清洁生产作业.docx

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清洁生产作业

第一阶段：

筹划与组织

作业1：

某电镀厂属于某电子工业集团公司，自从1968年建立以来，已经发展成为一家中等规模电镀厂，为集团加工电镀产品并生产电镀添加剂。

该厂电镀产品包括电子器件、机箱等。

全厂约有140名职工，其中包括24名工程师和技术人员。

厂里的电镀设备建于1968年，工厂领导认为这批设备虽然可以继续使用，但是已经落后，正在寻求资金更新设备。

工厂的生产业务计划由厂里制订，整体战略计划则由总部制订；大的投资须由总部来批准；研究开发任务以及投资项目的准备工作由工厂承担完成。

工厂主要根据长期订单来制订其生产计划。

其它任务如维修等等，在工作分派上从属于生产，即根据生产需要进行安排。

这家电镀厂的产品主要分为3类：

电子器件、机箱加工、电镀添加剂生产销售。

在过去十年中，工厂为了达到政府制订的环境标准，已经实行了多项环保措施。

该厂所有工业废水混合进入废水处理站，目前工厂每天产生约30m3含重金属离子废水。

一年废水处理费用4.5万元，交纳排污费3万元，仍有时排放超标，集团公司准备提供资金增加废水处理站处理能力。

工厂为了减轻末端治理的压力，减少废水处理费用，计划在一年内将进入废水的重金属离子总量降低40％；根据集团公司关于节约能源的要求，该厂计划降低能耗每月1500kwh。

作业1：

管理层的参与

●至少找出一条在审核前可能因工厂管理层的原因而遇到的障碍，对障碍进行分析并提出解决的办法。

答1、集团只注重搞末端治理，预防污染技术和管理措施都需要加强。

作业2：

这家工厂有3个主要生产车间，直接受厂级领导管理，并设有职能部门，例如财会部门、技术设备部门（包括维修科、实验室和研究开发科）和环保部门。

该厂实行厂长负责制，总工程师负责配合厂长工作。

每个职能部门的领导直接向厂长汇报工作。

每个车间设一名车间主任，并有一名技术主管负责协助管理工作，车间主任和技术主管分别向厂长和总工程师汇报工作。

车间有各自的环保工程师、技术员和质量监督人员，工人被分为不同的班组轮班工作。

图1给出了该电镀厂的组织机构示意图。

厂级领导决定进行清洁生产审核后，成立了审核小组。

审核小组的首要任务是使全厂认识到清洁生产审核的目的及其重要性，并选择一个车间进行重点审核，设立清洁生产目标。

因此，审核小组首先对车间主任进行培训，向他们介绍清洁生产的概念以及清洁生产审核的相关知识。

但是由于工作负担重，有少数干部未参加此次培训。

●根据图1，请组建一个审核领导小组和一个审核工作小组，注明每个审核小组成员的专长和职能，并且阐明审核小组为什么需要这种专长和这些职能。

●至少找出一条审核小组在实施清洁生产审核过程中可能遇到的障碍，并提出克服障碍的方法。

采取何种措施才能够使普通员工参与清洁生产审核工作并且确保厂级领导能够持续参与支持清洁生产审核工作？

电子器件电镀车间

车间主任

技术主管

质量监督员

操作工

图1：

电镀厂生产组织机构示意图

审核领导小组

审核工作小组

　厂长

车间主任

总工

审核重点的工艺监督员

财务部门主管

质量员和工程师

技术设备部门主管

维修工程师

环保部门主管

环保工程师

各车间主任

会计

实施审核过程可能遇到的障碍：

（1）清洁生产审核工作复杂严格。

可能会影响生产，还会影响产品质量。

需要提高工人技术水平和加强管理人员的管理能力。

（2）增加各部门和现场操作工人的劳动量，后勤供给能力不足。

需要招收更多优质劳动力。

（3）缺乏足够的分析测试人员、仪表设备，对生产过程的物耗和废物排放无法获得确切的数据。

需要招收和培训分析测试技术人员。

（4）缺乏对清洁生产的激励机制。

管理层制定相应激励措施。

第二阶段：

预评估

作业3：

审核小组所面临的首要任务是减少废物产生。

审核小组在启动预评估后，根据所掌握的数据资料，对各生产车间的产出、废物产生和能耗等情况进行了比较分析，结果如下：

●无论在数量上还是价值上，电子器件车间和机箱车间的产出都是最高的；添加剂车间的产出最低。

●电子器件车间采用手工、滚镀工艺，废水中镍离子含量大约占全厂重金属离子排放总量的70％。

●添加剂车间的排放物数量少，但是，生产过程中产生二氧化硫和氯气，造成其排放物的毒性较大。

●机箱车间的设备比较先进，能耗较低，根据工艺计量、计算，其能耗已接近于理论最佳值。

●审核小组认为电子器件车间和添加剂车间都存在较大的清洁生产潜力。

●清洁生产审核工作启动后，电子器件车间和添加剂车间的工人都非常积极，表示愿意参加清洁生产审核工作。

●根据所给信息，确定两个本轮清洁生产审核的备选审核重点，并从中筛选出本轮清洁生产审核的审核重点。

要求说明做出这种选择的原因。

答：

备选审核重点可以是电子器件车间和添加剂车间

最终确定审核重点是电子器件车间

原因：

产出最高

　　　　　最大的重金属离子排放源（全厂70%）

　　　　　较大的清洁生产潜力

　　　　　工人参与积极

作业4：

清洁生产目标

●为以上审核重点设定具体的、定量的清洁生产目标。

答1. 降低进入废水重金属离子总量40％，

2.每月节约电能1500kwh。

第三阶段：

评估

作业5：

电子器件车间的电镀部分由脱脂、清洗、活化、清洗、镀半光亮镍、镀光亮镍、清洗、烘干等工序操作组成（产品为某种电子器件，用于自动控制设备）。

整个生产过程用到两种主要原料是硫酸镍和镍饼。

该车间使用硅整流器；所有镀镍槽是加热的，烘干器用普通电热管加热。

清洗水全部排放入废水处理站。

●画出电子器件车间的工艺流程图，包括上述几部分工序操作，指出可能的污染物排放点。

可能污染排放点：

清洗、脱脂、活化、半光亮镍、光亮镍

作业6：

下面的表1～表2中，给出了在一个月（25个工作日）实测物料平衡期间电镀厂镀镍、干燥几个单元操作的主要生产数据汇总，待加工零件总表面积1500m2，合格产品1455m2（镀层厚度按图纸加工，不合格产品另作它用）。

这些数据都是在正常生产过程中通过实测得到的。

表1：

两个电镀镍槽的输入

输入

数量

单位价格

1.原料硫酸镍（NiSO4·7H2O）

383kg

40元/kg

2.原料镍饼

216kg

180元/kg

3.清洗水

500m3

6元/m3

注：

NiSO4·7H2O金属元素质量分数：

20.9％；

表2：

两个电镀镍槽的输出

电镀镍槽的输出

数量

1.镍镀层

214kg

2.镀件带出液含硫酸镍C1

269kg（含镍离子56.2kg）

3.过滤损失含硫酸镍C2

40kg（含镍离子8.4kg）

4.滤渣损失含硫酸镍C3

52.6kg（含镍离子11kg）

5.阴极导电头镍层损失

2kg

6.废水

480m3

实测期间，共消耗电能12000kwh，其中硅整流器耗能3500kwh。

电能价格：

0.6元/kwh

●将输入－输出数据纳入工艺流程图中，利用物料平衡计算出下列数据：

1、计算镍、水的输入与输出总量的偏差，分析是否符合清洁生产审核要求？

（1）镍输入与输出偏差计算

[（383×20.9%+216）-（214+56.2+8.4+11+2）]÷（383×20.9%+216）

　　　=（296-291.6）÷296

　　　=4.4÷296

　　　=1.5%<5%

（2）水输入与输出总量偏差计算

　　　（500-480）÷500

　　　=20÷500

　　　=4%<5%

偏差均小于5%，符合清洁生产审核要求。

2、金属原料镍的利用率

　　　U＝P/M

　　　214÷296=72.3%

3、分析废水中的重金属成分；

废水中的重金属成分主要是镍离子

作业7：

输入的原料硫酸镍装在25kg的塑料袋中，现场考察时发现个别袋有破损。

电镀产品的质量与镀液的温度相关，镀镍槽的温度是手动控制。

由于清洗水阀门距离操作点较远，水的浪费比较大。

由于使用不当和缺乏维修，镀镍槽的过滤系统泄漏比较严重。

由于是手工操作，滚筒在镀槽上停留时间比较短，大量镀液被滚筒和零件带出进入清洗槽。

废水从车间到处理站之间的输送管道有少量泄漏。

在生产中，手动控制生产过程。

工厂的生产每班8小时，每天两班。

产品合格率在97％，低于同行较高合格率98％的水平。

车间负责组织安排生产过程的各项操作，在车间的要求下维修组负责对设备进行维修。

建厂后一直使用的整流器是硅整流器，整流效率相对较低。

●分析上面练习中说明的废弃物产生的原因。

参照以下8条提示，从前面给出的信息推出可能原因：

1.原辅料及能源是否对废弃物的数量或成分有影响？

答：

原辅料储存、发运、运输的流失

2.技术工艺是否对废弃排放物的数量或成分有影响？

答：

由于清洗水阀门距离操作点较远，水的浪费比较大

3.设备是否对废弃物的数量或成分有影响？

答：

设备自动化控制水平低；镀镍槽的温度是手动控制

设备缺乏有效维护和保养；由于使用不当和缺乏维修，镀镍槽的过滤系统泄漏比较严重

设备的功能不能满足工艺要求。

建厂后一直使用的整流器是硅整流器，整流效率相对较低。

4.过程控制是否对废弃物的数量或成分有影响？

答：

计量检测分析仪表或监测精度达不到要求

某些工艺参数（例如温度、压力、流量、浓度等）未能得到有效控制；电镀产品的质量与镀液的温度相关，镀镍槽的温度是手动控制

5.产品是否对废弃物的数量或成分有影响？

答：

产品储存和搬运中的破损、漏失

产品的转化率低于国内外先进水平；产品合格率在97％，低于同行较高合格率98％的水平

6.废弃物本身特性是否对废弃物的数量或成分有影响？

答：

废弃物的物理化学性状不利于后续处理和处置

单位产品废弃物产生量高于国内外先进水平。

7.管理是否对废弃物的数量或成分有影响？

答：

现行管理制度不能满足清洁生产的需要

①岗位操作规程不够严格

②生产记录（包括原料、产品和废物）不完整

③信息交换不畅

④缺乏有效的奖惩方法

8.员工素质是否对废弃物的数量或成分有影响？

答：

员工素质不能满足生产需要

①缺乏优秀管理人员

②缺乏专业技术人员

③缺乏熟练人员

④员工的技能不能满足本岗位的要求

第四阶段方案的产生与筛选

作业8：

●根据工艺说明、物料平衡及相关的分析，产生清洁生产方案。

从八个方面着手产生相应的方案，并将方案简要写在表中（表3）。

1.如何改进原辅料及能源才能尽量减少或消除废弃物？

2.如何改进技术工艺才能尽量减少或消除废弃物？

3.如何改进设备才能尽量减少或消除废弃物？

4.如何改进过程控制才能尽量减少或消除废弃物？

5.如何改进产品才能尽量减少或消除废弃物？

6.如何利用废弃物本身特性才能尽量减少或消除废弃物？

7.如何加强管理才能尽量减少或消除废弃物？

8.如何提高员工素质才能尽量减少或消除废弃物？

表3：

方案产生

方案类型

清洁生产方案描述

原辅料及能源

技术工艺

设备

过程控制

产品

废弃物

管理

员工

第五阶段：

可行性分析

作业9：

为了说明可行性分析的过程，下面就三个清洁生产方案进行了详细分析。

这三个方案是从审核小组产生的众多方案中挑选出来的。

1.手工操作改造成为半自动生产线，包括增加离子交换回收镍系统、换装高频开关电源、节水阀门、远红外加热器和加装镀液自动温控设施。

这样可以减少镀液带出镍离子、节约水和电能。

市场上很容易找到关于半自动化改造和和离子交换系统的技术，高频开关电源已经成熟，技术设备部门的工程师也熟悉这些技术。

不需要额外的培训，但是由于半自动化生产线对操作规定更严格，必须为操作工制订新的操作规程并进行相应的指导和管理。

车间有容纳半自动化和离子交换系统的空间。

2.修补泄露点，改进维修程序。

在现场调查中发现的镀镍槽过滤泵、管道泄漏问题，维修组立即进行修复，并要求维修部门进行预防性维修。

3.全厂改用节能灯。

●对这些方案的初步分析是用来确定哪些方案需要详细的技术、经济和环境审核，通过下表4可以完成初步分析。

表4：

清洁生产方案的初步分析

方案

涉及的变动

实施难易

投资成本

所需进一步审核

预计实施时间

人员

设备

简单

复杂

低

高

技术

环境

经济

短

中

长

1

√

√

√

√

√

√

√

√

2

√

√

√

√

√

3

√

√

√

√

作业10：

厂级领导根据审核小组的方案筛选结果，决定立即实施第2、3两个方案，结果每月镀镍槽过滤损失减少二分之一，相应减少了原料硫酸镍的输入；节电600kwh。

●利用上述已实施方案所取得的经济收益（为了计算方便，镀液中除金属盐外其他成分忽略不计），估算这些方案的实施对物料平衡的影响，并将计算结果填入表5中。

表5：

已实施方案实施前后的经济效益对比

项目（价格）

实施前

实施后

节约

数量

价值（元）

数量

价值（元）

经济收益（元）

用电（0.6元/kwh）

12000

7200

11400

6840

360

减少过滤损失硫酸镍C2

40元/kg

40kg

1600

20kg

800

800

月总收益

1160元

作业11：

实施方案1把手工生产线改造成半自动生产线。

将滚筒在镀槽上的停留时间增加到15秒，在镀镍后面增加回收槽、逆流漂洗设备和离子交换回收镍系统，可节约清洗水60％，镀件带出液减少90％；由于安装自动控制设备，提高产品质量，使产品合格率增加1％。

由于增加了行车、自动控制设备、离子交换系统，电能消耗每月增加了300kwh。

新生产线用高频开关电源替代硅整流器可节能25％左右。

烘干器改用远红外加热器，此项每月可节约电能400kwh。

加装镀液自动温控设施，每月可节约电能325kwh。

估算实施方案1半自动改造引起的物料平衡的变化（在作业10的基础上做，即实施了方案2和3后）。

问：

⑴污染物产生减少量？

⑵节约用水量？

⑶能耗减少量？

　　　⑴污染物硫酸镍产生量减少242.1kg

　　　⑵节约用水300m3

　　　⑶能耗减少

　　　3500×25%+400+325-300=1300kwh

利用这条信息计算节省的成本。

完成下表（表6）。

表6：

半自动生产线改造对物料平衡的影响和预计节省费用

项目（价格）

实施前

实施后

差别

数量

金额（元）

数量

金额（元）

经济收益（元）

输

入

水

（6元/m3）

500m3

3000

200m3

1200

1800

电

（0.6元/kwh）

11400kwh

6840

10100kwh

6060

780

输

出

产品

（200元/m2）

1455m2

291000

1470m2

294000

3000

镀液带出硫酸镍（40元/kg）

269kg

10760

26.9kg

1076

9684

废水处理费

（5元/m3）

480m3

2400

192m3

960

1440

月总收益

16704元

年总收益

20万元

注：

1.假设废水量排放按原有的比例系数，即480÷500＝0.96计算。

2.按一年300个工作日，每月25个工作日计算

实施方案1所需投资60万元。

作业12：

环境评估

●这项方案的环境效益是什么？

答：

环境效益是减少了重金属离子污染物的产生，节省水和电，减轻对环境的压力。

作业13：

实施上述三个方案后，电子器件车间是否已经达到其制定的清洁生产目标？

　答：

实施方案2和方案3，减少镀镍槽过滤损失20kg，即少产生镍离子20×20.9%＝4.18kg；

　方案1实施后，镀镍工序减少镀液带出90％，意味着少排放镍离子269×90%×20.9%＝50.6kg。

　因此三方案实施后，重金属离子污染物少产生4.18＋50.6＝54.78kg。

　清洁生产审核后，重金属污染物产生量减少的比例为54.78÷（56.2+8.4+11+2）×100%＝70.59%

　由于电子器件车间的污染物占全厂70％，全厂重金属污染物减少70.59％×70%=49.41%

　每月节约电能600+1300=1900kwh

　所以，电子器件车间经过清洁生产审核已经使全厂达到制定的清洁生产目标。

第六、七阶段：

清洁生产方案的实施和持续清洁生产

作业14：

清洁生产方案产生和筛选，并对部分初步可行的中高费方案进行了可行性分析之后，根据审核结果，审核小组认为所提出的这三项方案均可行，即半自动改造和离子交换回收镍、更换整流器、安装节水阀门、修补泄露点和加装镀液自动温控设施。

审核小组决定将本轮清洁生产审核的主要成果向厂级领导进行汇报。

●本轮清洁生产审核最重要的结论是什么？

1.适当投入用来技术改造,

2.为了节省扩大废水处理站的投资，可以大量减少污染负荷

作业15：

●提出几条明显应该实施的措施，使该电镀厂的清洁生产能够持续下去。

1、设备维修应改为计划预防性维修

2、在其它部门实施清洁生产审核

3、建立员工奖励机制