生命周期評價在玻璃工業(yè)中的應(yīng)用

生命周期評價在玻璃工業(yè)中的應(yīng)用

1碎玻璃回收利用現(xiàn)狀據(jù)不完全統(tǒng)計，2006年中國平板玻璃產(chǎn)量達(dá)到4.45億箱，平板玻璃產(chǎn)量連續(xù)12年達(dá)到世界第一次。眾所周知,玻璃工業(yè)是一種資源型、高耗能型、污染型產(chǎn)業(yè)。據(jù)估計,我國每年產(chǎn)生的碎玻璃約400萬t,占城市生活垃圾總量的4%~5%。由于碎玻璃只能在高溫下熔化后才能再次利用,因此,大量的碎玻璃還無法得到有效的回收和利用。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計,碎玻璃的回收利用率只有13%~15%,可見大量的碎玻璃被棄之不用,既占地,又污染環(huán)境,還造成大量的資源和能源的浪費(fèi)。近年來,國家對環(huán)境治理的要求和國人環(huán)境保護(hù)觀念的提高,要求對產(chǎn)品生產(chǎn)與消費(fèi)過程中可能伴隨的影響作進(jìn)一步了解,人們希望找到和建立一些方法,來更好地認(rèn)識和減少這些影響。生命周期評價(LifeCycleAssessment,LCA)就是出于這一目的而發(fā)展起來的一門技術(shù)。LCA是評價一個產(chǎn)品系統(tǒng)生命周期整個階段從原材料的提取和加工,到產(chǎn)品生產(chǎn)、包裝、市場營銷、使用、再使用和產(chǎn)品維護(hù),直至再循環(huán)和最終廢物處置的環(huán)境影響的工具。碎玻璃根據(jù)其來源可以分為日用碎玻璃(器皿玻璃、燈泡玻璃等)和工業(yè)碎玻璃(平板玻璃、玻璃纖維等)。回收的碎玻璃經(jīng)分選、清洗后,一部分可以直接重新熔化應(yīng)用,一部分需要經(jīng)粉碎加工后才能使用。目前在我國回收后的碎玻璃主要利用來生產(chǎn)玻璃微珠、玻璃馬賽克、彩色玻璃球、平板玻璃、玻璃磚、人造玻璃大理石、泡沫玻璃等。如何利用生命周期評價(LifeCycleAssessment,LCA)來分析國內(nèi)平板玻璃工業(yè)發(fā)展和碎玻璃回收利用現(xiàn)狀,為建材工業(yè)碎玻璃的回收和利用提供有益的理性思路,是我們當(dāng)前急待解決的問題。2數(shù)據(jù)收集和統(tǒng)計分析LCA技術(shù)框架包括以下4個部分(如圖1所示):(1)目標(biāo)及范圍確定:對研究的目標(biāo)和系統(tǒng)范圍進(jìn)行界定;(2)清單分析:進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和處理,最終列出系統(tǒng)投入和產(chǎn)出的清單;(3)影響評價:評價與這些投入及產(chǎn)出相關(guān)的潛在環(huán)境影響;(4)生命周期解釋:綜合考慮清單分析和影響評價的發(fā)現(xiàn),進(jìn)行綜合評價,從而形成結(jié)論并提出建議。2.1原料污染情況碎玻璃回收清洗加工階段環(huán)境污染主要有:(1)水污染:主要來自碎玻璃清洗階段產(chǎn)生的污水碎玻璃的利用階段的環(huán)境污染為傳統(tǒng)玻璃工業(yè)的狀況,主要有:(1)大氣污染:主要來自熔窯煙囪、原料車間粉塵、碎玻璃產(chǎn)生的粉塵等,主要污染物有SO、2NOx、CO2和粉塵;(2)廢水污染:主要來自原料車間的地面沖洗廢水,油罐區(qū)產(chǎn)生的含油廢水,部分循環(huán)水及洗滌原料廢水,還有生活污水等,主要污染物為浮油、無機(jī)懸浮物還有少量重金屬,如鉻(Cr)、錫(Sn)、鉛(Pb)等;(3)固體廢棄物污染:主要來源于原料車間的廢棄物,碎玻璃倒運(yùn)過程中的散落以及冷修過程中的廢棄的材料等。通過對碎玻璃回收利用各階段進(jìn)行LCA分析,得出碎玻璃回收利用各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成的環(huán)境污染的影響比例,確定各種因子的影響等級以及對環(huán)境的最大影響因素。通過對碎玻璃回收利用各階段的環(huán)境排放物處理成本分析,對碎玻璃的回收利用的應(yīng)用前景、經(jīng)濟(jì)分析、發(fā)展?fàn)顩r予以探討。2.2采用lca分析系統(tǒng)為碎玻璃回收建立一套結(jié)構(gòu)將LCA方法應(yīng)用于碎玻璃的回收利用,其體系框架包括原材料的獲取階段、生產(chǎn)加工階段、產(chǎn)品使用階段及循環(huán)回收,如圖2所示。2.3計算權(quán)重并賦予評價因子(1)指標(biāo)的隸屬度函數(shù)關(guān)系:式中:Yi—產(chǎn)品相對某評價因子的第i級指標(biāo)的隸屬度;X—產(chǎn)品相對該評價因子的值;Xi,Xi+1—相鄰兩級的指標(biāo)值。(2)求出各單項(xiàng)參數(shù)對各等級指標(biāo)的隸屬度:(3)建立模糊關(guān)系矩陣:(4)計算權(quán)重并賦予各參數(shù):式中:Ci—產(chǎn)品相對第i種評價因子的值;Si—第i種評價因子各級指標(biāo)的算術(shù)平均值。對m項(xiàng)參數(shù)給予權(quán)重,組成1×m矩陣(6)進(jìn)行模糊矩陣復(fù)合計算:2.4碎玻璃回收與環(huán)境數(shù)據(jù)分析碎玻璃回收利用環(huán)境影響數(shù)據(jù)分析見表1。2.5能源消耗污染排放(1)評價因子的確定評價因子的確定從以下幾個方面進(jìn)行:水資源消耗、能源消耗和污染排放。(2)評價標(biāo)準(zhǔn)的選取(見表2)(3)綜合數(shù)據(jù)分析(見表3)從數(shù)據(jù)分析結(jié)果看,說明碎玻璃回收利用的影響等級屬于第四類:對水資源和能源的影響較大。2.6環(huán)境評價結(jié)果目前,環(huán)境污染物按影響作用一般劃分為以下9類:可再生的原料消耗(ADP)、不可再生的能源消耗(EDP)、溫室效應(yīng)(GWP)、臭氧層的破壞(ODP)、生物體的損害(ECA/ECT)、環(huán)境酸化(AP)、人類健康損害(HT)、光化學(xué)氧化物生成(POCP)、氮化作用(NP)。將環(huán)境指標(biāo)無量綱化,以環(huán)境指標(biāo)占整個研究范圍的相應(yīng)環(huán)境指標(biāo)的比例表示(即標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)),確定生命周期各個階段對環(huán)境的影響,提出改善措施并進(jìn)行相應(yīng)的評價。碎玻璃回收利用環(huán)境影響評價結(jié)果如(見表4)。從表4結(jié)果分析,碎玻璃回收利用對環(huán)境的污染主要來自玻璃制造階段和能源生產(chǎn)階段,其影響比例分別為33.4%和33.3%。主要環(huán)境影響在于對不可再生能源的消耗以及由于CO2排放所導(dǎo)致的溫室效應(yīng)。此外,NOx、SO2等氣體的排放也是環(huán)境影響的重要因素,它們主要來源于燃料燃燒。可以看出利用碎玻璃生產(chǎn)并沒有產(chǎn)生額外的環(huán)境負(fù)荷。2.7碎玻璃回收利用的經(jīng)濟(jì)效益兩種不同來源玻璃的環(huán)境排放物處理成本比較見表5。從表5分析的數(shù)據(jù)可以看出,碎玻璃的回收利用有較好的經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景,不但可以“變廢為寶”,減少礦產(chǎn)資源的使用,還可以減少環(huán)境污染。2.8玻璃的改進(jìn)方向(1)兩種不同原料玻璃的環(huán)境排放物處理成本比較(見表6)(2)再生玻璃的改進(jìn)方向(見圖3)將加工后的碎玻璃分別用于小平拉玻璃、槽型玻璃、壓延玻璃生產(chǎn)線等,同時,著重解決回收的廢舊碎玻璃,用于大型浮法玻璃廠,對玻璃配方進(jìn)行修改,生產(chǎn)工藝如何相應(yīng)調(diào)整,加大利用清潔能源等等。3環(huán)境污染主要方面(1)利用生命周期評價(LCA)分析碎玻璃的回收利用對環(huán)境的影響的方法是完全有益而且可行的,能夠與生產(chǎn)實(shí)際情況基本相符合。(2)碎玻璃回收利用環(huán)境影響的因素很多,但主要集中在水資源消耗、能源消耗和污染排放三個方面。(3)碎玻璃的回收利用有較好的經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景,可以“變廢為寶”