特征污染物的物料平衡在清洁生产审核中的应用

福建省环境应急与事故调查中心 潘 敏

根据《清洁生产审核暂行办法》，企业实施清洁生产审核必须开展深入、细致的物料平衡工作，通过对生产和服务过程的投入产出分析，建立物料平衡、水平衡、资源平衡以及污染因子平衡，准确判断审核重点的物料、能源流失部位和数量，定量地确定废弃物的数量、成分以及去向，从而发现过去无组织排放或未被注意的物料流失，为产生和研制清洁生产方案提供科学依据。本文拟重点讨论特征污染物的物料平衡在清洁生产审核中的应用。

1 物料平衡的建立

建立物料平衡的对象必须针对审核重点，即企业当中污染严重的环节或部位、消耗大的环节或部位、环境及公众压力大的环节或问题以及有明显的清洁生产机会的环节或问题。在明确审核重点后，可根据审核重点的实际生产情况确定如何建立物料平衡。

物料平衡是指产品或物料实际产量或实际用量及收集到的损耗之和与理论产量或理论用量之间的比较，并考虑可允许的偏差范围。特征污染物的平衡也是物料平衡的一种重要平衡形式，它是对我们关心的某一物质(重要的污染物)通过特征污染物平衡进行深入的讨论，大多数特征污染物平衡是以重金属或是某元素为主进行物料衡算的，有些有机污染物在生产过程中发生了复杂的化学变化，由于机理过于复杂，则很少能采用物料平衡的方法进行计算。

特征污染物的平衡是根据质量守恒定律，即：原辅料中含量+回用物中含量=产品中含量+排放污染物中含量+处理回收的含量（含量均是指某特征污染物的含量）。

清洁生产审核中，物料核算应计算实测偏差、原料利用率，并分析物料流失原因。对不同的企业应根据行业特色，建立特征污染物的污染因子平衡。对企业能源消耗现状进行全面分析，以便更有针对性地提出清洁生产的无低费方案或是中高费方案。

2 案例分析

下面以某活性炭生产企业为例，分析特征污染物的平衡在清洁生产审核中的应用。

2.1 生产工艺简介

该企业主要利用当地竹木加工剩余物为原料，通过磷酸法生产高品质木质粉状活性炭，即：先将烘干、筛选过的木屑按一定比例与磷酸溶液混合，然后传输送入炭化活化一体炉进行炭化活化，经炭化活化后的活性炭经水洗、过滤、烘干后送至包装车间。

2.2 特征污染物平衡

除了物料平衡和水平衡外，本文着重对磷平衡作主要分析。生产线的磷平衡如下图所示。

图1 某活性炭厂1万吨生产线磷酸平衡图

从图1可以看出，炭活化转窑烟气未收集处理，气体排放带走磷酸量高达1269t/a，成品带走980 t/a，在洗涤过程中也造成了一定量的磷酸洒落。

2.3 清洁生产潜力分析

（1）该企业的炭活化转窑烟气未进行除酸雾处理。虽然目前废气排放标准未限制磷酸排放指标，但磷酸的排放多少会对厂区周边植被、居民区及场内员工的身体健康造成不利影响。根据《工业场所有害因素职业接触限值》（GBZ2-2002）规定，工作场所空气中有毒物质容许浓度中P2O5的最高容许浓度为1mg/m3，可通过对烟气的处理，将烟气中的磷酸雾回收成磷酸再利用。

（2）企业存在炭化窑窑头、出料口烟气无组织排放，窑尾烟气泄漏现象。

（3）活化炭化炉出来的含磷酸的活性炭用水经洗涤后过滤除磷酸，洗涤过程采用间歇分散式洗涤，手工操作，在洗涤、转移过程中易造成磷酸溶液、活性炭洒落，酸液对地面有腐蚀作用。同时洗涤过程中产生的稀磷酸浓度不一，前期洗涤废液的磷酸浓度高，回收用于浸渍工段，后期洗涤液磷酸浓度较低，无回收利用价值，排入废水治理设施进行治理，废水量大，造成水资源浪费，加大废水处理设施的负荷。

2.4 清洁生产方案

（1）在炭活化转窑增加高压静电除尘除酸雾设备，烟气经过该设备，通过高压直流电从电晕极线不断发出自由电子与周围的气体分子碰撞，使气体分子电离成正负离子，这些离子与烟气中的粉尘粒子、酸雾粒子碰撞，使其荷电，荷电后的粒子在电场力的作用下，定向收集烟气的烟尘颗粒以及磷酸气中的磷酸离子（回收为25～30波美度的磷酸），回收的液态磷酸再利用，废气经40米高的烟囱排放。

（2）安装炭化窑窑头出料口烟气收集处理设施，对窑尾密封圈进行改造，避免含磷酸烟气无组织排放。

（3）将间歇分散式洗涤方式改为集洗涤与过滤于一体的集中循环封闭式洗涤方式，洗涤液从含酸最低的一端通入，最后从含磷酸浓度最高的一端流出，得到的洗涤液的磷酸浓度较高，可以达到50%以上，回收用于浸渍工段，只有少量稀磷酸废液产生，同时可以节省活性炭在各洗涤桶间转移的劳动力，避免了活性炭在各洗涤桶间转移引起的洒落，降低了洗涤用水量及废水产生量，削减了磷酸用量，改善车间作业环境。同时，采用真空脱水密封性好，活性炭中含水量从原来的 72%可降低到 67%，大大降低了后续成品烘干的能耗。

3 结语

建立物料平衡是清洁生产审核的重要手段，是发现审核重点的物料流失环节、找出废弃物产生原因、查找物料储运、生产运行、管理以及废弃物排放等方面存在问题的基本方法，可以通过物料平衡的结果找出企业与国内外清洁生产先进水平企业之间的差距，同时为清洁生产方案的产生提供依据。企业在开展清洁生产审核过程中，应重视物料平衡工作，根据自身实际情况选取建立物料平衡的方法，为审核工作的顺利开展提供有力的保障，打下坚实的基础。

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