1T/JAASSXX—2024用于土壤修復和改良的生物質炭類材料生產質量控制技術規范本文件規定了有機固體廢棄物制備生物質炭的術語和定義、設備要求、技術工藝、副產物處置和利用、環境要求、生物質炭類修復/改良材料生產質量評價方法等內容。本文件適用于以農作物秸稈、菌渣、果枝、棉桿、花生殼、木材廢料以及畜禽糞便、河溝濾泥、污泥等城市或農林業有機廢棄物為主要原料，應用在土壤肥力缺失，理化結構失衡，受重金屬或有機物污染等需要修復及改良土壤中的生物質炭類材料的生產質量控制。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB3095環境空氣質量標準GB13271鍋爐大氣污染物排放標準GB15577粉塵防爆安全規程GB38400-2019肥料中有毒有害物質的限量要求GB15618-2018土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準(試行)GB36600-2018土壤環境質量建設用地土壤污染風險管控標準(試行)GB/T12801生產過程安全衛生要求總則GB/T30366生物質術語GB/T16658-2007煤中鉻、鎘、鉛的測定方法GB/T16659-2008煤中汞的測定方法GB/T3058-2008煤中砷的測定方法GB/T19225-2003煤中銅、鈷、鎳、鋅的測定方法GB/T16415-2008煤中硒的測定方法氫化物發生原子吸收法GB/T14352.2-2010鎢礦石、鉬礦石化學分析方法第2部分:鉬量測定DB37/T4546-2022農業廢棄物制備生物質炭技術規程DB43/T2191-2021農用地土壤重金屬污染修復治理效果評價技術規范DB11/T783-2011污染場地修復驗收技術規范NY/T3036-2016肥料和土壤調理劑水分含量、粒度、細度的測定NY/T3672生物質炭檢測方法通則HJ77.3-2008固體廢物二惡英類的測定同位素稀釋高分辨氣相色譜-高分辨質譜法HJ743-2015土壤和沉積物多氯聯苯的測定氣相色譜-質譜法ISO/TR20736Sludgerecovery,recycling,treatmentanddisposal—Guidanceonthermaltreatmentofsludge3術語和定義GB/T30366界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1農業有機廢棄物agriculturalorganicwastes整個農業生產過程中產生的有機類廢棄物質，主要包括農作物秸稈、玉米芯、稻殼、花生殼和畜禽糞便等。2T/JAASSXX—20243.2林業有機廢棄物forestryorganicwastes林業生產、森林更新和林產品加工過程中產生的有機廢棄物。包括采伐剩余物、清林撫育剩余物和木材加工剩余物。3.3生物質炭biochar在無氧和缺氧條件下將廢棄農作物秸稈、菌渣、果枝、棉桿、花生殼、畜禽糞便、木材廢料等在一定溫度下，通過熱裂解的方式得到的一種孔隙發達、芳香化程度高、比表面積大、理化性質穩定、可溶性低、熔沸點高、吸附和抗氧化能力強的固體富碳材料。3.4熱裂解pyrolysiscarbonization生物質熱裂解（又稱熱解或裂解通常是指在無氧或低氧環境下，生物質等原料被加熱升溫引起分子分解產生焦炭、可冷凝液體和氣體產物的過程，是生物質能的一種重要利用形式。根據溫度、壓力、停留時間和升溫速率的不同，一般分為快速熱解和慢速熱解兩種方式。3.5木醋液pyrolysiswoodvinegar木質原料熱解炭化產生的一種以醋酸為主要成分的棕色或棕紅色透明液體。3.6農用地土壤重金屬污染heavymetalpollutionofagriculturallandsoil因土壤重金屬含量達到農產品質安全農作物生長或對農用地環境質量產生不利影響且超過可接受風險的現象。3.7場地土壤重金屬污染heavymetalcontaminationofsitesoils建設用地和工業用地中因人類活動造成土壤中的金屬元素含量達到人類承受風險的，從而造成不利影響的現象。3.8復配劑compoundingagent在生物質材料加工前故意混合或無意中與生物質原料混合的無機材料。這些材料不會以與生物質相同的方式碳化。包括土壤和天然土壤的常見成分，如粘土，礫石，礦物，菌劑等，它們可能與生物質一起聚集或通過預先使用生物質原料混合在一起。復配劑可以在各種各樣的原料中找到，例如農業殘留物，糞肥和城市固體廢物等。4設備要求根據炭化工藝的不同，可選擇固定床、移動床、流化床等連續性半封閉式熱裂解設備。熱裂解設備工作狀態正常，能滿足連續生產技術需要，且設備布置應緊湊合理，應留有足夠場地空間以便操作、維修和管理。設備操作人員等應按照設備安全操作規程進行設備操作。設備運行管理應符合GB15577要求。5技術工藝5.1工藝流程農、林業有機廢棄物制備生物質炭技術工藝采用在一定溫度下無氧或微氧干餾條件下采用熱裂解技術制備生物質炭，主要技術流程如下：3T/JAASSXX—20245.2原料要求生物質炭的原料為生物質，主要選擇產出量較大、資源豐富、易于獲取的農林有機廢棄物，包括玉米、小麥、高粱、稻子等作物的秸稈、果樹等樹木的枝條、牛、羊、豬等畜牧糞便，以及城市污泥或河溝濾泥等。原料中要求無碎石、土塊、塑料、鐵絲等雜質，原料自然含水量應小于80wt%（含水量的測定方法以NY/T3036-2016執行）。如原料含水量較高，應結合工藝要求進行自然干燥或人工干燥處理，干燥后原料含水量應小于30wt%。此外，用作生物質炭生產的原料可以是生物質和其他復配劑的組合，但按干重計復配物含量不得超過10%。任何占原料干重10%或更多的復配劑都必須作為原料組分報告。復配后原料中有毒有害物質應符合GB38400-2019。5.3原料預處理生物質炭制備前應對原料進行干燥、粉碎處理。原料粉碎應在通風良好的場地進行，粉碎設備應帶有除塵裝罝。粉碎后原料的粒度應小于50mm。當熱裂解設備對原料尺寸有具體要求時，粉碎后的原料顆粒尺寸應滿足熱裂解設備的要求。粒度的測定方法以NY/T3036-2016執行。5.4熱裂解對原料進行熱裂解應在具有防雨和通風條件良好的場地進行，生產過程安全衛生應符合GB/T12801要求。不同原料熱裂解的反應溫度、反應時間、升溫速率等技術參數選擇參照表1。同一原料在同一批次進行熱裂解反應溫度波動應小于等于50℃。表1不同原料熱裂解參數選擇℃~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~5.5生物質炭卸出生物質炭制備結束后，卸出，室溫冷卻至60℃以下，自然堆放24h后，方可使用。5.6注意事項生物質炭是裂解完成后殘留的黑色固體位置，若呈灰白色則為灰化嚴重，呈黃褐色或原料的原色則為裂解不完全，二者均是裂解條件或裂解時間控制不當條件下的產物，為不合格的產品。對于使用粉碎秸稈生產的生物質炭產品可直接使用，而對于采用原狀秸稈制得的生物質炭宜對其進行適當擠壓，以使其斷成長度小于1cm的小段或顆粒。對于較細的粉末應噴施5%左右的水使其濕潤以避免揚塵。6生物質炭類修復/改良材料質量評價方法農業廢棄物制備生物質炭的產炭率應在20%-50%。檢測方法參照NY/T3672執行。根據對生物質炭特性及安全性的相關參數評估，確定了生物質炭材料的三類測試。4T/JAASSXX—2024測試類別A-基本實用性能：要求所有生物質炭。A組測試評估用于土壤的生物質炭材料所需的最基本特性。測試類別B-毒性評估：要求所有生物質炭。測試類別C-高級分析和土壤增強特性：選擇性測定。所有生物質炭必須進行基本實用性能測試，并符合測試類別A中規定的標準，如表2所示。生物質炭的基本特征包括粒徑和水分等物理性質，以及元素[氫（H）、碳（C）和氮（N）]比例，灰分比例，電導率（EC）和pH等。有機碳（Corg）含量用于根據材料中有機碳的百分比將生物質炭材料劃分為三類，并代表生物質炭材料中典型的有機碳含量范圍。碳的穩定性由氫與有機碳的摩爾比表示，該比值越低，碳的穩定性越好。表2測試類別A-參數、標準和測試方法有機碳（C）H:C所有報告值都將保留到一個小數點后一位有除了測試A外，所有生物質炭材料必須符合下表3所列的土壤毒性評估閾值。毒物可分為兩類：一類可能存在于所使用的原料中（金屬和多氯聯苯另一類可能由用于制造生物質炭的熱化學轉化過程產生（多環芳烴和二惡英/呋喃）。表3測試類別B-參數、允許的最大閾值和測試方法），0.2-1砷鎘5T/JAASSXX—2024鉻鈷銅鉛汞鉬鎳硒鋅所有報告值都將保留到一個小數點后一位有生物質炭高級分析特性包括生物質炭的揮發物含量和表面積（表4）。生物質炭增強特性鑒定了生物質炭中所含的植物所需養分。表4測試類別C-參數、標準和測試方法m/gm/g所有報告值都將保留到一個小數點后一位有7生物質炭類修復/改良材料效果判定方法應根據修復治理目標和修復治理類型，選取評價目標。建議在農業土壤中施用生物質炭比例每噸小于15%，在場地土壤中施用每噸小于50%。與其他修復和改良性技術聯合使用可根據實際工藝技術進行調整。不同廢棄物種類建議對應使用，污泥等生物炭在農業土壤中施用需達到生物質炭類材料最低污染物標準。農用地土壤重金屬污染修復效果評價具體參考GB15618-2018。其他場地土壤重金屬污染修復效果評價參考GB36600-2018和DB43/T2191-2021。8副產物處置和利用生物質炭是慢速熱解產生的主要固體產品，熱解過程還會產生大量廢煙氣，一部分經過冷凝形成粗木醋液，另一部分為不可冷凝性氣體。生物質熱解產生的副產物中存在部分揮發性物質。因此，在保證產品得率的基礎上，采用有效的多聯產工藝對熱解過程中產生的揮發分進行收集，有利于推進可持續、經濟的工業化。不可利用的副產物參考ISO/TR20736進行收集與管理。8.1液態副產物6T/JAASSXX—2024原料熱解過程中產生的煙氣冷凝物（液態副產物）應收集在防滲池并妥善進行二次深加工或集中銷售利用。液態副產物可作為原料精煉加工成高附加值的農業投入品或送往發電廠、供熱站等用于燃燒發電或供熱，可參照DB37/T4546-2022。8.2氣態副產物原料熱裂解過程中產生的氣態副產物不應直接排放，應加以收集利用或直接燃燒，收集到的氣態副產物優先燃燒回用于原料的干燥和熱裂解等環節。此外，利用農林生物質原料（廢木屑、秸稈等）進行熱解汽化反應產生的木煤氣，可用于供給居民生活用氣、供熱和發電