干餾處理污泥制造生物炭(論文)

密西西比國(guó)際水務(wù)公司PAGEPAGE2干餾法處理污泥制備生物炭DryDistillationSludgeTreatmentPreparationofBiochar（干餾法為污水處理廠解決污泥處理難題）(DryDistillationforWastewaterTreatmentPlantstoSolveSludgeTreatmentDifficulties)摘要：污泥處置難，究竟難在哪？傳統(tǒng)的污泥處置技術(shù)有填埋、堆肥、固化、土地利用、制造建材、干化焚燒、發(fā)電廠摻燒、水泥窯協(xié)同處理等等。為什么有如此多的處置方法，而污泥處置卻成為全國(guó)性難題呢？如果對(duì)污泥問(wèn)題全面分析，就會(huì)發(fā)現(xiàn)并不是污泥本身難處理，而是傳統(tǒng)的污泥處置技術(shù)難實(shí)施！以往的研究過(guò)多地關(guān)注污泥本身的處理，缺乏從污水處理廠的角度去研究污泥處理需要克服的技術(shù)和非技術(shù)難題！作為污泥處理的責(zé)任實(shí)體，當(dāng)一個(gè)污水處理廠計(jì)劃進(jìn)行污泥處理時(shí)，他們必須要解決：（1）污泥處理項(xiàng)目實(shí)施的獨(dú)立性，（2）污泥處理項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，（3）污泥處理過(guò)程的可控性，（4）污泥處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性。干餾法處理污泥技術(shù)是專為污水處理廠解決其所面臨的上述問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的！干餾法處理污泥，使污水處理廠掌握了實(shí)施污泥處理項(xiàng)目的主動(dòng)權(quán)，并使污泥處理項(xiàng)目實(shí)施具有了可操作性以及可控性。干餾法處理污泥解決了污水處理領(lǐng)域的一個(gè)難題，同時(shí)也解決了各國(guó)面臨的土壤退化難題和無(wú)法大規(guī)模、低成本制造土壤改良急需的生物炭難題！科學(xué)家們將以生物質(zhì)為原料，在無(wú)氧狀態(tài)下干餾、熱解所形成的一種炭質(zhì)材料稱為“生物炭”。理論上，任何植物或動(dòng)物都可以在無(wú)氧環(huán)境下熱解后形成生物炭。制造生物炭的生物質(zhì)來(lái)源廣泛，如污水處理廠污泥、生活垃圾，以及動(dòng)物糞肥、稻米谷殼、花生殼、玉米稈、樹(shù)木廢料等。生物炭被稱為“黑金”，廣泛用于土壤改良。生物炭富含微孔，不但可以補(bǔ)充土壤的\o"有機(jī)物"有機(jī)物含量，還可以改善土壤的透氣性和排水性，蓄留植物根部所需水分，有效地保存水分和養(yǎng)料，提高土壤肥力。事實(shí)上，之所以肥沃的土壤大都呈現(xiàn)黑色，就是因?yàn)楹苛扛叩木壒?。采用干餾法，以污水處理廠污泥為原料，不僅可以低成本、大批量制造生物炭，而且避免了采用傳統(tǒng)制造木炭的方法，使用木質(zhì)材料制造生物炭對(duì)植被造成的潛在危害。干餾法處理污泥，以人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的廢棄物制造生物炭，并將生物炭用于修復(fù)人類(lèi)活動(dòng)對(duì)環(huán)境造成的損害，實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化、無(wú)害化、減量化處置。關(guān)鍵詞：污水處理廠、污泥處理、干餾、生物碳、熱解、碳化、土壤改良作者：張大偉，密西西比國(guó)際水務(wù)公司，電話：137-0118-1600，郵箱：z23907936@163.comAbstract:Sludgetreatmentisdifficult,butwhatisactuallydifficultaboutit?Traditionalsludgetreatmentmethodsincludelandfill,composting,stabilization,landapplication,conversiontoconstructionmaterials,dehydrationandincineration,co-firingpowerplants,cementkilnco-processingtreatmentetc.Withsomanytreatmentmethods,howissludgetreatmentstillanationaldilemma?Ifsludgetreatmentproblemsarecomprehensivelyanalyzeditbecomesclearthattheissue,ratherthansludgebeingdifficulttotreat,isthattraditionalsludgetreatmenttechnologiesaredifficulttoimplement.Previousstudieshavefocusedtoomuchonthetreatmentofsludgeitself,lackingtheperspectiveofwastewatertreatmentplants’specificrequirementstoovercometheirtechnicalandnon-technicaldifficulties.Whenimplementingsludgetreatmentplanning,asthepartyresponsibleforsludgetreatment,wastewatertreatmentplantsmustaddresstheissuesof1.Sludgetreatmentprojectimplementationindependence;2.Sludgetreatmentprojecteconomy;3.Sludgetreatmentprocesscontrollability,and;4.Sludgetreatmentsystemstability.DryDistillationSludgeTreatmentTechnologyisspecificallyresearchedanddevelopedtowastewatertreatmentplantstosolvetheabovementionedproblemstheyface.DryDistillationSludgeTreatmentenableswastewatertreatmentplantstotaketheinitiativeinsludgetreatmentprojectswithcontrollabilityandoperability.DryDistillationSludgeTreatmentresolvesadifficultyinthefieldofwastewatertreatment,whileatthesametimealsoresolvingsoildegenerationdifficultiesandtheinabilitytoachievelargescale,lowcostproductionofbiocharrequiredforsoilconditioning,facingcountriesaroundtheworld.Scientistsusebiomassasafeedstock,whichisdrydistilledandthermallydecomposedinanoxygenfreestatetocreateacarbonmaterialknownas“biochar”.Intheory,anyplantoranimalmattercanformbiocharbythermaldecompositioninanoxygen-freeenvironment.Thereisawiderangeofbiomasssourcesforproductionofbiochar,suchaswastewatertreatmentplantsludge,municipalsolidwaste,animalmanure,ricehusk,peanutshell,cornstalk,treewasteetc.Biochar,knownas“blackgold”,isawidelyusedsoilconditioner.Biocharishighlyporous,andnotonlyreplenishessoilorganicmattercontent,butalsoimprovessoilpermeabilityanddrainage,retainsmoisturerequiredintheplantrootzone,effectivelystoressoilwatercontentandnutrimentandincreasessoilfertility.Infact,thereasonfertilesoilshaveablackcolorisduetotheirhighcarboncontent.UsingDryDistillation,withwastewatertreatmentplantsludgeasarawmaterial,notonlyareoperatingcostsreducedandlargequantitiesofbiocharproduced,butfurthermorethehiddenhazardstovegetationoftraditionalbiocharmanufacturingmethods,usingtreesandwoodcarbonasfeedstock,areavoided.DryDistillationSludgeTreatment,producingbiocharfromwastegeneratedbyhumanactivity,andusingbiochartorepairenvironmentaldamagecausedbyhumanactivity,achievessludgeresourcerecovery,detoxificationandvolumereduction.KeyWords:WASTEWATERTREATMENTPLANT,SLUDGETREATMENT,DRYDISTILLATION,PYROLYSIS,BIOCHAR,THERMALCRACKING,CARBONIZATION.Author:DavidZhang,MississippiInternationalWaterCo.Ph:137-0118-1600;Email:z23907936@163.com2.2.1堆肥廠惡臭問(wèn)題對(duì)周?chē)h(huán)境影響巨大，甚至造成周?chē)h(huán)境災(zāi)難；2.2.2適合于堆肥生產(chǎn)的場(chǎng)地難以尋找；2.2.3堆肥產(chǎn)品在使用過(guò)程中受政策、法規(guī)制約，國(guó)家明確規(guī)定不允許用于蔬菜、水果等植物，對(duì)使用的方式、方法也有很多限制；2.2.4堆肥處理過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。2.2.5污泥堆肥過(guò)程中排放大量的甲烷和二氧化碳2.3污泥制作建材（制磚）通過(guò)廣東省發(fā)生的鉻德污泥處理廠“臭源事件”，許多人清醒認(rèn)識(shí)到污泥制磚技術(shù)路線面臨的困境，主要原因在于：2.3.1污泥制磚沒(méi)有解決污泥的無(wú)害化問(wèn)題；2.3.2制磚生產(chǎn)工藝消納的污泥量有限，無(wú)法消納污水處理廠每天2.3.3污泥運(yùn)輸、堆放造成的環(huán)境污染，特別是惡臭問(wèn)題尤為突出；2.3.4國(guó)家未出臺(tái)污泥制磚產(chǎn)品相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而造成銷(xiāo)售困局，影響項(xiàng)目正常運(yùn)作。2.4污泥干化焚燒干化焚燒項(xiàng)目投資和運(yùn)行費(fèi)用較高。如上海市石洞口200t/d城市污泥處理廠的處理費(fèi)為350元/噸（不含運(yùn)輸費(fèi)）。因此，高成本的焚燒法只被少數(shù)有條件的城市采用。而且，干化焚燒項(xiàng)目建設(shè)審批手續(xù)復(fù)雜，焚燒過(guò)程中的煙氣處理要求嚴(yán)格。目前社會(huì)環(huán)保意識(shí)增強(qiáng)，污泥焚燒項(xiàng)目選址也非常困難，2010年1月24日廣東佛山400多人自發(fā)聚集，戴口罩游行，反對(duì)建造污泥焚燒項(xiàng)目。2.5水泥窯協(xié)同處置水泥窯協(xié)同處置城市污泥技術(shù)比較成熟。利用水泥窯的高溫尾氣干化污泥，污泥中的水分減少到20%，提高污泥的熱值，可以作為替代燃料進(jìn)行煅燒。但考慮到水泥生產(chǎn)條件的穩(wěn)定性以及水泥產(chǎn)品的質(zhì)量，污泥的添加量一般不能超過(guò)水泥熟料的10%。一座日產(chǎn)6,000t的水泥廠，每天處理污泥的數(shù)量不能超過(guò)600t。水泥窯處置污泥還面臨運(yùn)輸距離長(zhǎng)，運(yùn)輸費(fèi)用高，造成運(yùn)行成本偏高（接近250元/噸）。國(guó)家并未出臺(tái)污泥制水泥產(chǎn)品相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，污水處理廠是污泥處理的責(zé)任主體，對(duì)由污泥生產(chǎn)的水泥在使用過(guò)程中所產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)具有連帶責(zé)任關(guān)系，這也是污水處理廠不得不面對(duì)的一大難題。2.6污泥焚燒的二惡英和氮氧化物問(wèn)題無(wú)論是污泥干化焚燒、發(fā)電廠摻燒還是水泥窯協(xié)同燒，污泥中的氯和氮在燃燒過(guò)程中都將生成二惡英和氮氧化物，這兩種均是嚴(yán)重危害人體健康的物質(zhì)。在污泥焚燒過(guò)程中實(shí)際上既無(wú)法靠燃燒溫度控制二惡英產(chǎn)生，而且由于尾氣處理費(fèi)用太高，也無(wú)法真正對(duì)大量的煙氣進(jìn)行處理而避免二惡英排放。另外，還有大氣中二惡英在污泥焚燒廠周?chē)鷧^(qū)域富集的問(wèn)題，更忽略了污泥焚燒過(guò)程中嚴(yán)重的氮氧化物排放問(wèn)題，污泥中含有大量的氮，污泥焚燒排放的氮氧化物是煤炭燃燒排放的氮氧化物4至10倍。污泥焚燒的環(huán)境保護(hù)半徑不低于5公里，污泥有機(jī)質(zhì)含量是城市生活垃圾的5倍到8倍，因此污泥焚燒造成的污染比垃圾焚燒更嚴(yán)重！三、污水處理廠處理污泥需要解決的問(wèn)題3.1污泥處理項(xiàng)目實(shí)施應(yīng)具有獨(dú)立性污水處理廠能夠獨(dú)立實(shí)施處理污泥項(xiàng)目，不需要尋求和依賴外界的合作，不受外部條件的制約。3.2污泥處理過(guò)程應(yīng)具有可控性污水處理廠作為污泥處理的責(zé)任主體，能夠監(jiān)控污泥處理的全過(guò)程，避免由于外部處理污泥單位造成環(huán)境污染問(wèn)題時(shí)，所負(fù)的連帶責(zé)任。3.3、污泥處理系統(tǒng)應(yīng)具有穩(wěn)定性3.3.1污泥處理應(yīng)該保證徹底的無(wú)害化，3.33.4污泥處理項(xiàng)目應(yīng)具有經(jīng)濟(jì)性3.4.1處理污泥設(shè)施的總投資費(fèi)用和運(yùn)行成本應(yīng)在污水處理廠可承受的.3將污泥中的有效成分轉(zhuǎn)化為具有使用價(jià)值的物質(zhì)，降低污泥處理費(fèi)用四、干餾處理污泥技術(shù)路線（1）干餾法處理污泥是在密封、無(wú)氧、非燃燒、高溫狀態(tài)下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，對(duì)污泥進(jìn)行高溫加熱，在干餾和熱分解的作用下，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為水蒸氣、不凝性氣體和炭，包括汽化、熱解、脫氫、熱縮合、炭化等反應(yīng)，將污泥中的水分蒸發(fā)，有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w和有機(jī)碳。將燃料的燃燒與污泥的干餾分別在兩個(gè)獨(dú)立的空間進(jìn)行。通過(guò)氣體燃燒室的階段性升溫，將污泥中的水分蒸發(fā)，有機(jī)物逐漸固化和碳化。使污泥成分價(jià)值的最大化，使污泥處理過(guò)程中能夠產(chǎn)生剩余價(jià)值，變得有利可圖。（2）通過(guò)干餾處理，將污泥中的主要成分在干餾處理過(guò)程中轉(zhuǎn)化為可利用的冷凝水、可燃?xì)怏w和生物有機(jī)碳，將干餾產(chǎn)生的可燃?xì)怏w進(jìn)行回收利用，不僅避免了空氣的污染，而且還節(jié)約能源。五、干餾處理污泥流程及成分轉(zhuǎn)化5.1生化系統(tǒng)污泥帶式或板框壓濾機(jī)→螺桿泵→干餾處理污泥機(jī)組；5.2污泥中的水分蒸發(fā)→混合汽→分離→冷凝水→凈化處理→煤氣發(fā)生爐補(bǔ)水；5.3污泥中的有機(jī)揮發(fā)分熱解→混合汽→分離→甲烷（不凝可燃）氣→干餾機(jī)組燃料→二氧化碳和水；5.4污泥中的碳元素脫氫→碳化→冷卻→生物有機(jī)碳→統(tǒng)一回收→土壤改良；5.5污泥中的各種細(xì)菌高溫→滅菌；5.6污泥中的金屬高溫氧化→鈍化、灰分固化。六、干餾法處理污泥輔助燃料選擇污泥干餾機(jī)組的燃料除了利用干餾處理污泥過(guò)程中產(chǎn)生的不凝可燃?xì)猓淄闅猓┩?，不足部分使用輔助燃料，輔助燃料可以采用厭氧處理系統(tǒng)產(chǎn)生的、經(jīng)過(guò)脫硫處理的沼氣，可以使用煤制氣等，上述燃料均為國(guó)家允許使用的清潔能源，在使用過(guò)程中沒(méi)有污染物排放。七、干餾法處理污泥項(xiàng)目實(shí)施的獨(dú)立性污水處理廠采用傳統(tǒng)的填埋、堆肥、焚燒等污泥處置工藝，污水處理廠本身無(wú)法獨(dú)立實(shí)施，均受條件、環(huán)境、數(shù)量等方面因素制約和影響，必須尋求或依賴外界的合作。采用干餾法污泥處理技術(shù)，污泥在污水處理廠內(nèi)（污泥干餾處理車(chē)間）進(jìn)行處理，使污水處理廠可以完全獨(dú)立實(shí)施污泥處理，不受任何外部條件、環(huán)境、數(shù)量等方面因素制約和影響，不需要尋求或依賴外界的合作，擺脫污水處理廠在進(jìn)行污泥處理時(shí)，所受到的外部條件制約。由于傳統(tǒng)的填埋、堆肥、焚燒等污泥處理工藝對(duì)處理設(shè)施周?chē)沫h(huán)境有很大的影響，因此需要進(jìn)行嚴(yán)格的立項(xiàng)、環(huán)評(píng)等審批手續(xù)。干餾處理污泥過(guò)程中，對(duì)污水處理廠周?chē)沫h(huán)境不產(chǎn)生任何污染，只是在污水處理廠內(nèi)（污泥干餾處理車(chē)間）安裝1臺(tái)或多臺(tái)干餾污泥機(jī)組，屬于技術(shù)改造，因此，避免了繁雜的立項(xiàng)、環(huán)評(píng)、審批等手續(xù)。八、干餾法對(duì)處理污泥全過(guò)程的可控性作為污泥處理的責(zé)任主體的污水處理廠，采用傳統(tǒng)的填埋、堆肥、焚燒、制作建材等污泥處置工藝時(shí)，對(duì)污泥運(yùn)輸、污泥處理過(guò)程或污泥副產(chǎn)品使用過(guò)程中容易產(chǎn)生的環(huán)境污染、水污染、空氣污染、土壤污染等很多環(huán)節(jié)都無(wú)法控制。干餾法處理污泥，使作為污泥處理的責(zé)任主體的污水處理廠對(duì)污泥處理全過(guò)程具有可控能力。干餾法處理污泥過(guò)程是在污水處理廠內(nèi)進(jìn)行，避免外部處理污泥單位造成環(huán)境污染問(wèn)題時(shí)，所負(fù)的連帶責(zé)任。干餾法將污泥進(jìn)行機(jī)械脫水后，輸送到污泥干餾機(jī)組內(nèi)，污泥干餾處理的全過(guò)程均在封閉的設(shè)備內(nèi)進(jìn)行，污泥干餾處理過(guò)程中與大氣、環(huán)境隔絕，對(duì)周?chē)諝?、水源、生態(tài)環(huán)境不造成任何污染。干餾法將污泥在污水處理廠內(nèi)就地處理，避免了污泥運(yùn)輸過(guò)程中可能造成的環(huán)境污染問(wèn)題。九、干餾法處理污泥系統(tǒng)的穩(wěn)定性9.1干餾法處理污泥，不受污泥含水率的影響，含水率≤85%均可處理。9.2干餾法處理污泥時(shí)，熱解室的溫度在600℃以上，污泥中的病原微生物和寄生蟲(chóng)卵全部被徹底滅殺9.3干餾法處理污泥系統(tǒng)設(shè)備操作簡(jiǎn)單、維修方便，能夠保持全年連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。9.4干餾處理污泥制造的產(chǎn)品為生物有機(jī)碳，其化學(xué)性能穩(wěn)定，用途廣泛，并能夠長(zhǎng)期保存。9.5干餾法處理污泥，能有效控制污泥中的重金屬排放，特別是Hg、Ti，來(lái)自污泥的重金屬被鈍化并固定在灰分中。十、干餾法處理污泥項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性10.1干餾法處理污泥是在全封閉狀態(tài)下進(jìn)行，并對(duì)干餾過(guò)程中的余熱進(jìn)行了充分回收，不僅僅減少熱損失，同時(shí)節(jié)約了大量的能源，減少了二氧化碳排放。處理每噸污泥（含水率≤80%）耗熱量（熱損失）80-90萬(wàn)kcal，耗電10.7kW·h。10.2以日處理100噸(含水率≤80%)污泥項(xiàng)目為例，占地面積為980平方米,平均每噸污泥處理設(shè)施占地9.8平方米。10.3以日處理400噸污泥為例，全年處理污泥14.6萬(wàn)噸。污泥干餾后制成的生物炭約1.46萬(wàn)噸，生物碳出售（被回收）可獲利876萬(wàn)元；將冷凝水回收、凈化后利用，每年可節(jié)約自來(lái)水約10.58萬(wàn)噸，節(jié)約水費(fèi)21.17萬(wàn)元；節(jié)約污泥運(yùn)輸費(fèi)365萬(wàn)元，每年節(jié)約運(yùn)行成本約1,262.17萬(wàn)元，折合節(jié)約每噸污泥處理費(fèi)用86.45元。10.4干餾法處理污泥過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品即生物有機(jī)碳具有很高的附加值，生物碳化學(xué)性能穩(wěn)定，用途廣泛，并能夠長(zhǎng)期保存，通常作為土壤改良劑用于園林、花卉、草原、農(nóng)業(yè)、高爾夫球場(chǎng)草坪等。十一、干餾法處理污泥減少碳排放11.1由于污泥熱裂解是在與空氣隔絕、無(wú)氧狀態(tài)下進(jìn)行的，因此污泥中的碳無(wú)法變身有害的二氧化碳，而是轉(zhuǎn)化為揮發(fā)可燃?xì)怏w。11.2干餾污泥制造的生物碳被埋在土壤里，吸收土壤中的二氧化碳，防止土壤中的二氧化碳進(jìn)入大氣，使農(nóng)地成為大型的碳存庫(kù)。11.3干餾法處理污泥過(guò)程中雖然消耗了130多公斤化石燃料（煤），但同時(shí)回收了100多公斤生物碳，實(shí)現(xiàn)了大部分碳的置換。11.4干餾法處理污泥是在污水處理廠內(nèi)進(jìn)行，大大減少了污泥運(yùn)輸環(huán)節(jié)所消耗的能源，從而減少二氧化碳的排放。11.5干餾處理污泥的過(guò)程是炭的還原過(guò)程，將有機(jī)碳元素轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)機(jī)碳元素，不會(huì)像焚燒法一樣產(chǎn)生氮氧化物（NxOy）和硫氧化物（SxOy）等（酸雨的組成成分），可以大幅削減溫室氣體二氧化碳的排放。11.6干餾處理污泥技術(shù)最大限度地實(shí)現(xiàn)了減量化和資源化的基礎(chǔ)上，促進(jìn)低碳社會(huì)的建設(shè)，將“土壤碳庫(kù)”的作用發(fā)揮到極致。十二、干餾法處理污泥的環(huán)境保護(hù)措施12.1干餾處理污泥全過(guò)程是在密封、無(wú)氧、非燃燒、高溫狀態(tài)下進(jìn)行，避免了產(chǎn)生的二惡英、氮氧化物等有害物質(zhì)。12.2干餾處理污泥過(guò)程中產(chǎn)生的混合氣（水蒸汽、不凝可燃?xì)猓┙?jīng)過(guò)凈化、分離處理后，將其中的甲烷、乙烷等可燃成分作為干餾污泥機(jī)組的燃料。12.3干餾法處理污泥采用煤氣等清潔氣體燃料，上述氣體燃料在燃燒室內(nèi)燃燒后產(chǎn)生的尾氣達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)后排放。12.4干餾法將污水處理廠運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的污泥直接輸送到干餾機(jī)組內(nèi)處理，避免了污泥在存放過(guò)程中細(xì)菌發(fā)酵、發(fā)臭，造成的大氣環(huán)境污染。12.5干餾法處理污泥過(guò)程中所產(chǎn)生的水蒸汽經(jīng)過(guò)冷凝回收、凈化處理后成為冷凝水，冷凝水作為煤氣發(fā)生爐補(bǔ)水回收利用。12.6干餾法處理車(chē)間的冷卻水、沖洗水等，均在車(chē)間內(nèi)收集，經(jīng)過(guò)處理后循環(huán)使用。12.7干餾處理污泥機(jī)組安裝有除塵設(shè)備，在干餾過(guò)程中，防止生物炭粉塵可能對(duì)車(chē)間環(huán)境造成污染，保護(hù)操作人員的工作環(huán)境和健康。十三、干餾法處理污泥技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)密西西比國(guó)際水務(wù)公司長(zhǎng)期以來(lái)致力于污水凈化處理和污泥資源化處理技術(shù)和裝備的研究。經(jīng)過(guò)多個(gè)國(guó)家的研究機(jī)構(gòu)和專家，在環(huán)境保護(hù)、煤化工、水化學(xué)、生物質(zhì)能源、熱工、土壤與肥料、生物有機(jī)炭、機(jī)械制造等領(lǐng)域，進(jìn)行多學(xué)科、跨行業(yè)的交叉研究，開(kāi)發(fā)出獨(dú)特的活性焦過(guò)濾吸附法污水深處理系列技術(shù)及成套裝備和干餾處理污泥系列技術(shù)及成套裝備。上述系列技術(shù)及成套裝備已經(jīng)向中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申報(bào)了60多項(xiàng)專利，其中40多項(xiàng)為發(fā)明專利。并且已經(jīng)向美國(guó)、歐盟、日本、印度、巴西等十幾個(gè)國(guó)家申報(bào)發(fā)明專利。十四、干餾法處理污泥示范項(xiàng)目密西西比公司在廣東省的代理公司-廣州茵綠環(huán)境科技發(fā)展公司，與廣東省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院合作，在政府的支持下，建設(shè)了日處理5噸的干餾處理污泥（含水率≤85%）示范基地。通過(guò)示范基地將干餾處理污泥技術(shù)進(jìn)行推廣應(yīng)用。干餾法處理污泥示范項(xiàng)目將在2010年5月完成設(shè)備安裝，投入運(yùn)行。密西西比公司在山東的合作伙伴建設(shè)每天干餾處理50噸污泥（含水率≤85%）項(xiàng)目，計(jì)劃在2010年底前投入運(yùn)行。密西西比公司在福建、河南、陜西等地的合作伙伴也在籌建當(dāng)?shù)氐氖痉豆こ添?xiàng)目。以下為廣州干餾處理污泥項(xiàng)目調(diào)試人員在查看干餾污泥機(jī)組運(yùn)行情況十五、干餾處理污泥費(fèi)用分析費(fèi)用類(lèi)別費(fèi)用名稱單位數(shù)量單價(jià)污泥處理費(fèi)用年元萬(wàn)元/年元/噸支出電費(fèi)萬(wàn)kW·h39.070.623.46.42工資福利費(fèi)月/人152,000369.86維修費(fèi)項(xiàng)6.371.74制煤氣耗煤費(fèi)用噸4,984900448.59122.90費(fèi)用合計(jì)項(xiàng)1514.36140.92收入生物炭銷(xiāo)售（亞馬遜回收）噸3,40060020455.89實(shí)際發(fā)生干餾處理污泥實(shí)際發(fā)生的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用310.3685.03備注：（1）上述費(fèi)用是以日處理100噸、含水率85%污泥，以煤氣為燃料的項(xiàng)目為例。（2）上述費(fèi)用中的可變成本如煤、人工等在不同地區(qū)、不同時(shí)間會(huì)有差別，需要根據(jù)當(dāng)時(shí)、當(dāng)?shù)氐那闆r作相應(yīng)的調(diào)整。（3）上述費(fèi)用中未含折舊費(fèi)、財(cái)務(wù)費(fèi)用等。（4）生物炭?jī)r(jià)格（600元/噸）為密西西比公司的收購(gòu)價(jià)，不是生物炭的市場(chǎng)銷(xiāo)售價(jià)。十六、（干餾污泥所制造的）生物炭是什么？（1）生物炭是炭的一種形式，可以長(zhǎng)期完整的保存在土地中而不被分解成二氧化炭。埋到地下后可以有幾百至上千年不會(huì)消失。（2）科學(xué)家們將以生物質(zhì)為原料，在無(wú)氧狀態(tài)下干餾、熱解所形成的一種炭質(zhì)材料稱為“生物炭”。理論上，任何植物或動(dòng)物都可以在無(wú)氧環(huán)境下熱解后形成生物炭。（3）制造生物炭的生物質(zhì)來(lái)源廣泛，如動(dòng)物糞肥、稻米谷殼、花生殼、玉米稈、樹(shù)木廢料等農(nóng)業(yè)原料，以及污水處理廠污泥、生活垃圾等。（4）生物炭富含微孔，不但可以補(bǔ)充土壤的\o"有機(jī)物"有機(jī)物含量，還可以改善土壤的透氣性和排水性，蓄留植物根部所需水分，有效地保存水分和養(yǎng)料，提高土壤肥力。事實(shí)上，之所以肥沃的土壤大都呈現(xiàn)黑色，就是因?yàn)楹苛扛叩木壒?。?）生物炭可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地存在于自然界中，具有持久性的肥田沃土，促進(jìn)土壤中微生物繁殖，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，對(duì)二氧化炭吸收，使空氣中二氧化炭減少的功能。(6)污泥干餾制造的生物炭實(shí)景圖（圖1）十七、生物炭起源亞馬遜河流域失傳已久的農(nóng)耕秘密重新回到科學(xué)家的視野。生活在巴西亞馬遜流域的人們長(zhǎng)期使用一種特殊的肥料。這種肥料來(lái)源于當(dāng)?shù)兀哂袠O強(qiáng)的恢復(fù)貧瘠土壤肥力的能力。當(dāng)?shù)厝藗儼阉Q為“印第安人的黑土壤”。有人猜測(cè)它是火山巖，或者是古代湖泊的沉積物，又或者是很久以前植被腐爛后的殘留物?，F(xiàn)代研究證明，黑土壤是2500年，甚至6000年以前由生活在亞馬遜流域的人們制造的。一般認(rèn)為，他們使用的材料包括動(dòng)物糞便，魚(yú)，動(dòng)物骨頭和植物廢物。但是生產(chǎn)黑土壤最關(guān)鍵的原料，也是黑土壤之所以呈現(xiàn)黑色的原因，是生物炭的使用?，F(xiàn)在，黑土壤已經(jīng)成為氣候變化學(xué)家集中研究的對(duì)象。黑土壤中的生物炭可以使其肥力維持一個(gè)世紀(jì)之久。澳大利亞著名的自然學(xué)家提姆·富蘭納瑞認(rèn)為生物炭的這些特性“使我們能夠同時(shí)解決三、四個(gè)重大危機(jī)：氣候變化危機(jī)，能源危機(jī)，以及食品和水資源危機(jī)。”（引自：環(huán)保在行動(dòng)：黑色的希望—生物炭，人民網(wǎng)-環(huán)保頻道）十八、生物炭與中國(guó)“沃土工程”中國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)化肥產(chǎn)、供、施畸形發(fā)展，施肥技術(shù)落后，施肥比例嚴(yán)重失調(diào)，重化肥，輕有機(jī)肥；重氮肥，輕磷、鉀肥；重大量元素，輕微量元素。據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，1998年全國(guó)化肥施用總量達(dá)到4085萬(wàn)噸，與發(fā)達(dá)國(guó)家比較相當(dāng)于損失20%的養(yǎng)分。投肥效益下降，增肥不增產(chǎn)，增產(chǎn)不增收，在高氮肥區(qū)出現(xiàn)施氮過(guò)量而造成減產(chǎn)的現(xiàn)象。據(jù)調(diào)查，20世紀(jì)50年代我國(guó)每公斤化肥可生產(chǎn)糧食15公斤，70年代為9公斤，90年代為7公斤左右。肥料投資占農(nóng)業(yè)生產(chǎn)直接投資的50%左右，肥料投入效益的下降直接影響到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益和農(nóng)民收入。施肥不合理還造成農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降，危害人類(lèi)健康。表現(xiàn)為瓜果不甜、飯菜不香、棉麻纖維變短，食品中有害的硝酸鹽含量上升。據(jù)對(duì)北京、上海、天津等7個(gè)城市的調(diào)查，123種主要蔬菜品種中，硝酸鹽輕度污染以下的僅34種，占27.6%；中、高污染和嚴(yán)重污染的占72.4%，其中達(dá)嚴(yán)重污染程度，按世界衛(wèi)生組織（WHO）和聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）規(guī)定推算已不允許食用的蔬菜品種有33個(gè)，占26.8%。我國(guó)居民消費(fèi)量較大的幾種主要蔬菜（尤其是葉菜、根菜）的硝酸鹽含量已嚴(yán)重超標(biāo)，對(duì)人類(lèi)健康構(gòu)成潛在威脅。由于施肥不合理，造成農(nóng)作物生理病害加劇，水果外形、口感不佳，耐儲(chǔ)性下降等，不僅影響我國(guó)人民的生活質(zhì)量和食品安全，更嚴(yán)重削弱了我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響出口創(chuàng)匯。我國(guó)五大湖泊的水體已不同程度受到了污染。就太湖水體富營(yíng)養(yǎng)化而言,來(lái)自農(nóng)田流失的氮素占了氮素入湖總量的23%。為了解決上述問(wèn)題，中國(guó)政府開(kāi)始實(shí)施“沃土工程”。該工程的目標(biāo)是：（1）改善土壤理、化性狀；有效提高土壤有機(jī)質(zhì)，增加化肥利用率，增強(qiáng)植物抗逆能力；（2）提供植物生長(zhǎng)所需的均衡養(yǎng)分；（3）激活土壤微生物，長(zhǎng)久保持土壤活力；提高耕地質(zhì)量，是發(fā)展糧食生產(chǎn)、鞏固和提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力的根本性措施。（4）使土壤肥力提高1個(gè)等級(jí)，肥料利用率提高10％；糧食生產(chǎn)能力提高10％左右，農(nóng)民增收80—100元/畝。生物炭可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地存在于自然界中，具有持久性的肥田沃土，促進(jìn)土壤中微生物繁殖，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，對(duì)二氧化炭吸收，使空氣中二氧化炭減少的功能。生物炭富含微孔，不但可以補(bǔ)充土壤的\o"有機(jī)物"有機(jī)物含量，還可以改善土壤的透氣性和排水性，蓄留植物根部所需水分，有效地保存水分和養(yǎng)料，提高土壤肥力。生物炭在土壤改良領(lǐng)域所具有的獨(dú)特性能，使其在“沃土工程”的實(shí)施過(guò)程中，必將起到重要的、不可替代的作用。十九、世界各國(guó)生物炭研究成果目前，全世界范圍內(nèi)引發(fā)了對(duì)生物炭的廣泛興趣。拜羅伊特大學(xué)研究人員布魯諾·格拉澤（BrunoGlaser）博士表示：“生物炭研究始于1947年。但是直到上個(gè)世紀(jì)80年代，生物炭一直才被人們想起。現(xiàn)在，關(guān)于生物炭應(yīng)用的效果有很多令人興奮的發(fā)現(xiàn)?！保?）英國(guó)英國(guó)環(huán)保大師\o"詹姆斯·拉夫洛克"詹姆斯·拉夫洛克稱，生物炭是減輕災(zāi)難性氣候變化的唯一希望。研究人員也表示，生物炭也能提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率，減少對(duì)炭密集肥料的需求。生物炭的孔洞結(jié)構(gòu)容易聚集營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和有益\o"微生物"微生物，從而使土壤變得肥沃，利于植物生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的同時(shí)讓農(nóng)業(yè)更具持續(xù)性。（2）德國(guó)德國(guó)賓根（Bingen）的污水處理廠中，傳送帶將半干的污泥送入鋼容器中，空氣中散布著污泥成熟的氣味。經(jīng)過(guò)這種短暫的生態(tài)“煉金術(shù)”處理之后，污泥在容器中變成閃亮的黑色顆粒，污物最終變成了生物炭。德國(guó)拜羅伊特大學(xué)（UniversityofBayreuth）的新研究顯示，生物炭可以使貧瘠土壤中的植物生長(zhǎng)加倍。（3）美國(guó)美國(guó)紐約康奈爾大學(xué)（CornellUniversity）研究認(rèn)為，掩埋生物炭可能讓土壤儲(chǔ)存有機(jī)碳的能力增加一倍。（4）澳大利亞澳大利亞伍倫巴農(nóng)業(yè)研究所資深科學(xué)家范?茲威屯說(shuō)，生物炭可以減少土壤排放溫室氣體一氧化二氮。生物炭提高土壤pH值的速度僅為石灰的1/3，它還可以提高紅鐵土壤的鈣質(zhì)，減少紅鐵土壤中鋁的毒性。因此，生物炭運(yùn)用可使土壤的生物學(xué)性能得到改善，減少對(duì)化學(xué)肥料的需求，提高保持水分的能力。澳大利亞著名科學(xué)家提姆?富蘭納瑞指出，生物炭還可以大大減少溫室氣體的排放。在全球范圍內(nèi)，土壤釋放的溫室氣體量是化石燃燒產(chǎn)生的溫室氣體的10倍多。通過(guò)對(duì)土壤中釋放出的氣體進(jìn)行測(cè)量和對(duì)比，發(fā)現(xiàn)生物炭可以顯著減少二氧化炭和一氧化二氮的釋放。而一氧化二氮是另一種更嚴(yán)重的溫室氣體，其制造溫室效應(yīng)的效力是二氧化炭的300倍，在空氣中可持續(xù)150年之久。澳大利亞伍倫巴農(nóng)業(yè)研究所環(huán)境科學(xué)家史蒂夫?肯姆伯指出，生物炭還為農(nóng)民和環(huán)境帶來(lái)另一個(gè)好處，像農(nóng)作物殘余、地面覆蓋物以及混合肥料等形式中的炭在土壤中是不穩(wěn)定的，在2至3年內(nèi)就會(huì)徹底分解，轉(zhuǎn)化成二氧化炭。而生物炭在土壤中很穩(wěn)定，其中的炭可以保持幾百年的時(shí)間。這意味著，使用等量的生物炭和混合肥料，生物炭一次就可以頂上幾十年，而混合肥料卻要年年使用，這無(wú)疑會(huì)減少農(nóng)民的支出。對(duì)于環(huán)境而言，由于不穩(wěn)定的、易分解的炭被穩(wěn)定的生物炭代替，土壤釋放的二氧化炭量將大大減少。（引自：環(huán)保在行動(dòng)：黑色的希望—生物炭，人民網(wǎng)-環(huán)保頻道）下圖為加拿大農(nóng)場(chǎng)施用生物炭的情景BlueleafBiochar-BiocharFieldApplicationTrials.Quebec,Canada二十、生物碳作為土壤改良劑的作用（1）增加產(chǎn)量研究表明，每公斤土壤中有機(jī)碳含量增加1克，東北地區(qū)玉米產(chǎn)量每畝可增加11.7公斤；華北地區(qū)夏玉米與冬小麥輪作，每畝可增產(chǎn)約30.3公斤；西北地區(qū)春玉米產(chǎn)量每畝約增加21.9公斤；中南地區(qū)單季水稻產(chǎn)量每畝可增加約12.3公斤；華東地區(qū)雙季稻產(chǎn)量每畝可增加約17.7公斤；西南地區(qū)水稻與冬小麥輪作產(chǎn)量每畝可增加約15.3公斤。保持較高水準(zhǔn)的土壤有機(jī)碳含量對(duì)增加作物產(chǎn)量具有十分明顯的作用。澳大利亞伍倫巴農(nóng)業(yè)研究所的最新研究成果再次證實(shí)了生物炭技術(shù)的巨大潛力。研究人員按每公頃農(nóng)田施加10噸生物炭進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明，生物炭可以