文章導讀
我國每年污泥產(chǎn)量約為3000萬噸，其含量較高的重金屬和病菌等對城市環(huán)境造成很大壓力。將污泥處理后與煤粉固化成型為“綠色燃煤”，實現(xiàn)污泥的無害化、資源化，或許將成為一條破解“污泥圍城”的新技術(shù)路線。
兩個爐子，兩種外觀基本相似的“煤”，當場點火燃燒燒水。只見兩個爐子黃色的火苗躥上躥下，不斷舔著壺底。幾分鐘后，那種顏色略淺、微呈灰白的“煤”居然先把水燒開了。
“其實，這是一直被當做垃圾的污泥，搖身變成的‘煤’！將污泥和煤結(jié)合，是我們的一大創(chuàng)新。”河北恒能生物質(zhì)能有限公司總經(jīng)理羅建凱說。
煤燃燒效率從85%提高至98%
“之所以污泥能當煤燒，關(guān)鍵在于它自身具有熱值。”羅建凱解釋，污泥中含有大量有機物，很容易與空氣接觸燃燒，每公斤干污泥的熱值一般在2000大卡左右。
科研人員通過多次實驗發(fā)現(xiàn)，如果把污泥和一定比例的煤混合起來進行燃燒，二者的燃燒效率和熱值可以達到最佳。羅建凱表示，“這個比例是50%的污泥配比40%的煤，再加上10%的生化劑、黏結(jié)劑等添加劑。”
這又是怎么一個原理呢？他解釋說：“污泥富含有機物且結(jié)構(gòu)松散，與煤充分混合后，會大幅增加煤與空氣的接觸面積。不僅如此，污泥中的鉛、鉀、砷等重金屬成分還會在高溫下發(fā)生離子催化反應，把大塊煤裂解成小塊，使煤進一步與氧氣親密反應充分燃燒。由此一來，煤的燃燒效率可以從85%提高到98%左右。”
羅建凱這樣算了一筆賬：“按照我省每年可產(chǎn)生500萬噸濕污泥計算，5噸濕污泥可以抵1噸煤，如果這些污泥全部轉(zhuǎn)化成燃料，完全可以替代100萬噸燃煤，可用于居民取暖、工業(yè)鍋爐、熱電廠等多個領(lǐng)域。”
然而，由于污泥含水率高達80%，這讓天生就是燃料的污泥變得難以燃燒。“如何把污泥中所含的80%水分擠走，是個世界性的環(huán)保難題。”據(jù)羅建凱介紹，污泥的水分大部分藏在細胞里，簡單的晾曬、烘干等辦法只能把表層水去掉，而細胞水還會老老實實藏在那里。
“我們的技術(shù)分三步實施。”羅建凱說，
第一個步驟是在污泥剛剛運來時，采用泥水分離劑進行初步脫水。在顯微鏡下看，泥水分離劑外形呈毛刺狀，它和污泥充分攪拌后，會把污泥中細胞水的細胞壁刺破，釋放出其中的水分來。
第二步是在污泥和煤混合時進一步加入少量泥水分離劑繼續(xù)釋放細胞水。
第三步則是通過添加劑與污泥反應帶來的高溫，使水分大量蒸發(fā)。
“通過泥水分離劑、高溫蒸發(fā)等步驟脫水，污泥的含水率可以降至10%。”羅建凱表示，這個世界性難題就這樣得以破解。
有毒物質(zhì)全部消滅，二氧化碳減排40%
“污泥的處理，最引人關(guān)注的是其污染能不能消除。”羅建凱表示，這一點是肯定的，讓人談之色變的重金屬和病毒、細菌等有毒物質(zhì)，會在污泥清潔燃料燃燒完以后被徹底消滅。
困擾污泥處理行業(yè)多年的難題，到底是怎么解決的呢？“我們用的方法不僅成本低，技術(shù)也很簡單。”羅建凱說，讓人頭疼的重金屬是呈細顆粒狀的，燃燒后的灰渣會對這些重金屬成分產(chǎn)生包裹吸附作用，阻止這些有毒物質(zhì)直接排放到環(huán)境中。把剩余的灰渣收集起來，通過水泥固結(jié)在建筑材料上，這些重金屬成分就不會再對環(huán)境造成危害。而作為氣態(tài)排放的少部分重金屬，則通過捕集裝置進行捕集，將它們一網(wǎng)打盡。
其中的另一大部分有毒物質(zhì)——病毒和細菌，已經(jīng)在污泥和煤進行混合的過程中悄無聲息地滅亡。“在強堿、高溫、干燥的環(huán)境下，將近90%的細菌和病毒會被消滅掉。”羅建凱介紹說，由于在污泥混合物中添加了強堿性材料，細菌和病毒很難在這樣的環(huán)境中生存下去。
與此同時，強堿性材料和其它添加劑也在發(fā)生著反應，類似生石灰泡入水中一樣，內(nèi)部溫度會迅速提高到70攝氏度。溫度升高的同時也會帶來水分的蒸發(fā)，再加上第二次泥水分離劑的使用，混合物內(nèi)的水分會迅速減少，大部分病毒和細菌會脫水而死。即便有漏網(wǎng)之魚，在進入鍋爐燃燒時，所有的病毒和細菌也會在1000攝氏度以上的高溫環(huán)境下被全部殺滅。
不僅是環(huán)保效果顯著，污泥清潔燃料所帶來的減排效益也尤為亮眼。煤炭科學研究總院北京煤化工研究分院對此項技術(shù)的燃燒排放報告顯示：在污泥清潔燃料硫含量0.88%的情況下，氮氧化物排放50mg/m3，二氧化硫排放158mg/m3，雖然煙氣未經(jīng)處理，但已經(jīng)遠遠低于普通燃煤鍋爐處理后的煙氣排放數(shù)值。恒能公司2009年進行的中試數(shù)據(jù)顯示：與煤相比，污泥清潔燃料二氧化碳減排40%左右，二氧化硫減排50%左右，煙塵量減排60%左右。
之所以能成為“綠色燃煤”，主要是由于污泥本身碳和硫等成分的含量都比較低。羅建凱解釋說，煤百分之七八十的成分都是固定碳，在燃燒過程中與氧氣發(fā)生反應，會產(chǎn)生大量二氧化碳。而污泥中碳含量很少，大部分是以揮發(fā)份的形式存在，產(chǎn)生的二氧化碳量自然很少。以污泥替代100萬噸煤計算，可以比煤減排二氧化碳250萬噸。
“在硫含量方面，原煤含有1%的硫，而污泥基本不含硫。如果按照替代100萬噸煤計算，污泥可以比煤減排0.85萬噸二氧化硫。再加上污泥呈堿性，與含硫的酸性煤發(fā)生酸堿中和反應，減排的二氧化硫還會更多。”
技術(shù)可延展到垃圾等更多廢棄物領(lǐng)域
關(guān)于污泥的探索還遠未停止。目前，恒能公司正嘗試利用生物和化學法對污泥進行生化裂解，把各種成分分離出來分別提純，實現(xiàn)對污泥的深加工。“污泥全身都是寶，比如其中的微量貴金屬可以進一步提純成金銀等貴金屬；有些成分可以提煉出甲醇、丙酮、乙酸等物質(zhì)，成為化工原料；還可以把污泥中所含的固定碳成分提取出來加工成吸濾材料，用作水凈化等。”羅建凱介紹說。
此外，科研人員還在研究中發(fā)現(xiàn)，不僅是污泥，只要是自身具有熱值的廢棄物，如垃圾、煤矸石、藥渣等，都可以用來生產(chǎn)清潔燃料。伴隨著這些領(lǐng)域不斷被開發(fā)，將會有更多的廢棄物得到有效利用。
按理說，近年來倍增的污泥產(chǎn)生量正醞釀著巨大的市場，然而讓人不解的是，這些看似前景廣闊的技術(shù)至今沒有一項開始規(guī)�；茝V。“事實上，包括污泥清潔燃料技術(shù)在內(nèi)的這些技術(shù)，早已通過實驗室及實際應用驗證，它們在技術(shù)上是可行的。”羅建凱坦言，“但是污泥處理企業(yè)在核算之后，只能微利運行，不能帶來與投資相應的回報。”
他接著解釋說：“以污泥清潔燃料為例，一噸煤的價格也就在400多元，而污泥清潔燃料的成本就要到400元左右，在較好的情況下成本上也只有幾十元的略微優(yōu)勢，一旦成本控制環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題就會虧損。”
“首先面臨的問題是，污泥處理的費用沒有出處。”羅建凱認為，國外的污水處理廠有20%左右的費用用在處理污泥上，我國污水處理廠的財政支出根本沒有專門列出這一項，這導致了污水處理廠無法或者無力支付治污泥的費用。在這種情況下，污水處理廠只有選擇用最低的成本直接倒入填埋場，或者一扔了之。
另外，對于污泥處理企業(yè)進行污泥轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品，政策層面的考慮也待發(fā)展和完善。“沒有政策引導，在價格差不多的情況下，用戶當然不會冒風險選擇一種新燃料。”羅建凱認為，政府部門應給予一定的經(jīng)濟和政策性補償，企業(yè)處理污泥才能長期運營，投資力度才會加大。
“其實，最重要的是應該先有個政策引導，現(xiàn)在缺失的就是關(guān)于污泥處理核心政策的出臺。與此同時，政府應再合理給予實質(zhì)性的投入補貼，逐漸放開投資通道。”羅建凱補充道，我們期待政府先走第一步，引導并釋放出利好消息，帶動市場自己來運作，這樣整個產(chǎn)業(yè)鏈條才能完整。
中國環(huán)境投資聯(lián)盟研究中心整理自 河北日報 報道
