導(dǎo)語(yǔ)：金屬熱處理工藝產(chǎn)污系數(shù)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

熱處理是機(jī)械制造的重要工藝，是充分發(fā)揮材料潛力、保證零件質(zhì)量和壽命、提高產(chǎn)品檔次的關(guān)鍵工序，所有機(jī)械零件都需要進(jìn)行不同程度的熱處理。從全球熱處理行業(yè)發(fā)展情況來(lái)看，我國(guó)熱處理裝備工藝水平與先進(jìn)工業(yè)國(guó)家相比差距較大，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)工藝過程的控制已向著自動(dòng)化、智能化和柔性化發(fā)展，我國(guó)一些企業(yè)仍憑借經(jīng)驗(yàn)、采用人工操作，生產(chǎn)效率低下，能耗比偏高，一些關(guān)鍵零部件的使用壽命和可靠性也低于國(guó)外同類成品［1］。國(guó)家和行業(yè)協(xié)會(huì)針對(duì)上述問題，堅(jiān)持推進(jìn)熱處理行業(yè)綠色改造和節(jié)能減排，全面進(jìn)行“第二次全國(guó)污染源普查”工作，對(duì)一些地方熱處理企業(yè)經(jīng)營(yíng)中暴露的管理不力、設(shè)備陳舊、工輔材料質(zhì)量不過關(guān)、能耗利用率不高、污染治理效率低等弊病大力整治。本論文基于“第二次全國(guó)污染源普查”產(chǎn)污系數(shù)研究技術(shù)方案，探索基于產(chǎn)污系數(shù)的熱處理行業(yè)、企業(yè)、工藝評(píng)價(jià)技術(shù)系統(tǒng)，努力協(xié)助環(huán)保部門和行業(yè)職能部門進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，促進(jìn)地方企業(yè)自身環(huán)保體系建設(shè)，健全中國(guó)制造業(yè)監(jiān)管/監(jiān)測(cè)機(jī)制，提高中國(guó)整體制造業(yè)綠色化、節(jié)能化水平。

1制造業(yè)污染情況綜述

1．1行業(yè)排污量情況統(tǒng)計(jì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)熱處理行業(yè)在進(jìn)行氣體化學(xué)熱處理時(shí)，每年消耗的甲醇、丙烷、煤油、淬火油等有機(jī)化合物超過30萬(wàn)噸，一部分有機(jī)化合物使用后分解排放或泄露出一氧化碳、氨氣等有毒有害氣體污染環(huán)境。每年揮發(fā)的蒸汽量，中性鹽6500噸，活性鹽700噸，這些鹽成分中含有毒和腐蝕性氣體，鹽渣和廢鹽如處理不當(dāng)，也會(huì)造成嚴(yán)重的土壤水質(zhì)污染［2］。根據(jù)2015年環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，以金屬制品業(yè)為例，其污染情況［3］為二氧化硫、氮氧化物、煙(粉)塵排放量分別為9．9、3．6和8．8萬(wàn)噸，占全國(guó)重點(diǎn)工業(yè)企業(yè)污染物排放量的0．71%、0．33%、0．79%。工業(yè)廢水、化學(xué)需氧量、氨氮、石油類、揮發(fā)酚、氰化物排放量分別為33556萬(wàn)噸、36172．1噸、2785．4噸、816．2噸、0．3噸、17．7噸，占全國(guó)重點(diǎn)工業(yè)企業(yè)排放量比例分別為1．85%、1．42%、1．42%、5．44%、0．03%、12．11%。1．2行業(yè)排污主要影響因素及考察指標(biāo)。通用設(shè)備制造業(yè)中，產(chǎn)品制造主要由下料、焊接、機(jī)械加工、熱處理、涂裝、預(yù)處理、電鍍、裝配、檢測(cè)試驗(yàn)等工藝組成?；凇兜诙稳珖?guó)污染源普查方案》對(duì)工業(yè)污染源普查內(nèi)容的總體要求，參照《第二次全國(guó)污染源普查工業(yè)污染源產(chǎn)污系數(shù)制定(不含VOCs)技術(shù)指南》中對(duì)污染物指標(biāo)選擇的具體規(guī)定，結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)，確定主要考察污染物指標(biāo)為:1)廢水:化學(xué)需氧量、石油類、氰化物、總磷、總氮。2)廢氣:二氧化硫、氮氧化物、顆粒物、揮發(fā)性有機(jī)物、鉛、氨氣。研究按照《第二次全國(guó)污染源普查工業(yè)污染源揮發(fā)性有機(jī)物產(chǎn)污系數(shù)制定技術(shù)指南》規(guī)定，通過對(duì)企業(yè)、生產(chǎn)過程的分析，將工業(yè)企業(yè)的VOCs污染源歸類為正常生產(chǎn)工況、二種排放形式(有組織、無(wú)組織排放)共12種污染排放源項(xiàng)。其中通用源項(xiàng)包括設(shè)備動(dòng)靜密封點(diǎn)、有機(jī)液體儲(chǔ)存與調(diào)和、有機(jī)液體裝卸、固體物料堆存、燃燒煙氣、循環(huán)冷卻水系統(tǒng);非通用源項(xiàng)包括廢水集輸儲(chǔ)存處理過程、工藝有組織、工藝無(wú)組織、有機(jī)溶劑類使用、火炬。研究結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)，確定本文涉及的VOCs排放源項(xiàng)為有機(jī)溶劑類使用。1．3熱處理工序污染物參數(shù)。根據(jù)熱處理工藝實(shí)際物理化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，匹配“第二次全國(guó)污染源普查”主要考察污染物指標(biāo)，將表1所計(jì)參數(shù)列為研究對(duì)象，考察對(duì)應(yīng)企業(yè)實(shí)際工況下產(chǎn)污情況。

2熱處理工序產(chǎn)污系數(shù)計(jì)算方案

研究依據(jù)“第二次全國(guó)污染源普查”技術(shù)路線制定產(chǎn)污系數(shù)計(jì)算方案，基本思路為:①識(shí)別工藝產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)，確定污染物指標(biāo)，把握污染量影響因素;②確定產(chǎn)污監(jiān)測(cè)系數(shù)組合，規(guī)劃系數(shù)計(jì)算式;③制定產(chǎn)污系數(shù)獲取方案，進(jìn)行企業(yè)實(shí)際監(jiān)測(cè)采集，收集近年歷史數(shù)據(jù)文件;④對(duì)采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別檢驗(yàn)，盡量按照地域、行業(yè)均勻權(quán)重進(jìn)行使用;⑤對(duì)代表企業(yè)產(chǎn)污系數(shù)、產(chǎn)污量進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而獲取對(duì)應(yīng)行業(yè)產(chǎn)污系數(shù);⑥根據(jù)現(xiàn)有系數(shù)結(jié)果確立行業(yè)產(chǎn)污系數(shù)體系;⑦選擇未采集過數(shù)據(jù)的企業(yè)，進(jìn)行系數(shù)、產(chǎn)污量核對(duì)驗(yàn)證。2．1熱處理工段監(jiān)測(cè)方案。依據(jù)研究考察的產(chǎn)污指標(biāo)，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定相關(guān)工藝的監(jiān)測(cè)方案，具體如表2所示。2．2數(shù)據(jù)處理方法。在實(shí)測(cè)及收集數(shù)據(jù)中，根據(jù)產(chǎn)污系數(shù)核算表達(dá)式及核算思路，研究按照以下幾點(diǎn)原則剔除了部分?jǐn)?shù)據(jù)。1)產(chǎn)污濃度誤差較大的數(shù)據(jù)研究通過多年從業(yè)經(jīng)驗(yàn)及收集國(guó)內(nèi)外研究成果，依據(jù)機(jī)械行業(yè)主要污染源經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)體系，對(duì)收集和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了甄別，誤差較大的數(shù)據(jù)首先剔除。2)無(wú)進(jìn)口數(shù)據(jù)部分工段工序無(wú)治理措施進(jìn)口(采樣口)，無(wú)法得到進(jìn)口數(shù)據(jù)，采用污染治理措施平均去除效率反推誤差較大，故剔除該部分?jǐn)?shù)據(jù)。3)無(wú)法計(jì)算產(chǎn)污系數(shù)在收集的數(shù)據(jù)中，用于核算產(chǎn)污系數(shù)的基本參數(shù)未直接表明。熱處理行業(yè)一些企業(yè)僅給出生產(chǎn)產(chǎn)品的臺(tái)套數(shù)，而未給出產(chǎn)品產(chǎn)量(噸)，按照熱處理行業(yè)產(chǎn)污系數(shù)表達(dá)式無(wú)法計(jì)算，故剔除該部分?jǐn)?shù)據(jù)。2．3產(chǎn)污系數(shù)計(jì)算方法。1)采用污染物濃度和污染物產(chǎn)生量核算產(chǎn)污系數(shù):Ra=∑ni=1wi×GiM()i(1)式中［4］:Ra為廢水/廢氣污染指標(biāo)的個(gè)體產(chǎn)污系數(shù);Gi為某一批次廢水/廢氣樣本污染指標(biāo)的產(chǎn)生量;Mi為某一批次廢水/廢氣樣本采集時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量(或原輔材料用量);wi為不同批次樣本量產(chǎn)污系數(shù)的權(quán)重。2)根據(jù)單位原/輔料污染物產(chǎn)生量核算產(chǎn)污系數(shù)如果工序的污染物指標(biāo)(COD、石油類、總磷、總氮)的濃度為P，所用工藝溶液是按照1kg原輔材料、M(kg)的水配制成，則這些工段對(duì)污染物指標(biāo)(COD、石油類、總磷、總氮)的產(chǎn)污系數(shù)為:Ra=M+1ρ×P(2)式中［4］:Ra為產(chǎn)污系數(shù)，kg/t溶劑;M為用來(lái)稀釋1kg原/輔料的水量，kg;P為實(shí)測(cè)污染物指標(biāo)(COD、石油類、總磷等)，mg/L;ρ為調(diào)研得到的工藝溶液的密度，kg/m3。2．4熱處理工藝產(chǎn)污系數(shù)匯總。“二污普”課題組在實(shí)施大綱中計(jì)劃完成71個(gè)影響因素組合的154個(gè)樣本(此外還有140個(gè)歷史數(shù)據(jù)收集僅作為數(shù)據(jù)驗(yàn)證使用)，共計(jì)294個(gè)樣本;實(shí)際修訂為68個(gè)影響因素組合。共計(jì)實(shí)測(cè)了52家企業(yè)，覆蓋了除粉末冶金、下料、裝配、檢測(cè)試驗(yàn)外的所有工段的共計(jì)43個(gè)影響因素組合，實(shí)測(cè)率66．2%;應(yīng)用于產(chǎn)污系數(shù)計(jì)算的實(shí)測(cè)企業(yè)樣本20家，實(shí)測(cè)樣本應(yīng)用率38．5%。收集441家企業(yè)歷史數(shù)據(jù)，實(shí)際應(yīng)用51家，數(shù)據(jù)收集樣本應(yīng)用率11．56%。根據(jù)上述數(shù)據(jù)來(lái)源計(jì)算，獲得熱處理工藝產(chǎn)污系數(shù)如表3所示。

3通過產(chǎn)污系數(shù)評(píng)估企業(yè)排污量

根據(jù)《第二次全國(guó)污染源普查工業(yè)污染源產(chǎn)排污量核算技術(shù)指南》、《系數(shù)技術(shù)指南》及《VOCs技術(shù)指南》，并結(jié)合本行業(yè)實(shí)際情況，確定本行業(yè)排污量核算方法。1)水污染物排放量的核算定義Eλ為企業(yè)內(nèi)部污水集中處理設(shè)施進(jìn)口中某污染物的量，其等于各個(gè)工段該污染物的排放量之和，即各個(gè)工段污染物的產(chǎn)生量經(jīng)處理(或未經(jīng)處理)后的量之和:Eλ=∑ni=1Ri•Mi(1－ηi•ki)(3)該企業(yè)某污染物的排放量由式(4)計(jì)算:E排=Eλ(1－ηT•kT)(4)式中［4］:Ri為工段i某種污染物的產(chǎn)污系數(shù);Mi為工段i某種污染物產(chǎn)污系數(shù)Ri對(duì)應(yīng)的原料或輔料消耗量;E排為某企業(yè)某污染物的平均排放量;ηi為工段i末端治理設(shè)施的平均治理(去除)效率，若該工段無(wú)末端治理設(shè)施，則ηi=0;ki為工段i末端治理設(shè)施的實(shí)際運(yùn)行系數(shù)，若該工段無(wú)末端治理設(shè)施，則ki=0;ηT為企業(yè)集中污水治理設(shè)施的平均治理(去除)效率;kT為企業(yè)集中污水治理設(shè)施的實(shí)際運(yùn)行系數(shù)。2)大氣污染物排放量的核算定義Ex為企業(yè)內(nèi)某一煙囪或大氣排放點(diǎn)某污染物的排放量，則E總表示某一工序或某幾個(gè)工序的污染物經(jīng)處理后的排放量，即某一工序或某幾個(gè)工序污染物的產(chǎn)生量經(jīng)處理(或未經(jīng)處理)后的量之和。位于大氣排口a的污染物排放量Ea由式(5)計(jì)算:Ea=［R1•M1(1－η1•k1)+R2•M2(1－η2•k2)+…+Ri•Mi(1－ηi•ki)］×(1－ηa•ka)(5)則該企業(yè)某污染物的總排放量由式(6)計(jì)算:E總=Ea+Eb+．．．+Ex(6)由于地域、工藝、原輔材料等因素存在差異，所以在基于產(chǎn)污系數(shù)計(jì)算企業(yè)理論產(chǎn)污量時(shí)，通?；贓總?cè)≈党艘栽试S系數(shù)L(暫取Lmin=0．4，Lmax=3．5)獲取一個(gè)有效置信區(qū)間，認(rèn)為在此置信區(qū)間內(nèi)的產(chǎn)污量為合理范圍，以對(duì)該地區(qū)該類企業(yè)產(chǎn)污量進(jìn)行評(píng)估。

4結(jié)論

“第二次全國(guó)污染源普查”是基于“一污普”開展的行業(yè)產(chǎn)污水平評(píng)估，相對(duì)于“第一次全國(guó)污染源普查”以行業(yè)產(chǎn)品為考察目標(biāo)進(jìn)行產(chǎn)污系數(shù)計(jì)算，“二污普”將考察方式更加細(xì)化，以工藝產(chǎn)污量為考察目標(biāo)，再根據(jù)工藝序列進(jìn)行產(chǎn)品———企業(yè)級(jí)別的產(chǎn)污量考察，一方面細(xì)化了產(chǎn)污環(huán)節(jié)的工藝特征，同時(shí)也考慮到同一行業(yè)不同工藝水平/集群/地域?qū)е碌墓に嚪桨覆町?，是?duì)“一污普”工作的完善和提升，標(biāo)志著中國(guó)產(chǎn)業(yè)綠色化的與時(shí)俱進(jìn)。在“二污普”課題研究過程中，熱處理工藝共實(shí)測(cè)企業(yè)15家，采用2017/2018年歷史企業(yè)數(shù)據(jù)25套(家)，對(duì)5個(gè)影響因素組合進(jìn)行平均覆蓋，取得了較好的數(shù)據(jù)結(jié)果。針對(duì)“二污普”實(shí)測(cè)及報(bào)告撰寫所測(cè)得數(shù)據(jù)，從2018年底至將來(lái)2年之內(nèi)，將廣泛征求行業(yè)協(xié)會(huì)、科研機(jī)構(gòu)、高校、企業(yè)及其他社會(huì)各界人士的意見和反饋，以對(duì)“二污普”產(chǎn)污系數(shù)體系予以完善和校核。從研究和當(dāng)前反饋的情況來(lái)看，主要得到以下結(jié)論:1)按照工藝制定系數(shù)、計(jì)算產(chǎn)污量更科學(xué)相對(duì)“一污普”，“二污普”產(chǎn)污系數(shù)計(jì)算方案采用模塊化的工藝組合映射產(chǎn)污量組合，從產(chǎn)污機(jī)理源頭出發(fā)，理論上提高了系數(shù)計(jì)算體系的科學(xué)性和顆粒度，利于同類產(chǎn)品不同工藝影響因素情況下產(chǎn)污量對(duì)比，同時(shí)適宜企業(yè)進(jìn)行工藝革新和成本優(yōu)化。2)產(chǎn)污、排污雙監(jiān)測(cè)更具環(huán)保意義當(dāng)前環(huán)境保護(hù)部門監(jiān)測(cè)方案中著重排污量的監(jiān)測(cè)，“二污普”產(chǎn)污系數(shù)計(jì)算技術(shù)路線是對(duì)當(dāng)前環(huán)保體系革新的一次有效探索，考察產(chǎn)污系數(shù)一方面可以與排污情況相互印證，同時(shí)也是對(duì)企業(yè)污染處理設(shè)施條件的考察，“二污普”產(chǎn)污系數(shù)研究對(duì)社會(huì)綠色化發(fā)展、制造業(yè)綠色化體系構(gòu)建具有積極意義。3)“二污普”產(chǎn)污系數(shù)不能做到一票否決“二污普”的技術(shù)思想是采用工藝特征理論計(jì)算結(jié)合污染監(jiān)控普查數(shù)值，其產(chǎn)污指數(shù)制定過程具有試驗(yàn)性質(zhì)，其結(jié)果受數(shù)據(jù)采集企業(yè)自身的政策、時(shí)間、地域、工藝、生產(chǎn)水平、設(shè)備方案、環(huán)保措施/設(shè)施水平、管理方式等多方面因素影響，所得數(shù)據(jù)可以作為一種評(píng)價(jià)的參考數(shù)據(jù)，但并不能完全決定一個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)綠色化水平，需要結(jié)合其他數(shù)據(jù)綜合考察。綜上，“二污普”制定的產(chǎn)污系數(shù)體系，是區(qū)別于當(dāng)前排污監(jiān)控的一種新的企業(yè)產(chǎn)污/綠色化水平評(píng)估方式，同時(shí)也間接反映了當(dāng)前國(guó)內(nèi)制造企業(yè)整體綠色化水平，是一種新的綠色環(huán)保評(píng)價(jià)思路，具有積極的社會(huì)意義。

作者:王偉琳 佟曉輝 吳進(jìn)軍 陳曉輝 趙薔 劉云 焦炬 單位:1.中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心 2.中國(guó)熱處理行業(yè)協(xié)會(huì)