摘要:物料衡算法是污染源普查技術(shù)規(guī)定的污染物排放量核算方法之一，但對物料衡算法的方法技巧缺乏深入全面的歸納和總結(jié)，難以被基層污染源普查人員掌握運用。在分析存在問題的基礎(chǔ)上，結(jié)合排污量核定實踐總結(jié)進行物料衡算的一些技巧，提出通過策略性的手段提高調(diào)查數(shù)據(jù)可信度的觀點。

關(guān)鍵詞:污染源普查;物料衡算;污染物排放量

中圖分類號:F270.7 文獻標識碼:A 文章編號:1000-8136(2009)33-0153-03

1概述

《第一次全國污染源普查技術(shù)規(guī)定之三——工業(yè)源及集中式污染治理設(shè)施普查技術(shù)規(guī)定》明確要求:“物料衡算法核算污染物的產(chǎn)生量和排放量是普查技術(shù)規(guī)定的污染物排放量核算方法之一”。

連云港市地處江蘇省蘇北地區(qū)，工業(yè)經(jīng)濟基礎(chǔ)薄弱，工業(yè)企業(yè)規(guī)模小、種類多，大部分企業(yè)都沒有污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)，而且受原料、產(chǎn)品、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)規(guī)模、末端治理技術(shù)差異的影響，部分企業(yè)無法采用產(chǎn)排污系數(shù)法核算污染物的產(chǎn)生量和排放量，只能采取物料衡算法核算污染物的產(chǎn)生量和排放量。

2物料核算法定義和方法

物料衡算法是指根據(jù)物質(zhì)質(zhì)量守衡原理，對生產(chǎn)過程中使用的物料變化情況進行定量分析的一種方法。即:投入物料量總和=產(chǎn)出物料量總和=主副產(chǎn)品和回收及綜合利用的物質(zhì)量總和+排出系統(tǒng)外的廢物質(zhì)量(包括可控制與不可控制生產(chǎn)性廢物及工藝過程的泄漏等物料流失)。采用物料衡算法核算污染物產(chǎn)生和排放量時，應(yīng)對企業(yè)生產(chǎn)工藝流程和能源、水、物料投入、使用、消耗情況進行充分調(diào)查、了解，從物料平衡分析著手，對企業(yè)的原材料、輔料、能源、水的消耗量、生產(chǎn)工藝過程進行綜合分析，使測算出的污染物產(chǎn)生量和排放量能夠比較真實地反映企業(yè)在生產(chǎn)過程中的實際情況。[1]

物料衡算可以按需要，圍繞整個生產(chǎn)過程、單元操作、反應(yīng)過程、設(shè)備的某一部分或設(shè)備的微分單元進行，這種為進行物料衡算所取的生產(chǎn)過程中某一空間范圍稱為控制體。[2]根據(jù)質(zhì)量守恒定律，通過物料衡算，可以得知進入控制體的物料質(zhì)量和組成與離開控制體的物料質(zhì)量和組成之間的關(guān)系。

為進行物料衡算，首先按分析的需要劃定控制體，再選定衡算的物料質(zhì)量基準，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，對任一組分可以得到如下關(guān)系式:

進入控制體的某組分質(zhì)量+該組分在控制體內(nèi)生成(或消失)質(zhì)量=該組分離開控制體質(zhì)量+該組分在控制體內(nèi)累積質(zhì)量

對于連續(xù)生產(chǎn)的定態(tài)化工過程，控制體內(nèi)的一切狀態(tài)參數(shù)、物料的物理性質(zhì)等均不隨時間而改變，故其中不會有物料質(zhì)量的累積?？刂企w內(nèi)產(chǎn)生(或消失)的物料質(zhì)量，由化學(反應(yīng))計量方程決定。[3]對于不發(fā)生化學反應(yīng)的連續(xù)定態(tài)過程，上式可以簡化為:進行物料衡算，可以建立三類方程，即物料衡算方程、同一物流各組分含量間關(guān)系(如摩爾分數(shù)之和為 1)和控制體的約束條件。物料衡算方程可以按物料中所含組分寫出，也可按物料總量寫出，但只有NC個方程是獨立的。[3]控制體的約束條件須視具體對象而定，例如兩物流以一定比例進入混合器混合，對混合器進行物料衡算時，給定兩物流的比例即為一個約束條件。因此，獨立方程數(shù)目將等于Nc+NS(物流數(shù)目)+Ne(控制體的約束條件數(shù)目)。物料衡算可以求解與獨立方程數(shù)目相同的未知量。

綜上所述，物料衡算的步驟有:①作控制體的流程圖，給進出邊界的物流編號。根據(jù)選取的衡算物料質(zhì)量基準，在圖上注明各已知的物料質(zhì)量和組成，給待求未知量標以相應(yīng)的符號。②列出各獨立方程，校對獨立方程數(shù)目是否與未知量數(shù)目相等。③解方程組求出各未知量。如果參與過程的物料中，有一個或數(shù)個組分(或元素)的質(zhì)量在進料和某個出料中不發(fā)生變化，這種組分稱為聯(lián)系物或惰性組分。找出過程中的聯(lián)系物，可使物料衡算變得較為方便。

3物料核算法核算污染物產(chǎn)排量應(yīng)用實例

3.1生產(chǎn)工藝

某公司主要產(chǎn)品為三氟氯氰酸，生產(chǎn)規(guī)模為600 t/年，以賁亭酸甲酯和三氯三氟乙烷為原料，經(jīng)加成反應(yīng)、環(huán)化、皂化、酸析得到三氟氯氰酸。

在反應(yīng)釜中投入賁亭酸甲酯、叔丁醇和硫酸銅，升溫后滴入三氟三氯乙烷進行加成反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后蒸餾脫溶，得加成物，溶劑回收套用，加成物進行過濾，過濾出催化劑(硫酸銅)。

將叔丁醇和金屬鈉在反應(yīng)釜中反應(yīng)生成叔丁醇鈉，加入環(huán)已烷、二甲基乙酰胺混合形成混合溶劑，對混合溶劑進行冷凍并滴入加成物，利用加成物自身環(huán)化的特點生成環(huán)合物。環(huán)化反應(yīng)結(jié)束后進行脫溶，溶劑套用。

將環(huán)合物投入反應(yīng)釜中加熱并滴入片堿、甲醇溶液進行皂化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后離心分離得皂化物。在離心分離的殘液中加入氯化鈣并蒸餾，冷卻回收的甲醇套用，氯化鈉、氯化鈣和水形成副產(chǎn)品制冷液。

離心的皂化物加入鹽酸，析出三氟氯氰酸，離心分離得粗品，廢水進廠區(qū)污水站處理。

粗品在甲醇溶液中精制，離心分離后得成品，甲醇溶液可多次套用。

3.2物料平衡計算過程

根據(jù)生產(chǎn)工藝流程和原輔材料消耗量進行物料平衡計算，計算結(jié)果見表1和圖1。

4運用物料衡算法核定污染物排放量的技巧

運用物料衡算進行污染物產(chǎn)排量的核算是將工業(yè)污染源的排放、生產(chǎn)工藝管理、資源(原材料、水、能源)的綜合利用和環(huán)境治理有機結(jié)合，系統(tǒng)地全面地研究生產(chǎn)過程中污染物的產(chǎn)生、排放的一種定量分析方法。靈活運用物料衡算法需要掌握一定的技巧。

4.1合理選擇衡算界面和進行衡算的元素、物質(zhì)和物料

物料衡算適用于整個生產(chǎn)過程的總的物料平衡，也適用于生產(chǎn)過程中某一局部生產(chǎn)過程的物料平衡，適用于總物料也適用于某一元素和物質(zhì)。為弄清楚某種污染物的產(chǎn)生量或排放量，要利用好已有的數(shù)據(jù)和資料，特別是排污單位生產(chǎn)經(jīng)營長期進行監(jiān)控的分析指標。合理選擇衡算界面和基準物主要考察選擇的生產(chǎn)單元和進行衡算的物質(zhì)在進行污染物產(chǎn)生與排放計算時是否資料易收集、數(shù)據(jù)可信度有保證、需補充測試的數(shù)據(jù)少，且穩(wěn)定易測，計算簡便快捷。

4.2關(guān)鍵性指標通過必要的實測來提高物料衡算的客觀合理性

運用物料衡算法進行污染物排放量核算的可靠性決定于少數(shù)關(guān)鍵性指標，在實際計算中常把生產(chǎn)過程的物料守恒關(guān)系概化為流失量=投入物料量-回收物料量，基于此在長期實踐中形成了燃料廢氣量、二氧化硫、煙塵、氮氧化物及污染物去除率等公式，運用已有的物料衡算公式關(guān)鍵在于結(jié)合實際情況確定公式中的參數(shù)。如計算二氧化硫排放量使用的燃煤、重油、原料用量和硫份，直接影響物料衡算結(jié)果，應(yīng)將這些指標的檢查抽測納入污染源監(jiān)督檢查范圍，通過較多數(shù)據(jù)積累確保核算結(jié)果的客觀準確。

參考文獻

1 陸新元、田為勇.環(huán)境監(jiān)察[M].北京:中國環(huán)境科學出版社，2002(10)

2 毛應(yīng)淮、劉定慧.工業(yè)污染源現(xiàn)場檢查執(zhí)法指南[M].北京:中國環(huán)境科學出版社，2003(9)

3 倪永年.化學計量學在分析化學中的應(yīng)用[M].北京:中國化學工業(yè)出版社，2004(9)

The Discussion of Material Balance Method at Industrial

Sources Pollution Emissions Accounting Application

Lu Xuejun，Zhan Weihong

Abstract: Material balance algorithm are the technical requirements census sources emissions from one accounting method， but the material balance algorithm skills lack of depth and comprehensive summary and conclusion， it is difficult for the grass-roots sources to master the use of census staff. In analyzing the problem exist， based on the combination of emissions authorized to carry out the practice of summing up a number of material balance techniques， seeking approval of a strategic means to enhance the credibility of the opinion survey data.

Key words: Pollution Source Census; Material Balance Method; Pollution Emissions