《用于土壤修復(fù)和改良的生物質(zhì)炭類材料生產(chǎn)質(zhì)量控制技術(shù)規(guī)范》征求意見稿

1T/JAASSXX—2024用于土壤修復(fù)和改良的生物質(zhì)炭類材料生產(chǎn)質(zhì)量控制技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了有機固體廢棄物制備生物質(zhì)炭的術(shù)語和定義、設(shè)備要求、技術(shù)工藝、副產(chǎn)物處置和利用、環(huán)境要求、生物質(zhì)炭類修復(fù)/改良材料生產(chǎn)質(zhì)量評價方法等內(nèi)容。本文件適用于以農(nóng)作物秸稈、菌渣、果枝、棉桿、花生殼、木材廢料以及畜禽糞便、河溝濾泥、污泥等城市或農(nóng)林業(yè)有機廢棄物為主要原料，應(yīng)用在土壤肥力缺失，理化結(jié)構(gòu)失衡，受重金屬或有機物污染等需要修復(fù)及改良土壤中的生物質(zhì)炭類材料的生產(chǎn)質(zhì)量控制。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB3095環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB13271鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB15577粉塵防爆安全規(guī)程GB38400-2019肥料中有毒有害物質(zhì)的限量要求GB15618-2018土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)GB36600-2018土壤環(huán)境質(zhì)量建設(shè)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)GB/T12801生產(chǎn)過程安全衛(wèi)生要求總則GB/T30366生物質(zhì)術(shù)語GB/T16658-2007煤中鉻、鎘、鉛的測定方法GB/T16659-2008煤中汞的測定方法GB/T3058-2008煤中砷的測定方法GB/T19225-2003煤中銅、鈷、鎳、鋅的測定方法GB/T16415-2008煤中硒的測定方法氫化物發(fā)生原子吸收法GB/T14352.2-2010鎢礦石、鉬礦石化學(xué)分析方法第2部分:鉬量測定DB37/T4546-2022農(nóng)業(yè)廢棄物制備生物質(zhì)炭技術(shù)規(guī)程DB43/T2191-2021農(nóng)用地土壤重金屬污染修復(fù)治理效果評價技術(shù)規(guī)范DB11/T783-2011污染場地修復(fù)驗收技術(shù)規(guī)范NY/T3036-2016肥料和土壤調(diào)理劑水分含量、粒度、細(xì)度的測定NY/T3672生物質(zhì)炭檢測方法通則HJ77.3-2008固體廢物二惡英類的測定同位素稀釋高分辨氣相色譜-高分辨質(zhì)譜法HJ743-2015土壤和沉積物多氯聯(lián)苯的測定氣相色譜-質(zhì)譜法ISO/TR20736Sludgerecovery,recycling,treatmentanddisposal—Guidanceonthermaltreatmentofsludge3術(shù)語和定義GB/T30366界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1農(nóng)業(yè)有機廢棄物agriculturalorganicwastes整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機類廢棄物質(zhì)，主要包括農(nóng)作物秸稈、玉米芯、稻殼、花生殼和畜禽糞便等。2T/JAASSXX—20243.2林業(yè)有機廢棄物forestryorganicwastes林業(yè)生產(chǎn)、森林更新和林產(chǎn)品加工過程中產(chǎn)生的有機廢棄物。包括采伐剩余物、清林撫育剩余物和木材加工剩余物。3.3生物質(zhì)炭biochar在無氧和缺氧條件下將廢棄農(nóng)作物秸稈、菌渣、果枝、棉桿、花生殼、畜禽糞便、木材廢料等在一定溫度下，通過熱裂解的方式得到的一種孔隙發(fā)達、芳香化程度高、比表面積大、理化性質(zhì)穩(wěn)定、可溶性低、熔沸點高、吸附和抗氧化能力強的固體富碳材料。3.4熱裂解pyrolysiscarbonization生物質(zhì)熱裂解（又稱熱解或裂解通常是指在無氧或低氧環(huán)境下，生物質(zhì)等原料被加熱升溫引起分子分解產(chǎn)生焦炭、可冷凝液體和氣體產(chǎn)物的過程，是生物質(zhì)能的一種重要利用形式。根據(jù)溫度、壓力、停留時間和升溫速率的不同，一般分為快速熱解和慢速熱解兩種方式。3.5木醋液pyrolysiswoodvinegar木質(zhì)原料熱解炭化產(chǎn)生的一種以醋酸為主要成分的棕色或棕紅色透明液體。3.6農(nóng)用地土壤重金屬污染heavymetalpollutionofagriculturallandsoil因土壤重金屬含量達到農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)安全農(nóng)作物生長或?qū)r(nóng)用地環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生不利影響且超過可接受風(fēng)險的現(xiàn)象。3.7場地土壤重金屬污染heavymetalcontaminationofsitesoils建設(shè)用地和工業(yè)用地中因人類活動造成土壤中的金屬元素含量達到人類承受風(fēng)險的，從而造成不利影響的現(xiàn)象。3.8復(fù)配劑compoundingagent在生物質(zhì)材料加工前故意混合或無意中與生物質(zhì)原料混合的無機材料。這些材料不會以與生物質(zhì)相同的方式碳化。包括土壤和天然土壤的常見成分，如粘土，礫石，礦物，菌劑等，它們可能與生物質(zhì)一起聚集或通過預(yù)先使用生物質(zhì)原料混合在一起。復(fù)配劑可以在各種各樣的原料中找到，例如農(nóng)業(yè)殘留物，糞肥和城市固體廢物等。4設(shè)備要求根據(jù)炭化工藝的不同，可選擇固定床、移動床、流化床等連續(xù)性半封閉式熱裂解設(shè)備。熱裂解設(shè)備工作狀態(tài)正常，能滿足連續(xù)生產(chǎn)技術(shù)需要，且設(shè)備布置應(yīng)緊湊合理，應(yīng)留有足夠場地空間以便操作、維修和管理。設(shè)備操作人員等應(yīng)按照設(shè)備安全操作規(guī)程進行設(shè)備操作。設(shè)備運行管理應(yīng)符合GB15577要求。5技術(shù)工藝5.1工藝流程農(nóng)、林業(yè)有機廢棄物制備生物質(zhì)炭技術(shù)工藝采用在一定溫度下無氧或微氧干餾條件下采用熱裂解技術(shù)制備生物質(zhì)炭，主要技術(shù)流程如下：3T/JAASSXX—20245.2原料要求生物質(zhì)炭的原料為生物質(zhì)，主要選擇產(chǎn)出量較大、資源豐富、易于獲取的農(nóng)林有機廢棄物，包括玉米、小麥、高粱、稻子等作物的秸稈、果樹等樹木的枝條、牛、羊、豬等畜牧糞便，以及城市污泥或河溝濾泥等。原料中要求無碎石、土塊、塑料、鐵絲等雜質(zhì)，原料自然含水量應(yīng)小于80wt%（含水量的測定方法以NY/T3036-2016執(zhí)行）。如原料含水量較高，應(yīng)結(jié)合工藝要求進行自然干燥或人工干燥處理，干燥后原料含水量應(yīng)小于30wt%。此外，用作生物質(zhì)炭生產(chǎn)的原料可以是生物質(zhì)和其他復(fù)配劑的組合，但按干重計復(fù)配物含量不得超過10%。任何占原料干重10%或更多的復(fù)配劑都必須作為原料組分報告。復(fù)配后原料中有毒有害物質(zhì)應(yīng)符合GB38400-2019。5.3原料預(yù)處理生物質(zhì)炭制備前應(yīng)對原料進行干燥、粉碎處理。原料粉碎應(yīng)在通風(fēng)良好的場地進行，粉碎設(shè)備應(yīng)帶有除塵裝罝。粉碎后原料的粒度應(yīng)小于50mm。當(dāng)熱裂解設(shè)備對原料尺寸有具體要求時，粉碎后的原料顆粒尺寸應(yīng)滿足熱裂解設(shè)備的要求。粒度的測定方法以NY/T3036-2016執(zhí)行。5.4熱裂解對原料進行熱裂解應(yīng)在具有防雨和通風(fēng)條件良好的場地進行，生產(chǎn)過程安全衛(wèi)生應(yīng)符合GB/T12801要求。不同原料熱裂解的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、升溫速率等技術(shù)參數(shù)選擇參照表1。同一原料在同一批次進行熱裂解反應(yīng)溫度波動應(yīng)小于等于50℃。表1不同原料熱裂解參數(shù)選擇℃~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~5.5生物質(zhì)炭卸出生物質(zhì)炭制備結(jié)束后，卸出，室溫冷卻至60℃以下，自然堆放24h后，方可使用。5.6注意事項生物質(zhì)炭是裂解完成后殘留的黑色固體位置，若呈灰白色則為灰化嚴(yán)重，呈黃褐色或原料的原色則為裂解不完全，二者均是裂解條件或裂解時間控制不當(dāng)條件下的產(chǎn)物，為不合格的產(chǎn)品。對于使用粉碎秸稈生產(chǎn)的生物質(zhì)炭產(chǎn)品可直接使用，而對于采用原狀秸稈制得的生物質(zhì)炭宜對其進行適當(dāng)擠壓，以使其斷成長度小于1cm的小段或顆粒。對于較細(xì)的粉末應(yīng)噴施5%左右的水使其濕潤以避免揚塵。6生物質(zhì)炭類修復(fù)/改良材料質(zhì)量評價方法農(nóng)業(yè)廢棄物制備生物質(zhì)炭的產(chǎn)炭率應(yīng)在20%-50%。檢測方法參照NY/T3672執(zhí)行。根據(jù)對生物質(zhì)炭特性及安全性的相關(guān)參數(shù)評估，確定了生物質(zhì)炭材料的三類測試。4T/JAASSXX—2024測試類別A-基本實用性能：要求所有生物質(zhì)炭。A組測試評估用于土壤的生物質(zhì)炭材料所需的最基本特性。測試類別B-毒性評估：要求所有生物質(zhì)炭。測試類別C-高級分析和土壤增強特性：選擇性測定。所有生物質(zhì)炭必須進行基本實用性能測試，并符合測試類別A中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示。生物質(zhì)炭的基本特征包括粒徑和水分等物理性質(zhì)，以及元素[氫（H）、碳（C）和氮（N）]比例，灰分比例，電導(dǎo)率（EC）和pH等。有機碳（Corg）含量用于根據(jù)材料中有機碳的百分比將生物質(zhì)炭材料劃分為三類，并代表生物質(zhì)炭材料中典型的有機碳含量范圍。碳的穩(wěn)定性由氫與有機碳的摩爾比表示，該比值越低，碳的穩(wěn)定性越好。表2測試類別A-參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和測試方法有機碳（C）H:C所有報告值都將保留到一個小數(shù)點后一位有除了測試A外，所有生物質(zhì)炭材料必須符合下表3所列的土壤毒性評估閾值。毒物可分為兩類：一類可能存在于所使用的原料中（金屬和多氯聯(lián)苯另一類可能由用于制造生物質(zhì)炭的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)生（多環(huán)芳烴和二惡英/呋喃）。表3測試類別B-參數(shù)、允許的最大閾值和測試方法），0.2-1砷鎘5T/JAASSXX—2024鉻鈷銅鉛汞鉬鎳硒鋅所有報告值都將保留到一個小數(shù)點后一位有生物質(zhì)炭高級分析特性包括生物質(zhì)炭的揮發(fā)物含量和表面積（表4）。生物質(zhì)炭增強特性鑒定了生物質(zhì)炭中所含的植物所需養(yǎng)分。表4測試類別C-參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和測試方法m/gm/g所有報告值都將保留到一個小數(shù)點后一位有7生物質(zhì)炭類修復(fù)/改良材料效果判定方法應(yīng)根據(jù)修復(fù)治理目標(biāo)和修復(fù)治理類型，選取評價目標(biāo)。建議在農(nóng)業(yè)土壤中施用生物質(zhì)炭比例每噸小于15%，在場地土壤中施用每噸小于50%。與其他修復(fù)和改良性技術(shù)聯(lián)合使用可根據(jù)實際工藝技術(shù)進行調(diào)整。不同廢棄物種類建議對應(yīng)使用，污泥等生物炭在農(nóng)業(yè)土壤中施用需達到生物質(zhì)炭類材料最低污染物標(biāo)準(zhǔn)。農(nóng)用地土壤重金屬污染修復(fù)效果評價具體參考GB15618-2018。其他場地土壤重金屬污染修復(fù)效果評價參考GB36600-2018和DB43/T2191-2021。8副產(chǎn)物處置和利用生物質(zhì)炭是慢速熱解產(chǎn)生的主要固體產(chǎn)品，熱解過程還會產(chǎn)生大量廢煙氣，一部分經(jīng)過冷凝形成粗木醋液，另一部分為不可冷凝性氣體。生物質(zhì)熱解產(chǎn)生的副產(chǎn)物中存在部分揮發(fā)性物質(zhì)。因此，在保證產(chǎn)品得率的基礎(chǔ)上，采用有效的多聯(lián)產(chǎn)工藝對熱解過程中產(chǎn)生的揮發(fā)分進行收集，有利于推進可持續(xù)、經(jīng)濟的工業(yè)化。不可利用的副產(chǎn)物參考ISO/TR20736進行收集與管理。8.1液態(tài)副產(chǎn)物6T/JAASSXX—2024原料熱解過程中產(chǎn)生的煙氣冷凝物（液態(tài)副產(chǎn)物）應(yīng)收集在防滲池并妥善進行二次深加工或集中銷售利用。液態(tài)副產(chǎn)物可作為原料精煉加工成高附加值的農(nóng)業(yè)投入品或送往發(fā)電廠、供熱站等用于燃燒發(fā)電或供熱，可參照DB37/T4546-2022。8.2氣態(tài)副產(chǎn)物原料熱裂解過程中產(chǎn)生的氣態(tài)副產(chǎn)物不應(yīng)直接排放，應(yīng)加以收集利用或直接燃燒，收集到的氣態(tài)副產(chǎn)物優(yōu)先燃燒回用于原料的干燥和熱裂解等環(huán)節(jié)。此外，利用農(nóng)林生物質(zhì)原料（廢木屑、秸稈等）進行熱解汽化反應(yīng)產(chǎn)生的木煤氣，可用于供給居民生活用氣、供熱和發(fā)電