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熱處理是機械制造的重要工藝，是充分發揮材料潛力、保證零件質量和壽命、提高產品檔次的關鍵工序，所有機械零件都需要進行不同程度的熱處理。從全球熱處理行業發展情況來看，我國熱處理裝備工藝水平與先進工業國家相比差距較大，美國等發達國家對工藝過程的控制已向著自動化、智能化和柔性化發展，我國一些企業仍憑借經驗、采用人工操作，生產效率低下，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］。國家和行業協會針對上述問題，堅持推進熱處理行業綠色改造和節能減排，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經營中暴露的管理不力、設備陳舊、工輔材料質量不過關、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”產污系數研究技術方案，探索基于產污系數的熱處理行業、企業、工藝評價技術系統，努力協助環保部門和行業職能部門進行實時監督，促進地方企業自身環保體系建設，健全中國制造業監管/監測機制，提高中國整體制造業綠色化、節能化水平。

1制造業污染情況綜述

1．1行業排污量情況統計。據統計，我國熱處理行業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境。每年揮發的蒸汽量，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污染［2］。根據2015年環境統計年鑒數據，以金屬制品業為例，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，占全國重點工業企業污染物排放量的0．71%、0．33%、0．79%。工業廢水、化學需氧量、氨氮、石油類、揮發酚、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，占全國重點工業企業排放量比例分別為1．85%、1．42%、1．42%、5．44%、0．03%、12．11%。1．2行業排污主要影響因素及考察指標。通用設備制造業中，產品制造主要由下料、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。基于《第二次全國污染源普查方案》對工業污染源普查內容的總體要求，參照《第二次全國污染源普查工業污染源產污系數制定(不含VOCs)技術指南》中對污染物指標選擇的具體規定，結合行業特點，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、揮發性有機物、鉛、氨氣。研究按照《第二次全國污染源普查工業污染源揮發性有機物產污系數制定技術指南》規定，通過對企業、生產過程的分析，將工業企業的VOCs污染源歸類為正常生產工況、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、有機液體儲存與調和、有機液體裝卸、固體物料堆存、燃燒煙氣、循環冷卻水系統;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。根據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所計參數列為研究對象，考察對應企業實際工況下產污情況。

2熱處理工序產污系數計算方案

研究依據“第二次全國污染源普查”技術路線制定產污系數計算方案，基本思路為:①識別工藝產污節點，確定污染物指標，把握污染量影響因素;②確定產污監測系數組合，規劃系數計算式;③制定產污系數獲取方案，進行企業實際監測采集，收集近年歷史數據文件;④對采集的監測數據、歷史數據進行識別檢驗，盡量按照地域、行業均勻權重進行使用;⑤對代表企業產污系數、產污量進行計算，進而獲取對應行業產污系數;⑥根據現有系數結果確立行業產污系數體系;⑦選擇未采集過數據的企業，進行系數、產污量核對驗證。2．1熱處理工段監測方案。依據研究考察的產污指標，根據國家標準制定相關工藝的監測方案，具體如表2所示。2．2數據處理方法。在實測及收集數據中，根據產污系數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據。1)產污濃度誤差較大的數據研究通過多年從業經驗及收集國內外研究成果，依據機械行業主要污染源經驗數據體系，對收集和實測數據進行了甄別，誤差較大的數據首先剔除。2)無進口數據部分工段工序無治理措施進口(采樣口)，無法得到進口數據，采用污染治理措施平均去除效率反推誤差較大，故剔除該部分數據。3)無法計算產污系數在收集的數據中，用于核算產污系數的基本參數未直接表明。熱處理行業一些企業僅給出生產產品的臺套數，而未給出產品產量(噸)，按照熱處理行業產污系數表達式無法計算，故剔除該部分數據。2．3產污系數計算方法。1)采用污染物濃度和污染物產生量核算產污系數:Ra=∑ni=1wi×GiM()i(1)式中［4］:Ra為廢水/廢氣污染指標的個體產污系數;Gi為某一批次廢水/廢氣樣本污染指標的產生量;Mi為某一批次廢水/廢氣樣本采集時間內產品質量(或原輔材料用量);wi為不同批次樣本量產污系數的權重。2)根據單位原/輔料污染物產生量核算產污系數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)的產污系數為:Ra=M+1ρ×P(2)式中［4］:Ra為產污系數，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為調研得到的工藝溶液的密度，kg/m3。2．4熱處理工藝產污系數匯總。“二污普”課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個歷史數據收集僅作為數據驗證使用)，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，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%;應用于產污系數計算的實測企業樣本20家，實測樣本應用率38．5%。收集441家企業歷史數據，實際應用51家，數據收集樣本應用率11．56%。根據上述數據來源計算，獲得熱處理工藝產污系數如表3所示。

3通過產污系數評估企業排污量

根據《第二次全國污染源普查工業污染源產排污量核算技術指南》、《系數技術指南》及《VOCs技術指南》，并結合本行業實際情況，確定本行業排污量核算方法。1)水污染物排放量的核算定義Eλ為企業內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生量經處理(或未經處理)后的量之和:Eλ=∑ni=1Ri•Mi(1－ηi•ki)(3)該企業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某種污染物的產污系數;Mi為工段i某種污染物產污系數Ri對應的原料或輔料消耗量;E排為某企業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，若該工段無末端治理設施，則ki=0;ηT為企業集中污水治理設施的平均治理(去除)效率;kT為企業集中污水治理設施的實際運行系數。2)大氣污染物排放量的核算定義Ex為企業內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處理后的排放量，即某一工序或某幾個工序污染物的產生量經處理(或未經處理)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，所以在基于產污系數計算企業理論產污量時，通常基于E總取值乘以允許系數L(暫取Lmin=0．4，Lmax=3．5)獲取一個有效置信區間，認為在此置信區間內的產污量為合理范圍，以對該地區該類企業產污量進行評估。

4結論

“第二次全國污染源普查”是基于“一污普”開展的行業產污水平評估，相對于“第一次全國污染源普查”以行業產品為考察目標進行產污系數計算，“二污普”將考察方式更加細化，以工藝產污量為考察目標，再根據工藝序列進行產品———企業級別的產污量考察，一方面細化了產污環節的工藝特征，同時也考慮到同一行業不同工藝水平/集群/地域導致的工藝方案差異，是對“一污普”工作的完善和提升，標志著中國產業綠色化的與時俱進。在“二污普”課題研究過程中，熱處理工藝共實測企業15家，采用2017/2018年歷史企業數據25套(家)，對5個影響因素組合進行平均覆蓋，取得了較好的數據結果。針對“二污普”實測及報告撰寫所測得數據，從2018年底至將來2年之內，將廣泛征求行業協會、科研機構、高校、企業及其他社會各界人士的意見和反饋，以對“二污普”產污系數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、計算產污量更科學相對“一污普”，“二污普”產污系數計算方案采用模塊化的工藝組合映射產污量組合，從產污機理源頭出發，理論上提高了系數計算體系的科學性和顆粒度，利于同類產品不同工藝影響因素情況下產污量對比，同時適宜企業進行工藝革新和成本優化。2)產污、排污雙監測更具環保意義當前環境保護部門監測方案中著重排污量的監測，“二污普”產污系數計算技術路線是對當前環保體系革新的一次有效探索，考察產污系數一方面可以與排污情況相互印證，同時也是對企業污染處理設施條件的考察，“二污普”產污系數研究對社會綠色化發展、制造業綠色化體系構建具有積極意義。3)“二污普”產污系數不能做到一票否決“二污普”的技術思想是采用工藝特征理論計算結合污染監控普查數值，其產污指數制定過程具有試驗性質，其結果受數據采集企業自身的政策、時間、地域、工藝、生產水平、設備方案、環保措施/設施水平、管理方式等多方面因素影響，所得數據可以作為一種評價的參考數據，但并不能完全決定一個企業的生產綠色化水平，需要結合其他數據綜合考察。綜上，“二污普”制定的產污系數體系，是區別于當前排污監控的一種新的企業產污/綠色化水平評估方式，同時也間接反映了當前國內制造企業整體綠色化水平，是一種新的綠色環保評價思路，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.中機生產力促進中心 2.中國熱處理行業協會