兩個爐子，兩種外觀基本相似的“煤”，當場點火燃燒燒水。只見兩個爐子黃色的火苗躥上躥下，不斷舔著壺底。幾分鐘后，那種顏色略淺、微呈灰白的“煤”居然先把水燒開了。
“其實，這是一直被當做垃圾的污泥，搖身變成的‘煤’！將污泥和煤結合，是我們的一大創(chuàng)新。”河北恒能生物質(zhì)能有限公司總經(jīng)理羅建凱說。
我國每年污泥產(chǎn)量約為3000萬噸，其含量較高的重金屬和病菌等對城市環(huán)境造成很大壓力。將污泥處理后與煤粉固化成型為“綠色燃煤”，實現(xiàn)污泥的無害化、資源化，或許將成為一條破解“污泥圍城”的新技術路線。
煤燃燒效率從85%提高至98%
2月13日在恒能公司產(chǎn)品展覽室里，記者摸了摸這種用污泥做成的“綠色燃煤”，硬度上和普通煤球、蜂窩煤沒什么兩樣。“不僅如此，就連熱值也和煤差不多，而且起火還比普通煤快。”羅建凱說，1公斤這種污泥清潔燃料的熱值在4000大卡左右，這和1公斤原煤的熱值不相上下。
“之所以污泥能當煤燒，關鍵在于它自身具有熱值。”羅建凱解釋，污泥中含有大量有機物，很容易與空氣接觸燃燒，每公斤干污泥的熱值一般在2000大卡左右。
科研人員通過多次實驗發(fā)現(xiàn)，如果把污泥和一定比例的煤混合起來進行燃燒，二者的燃燒效率和熱值可以達到最佳。羅建凱表示，“這個比例是50%的污泥配比40%的煤，再加上10%的生化劑、黏結劑等添加劑。”
這又是怎么一個原理呢？他解釋說：“污泥富含有機物且結構松散，與煤充分混合后，會大幅增加煤與空氣的接觸面積。不僅如此，污泥中的鉛、鉀、砷等重金屬成分還會在高溫下發(fā)生離子催化反應，把大塊煤裂解成小塊，使煤進一步與氧氣親密反應充分燃燒。由此一來，煤的燃燒效率可以從85%提高到98%左右。”
羅建凱這樣算了一筆賬：“按照我省每年可產(chǎn)生500萬噸濕污泥計算，5噸濕污泥可以抵1噸煤，如果這些污泥全部轉(zhuǎn)化成燃料，完全可以替代100萬噸燃煤，可用于居民取暖、工業(yè)鍋爐、熱電廠等多個領域。”
然而，由于污泥含水率高達80%，這讓天生就是燃料的污泥變得難以燃燒。“如何把污泥中所含的80%水分擠走，是個世界性的環(huán)保難題。”據(jù)羅建凱介紹，污泥的水分大部分藏在細胞里，簡單的晾曬、烘干等辦法只能把表層水去掉，而細胞水還會老老實實藏在那里。
“我們的技術分三步實施。”羅建凱說，第一個步驟是在污泥剛剛運來時，采用泥水分離劑進行初步脫水。在顯微鏡下看，泥水分離劑外形呈毛刺狀，它和污泥充分攪拌后，會把污泥中細胞水的細胞壁刺破，釋放出其中的水分來。第二步是在污泥和煤混合時進一步加入少量泥水分離劑繼續(xù)釋放細胞水。第三步則是通過添加劑與污泥反應帶來的高溫，使水分大量蒸發(fā)。
“通過泥水分離劑、高溫蒸發(fā)等步驟脫水，污泥的含水率可以降至10%。”羅建凱表示，這個世界性難題就這樣得以破解。
有毒物質(zhì)全部消滅，二氧化碳減排40%
“污泥的處理，最引人關注的是其污染能不能消除。”羅建凱表示，這一點是肯定的，讓人談之色變的重金屬和病毒、細菌等有毒物質(zhì)，會在污泥清潔燃料燃燒完以后被徹底消滅。
困擾污泥處理行業(yè)多年的難題，到底是怎么解決的呢？“我們用的方法不僅成本低，技術也很簡單。”羅建凱說，讓人頭疼的重金屬是呈細顆粒狀的，燃燒后的灰渣會對這些重金屬成分產(chǎn)生包裹吸附作用，阻止這些有毒物質(zhì)直接排放到環(huán)境中。把剩余的灰渣收集起來，通過水泥固結在建筑材料上，這些重金屬成分就不會再對環(huán)境造成危害。而作為氣態(tài)排放的少部分重金屬，則通過捕集裝置進行捕集，將它們一網(wǎng)打盡。
其中的另一大部分有毒物質(zhì)——病毒和細菌，已經(jīng)在污泥和煤進行混合的過程中悄無聲息地滅亡。“在強堿、高溫、干燥的環(huán)境下，將近90%的細菌和病毒會被消滅掉。”羅建凱介紹說，由于在污泥混合物中添加了強堿性材料，細菌和病毒很難在這樣的環(huán)境中生存下去。
與此同時，強堿性材料和其它添加劑也在發(fā)生著反應，類似生石灰泡入水中一樣，內(nèi)部溫度會迅速提高到70攝氏度。溫度升高的同時也會帶來水分的蒸發(fā)，再加上第二次泥水分離劑的使用，混合物內(nèi)的水分會迅速減少，大部分病毒和細菌會脫水而死。即便有漏網(wǎng)之魚，在進入鍋爐燃燒時，所有的病毒和細菌也會在1000攝氏度以上的高溫環(huán)境下被全部殺滅。
不僅是環(huán)保效果顯著，污泥清潔燃料所帶來的減排效益也尤為亮眼。煤炭科學研究總院北京煤化工研究分院對此項技術的燃燒排放報告顯示：在污泥清潔燃料硫含量0.88%的情況下，氮氧化物排放50mg/m3，二氧化硫排放158mg/m3，雖然煙氣未經(jīng)處理，但已經(jīng)遠遠低于普通燃煤鍋爐處理后的煙氣排放數(shù)值。恒能公司2009年進行的中試數(shù)據(jù)顯示：與煤相比，污泥清潔燃料二氧化碳減排40%左右，二氧化硫減排50%左右，煙塵量減排60%左右。
之所以能成為“綠色燃煤”，主要是由于污泥本身碳和硫等成分的含量都比較低。羅建凱解釋說，煤百分之七八十的成分都是固定碳，在燃燒過程中與氧氣發(fā)生反應，會產(chǎn)生大量二氧化碳。而污泥中碳含量很少，大部分是以揮發(fā)份的形式存在，產(chǎn)生的二氧化碳量自然很少。以污泥替代100萬噸煤計算，可以比煤減排二氧化碳250萬噸。
“在硫含量方面，原煤含有1%的硫，而污泥基本不含硫。如果按照替代100萬噸煤計算，污泥可以比煤減排0.85萬噸二氧化硫。再加上污泥呈堿性，與含硫的酸性煤發(fā)生酸堿中和反應，減排的二氧化硫還會更多。”
技術可延展到垃圾等更多廢棄物領域
關于污泥的探索還遠未停止。目前，恒能公司正嘗試利用生物和化學法對污泥進行生化裂解，把各種成分分離出來分別提純，實現(xiàn)對污泥的深加工。“污泥全身都是寶，比如其中的微量貴金屬可以進一步提純成金銀等貴金屬；有些成分可以提煉出甲醇、丙酮、乙酸等物質(zhì)，成為化工原料；還可以把污泥中所含的固定碳成分提取出來加工成吸濾材料，用作水凈化等。”羅建凱介紹說。
此外，科研人員還在研究中發(fā)現(xiàn)，不僅是污泥，只要是自身具有熱值的廢棄物，如垃圾、煤矸石、藥渣等，都可以用來生產(chǎn)清潔燃料。伴隨著這些領域不斷被開發(fā)，將會有更多的廢棄物得到有效利用。
按理說，近年來倍增的污泥產(chǎn)生量正醞釀著巨大的市場，然而讓人不解的是，這些看似前景廣闊的技術至今沒有一項開始規(guī)�；茝V。“事實上，包括污泥清潔燃料技術在內(nèi)的這些技術，早已通過實驗室及實際應用驗證，它們在技術上是可行的。”羅建凱坦言，“但是污泥處理企業(yè)在核算之后，只能微利運行，不能帶來與投資相應的回報。”
他接著解釋說：“以污泥清潔燃料為例，一噸煤的價格也就在400多元，而污泥清潔燃料的成本就要到400元左右，在較好的情況下成本上也只有幾十元的略微優(yōu)勢，一旦成本控制環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題就會虧損。”
“首先面臨的問題是，污泥處理的費用沒有出處。”羅建凱認為，國外的污水處理廠有20%左右的費用用在處理污泥上，我國污水處理廠的財政支出根本沒有專門列出這一項，這導致了污水處理廠無法或者無力支付治污泥的費用。在這種情況下，污水處理廠只有選擇用最低的成本直接倒入填埋場，或者一扔了之。
另外，對于污泥處理企業(yè)進行污泥轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品，政策層面的考慮也待發(fā)展和完善。“沒有政策引導，在價格差不多的情況下，用戶當然不會冒風險選擇一種新燃料。”羅建凱認為，政府部門應給予一定的經(jīng)濟和政策性補償，企業(yè)處理污泥才能長期運營，投資力度才會加大。
“其實，最重要的是應該先有個政策引導，現(xiàn)在缺失的就是關于污泥處理核心政策的出臺。與此同時，政府應再合理給予實質(zhì)性的投入補貼，逐漸放開投資通道。”羅建凱補充道，我們期待政府先走第一步，引導并釋放出利好消息，帶動市場自己來運作，這樣整個產(chǎn)業(yè)鏈條才能完整。
