糠醛废渣资源化利用技术 汪敬恒课件

糠醛生产“废渣” 资源化利用技术 河南省化工研究所 汪敬恒 教授级高级工程师 联系电话二一一年六月十日,目 录 一、糠醛生产概况 二、我国糠醛产能及分布 三、“三废”概念 四、“三废”利用与循环经济 五、我国糠醛“废渣”综合利用情况 六、“三废” 利用的新思路 七、我所在糠醛渣综合利用方面做的工作 八、产品的应用前景和市场需求 九、效益分析 十、合作事项,一、糠醛生产概况,糠醛是一种重要的化工原料，广泛应用于铸造、石油、化工、食品、医药等行业，对我国经济社会的发展发挥着重要作用。糠醛是以玉米芯、稻壳、甘蔗渣等农林作物废物为原料经水解而生成，由于其生产工艺简单，易于掌握，我国已成为糠醛主要生产国和出口国。但是糠醛生产产生的废水、废渣也为周边环境造成了严重污染，同时占用大量土地，不同程度的制约了糠醛产业的发展。,如每生产1t糠醛约产生废水20t、废渣13t，目前我国糠醛产能已达50万吨，若都满负荷生产，则每年要产生600万吨废渣，加上历史上积累的废渣量，将是一个可怕的数字。对我们的人体健康构成严重威胁。目前糠醛废渣的治理方法也很多，但均存在处理成本过高，或操作复杂、难以推广实施等问题。,二、我国糠醛产能及分布,由于受原材料及运输成本的影响，国内糠醛生产企业主要集中在玉米主产区的河南、河北、山东，以及黑龙江、吉林、辽宁、内蒙等地。南方地区受原料影响，很少或基本没有生产企业。,目前国内企业普遍存在生产规模小、技术水平整体不高、三废排放量大、环境污染严重、糠醛收率低等问题。 据统计，目前国内糠醛生产企业已超过300家，产能占全球产量的80%以上。但国内年产超过万吨的企业则为数不多。,根据以上的阐述，可能会给一些糠醛生产企业造成很大压力，好象这些企业就是环境污染大户，给环境造成了多么严重的危害，其实绝大多数企业为减少这些危害，在做着不懈的努力，积极寻找减少污染的途径，最大限度的减少排放量,也取得了很好的成效，同时还要看我们如何看待“三废”的问题。,三、“三废”概念,废气、废水、固体废弃物的总称。 又可称为“放错位置的资源”。 将其回收利用，可改善环境卫生。 我国对“三废”的排放和处理都有标准和规定。,糠醛生产所排放的“三废”的数量是非常惊人的，其对周围环境和人们造成的危害也是不争的事实，也影响着糠醛业的发展，那么我们生产企业、相关科技工作者怎么办呢？能否找到一条合适的路径，对这些废弃资源加以利用，使之变为有用资源，为人类造福呢？可以的，我们可以说，世上没有废弃物。,所谓废弃物，只是将这些物质放错了地方。因为再好的东西，如果放错了地方或利用方式不对，从某种意义上说，它就是废弃物。如果说我们周围有很多废弃物，那说明我们工作没有做好，并使这些物质废弃掉了，同时还污染了我们赖以生存的环境。那么如何将废弃物质变为有用的资源呢？途径就是对“三废”进行综合利用，发展循环经济。,四、“三废”利用与循环经济,“三废”又可称为“放错位置的资源”。 党的十六大提出：“发展循环经济是我国解决环境保护与经济发展矛盾、实施可持续发展战略的有效手段，是实现新型工业化的重要途径”。,循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、资源化”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征的经济模式。实现“资源产品再生资源再生产品”的物质反复循环流动，达到污染低排放或零排放的一种经济体系。其根本目的就是保护日益稀缺的环境资源、提高环境资源的配置效率。,发展“循环经济“必须依靠科技进步,大力提高资源综合开发和回收利用率；在资源消耗环节，大力提高资源利用效率；在废弃物产生环节，要大力开展资源综合利用；在再生资源产生环节，要大力回收和循环利用各种废旧资源。发展“循环经济“，必须合理开发和利用自然资源，实现资源的优化配置，走可持续发展道路，实现经济、社会和生态效益、经济效益的统一。要加快新技术、新工艺、新设备的推广应用。,近年来，由于糠醛、糠醇整个行业不太景气，再加上我国的糠醛企业普遍规模较小，效益不高，在“三废”治理上欠帐很多。糠醛生产过程中产生的“三废”不能很好加工处理，既影响了企业的经济效益，又造成了环境污染。既使有的企业上了一些相应的处理设施，但由于技术不过关，致使环保不达标。为此，生产加工企业与当地村民的污染纠纷不断，在社会上造成较大影响，已引起国家和有关部门的高度重视。,随着我国国民环保意识的提高和国家对环保工作的重视，我国糠醛行业正面临着环保攻坚战。作为一个有社会责任感的糠醛企业，就要注重保护环境，协调发展。无论是新建和原建的生产厂家，均应加大对环境治理的力度，增加环保投资，尽快建设相应规模的废弃物处理设施，使“三废”排放达标，走上良性发展的道路，促进我国糠醛行业持续、快速、健康发展。,循环经济的基本特征是以尽可能小的资源消耗和环境成本，获得尽可能大的经济和社会效益，从而使经济系统与自然生态系统的物质循环过程相互和谐，促进资源永续利用。而传统经济是“资源产品废弃物”的单向直线过程，创造的财富越多，消耗的资源和产生的废弃物就越多，对环境资源的负面影响也就越大，因此，循环经济是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统经济模式的根本变革。,循环经济的基本特征是：,在资源开采环节，要大力提高资源综合开发和回收利用率。 在资源消耗环节，要大力提高资源利用效率。 在废弃物产生环节，要大力开展资源综合利用。 在再生资源产生环节，要大力回收和循环利用各种废旧资源。 在社会消费环节，要大力提倡绿色消费。,循环经济观要求遵循“3R”原则： 资源利用减量化（Reduce）原则，即在生产的投入端尽可能少地输入自然资源； 产品再使用（Reuse）原则，即尽可能延长产品的使用周期，并在多种场合使用； 废弃物再循环（Recycle）原则，即最大限度地减少废弃物排放，力争做到排放的无害化，实现资源再循环。 目前循环经济的新理念又由3R转变到5R, 即再思考、减量化、再使用、再循环和再修复。,循环经济发展的三条技术路径: 从资源利用的技术层面来看，循环经济的发展主要是从以下三条技术路径来实现。 资源的高效利用。依靠科技进步和制度创新，提高资源的利用水平和单位要素的产出率。 资源的循环利用。通过构筑资源循环利用产业链，建立起生产和生活中可再生利用资源的循环利用通道，达到资源的有效利用，减少向自然资源的索取，在与自然和谐循环中促进经济社会的发展。 废弃物的无害化排放。通过对废弃物的无害化处理，减少生产和生活活动对生态环境的影响。,推广废弃物排放减量化和清洁生产技术，应用燃煤锅炉的除尘脱硫脱硝技术，工业废水及有机固体的分解、生化处理、焚烧处理等无害化处理，大力降低工业生产过程中的废气、废液和固体废弃物的产生量。扩大清洁能源的应用比例，降低能源生产和使用的有害物质排放。,糠醛废渣的利用途径： 国内企业普遍采用玉米芯为原料, 经加酸水解制得糠醛。每生产1 吨糠醛约排放12 15 吨糠醛废渣， 每年排出的糠醛废渣有数百万吨之多。这些废渣除了少部分被直接用作燃料燃烧外, 大部分直接露天堆放，严重污染了土壤、水源、空气等环境。,五、我国糠醛“废渣”综合利用情况,5.1用作燃料 这是我国目前糠醛“废渣”综合利用的 主要途径。经检测分析：以玉米芯为原料生产糠醛所排放的糠醛废渣中碳含量为4964.0、水份22.05、全水份28.57、灰份2.97、蒸发份49.53、低位发热值13930 kJkg、含硫1.08、氢含量为5.05.4 。,目前，糠醛厂产生的废渣的处理办法主要用于锅炉燃烧，约消耗50%的废渣，其余的则随地堆放。糠醛废渣作为锅炉燃料，虽可节约一些煤炭，但也给环境带来了更大的危害。因为糠醛渣中含有大量硫酸根（SO42-）及其它有害物质，经燃烧后，会产生大量的SO2或SO3排入大气，而SO2继续氧化为SO3。大量的SO3排放，污染大气环境，同时还会导致大量的酸雨，严重危害着周边的土壤质量和食物安全。对于土壤偏碱性的的地区影响则会稍小一些。,另一方面，用于锅炉燃烧的废渣中含有近30%的水份，要使废渣燃烧，必然先将这部分水份蒸发掉，而这一过程则要消耗大量能源，因而糠醛渣入炉燃烧节煤的效果是有限的，相反还会给当地的生态环境造成更严重的危害。而随地堆放的那部分废渣，除占用大量土地外，也在污染着周围的环境，因废渣中除含有大量的废酸外，还含有大量的甲醛、氨氮及酚类物质。这些物质随雨水渗透到地下，污染地下水，流入湖河，则污染地表水。这些应引起我们的高度重视。,5.2 农业利用,5.2.1用作土壤改良剂 由于糠醛渣本身pH 值较低, 且含有一定量的腐植酸, 是一种良好的土壤改良剂。研究发现, 施用糠醛渣后, 可促进小麦对磷的吸收, 增产效果明显, 从而可以解决石灰性土壤中磷被固定而造成利用率低的现象。 糠醛渣还能够促进土壤中腐殖化作用的发生, 维持土壤中有机磷的含量。,糠醛渣对碱土改良和预防土壤次生碱化也有明显效果, 在调节土壤pH 值、碱化度, 提高土壤渗水性, 降低土壤容重和紧实度等方面效果显著, 可明显提高作物产量。同时, 在盐碱土中施用糠醛渣后,土壤中的腐植质含量及多酚氧化酶、纤维素酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性均有不同程度的提高。,糠醛废渣是酸性混合物，含有大量有机物质，还含有植物生长所需的氮、磷、钾等营养元素，是碱性土壤的廉价有效的改良剂。结果表明，施用糠醛废渣后对改良土壤结构、提高有机质含量、增加土壤透气性及降低碱化度等均有良好的作用。,5.2.2 用于菌类栽培 以糠醛废渣为主要原料进行菌类栽培的试验逐渐获得成功, 栽培菌类的种类主要有平菇、香菇、金针菇、木耳和灵芝等。 5.2.3 配制人工营养土 以糠醛渣为部分原料可配制人工土用来培育番茄、西芹、兰花、蝴蝶兰、杜鹃、百合等蔬菜和花卉等。,5.2.4 堆制有机肥 利用糠醛废渣堆制有机肥一般是将其与农业垃圾或人畜粪便混合堆置发酵, 常见的堆肥主要用作底肥或者种肥，一般不适于作为追肥,且由于糠醛渣的pH 值较低,只能在偏碱性土壤中使用。,5.2.5 配制有机无机复合肥 由于糠醛渣本身的N、P、K 含量较低, 可将其与一定量的无机肥进行配比后制成有机无机复合肥,既具有适量的肥效, 又可避免单用无机肥造成土壤板结的问题。 5.2.6 生产包膜肥料 包膜肥料是一种环境友好型肥料。可以糠醛渣、草炭及络合剂为载体研制包膜糠醛渣肥和包膜(草炭+糠醛渣) 铁肥等。 5.2.7 生产活性炭,5.2.8 制备化工产品 利用糠醛渣，经处理，可制备诸如微晶纤维素、纤维乙醇、无水乙醇、燃料乙醇、丙酮、丁醇、乙酰丙酸、木质素磺酸盐、石油钻井泥浆稀释剂、水泥减水剂、节能环保建筑材料等。 此外，糠醛渣还有多种综合利用的途径，诸如：以糠醛废渣为原料制造包箱纸；制造生物活性增效肥；配制食用菌培养基；制取木质素磺酸盐；生产腐植酸铵及腐植酸；进行高效糖化等利用方法。,但上述的各种利用方法中，有的已取得了较好效果，但大多由于工艺复杂、处理成本高、企业积极性不高，难以推广实施。那么哪些处理方法才能为企业甚或为投资人所接受呢？这要看你有没有新的处理方法和思路。,六、“三废” 利用新思路,6.1 利用“三废”要简单 工艺条件简单，操作系统、手段和方法简单，投料要少，易上马建设。 6.2 利用“三废”费用要低廉 一般来讲，“三废”是不能直接利用的，但通过某种方法，某种手段，甚或加入某些物质以改变“三废”的形态或性质则可变为有用的资源，但这些方法，手段或加入的一些物质应该是低廉的，以降低处理成本，企业乐于接受。,6.3 利用“三废”要彻底 我们在处理或利用“三废”时，切忌处理一部分，留一部分，留有尾巴或后患，企业花了不少费用，还没有得到彻底处理，可能会造成得不偿失，仍在污染环境，要从根本上消除污染才是唯一的处理方法。 6.4 利用效果要好 我们处理“三废”，不仅仅只限于消除污染源，那样，虽然消除了污染，但企业也为消除污染付出了很大代价，造成生产成本的上升，效益下降，我们的宗旨应是，消除污染，提高效益。因此要求我们保证利用后的物品要有好的用途，产生好的效益。,6.5 不产生二次污染 我们处理“三废”是为彻底消除“三废”，并变“废”为宝，切忌在处理或利用某类“废弃”物时由于在处理过程中加入一些其他物质，通过分离等又排出一些其他对环境有影响的新的废弃物，这样更显得得不偿失。 6.6 利用产物要有市场 我们对“三废”进行综合利用的产物，一定要有很好的用途和大的市场容量，有广阔的应用前景。,6.7 产品要有高的附加值 我们不但要彻底地处理“三废”，利用“三废”，处理后的“三废”还要成为有价值的商品和高的附加值，让企业在利用“三废”，消除污染的同时，还要有高的经济效益，真正实现“三废”的综合利用和循环经济的统一。,七、我所在糠醛“渣”综合利用 方面的工作,7.1基本情况介绍 河南省化工研究所隶属于河南省科学院，始建于1951年，是集化工科研开发、化工产品质量监督检验、化工建设项目环境影响评价、化工信息服务等为一体的综合性科研开发机构。在化肥催化剂、新型肥料、新农药、液相催化加氢、农药及医药中间体、精细化工中间体、化工环保治理研究等方面做了大量工作。,近年来，公司相继承担和完成了多项国家和省级科研项目，科研工作取得了较好成绩。共开展研究课题410余项，取得科研成果306项，获得省部级以上奖励34项，其中重大科技成果11项，通过省级部级以上鉴定成果90多项，开展技术服务千余项。,7.2 农用化工工程中心简介 河南省化工研究所设立有农化工程中心，长期从事新肥料、新农药、新型植物生长调节剂的研究、开发和推广应用工作，已有多种农用化学科技成果问世。特别是对固体废弃物的农业应用具有深厚的研究基础。一种无发酵处理有机可腐废弃物制备有机肥料的方法已获国家发明专利。这是由我所长期从事肥料研究的专家经数次实验而发明的一种简易的制备有机或有机-无机肥料的方法。,7.3 糠醛“废渣”资源化利用工作 为有效处理糠醛业产生的大量废渣，发展循环经济，推动当地经济社会的可持续发展，我们利用自有的专利技术，对糠醛渣进行了综合利用研究。开发生产出了有机无机复合肥，使之变废为宝，这样既彻底消除了糠醛渣对生态环境带来的危害，又可为农业生产提供大量的优质肥料。,7.4 需要解决的技术问题 以我国量大集中、严重污染环境并占用大量土地的糠醛废渣为主要原料，配以N、P、K无机肥料，并以调理剂进行物料调理，最终制备有机或有机无机复合肥，是一项废物综合利用项目，既消除了糠醛废渣对生态环境的破坏，又可为农业提供优质的绿色肥料。,具体制备过程： 将糠醛废渣加入酸化中和系统，充分搅拌、混合，再加入一定量的碱解剂进行反应，并使大分子有机物充分降解； 向反应后物料中加入适量调理剂、中和剂等进一步调节PH值，同时消除糠醛废渣中存在的甲醛、氨氮及酚类等有害物质； 将经调理剂处理后的物料取出，送入干燥设备进行干燥，使含水量达到有机或有机-无机复肥的制备要求。,7.5 项目优点 打破了以发酵的方法制备有机肥料的传统模式； 遴选了高效的酸中和剂，该中和剂既能有效调解物料中的酸碱性，同时还可与废酸反应生成无机肥料，增加肥料的有效养分； 遴选出了优质复合调理剂，该复合调理剂是一种多孔性物质，既能有效吸附物料中多余的水分，又含有作物生长所必需的多种中、微量元素； 简化了工艺流程，废除了发酵工序和设备，可节约大量投资和运行费用。,7.6 利用糠醛废渣制备有机肥 有机肥或有机无机复合肥是当代优质、高效生态农业的良好肥料品种，它不仅可向作物供应大量有机养分，还可提高土壤有机质含量，改良土壤，增加土壤透气性，是生产无公害食品、绿色食品和有机食品所必需的原料。随着生态农业的发展和人们对食品安全意识的增强，利用有机肥进行绿色食品和有机食品的生产已是大势所趋。,我们利用我国来源广、量大集中的糠醛 废渣生产制作有机无机肥料，不仅可解决糠醛渣的出路问题，还可获得一定的经济效益，对推动当地经济社会的可持续发展，发展循环经济，实现经济和社会的协调发展具有重要意义。,配制有机无机复合肥，由于糠醛渣本身的N、P、K 含量较低, 所以将其与一定量的无机肥进行配比后可制成有机无机复合肥,既具有适量的肥效, 又可避免单用无机肥造成土壤板结的问题。将糠醛渣作为基础原料与各主、副肥料混配的复合肥混施后与对照相比, 不仅新根发育快, 且可缩短返青期，增产效果明显。,采用该技术生产有机肥的工艺技术路线为：,有机肥主要技术指标: 有机质（以干基计）30%；总养分（氮+五氧化二磷+氧化钾）（以干基计）4.0%-8.0%；水分（游离水）15%；酸碱度PH：5.5-8.0。,7.6 利用糠醛废渣制备有机无机复合肥 生产有机无机复合肥的工艺技术路线：,有机无机复肥主要技术指标: 总养分（N+P2O5+K2O）15.0%； 水分（H2O） 10.0%； 有机质 20%； 粒度（1.00mm-4.75mm或3.35mm-5.60mm）70%； 酸碱度PH： 5.5-8.0； 蛔虫死亡率 95%； 大肠菌值 10-1； 含氯离子（Cl-） 3.0%； 砷及其化合物（以As计）0.0050%； 镉及其化合物（以Cd计）0.0010%； 铅及其化合物（以Pb计）0.0150%； 铬及其化合物（以Cr计）0.0500%； 汞及其化合物（以Hg计）0.0005%。,7.7 利用糠醛废渣焚烧灰制备有机肥 这是我们对糠醛渣用于锅炉燃烧的企业利用燃烧后的灰渣通过加入一定量的调理剂、植物营养元素等方法制备的一种有机肥料。,7.8 利用糠醛废渣焚烧灰制备 有机无机复合肥 这也是我们对糠醛渣用于锅炉燃烧的企业利用燃烧后的灰渣通过加入一定量的调理剂、植物营养元素等方法制备的一种有机无机复合肥。 。,7.9 利用糠醛废渣制备矿质 有机无机复合肥 这是用糠醛废渣和其它工业废弃物通过一定的技术手段，经科学配伍制备的矿质有机无机复合肥，可彻底消除糠醛渣或焚烧后的灰渣对周边环境所造成的影响，实现环境和效益的统一。,上述的这些利用糠醛渣制备有机无机复合肥料的方法，均遵循了我们谈到的“三废” 利用的思路或原则，即利用要简单、费用要低廉、利用要彻底、效果要好、不产生二次污染、产物要有市场、产品要有高附加值。真正实现了从农业到农业，达到了对玉米芯的“吃干榨净”，形成了农业工业资源农业的经济循环。,八、产品应用前景和市场需求,8.1 产品用途 该产品可用于生态农业的种植和生产，适用于小麦、水稻、玉米、大豆、花生等各种农作物和各类土壤。,8.2 应用前景和市场需求 目前，发达国家有机农业已达到30%以上，而我国还处于起步阶段。我国有18亿亩耕地，加上复种指数可达31亿亩。通过国家农业政策的扶持和对农村产业结构的调整，近年内将会有5%以上（1.5亿亩以上）的有机农业出现。按每亩施用100kg有机肥估算，全国需要1500万吨商品有机肥。,而当前我国商品性有机肥产量仅在100 万吨左右，仅为市场需求量的6.6%。此外，在以往的农业种植业中，由于连年施用化肥已导致农田土壤有机质下降，土壤结构破坏严重，土壤肥力和生产力明显降低，严重地影响了我国农业的可持续发展。为进一步提高农作物的产量和品质，不管是在经济作物还是粮食作物的生产中，将更加重视有机肥的施用。,近年来，有机或有机无机复合肥已 受到广大农业科技工作者和各级政府的关注。为进一步提高农作物产量和品质，不管是在经济作物还是粮食作物的生产中，将更加重视有机肥或有机无机复合肥的施用,可见,我国的有机肥产业市场前景非常广阔。,九、效益分析,9.1 经济效益分析 我国是一个农业大国，有机或有机无机复肥具有极大的市场容量和占有率。以糠醛废渣为原料制备有机或有机无机系列复合肥具有很高的经济效益。如每生产一吨有机肥，生产成本210元，参照同类产品的市场售价，该产品的销售价可达500元/吨；生产一吨有机无机复合肥，成本460元，售价可达900元/吨；,若以用作锅炉燃料燃烧后的灰渣制作有机无机复合肥，生产成本约300元/吨，售价可达800元/吨；以燃烧后的锅炉灰渣和其它工业废弃物制备矿质有机无机复合肥，则生产成本只有270元，售价可达700元/吨。 从上述可以看出，根据企业产能规模，按建一年产5万吨有机无机系列复肥生产线计，则年可获利税1450-3000万元。在同一生产线上可交替生产不同肥料品种。企业的经济效益十分可观。 因该产品属农用产品，又是废物综合利用，根据国家现行政策，可免缴增值税。,9.2 社会效益分析 在近年的农业生产中，由于长期过量施用化学肥料，已造成严重的土壤板结，地力下降，养分利用率降低等。 有机肥或有机无机复合肥，是当代优质、高效生态农业的良好肥料品种，它不仅可向作物供应大量有机养分，还可提高土壤有机质含量，改良土壤，增加土壤透气性，