燃料乙醇行業環境污染控制評價指標體系的構建

朱 美， 楊 曄， 梁 鵬

（1. 中國礦業大學（北京） 化學與環境工程學院，北京 100083；2. 環境保護部 環境工程評估中心，北京 100012）

與化石能源相比，生物能源具有原料來源廣泛、可再生等特點，受到國內外普遍青睞［1-2］。燃料乙醇是以生物質為原料，通過生物發酵等途徑生產，并進一步脫水至含水率小于0.8%（w）的可作為燃料用的乙醇產品［3］。燃料乙醇生產技術是目前發展規模最大、工藝相對最為成熟的生物質液化技術。當前，我國燃料乙醇行業按照“定點生產、定向流通、封閉運行”的原則布點發展，乙醇汽油的消費量已占全國汽油消費量的20%左右［4］。但燃料乙醇生產能耗高、污染物產生量大、碳排放量高，因此行業發展面臨較大的環保壓力。相關研究表明，每生產1 t乙醇將產生10 t以上的廢水，廢水COD高達（5～6）×104mg/L［5］，且廢水末端治理難度大，對區域水環境造成較大的影響［6］。除此之外，在原料轉化效率、蒸汽消耗、廢物綜合利用等方面，我國的燃料乙醇生產技術與國外先進水平的差距也較明顯［7-8］。

本文針對我國目前燃料乙醇行業的發展現狀及存在問題，構建了多層次指標的燃料乙醇行業環境污染控制評價體系。通過構建具有行業特色、科學的評價指標體系，可幫助企業對污染防控水平進行科學總結、定量考核，進而找出差距并借鑒先進技術完善現有污染防治措施，同時也可為行業管理部門提供技術支持和參考，推動燃料乙醇行業的持續發展。

1 環境污染控制評價指標體系的構建

“十一五”期間，國家提出在高度重視糧食安全的前提下發展“不與人爭糧，不與糧爭地”的燃料乙醇產業。由此出現了第1代、第1.5代、第2代燃料乙醇。第1代燃料乙醇是指以糖質和淀粉質作為原料；第2代燃料乙醇主要是以纖維素類為原料［9］；第1.5代燃料乙醇［10］是以薯類、高粱莖稈等非糧食作物為原料。本工作構建的燃料乙醇行業環境污染控制評價指標體系適用于國內現有、改擴建或新建燃料乙醇生產企業的環境污染控制水平的評價，涵蓋了國內第1代、第1.5代、第2代燃料乙醇生產技術的特點，重點體現減污增效的污染防治思路，在突破傳統燃料乙醇行業“紅線”閾值評級方法的基礎上，引入綜合賦分評價方法，使得該評價體系更加全面和通用。

1.1 評價程序

燃料乙醇企業環境污染控制的考察項目必須首先滿足“紅線”閾值評價的各項指標，否則直接定為環境污染控制水平不達標；在滿足“紅線”閾值評價指標的基礎上再進行綜合賦分評價，即分別對企業的清潔生產、污染防治措施、環境風險防控和環境管理的各項指標進行評分。得到的綜合賦分評價總值（R）越小，表明企業的環境污染控制水平越低；R越大，表明企業的環境污染控制水平越高。燃料乙醇行業環境污染控制評價程序見圖1，綜合賦分評價流程見圖2。

圖1 燃料乙醇行業環境污染控制評價程序

圖2 綜合賦分評價流程

1.2 評價指標體系

依據科學性、針對性、全面性原則篩選評價指標。評價指標體系包括“紅線”閾值評價指標和綜合賦分評價指標兩部分。“紅線”閾值評價指標是國家環境法律法規的硬性規定，主要包括：國家行業準入條件、區域流域產業準入條件、污染物排放及總量控制要求、固體廢物處置要求，在此不再贅述。賦分評價指標共設置3級：一級指標主要包括清潔生產、污染防治措施、環境風險防控和環境管理四大類；其中，清潔生產包括4項二級指標，污染防治措施包括5項二級指標，環境風險防控包括4項二級指標，環境管理包括8項二級指標；在二級指標下還具有多項三級指標共計62項評價指標。綜合賦分評價指標的分級框架見圖3。

圖3 綜合賦分評價指標的分級框架

1.3 評價方法

該體系中各項指標的評價方法主要采用專家咨詢法（即德爾菲法）、層次分析法、資料收集法、企業調研法。采用專家咨詢法、資料收集法確定選取的各項指標的基準考核值，進而利用層次分析法確定指標權重，再采用企業調研法選取國內具有代表性的燃料乙醇企業，根據企業運行的實際數據對給出的指標進行校驗和優化。

利用層次分析法確定指標權重，能有效地解決很多難以完全用定量或定性方法解決的實際問題［11］。根據層次分析法的基本原理，用4個一級評價指標構造判斷矩陣，利用求特征值的方法，確定各環境因子的相對重要性（即權重）［12］。針對燃料乙醇行業綜合賦分評價指標，利用層次分析法應用軟件——yaahp 0.5.1對構造的判斷矩陣進行最大特征值（λmax）及一致性比率（CR）的計算，得λmax=24.368，CR=0.076＜0.100，故判斷矩陣一致性較好。歸一化處理后得到燃料乙醇行業綜合賦分評價一級指標的權重分值，見表1。

表1 燃料乙醇行業綜合賦分評價一級指標的權重分值

采用同樣的方法對一級指標下的各項二級指標進行權重分值的確定。在權重分值確定的過程中結合企業調研進行權重優化調整，確保評價體系客觀科學。

1.4 評價模型

在構建評價指標體系的基礎上建立適合的評價模型，以便進行后續燃料乙醇行業的環境污染控制水平分級。對該體系的62項定性和定量指標進行專家咨詢判斷和企業實際調研，結合目前國內相關法律法規得出各自的權重分值，在此基礎上對三級指標權重分值進行加和，以分值的形式得到燃料乙醇行業環境污染控制評價結果。評價模型見式（1）。

式中：Ri為燃料乙醇行業環境污染控制三級指標的權重分值；n為所有三級指標的數目。

評價結果參照定級標準：75≤R＜90，為二級環境污染控制水平；R≥90，為一級環境污染控制水平；紅線不達標者，為環境污染控制不達標。

2 環境污染控制評價指標體系的驗證

2.1 驗證企業的選取

本次調研選取8家國內主要燃料乙醇企業的9條生產線，涵蓋了以淀粉質、糖質、纖維素質為原料的第1代、第1.5代和第2代燃料乙醇生產工藝，體現了燃料乙醇生產原料多元化、工藝多樣化的特 點，主要調研企業概況見表2。

表2 主要調研企業概況

由表2可見，截至2012年，8家企業的燃料乙醇的總生產規模為2.05×106t/a。從生產廠家上涵蓋了我國目前燃料乙醇重點生產企業；從投運時間上涵蓋了從“十五”規劃到“十二五”規劃的12年時間，該期間也是我國燃料乙醇生產發展的主要階段。綜上所述，選取的8家國內燃料乙醇生產企業具有典型代表性。

2.2 調研結果的可行性分析

9條生產線的綜合賦分評價結果見圖4，9條生產線R值的樣本分布直方圖見圖5。

圖4 9條生產線的綜合賦分評價結果—— 一級環境污染控制水平最小值—— 二級環境污染控制水平最小值

由圖4可見，調研的9條生產線中，達到一級環境污染控制水平的生產線有1條，占調研生產線企業總數量的11.1%，達到二級環境污染控制水平的生產線有8條，占調研企業總數量的88.9%。在調研結果中，R值在90以上的是第1代淀粉質（玉米）燃料乙醇生產線，第1.5代非糧食生物燃料乙醇生產線的R值則在80左右，這一結果符合目前我國燃料乙醇的生產現狀，即玉米原料燃料乙醇生產起步早、技術成熟度高，而非糧原料燃料乙醇生產工藝處在不斷完善提高階段。

圖5 9條生產線R值的樣本分布直方圖

由圖5可見，通過對調研企業的綜合賦分評價結果采用Origin 8.0軟件進行統計分析，得出該結果符合正態分布，由此可知該污染控制水平評價基準數據較準確地反應了目前我國燃料乙醇企業環境污染控制的實際水平，調研及綜合賦分評價結果客觀可行，可為企業提供環境污染控制水平評價的依據。

3 結語

經過對企業選取典型性、調研結果合理性的綜合分析可見，該燃料乙醇行業環境污染控制指標體系設計合理，較客觀地反映了目前我國燃料乙醇行業的發展現狀，較全面地評價了我國燃料乙醇行業的環境污染控制水平，可為我國燃料乙醇行業提供環境污染控制水平評價的依據。同時，也對企業對照評價結果改進工藝技術，完善污染控制措施，提高環境管理水平具有較好的指導意義。

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