試運(yùn)行期間二燃室溫度穩(wěn)定達(dá)到850℃以上，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)半個(gè)月。由于原始物料中硫、氯等污染成分較低，煙囪排放的HCl為3.2 mg/m3，SO2為18.3 mg/m3，明顯低于GB 18485—2014及DB 31/768—2013的要求。綜合處理車(chē)間產(chǎn)生的臭氣經(jīng)收集處理后達(dá)到GB 14554—1993惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)排放，廠區(qū)無(wú)臭感。初期雨水、生產(chǎn)廢水及生活污水經(jīng)三級(jí)處理（含消毒）達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)后，回用于生產(chǎn)環(huán)節(jié)和沖洗，不外排環(huán)境。項(xiàng)目產(chǎn)生的爐渣屬于一般固廢，飛灰經(jīng)鑒定不屬于危險(xiǎn)廢物，進(jìn)入崇明飛灰填埋場(chǎng)填埋處置。

總體而言，項(xiàng)目調(diào)試試運(yùn)行后各項(xiàng)參數(shù)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求和環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)環(huán)保驗(yàn)收，生態(tài)環(huán)境效益明顯。

5 成本經(jīng)濟(jì)分析

項(xiàng)目總投資7 551萬(wàn)元，其中工程費(fèi)用5 513萬(wàn)元，按20 t/d，折算工程費(fèi)投資約27.6 萬(wàn)元/t。項(xiàng)目年運(yùn)行成本613萬(wàn)元，主要來(lái)自動(dòng)力費(fèi)、人工費(fèi)、修理費(fèi)及殘?jiān)幚碣M(fèi)等。按6 000 t/a，運(yùn)行成本約1 021元/t。從投資和運(yùn)行成本來(lái)看，相比化制法等處理工藝，焚燒處理工藝的投資和運(yùn)行成本均略高。但考慮到焚燒處理滅殺病菌最徹底，總體安全風(fēng)險(xiǎn)可控，在處理量達(dá)20 t/d的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)是具有可接受度的。

6 總結(jié)與展望

在各種處理工藝中，作為殺滅病菌最徹底的方式，回轉(zhuǎn)窯焚燒處理工藝能確保病死動(dòng)物無(wú)害化處置過(guò)程的安全與環(huán)保，實(shí)際運(yùn)行穩(wěn)定可靠。上海崇明動(dòng)物無(wú)害化處理項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì)整體突出環(huán)保和防疫理念，切割及進(jìn)料系統(tǒng)在封閉負(fù)壓的環(huán)境內(nèi)運(yùn)行，并且確保切割產(chǎn)生的血水、設(shè)備沖洗用水及臭氣全部進(jìn)入焚燒爐焚燒，避免了臭氣溢散及各種疫病的傳播，同時(shí)注重防疫隔離區(qū)設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足環(huán)保及防疫要求。該項(xiàng)目已經(jīng)安全運(yùn)行超過(guò)兩年，其成功實(shí)施為我國(guó)動(dòng)物無(wú)害化處理項(xiàng)目建設(shè)起到良好的示范作用。