詹永利:利用水泥窯協同處置生活污泥期待國家增加鼓勵政策
北京金隅紅樹林環保技術有限責任公司副總經理 詹永利
在2011年11月26日由中國水泥網主辦的第三屆水泥工業廢棄物處置和資源化利用國際會議暨水泥窯爐協同處置污泥技術交流大會上,北京金隅紅樹林環保技術有限責任公司副總經理詹永利做了發言,以下是發言內容:
一、生活污泥處置現狀
生活污泥是一種由有機殘片、細菌菌體、無極顆粒、膠體等組成的極其復雜的非均質體,含有大量病原菌、寄生蟲(卵),銅、鋅、鉻、汞等重金屬、鹽類,以及多氯聯苯、二噁英、放射性核素等難降解的有毒有害物質,盡管污水處理廠已采用真空過濾或離心脫水等機械脫水,污泥中仍然還有高達80%以上的附著水和結合水。由于污泥所具有的物理化學性質,尤其是污泥中重金屬中的碳酸鹽結合態、鐵錳氧化物結合態、硫化物態為不穩定態,容易被植物吸收利用,易造成對人體的傷害,污泥的徹底無害化處置極其困難,已成為當今世界難題。目前所采用的填埋、農用等處置方式均存在很高的環保風險,要真正達到徹底無害化處置需要付出極高的成本。
到2010年年底,我國建成城鎮污水處理廠2832家,污水處理能力達1.25億立方米/日,污水處理量達到343億立方米/年,全國城鎮污水處理的濕污泥(80%含水率)產量為2200多萬噸,然而僅有20%左右的污泥得到了無害化處理和資源化利用,其余80%的污泥未得到妥善處理,2009年底我國污水處理率為73%,2011年確定的目標是達到80%,但仍與發達國家90%的污水處理率存在較大差距。目前仍有大量的污泥采用簡單的填埋或無序堆放,對環境造成了二次污染。如:2009年9月,被稱為“北京環保第一大案”的何某等隨意傾倒污泥案開庭。何某等5人被控將6500噸含有多種重金屬和大量污染物的污水處理廠污泥,傾倒進北京地下水水源保護區的門頭溝區永定鎮上岸村的大沙坑,造成當地空氣被嚴重污染,地下水保護受到嚴重威脅,經評估污染損失達上億元;2010年1月8日廈門網報道:《有毒污泥亂倒多個村莊遭殃》;中國新聞網于2011年9月1日以《亂堆放垃圾-鎮政府懸賞萬元欲揪出肇事者》為標題對浙江省舟山鎮政府對下屬的大塔村路口被無辜傾倒污泥的反應;2011年9月8日河北新聞網報道《豐潤一河套內被堆放20余畝污泥臭氣難捱》;2011年9月28日,浙江省臺州市路橋區人民法院對臺州“168人血鉛中毒事件”責任人重大環境污染事故罪一案作出一審判決,依法判處被告單位臺州市速起蓄電池有限公司罰金人民幣十萬元,被告人應建國(系公司法人代表兼董事長)有期徒刑一年三個月,并處罰金人民幣五萬元。
上述案例說明污泥處理不當成為導致環境領域的重大問題之一,污泥處理問題已經嚴重影響到老百姓安居樂業生活,也成為行業內關注的焦點,污泥能否得到有效處理與處置也成為整個污水處理行業發展與制約的重要因素。國家住房和城鄉建設部城建司巡視員張悅先生在吉林省長春市于2011年8月13日召開的全國城鎮污水處理廠污泥處理處置技術貫標研討會說,通過國家給支持,地方出政策,行業做努力,行業有望在‘十二五’期間解決污泥的安全處理處置和資源化利用問題,即將出臺的國家“十二五”污水處理及再生水規劃中,對污泥的無害化處理處置占據了重要位置,國家、地方及企業支出資金在“十二五”內有望達到600億元,其中政府資金在 600億中可能占總額度的 30~40%,來解決 60~70%的城市污泥問題。目前,雖然污水處理廠對污泥進行初步的減量化處理,但進一步的穩定化、資源化處理面臨的實際困難較大,國內能達標的污水處理廠僅占20%。《全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃(2011年~2015年)》已經被納入《“十二五”期間報國務院審批的專項規劃整體預案》,將于今年正式報批。據環保部環境規劃院日前發布的一份報告預測,未來5年,我國城鎮生活污水處理投資將達4590億元,工業污水處理投資將達4355億元。這意味著“十二五”期間我國污水處理總投入將達1.06萬億元,污泥處置將成為繼污水處理之后的環保投資熱點。
二、水泥企業處置生活污泥的優勢
1、水泥窯生產溫度高,對污泥中的有機物能100%處置
水泥生產過程中的熟料溫度在1450℃,氣體溫度在1800℃左右,燃燒氣體在回轉窯內的停留時間大于8秒,高于l100℃時停留時間大于4秒,燃燒氣體的停留時間長達20分鐘,回轉窯內物料呈高度湍流化狀態,污泥中有害有機物能得到充分燃燒,廢棄物的焚毀率能達99.999%。
2、焚燒污泥采用閉路生產措施,不產生新的廢物
新型干法水泥企業生產特點決定焚燒污泥后的廢氣粉塵需經過布袋收塵器收集后又進入水泥回轉窯內煅燒,形成閉路生產路徑。
3、窯內呈堿性氣氛,能消滅二噁英形成
從國內外水泥窯處置有毒有害廢棄物的實踐表明,鑒于水泥窯系統的熱容大、溫度穩定,窯尾的增濕塔能迅速降溫等特點,廢棄物焚燒后產生的二噁英排放濃度遠低于國家對廢氣排放要求的限值標準。我公司利用水泥窯焚燒污泥廢氣排放監測經環保部下屬的國家環境分析測試中心顯示為0.042ng/m3。[Page]
4、水泥生產過程中的熟料吸收重金屬。
鑒于水泥回轉窯生產自有特性,在焚燒污泥過程中能將灰渣中的重金屬固化在水泥熟料的晶格中,達到穩定固化效果。我公司和清華
大學于2006年6月對焚燒廢物時熟料中重金屬含量經中國建材院水泥研究所對其生產水泥產品溢出進行檢測得到符合水泥產品標準,雙方編寫《水泥回轉窯處理危險廢物過程重金屬的環境安全性研究》結論是水泥窯處置廢物完全可行。當前,我們控制污泥的標準是按照歐盟的標準來執行的。
5、處置污泥數量多、見效快
從建成的廣州越堡水泥廠處置600噸/日,還是我公司建成的500噸/日處置線顯示,利用水泥窯及時高效處置污泥的優勢是專業焚燒爐(上海石洞口焚燒線、北京清河焚燒線)無法相比較。
6、能徹底實現資源化目的
污泥中的有機成分和無機成分都能在水泥生產中得到充分利用,無機成分的氧化鈣、氧化硅可以被生產所用,有機成分經過脫水后可以產生熱量,抵消一小部分由于蒸發污泥中的水分需要的熱能。
三、我國水泥企業處置生活污泥現狀
1、處置規模:
⑴華潤集團的越堡水泥公司運行的600噸/日處置線。
⑵金隅集團的新北水水泥公司運行的500噸/日處置線。
⑶待建項目有上海建材集團利用水泥窯日處置生活污泥2×1100生產線。
⑷日處理小于150噸/日項目:華新集團宜昌水泥廠、拉法基集團南山水泥廠等運行的處置污泥生產線。
2、處置方式:
⑴含水80%的污泥直接運輸到水泥廠入窯焚燒型;
⑵含水80%的污泥運輸到水泥廠先烘干再治理臭氣,達到半干污泥含水30-40%狀態后再入窯焚燒型;
⑶含水80%的污泥運輸到水泥廠先烘干再治理臭氣、惡臭冷凝水,達到半干污泥含水25-30%狀態后再入窯焚燒型;
⑷污泥經廠外預處理脫水后仍含水達10-40%的入窯焚燒型。
四、水泥企業處置生活污泥成本分析
1、污泥處置成本項目內容
根據《***設計單位編制的初步設計總說明》和《建設項目經濟評價方法與參數(第三版)》(國家發改投資[2006]1325號,2006.7.3)內容,具體包括生產規模及運行時間、電能消耗、冷卻費用、熱能損失費用、藥劑成本、人工成本、運輸費用、無形及遞延資產攤銷、日常檢修維護費、固定資產折舊、大修理費、管理費用、貸款利息、營業稅、利潤共16項。
生產規模:生產規模并不代表實際處理能力,往往達不到設計要求,能量未發揮出來,即就是折舊非常大。
冷卻費用:直接干化費用少一點,其他費用挺高的。
熱能損失:不僅需要污水直接烘干的損失,還有漏風的損失。
運輸費用:如果由污水處理廠承擔,不需要去考慮。
固定資產折舊:按照國家會計規定,土建固定資產折舊需20年,設備固定資產折舊需10年,規定成本折舊都很大。很多報道在報道的時候,往往忽略了折舊這個問題,顯示污泥的運營成本低,這就給相關主管污泥的政府部門領導(含發改委)在內,會誤導水泥廠的處置成本很低,而實際上并非那樣。
利潤:水泥廠從這10年看,行業水泥廠的利潤率在16%,有處理污泥項目時的利潤,在審批申報項目時,要求和污水廠利潤基本相類似,投資利潤率為4%,建材行業利潤低于8%可能就批不了。利潤投資需要慎重,尤其是利潤這塊,很多企業會忽視這個問題。
2、烘干污泥的熱值分析
⑴處置1噸水的理論熱耗
Q=M*H水汽化+M*S(t2-t1)+M(880*S880-100*S100)
Q:從窯系統吸收的熱量,
M:水的質量,
*H水汽化:水的汽化潛熱(540Kcal/kg),
S:水的比熱(1Kcal/kg-℃),
S880:水蒸氣880℃的比熱(2.1kJ/kg-℃),
S100:水蒸氣100℃的比熱(1.8119kJ/kg-℃),
經計算得出,若以煤實物發熱量5500Kcal/kg計,需要的煤量為185Kg,水泥窯的熱效率按70%計,總的熱耗為264kg/t(廢水)。
每噸水從室溫加熱到880℃,大約膨脹形成1250倍體積變化,這樣可以看出生活污泥直接入窯焚燒會給窯尾排風機帶來的負面影響。[Page]
⑵我單位污泥項目設計是根據國標含水率為80%的污泥進行設備選型,實際上由于污水廠出廠污泥含水率平均為85%左右,導致增加干化污泥需要的熱量,即增加了燃煤的用量。
1)計算過程求:一噸污泥從85%干化至30%比一噸80%污泥干化至30%多蒸發的水量M公斤;
濕污泥80%→30%需蒸發水分M1,M1=1-(1*0.2)/0.7=0.7143噸;
濕污泥85%→30%需蒸發水分M2,M2=1-(1*0.15)/0.7=0.7857噸;
多蒸發水量M= M2-M1=0.0714噸,
額外耗煤量:M3=71.4*670/5500=8.6978kg/t濕污泥。
2)干污泥焚燒:干化后的污泥含水率在30%,進入預燃爐進行焚燒,
經干化濕污泥含水率由80%降至30%,此時分解爐內溫度900℃,水的比熱:1kcal/kg·℃,水的汽化潛熱:540kcal/kg,污泥Qnet,ad=2600kcal/kg,燃煤熱值:5500kcal/kg,則
一噸濕污泥半干化質量M=(1×0.2)÷0.7=0.2857噸
3)對0.2857噸半干化污泥在分解爐內進行熱量分析:
污泥中水分蒸發以及水蒸氣升溫吸收熱量
Q0 = C*m*Δt + H*m + Q
Q0-吸收的熱量
H-水的汽化潛熱(540kcal/kg)
m-水的質量
C-水的比熱1kcal/kg·℃
Q-水蒸氣由100℃升溫到900℃吸收熱量
Q0 =0.2857×103 ×0.30×{1×80+540+(900×2.110-100×1.873)/4.18}= 88196kcal
4)污泥所含干物質完全燃燒放出熱量:
Q1= m×Qnet,ad=0.2857×103×0.7×2600=519974kcal
熱量凈收益:Q1-Q0=519974-88196=431778kcal
折算成燃煤:431778/5500=78.5 kg/t
綜上分析:從計算得知:每噸含水率85%濕污泥替代燃煤0.0785 t。從計算還可得知:處置含水率85%的噸濕污泥比處置含水率80%的噸濕污泥需增加8.6978kg標煤,以年處理15萬噸污泥計,水泥企業為此全年的熱耗損失就非常顯著,要多消耗1300噸標煤。
⑶我國水泥企業近年來的銷售毛利率為16%左右,水泥企業若從經濟利益角度考慮,處置含水80%以上的濕污泥明顯給企業帶來成本壓力,水泥企業在優化處置工藝的過程中,確實需要國家給予相關專項優惠政策,才能讓利用水泥窯處置污泥這項工程迅速在全國開展。下圖為水泥行業近10年銷售利潤分析。
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五、現行鼓勵政策對水泥窯協同處置生活污泥項目的局限性
1、污水處理費的不足導致主管污水處理企業的政府主管部門沒有資金給予水泥企業處置污泥項目的補助。
根據《中華人民共和國水污染防治法》(1996年5月)中第三章第十九條規定,城市污水集中處理設施按照國家規定向排污者提供污水處理的有償服務,收取污水處理費。城市污水集中處理設施的污水處理收費、管理以及使用的具體辦法,由國務院規定。污水處理費成本主要包括:污水處理廠的生產成本、管網維護成本、泵站提升成本、管理費用及折舊。這項法律沒有明確污泥處理、處置費來源,實際情況污泥是污水處理的副產物,污水處理費應該包括污泥處理、處置費用。
2、以個別污水處置專家為代表對《城鎮污水處理廠污泥處理處置技術指南》進行解讀時重點強調了污泥處理處置方案選擇應優先土地利用,再考慮焚燒及建材利用,最后采用填埋。可以看出利用水泥窯處置污泥的路還有許多門檻要邁。
3、企業資源綜合利用執行2008年12月9日發布的《財政部、國家稅務總局關于資源綜合利用及其它產品增值稅政策的通知》財稅(2008)156號)與2009年12月29日發布的《財政部 國家稅務總局關于資源綜合利用及其它產品增值稅政策的補充的通知》(財稅【2009】163號)規定內容。對《財政部 國家稅務總局關于對部分資源產品免征增值稅的通知》(財稅字【1995】44號)、《財政部 國家稅務總局關于繼續對部分資源綜合利用產品等實行增值稅優惠政策的通知》(財稅字【1996】20號)、《財政部 國家稅務總局關于部分資源綜合利用及其它產品增值稅政策問題的通知》(財稅【2001】198號)、《財政部 國家稅務總局關于部分資源綜合利用產品增值稅政策的補充通知》(財稅【2004】25號)、《國家稅務總局建材產品征收增值稅問題的批復》(國稅函【2003】1151號)、《國稅總局對利用廢渣生產的水泥熟料享受資源綜合利用產品增值稅政策的批復》(國稅函【2003】1164號)、《國家稅務總局關于企業利用廢渣比例計算辦法的批復》(國稅函【2004】45號)、《國家稅務總局關于明確資源綜合利用建材產品和廢渣范圍的通知》(國稅函【2007】446號)、《國家稅務總局關于利用廢液(渣)生產白銀增值稅問題的批復》(國稅函【2008】116號)的政策廢止使用。
水泥企業的增值稅在享受資源綜合利用時因使用粉煤灰、脫硫石膏、污染土、廢棄電石渣等尾礦能得到稅收即征即退政策。
《財政部、國家稅務總局關于資源綜合利用及其它產品增值稅政策的通知》財稅(2008)156號)對以垃圾為燃料生產的電力或熱力中垃圾用量占發電燃料的比重不低于80%,并且生產排放達到GB13223-2003第一時段標準或GB18485-2001的有關規定,并對所稱垃圾解釋為城市生活垃圾、農作物秸稈、樹皮廢渣、污泥、醫療垃圾。
水泥企業在具體免稅過程中對《財政部 國家稅務總局關于資源綜合利用及其它產品增值稅政策的補充的通知》(財稅【2009】163號)中攙兌廢渣比例計算公式已經能達到爐火純青進行掌握,即使不處置污泥,企業就已經能夠享受本條政策優惠了。
水泥企業余熱發電量與處置污泥發電量相比,處置污泥發電要占發電燃料的比重不低于80%是很難實現的。
《財政部、國家稅務總局關于資源綜合利用及其它產品增值稅政策的通知》財稅(2008)156號)規定的污水處理勞務免征增值稅中污水處理是指將污水加工處理符合GB18918-2002有關規定的水質標準業務。而GB18918-2002中表述污泥從污水廠處理后僅僅對污泥填埋、污泥農用進行闡述,沒有對利用水泥協同處置污泥進行相關規定。
水泥企業處置污泥收入來源于政府撥款,僅僅上交營業稅,處置污泥的收入即使有微薄的利潤,相對銷售水泥利潤來說比例很小。目前缺乏對水泥企業處置污泥項目具有激勵性文件。
4、科技部 財政部 國家稅務總局于2008年4月24日發布的《高新技術企業認定管理辦法》(國科發火【2008】172號)及附件《國家重點支持的高新技術領域》中對工業、城市廢水處理中污泥的處理、處置和資源化技術屬于“資源與環境技術”,認定為高新技術之一,可以申請認定高新技術企業,從而享受15%的優惠稅率。高新技術企業認證的條件之一是高新技術收入占企業總收入70%以上時,才能認定為高新技術企業,而水泥企業是以銷售水泥得到的收入,不能被認定為高新企業,不能享受該項政策優惠條件。[Page]
5、銷售收入減計優惠政策:按2007年3月16日由胡錦濤主席簽發的《中華人民共和國企業所得稅法》第33條規定,企業綜合利用資源,生產符合國家產業政策規定的產品所取得的收入,可以在計算應納所得稅額時計減收入。2007年12月6日由溫家寶總理簽發的《中華人民共和國企業所得稅法實施條例》中第99條進一步對《中華人民共和國企業所得稅法》第33條所稱計減收入,是指企業以2008年8月20日發布的《財政部、國家稅務總局、國家發改委關于公布資源綜合利用企業所得稅優惠目錄(2008年版)的通知》(財稅[2008]117號),采用《資源綜合利用企業所得稅優惠目錄(2008版)》廢物名稱作為主要原材料,生產非國家限制和禁止并符合行業相關標準的產品取得的收入,減按90%計收入總額。
舉例說明:利潤=收入-成本,假如處置污泥銷售收入為1000萬元,按900萬元記收入額,等于少記100萬元利潤。計算過程:1000-600=400萬元,而900-600=300萬元,那么300*25%=75萬元。如果一個5000噸/日水泥企業銷售水泥利潤假設為10000萬元,省下的25萬元占10000萬元的0.25%。
因此這項政策對水泥企業處置污泥項目激勵不夠。
6、《中華人民共和國企業所得稅條例》第88條規定,企業從事符合條件的環境保護、節能節水項目所得,自項目取得第一筆生產經營收入所屬納稅年度起,第一年至第三年免征企業所得稅,第四年至第六年減半征收企業所得稅的優惠政策。這個政策對水泥企業從污泥項目中得到利潤來說,鑒于審批項目時政府相關部門已經確定處置污泥屬于公益環保項目,企業從中所得利潤被反復要求降低,因此此項政策對水泥企業激勵性不夠。
7、《財政部、國家稅務總局、國家發改委關于公布節能節水專用設備企業所得稅優惠目錄(2008年版)及環境保護專用設備企業所得稅優惠目錄(2008年版)的通知》(財稅【2008】115號,2008.8.20)中對環境保護專用設備投資額的10%可以從企業當年的應納所得稅(25%)額中抵免;當年不足抵免的,可以在以后5個納稅年度結轉抵免。水泥企業處置污泥項目享受附件一<節能節水專用設備企業所得稅優惠目錄(2008年版)>中的優惠時必須注意設備訂貨合同、設備發票、設備型號與目錄中規定一致才能抵免。
具體說明如下:假如均符合目錄要求的設備采購額度是500萬元,這500萬元*10%=50萬元;這個政策非常好,有時被水泥企業項目人員忽視。水泥企業在具體操作污泥項目時必須把設備部、財務部、工程部組成一個小組來共同工作,統一設備名稱,才能享受政策優惠條件。
如:壓縮機----必須叫高效空氣壓縮機;
變頻器---高壓大容量變頻器;
鍋爐----必須叫熱水鍋爐或蒸汽鍋爐;
換熱器---空冷式換熱器
除塵器-必須叫袋式除塵器。
六、處置生活污泥需要國家增加鼓勵政策的建議
1、支持協會文件:中國水泥協會在2011年7月26日給國家發展改革委員會、工業和信息化部、財政部、環境保護部等部門遞呈《關于支持我國水泥窯協同處置的政策建議》文件,我認為此文件代表廣大想處置污泥的水泥企業心聲。
2、支持現處置污泥的水泥企業:水泥企業處置污泥收入來源于政府撥款,應該減免企業因處置污泥上交的營業稅。
工業和信息化部于2010年11月25日發布關于《工業和信息化部關于水泥工業節能減排的指導意見》(工信部節[2010]582號)中要求水泥行業于2015年前的2000噸/日生產線要形成1200萬噸處置生活垃圾及生活污泥能力要求,確實需要國家相關政府部門考慮調動水泥企業積極性,盡快出臺操作性強的鼓勵文件。政府、企業共同努力,化解污泥處置難題,辦好這項利國利民工程。
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