物料衡算法在工业源污染物排放量核算中的应用探讨
摘要:物料衡算法是污染源普查技术规定的污染物排放量核算方法之一,但对物料衡算法的方法技巧缺乏深入全面的归纳和,难以被基层污染源普查人员掌握运用。在分析存在问题的基础上,结合排污量核定实践总结进行物料衡算的一些技巧,提出通过策略性的手段提高调查数据可信度的观点。关键词:污染源普查;物料衡算;污染物排放量
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
1概述
《第一次全国污染源普查技术规定之三——源及集中式污染治理设施普查技术规定》明确要求:“物料衡算法核算污染物的产生量和排放量是普查技术规定的污染物排放量核算方法之一”。
连云港市地处江苏省苏北地区,工业基础薄弱,工业规模小、种类多,大部分企业都没有污染源监测数据,而且受原料、产品、生产工艺、生产规模、末端治理技术差异的影响,部分企业无法采用产排污系数法核算污染物的产生量和排放量,只能采取物料衡算法核算污染物的产生量和排放量。
2物料核算法定义和方法
物料衡算法是指根据物质质量守衡原理,对生产过程中使用的物料变化情况进行定量分析的一种方法。即:投入物料量总和=产出物料量总和=主副产品和回收及综合利用的物质量总和+排出系统外的废物质量(包括可控制与不可控制生产性废物及工艺过程的泄漏等物料流失)。采用物料衡算法核算污染物产生和排放量时,应对企业生产工艺流程和能源、水、物料投入、使用、消耗情况进行充分调查、了解,从物料平衡分析着手,对企业的原材料、辅料、能源、水的消耗量、生产工艺过程进行综合分析,使测算出的污染物产生量和排放量能够比较真实地反映企业在生产过程中的实际情况。[1]
物料衡算可以按需要,围绕整个生产过程、单元操作、反应过程、设备的某一部分或设备的微分单元进行,这种为进行物料衡算所取的生产过程中某一空间范围称为控制体。[2]根据质量守恒定律,通过物料衡算,可以得知进入控制体的物料质量和组成与离开控制体的物料质量和组成之间的关系。
为进行物料衡算,首先按分析的`需要划定控制体,再选定衡算的物料质量基准,根据质量守恒定律,对任一组分可以得到如下关系式:
进入控制体的某组分质量+该组分在控制体内生成(或消失)质量=该组分离开控制体质量+该组分在控制体内累积质量
对于连续生产的定态化工过程,控制体内的一切状态参数、物料的物理性质等均不随时间而改变,故其中不会有物料质量的累积。控制体内产生(或消失)的物料质量,由化学(反应)计量方程决定。[3]对于不发生化学反应的连续定态过程,上式可以简化为:进行物料衡算,可以建立三类方程,即物料衡算方程、同一物流各组分含量间关系(如摩尔分数之和为 1)和控制体的约束条件。物料衡算方程可以按物料中所含组分写出,也可按物料总量写出,但只有NC个方程是独立的。[3]控制体的约束条件须视具体对象而定,例如两物流以一定比例进入混合器混合,对混合器进行物料衡算时,给定两物流的比例即为一个约束条件。因此,独立方程数目将等于Nc+NS(物流数目)+Ne(控制体的约束条件数目)。物料衡算可以求解与独立方程数目相同的未知量。
综上所述,物料衡算的步骤有:①作控制体的流程图,给进出边界的物流编号。根据选取的衡算物料质量基准,在图上注明各已知的物料质量和组成,给待求未知量标以相应的符号。②列出各独立方程,校对独立方程数目是否与未知量数目相等。③解方程组求出各未知量。如果参与过程的物料中,有一个或数个组分(或元素)的质量在进料和某个出料中不发生变化,这种组分称为联系物或惰性组分。找出过程中的联系物,可使物料衡算变得较为方便。