四川省熱浸鍍鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系研究與應(yīng)用

朱成旺，簡 磊，孟曉霞，羅 斌，何雨明

(四川省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，成都 610041)

前 言

清潔生產(chǎn)是指不斷采取改進(jìn)設(shè)計(jì)、使用清潔的能源和原料、采用先進(jìn)的工藝技術(shù)與設(shè)備、改善管理、綜合利用等措施，從源頭削減污染，提高資源利用效率，較少或者避免生產(chǎn)、服務(wù)和產(chǎn)品使用過程中污染物的產(chǎn)生和排放，以減輕或者消除對人類健康和環(huán)境的危害[1]。隨著《清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》的頒布實(shí)施，四川省積極推進(jìn)強(qiáng)制性清潔生產(chǎn)審核評估與驗(yàn)收工作，引導(dǎo)企業(yè)對照國內(nèi)外先進(jìn)水平開展清潔生產(chǎn)改造，在節(jié)約資源能源、減少污染物產(chǎn)生和排放方面取得較大成績[2]。清潔生產(chǎn)涉及的行業(yè)眾多，清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)或評價(jià)指標(biāo)體系成為有效指導(dǎo)企業(yè)開展清潔生產(chǎn)工作的重要規(guī)范性文件[3-4]。目前生態(tài)環(huán)境部和國家發(fā)改委已頒布多個(gè)行業(yè)清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，但仍有較多重點(diǎn)行業(yè)缺乏相關(guān)評價(jià)體系或標(biāo)準(zhǔn)，不利于清潔生產(chǎn)審核工作的開展。

熱浸鍍鋅是將鋼、不銹鋼、鑄鐵等鋼鐵制品浸入熔融液態(tài)金屬或合金中獲得鍍層的一種工藝技術(shù)，是應(yīng)用最廣泛、性能價(jià)格比最優(yōu)的鋼材表面處理方法[5]。我國是世界鋼結(jié)構(gòu)件熱浸鍍鋅生產(chǎn)大國，國內(nèi)熱浸鍍鋅企業(yè)已進(jìn)入新的高速、持續(xù)發(fā)展階段[6-7]。熱浸鍍鋅行業(yè)資源能源消耗量大、環(huán)境污染嚴(yán)重，被納入四川省強(qiáng)制性清潔生產(chǎn)審核重點(diǎn)行業(yè)。四川省熱浸鍍鋅產(chǎn)業(yè)規(guī)模普遍較小，未實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?yīng)，產(chǎn)業(yè)整體缺乏核心競爭力，熱浸鍍鋅關(guān)鍵技術(shù)與國內(nèi)外先進(jìn)水平相比存在一定差距。省內(nèi)熱浸鍍鋅企業(yè)鋅煙余熱回收配套設(shè)施安裝率較低，鋅資源與水資源循環(huán)利用效率不高，酸霧、鋅煙、鋅灰和鋅渣等污染控制措施有待強(qiáng)化。在國內(nèi)經(jīng)濟(jì)大步發(fā)展和企業(yè)轉(zhuǎn)型升級尋求生存機(jī)遇的大環(huán)境下，實(shí)施清潔生產(chǎn)成為四川省熱浸鍍鋅企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要抓手。

目前國內(nèi)尚未制定和頒布熱浸鍍鋅行業(yè)的清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系。在《電鍍行業(yè)規(guī)范條件》中，熱浸鍍鋅被歸為電鍍行業(yè)，但熱浸鍍鋅與電鍍工藝存在顯著差別，利用現(xiàn)行《電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系》對熱浸鍍鋅企業(yè)進(jìn)行清潔生產(chǎn)評估并不能反映其真實(shí)清潔生產(chǎn)水平。因此，制定省級熱浸鍍鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，對進(jìn)一步規(guī)范和指導(dǎo)四川省熱浸鍍鋅企業(yè)實(shí)施清潔生產(chǎn)改造、開展清潔生產(chǎn)審核評估工作、提升企業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)水平、提高資源利用率、降低能耗及污染排放，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本研究針對熱浸鍍鋅行業(yè)特征、產(chǎn)業(yè)政策及發(fā)展趨勢，在實(shí)地調(diào)研四川省多家熱浸鍍鋅企業(yè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及編制要求，構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系框架，確定評價(jià)指標(biāo)基準(zhǔn)值，采用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重值，并通過具體企業(yè)案例驗(yàn)證該指標(biāo)體系的可行性和適用性。

1 熱浸鍍鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系建立

1.1 評價(jià)指標(biāo)體系框架的確立

四川省熱浸鍍鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系由一級指標(biāo)和二級指標(biāo)組成。一級指標(biāo)為普通型、概括性的評價(jià)指標(biāo)，二級指標(biāo)則反映熱浸鍍鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)特點(diǎn)，是具體的、可操作的、易于評價(jià)和驗(yàn)證的評價(jià)指標(biāo)。選取的指標(biāo)需滿足熱浸鍍鋅行業(yè)產(chǎn)業(yè)政策相關(guān)要求，定量與定性相結(jié)合，符合企業(yè)實(shí)際情況。

本指標(biāo)體系一級指標(biāo)的確立主要參考電鍍等相近行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，確定了生產(chǎn)工藝及裝備要求、資源能源消耗指標(biāo)、污染物產(chǎn)生指標(biāo)、資源綜合利用指標(biāo)、清潔生產(chǎn)與環(huán)境管理5個(gè)一級指標(biāo)。結(jié)合熱浸鍍鋅行業(yè)特征及相關(guān)政策、技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)要求，在一級指標(biāo)下共設(shè)置23個(gè)二級指標(biāo)，均為行業(yè)代表性考核指標(biāo)。本清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系框架如下圖所示。四川省熱浸鍍鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系基準(zhǔn)值見表1。

表1 四川省熱浸鍍鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系基準(zhǔn)值

續(xù)表1

圖 四川省熱浸鍍鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系框架

1.2 清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)基準(zhǔn)值確定

評價(jià)指標(biāo)的基準(zhǔn)值用于衡量該項(xiàng)指標(biāo)是否符合國家相關(guān)規(guī)定與清潔生產(chǎn)基本要求。本指標(biāo)體系在定量評價(jià)指標(biāo)基準(zhǔn)值確定過程中，凡國家、四川省或行業(yè)在有關(guān)政策、規(guī)劃等文件中對該項(xiàng)指標(biāo)已有明確要求的，執(zhí)行國家、四川省或行業(yè)要求數(shù)值；尚無明確要求的，則選用四川省熱浸鍍鋅行業(yè)近年來清潔生產(chǎn)實(shí)際達(dá)到的中等以上水平指標(biāo)值。在定性評價(jià)指標(biāo)確定過程中，按“是”或“否”兩種選擇來衡量該項(xiàng)指標(biāo)是否貫徹執(zhí)行國家、四川省有關(guān)政策及法規(guī)。

1.3 清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定

清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值反映該指標(biāo)在整個(gè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系中所占的比重，原則上是根據(jù)該項(xiàng)指標(biāo)對熱浸鍍鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)實(shí)際效益和水平的影響程度以及實(shí)施的難易程度來確定。

權(quán)重值的確定通常采用專家咨詢、主成分分析和層次分析等方法[8～10]。本指標(biāo)體系各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值采用編制通則提供的層次分析法進(jìn)行確定。層次分析法是一種定性分析和定量分析相結(jié)合的多目標(biāo)決策方法，它的基本思想是先按問題要求建立一個(gè)描述系統(tǒng)功能或特征的、內(nèi)部獨(dú)立的遞階層次結(jié)構(gòu)，通過兩兩比較因素(或目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案)的相對重要性，給出相應(yīng)的比例標(biāo)度，構(gòu)造上層某要素對下層相關(guān)元素的判斷矩陣，給出相關(guān)元素對上層某要素的相對重要序列，從而計(jì)算得到各指標(biāo)的權(quán)重值。

結(jié)合國內(nèi)熱浸鍍鋅行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、政策文件以及四川省熱浸鍍鋅企業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立四川省熱浸鍍鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系第二層一級指標(biāo)對第一層目標(biāo)層的判斷矩陣如下所示：

楊孟莊排閘，孔深15m。閘基主要為第②上層壤土、③層壤土，地層厚度穩(wěn)定。第②下層壤土，粉粒含量較高，夾砂壤土薄層，土質(zhì)均勻性較差，7.8～9.7m呈軟塑狀，埋深較大，一般不影響地基穩(wěn)定。

(1)

根據(jù)式(1)計(jì)算所得一級指標(biāo)對目標(biāo)層的判斷矩陣的權(quán)向量為w=[0.2979,0.1578,0.1578,0.0885,0.2979]，最大特征根λmax為5.01。為更科學(xué)地判斷所得權(quán)重向量是否滿足一致性與傳遞性，需要執(zhí)行一致性檢驗(yàn)，計(jì)算公式如下所示。

(2)

式(2)中，CI為判斷矩陣一致性指標(biāo)(CI=0，有完全的一致性；CI接近于0，有滿意的一致性；CI越大，不一致越嚴(yán)重)，λmax為判斷矩陣的最大特征根，n為對應(yīng)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

為衡量CI的大小，引入同階平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI(對照值見表2)。CI與RI之比稱為隨機(jī)一致性比率，記為CR。當(dāng)CR<0.10，認(rèn)為判斷矩陣具有可以接受的一致性。當(dāng)CR≥0.10，需要調(diào)整和修正判斷矩陣，使其滿足CR<0.10，從而具有滿意的一致性。

表2 隨機(jī)一致性指標(biāo)RI值對照表

計(jì)算得到一級指標(biāo)對目標(biāo)層的判斷矩陣權(quán)向量隨機(jī)一致性比率CR=0.0029<0.1，滿足一致性。同理，計(jì)算得到二級指標(biāo)對一級指標(biāo)的判斷矩陣對應(yīng)權(quán)重向量的隨機(jī)一致性比率分別為0.0198、0.0429、0.0059、0.0000和0.0098，均小于0.1，滿足一致性。

熱浸鍍鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)一級指標(biāo)和二級指標(biāo)定量權(quán)重計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 熱浸鍍鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)定量評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

1.4 評價(jià)方法

1.4.1 指標(biāo)無量綱化

不同清潔生產(chǎn)指標(biāo)由于量綱不同，不能直接比較，需要建立原始指標(biāo)的函數(shù)，見式(3)。

(3)

式中：xij表示第i個(gè)一級指標(biāo)下的第j個(gè)二級指標(biāo)；gk表示二級指標(biāo)基準(zhǔn)值，其中g(shù)1為I級水平，g2為Ⅱ級水平，g3為Ⅲ級水平；Ygk(xij)為二級指標(biāo)xij對于級別gk的函數(shù)。若指標(biāo)xij屬于級別gk，則函數(shù)的值為100，否則為0。

1.4.2 綜合評價(jià)指數(shù)計(jì)算

通過加權(quán)平均、逐層收斂得到熱浸鍍鋅行業(yè)指標(biāo)在不同級別gk的得分Ygk，計(jì)算公式(4)如下：

(4)

公式(4)中：wi為第i個(gè)一級指標(biāo)的權(quán)重；wij為第i個(gè)一級指標(biāo)下的第j個(gè)二級指標(biāo)的權(quán)重，其中，m為一級指標(biāo)的個(gè)數(shù)，n1為第i個(gè)一級指標(biāo)下二級指標(biāo)的個(gè)數(shù)。另外，Yg1等同于YI，Yg2等同于YⅡ，Yg3等同于YⅢ。

1.4.3 清潔生產(chǎn)水平綜合評分

熱浸鍍鋅企業(yè)清潔生產(chǎn)水平通過清潔生產(chǎn)綜合評價(jià)指數(shù)進(jìn)行評價(jià)。根據(jù)四川省熱浸鍍鋅行業(yè)實(shí)際情況，將不同綜合評價(jià)指數(shù)等級的企業(yè)分別對應(yīng)為國內(nèi)清潔生產(chǎn)領(lǐng)先水平、四川省清潔生產(chǎn)先進(jìn)水平和四川省清潔生產(chǎn)基本水平，見表4。

表4 不同等級清潔生產(chǎn)企業(yè)綜合評價(jià)指數(shù)

2 案例分析

應(yīng)用上述構(gòu)建的評價(jià)指標(biāo)體系，對四川省內(nèi)3家代表性熱浸鍍鋅企業(yè)的清潔生產(chǎn)水平進(jìn)行綜合評估，驗(yàn)證該評價(jià)指標(biāo)體系的實(shí)用性與可行性。其中，企業(yè)1成立于2013年，勞動(dòng)定員約90人，設(shè)置1條熱浸鍍鋅生產(chǎn)線，年產(chǎn)6.7萬欄套養(yǎng)豬設(shè)備；企業(yè)2成立于2007年，勞動(dòng)定員60余人，設(shè)有2條酸洗、冷軋、熱浸鋅及輕鋼龍骨成型加工生產(chǎn)線，年產(chǎn)鍍鋅帶鋼5.4萬t；企業(yè)3成立于1993年，占地面積36畝，建筑面積21 000 m2，勞動(dòng)定員130余人，年產(chǎn)鐵塔、基礎(chǔ)設(shè)施、地腳等熱鍍鋅產(chǎn)品2萬t。

四川省3家熱浸鍍鋅企業(yè)清潔水平評價(jià)結(jié)果見表5。

表5 四川省3家熱浸鍍鋅企業(yè)清潔生產(chǎn)水平評價(jià)表

續(xù)表5

各企業(yè)的清潔生產(chǎn)綜合評價(jià)結(jié)果表明：企業(yè)1和企業(yè)2處于四川省熱浸鍍鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)基本水平以下，兩家企業(yè)均未開展過清潔生產(chǎn)審核工作，在酸洗、漂洗工藝改進(jìn)、酸資源消耗、酸霧產(chǎn)生量、水循環(huán)利用等方面處于省內(nèi)較低清潔生產(chǎn)水平；企業(yè)3于被納入四川省2018年強(qiáng)制性清潔生產(chǎn)審核企業(yè)名單，并于該年實(shí)施了“熱浸鍍鋅車間廢水處理工藝升級”、“引進(jìn)助鍍劑再生設(shè)備”、“引進(jìn)鋅煙除塵設(shè)備”和“酸霧吸出與凈化設(shè)備升級改造”4項(xiàng)中/高費(fèi)清潔生產(chǎn)改造方案，在生產(chǎn)工藝與裝備要求、資源能源消耗及綜合利用、污染物產(chǎn)生量等方面的清潔生產(chǎn)水平均得到明顯提高，目前企業(yè)3整體達(dá)到四川省熱浸鍍鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)基本水平，通過持續(xù)性清潔生產(chǎn)技術(shù)改造并強(qiáng)化環(huán)境管理，有望達(dá)到先進(jìn)水平。

3 結(jié) 論

本研究結(jié)合國內(nèi)及四川省熱浸鍍鋅行業(yè)特征及發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)清潔生產(chǎn)相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求，構(gòu)建四川省熱浸鍍鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系框架，確定評價(jià)指標(biāo)基準(zhǔn)值，并利用層次分析法計(jì)算得到各級指標(biāo)權(quán)重值。實(shí)際案例應(yīng)用結(jié)果表明，本研究建立的《四川省熱浸鍍鋅行業(yè)清潔生產(chǎn)評價(jià)指標(biāo)體系》具備一定的指導(dǎo)性、實(shí)用性及可操作性，能有效反映四川省熱浸鍍鋅企業(yè)的實(shí)際清潔生產(chǎn)水平，有助于指導(dǎo)企業(yè)開展清潔生產(chǎn)審核，挖掘清潔生產(chǎn)潛力，推動(dòng)四川省清潔生產(chǎn)工作的全面實(shí)施和發(fā)展，助力實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。