時 雨

(江西省銅鼓縣環(huán)境監(jiān)測站，江西 銅鼓 336200)

生物質(zhì)能源化綜合利用建設項目環(huán)境影響淺析

時 雨

(江西省銅鼓縣環(huán)境監(jiān)測站，江西 銅鼓 336200)

生物質(zhì)固體成型燃料是指在一定的溫度和壓力作用下，利用木質(zhì)素充當粘合劑將松散的秸稈、樹枝和竹木屑等農(nóng)林生物質(zhì)壓縮成棒狀、塊狀或顆粒等成型燃料，儲存、運輸、使用方便，清潔環(huán)保，燃燒效率高，既可作為農(nóng)村居民的炊事和取暖燃料，也可作為城市分散供熱的燃料。本文主要對以竹、木制品廠的竹、木屑等下腳料為原料生產(chǎn)生物質(zhì)成型燃料建設項目在生產(chǎn)過程中的環(huán)境影響進行簡要分析。

生物質(zhì)燃料 環(huán)境影響分析

我國生物質(zhì)能資源主要有農(nóng)作物秸稈、樹木枝椏、能源作物(植物)等。全國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)生量約6億噸，除部分作為造紙原料和畜牧飼料外，大約3億噸可作為燃料使用，折合約1.5億噸標準煤。林木枝椏和林業(yè)廢棄物年可獲得量約9億噸，大約3億噸可作為能源利用，折合約2億噸標準煤。我國生物質(zhì)資源可轉(zhuǎn)換為能源的潛力約5億噸標準煤，今后隨著造林面積的擴大和經(jīng)濟社會的發(fā)展，生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)換為能源的潛力可達10億噸標準煤。

國家《可再生能源中長期規(guī)劃》提出，要根據(jù)各類可再生能源的資源潛力、技術狀況和市場需求情況，明確了2010年至2020年可再生能源發(fā)展重點領域，其中重點發(fā)展生物質(zhì)固體成型燃料和生物質(zhì)燃氣。生物質(zhì)固體成型燃料的發(fā)展目標和建設重點為：到2020年，使生物質(zhì)固體成型燃料成為普遍使用的一種優(yōu)質(zhì)燃料。生物質(zhì)固體成型燃料的生產(chǎn)包括兩種方式：一種是分散方式，另一種是集中方式。集中方式就是在有條件的地區(qū)，建設大型生物質(zhì)固體成型燃料加工廠，實行規(guī)?；a(chǎn)，為大工業(yè)用戶或城鄉(xiāng)居民提供生物質(zhì)商品燃料。筆者就生物質(zhì)固體成型燃料加工廠在生產(chǎn)過程中的環(huán)境影響進行簡要分析。

一、生物質(zhì)固體成型燃料的生產(chǎn)工藝流程簡述(圖示)

本項目生產(chǎn)工藝及產(chǎn)污環(huán)節(jié)詳見下圖：

圖1 生產(chǎn)工藝及產(chǎn)污環(huán)節(jié)圖

工藝說明：

1、原料：本項目以周邊竹木加工企業(yè)產(chǎn)生的竹木屑作為原料，可不經(jīng)粉碎等工序直接用于生產(chǎn)。

2、烘干：采用周邊竹木加工企業(yè)產(chǎn)生的邊角料和木屑等作為燃料，炭化窯產(chǎn)生的可燃性氣體也通過引風機烘干機中燃燒。

3、成型：原料成型是在制棒機里將物料制成棒狀固體燃料。制棒機的成型套筒外有電加熱圈，它可使成型套筒的溫度上升到350℃左右。其工作原理是利用木質(zhì)原料固有的特性，通過螺桿的壓力將高溫軟化的生物質(zhì)材料，在高溫高壓下，木制原料中的木質(zhì)素纖維素化使纖維相結合，作為薪棒進入下一工序。

4、炭化：炭化爐是將半成品薪棒在缺氧的條件下干餾成木炭的重要設備；其工作原理是半成品薪棒在缺氧的條件下燃燒而分解生成可燃氣體，焦油和木炭。薪棒在炭化爐內(nèi)的變化過程如下：點火自然→加熱脫水干燥→高溫分解→材料表面可燃性氣體燃燒→分解加劇→黑色物質(zhì)炭+可燃性氣體(甲烷、一氧化碳、丁烷)和二氧化碳等+木焦油、木醋液，由于木焦油和木醋液的比重較大、沸點較高(220℃)會與產(chǎn)生的可燃性氣體分離并冷凝(空氣間接冷卻)成液體。

5、冷卻、包裝。

二、主要污染工序及源強分析(以生產(chǎn)加工生物質(zhì)固體成型燃料500噸/年生產(chǎn)項目為例)

2.1 廢氣：

(1)工藝廢氣：

此類項目在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工藝廢氣主要有烘干機產(chǎn)生的煙塵、二氧化硫和氮氧化物以及炭化產(chǎn)生的可燃氣體。其中項目炭化產(chǎn)生可燃性氣體(甲烷、一氧化碳、丁烷)和二氧化碳+木焦油、木醋液等，廢氣經(jīng)炭化窯頂部的廢氣管道收集后匯入主管道，由于比重的不同，可燃性氣體經(jīng)引風機引入烘干機中燃燒，不外排，木焦油和木醋液因比重較大、沸點較高(220℃)會與產(chǎn)生的可燃性氣體分離并室溫下冷凝成液體流入收集桶；本項目外排廢氣為烘干機燃燒產(chǎn)生的煙塵、二氧化硫和氮氧化物。

項目烘干機燃料為周邊竹木加工企業(yè)的邊角料和竹木屑(年用量為200噸)及炭化產(chǎn)生的可燃性氣體，燃燒產(chǎn)物主要為二氧化碳、煙塵、二氧化硫和氮氧化物，參考燃生物質(zhì)燃料的鍋爐產(chǎn)污系數(shù)，煙塵產(chǎn)生量為37.6kg/噸原料、二氧化硫產(chǎn)生量為17Skg/噸原料(S為燃料含硫量，生物質(zhì)燃料含硫量為0.05%，S=0.05)、氮氧化物產(chǎn)生量為1.02kg/噸原料，則本項目烘干機煙塵產(chǎn)生量為7.52t/a、二氧化硫產(chǎn)生量為0.17t/a、氮氧化物產(chǎn)生量為0.204t/a，因此煙塵產(chǎn)生濃度為348.15mg/m3、二氧化硫產(chǎn)生濃度為7.87mg/m3、氮氧化物產(chǎn)生濃度為9.44mg/m3，烘干機產(chǎn)生的廢氣經(jīng)水幕除塵器(除塵效率以90%，除塵器的風量以3000m3/h計)處理后經(jīng)15m高煙囪排放，各大氣污染物的產(chǎn)排污情況見下表。

表1 項目主要外排廢氣產(chǎn)排污情況

2.2 廢水：

本項目用水主要為水幕除塵用水和員工生活用水，項目用水情況見下圖：

圖2 項目水平衡圖 單位：m3/a

本項目水幕除塵用水，約4m3/d，該用水經(jīng)沉淀池沉淀后循環(huán)利用，循環(huán)用水量為1176t/a，水循環(huán)利用率為75.4%；項目主要的外排廢水主要為生活污水，廠區(qū)內(nèi)有員工8人，全部在廠區(qū)食宿，人員用水定額為150L/d·人，則本項目員工生活用水量為360m3/a，排污系數(shù)取0.8，生活廢水產(chǎn)生量280m3/a。

項目廢水中主要污染物分別為：CODCr濃度約為250mg/L、BOD濃度約為180mg/L、SS濃度約為200mg/L、氨氮約為30mg/L、動植物油類約為25mg/L。生活污水經(jīng)“三級化糞池+地埋式污水處理”措施處理后，主要染污的濃度為CODCr：100mg/L，BOD：20mg/L，SS：70mg/L，氨氮15mg/L，動植物油10mg/L。

2.3 固體廢物：

本項目固體廢物主要有木焦油、木醋液、爐渣、沉淀池沉渣和員工的生活垃圾。木焦油和木醋液的產(chǎn)生量按機制木炭成品1%比例計算得出木焦油和木醋液年產(chǎn)生量約為4t/a；爐渣按燃料的2%計算則產(chǎn)生量為4t/a；項目沉淀池沉渣產(chǎn)生量約為4t/a。具體見表2。

表2 固體廢物產(chǎn)生和排放情況一覽表

三、環(huán)境影響分析

3.1 大氣環(huán)境影響分析

工藝廢氣：

根據(jù)工程分析可知，外排工藝廢氣為烘干機燃燒產(chǎn)生的煙塵、二氧化硫和氮氧化物，廢氣經(jīng)過水幕除塵器(除塵效率以90%，除塵器的風量以3000m3/h計)治理后，煙塵排放量為0.104kg/h，排放濃度為34.81mg/m3；二氧化硫排放量為0.024kg/h，排放濃度為7.87mg/m3；氮氧化物排放量為0.028kg/h，排放濃度為9.44mg/m3。最后經(jīng)過15米高的煙囪排放，實現(xiàn)高空排放，且排放點源的污染物(粉塵、二氧化硫和氮氧化物)排放濃度還是排放速率均可實現(xiàn)達標排放。經(jīng)SCREEN3估算模式計算出的本項目排放的煙塵、二氧化硫和氮氧化物的最大落地占標率分別為PTSP=0.25%、PSO2=0.10%和PNOx=0.25%，即各污染物占標率10%的最遠距離D10%=0m，因此項目的影響主要集中在項目范圍內(nèi)，對外環(huán)境的影響不明顯。

根據(jù)以上分析，在落實環(huán)保處理措施后，項目對周圍大氣環(huán)境影響較小。

3.2 水環(huán)境影響分析

根據(jù)工程分析可知，項目外排污水主要為員工的生活廢水。年排放量是280t/a，CODCr濃度約為250mg/L、BOD濃度約為180mg/L、SS濃度約為200mg/L、氨氮約為30mg/L、動植物油類約為25mg/L。生活污水經(jīng)“三級化糞池+地埋式污水處理”措施處理后，主要染污的濃度為CODCr：100mg/L，BOD：20mg/L，SS：70mg/L，氨氮15mg/L，動植物油10mg/L。

經(jīng)處理后該生活污水的預計排放濃度及排放量可見下表。

表3 本項目生活污水產(chǎn)生及排放情況一覽

項目污水處理工藝流程如下：

圖3 污水處理工藝流程圖

本項目污水水質(zhì)簡單，污染物濃度較低，“三級化糞池+地埋式污水處理”設施處理工藝較成熟，經(jīng)處理后排放的生活污水能夠達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)表4中一級標準的要求。經(jīng)“三級化糞池+地埋式污水處理”設施處理后，排放的生活污水能夠達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)表4中一級標準的要求。

3.3 固體廢棄物環(huán)境影響分析

(1)生產(chǎn)垃圾

項目生產(chǎn)過程中將有木焦油、木醋液、爐渣和沉淀池沉渣等固體廢物的產(chǎn)生，對于上述固體廢物有不同的處理措施：木焦油、木醋液為一般固廢，經(jīng)收集后作為副產(chǎn)品外售給其他企業(yè)；爐渣用作農(nóng)用肥；沉淀池沉渣經(jīng)收集后運至垃圾填埋場填埋。因此，本項目生產(chǎn)過程產(chǎn)生的固體廢物處理途徑可行，且對周圍環(huán)境不會產(chǎn)生影響。

(2)生活垃圾：

項目生活垃圾，是按人均垃圾產(chǎn)生量為0.5kg/d計算，該本項目人員為8人，生活垃圾產(chǎn)生量為1.2t/a。生活垃圾應分類收集，將可以回收利用的廢紙、廢塑料加以回收，其余垃圾由環(huán)衛(wèi)部分進行統(tǒng)一收集，收集后送至垃圾填埋場填埋。

綜上所述，項目固體廢棄物不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生明顯不良影響。

四、結束語

生物質(zhì)作為燃料原料比化石燃料有高揮發(fā)分的突出優(yōu)點，生物質(zhì)半焦的反應活性高，生物質(zhì)灰分少，含硫量低。我國是生物質(zhì)資源十分豐富的國家，迫切需要加大生物質(zhì)能源的開發(fā)研究，近年來我國在生物質(zhì)燃料技術開發(fā)、生產(chǎn)加工方面也取得了一定成就，也得到了國家大力支持和鼓勵。但在當今環(huán)境問題已成為社會焦點的時代，在生物質(zhì)燃料生產(chǎn)加工過程中的環(huán)境影響不容忽視，做好環(huán)境保護亦刻不容緩。

[1]《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996).

[2]《污水綜合排放標準》(GB8978-1996).

[3]《產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整指導目錄(2011年本)》(2013年修正).

[4]林維紀，張大雷.生物質(zhì)固化成型技術的幾個問題[J].農(nóng)村能源，1998，(6).