福建省環(huán)境科學(xué)研究院 周世良

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清潔生產(chǎn)審核中的物料平衡

福建省環(huán)境科學(xué)研究院 周世良

物料平衡是清潔生產(chǎn)審核中的一個(gè)重要手段，它用定量的方法科學(xué)計(jì)算生產(chǎn)過程中物料的流失，找出清潔生產(chǎn)機(jī)遇。該文通過一個(gè)陶瓷廠制成車間的案例，說明物料平衡在清潔生產(chǎn)審核中的目的、過程和應(yīng)用。

清潔生產(chǎn)審核 物料平衡 環(huán)評(píng) 陶瓷廠

1 問題的提出

筆者在參加清潔生產(chǎn)審核評(píng)審中，發(fā)現(xiàn)幾乎所有的清潔生產(chǎn)審核報(bào)告中都有物料平衡的實(shí)測(cè)章節(jié)，但做完了物料平衡的實(shí)測(cè)后，只是比較了實(shí)驗(yàn)的偏差后就沒有了下文，物料平衡實(shí)測(cè)成了清潔生產(chǎn)審核報(bào)告的一個(gè)裝飾品。為此，本文擬討論物料平衡在清潔生產(chǎn)審核中目的、過程和應(yīng)用。

2 物料平衡

物料平衡是環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究中的常用方法之一。在環(huán)境科研、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、清潔生產(chǎn)審核等方面都有很廣泛的應(yīng)用，物料平衡還包括水平衡、特征污染物平衡等內(nèi)容。

物料平衡是根據(jù)質(zhì)量守恒定律，對(duì)某一個(gè)系統(tǒng)輸入和輸出的物料量進(jìn)行分析討論的方法。根據(jù)物料平衡的不同目的，可以設(shè)計(jì)不同的方案進(jìn)行研究，物料平衡的總體思路是：

根據(jù)質(zhì)量守恒定律，即：投入物質(zhì)總和=產(chǎn)出物質(zhì)總和

其中：投入=原料+輔料+其他混入

產(chǎn)出=回收+處理+轉(zhuǎn)化+產(chǎn)品+排放

水平衡是物料平衡的一個(gè)重要部分。水若參與反應(yīng)，則應(yīng)是物料衡算中的一部分，但在許多情況下，它并不直接參與反應(yīng)，如引入蒸氣、清洗和冷卻等，則其本身化學(xué)性質(zhì)是不變，因此，也可以單獨(dú)通過水平衡進(jìn)行討論。

特征污染物的平衡也是物料平衡的一種重要平衡形式，它是對(duì)某一我們關(guān)心的物質(zhì)(重要的污染物) 通過特征污染物平衡進(jìn)行深入的討論，大多數(shù)特征污染物平衡是以重金屬或是某元素為主進(jìn)行物料衡算的，有些有機(jī)污染物在生產(chǎn)的過程中發(fā)生了復(fù)雜的化學(xué)變化，由于機(jī)理過于復(fù)雜，則很少能采用物料平衡的方法進(jìn)行計(jì)算。

在環(huán)境影響評(píng)價(jià)中，物料平衡的目的是用來求取擬建工程的污染物排放源強(qiáng)的，然后用于預(yù)測(cè)該工程對(duì)環(huán)境的影響程度。由于工程尚未建成，不可能進(jìn)行實(shí)測(cè)，因此，主要是通過理論計(jì)算法、類比等方法（如排污系數(shù)法等）進(jìn)行計(jì)算，分析污染物的產(chǎn)生環(huán)節(jié)和數(shù)量。

清潔生產(chǎn)審計(jì)中物料平衡的目的，是為了準(zhǔn)確地判斷審計(jì)重點(diǎn)的廢棄物流，定量地確定廢棄物的數(shù)量、成分以及去向，從而發(fā)現(xiàn)過去無組織排放或未被注意的物料流失，并為產(chǎn)生和研制清潔生產(chǎn)方案提供科學(xué)依據(jù)。

因此，清潔生產(chǎn)審核中的物料平衡主要是通過對(duì)物料輸入、輸出量的定量計(jì)量，進(jìn)行物料平衡，確定物料損失物的去向（特別是無組織排放情況），發(fā)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的潛力，以便有針對(duì)性地提出清潔生產(chǎn)的無低費(fèi)方案或是中高費(fèi)方案。因此，在清潔生產(chǎn)審核中的物料平衡實(shí)測(cè)過程中，不應(yīng)該有估算值進(jìn)入平衡中；對(duì)復(fù)雜的工藝過程，不一定進(jìn)行全過程的物料實(shí)測(cè)，可以針對(duì)某一重點(diǎn)工段進(jìn)行物料實(shí)測(cè)，確定該工段物料損失物的去向，發(fā)現(xiàn)該工段清潔生產(chǎn)的潛力。

3 案例分析

以下通過一個(gè)陶瓷廠制成車間的案例來說明在清潔生產(chǎn)審核中的物料平衡目的、方案設(shè)計(jì)和用途。

3.1 方案設(shè)計(jì)

根據(jù)陶瓷廠制成車間的工藝流程，為了求取該車間的物料流失情況，尋找清潔生產(chǎn)的機(jī)會(huì)，達(dá)到求取制成車間的無組織排放的粉塵量的目的。我們?cè)O(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案:

設(shè)輸入:粉料A和秞料B；輸出:產(chǎn)品C和次品D; 廢坯土E；除塵器中回收粉料F。用稱重法測(cè)得各物料的質(zhì)量。

通過對(duì)除塵器出口風(fēng)量和粉塵濃度的監(jiān)測(cè)求得從排氣筒排出的粉塵質(zhì)量G。

通過各種物料的含水率分析，求取排入空氣中的水量。

3.2 實(shí)測(cè)

輸入:粉料A和秞料B稱重，并分析其含水率。

輸出:產(chǎn)品C和次品D; 廢坯土E；除塵器中回收粉料稱重F；除塵器出口監(jiān)測(cè)風(fēng)量和粉塵濃度得出有組織排放的粉塵G；并分析其含水率。

則散發(fā)在空氣中的水份：

Y=（A×A1%+B×B1%）－（C×C1%×＋D×D1%×＋E×E1%＋F×F1%）

進(jìn)出工段的物料差，減去散發(fā)在空氣中的水份，可以得出該工段的無組織排放粉塵。

如某次測(cè)得的數(shù)據(jù)如圖1，則可以算得制成車間無組織排放的粉塵量。

X=（A+B）－（C＋D＋E＋F＋Y）

=(499+28)-(455+8+5+5+1+43)=527-517=10

圖1

3.3 清潔生產(chǎn)潛力分析

根據(jù)該工段的物料平衡和無組織排放粉塵的量，我們可以提出清潔生產(chǎn)的改進(jìn)方案。比如:

3.3.1其除塵器效率為83%左右，不是很高，可以通過增加除塵設(shè)施；提高除塵器效率。

3.3.2實(shí)際原料利用率：其產(chǎn)品得率為86.4%，可以通過減少次品率，提高產(chǎn)品得率。

3.3.3根據(jù)無組織排放粉塵的量的分析，發(fā)現(xiàn)在圧坯工段的粉塵最大，應(yīng)增設(shè)除塵設(shè)施；其次是磨邊工段的粉塵量排放也較大，并且沿傳送帶落下，建議改為濕法磨邊，并沿傳送帶設(shè)立粉塵接收糟，提出回收粉料重復(fù)利用等方案。

3.4 物料平衡偏差討論

在實(shí)驗(yàn)過程中，由于存在測(cè)量?jī)x器的誤差，方案設(shè)計(jì)的人為誤差、系統(tǒng)誤差等，實(shí)驗(yàn)誤差不可避免，但以多少為宜呢? 本人認(rèn)為要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的而定。如我們要討論原料的得率，其誤差取物料量的5%是可以的。但如果為了討論物料流失部位(無組織排放)的5%，則太大了。我們可以舉個(gè)例子，如果一條5000噸/日的生產(chǎn)線，如果物料損失允許250噸/日，那么這個(gè)物料平衡實(shí)驗(yàn)還有什么意義呢?又如一個(gè)2萬噸/日縣的污水處理廠水平衡損失允許1000噸/日，那么這個(gè)水平衡實(shí)驗(yàn)又有什么意義呢?

本人認(rèn)為，上述陶瓷廠制成車間的無組織排放量測(cè)定實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了5次，分別為10、9.8、10.4、10.3、9.5，它們與平均值之間的誤差在5%～10%之間，應(yīng)該說是允許的。

4 結(jié)語

物料平衡是清潔生產(chǎn)審核中的一個(gè)重要方法，它可以用實(shí)驗(yàn)方法科學(xué)定量生產(chǎn)過程中物料的流失，我們應(yīng)該根據(jù)清潔生產(chǎn)審核的目，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，取得科學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，指導(dǎo)我們提出清潔生產(chǎn)的改進(jìn)方案，而不要把物料平衡當(dāng)作一個(gè)裝飾品。

[1] 國家環(huán)境保護(hù)局.企業(yè)清潔生產(chǎn)審計(jì)手冊(cè).

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