特征污染物的物料平衡在清潔生產(chǎn)審核中的應(yīng)用

福建省環(huán)境應(yīng)急與事故調(diào)查中心 潘 敏

根據(jù)《清潔生產(chǎn)審核暫行辦法》，企業(yè)實施清潔生產(chǎn)審核必須開展深入、細致的物料平衡工作，通過對生產(chǎn)和服務(wù)過程的投入產(chǎn)出分析，建立物料平衡、水平衡、資源平衡以及污染因子平衡，準確判斷審核重點的物料、能源流失部位和數(shù)量，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，為產(chǎn)生和研制清潔生產(chǎn)方案提供科學(xué)依據(jù)。本文擬重點討論特征污染物的物料平衡在清潔生產(chǎn)審核中的應(yīng)用。

1 物料平衡的建立

建立物料平衡的對象必須針對審核重點，即企業(yè)當中污染嚴重的環(huán)節(jié)或部位、消耗大的環(huán)節(jié)或部位、環(huán)境及公眾壓力大的環(huán)節(jié)或問題以及有明顯的清潔生產(chǎn)機會的環(huán)節(jié)或問題。在明確審核重點后，可根據(jù)審核重點的實際生產(chǎn)情況確定如何建立物料平衡。

物料平衡是指產(chǎn)品或物料實際產(chǎn)量或?qū)嶋H用量及收集到的損耗之和與理論產(chǎn)量或理論用量之間的比較，并考慮可允許的偏差范圍。特征污染物的平衡也是物料平衡的一種重要平衡形式，它是對我們關(guān)心的某一物質(zhì)(重要的污染物)通過特征污染物平衡進行深入的討論，大多數(shù)特征污染物平衡是以重金屬或是某元素為主進行物料衡算的，有些有機污染物在生產(chǎn)過程中發(fā)生了復(fù)雜的化學(xué)變化，由于機理過于復(fù)雜，則很少能采用物料平衡的方法進行計算。

特征污染物的平衡是根據(jù)質(zhì)量守恒定律，即：原輔料中含量+回用物中含量=產(chǎn)品中含量+排放污染物中含量+處理回收的含量（含量均是指某特征污染物的含量）。

清潔生產(chǎn)審核中，物料核算應(yīng)計算實測偏差、原料利用率，并分析物料流失原因。對不同的企業(yè)應(yīng)根據(jù)行業(yè)特色，建立特征污染物的污染因子平衡。對企業(yè)能源消耗現(xiàn)狀進行全面分析，以便更有針對性地提出清潔生產(chǎn)的無低費方案或是中高費方案。

2 案例分析

下面以某活性炭生產(chǎn)企業(yè)為例，分析特征污染物的平衡在清潔生產(chǎn)審核中的應(yīng)用。

2.1 生產(chǎn)工藝簡介

該企業(yè)主要利用當?shù)刂衲炯庸なＳ辔餅樵?，通過磷酸法生產(chǎn)高品質(zhì)木質(zhì)粉狀活性炭，即：先將烘干、篩選過的木屑按一定比例與磷酸溶液混合，然后傳輸送入炭化活化一體爐進行炭化活化，經(jīng)炭化活化后的活性炭經(jīng)水洗、過濾、烘干后送至包裝車間。

2.2 特征污染物平衡

除了物料平衡和水平衡外，本文著重對磷平衡作主要分析。生產(chǎn)線的磷平衡如下圖所示。

圖1 某活性炭廠1萬噸生產(chǎn)線磷酸平衡圖

從圖1可以看出，炭活化轉(zhuǎn)窯煙氣未收集處理，氣體排放帶走磷酸量高達1269t/a，成品帶走980 t/a，在洗滌過程中也造成了一定量的磷酸灑落。

2.3 清潔生產(chǎn)潛力分析

（1）該企業(yè)的炭活化轉(zhuǎn)窯煙氣未進行除酸霧處理。雖然目前廢氣排放標準未限制磷酸排放指標，但磷酸的排放多少會對廠區(qū)周邊植被、居民區(qū)及場內(nèi)員工的身體健康造成不利影響。根據(jù)《工業(yè)場所有害因素職業(yè)接觸限值》（GBZ2-2002）規(guī)定，工作場所空氣中有毒物質(zhì)容許濃度中P2O5的最高容許濃度為1mg/m3，可通過對煙氣的處理，將煙氣中的磷酸霧回收成磷酸再利用。

（2）企業(yè)存在炭化窯窯頭、出料口煙氣無組織排放，窯尾煙氣泄漏現(xiàn)象。

（3）活化炭化爐出來的含磷酸的活性炭用水經(jīng)洗滌后過濾除磷酸，洗滌過程采用間歇分散式洗滌，手工操作，在洗滌、轉(zhuǎn)移過程中易造成磷酸溶液、活性炭灑落，酸液對地面有腐蝕作用。同時洗滌過程中產(chǎn)生的稀磷酸濃度不一，前期洗滌廢液的磷酸濃度高，回收用于浸漬工段，后期洗滌液磷酸濃度較低，無回收利用價值，排入廢水治理設(shè)施進行治理，廢水量大，造成水資源浪費，加大廢水處理設(shè)施的負荷。

2.4 清潔生產(chǎn)方案

（1）在炭活化轉(zhuǎn)窯增加高壓靜電除塵除酸霧設(shè)備，煙氣經(jīng)過該設(shè)備，通過高壓直流電從電暈極線不斷發(fā)出自由電子與周圍的氣體分子碰撞，使氣體分子電離成正負離子，這些離子與煙氣中的粉塵粒子、酸霧粒子碰撞，使其荷電，荷電后的粒子在電場力的作用下，定向收集煙氣的煙塵顆粒以及磷酸氣中的磷酸離子（回收為25～30波美度的磷酸），回收的液態(tài)磷酸再利用，廢氣經(jīng)40米高的煙囪排放。

（2）安裝炭化窯窯頭出料口煙氣收集處理設(shè)施，對窯尾密封圈進行改造，避免含磷酸煙氣無組織排放。

（3）將間歇分散式洗滌方式改為集洗滌與過濾于一體的集中循環(huán)封閉式洗滌方式，洗滌液從含酸最低的一端通入，最后從含磷酸濃度最高的一端流出，得到的洗滌液的磷酸濃度較高，可以達到50%以上，回收用于浸漬工段，只有少量稀磷酸廢液產(chǎn)生，同時可以節(jié)省活性炭在各洗滌桶間轉(zhuǎn)移的勞動力，避免了活性炭在各洗滌桶間轉(zhuǎn)移引起的灑落，降低了洗滌用水量及廢水產(chǎn)生量，削減了磷酸用量，改善車間作業(yè)環(huán)境。同時，采用真空脫水密封性好，活性炭中含水量從原來的 72%可降低到 67%，大大降低了后續(xù)成品烘干的能耗。

3 結(jié)語

建立物料平衡是清潔生產(chǎn)審核的重要手段，是發(fā)現(xiàn)審核重點的物料流失環(huán)節(jié)、找出廢棄物產(chǎn)生原因、查找物料儲運、生產(chǎn)運行、管理以及廢棄物排放等方面存在問題的基本方法，可以通過物料平衡的結(jié)果找出企業(yè)與國內(nèi)外清潔生產(chǎn)先進水平企業(yè)之間的差距，同時為清潔生產(chǎn)方案的產(chǎn)生提供依據(jù)。企業(yè)在開展清潔生產(chǎn)審核過程中，應(yīng)重視物料平衡工作，根據(jù)自身實際情況選取建立物料平衡的方法，為審核工作的順利開展提供有力的保障，打下堅實的基礎(chǔ)。

[1]國家環(huán)境保護局.企業(yè)清潔生產(chǎn)審計手冊[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1996.

[2]錢易.清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟——概念、方法和案例[M].北京: 清華大學(xué)出版社，2006.

[3]劉剛，陳玉成.清潔生產(chǎn)審核過程中的物料平衡技術(shù)與方法探討[J].三峽環(huán)境與生態(tài)，2011，33（2）: 38-42.

[4]張新華，田珺，陳婷，潘旻陽.物料平衡分析在形成清潔生產(chǎn)審核方案中的應(yīng)用[J].污染防治技術(shù)，2012，25（2）: 34-37.