工业污染控制及质量管理的研究

传统的、孤立的浓度控制工业污染源的办法，由于未能将生产与环境两大系统结合起来进行系统控制，所以存在着对工业污染源不能实行全面管理的缺点。最近颁布的工业污染物排放标准，又只控制单位产品的流失量，未能控制排放物绝对量的增长和污染发展。因此，必须探索一条符合客观控制规律的途径，建立一套工业污染源管理的新方法。据此，本项目以不同行业的重点企业为对象，开展了建立系统控制模型，以“三衡算”(原材料、能源、水源)为核心，建立产{TodayHot}品物科投入椬瘲产出模型；进行环境，经济效益的评价分析和综合控制规划等方面的研究。

第一节 建立系统控制

一、系统控制的理论模型

通过图3-l可深刻而简明地揭示出工业污染源系统，作为一门科学所研究的对象、内容、范畴及组成：

(一)对象：研究的核心是对来自(工业)生产过程所产生的全部流失物(包括能、水)，根据环境保护的目标进一步筛选出主要流失物(污染物)，并全面地了解流失物的各种特征值，这样就有可能真正实现有效控制和科学管理。

(二)内容：包括以下五个方面： 1)流失物的产生； 2)流失物的特性； 3)流失物的环境效应与环境经济损益； 4)流失物的控制， 5)污染源的管理。



(三)范畴：图3-l所示属(工业＞生产系统与环境(质量）系统的交叉(结合)部分(图中阴影部分)，即是与环境系统有关的生产部分及与生产有关的环境部分。其边界与整个环境科学一样是摸糊的(图3-l虚线表示)，但在一定的工作目标下，可以确定出相应的环境控制、管理边界。我们目前不可能也不必要(从全局来说）使精度达到十分正确，但要“八、九不离十，不断接近十”。

（四）组成：可划分为三个组成部分：

1．与环境有关的生产系统部分：涉及到全部人工与自然物科(能、水、原料、空气)的投入椬瘲产出，有关的生产技术经济指标等；

2．与生产有关的环境系统部分：涉及到大气、水、土、自然生物、人工养殖生物、人体效应、园林、自然风景、建筑物、环境经济及社会效应等。

3．污染源、污染物的环境保护控制系统部分：涉及到污染源的规划、布局、调整、改造、管理、原料结构、工艺改革、设备更新、综合利用、无害化处理、环境监测、环境评价、环境质量标准、环境预测等。



以上提出的系统控制理论和指导思想，重点是抓住全面系统地控制工业污染源。

二、系统控制的结构模型

通过图3-2可看出系统控制结构模型所包含的组成部分及其相互有机的联系和层次关系。

mi 物料的单位产品消耗量（吨/吨）；

mio i的控制标准（吨/吨）；

mi'-为i物料进入单位产品（副产品）结构或组分中的量（吨/吨）；

qi 流失物的年绝对流失量(吨／年)；

qio i的控制标准(吨／年)；

Qi 流失物的介质流量(立方米／年)；

∑qi 流失物的累计绝对流失量(吨)；

∑qio i的控制标准(吨)；

C 排放物的排放浓度(毫克／升，毫克／立方米)；

Cio i的控制标准(毫克／升，毫克／立方米)；

Mi 流失物的总共累计绝对流失员、即∑∑qi(吨)；

Mjo i的控制标准，即区域允许环境容量；

三、系统控制的数学模式

mi=m′1i十m″1i=m′1i十m′2i十m″2i (l)

N(mi―m′1i―m′2i)=Nm″2i=qi (2)

qi／Qj=Ci (3) Mi=∑∑qi (4)

式中： 

m′1i

m″1i

m′2i

m″2i 流失)量

显然，存在如下重要而简明的物料流失物控制与管理关系式，

mi＜ mio (Nmi＜Nmio) (5)

qi＜qio(qi／N＜qio／N) (6)

Ci＜Cio(qi／Qi＜qioQio) (7)

Qi＜Qio (8)

Mi＜Mio[Mi=∑∑qi=∑∑QiCi=∑∑(mi―m′1i―m′2i)N] (9)

可见，要实现工业污染源的优化控制，应该做到：(? ∑∑mj最小；(二)∑∑m1i′最大，(三)∑∑m2i′最大 ,(四)∑∑ m1i′十∑∑m2i′之和接近∑∑mi;进一步还要做到，(五)累计毒害性最小，(六)累计环境经济效益最大。

表3-1 工业污染源控制系统中各控制方法的主要依据及途径

项目 单耗控制 流失总量控制 浓度控制 环境总量控制 目标控制 
控制部门分工 各主管企业部门 各主要企业的环保部门与地方环保部门结合 卫生部门与地方环保部门结合 地区环保部门 决策部门会同前面各有关部门 
主要依据 理论耗量、设计耗量同工艺先进水平、不同工艺先进水平 理论流失量、设计流失量、同工艺先进水平、不同工艺先进水平 感官性状、卫生条件、毒性危害 环境（水、土、气、生物、人体）背景、质量标准、标准 综合以上的科学依据外，结合本地区的环境目标、技术经济条件 
主要途径 加强管理、工艺改革、设备更新、改变原料结构等 加强中间产物、副产物、三废资源化、综合利用等循环利用 无害化处理工程技术措施等 环境（水、土、气、生物净化、同化、降解等）工程科学合理利用环境容量资源 综合以上各种途径组成多种方案，选择环境经济效益优化（满意-可行）方案 

四、健全控制系统 通过表3-l可看出控制系统中各控制方法的主要依据及途径它们互相联系互相补充、并有明显的层次关系。显见，按层次首先应抓住单耗控制最优；进一步实现流失物总量控制最优；然后按正向控制应达到浓度控制最优。但由于无害化处理工程需投入大量人力、物力、财力，所以，在进行控制设计时，不仅先要解决前面两项最优控制，还需要通过科学、台理利用环境容量资源进行反馈控制，将无害化工程与环境工程配套实现最优，或得到满意的可行目标控制方案。系统控制则要有控制系统来保证。



第二节 建立全面质量管理

一、管理程序 图3-3表明，工业污染源的全面质量管理是建立在对工业污染源系统进行全面、系统、综合调查、建档、衡算、剖析、统计、分析{HotTag}、筛选、评价的科学研究基础上的，是从该污染源生产实际状况，该污染源单位所处的环境特点及效应分析相结合的研究而确定的。七个步骤中，最关键的为第三步。

二、《全面质量管理档案》的设计

企业的全面质量管理是一种先进的科学管理方法，我国从国外引进之后，主要用于生产的管理、许多工厂建立了以保证产品质量为中心的“全面质量管理小组”，而环境保护方面的全面质量管理是个薄弱环节，为了把环保管理的参数纳入生产过程的管理体系之中，将生产与环境保护紧密地结合起来，搞好全面质量管理，从我国工业企业的实际情况出发，按照工业生产与环境保护的客观规律，设计了一套《工业污染源全面质量管理档案》．其主要内容包括下列几个部分：

（一)概况部分； (二)衡算剖析部分，其中包括，物料衡算与剖析；能源衡算与剖析，水源衡算与剖析。 (三)效应部分，其中包括，污染物的徘放监测；污染物对环境影响的监测；对人体健康的影响，以及环境经济损益的分析、社会效应等； (四)控制部分， (五)附录部分； (六)验收部分。 上述六个主要部分和三十一张表格、二张附图是搞好《全面质量管理档案》的重要基础。 三、原树料、能源、水源“三衡算”

“三衡算”的要求及特点，是对全厂的能源、水源及原材料作全面的投入椬瘲产出的衡算、测定和剖析．从而可在总体上全面控制流失物的种类、数量及来源，所以它是搞好工业污染源全面质量管理的关健。根据我国目前的实际状况，能源、水源多数只能从全厂角度进行概略衡算，再分配到车间、产品中去，并绘制能流图、水流图，再推算出历史的动态变化及累计量(∑qi)。原材料的衡算，可按产品(“细胞”)进行。使庞杂的工业污染源系统“化整为零”，这样，就可发动群众(直到班组)搞衡算，简便可行。

四、《产品物料投入一转化一产出摸型》的建立及应用

通过几年来环境保护工作的经验总结，于1981年逐步建立了《产品物料投入产出模型》，并在20多个产品的物料衡算中应用，取得了一定的效果。

初步完成的《产品物料投入产出表》共有硫酸、磷肥、味精、造纸、棉布印染、化纤印染和毛纺印染等 20多个代表性产品。

五、生产一环保物料转化系数的《单位产品物料投入一转化一产出系数表》

通过已经得到的产品物料投入产出表，将产品产量除以表中所得数据便可进一步得到《单位产品物料投入瘲产出系数表》。以苏州味精厂产品为例，见表 3-2。

从表3-2中可得到七个非常重要的生产与环保全面质量管理有关物料方面的参数，它们是密切联系的。这七个方面的参数是：(一)单耗系数K1；(二)单产系数K2；(三)单损系数K3；(四)单转系数K4；(五)单流系数 K5；(六)单减系数K6；(七)单排系数K7。

我们还可以进一步得到：

(一)该产品的产出、排放系数表

进而可推出： 1．本厂该产品历史的排放变化情况及累计排放量(∑qi)， 2．推算条件相近似的其它地区、其它单位该产品的排放情况； 3．可以用来作环境影响评价的依据； 4．可以作为预测、预报的重要依据。可见，只要将一个地区或全国名行业按产品类型化分出来，认真搞好这些类型的典型产品的衡算与剖析工作，就可以比较迅速、准确地得到一个行业、一个地区、直至全国工业污染源的真实状况及制定出切合实际的控制目标、标准和指标来。进一步便可编出我国现状下的“工业污染源排放手册”。

(二)与计算机联用

进而可得到： 1．建立我国工业污染源数据库(按产品、按行业、按地区、按流域、按物质等)， 2．产品衡算实现计算机程序化(建立软件系统，可推广使用)； 3．工业污染源控制、管理系统网络化(建立硬件系统，形成中心)。

(三)进一步研究与环境质量模型、环境生态模型、环境健康模型、环境经济摸型联用，有可能逐步实现对区域环境质量、生态、健康、经济的预测、预报、预控。

六、企业环境、经济效应评价分析 这是企业环境质量管理的基本部分，涉及的面很广，包括一个企业对环境影响范围内的大气质量、水体质量、土壤质量、自然动植物和水生生物的质量、职工、居民、人群的社会影响，及环境经济损益评价等。

作为一个企业的全面质量管理，理应包括以上环境方面的内容、参数和指标等。只要领导重视，并积极创造条件，也是完全有可能做到的。例如苏州硫酸厂除社会调查评价未专门进行外，其它各项均已进行，苏州华盛造纸厂还作了社会效应的调查，外环境水体质量的定期监测。

这样做的企业，不仅提高了“环境责任感”，为“环境责任制”的实施打下了基础。而且已从单纯的“浓度排放标准控制”定向了“环境质量控制”，把“正向控制”与“反馈控制”结合了起来，逐步为“系统控制”、“目标控制”打下了科学的基础。

(一)流失物特性及筛选。 通过“三衡算”查清了企业全部的流失物种类、形态、数量。首先进行粗的分类，可分为：有益类、无害类、低毒害类、高毒害类、不明类，其中有经济价值的另行列出。然后，进一步将高毒害类提出来采用等标化处理，先作单因子排队，再作综合性排队，筛选出主要有毒害物，主要毒物排放形态，主要污染源以及危害方向。为一个地区污染监测、管理、治理指明重点和方向。 (二)环境影响评价 先抓住主要有危害的环境要素，如苏南太湖地区主要是水体污染；有条件时逐步求得完善，包括工厂影响范围内的大气、水、土、生物、人等各个方面。

环境影响评价第一步要确定主要污染物、污染途径、环境要素的污染影响范围和程度，条件允许时，进一步研究在自然要素(大气、水文等因素)及人为因素影响下的变动规律和趋势。如苏州硫酸厂就做了大气污染扩散规律的研究探讨，查清了高架源，这里深度普及一下需要苏州官方造价信息期刊立即登录祖国建材通(www.zgjct.com),获取苏州市建筑装饰、园林绿化、市政安装等工程专业电子版造价信息,支持PDF扫描件及Excel表格查询下载，无组织源SO2排放量，排放规律，污染下风向的距离，范围、超标范围，1982年与1976年两次相比较，得出了经综合治理后取得的明显的环境效益。

(三)环境经济损益评价

企业环境经济损益评价，是从经济观点出发的环境全面质量管理的重要组成部分。我们通过对典型工厂的剖析，建立起包括总环境经济收益与总环境经济损失之差的总环境损益值的计算方法。

总环境经济收益系由回收利用收益、处理“三废”及其它三方面组成。

总环境经济损失系由物料流失损失、治理的直接投资及运转费三方面组成．

直接流失的物料损失系由能源流失、水源流失、物料流失值三方面组成。直接流失物的价值采用成本价值计算，即原材料价值及增值，即，Ci=∑MjCj(l十Ki)。

式中：

Ci-i流失物直接经济损失(元)

Mj-i流失物折成有关j原料的当量(吨)

Cj-j原料的单价(元／吨)

Ki-i流失物在加工中从原料至流失时的增值系数( 0≤Ki)

计算出基准年的资料之后， 进一步便可得到年产值(X)与年环境经济损益值(Y）

的相关系数。如苏州硫酸厂得到：

未治理前： Y≈-0.1900X (l959?973年)

第一期治理：Y≈-0.1210X (1974-1981年)

第二期治理：Y≈-0.2033X (l992?985年)

规划治理： Y≈十0.037X (1986?000年)

可见，未治理前环境损失值很高；第一期、第二期治理取得了一定效果，但仍有损失；规划治理后，环境经济损益值从亏损转化为收益，从以上分析证明，可以取得生产经济与环境经济的同步效益。

此外在社会环境效应和对人体健康等方面均作了一些调查研究。

七、企业污染源综合控制规划

鉴于我国数百万个大中小型企业及乡镇企业的现状，普遍采用数学规划方法尚有许多困难，为此，从当前的实际情况出发，充分利用企业历史形成的生产、技术、环保等方面的资料及工程技术人员、工人、科技人员的经验，在上述衡算、剖析、评价的基础上，提出了两种简易的污染源综合治理规划方法。以硫酸厂为例，采用的是直接方案对比法，以助剂厂为例。采用的是多次加权综合评阶方法。

硫酸厂推荐方案的环境经济效益如前所述，可以实现环境经济损益值从以往的值转 化为收益值，获得生产经济与环境经济的同步效益。

助剂厂通过对四个主要产品、九个治理项目、十个技术、经济、环境、资源、可行性评价因子进行多次加极综合评价后推荐的治理方案，比没有进行这种评价的原定方案显示出优化的效益(见表3-3)

表3-3 苏州助剂厂两种治理方案效益对比表

指标 推荐方案 原定方案 
总收益（万元） 42.6 395.4 
净收益（万元） 150.7 69.17 
污染负荷下降量（米3） 150.76×109 236.6×109 

注：表中两方案的效益值是工程建设过程中( 6年时间)所获得的总效益

由表3-3可见推荐方案的经济效益明显比原定方案要高，尤其是净收益。尽管环境效益推荐方案要低一些，但是从环境、经济两个角度来综合考虑的话，还是推荐方案为优。因此若将原定方案少获得的净收益82.12万元作为投资，原定方案多获得的污染负荷下降量85.84×109米3作为环境效益的话，万元投资的染污负荷下降量为1.04×109米3，而该厂九个项目的平均万元投资污染负荷下降量 (投资设施的使用寿命为10年计)为3.8×109米3，是前者的3.65倍。可见原定方案从环境、经济综合效益的角度来分析是不合理的，从而说明该规划方法在工厂企业污染控制规划中的应用是非常必要的，是一种投资少效益高的工作。

第三节 结 语

建立一套符合我国条件的、比较科学的工业企业污染源的系统控制及全面质量管理的理论、方法及应用模型，这对所有工业企业的环保和生产都会有一定的指导意义，能够发挥出较大的综合效益，观将在这方面研究中取得的主要成果，概述如下：

一、首先将工业污染源提高到一门科学研究的高度，并建立起深刻而简阴的理论模式图，阐明了研究的对象，范畴及组成。

二、初步建立了简明的工业污染源系统调查、建挡、评价及控制途径研究工作程序图，阐明了关键在于进行物料(包括能源、水源＞的“三衡算”及剖析。

三、从客观需要及可能出发，设计了《工业污染源全面质量管理档案》，包含了系统控制及全面质量管理的主要内容和参数，这是工厂环保工作的基础技术工作。

四、建立起系统控制的结构模型，把传统的几种孤立的控制方法有机的联系起来，并用数学模式把控制参数间定量的结合起来。

五、所设计提出的《产品的物料投入产出衡算表》，丰富了投入单排系数等七个系数在内的《单位产品物料投入转化产品表册》，这对生产及环保工作，都具有一定的意义和作用。

六、通过印染厂的试点，提出可通过染料助剂等流失物的单位COD值测定，换算成实际流失的COD综合指标的简便方法，具有一定的实用价值。

七、通过硫酸厂等实例，阐明了一个工业企业的环境效应工作，应包含的全面内容和表达方式．为工厂进一步提高环境意识和素质指明了方向和途径。

八、通过造纸厂的实例，建立了一个工业企业社会环境效应的调查、评价模型，网明了它的必要性和可行性。

九、建立了已建工业企业环境经济评价模型；建立了直接流失物的环境经济损失中为原料成本及增值计算式。同时还建议将以下四项指标纳入生产管理考核指标体系中去：(一)环境经济损益值；(二)万元产值环境经济损益值；(三)治理后的相对效益值，(四)费用-直接效益值。

十、从我国实际情况出发，提出了两种简化的有效的工业企业污染源综合控制规划的方法。

应该指出：本成果的取得主要利用了工业企业历史形成的、具有符合该厂实际条件的、动态的生产、技术、环保资料。所以，可一不停产，二不需特殊监测手段、三不需要花多少钱，就可取得环境、生产、经济、社会、人体健康等多方面的效益。这些均为同类型的工厂实行全面管理提供了科学依据。

编者注：本文是“六五”国家科技攻关项目65-37-2（2）“苏南太湖地区主要城市水环境污染综合防治研究”总报告中的第一节，是所属二级子课题65-37-2（2-2）“苏州市水污染综合防治规划和园林风景旅游价值研究”总报告中的第二章，是所属三级子课题65-37-2（2-2-1）“苏州市工业污染源调查、建档、评价和控制途径研究”总报告的论文摘要，三级子课题全套成果包括：

总结报告：

“工业污染源的系统控制及全面质量管理” 
附件一：《工业企业环境污染源全面质量管理档案》 
附件二：《典型行业典型产品单位产品物料投入-转化-产出手册》

专题报告

之一：苏州硫酸厂环境污染调查、建档、评价及控制途径的研究（无机化工污染源物料衡算、剖析、控制与管理） 之二：苏州助剂厂环境污染源调查、建档、评价及控制途径的研究（无机化工污染源物料衡算、剖析、控制与管理） 之三：苏州味精厂环境污染源调查、建档、评价及控制途径的研究（味精行业污染源物料衡算、剖析、控制与管理） 之四：苏州机械仪表电镀厂污染源调查、建档、评价及控制途径的研究（电镀行业污染源物料衡算、剖析、控制与管理） 之五：苏州华盛造纸厂污染源调查、建档、评价及控制途径的研究（造纸行业污染源物料衡算、剖析、控制与管理） 之六：苏州第一印染厂污染源调查、建档、评价及控制途径的研究（印染行业污染源物料衡算、剖析、控制与管理）