文_葉新 北京正豐易科環(huán)保技術(shù)研究中心

清潔生產(chǎn)審核評估階段物料平衡的建立是量化追蹤物質(zhì)利用效率，提高清潔生產(chǎn)審核效果的重要工具。北京市率先頒布了《工業(yè)企業(yè)清潔生產(chǎn)審核物料平衡技術(shù)導(dǎo)則》（DB11/T-2016）（簡稱“導(dǎo)則”），明確了基于物質(zhì)流分析模型為基礎(chǔ)的工業(yè)企業(yè)清潔生產(chǎn)審核物料平衡建立的流程、方法等。導(dǎo)則指出審核重點(diǎn)無化學(xué)反應(yīng)工藝過程物料平衡的建立、評估與分析包括成分利用效率相等與成分利用效率不等兩種情形。本文分別選取無化學(xué)反應(yīng)過程中常見的成分利用效率相等的輸送工藝過程及成分利用效率不等的含水物料的脫水工藝過程為例進(jìn)行應(yīng)用分析。

1 輸送工藝過程物質(zhì)利用效率定量分析的審核方法

1.1 輸送過程物質(zhì)利用效率參數(shù)地建立

圖1 為混合均勻的粉狀干燥藥物機(jī)械輸送工藝過程的輸入輸出物質(zhì)流模型示意圖。

圖1 輸送工藝過程的輸入輸出物質(zhì)流模型示意圖

為便于分析討論，圖中各參數(shù)的含義如表1 所示。

表1 輸送工藝過程的輸入輸出物質(zhì)流模型參數(shù)之含義

為提高輸送過程物質(zhì)利用效率，需尋找殘余物的產(chǎn)生部位、分析殘余物的產(chǎn)生原因。對于混合均勻的粉狀固態(tài)干燥藥物的輸送工藝過程，實際工作中一般總物料量數(shù)據(jù)比較容易獲取，審核中制定輸入輸出物料實測方案時首先考慮建立總物料量的平衡關(guān)系

通過建立的總物料質(zhì)量平衡關(guān)系可以得到混合均勻的粉狀固態(tài)干燥藥物的利用效率：；另一方面，還可以清晰得到粉狀固態(tài)干燥藥物的流失率，如：總流失率為還可以明確知道粉狀固態(tài)干燥藥物經(jīng)由各種不同途徑的流失情況，如因掛壁形成的流失率為在各設(shè)備節(jié)點(diǎn)處的流失率為

除上述利用平衡關(guān)系式獲得的效率參數(shù)，審核中還可以結(jié)合已有的指標(biāo)對殘余物的產(chǎn)生原因及解決方案提供可能依據(jù)。如設(shè)備最大輸送能力與實際利用比例：等。

1.2 效率參數(shù)的評價

首先，生產(chǎn)過程及其物質(zhì)利用效率的評估。如針對技術(shù)工藝水平與設(shè)備裝備的評估，采用什么樣的技術(shù)工藝基本上決定了混合均勻的粉狀固態(tài)干燥藥物的利用效率，利用效率的大小可以與國內(nèi)外水平進(jìn)行比較，判斷出所處的效率水平的位置，最佳的技術(shù)工藝水平與最低的技術(shù)工藝水平相比，混合均勻的粉狀固態(tài)干燥藥物的利用效率相差甚遠(yuǎn)。設(shè)備與裝備作為技術(shù)工藝的具體體現(xiàn)，配合定期的設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)是確保技術(shù)工藝得以實現(xiàn)并達(dá)到優(yōu)化水平的條件之一。如輸送設(shè)備內(nèi)部若存在死角、表面粗糙等狀況將導(dǎo)致殘余物掛壁量增加，影響物質(zhì)利用效率，需改進(jìn)設(shè)備內(nèi)部，避免死角、表面粗糙等狀況。

其次，對殘余物產(chǎn)生狀態(tài)的評估。如流失途徑，此輸送過程粉狀固態(tài)干燥藥物的流失途徑主要包括粉狀固態(tài)干燥藥物因掛壁形成的流失和在各設(shè)備節(jié)點(diǎn)處的流失，獲得的流失率參數(shù)可以判斷各種途徑物質(zhì)的流失狀況，并且經(jīng)由這些途徑產(chǎn)生的殘余物需作為審核分析對象，分析其產(chǎn)生的原因。

最后，為備選方案的產(chǎn)生提供排查思路及相關(guān)依據(jù)。通過對各種粉狀固態(tài)干燥藥物的輸送過程各種效率參數(shù)的評估及殘余物產(chǎn)生原因的分析，可以提出各種可能的備選方案，結(jié)合單元?dú)堄辔锏念愋?，考慮采用各種備選方案的優(yōu)先順序。如粉狀固態(tài)干燥藥物因掛壁形成的殘余物和粉狀固態(tài)干燥藥物在各設(shè)備節(jié)點(diǎn)處的殘余物屬于無組織無目的的單元?dú)堄辔铮瑢徍酥袘?yīng)優(yōu)先考慮能杜絕或避免這類殘余物產(chǎn)生的各種備選方案，為后續(xù)方案的產(chǎn)生及篩選提供可能的依據(jù)。

此外，設(shè)備最大輸送能力與實際利用比例關(guān)系可以判斷設(shè)備是否處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，提高設(shè)備使用率。

2 含水物料的脫水工藝過程物質(zhì)利用效率定量分析的審核方法

2.1 脫水工藝過程物質(zhì)利用效率參數(shù)地建立

為便于分析討論，圖2 中各參數(shù)的含義如表2 所示。

圖2 制漿脫水工藝過程的輸入輸出物質(zhì)流模型示意圖

表2 制漿脫水工藝過程的輸入輸出物質(zhì)流模型參數(shù)之含義

實際審核中考慮到纖維是目標(biāo)產(chǎn)物，具有高經(jīng)濟(jì)價值且若進(jìn)入水體，將增加水體COD；另外，制漿造紙是耗水大戶并且脫出的水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，是環(huán)境指標(biāo)項。因此確定靶成分為纖維和水。分別建立靶成分-纖維的質(zhì)量平衡關(guān)系表達(dá)式和水的質(zhì)量平衡關(guān)系表達(dá)式：

脫水工藝過程輸入的靶成分——纖維直接進(jìn)入目標(biāo)產(chǎn)物流，通過建立的纖維的質(zhì)量平衡關(guān)系可以得到脫水工藝過程紙漿纖維的物質(zhì)利用效率：；以及纖維的流失率：

2.2 效率參數(shù)的評價

通過獲取的效率參數(shù)對脫水工藝過程進(jìn)行評價。

首先，生產(chǎn)過程及其物質(zhì)利用效率的評估。如針對技術(shù)工藝水平與設(shè)備裝備的評估，利用紙漿纖維的物質(zhì)利用效率可以判斷此數(shù)值是否在同等條件下物質(zhì)利用效率正常范圍內(nèi)。由于此壓榨工藝過程的流失纖維屬于有組織無目的的殘余物，審核中應(yīng)該優(yōu)先考慮審核中應(yīng)優(yōu)先考慮避免或杜絕此類殘余物產(chǎn)生各種備選方案，以及可促使這類殘余物產(chǎn)量最小化的各種清潔生產(chǎn)備選方案、直接再利用及資源化循環(huán)等方面的備選方案。

其次，對殘余物產(chǎn)生狀態(tài)的評估。特別是用于殘余物產(chǎn)生原因的分析，纖維做為目標(biāo)產(chǎn)物，由纖維流失率可以判斷此過程纖維流失狀況。但此工藝過程脫水是主要目的之一，因此脫水效率是評估此工藝過程效率的重要指標(biāo)之一，實際脫水效率的高低與理論脫水效率進(jìn)行比較，若與理論值存在差異，尋找存在差異的原因。

最后，為備選方案的產(chǎn)生提供排查思路及相關(guān)依據(jù)。此工藝過程脫出來的水為有組織有目的的單元?dú)堄辔?，審核中?yīng)優(yōu)先考慮促使壓榨單元脫出來的水最小化的備選方案，然后考慮直接再利用及資源化再循環(huán)等方面的備選方案。同時，通過對各種效率參數(shù)的評估，對各種殘余物的產(chǎn)生原因可以進(jìn)行排查，為方案的產(chǎn)生篩選提供參考依據(jù)。

3 結(jié)語

對審核重點(diǎn)而言，無化學(xué)反應(yīng)工藝過程鑒別殘余物流的產(chǎn)生情況、排查分析殘余物的產(chǎn)生原因、以及尋找并確定有效的清潔生產(chǎn)方案，始終應(yīng)圍繞著建立可以表達(dá)審核重點(diǎn)工藝過程物質(zhì)運(yùn)動規(guī)律及其利用效率的輸入輸出物質(zhì)流質(zhì)量平衡關(guān)系這一核心展開。而后通過獲取的效率參數(shù)對工藝過程進(jìn)行相關(guān)后續(xù)評價分析，生產(chǎn)過程及其物質(zhì)利用效率的評估、殘余物產(chǎn)生狀態(tài)的評估、備選方案的產(chǎn)生排查等。