污泥炭化技術(shù)在糖廠濾泥處理中的意義及效益分析

余江敏，陳 燕

（1.廣西南寧東亞糖業(yè)集團，廣西 南寧 530022；2.廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所，廣西 南寧 530001）

0 前言

糖廠產(chǎn)生大量的濾泥（含其它固體廢棄物），常規(guī)的處理方式為贈送蔗農(nóng)還田、發(fā)酵后生產(chǎn)有機肥等，發(fā)酵占用場地大，在發(fā)酵處理過程中產(chǎn)生的污水、廢氣等會造成二次污染。國家新頒布的《環(huán)境保護法》第二十五條規(guī)定：企業(yè)事業(yè)單位和其他生產(chǎn)經(jīng)營者違反法律法規(guī)規(guī)定排放污染物，造成或者可能造成嚴(yán)重污染的，縣級以上人民政府環(huán)境保護主管部門和其他負(fù)有環(huán)境保護監(jiān)督管理職責(zé)的部門，可以查封、扣押造成污染物排放的設(shè)施、設(shè)備。

污泥炭化技術(shù)是采用炭化機將污泥在無氧或微氧的條件下“干餾”，使污泥中的水分蒸發(fā)出來，同時又最大限度地保留了污泥中的碳值。污泥中的有機物被炭化，炭化后的污泥性質(zhì)類似于活性碳，可以廣泛用于吸附除臭脫水等用途。而且炭化后的污泥體積小，污泥中無有毒氣體等，不會造成二次污染。

目前生產(chǎn)生物質(zhì)炭原料大多數(shù)是用果殼、椰殼、鋸末、木屑、竹屑、花生殼、稻殼等顆粒狀物質(zhì)在炭化爐內(nèi)高溫條件下進行干餾無氧炭化和灼燒，從而形成炭化率高的生物質(zhì)炭，這些原材料的價格相對于濾泥來說較高，成本也無形中被提高。而通過利用濾泥等糖廠固廢物為原料，進行炭化后，得到生物質(zhì)炭粉（半成品），可轉(zhuǎn)用開發(fā)生產(chǎn)高效廉價的炭基肥、污水處理及重金屬吸附劑等，而且，炭化過程中的副產(chǎn)品焦油作為重要的化工原料，可燃?xì)怏w可做燃料，如產(chǎn)品滯銷也可以回爐作為燃料等。

1 濾泥炭化生產(chǎn)炭基肥的優(yōu)勢

1.1 原料豐富、價格低廉

相對于秸稈、椰殼等原料來源量有限且價格較高，濾泥則不擔(dān)心穩(wěn)定的供給問題，并且價格低廉。炭化處理成本低于秸稈、椰殼等；以東亞糖業(yè)集團為例，按每個榨季約榨850萬噸甘蔗，每噸甘蔗可產(chǎn)生4%含水率為75%的濾泥計算，每個榨季約產(chǎn)生34萬噸濾泥，按110天的榨蔗期，每天可產(chǎn)生大約3040噸濾泥。

1.2 生產(chǎn)工藝成熟、設(shè)備齊全

陳隆隆的摻混法［1］即將顆粒度相近的炭粉顆粒直接進行物理摻混，相互之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；盧廣遠等利用肥料粘合劑將炭基粉和化肥粘合生產(chǎn)炭基肥［2］；鐘雪梅等利用粘結(jié)劑將竹炭包裹于尿素顆粒表面制成竹炭包膜尿素肥料［3］，無論是摻混法，還是吸附法，又或者是包膜法，都是以細(xì)粉狀顆粒作為基料，在倉儲、運輸、施用過程，都比較容易造成粉塵污染。

之后改進了工藝，出現(xiàn)了造粒法生產(chǎn)炭基肥，如黃激文等的圓盤造粒工藝［4］，吳威武的擠壓造粒法對輥擠壓的工藝［5］，都為造粒法提供了工藝及機械方面的參考。

目前我國的炭基肥產(chǎn)品大部分是采用混合造粒法制得的，產(chǎn)品中生物炭的添加比例一般為20%～60%，水分含量差異較大，團粒法一般在15%～25%之間，擠壓法在5%～10%之間，粘結(jié)劑含量團粒法一般在10%左右，擠壓法在7%左右［6］。

1.3 生物質(zhì)炭市場潛力大

比較普遍的就是生產(chǎn)炭基控釋肥等，現(xiàn)在炭基肥也慢慢在市場上流通，許多農(nóng)戶也開始注重給土壤補充碳，現(xiàn)在市場上主要有：竹炭生物有機肥、竹炭土壤改良劑、竹炭復(fù)合微生物肥料、碳能生物菌肥、液態(tài)碳肥等產(chǎn)品；產(chǎn)品可補充植物所需的碳元素，改善土壤的團粒結(jié)構(gòu)，理化性質(zhì)，提高肥料利用率［7］。

其次還可以用作環(huán)境治理材料、飼料添加劑、土壤改良劑等多用途；而其他副產(chǎn)品諸如木醋液、可燃?xì)狻⒔褂偷榷际鞘袌霰容^受歡迎的化工產(chǎn)品，例如黑龍江三聚生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)（炭基肥為例）炭化成本1400～1600元/噸，目前售價2000～2600元/噸，炭基肥增效150元/噸，5萬噸炭基肥生產(chǎn)規(guī)模年獲利750萬元；液體有機肥：每噸炭增效500元，萬噸級炭化廠可產(chǎn)5萬多噸液體肥。

2017年名義上生產(chǎn)生物質(zhì)炭的企業(yè)僅有50多家，開工建設(shè)的有近40家，未來3年企業(yè)數(shù)量可能躍升至250～300家，根據(jù)智研咨詢《2018-2024年中國生物質(zhì)炭市場需求預(yù)測及投資前景分析報告》提供的資料整理顯示：我國生物質(zhì)炭產(chǎn)品產(chǎn)值快速增長，從2014年的5249萬元增長到2017年的7967萬元；2017年我國生物質(zhì)炭產(chǎn)品市場規(guī)模約7373萬元，同比2016年的5694萬元增長了29.5%，2017年我國生物質(zhì)炭行業(yè)需求量約2.02萬噸，同比2016年的1.68萬噸增長了20.24%。

2 以東亞糖業(yè)集團為例分析濾泥等固廢炭化的產(chǎn)投情況

2.1 每噸工業(yè)級炭粉（200目）的產(chǎn)投效益分析

按日處理800噸濾泥為例，見表1。需要設(shè)備投入998萬元，東亞糖業(yè)下屬五家糖業(yè)公司預(yù)測，需要總設(shè)備投入大概為3905萬，廠房建設(shè)總投入大概為1956萬元，以及咨詢雜費200萬元/項目，800噸的整個濾泥等固廢炭化預(yù)計投入6061萬元，參考每噸生物質(zhì)炭銷售價格2000元，如在糖業(yè)投入的炭化制造成本約為563元/噸（濾泥等原料成本為0），因此，按每年34萬噸的75%含水量可熱解炭化為34960噸生物質(zhì)炭，年利潤約為1528萬元，見表2和表3。預(yù)計回報年限為4年。

表1 濾泥生產(chǎn)工業(yè)級炭粉（200目）的資產(chǎn)類投入成本表單位：萬元

表2 濾泥生產(chǎn)工業(yè)級炭粉（200目）的制造投入成本表單位：元/噸

表3 濾泥生產(chǎn)工業(yè)級炭粉（200目）的預(yù)測收益表

2.2 如按生產(chǎn)炭基控釋肥的產(chǎn)投效益分析

按每年產(chǎn)生34960噸生物質(zhì)炭為例，總項目預(yù)計投入設(shè)備（炭化設(shè)備及肥料設(shè)備）、廠房等總額約為1.01億元，其中炭化設(shè)備為6061萬元，按年產(chǎn)20萬噸的復(fù)合肥投入約為4050萬元；按每噸20-5-15（40%）配方預(yù)計用炭粉200kg/噸，肥料產(chǎn)率90%，預(yù)計可產(chǎn)15.7萬噸炭基控釋肥，按成本2505元/噸，銷售價格為2800元/噸，預(yù)計每年利潤是4642萬元，預(yù)計回報年限為3年，見表4。

表4 濾泥生產(chǎn)炭基肥的原料及制造成本表單位：元/噸

2.3 如按生物質(zhì)炭回爐作為燃料的產(chǎn)投效益分析

按每年產(chǎn)生34960噸生物質(zhì)炭為例，成本投入同工業(yè)級炭粉投入，預(yù)計6061萬元；從75%含水量的濾泥經(jīng)脫水炭化后可得30%含水量的生物質(zhì)炭粉12.5萬噸，按照熱量值折算比為1.4［8］，折合蔗渣5萬噸左右，按蔗渣采購單價約為400元/噸，每年可節(jié)省采購金額1998萬元，而濾泥等固廢炭化成本約為200元/噸，因此，每年實際可節(jié)約1299萬元左右，預(yù)計項目回報年限為5年左右，見表5。

3 展望與總結(jié)

面對日益嚴(yán)峻的環(huán)保問題，糖廠濾泥等固廢的傳統(tǒng)處理方式已經(jīng)不再適應(yīng)現(xiàn)在的社會發(fā)展，而利用炭化技術(shù)在處理城市污泥方面已獲得了成功，因此，糖廠也可參照這樣的成功案例，積極推動濾泥等糖廠固廢炭化，既可減少環(huán)境污染問題，又可帶來除糖品外的其他非主營產(chǎn)品的收入，提高效益。

但是，任何一個產(chǎn)品的前提是市場的接納與銷售渠道的開發(fā)，這也是除技術(shù)以外需要考慮的另一大因素。