污泥炭化技術在糖廠濾泥處理中的意義及效益分析

余江敏，陳 燕

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

0 前言

糖廠產生大量的濾泥（含其它固體廢棄物），常規的處理方式為贈送蔗農還田、發酵后生產有機肥等，發酵占用場地大，在發酵處理過程中產生的污水、廢氣等會造成二次污染。國家新頒布的《環境保護法》第二十五條規定：企業事業單位和其他生產經營者違反法律法規規定排放污染物，造成或者可能造成嚴重污染的，縣級以上人民政府環境保護主管部門和其他負有環境保護監督管理職責的部門，可以查封、扣押造成污染物排放的設施、設備。

污泥炭化技術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。

目前生產生物質炭原料大多數是用果殼、椰殼、鋸末、木屑、竹屑、花生殼、稻殼等顆粒狀物質在炭化爐內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，得到生物質炭粉（半成品），可轉用開發生產高效廉價的炭基肥、污水處理及重金屬吸附劑等，而且，炭化過程中的副產品焦油作為重要的化工原料，可燃氣體可做燃料，如產品滯銷也可以回爐作為燃料等。

1 濾泥炭化生產炭基肥的優勢

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，濾泥則不擔心穩定的供給問題，并且價格低廉。炭化處理成本低于秸稈、椰殼等；以東亞糖業集團為例，按每個榨季約榨850萬噸甘蔗，每噸甘蔗可產生4%含水率為75%的濾泥計算，每個榨季約產生34萬噸濾泥，按110天的榨蔗期，每天可產生大約3040噸濾泥。

1.2 生產工藝成熟、設備齊全

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，相互之間不發生化學反應；盧廣遠等利用肥料粘合劑將炭基粉和化肥粘合生產炭基肥［2］；鐘雪梅等利用粘結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，出現了造粒法生產炭基肥，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品大部分是采用混合造粒法制得的，產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 生物質炭市場潛力大

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

其次還可以用作環境治理材料、飼料添加劑、土壤改良劑等多用途；而其他副產品諸如木醋液、可燃氣、焦油等都是市場比較受歡迎的化工產品，例如黑龍江三聚生物質產業（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，5萬噸炭基肥生產規模年獲利750萬元；液體有機肥：每噸炭增效500元，萬噸級炭化廠可產5萬多噸液體肥。

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

2 以東亞糖業集團為例分析濾泥等固廢炭化的產投情況

2.1 每噸工業級炭粉（200目）的產投效益分析

按日處理800噸濾泥為例，見表1。需要設備投入998萬元，東亞糖業下屬五家糖業公司預測，需要總設備投入大概為3905萬，廠房建設總投入大概為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計投入6061萬元，參考每噸生物質炭銷售價格2000元，如在糖業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噸生物質炭，年利潤約為1528萬元，見表2和表3。預計回報年限為4年。

表1 濾泥生產工業級炭粉（200目）的資產類投入成本表單位：萬元

表2 濾泥生產工業級炭粉（200目）的制造投入成本表單位：元/噸

表3 濾泥生產工業級炭粉（200目）的預測收益表

2.2 如按生產炭基控釋肥的產投效益分析

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

表4 濾泥生產炭基肥的原料及制造成本表單位：元/噸

2.3 如按生物質炭回爐作為燃料的產投效益分析

按每年產生34960噸生物質炭為例，成本投入同工業級炭粉投入，預計6061萬元；從75%含水量的濾泥經脫水炭化后可得30%含水量的生物質炭粉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，每年實際可節約1299萬元左右，預計項目回報年限為5年左右，見表5。

3 展望與總結

面對日益嚴峻的環保問題，糖廠濾泥等固廢的傳統處理方式已經不再適應現在的社會發展，而利用炭化技術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，既可減少環境污染問題，又可帶來除糖品外的其他非主營產品的收入，提高效益。

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