裴 燏，戴秋香，呼世斌

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌 712100； 2.中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院，河北 秦皇島 066004）

電子電器開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化程度的標(biāo)志。我國(guó)改革開(kāi)放30年來(lái)，電子工業(yè)飛速發(fā)展，從開(kāi)發(fā)到生產(chǎn)，已經(jīng)占據(jù)了全球的半壁江山。產(chǎn)業(yè)每年增長(zhǎng)速度超過(guò)30%，電子電器進(jìn)出口總額占到35%以上，產(chǎn)業(yè)規(guī)模連續(xù)多年來(lái)在全國(guó)各行業(yè)中排在前列。如何有效地控制電子電器企業(yè)的環(huán)境污染，防止其在空間上擴(kuò)散，在總量上突出。首先要提高資源的有效利用率，我國(guó)電子產(chǎn)品制造業(yè)屬于傳統(tǒng)的發(fā)展模式，對(duì)不可再生資源的依賴性較大。因此，為了提高資源有效利用率和回收有用資源，利用物質(zhì)守恒定律開(kāi)展物料流動(dòng)分析，學(xué)習(xí)歐盟國(guó)家先進(jìn)的方法和手段，已經(jīng)成為電子企業(yè)的一個(gè)必然選擇。

1 物料流動(dòng)分析的基礎(chǔ)理論——質(zhì)量守恒定律

質(zhì)量守恒定律是物料流動(dòng)分析的重要理論基礎(chǔ)。在特定的時(shí)期輸入一個(gè)系統(tǒng)的物質(zhì)的總量等同于同一時(shí)期（或一個(gè)流程工期內(nèi)）輸出該系統(tǒng)的物質(zhì)的總量之和。對(duì)于工業(yè)企業(yè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，外部所提供的輸入物質(zhì)進(jìn)入生產(chǎn)過(guò)程，經(jīng)過(guò)加工、制造等過(guò)程，一部分成為產(chǎn)品，其余部分廢品或污染物進(jìn)入到自然環(huán)境中去，而整個(gè)過(guò)程中的輸入量恒等于輸出量。如果過(guò)程是一個(gè)連續(xù)的系統(tǒng)，可以不考慮工藝過(guò)程中儲(chǔ)存的量[1]。

電子生產(chǎn)企業(yè)物料守恒可以按批次進(jìn)行物料平衡分析，即進(jìn)入生產(chǎn)過(guò)程某一批次的物料總和等于該批次物料輸出總量之和。但是，電子企業(yè)生產(chǎn)物料種類極為復(fù)雜，所用的原材料、元件、各種藥劑多達(dá)幾百種，因此，為了能使研究問(wèn)題簡(jiǎn)單化，或有明確的輸入輸出結(jié)果，一個(gè)分析系統(tǒng)，只能進(jìn)行一種或幾種相關(guān)物料的流動(dòng)分析。

2 物料平衡關(guān)系與平衡圖

2.1 全部物料平衡關(guān)系

圖1 物料流動(dòng)分析平衡圖

圖1即是根據(jù)質(zhì)量守恒定律繪制的物料流動(dòng)平衡圖，平衡關(guān)系可用下式表示。

2.2 物料投入產(chǎn)出平衡圖

對(duì)于復(fù)雜的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)，通常把系統(tǒng)當(dāng)作“黑箱”，分析其物質(zhì)的輸入輸出量，它主要研究系統(tǒng)的物質(zhì)流入和流出，也是本研究對(duì)電子電器生產(chǎn)物料流動(dòng)分析的主要方法[2]，其物料平衡關(guān)系符合式（1）。

3 物料流動(dòng)平衡分析

3.1 物料流動(dòng)分析對(duì)象選擇

進(jìn)行物料平衡分析的對(duì)象應(yīng)是企業(yè)重點(diǎn)工藝過(guò)程，包括嚴(yán)重的污染環(huán)節(jié)或過(guò)程、環(huán)境壓力大和公眾反映強(qiáng)烈的工藝、能耗大的環(huán)節(jié)或部位，還包括有明顯清潔生產(chǎn)機(jī)會(huì)的環(huán)節(jié)或過(guò)程[3]?？筛鶕?jù)實(shí)際生產(chǎn)狀況確定建立物料平衡的方法。對(duì)工藝比較簡(jiǎn)單的生產(chǎn)過(guò)程，將所有輸入輸出物料納入到一個(gè)物料平衡中。物料平衡可以對(duì)一個(gè)廠區(qū)、一個(gè)車間、一個(gè)工段、一個(gè)系統(tǒng)（流程）或一個(gè)裝置（反應(yīng)器、節(jié)點(diǎn)）進(jìn)行，如何選擇以便于研究分析問(wèn)題，找到投入產(chǎn)出關(guān)系為準(zhǔn)[4]。

圖2 黑箱系統(tǒng)物料流動(dòng)分析平衡圖

選擇物料流動(dòng)分析的過(guò)程具有明顯的邊界，相對(duì)獨(dú)立的封閉系統(tǒng)，物料流入流出清楚，數(shù)據(jù)可得，生產(chǎn)記錄完整。

3.2 物料流動(dòng)分析數(shù)據(jù)獲取

3.2.1 收集物料流動(dòng)數(shù)據(jù)的方法

如果企業(yè)具備連續(xù)性生產(chǎn)能力，那么在收集數(shù)據(jù)時(shí)要不間斷地考察企業(yè)72 h的生產(chǎn)狀況，以每天、每小時(shí)、每個(gè)班次的數(shù)據(jù)平均值作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

例如對(duì)水資源進(jìn)行物料平衡分析時(shí)，有些企業(yè)按天、按月觀測(cè)的用水?dāng)?shù)據(jù)波動(dòng)較大，還有些企業(yè)存在淡旺季的特殊生產(chǎn)情況，那么需要按照全年的數(shù)據(jù)進(jìn)行物料平衡分析。

對(duì)于周期性生產(chǎn)的企業(yè)，連續(xù)考察至少3個(gè)生產(chǎn)周期，認(rèn)真收集每個(gè)周期的數(shù)據(jù)，用每個(gè)周期數(shù)據(jù)的平均值作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

當(dāng)確定了數(shù)據(jù)收集方法后，可以將收集的數(shù)據(jù)按照產(chǎn)品的單位消耗進(jìn)行計(jì)算。例如企業(yè)一個(gè)周期收集的數(shù)據(jù)或連續(xù)生產(chǎn)企業(yè)一個(gè)班次，物料整理時(shí)按照每生產(chǎn)1 t產(chǎn)品進(jìn)行，最后得出結(jié)果。

3.2.2 物料平衡數(shù)據(jù)獲取方法

在物料流動(dòng)分析過(guò)程中，對(duì)于物料平衡數(shù)據(jù)的獲取有以下3種方式：

3.2.2.1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法

實(shí)測(cè)法是數(shù)據(jù)獲取的首選方式，它能以最快、最直接的方式反應(yīng)企業(yè)的情況，但是要求較高，需要企業(yè)有完善的計(jì)量設(shè)備，并且存在一些弊端，可能會(huì)中斷企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法在連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)完成較為困難。

3.2.2.2 資料查詢法

資料查詢法數(shù)據(jù)的取得，主要是通過(guò)企業(yè)以往的生產(chǎn)報(bào)表、產(chǎn)排污報(bào)表進(jìn)行查詢來(lái)取得數(shù)據(jù)。此種方法較為簡(jiǎn)單，但是存在一定的弊端，因?yàn)椴槿〉馁Y料中沒(méi)有涉及到原輔料在運(yùn)輸、儲(chǔ)存過(guò)程中的損失，準(zhǔn)確性稍差。

3.2.2.3 進(jìn)行測(cè)算法

對(duì)一些計(jì)量設(shè)施不完善、基礎(chǔ)資料欠缺的企業(yè)，測(cè)算方式比較適用。測(cè)算是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式、經(jīng)驗(yàn)系數(shù)、設(shè)計(jì)工藝的轉(zhuǎn)化率、配料比等數(shù)據(jù)進(jìn)行。這種方法是按照設(shè)計(jì)值進(jìn)行的，但是在生產(chǎn)中，測(cè)算數(shù)值的準(zhǔn)確性難以控制，因?yàn)楣と嗽诓僮鲿r(shí)對(duì)參數(shù)的控制會(huì)存在偏差。

在企業(yè)獲取物料平衡數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選取合適的方法。計(jì)量設(shè)備比較完善的企業(yè)，優(yōu)先選擇實(shí)測(cè)法，然后再考慮資料查詢法，最后考慮測(cè)算法。這3種獲取物料平衡數(shù)據(jù)方法的精確性是逐次降低的。

4 物料平衡結(jié)果的分析

4.1 物料流動(dòng)平衡分析

利用物料平衡圖進(jìn)行分析，大致發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程污染物產(chǎn)生的環(huán)節(jié)和物料的流向，然后分析物料平衡的結(jié)果。

第一，判斷物料流動(dòng)數(shù)據(jù)。如果投入和產(chǎn)出相差不小于5%，表明該物料平衡數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的。要從以下方面分析錯(cuò)誤原因：繪制物料平衡圖時(shí)，是否在物料種類輸出、輸入時(shí)出現(xiàn)漏項(xiàng)現(xiàn)象，需要對(duì)數(shù)據(jù)重新核查，將漏掉的數(shù)據(jù)補(bǔ)齊；在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)候，計(jì)算設(shè)備是否存在誤差，應(yīng)對(duì)計(jì)量設(shè)備重新校正后重新實(shí)測(cè)；當(dāng)采用測(cè)算方法時(shí)，應(yīng)檢查參數(shù)的選用是否正確，重新進(jìn)行測(cè)算。通過(guò)以上對(duì)錯(cuò)誤的分析，如果結(jié)果相差在5%之內(nèi)，說(shuō)明此次物料平衡分析結(jié)果是有效的。

第二，對(duì)分析過(guò)的有效的物料平衡結(jié)果進(jìn)行分析，從以下三個(gè)方面入手：分析流失物料的原因、數(shù)量、種類和排放產(chǎn)生的污染物的情況；通過(guò)和相似企業(yè)進(jìn)行對(duì)比來(lái)分析本企業(yè)資源利用的情況，找出中間的差距，對(duì)企業(yè)的主要原材料的利用率進(jìn)行詳細(xì)的分析；廢棄物是否對(duì)環(huán)境、工人的健康、生產(chǎn)產(chǎn)生不良的影響[5]。

4.2 解決方案

由工作小組提出和實(shí)施解決方案，生產(chǎn)部門具體實(shí)施。具體方法、步驟如下[6]：

4.2.1 產(chǎn)生方案

廣泛發(fā)動(dòng)群眾征集，全員參與，保質(zhì)保量。由工作小組組織全員征集，工程技術(shù)人員參與，專家組參與、指導(dǎo)。

4.2.2 征集方式

召開(kāi)車間工人、管理人員和廠有關(guān)職能部門參加的專題會(huì)議，廣開(kāi)言路、集思廣益；設(shè)立合理化建議箱，收集單位和個(gè)人意見(jiàn)。

4.2.3 方案基本類型

方案的基本類型為：加強(qiáng)管理；原輔材料改變與能源替代；改進(jìn)工藝技術(shù)；優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程控制；廢棄物回收利用和循環(huán)使用；員工激勵(lì)及素質(zhì)提高；設(shè)備維護(hù)與更新；產(chǎn)品更新與改進(jìn)。

4.2.4 分類匯總方案

對(duì)所有方案按8個(gè)方面列表筒述與預(yù)估。由工作小組按可行的方案、暫不可行的方案、不可行的方案進(jìn)行分類匯總。

4.2.5 篩選方案

通過(guò)初步篩選或權(quán)重總和計(jì)分排序篩選與匯總。由工作小組組織環(huán)保、技術(shù)、工藝、生產(chǎn)等部門對(duì)方案進(jìn)行篩選，篩選出1～2個(gè)方案。

根據(jù)物料平衡分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)企業(yè)在生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)管理存在問(wèn)題，同歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家的情況與清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，進(jìn)行清潔生產(chǎn)分析，找到解決辦法，有針對(duì)性地提出可使企業(yè)實(shí)現(xiàn)物耗和能耗降低、生產(chǎn)效率提高、減少成本的解決方案。

[1] 劉剛，陳玉成.清潔生產(chǎn)審核過(guò)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.

[2] 孫大光，呂川.清潔生產(chǎn)審核目標(biāo)設(shè)置與驗(yàn)證新方法—EP相對(duì)法[J].四川環(huán)境，2011，30（4）：93-95.

[3] 魏金秀，汪永輝，李登新.國(guó)內(nèi)外電子廢棄物現(xiàn)狀及其資源化技術(shù)[J].東華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，31（3）：133-137.

[4] 魏邦億，韓盛.淺議引入精益化生產(chǎn)管理的清潔生產(chǎn)審核方法[J].新疆環(huán)境保護(hù)，2009，31（3）：41-43.

[5] 王豐豐.電解鋁生產(chǎn)清潔生產(chǎn)審核[J].遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技，2007，27（2）：34-36.

[6] 張浩，汪鯤，曹永德，等.煉化企業(yè)物料平衡介紹及實(shí)施方法和策略技術(shù)[J].數(shù)字石油化工，2009（10）：150-153.