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

熱處理是機械制造的重要工藝，是充分發(fā)揮材料潛力、保證零件質(zhì)量和壽命、提高產(chǎn)品檔次的關鍵工序，所有機械零件都需要進行不同程度的熱處理。從全球熱處理行業(yè)發(fā)展情況來看，我國熱處理裝備工藝水平與先進工業(yè)國家相比差距較大，美國等發(fā)達國家對工藝過程的控制已向著自動化、智能化和柔性化發(fā)展，我國一些企業(yè)仍憑借經(jīng)驗、采用人工操作，生產(chǎn)效率低下，能耗比偏高，一些關鍵零部件的使用壽命和可靠性也低于國外同類成品［1］。國家和行業(yè)協(xié)會針對上述問題，堅持推進熱處理行業(yè)綠色改造和節(jié)能減排，全面進行“第二次全國污染源普查”工作，對一些地方熱處理企業(yè)經(jīng)營中暴露的管理不力、設備陳舊、工輔材料質(zhì)量不過關、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“第二次全國污染源普查”產(chǎn)污系數(shù)研究技術方案，探索基于產(chǎn)污系數(shù)的熱處理行業(yè)、企業(yè)、工藝評價技術系統(tǒng)，努力協(xié)助環(huán)保部門和行業(yè)職能部門進行實時監(jiān)督，促進地方企業(yè)自身環(huán)保體系建設，健全中國制造業(yè)監(jiān)管/監(jiān)測機制，提高中國整體制造業(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。據(jù)統(tǒng)計，我國熱處理行業(yè)在進行氣體化學熱處理時，每年消耗的甲醇、丙烷、煤油、淬火油等有機化合物超過30萬噸，一部分有機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，也會造成嚴重的土壤水質(zhì)污染［2］。根據(jù)2015年環(huán)境統(tǒng)計年鑒數(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8．8萬噸，占全國重點工業(yè)企業(yè)污染物排放量的0．71%、0．33%、0．79%。工業(yè)廢水、化學需氧量、氨氮、石油類、揮發(fā)酚、氰化物排放量分別為33556萬噸、36172．1噸、2785．4噸、816．2噸、0．3噸、17．7噸，占全國重點工業(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。通用設備制造業(yè)中，產(chǎn)品制造主要由下料、焊接、機械加工、熱處理、涂裝、預處理、電鍍、裝配、檢測試驗等工藝組成?；凇兜诙稳珖廴驹雌詹榉桨浮穼I(yè)污染源普查內(nèi)容的總體要求，參照《第二次全國污染源普查工業(yè)污染源產(chǎn)污系數(shù)制定(不含VOCs)技術指南》中對污染物指標選擇的具體規(guī)定，結合行業(yè)特點，確定主要考察污染物指標為:1)廢水:化學需氧量、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)性有機物、鉛、氨氣。研究按照《第二次全國污染源普查工業(yè)污染源揮發(fā)性有機物產(chǎn)污系數(shù)制定技術指南》規(guī)定，通過對企業(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、無組織排放)共12種污染排放源項。其中通用源項包括設備動靜密封點、有機液體儲存與調(diào)和、有機液體裝卸、固體物料堆存、燃燒煙氣、循環(huán)冷卻水系統(tǒng);非通用源項包括廢水集輸儲存處理過程、工藝有組織、工藝無組織、有機溶劑類使用、火炬。研究結合行業(yè)特點，確定本文涉及的VOCs排放源項為有機溶劑類使用。1．3熱處理工序污染物參數(shù)。根據(jù)熱處理工藝實際物理化學反應機理，匹配“第二次全國污染源普查”主要考察污染物指標，將表1所計參數(shù)列為研究對象，考察對應企業(yè)實際工況下產(chǎn)污情況。

2熱處理工序產(chǎn)污系數(shù)計算方案

研究依據(jù)“第二次全國污染源普查”技術路線制定產(chǎn)污系數(shù)計算方案，基本思路為:①識別工藝產(chǎn)污節(jié)點，確定污染物指標，把握污染量影響因素;②確定產(chǎn)污監(jiān)測系數(shù)組合，規(guī)劃系數(shù)計算式;③制定產(chǎn)污系數(shù)獲取方案，進行企業(yè)實際監(jiān)測采集，收集近年歷史數(shù)據(jù)文件;④對采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)進行識別檢驗，盡量按照地域、行業(yè)均勻權重進行使用;⑤對代表企業(yè)產(chǎn)污系數(shù)、產(chǎn)污量進行計算，進而獲取對應行業(yè)產(chǎn)污系數(shù);⑥根據(jù)現(xiàn)有系數(shù)結果確立行業(yè)產(chǎn)污系數(shù)體系;⑦選擇未采集過數(shù)據(jù)的企業(yè)，進行系數(shù)、產(chǎn)污量核對驗證。2．1熱處理工段監(jiān)測方案。依據(jù)研究考察的產(chǎn)污指標，根據(jù)國家標準制定相關工藝的監(jiān)測方案，具體如表2所示。2．2數(shù)據(jù)處理方法。在實測及收集數(shù)據(jù)中，根據(jù)產(chǎn)污系數(shù)核算表達式及核算思路，研究按照以下幾點原則剔除了部分數(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)驗及收集國內(nèi)外研究成果，依據(jù)機械行業(yè)主要污染源經(jīng)驗數(shù)據(jù)體系，對收集和實測數(shù)據(jù)進行了甄別，誤差較大的數(shù)據(jù)首先剔除。2)無進口數(shù)據(jù)部分工段工序無治理措施進口(采樣口)，無法得到進口數(shù)據(jù)，采用污染治理措施平均去除效率反推誤差較大，故剔除該部分數(shù)據(jù)。3)無法計算產(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)表達式無法計算，故剔除該部分數(shù)據(jù)。2．3產(chǎn)污系數(shù)計算方法。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/廢氣污染指標的個體產(chǎn)污系數(shù);Gi為某一批次廢水/廢氣樣本污染指標的產(chǎn)生量;Mi為某一批次廢水/廢氣樣本采集時間內(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(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，則這些工段對污染物指標(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為用來稀釋1kg原/輔料的水量，kg;P為實測污染物指標(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?！岸燮铡闭n題組在實施大綱中計劃完成71個影響因素組合的154個樣本(此外還有140個歷史數(shù)據(jù)收集僅作為數(shù)據(jù)驗證使用)，共計294個樣本;實際修訂為68個影響因素組合。共計實測了52家企業(yè)，覆蓋了除粉末冶金、下料、裝配、檢測試驗外的所有工段的共計43個影響因素組合，實測率66．2%;應用于產(chǎn)污系數(shù)計算的實測企業(yè)樣本20家，實測樣本應用率38．5%。收集441家企業(yè)歷史數(shù)據(jù)，實際應用51家，數(shù)據(jù)收集樣本應用率11．56%。根據(jù)上述數(shù)據(jù)來源計算，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)評估企業(yè)排污量

根據(jù)《第二次全國污染源普查工業(yè)污染源產(chǎn)排污量核算技術指南》、《系數(shù)技術指南》及《VOCs技術指南》，并結合本行業(yè)實際情況，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)部污水集中處理設施進口中某污染物的量，其等于各個工段該污染物的排放量之和，即各個工段污染物的產(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對應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末端治理設施的平均治理(去除)效率，若該工段無末端治理設施，則ηi=0;ki為工段i末端治理設施的實際運行系數(shù)，若該工段無末端治理設施，則ki=0;ηT為企業(yè)集中污水治理設施的平均治理(去除)效率;kT為企業(yè)集中污水治理設施的實際運行系數(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某污染物的排放量，則E總表示某一工序或某幾個工序的污染物經(jīng)處理后的排放量，即某一工序或某幾個工序污染物的產(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)計算企業(yè)理論產(chǎn)污量時，通?；贓總取值乘以允許系數(shù)L(暫取Lmin=0．4，Lmax=3．5)獲取一個有效置信區(qū)間，認為在此置信區(qū)間內(nèi)的產(chǎn)污量為合理范圍，以對該地區(qū)該類企業(yè)產(chǎn)污量進行評估。

4結論

“第二次全國污染源普查”是基于“一污普”開展的行業(yè)產(chǎn)污水平評估，相對于“第一次全國污染源普查”以行業(yè)產(chǎn)品為考察目標進行產(chǎn)污系數(shù)計算，“二污普”將考察方式更加細化，以工藝產(chǎn)污量為考察目標，再根據(jù)工藝序列進行產(chǎn)品———企業(yè)級別的產(chǎn)污量考察，一方面細化了產(chǎn)污環(huán)節(jié)的工藝特征，同時也考慮到同一行業(yè)不同工藝水平/集群/地域?qū)е碌墓に嚪桨覆町?，是對“一污普”工作的完善和提升，標志著中國產(chǎn)業(yè)綠色化的與時俱進。在“二污普”課題研究過程中，熱處理工藝共實測企業(yè)15家，采用2017/2018年歷史企業(yè)數(shù)據(jù)25套(家)，對5個影響因素組合進行平均覆蓋，取得了較好的數(shù)據(jù)結果。針對“二污普”實測及報告撰寫所測得數(shù)據(jù)，從2018年底至將來2年之內(nèi)，將廣泛征求行業(yè)協(xié)會、科研機構、高校、企業(yè)及其他社會各界人士的意見和反饋，以對“二污普”產(chǎn)污系數(shù)體系予以完善和校核。從研究和當前反饋的情況來看，主要得到以下結論:1)按照工藝制定系數(shù)、計算產(chǎn)污量更科學相對“一污普”，“二污普”產(chǎn)污系數(shù)計算方案采用模塊化的工藝組合映射產(chǎn)污量組合，從產(chǎn)污機理源頭出發(fā)，理論上提高了系數(shù)計算體系的科學性和顆粒度，利于同類產(chǎn)品不同工藝影響因素情況下產(chǎn)污量對比，同時適宜企業(yè)進行工藝革新和成本優(yōu)化。2)產(chǎn)污、排污雙監(jiān)測更具環(huán)保意義當前環(huán)境保護部門監(jiān)測方案中著重排污量的監(jiān)測，“二污普”產(chǎn)污系數(shù)計算技術路線是對當前環(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，同時也是對企業(yè)污染處理設施條件的考察，“二污普”產(chǎn)污系數(shù)研究對社會綠色化發(fā)展、制造業(yè)綠色化體系構建具有積極意義。3)“二污普”產(chǎn)污系數(shù)不能做到一票否決“二污普”的技術思想是采用工藝特征理論計算結合污染監(jiān)控普查數(shù)值，其產(chǎn)污指數(shù)制定過程具有試驗性質(zhì)，其結果受數(shù)據(jù)采集企業(yè)自身的政策、時間、地域、工藝、生產(chǎn)水平、設備方案、環(huán)保措施/設施水平、管理方式等多方面因素影響，所得數(shù)據(jù)可以作為一種評價的參考數(shù)據(jù)，但并不能完全決定一個企業(yè)的生產(chǎn)綠色化水平，需要結合其他數(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)別于當前排污監(jiān)控的一種新的企業(yè)產(chǎn)污/綠色化水平評估方式，同時也間接反映了當前國內(nèi)制造企業(yè)整體綠色化水平，是一種新的綠色環(huán)保評價思路，具有積極的社會意義。

作者:王偉琳 佟曉輝 吳進軍 陳曉輝 趙薔 劉云 焦炬 單位:1.中機生產(chǎn)力促進中心 2.中國熱處理行業(yè)協(xié)會