生物质能源化综合利用建设项目环境影响浅析

时 雨

(江西省铜鼓县环境监测站，江西 铜鼓 336200)

生物质能源化综合利用建设项目环境影响浅析

时 雨

(江西省铜鼓县环境监测站，江西 铜鼓 336200)

生物质固体成型燃料是指在一定的温度和压力作用下，利用木质素充当粘合剂将松散的秸秆、树枝和竹木屑等农林生物质压缩成棒状、块状或颗粒等成型燃料，储存、运输、使用方便，清洁环保，燃烧效率高，既可作为农村居民的炊事和取暖燃料，也可作为城市分散供热的燃料。本文主要对以竹、木制品厂的竹、木屑等下脚料为原料生产生物质成型燃料建设项目在生产过程中的环境影响进行简要分析。

生物质燃料 环境影响分析

我国生物质能资源主要有农作物秸秆、树木枝桠、能源作物(植物)等。全国农作物秸秆年产生量约6亿吨，除部分作为造纸原料和畜牧饲料外，大约3亿吨可作为燃料使用，折合约1.5亿吨标准煤。林木枝桠和林业废弃物年可获得量约9亿吨，大约3亿吨可作为能源利用，折合约2亿吨标准煤。我国生物质资源可转换为能源的潜力约5亿吨标准煤，今后随着造林面积的扩大和经济社会的发展，生物质资源转换为能源的潜力可达10亿吨标准煤。

国家《可再生能源中长期规划》提出，要根据各类可再生能源的资源潜力、技术状况和市场需求情况，明确了2010年至2020年可再生能源发展重点领域，其中重点发展生物质固体成型燃料和生物质燃气。生物质固体成型燃料的发展目标和建设重点为：到2020年，使生物质固体成型燃料成为普遍使用的一种优质燃料。生物质固体成型燃料的生产包括两种方式：一种是分散方式，另一种是集中方式。集中方式就是在有条件的地区，建设大型生物质固体成型燃料加工厂，实行规模化生产，为大工业用户或城乡居民提供生物质商品燃料。笔者就生物质固体成型燃料加工厂在生产过程中的环境影响进行简要分析。

一、生物质固体成型燃料的生产工艺流程简述(图示)

本项目生产工艺及产污环节详见下图：

图1 生产工艺及产污环节图

工艺说明：

1、原料：本项目以周边竹木加工企业产生的竹木屑作为原料，可不经粉碎等工序直接用于生产。

2、烘干：采用周边竹木加工企业产生的边角料和木屑等作为燃料，炭化窑产生的可燃性气体也通过引风机烘干机中燃烧。

3、成型：原料成型是在制棒机里将物料制成棒状固体燃料。制棒机的成型套筒外有电加热圈，它可使成型套筒的温度上升到350℃左右。其工作原理是利用木质原料固有的特性，通过螺杆的压力将高温软化的生物质材料，在高温高压下，木制原料中的木质素纤维素化使纤维相结合，作为薪棒进入下一工序。

4、炭化：炭化炉是将半成品薪棒在缺氧的条件下干馏成木炭的重要设备；其工作原理是半成品薪棒在缺氧的条件下燃烧而分解生成可燃气体，焦油和木炭。薪棒在炭化炉内的变化过程如下：点火自然→加热脱水干燥→高温分解→材料表面可燃性气体燃烧→分解加剧→黑色物质炭+可燃性气体(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较大、沸点较高(220℃)会与产生的可燃性气体分离并冷凝(空气间接冷却)成液体。

5、冷却、包装。

二、主要污染工序及源强分析(以生产加工生物质固体成型燃料500吨/年生产项目为例)

2.1 废气：

(1)工艺废气：

此类项目在生产过程中产生的工艺废气主要有烘干机产生的烟尘、二氧化硫和氮氧化物以及炭化产生的可燃气体。其中项目炭化产生可燃性气体(甲烷、一氧化碳、丁烷)和二氧化碳+木焦油、木醋液等，废气经炭化窑顶部的废气管道收集后汇入主管道，由于比重的不同，可燃性气体经引风机引入烘干机中燃烧，不外排，木焦油和木醋液因比重较大、沸点较高(220℃)会与产生的可燃性气体分离并室温下冷凝成液体流入收集桶；本项目外排废气为烘干机燃烧产生的烟尘、二氧化硫和氮氧化物。

项目烘干机燃料为周边竹木加工企业的边角料和竹木屑(年用量为200吨)及炭化产生的可燃性气体，燃烧产物主要为二氧化碳、烟尘、二氧化硫和氮氧化物，参考燃生物质燃料的锅炉产污系数，烟尘产生量为37.6kg/吨原料、二氧化硫产生量为17Skg/吨原料(S为燃料含硫量，生物质燃料含硫量为0.05%，S=0.05)、氮氧化物产生量为1.02kg/吨原料，则本项目烘干机烟尘产生量为7.52t/a、二氧化硫产生量为0.17t/a、氮氧化物产生量为0.204t/a，因此烟尘产生浓度为348.15mg/m3、二氧化硫产生浓度为7.87mg/m3、氮氧化物产生浓度为9.44mg/m3，烘干机产生的废气经水幕除尘器(除尘效率以90%，除尘器的风量以3000m3/h计)处理后经15m高烟囱排放，各大气污染物的产排污情况见下表。

表1 项目主要外排废气产排污情况

2.2 废水：

本项目用水主要为水幕除尘用水和员工生活用水，项目用水情况见下图：

图2 项目水平衡图 单位：m3/a

本项目水幕除尘用水，约4m3/d，该用水经沉淀池沉淀后循环利用，循环用水量为1176t/a，水循环利用率为75.4%；项目主要的外排废水主要为生活污水，厂区内有员工8人，全部在厂区食宿，人员用水定额为150L/d·人，则本项目员工生活用水量为360m3/a，排污系数取0.8，生活废水产生量280m3/a。

项目废水中主要污染物分别为：CODCr浓度约为250mg/L、BOD浓度约为180mg/L、SS浓度约为200mg/L、氨氮约为30mg/L、动植物油类约为25mg/L。生活污水经“三级化粪池+地埋式污水处理”措施处理后，主要染污的浓度为CODCr：100mg/L，BOD：20mg/L，SS：70mg/L，氨氮15mg/L，动植物油10mg/L。

2.3 固体废物：

本项目固体废物主要有木焦油、木醋液、炉渣、沉淀池沉渣和员工的生活垃圾。木焦油和木醋液的产生量按机制木炭成品1%比例计算得出木焦油和木醋液年产生量约为4t/a；炉渣按燃料的2%计算则产生量为4t/a；项目沉淀池沉渣产生量约为4t/a。具体见表2。

表2 固体废物产生和排放情况一览表

三、环境影响分析

3.1 大气环境影响分析

工艺废气：

根据工程分析可知，外排工艺废气为烘干机燃烧产生的烟尘、二氧化硫和氮氧化物，废气经过水幕除尘器(除尘效率以90%，除尘器的风量以3000m3/h计)治理后，烟尘排放量为0.104kg/h，排放浓度为34.81mg/m3；二氧化硫排放量为0.024kg/h，排放浓度为7.87mg/m3；氮氧化物排放量为0.028kg/h，排放浓度为9.44mg/m3。最后经过15米高的烟囱排放，实现高空排放，且排放点源的污染物(粉尘、二氧化硫和氮氧化物)排放浓度还是排放速率均可实现达标排放。经SCREEN3估算模式计算出的本项目排放的烟尘、二氧化硫和氮氧化物的最大落地占标率分别为PTSP=0.25%、PSO2=0.10%和PNOx=0.25%，即各污染物占标率10%的最远距离D10%=0m，因此项目的影响主要集中在项目范围内，对外环境的影响不明显。

根据以上分析，在落实环保处理措施后，项目对周围大气环境影响较小。

3.2 水环境影响分析

根据工程分析可知，项目外排污水主要为员工的生活废水。年排放量是280t/a，CODCr浓度约为250mg/L、BOD浓度约为180mg/L、SS浓度约为200mg/L、氨氮约为30mg/L、动植物油类约为25mg/L。生活污水经“三级化粪池+地埋式污水处理”措施处理后，主要染污的浓度为CODCr：100mg/L，BOD：20mg/L，SS：70mg/L，氨氮15mg/L，动植物油10mg/L。

经处理后该生活污水的预计排放浓度及排放量可见下表。

表3 本项目生活污水产生及排放情况一览

项目污水处理工艺流程如下：

图3 污水处理工艺流程图

本项目污水水质简单，污染物浓度较低，“三级化粪池+地埋式污水处理”设施处理工艺较成熟，经处理后排放的生活污水能够达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表4中一级标准的要求。经“三级化粪池+地埋式污水处理”设施处理后，排放的生活污水能够达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表4中一级标准的要求。

3.3 固体废弃物环境影响分析

(1)生产垃圾

项目生产过程中将有木焦油、木醋液、炉渣和沉淀池沉渣等固体废物的产生，对于上述固体废物有不同的处理措施：木焦油、木醋液为一般固废，经收集后作为副产品外售给其他企业；炉渣用作农用肥；沉淀池沉渣经收集后运至垃圾填埋场填埋。因此，本项目生产过程产生的固体废物处理途径可行，且对周围环境不会产生影响。

(2)生活垃圾：

项目生活垃圾，是按人均垃圾产生量为0.5kg/d计算，该本项目人员为8人，生活垃圾产生量为1.2t/a。生活垃圾应分类收集，将可以回收利用的废纸、废塑料加以回收，其余垃圾由环卫部分进行统一收集，收集后送至垃圾填埋场填埋。

综上所述，项目固体废弃物不会对周围环境产生明显不良影响。

四、结束语

生物质作为燃料原料比化石燃料有高挥发分的突出优点，生物质半焦的反应活性高，生物质灰分少，含硫量低。我国是生物质资源十分丰富的国家，迫切需要加大生物质能源的开发研究，近年来我国在生物质燃料技术开发、生产加工方面也取得了一定成就，也得到了国家大力支持和鼓励。但在当今环境问题已成为社会焦点的时代，在生物质燃料生产加工过程中的环境影响不容忽视，做好环境保护亦刻不容缓。

[1]《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996).

[2]《污水综合排放标准》(GB8978-1996).

[3]《产业结构调整指导目录(2011年本)》(2013年修正).

[4]林维纪，张大雷.生物质固化成型技术的几个问题[J].农村能源，1998，(6).