1、 上海大学硕士学位论文固相低化学势物质资源化的生态产业体系研究姓名：赵艳龙申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：梁日忠20080301传 统 过 程 工 业 的 单 向 发 展模 式 导致 过 程 的 最 终 副产 物大 都 是低 化学 势物质 ，已被利 用 作为 原料， 重 新 进 入资 源循 环 利 用 过 程 ， 但大 多 数 副产 物由 于技 术 或 经济的 原因目前 尚未 被资 源化， 导致 了 严 重 的 环 境污 染 和 资 源浪 费。特别是固相 低化学 势物质 ， 如 磷 石膏 、 铬 渣 、 煤 矸 石、 芒硝 等 ， 由 于产 量 大 、 处理 困 难 等 原因，大 部
2、 分 被直 接丢 弃 或 长 期堆放 ， 不仅 占 用 了 大 量 土地 ， 更 造成 了 严 重 的 环 境污 染 ，对 资 源节 约和 环 境保护都 产 生 了 不良 影 响 。因此 ， 如何 通过 对 固相 低 化学 势物质进 行 资 源化利 用 ， 构 建 完整 的 生 态 产 业 体 系， 缓 解 资 源利 用 和 环 境污 染 之 间的 矛盾 ， 发 展循 环 经济， 已经成 为 目前 急待 解 决的 问题 。质 资 源化现状 及 其 技 术 支 撑 体 系的 基 础上 ， 主要以过 程 工 业 中 所 产 生 的 典 型 固相低 化学 势物质 磷 石膏 、铬 渣 、煤 矸 石等
3、为 例 ， 通过 运用 减 量 化、 再 利 用 、资 源化等 技 术 手段 ， 对 磷 石膏 、 铬 渣 、 煤 矸 石的 资 源化途 径 进 行 了 分 析， 并 在 此 基 础上 ，构 建 了 磷 石膏 、 铬 渣 、 煤 矸 石资 源化的 生 态 产 业 体 系， 分 析了 生 态 产 业 体 系中 的技 术 关 键 。分 析表 明 ， 在 当前 资 源短 缺和 环 境污 染 的 严 峻形 势下 ， 通 过 综 合 运用生 态 集 成 技 术 ， 大 力发 展循 环 经济和 生 态 工 业 ， 对 过 程 工 业 中 产 生 的 固相 低 化学势物质 进 行 资 源化利 用 ， 不仅
4、可 以减 少由 于固相 低 化学 势物质 的 大 量 排放 所 引起的 环 境污 染 问题 ， 同 时固相 低 化学 势物质 可 被作为 一 种 新 的 资 源进 入到 生 产 过程 ， 最 终 可 有 效缓 解 经济发 展与 资 源短 缺、 环 境污 染 之 间的 矛 盾 ， 促进 经济、 资源、 环 境的 可 持 续 发 展。上 海 大 学 硕 士 学 位 论 文明 分 解 反应发 生 的 可 能 性 与 化学 反应工 程 问题 ， 探讨将 固相 低 化学 势物质 转化为有 用 资 源的 技 术 和 工 程 实施的 可 行 性 。分 析表 明 ， 在 还原介质 存 在 的 情况下 ， 可以
5、大 大 降 低 磷 石膏 分 解 所 需 温 度 ， 减 少磷 石膏 分 解 所 需 吸 收热 量 ， 与 固相 还原介， 琧 ， 猻 上 海 大 学 硕 士 学 位 论 文本 论 文 使用 授权 说明 艿 穆畚脑 诮饷芎笥 袷卮斯娑 进入 世 纪 以 来 ，中国 经济持续 高 速 增长，取 得了 令世 界 瞩目的 成 就 ，同时 ，来 自 资源 短 缺、 环 境污 染 等 方 面 的 压 力 也 日益 增强，已成 为 中国 经济和 社会发 展 的 一个 重要制 约 因 素。我国 现有经济增长方 式和 社会消费 模 式仍然是一种 相对 粗放 的 模 式，资源 生 产力 和 生 产效率较 低，生
6、 产和 消费 系 统的 效率和 效益 不高 ，经济社会的 快 速 发 展 与资源 大 量消耗 、 生 态环 境严 重破 坏 之 间的 矛 盾 日渐突 出 ，而 按 照 这 种 模 式快 速 发 展 的 直 接后 果 ，就 是造 成 资源 短 缺和 环 境污 染 。在 这 种 背景下 ，中国 工 业发 展 模 式创 新的 紧 迫 性日益 突 现，选 择 中国 工 业发 展 的 正 确路径就 成 为 一个 十 分重要和 紧 迫 的 问题，节约 资源 和 保 护环境，也 成 为 当 前 和 今后 相当 长时 间内 我国 经济社会发 展 始 终面 对 和 必 须 解 决 的 重大 课 题。大 力 发
7、展 循 环 经济、 加 快 建 设节约 型社会，是落 实 以 人 文 本 、 全面 协调可 持续 的 科 学 发 展 观的 重大 举措 ，是实 现经济增长方 式和 社会消费 模 式转 变 ，从根 本上 缓 解 资源 短 缺、 减轻 环 境压 力 、 实 现全面 建 设小 康社会目标和 可 持续 发 展 的 必然选 择 。未来 的 到 年，我国 仍将 处 于工 业化和 城 镇 化快 速 发 展 的 阶段 ，资源 能 源 的 消耗 强度将 进一步加 大 。面 对 人 口不 断增长、 环境压 力 逐 渐增大 的 挑战 ，必 须 加 快 建 设资源 节约 型、 环 境友好 型社会，必 须 切 实 树
8、立 科 学 发 展 观，强化忧患 意识、 节俭 意识，坚持走 新型工 业化道 路，真 正 转 变 生 产 方 式，实 现从粗放 型经济增长方 式向 集 约 型经济增长方 式的 转 化，发 展 低 消耗 、 低 排 放 、 高 产 出 、 高效 率的 资源 节约 型、 环 境友好 型工 业。把 循 环 经济作为 基 本 的 物 质 生 产 方 式，大力 发 展 生 态工 业，构 建 资源 利用 的 生 态产 业体 系 ，倡导 绿色 生 产和 绿色 消费 理 念 ，灿 蟹 胛 2瞪 在 科 学 美 国 人杂 志这 个 定 义 的 提 出 标 志 着工业 生态 学 的 诞生， 认为 工业 系 统 应
9、模 拟 自 然 系 统 ， 建立类 似 于 自 然 系 统 的 工业 生态 系 统 ， 在这 样 的 系 统 中， 工业 企 业 之 间 相 互依存、 相互联 系， 从 而 构 成 一 个 复 合 的 大 系统 。同 时 ， 应综 合 研 究 不 同 的 工业 过 程 ， 使 “废的 传 统 生产 方 式 ， 从 而 减 少工业 对环 境 的 影响。 工业 生态 学 相关研 究国 家 生态工 业 发 展 研 究 中心 ； 耶 鲁大 学 于年组织编写 第 一份工 业 生态学 杂据循 环经 济 理 论 和 工 业 生态学 原理 而 设 计 成 的 一种新 型 工 业 组织形态， 通过 正 确模 拟
10、 自 然 生态系统来 设 计 工 业 园 区 的 物流 和 能 流 ， 并 基 于生态系统承 载 能 力、 具有 高效的 经 济 过 程 及 和 谐的 生态功 能 的 网络 型 、 进 化 型 工 业 ； 是生态工 业 的 聚集场 所 ， 它 由 若 干 企 业 、 自 然 生态和 居 民区 共 同 构成 ， 彼 此 合 作 并 与 地 方 社 区 协 调发 展 的 一个 区 域性 系统； 其 目 标 是通过 两 个 或 两 个 以 上 的 生产 体 系或 环节 之间的系统藕 合 ， 使 物质和 能 量多 级 利 用 、 高效产 出 或 持 续利 用 ； 通过 废 物交 换、 循 环利 用 、
11、 清洁生产 等 手段 最 终 实 现 园 区 的 污 染 “零 排 放 ”。件、 行业 优 势和 区 位 优 势， 进 行生态工 业 示范园 区 的 设 计 和 运 行； 通过 园 区 内 各单 元 间的 资 源共 享和 循 环利 用 ， 实 现 资 源利 用 的 最 大 化 和 废 物排 放 的 最 小化 ； 通过 现 代化 管 理 手段 、 政 策 手段 以 及 新 技 术的 运 用 ， 保证园 区 的 稳 定 和 持 续发 展 ；通过 园 区 环境 基 础 设 施 的 建 设 、 运 行， 企 业 、 园 区 和 整 个 社 区 的 环境 状况得到持续改 进 。我 国 的 工 业 园 区
12、 经 历了两 个 阶段 的 发 展 ， 即第 一代的 “经 济 技 术开 发 区 ”和第 二代的 “高新 技 术开 发 区 ”。 第 一代园 区 内 主 要以 劳 动密集 型 的 企 业 为主 ， 技术含 量低 ， 环境 污 染 严 重 ； 第 二代园 区 内 的 企 业 以 高新 技 术应用 为特征。 随着 全球绿 色 经 济 浪 潮的 到来 ， 第 三 代工 业 园 区 即生态工 业 园 区 应运 而 生。 这 种新 兴 的工 业 园 区 克服 了前两 代园 区 的 一个 共 同 缺点 ， 即园 区 内 的 企 业 彼 此 独 立 经 营 ， 缺乏 资 源和 能 源在企 业 之间的 有 效
13、流 动和 企 业 之间的 相互 合 作 机制 ， 资 源利 用 效率低 下 ， 而 且 环境 污 染 严 重 。 我 国 自 年开 始 启动生态工 业 示范园 区 建 设 试 点工 作 ， 建 立 了第 一个 贵 港国 家 生态工 业 铺 示范区 。 贵 港生态工 业 园 是目 前我 国 比 较 成 功 的 生态工 业 园 ， 它 实 现 了制 糖 与 肥料综合 利 用 一体 化 ， 它 由 蔗田 系统、 制 糖 系统、 酒精 系统、 造 纸 系统、 热 电 联 产 系统、 环境 综合 处理 系统组成 ，各 系统间相互 衔接 ， 形成 一个 完整 闭合 的 生态工 业 网络 ， 一个 生产 过
14、 程 中的 废 弃上 海 大 学 硕 士 学 位 论 文全 新 规划 型 园 区 是在良 好 的 规划 和 设 计 基 础 上 ， 从无 到有 进 行开 发 建 设 ， 主上 海 大 学 硕 士 学 位 论 文铬 渣 饕 3煞 治 狥 和 、 液 相 低化 学 势物 质上 海 大 学 硕 士 学 位 论 文化 学 势 甿 低化 学 势物 质 相 关 研 究上 海 大 学 硕 士 学 位 论 文制合 成气 ， 实 现 了 牡 湍芎 幕蛄隳芎 淖 ; 緇 。 该方 法 利 用两 种最 为 廉价 且具有“温 室 效 应” 的 碳 化 合 物 作为 氢 源和碳 源， 转 化 为 合 成气 ， 不 仅具
15、 有环 境 效 益 ，在 经 济上 也 有吸 引 力 。境 、 经 济双重效 益 。氢 气 是 一 种最 洁净 的 能 源， 燃 烧 时产 物 为 水 ， 不 污 染 大 气 ， 又 是 广 泛 应用的资源 化 利 用， 分 解制备氢 气 ， 是 氢 气 这一 洁净 能 源的 重 要 来 源之 一 。 杨洁等 【 】以 及 强 碱 为 循 环 介 质 ， 采 用二段 闭 路 循 环 分 解水 来 制氢 ， 既是 一 种水 的 催化 分 解， 又 是 一 种二步 法 热 化 学 循 环 。 近 年 来 ， 光 催 化 分 解水 制氢 在 光 催 化 剂 的制备、 改 性 以 及 光 催 化 理论
16、 等 方 面 取 得 了 较 大 进 展 。 主要 包括金 属 修 饰 半导体 、 复 合 半导 体 、 光 敏 化 半导 体 、 纳 米 半导 体 、 可 见 光 、 有机 金 属 配 合 物 等 光 催化 分 解水 制备氢 气 等 方 法 。 光 催 化 分 解水 制氢 被 认 为 是 解决 能 源短 缺 和 环 境 污 染的 最 好 办 法 之 一 ， 特 别 是 应用光 触 媒 材 料 将 光 能 转 化 为 化 学 能 ， 其 应用前 景 十分上 海 大 学 硕 士 学 位 论 文以固相 低 化 学 势 物 质 磷石 膏 、 铬 渣 、 煤 矸石 为 研 究对 象 ， 遵 循循环 经
17、 济 和 生态工 业 理 念 ，通 过 对 其 资 源化 途径的分析 ，构建了磷石 膏、 铬 渣 、 煤矸石 资源化 的生态产业 体系 ； 以减 量 化 、 资 源化 、 再 利用 为 指 导 原 则 ，分析 了固相低 化 学 势 物 质 磷石 膏、 铬 渣 、 煤矸石 资 源化 过 程 中 的技 术 关键， 为 构建固相低 化 学 势 物 质 资 源 化 的生态产业 体系 扫 除 技 术 障 碍 。上 海 大 学 硕 士 学 位 论 文在分析 固相 低 化 学 势 物 质 资 源 化 现状 的 基础 上 ，建 立 固相 低 化 学 势 物 质 资 源图 论 文 研究 思路的 框 架 结构 图
18、 亿吨 ， 综合 利 用 率 为 昊 境 制 健 菰 猓 罸 年，我国固 相低化 学 势 物 质 的产 生 量将达到 诙 帧 。其中 ， 年 年我国固 相低化 学 势 物 质 的产 生 及处 理情况 见 表 。上 海 大 学 硕 士 学 位 论 文注 ： 在 “综合 利 用 量” 和 “处 置 量”中 含 有 综合 利 用 和 处 置 往年 量碱渣 、 黄 磷 渣 、 盐泥等 种 固 相低化 学 势 物 质 利 用 率 达 】 。 钢 铁 冶金 行 业 ： 钢 铁 冶金 行业 是 资 源 和 能 源 密集 型产 业 ， 生 产 规 模 和 物 流量大 ， 工 序 流程 长， 生 产过程 产生
19、大 量的固 相低化 学 势 物 质 ， 是 公 认 的污 染 大户 之一 。 年， 我国钢 铁 行业 所 产生 的固 相低化 学 势 物 质 总量约 为 亿吨 ，综合 利 用 率 为 寐 什 桓 摺 俊 辏 夜 痔 砍 亿吨 ， 占上 海 大 学 硕 士 学 位 论 文能 源 及 电力行业 ： 能 源 及 电力行业 所 产 生 的固 相低化 学 势 物 质 是 指燃料 燃烧后 所 产 生 的废物 ， 主 要有 煤渣 、 烟 道 灰、 粉煤灰、 页岩 灰、 炉 渣 、 烟 尘 等 。其中 粉煤灰是 燃煤电厂排出 的废渣 ， 年 粉煤灰的排放 量已 超 过 诙 謕而 且 我国目前 粉煤灰资 源 化
20、 综合 利 用 水 平 偏 低， 主 要集 中 在 低附 加 值利 用 方面， 因此 需要提高 我 国粉煤灰资 源 化 利 用 水 平 ， 实 现粉煤灰的高 附 加 值利 用 。餐般址州袅脚瑙上 海 大 学 硕 士 学 位 论 文从 固相 低 化 学 势 物 质 资 源化 的 技术 现 状来 看 ， 大 都 停 留 在 筑路、回 填 、农用 生 产 建 筑制 品 生 产 铸 石和 微晶 玻 璃上 海 大 学 硕 士 学 位 论 文 提取 各 种有 价 元 素生 态 产业 体 系的 建 立 在 一定 程 度上 取 决 于各 种 生 态 集 成 技 术的 成 功 研 究 、 开发 与 应 用，而 这些 技术都 将 大 大 促进 生态产业 体 系集 成 的 有 效性 ，把传统 的 由 “资源一产品 一污 染 排 放”所构成 的 物 质 单 向流 动 的 经 济 模式 改变 为 物 质 不断循 环 利用 的 循 环 经 济 模式 ，使 生 态 产业 体 系内 的 物 质 流 、 能 量 流 以 及信 息 流 等 得 以 利用和 循 环 。
