微生物生态能源第四部分 可行性报告.docx
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微生物生态能源第四部分可行性报告
国际生态安全合作组织秘书处
中国国际问题研究基金会生态安全中心
微生物生态能源·HTF
可行性报告
第一章前言
东莞微生物生念能源研究所邓楚柏所长运用自主研发的“微生物生态能源技术”,将高浓度的城市垃圾渗滤液、工业污水、漂染厂污水、造纸厂污水、发电厂污水以及城市生活污水,加上适量的微生物添加剂,经过自行设计的自动化生产流水线进行生物发酵处理,把污水全部转化成为一种可替代能源的新型、高效液体燃料(取名“HTF”),适用于炉灶、锅炉、内燃机。
目前,该项目技术已经成熟,并申报了国内、国际发明专利(国内专利号:
ZL02142920:
国际专利号:
l30913300),产品符合检测标准,可进入产业化生产。
第二章项目概述
1.项目生产背景
随着社会经济不断发展,各国政府对环保、节能、减排越来越重视。
近年来,我国先后出台了《全国城镇污水处理及再生利用设施建设“十五”规划》和《中华人民共和国再生能源法》等一系列法规、政策、措施,积极鼓励企业投资研发新技术,解决当前突出的环境污染和能源紧缺问题。
在这种背景下,邓楚柏研究员在处理城市垃圾渗滤液中,发现高浓度污水具有可燃性后,经过十多年研究,培育、筛选了一批微生物菌种。
经过八年研究和中试,攻破了一个又一个技术难关,终于使该项目达到成熟地步。
2.项目水质状况
城市垃圾渗滤液等有机污水是一种恶臭、难处理的废水,与城市生活污水的水质比较主要有三个特征:
①浓度高。
城市、工厂生活污水COD、BOD浓度一般存100至2000之间,易为处理。
而城市垃圾渗滤液、化工厂、漂染厂、造纸厂、发电厂等有机污水COD、BOD浓度通常在4000至8000之间,比城市生活污水高几十倍。
②处理难。
不同有机污水成分不同,通常有机污水内含卤素、烃、氧、氮、硫、磷等有机化合物和重金属元素。
特别是高浓度、有毒性的填埋场垃圾渗滤液,不但处理成本高,而且处理难度大,是当今世界污水处理的难题。
③危害大。
高浓度、恶臭的垃圾渗滤液是一种有毒性的污水,其臭味对人体呼吸、消化、血管神经系统会产生毒副作用。
有毒性污水会渗入地下水,,会造成地下水几十年不能饮用,被污染土地不能耕种,可以说填埋场渗滤液是人类的一种公害。
3.项目建设意义
对垃圾渗滤液等有机污水无害化处理是各级政府的责任。
2008年3月17日,中国环境保护部门出台了《生活垃圾填埋场污染控制标准》,明确要求垃圾填埋必须建设污水处理装置,处理排放标准必须按国家统一排放标准控制限制的COD在100M/L以下,才可以达标排放。
因此,投资建设垃圾填埋场污水处理及再生利用项目,这对环保、节能、减排,解决重大污染源,保护土壤和地下水资源,提高环境质量,确保广大群众身体健康具有十分重要的意义。
第三章项目流程
东莞微生物生态能源研究所发明的污水处理及再生利用制品技术,既可以按垃圾渗滤液无害化处理达国际标准排放,也可以把净化后的污水再生利用制成一种新能源。
其自动化工艺流程是自行设计的,主要由污水处理、生物制品、产品储存三大部分组成(详见附图)。
生产流程的实施步骤是:
1.建设污水处理池。
先在填埋场下游区规划一个约2万吨的垃圾渗滤液收集、储存池和约400吨的污水调配、发酵池各一个备用。
2.生物复合添加剂制作。
将l0多年来筛选、培育的20种微牛物种群,加上配料,制成微生物复合添加剂1-3号备用。
3.污水初级处理。
将自制的生物复合l号添加剂按比例加入污水发酵池,经16小时充分发酵备用。
4.污水深级处理。
将自制的生物复合添加剂按比例分别加入6个生物过滤器,通过生物添加剂吸附、降解、过滤的原理,进行有效除黑、除臭、除虫、除毒、除重金属元素,使浓度高、色度高、毒性大、难降解恶臭的垃圾渗滤液变清、无色、无味、无毒、无重金属元素。
5.利用废水制品。
在装有污水的反应器中,分别按配比加入微生物2—3号添加剂,住常温常压条件下,通过约10个小时,催化发酵、生化反应、变性合成,就可以将这些回收污水全部转化成一种可替代能源的液体燃料。
第四章产品特性
本产品是世界上首次由有机污水再生利用制成一种无色、无味、无毒、无污染,具有再生性的新型清洁液体燃料,各项性能经国家有关部门检验,各项指标完全符合国家制定的醇基燃料GBl6663—1996一级标准和环保燃料排放标准要求。
1.产品主要理化指标。
项目
标准要求
检验结果
评价
检验单位
密度(20℃)
750-1000
885.3
合格
中石化检验中心
闪点℃
≥15
23
合格
中石化检验中心
凝点
℃
低于0.20
合格
中石化检验中心
热值
>4500
7600
合格
台架对比试验
2.产品燃烧排放情况。
产品成份经清华等科研部门分析,内含成份无重金属离子;燃烧经东
莞市环境保护豁测站监测,达到国家一级排放标准(详见监测报告)。
3.产品特性优点。
(1)热值高、成本廉。
产品经检测热值为7600大卡/千克,在特制炉灶燃烧热量达8600-1万大卡,与石油液化气、柴油热值相当。
原料来源于有机污水,不花钱,易得,加上产品制作在常温、常压条件生产,减少电费开支,生产成本仅为柴油的l/3左右,利润空间较大。
(2)清洁卫生、绿色环保。
该燃料含氧量高、燃烧充分,无黑烟、无腐蚀、无积碳、无残液残渣,燃烧后废气排放无任何污染,是名副其实的清洁燃料。
(3)安全可靠、适用范围广。
本产品在常温常压下储存、运输和使用,无需高压瓶,用普通铁桶或塑料罐储存即可,使用安全方便。
万一失火,用水即可扑灭,不会引发爆炸的危险,也不会因泄露而引发中毒事件。
产品用途广泛,完全可以替代汽油、柴油、液化气、天然气,适用于酒店、宾馆、学校、机关等大型企业及团体厨房使用炉灶或锅炉、内燃机发电,还可以为汽车提供动力。
第五章污水转能机理
有机污水再生利用转化能源是一个综合复杂生物化学过程,转化合成产品的机理主要由三个因素起作用。
1.有机污水有机物起基础性作用。
大家知道用清水或浓度较低的无机污水是无法变为能源的,但浓度高、恶臭的有机污水则不同,其原因是:
COD、BOD高垃圾渗透液等有机污水,除含硫、氨化合物外,其余都是各类有机化合物,其中相当多是有机碳和碳源。
这些有机物的用途,对培养微生物,稳定微生物细胞结构,维持酶的活性,提高降污功效,使有机物质转化新能源起基础性作用。
2.特殊处理装置起保障作用。
试验表明:
有机污水中COD含量越高,制出来的能源热值就会越高。
如果采用传统的化学沉淀法、氧化还原法、电解法、厌氧离子交换法等,很难达到既去除各种重金属冬物,又保留可用的有机物的效果。
因此,研究所汇集世界污水处理和微生物制品先进技术,自行研制了一套用“微生物+滤膜法”自动处理装置。
这套独特自动处理装置的最大特点,能在常温、常压条件下,运用微生物对重金属吸附和滤膜法的机理,既能做到有机污水中各种重金属离子、铁、铜、铬、铅和含硫有害物被生物吸附、去除,又能保留可用的有机物,使污水再生利用转化能源起保障作用。
3.微生物复合添加剂起关键性作用。
研究所通过筛选、培养28种特殊微生物种群,按“综合菌+辅助原料”模式研制出高效实用的系列微生物复合制剂1-3号,在生物降解、多种化学反应下,能使有机污水迅速分解、反应变性、合成变能中起关键性作用。
其转化合成机理,大概分为:
前酸性反应、中变性反应、后增热值反应三个阶段。
举例如下:
(1)前酸性反应阶段。
按照亨利定律,高浓度、恶臭污水溶解在水中的臭气、污染物被微生物细胞和分泌的酶分解后吸收,分解过程产生大量有机酸,主要是挥发性脂肪酸(VFA)和醇,使发酵环境中PH下降,呈酸性。
一般的有机臭气物质分解二氧化碳和水,含硫的臭气成份分解为亚硫酸和硫酸,含氮的臭气成份分解为亚硝酸和硝酸。
(2)中变性反应阶段。
添加剂
①酯化反应。
加入2号添加剂与多种有机酸发生酯化反应生成甲酸、甲脂添加剂+HCOOH→HCOOCH3+H20。
②氧化反应。
醇被空气氧化成醛、CH30H+½0--------→
HCHC+H20.
③羟基化反应。
添加剂与光空发生羟基化反应生成氧甲酸甲脂,
进一步反应生成碳酸二甲脂,添加剂+COCL2→CH30COCL+HCL,添加剂+CH30H→CH3O2CO+HCL,添加剂与一氧化碳、二氧化碳生羟基化反应还可以生成多种产品。
石化甲醇分子式CH30H:
即H3羟基和OH羟基分子相结合叫醇。
本产品以含醇类成份为主,所以定性为生物醇基复合燃料,取名为“HTF”。
(3)后增热值反应阶段。
这个阶段,主要将具有催化、助燃、稳定作用的微生物复合3号添加剂,加入最后2个生物反应器中,就可以使含酸性有机物分子更为活跃,进一步降低酸性,变性为有机可燃物,含碳量不断增多,产品兼容稳定性更好,燃烧更充分、热值高,使用安全可靠,无环境污染。
第六章投资效益测算
1.固定资产投资。
建设年产l0万吨污水处理项目,需要占地约50亩土地,生产布局分为污水储藏区、污水处理区、产品储存区、固定资产总投资4600万元,不含流动资金1000万元(详见表一)。
固定资金投资表
序号
项目名称
规格
数量
金额(万元)
备注
1
污水收集、储存池
2万立方米
1个
150
2
污水调配池
500立方米
2个
100
3
菌种生产罐
55、55、30吨
3个
50
4
反应器、反应罐
70—100立方米
15个
200
5
检测设备
20件
约20件
50
6
离心水泵
大、中、小型
10个
50
7
产品储存罐
400吨
5个
2500
8
办公、厂房、宿舍
1500平方米
200
9
运输汽车
10吨、20吨
5台
100
10
土地
亩
50亩
1000
1l
不可预见费
200
合计
4600
2.项目收支测算。
本项目是利用有机污水再生制能,虽然原料70%来源广、易得,但约占30%微生物复合添加剂制作成本较重,其他成本与通常工厂接近(详见表二)。
年产l0万吨收支表
项目
数量
单价/吨
总收入
备注
产品收入
10万吨
3000元/吨
3亿元
项目
单价成本
总成本(年)
备注
费用支出
添加剂及原材料
1800元/吨
1.8亿元
电费
1万元/月
300万元
费
工资
20万元/月
200万元
用
运输费用
10万元/月
100万元
支
劳保费
5万元/月
50万元
出
制造成本
200元/吨
200万元
不可预见费
10万元/月
150万元
合计
1.9亿元
3.收益概算情况。
根据上述年产l0万吨燃料预算表总收支情况概述如下:
(1)销售总收入人民币约3亿元;
(2)减除总费用支出人民币2.36亿元(内含固定资产投入和各种费用支出);
(3)毛利总收入6400万元;
(4)扣除税金l.O24万元,流动资金利息200万元;
(5)净利润收入5196万元;
(6)投资效益价,收入较好,一年可收回总投资成本。
第七章投资风险分析
本项目经多年研发,拥有自己的知识产权,经一年多中试,技术已经成熟,可以产业化生产。
在产业化生产过程中,不可避免遇到技术上、市场上、政策上的问题,为避免投资风险,增加收益,项目负责部门将会采取应对措施加以解决。
I
1.技术风险分析。
微生物制品技术是世界上一项高新技术。
在目前世界上,利用有机污水制能的,有中国、美国、英国可以从有机污水中提取氢气,为汽车提供动力,但生产成本重,难于产业化发展而我们可以利用有机污水能制出液体燃料。
本项目问世后,惊动欧美各国,发展方向得到联合国相关领导的充分肯定。
技术发明人邓楚柏研究员从研发至今已有十多年,中试已获成功,产品已经有关部门检验合格,但有机污水转化合成能源机理体系还有待完善,产业化发展还需人才、技术来支撑。
为此,东莞微生物生态能源研究所将采取积极、稳步发展的战略,计划在东莞设立“生物能源”示范基地,与清华大学和生物研究机构建立生物能源研发中心,建立一支高素质、实用型技术团队,进一步提高产品质量,最大限度地降低技术风险,为产业化发展提供样板工程和技术服务。
2.市场风险分析。
从我国燃料市场销售区域分布看:
主要消费地区集中在华南、华东地区,占全国消费总量的71%左右。
其中近几年来看,广东燃料需求均保持l000万吨/年的水平,占全国燃料油需求量的1/4到1/3,产品需求空间较大;从产品价格成品来看,该产品燃料值、用量接近柴油,但其成本是柴油生产成本的1/3,如该产品定位在民用燃烧用,价值约在柴油一般价格左右,产品销售空间大;从中试产品试销看,产品受到用户认可。
只要有良好经营销售策略,有一支良好的销售服务队伍,建立营集网络、产品营销是没有风险的。
3.政策风险分析。
本项目是符合国家环保、再生能源循环经济产业发展政策,被行家们认为是21世纪最有社会效益和经济效益的新能源产业。
主要体现在:
(1)在难降解污水处理上,实现污水处理零排放,解决重污染源,有利于环保;
(2)在污水再生利用上,发明了污水再生利用制能源高新技术,开辟了再生能源新途径,有利于缓解能源危机;
(3)在产业发展上,把污水再生利用,变废为宝,有利于循环经济发展;
(4)在投资效益上,原料来源于污水,取料易得,投资效益好,有利于地方形成新经济增长点;
(5)在产品市场上,可使用户获得廉价、安全、高效燃料,降低生产成本,有利于促进企业经济发展。
但是,由于产品新,很多人对“污水可变能源”感到奇怪,还不能完全接受,在贯彻落实产业政策上受不同程度影响。
东莞微生物生态能源研究所在科学发展观的指导下,在国家政策支持下,怀着对科学高度负责的精神,一定会进一步在深入研究的基础上,积极推进新能源产业化发展,为解决能源紧缺和减缓地球变暖做出贡献。
结论意见:
项目符合产业化政策,科技含量高,技术可行,投资效益好风险小,具有良好的社会和经济效益,可推荐国家、政府产业化发展。
二〇一〇年一月五日
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