清潔生產審核中的物料平衡

福建省環境科學研究院 周世良

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清潔生產審核中的物料平衡

福建省環境科學研究院 周世良

物料平衡是清潔生產審核中的一個重要手段，它用定量的方法科學計算生產過程中物料的流失，找出清潔生產機遇。該文通過一個陶瓷廠制成車間的案例，說明物料平衡在清潔生產審核中的目的、過程和應用。

清潔生產審核 物料平衡 環評 陶瓷廠

1 問題的提出

筆者在參加清潔生產審核評審中，發現幾乎所有的清潔生產審核報告中都有物料平衡的實測章節，但做完了物料平衡的實測后，只是比較了實驗的偏差后就沒有了下文，物料平衡實測成了清潔生產審核報告的一個裝飾品。為此，本文擬討論物料平衡在清潔生產審核中目的、過程和應用。

2 物料平衡

物料平衡是環境保護科學研究中的常用方法之一。在環境科研、環境影響評價、清潔生產審核等方面都有很廣泛的應用，物料平衡還包括水平衡、特征污染物平衡等內容。

物料平衡是根據質量守恒定律，對某一個系統輸入和輸出的物料量進行分析討論的方法。根據物料平衡的不同目的，可以設計不同的方案進行研究，物料平衡的總體思路是：

根據質量守恒定律，即：投入物質總和=產出物質總和

其中：投入=原料+輔料+其他混入

產出=回收+處理+轉化+產品+排放

水平衡是物料平衡的一個重要部分。水若參與反應，則應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，如引入蒸氣、清洗和冷卻等，則其本身化學性質是不變，因此，也可以單獨通過水平衡進行討論。

特征污染物的平衡也是物料平衡的一種重要平衡形式，它是對某一我們關心的物質(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的過程中發生了復雜的化學變化，由于機理過于復雜，則很少能采用物料平衡的方法進行計算。

在環境影響評價中，物料平衡的目的是用來求取擬建工程的污染物排放源強的，然后用于預測該工程對環境的影響程度。由于工程尚未建成，不可能進行實測，因此，主要是通過理論計算法、類比等方法（如排污系數法等）進行計算，分析污染物的產生環節和數量。

清潔生產審計中物料平衡的目的，是為了準確地判斷審計重點的廢棄物流，定量地確定廢棄物的數量、成分以及去向，從而發現過去無組織排放或未被注意的物料流失，并為產生和研制清潔生產方案提供科學依據。

因此，清潔生產審核中的物料平衡主要是通過對物料輸入、輸出量的定量計量，進行物料平衡，確定物料損失物的去向（特別是無組織排放情況），發現清潔生產的潛力，以便有針對性地提出清潔生產的無低費方案或是中高費方案。因此，在清潔生產審核中的物料平衡實測過程中，不應該有估算值進入平衡中；對復雜的工藝過程，不一定進行全過程的物料實測，可以針對某一重點工段進行物料實測，確定該工段物料損失物的去向，發現該工段清潔生產的潛力。

3 案例分析

以下通過一個陶瓷廠制成車間的案例來說明在清潔生產審核中的物料平衡目的、方案設計和用途。

3.1 方案設計

根據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，尋找清潔生產的機會，達到求取制成車間的無組織排放的粉塵量的目的。我們設計了以下實驗方案:

設輸入:粉料A和秞料B；輸出:產品C和次品D; 廢坯土E；除塵器中回收粉料F。用稱重法測得各物料的質量。

通過對除塵器出口風量和粉塵濃度的監測求得從排氣筒排出的粉塵質量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 實測

輸入:粉料A和秞料B稱重，并分析其含水率。

輸出:產品C和次品D; 廢坯土E；除塵器中回收粉料稱重F；除塵器出口監測風量和粉塵濃度得出有組織排放的粉塵G；并分析其含水率。

則散發在空氣中的水份：

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

進出工段的物料差，減去散發在空氣中的水份，可以得出該工段的無組織排放粉塵。

如某次測得的數據如圖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 清潔生產潛力分析

根據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的改進方案。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施；提高除塵器效率。

3.3.2實際原料利用率：其產品得率為86.4%，可以通過減少次品率，提高產品得率。

3.3.3根據無組織排放粉塵的量的分析，發現在圧坯工段的粉塵最大，應增設除塵設施；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，并沿傳送帶設立粉塵接收糟，提出回收粉料重復利用等方案。

3.4 物料平衡偏差討論

在實驗過程中，由于存在測量儀器的誤差，方案設計的人為誤差、系統誤差等，實驗誤差不可避免，但以多少為宜呢? 本人認為要根據實驗的目的而定。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。我們可以舉個例子，如果一條5000噸/日的生產線，如果物料損失允許250噸/日，那么這個物料平衡實驗還有什么意義呢?又如一個2萬噸/日縣的污水處理廠水平衡損失允許1000噸/日，那么這個水平衡實驗又有什么意義呢?

本人認為，上述陶瓷廠制成車間的無組織排放量測定實驗進行了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，應該說是允許的。

4 結語

物料平衡是清潔生產審核中的一個重要方法，它可以用實驗方法科學定量生產過程中物料的流失，我們應該根據清潔生產審核的目，精心設計實驗方案，取得科學的實驗結果，指導我們提出清潔生產的改進方案，而不要把物料平衡當作一個裝飾品。

[1] 國家環境保護局.企業清潔生產審計手冊.

[2] 曹陽.工程分析的物料平衡方法探討[J].環境保護,2004(3): 44-46.

[3] 張新華,田珺,陳婷,潘旻陽.物料平衡分析在形成清潔生產審核方案中的應用[J].污染防治技術,2012(2):34-36.

[4] 張蓓,郝莉莉,楊光輝.物質流成本分析在清潔生產審核物料平衡分析中的案例實踐[J].山東化工,2011(7):74-75.