特征污染物的物料平衡在清潔生產審核中的應用

福建省環境應急與事故調查中心 潘 敏

根據《清潔生產審核暫行辦法》，企業實施清潔生產審核必須開展深入、細致的物料平衡工作，通過對生產和服務過程的投入產出分析，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、能源流失部位和數量，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，為產生和研制清潔生產方案提供科學依據。本文擬重點討論特征污染物的物料平衡在清潔生產審核中的應用。

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，即企業當中污染嚴重的環節或部位、消耗大的環節或部位、環境及公眾壓力大的環節或問題以及有明顯的清潔生產機會的環節或問題。在明確審核重點后，可根據審核重點的實際生產情況確定如何建立物料平衡。

物料平衡是指產品或物料實際產量或實際用量及收集到的損耗之和與理論產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，它是對我們關心的某一物質(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。

特征污染物的平衡是根據質量守恒定律，即：原輔料中含量+回用物中含量=產品中含量+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）。

清潔生產審核中，物料核算應計算實測偏差、原料利用率，并分析物料流失原因。對不同的企業應根據行業特色，建立特征污染物的污染因子平衡。對企業能源消耗現狀進行全面分析，以便更有針對性地提出清潔生產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企業為例，分析特征污染物的平衡在清潔生產審核中的應用。

2.1 生產工藝簡介

該企業主要利用當地竹木加工剩余物為原料，通過磷酸法生產高品質木質粉狀活性炭，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，經炭化活化后的活性炭經水洗、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。生產線的磷平衡如下圖所示。

圖1 某活性炭廠1萬噸生產線磷酸平衡圖

從圖1可以看出，炭活化轉窯煙氣未收集處理，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 清潔生產潛力分析

（1）該企業的炭活化轉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周邊植被、居民區及場內員工的身體健康造成不利影響。根據《工業場所有害因素職業接觸限值》（GBZ2-2002）規定，工作場所空氣中有毒物質容許濃度中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）企業存在炭化窯窯頭、出料口煙氣無組織排放，窯尾煙氣泄漏現象。

（3）活化炭化爐出來的含磷酸的活性炭用水經洗滌后過濾除磷酸，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，排入廢水治理設施進行治理，廢水量大，造成水資源浪費，加大廢水處理設施的負荷。

2.4 清潔生產方案

（1）在炭活化轉窯增加高壓靜電除塵除酸霧設備，煙氣經過該設備，通過高壓直流電從電暈極線不斷發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），回收的液態磷酸再利用，廢氣經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生，同時可以節省活性炭在各洗滌桶間轉移的勞動力，避免了活性炭在各洗滌桶間轉移引起的灑落，降低了洗滌用水量及廢水產生量，削減了磷酸用量，改善車間作業環境。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%，大大降低了后續成品烘干的能耗。

3 結語

建立物料平衡是清潔生產審核的重要手段，是發現審核重點的物料流失環節、找出廢棄物產生原因、查找物料儲運、生產運行、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果找出企業與國內外清潔生產先進水平企業之間的差距，同時為清潔生產方案的產生提供依據。企業在開展清潔生產審核過程中，應重視物料平衡工作，根據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。

[1]國家環境保護局.企業清潔生產審計手冊[M].北京：中國環境科學出版社，1996.

[2]錢易.清潔生產與循環經濟——概念、方法和案例[M].北京: 清華大學出版社，2006.

[3]劉剛，陳玉成.清潔生產審核過程中的物料平衡技術與方法探討[J].三峽環境與生態，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審核方案中的應用[J].污染防治技術，2012，25（2）: 34-37.