巫煒寧 李雯香戴 良

（1常州華諾環(huán)?？萍加邢薰?江蘇常州 213022 2江蘇常環(huán)環(huán)境科技有限公司 江蘇常州 213022）

1 物料衡算法定義及應(yīng)用

物料衡算法是指按照物質(zhì)質(zhì)量守衡的原理，定量分析生產(chǎn)過程中物料變化情況的一種方法[1]，即投入物料量總和等于產(chǎn)出產(chǎn)品、副產(chǎn)品、排放的污染物等所有輸出物質(zhì)的總和。

物料衡算法適用于有化學(xué)反應(yīng)的元素衡算或無化學(xué)反應(yīng)的任一組衡算[2]。

2 清潔生產(chǎn)水平評估難點(diǎn)

對照《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 電鍍行業(yè)》（HJ/T314-2006）[3]及其修訂方案[4]，電鍍行業(yè)共有清潔生產(chǎn)指標(biāo)21項(xiàng)，包括生產(chǎn)工藝與裝備要求指標(biāo)7項(xiàng)，資源能源利用指標(biāo)2項(xiàng)，污染物產(chǎn)生指標(biāo)（末端處理前）6項(xiàng)，環(huán)境管理要求指標(biāo)6項(xiàng)（表1）。

表1 電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)

一般而言，定性指標(biāo)易于評價(jià)，而定量指標(biāo)由于數(shù)據(jù)難以獲取成為了清潔生產(chǎn)評估的難點(diǎn)。定量指標(biāo)主要包括鍍層金屬原料綜合利用率、鍍件帶出液污染物產(chǎn)生指標(biāo)等。

3 實(shí)例應(yīng)用

以某企業(yè)為例，利用物料衡算法的元素衡算來計(jì)算難以量化的鍍層金屬原料綜合利用率和鍍件帶出液污染物指標(biāo)。

3.1 企業(yè)概況

某企業(yè)主要從事各種電子元器件及精密產(chǎn)品的電鍍及表面處理加工業(yè)務(wù)，該企業(yè)電鍍車間有2條半自動(dòng)化的滾鍍鎳生產(chǎn)線、1條半自動(dòng)滾銅生產(chǎn)線，年產(chǎn)量分別為6.93萬m2、7.14萬m2。公司設(shè)有專職的化驗(yàn)部和環(huán)保辦。

3.2 物料衡算法的應(yīng)用

3.2.1 銅元素平衡

選定鍍銅生產(chǎn)線穩(wěn)定生產(chǎn)的一個(gè)周期（約三天），實(shí)測該周期內(nèi)銅元素輸入輸出情況：該周期內(nèi)實(shí)測加入銅板20kg，生產(chǎn)產(chǎn)品6萬件，單件產(chǎn)品鍍層面積約0.078m2，用水量1656L，清洗水中銅濃度0.96 g/L，槽液中含銅0.6kg，廢氣中含銅0.4kg。計(jì)算出電鍍車間的銅元素平衡，詳見圖2、表2。

圖2 銅金屬平衡圖（單位：kg）

表2 銅元素輸入輸出情況表

實(shí)測周期內(nèi)清洗水帶走銅=0.96（g/L）*1656（L）=1589.7g，鍍件帶出液污染物產(chǎn)生指標(biāo)：1589.7g/(60000*0.078m2)=0.34g/m2。根據(jù)物料平衡，產(chǎn)品鍍層含銅17.4kg，則銅的綜合利用率=17.4kg/20kg*100%=87%。

3.2.2 鎳元素平衡

選定鍍鎳生產(chǎn)線穩(wěn)定生產(chǎn)的一個(gè)周期（約三天），實(shí)測該周期內(nèi)鎳元素輸入輸出情況：該周期內(nèi)實(shí)測加入鎳板30kg，生產(chǎn)產(chǎn)品6萬件，單件產(chǎn)品鍍層面積0.08m2，用水量5500L，清洗水含鎳濃度0.45g/L，槽液中含鎳1.2kg，廢氣中含鎳0.3kg。計(jì)算出電鍍車間的鎳元素平衡，詳見圖3、表3。

圖3 鎳金屬平衡圖（單位：kg）

表3 鎳元素輸入輸出情況表

實(shí)測周期內(nèi)清洗水帶走鎳=0.45g/L*5500L=2475g，鍍件帶出液污染物產(chǎn)生指標(biāo)=2475g/(60000*0.08m2)=0.52g/m2。根據(jù)物料平衡，產(chǎn)品鍍層含鎳26.025kg，則鎳的綜合利用率=26.025kg/30kg*100%=86.8%。

3.2.3 清潔生產(chǎn)水平對標(biāo)分析

由銅元素物料平衡可知，銅的利用率為87%，符合電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的一級標(biāo)準(zhǔn)（≥85%）；鍍單位面積的酸性銅帶出液中總銅濃度為0.34 g/m2，符合一級標(biāo)準(zhǔn)。

由鎳元素物料平衡可知，鎳的利用率是86.8%，略高于《電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)》的三級標(biāo)準(zhǔn)（80%）。鍍單位面積的鎳的帶出液中總鎳濃度為0.52g/m2，符合二級標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)語

利用物料平衡原理，對某電鍍企業(yè)進(jìn)行銅元素、鎳元素的輸入輸出平衡分析，獲得了難以量化的鍍件上含銅、含鎳的重量參數(shù)，從而計(jì)算出定量評價(jià)指標(biāo)的值，印證了物料平衡法在電鍍企業(yè)清潔生產(chǎn)水平評估中的重要作用。