1、绪 论,为什么要学习这门课？1. 推行清洁生产、发展循环经济是实施可持续发展的必由之路；是全面建设小康社会的正确途径。2. 通过清洁生产和循环经济的理论和方法的学习，转变陈旧的观念和行为，促进环境与经济、社会协调发展。,第一章 清洁生产的产生背景,驱动力-压力-状态-响应（DPSR）概念模型（P5-6, P10-42 重要！）驱动力driving force：人类社会的生产和消费活动压力pressure：对环境的影响和作用状态state：生态环境在人类活动压力作用下的状态和变化；反之，环境也会对人类社会的发展产生影响响应response：人类的关注与反应活动，是模型的反馈环节。,一、人类社会与
2、环境系统,人类社会与环境系统的关系组成部分&整体 物质流、能量流、信息流 人类社会的发展阶段早期社会、农业社会、工业社会（从被动依附于自然环境，到主动利用自然资源，再到试图征服和改造自然）正确认识人与自然环境的相互作用关系，是人类生存和发展的重大挑战。,二、人类社会发展的内在驱动特征 （driving force）,人口和经济增长是人类社会发展，进而对生态环境施加作用的内在原因。 人口激增 经济高速增长 呈指数的增长 城市化加快,三、人类社会发展对资源环境的压力 （pressure）,自然资源大量消耗：土地、水资源、能源、矿产资源。 污染物的大量排放：大气污染物、水污染物、固体废物我国自然资源
3、消耗和污染物排放的情况 （环境保护与可持续发展（三）PPT P38-42）,第二章 清洁生产的概念与推进实践,一、清洁生产的概念1.生产：任何组织将其输入转化并增值为输出的过程，叫生产。物质资料的生产产品提供服务的活动服务（P44 图2-1和表2-1）,2.生产系统任何生产活动都是通过生产系统来完成的，通过生产系统转化形成产品或服务。生产系统的结构性要素：主要包括生产技术、生产设施、生产能力、生产系统的集成等；生产系统的非结构性要素：主要包括人员组织、生产计划、库存控制、质量管理等。,3. 产业系统：各种生产活动的 “集合”第一产业：农业（包括林业、牧业、渔业等）第二产业：工业（重工业、轻工业
4、等）和建筑业第三产业：流通部门（交通运输业、邮电通讯业等）和服务部门（金融业、居民服务业、公共事业、教育、卫生、国家机关等）,4.传统生产模式的环境经济特征：“大量生产、大量消耗、大量排放” 生产的两种功能：物质性功能将原料转变成产品经济性功能使产品增值，从生产中获利传统生产模式中，资源环境不被看作经济增长贡献的要素，这是驱使人类肆意以牺牲资源环境为代价换取GDP增长的根本原因。,二、清洁生产的演进过程1.清洁生产的早期萌芽1976.11-12，欧共体巴黎“无废工艺和无废生产的国际会议”确认：应着眼于消除造成污染的根源，而不仅仅是消除污染造成的后果。1979.4，欧共体理事会宣布推行清洁生产政
5、策。1979.12，欧共体在日内瓦召开“在环境领域内进行国际合作的全欧最高级会议”上，通过了“关于少废无废工艺和废物利用的宣言”，指出：无废工艺是使社会和自然取得和谐关系的战略方向和主要手段。,2.清洁生产的早期行动1984年，联合国欧洲经济委员会在塔什干召开的会议上将无废工艺定义为：“无废工艺是这样一种生产产品的方法，借助于这一方法，所有的原料和能量在原料-生产-消费-二次原料的循环中得到最合理和综合的利用，同时对环境的任何作用都不致破坏它的正常功能”。,3.美国的清洁生产实践 （P49-50 重要）1984年，美国国会通过“资源保护与回收法 ”，建立了废物最小化的污染预防与控制体系。 废物
6、最小化策略：源削减：在产生的源头，而不是排放口，着眼于产生废物的原因，而不是治理它的后果。再循环：过程内：返回原生产流程；过程外：用于其他生产过程主要目标：在产生过程减量、减容、降低或消除毒性。,3.美国的清洁生产实践（二）1990年，颁布污染预防法，是废物最小化的拓展，提出预防优先的基本国策。布什国会演讲：着力于管道与烟囱末端，对已产生的污染着力于治理，清除损害，这样的环境保护策略已不适用，我们需要新的技术，以便能预防污染或使污染减至最小在原先污染产生之前就加以制止。,3.美国的清洁生产实践（三）污染预防的环境管理战略框架：源削减（source reduction）再循环（recycling
7、）处理（treatment）处置（disposal）,优先次序,4.荷兰的清洁生产实践1988年荷兰技术评价组织在政府支持下开展PRISMA计划在工厂企业中开展防治肥料污染产生的大规模调查;在多家公司进行试点，编写“PREPARE防止废物和排放物手册”。,5.联合国环境规划暑（UNEP）1989.5 联合国环境署工业与环境活动中心制定了清洁生产计划，在全球推动清洁生产。两个工作组：专业工作组（负责处理工业行业的清洁生产问题）业务工作组（负责数据网络、教育、政策及策略）,6. 世界各国、各种国际组织积极推行清洁生产联合国工业发展组织和联合国环境规划署率先在9个国家资助建立国家清洁生产中心；世界银
8、行积极资助在发展中国家开展清洁生产的培训和示范工程。,三、清洁生产的概念内涵（重要！） 1. 清洁生产的定义为提高生态效率，降低人类与环境风险，对生产过程、产品和服务活动持续实施的整体预防性的环境战略。联合国环境规划署,清洁生产是指将综合预防的环境战略持续实施于生产过程、产品和服务中，以期增加生态效率并减少对人类和环境的危险。 对生产过程：节约原料和能源，淘汰有毒原材料，削减废物的数量与毒性； 对产品：减少从原材料开采直到产品最终处置的整个生命周期的不利影响； 对服务：将环境因素纳入服务设计与所提供的服务中。,清洁生产的根本目的：提高资源、能源利用率，减少污染产生和排放，降低对人体健康和环境的
9、风险 清洁生产的对象：生产过程、产品/服务 清洁生产的行为特征：预防性、综合性、持续性 清洁生产的途径：源削减；企业内部的回收利用；企业外部的综合利用；末端治理。,清洁生产强调的优先顺序,首先应避免废物或污染的产生； 废物产生后应在生产内部循环回用； 其次，在不同生产系统间的综合利用； 最后是废物的末端处理处置。,清洁生产是相对的概念所谓清洁生产的工艺和清洁的产品是和现有的工业和产品比较而言的。因此，推行清洁生产，本身就是个不断完善的过程，随着社会经济的发展和科学技术的进步，需要适时的提出更新的目标，争取达到更高的水平。,清洁生产是双赢战略在清洁生产的概念中，不但含有技术上的可行性，还包括经济
10、上的可盈利性，体现了经济效益、环境效益和社会效益的统一。 清洁生产的其他提法少废无废工艺 再循环工艺无公害工艺 无废生产绿色工艺 废料最小化生态工艺 减废技术环境工艺 污染预防环境无害工艺 预测与预防战略与环境相容（友好）工艺 避免战略过程与环境一体化工艺 源头削减,第二节 清洁生产的推进实践,联合国环境署（UNEP）的清洁生产高层研讨会自1990年，每2年一届，在坎特伯雷、巴黎、华沙、牛津、汉城、蒙特利尔。1998年 国际清洁生产宣言2000年 将清洁生产概括为技术革新的推动者、改善企业管理的催化剂、工业运动模式的革新者、连接工业化和可持续发展的桥梁。,国际社会的典型清洁生产实践,一、“关注
11、我们的责任”：是国际化学行业发起的一项关于清洁生产的自愿行动计划，又称责任关怀。目前已在52个国家实施，签署了关注我们的责任全球宪章。“关注我们的责任”的行动准则包括：1.社区认知和紧急情况应变准则：对可能发生的事故拟定合作紧急应变计划，每年至少演练1次，范围涵盖危险物的制造、使用、配销、储存及处置等环节。2.配送准则：对与产品和原料配送过程的风险进行评价，并设法减少风险，规范化其过程。,3.污染预防准则：减少污染物向环境空间的排放，对排放物进行处理和处置。4.生产过程安全准则：预防火灾、爆炸及化学物质的意外泄漏，实现安全的过程管理。5.雇员健康与安全准则：改善作业人员的工作环境和防护设备，确
12、保员工的安全与健康，并定期追踪员工的健康状况。6.产品监管：对产品从最初设计、制造、配送、销售到废弃物的处理处置的整个过程进行监管。例子：陶氏化学 从摇篮到摇篮的绿色化工,美国陶氏化学公司是一家拥有114年历史的世界五百强企业，1994年，陶氏全球第一家提出了“环境、健康和安全十年目标”，其中包括：工伤和疾病事故减少90%、初级泄漏事故减少90%、工艺安全事故减少90%、货物运输事故减少90%、车辆安全事故减少50%、废物排放减少50%、污水排放减少50%。公司投入10亿美元改进流程和技术，到2005年，这些目标已基本实现，最终累计节约了50亿美元的费用。陶氏在产量增加31%的基础上使工业排放
13、量减少56%，减少了73万吨固废排放量，这足够在270个足球场上堆积高达1米；减少了8300万吨废水排放，相当于80万中国家庭一年的用水量。陶氏化学凭借其在节能减排的卓越贡献，被评为“十佳节能减排标志企业”。,国际社会的典型清洁生产实践（二）,“关注我们的责任”活动的特征： 1.以产品生命周期的理念来考虑化学物质生产所涉及的环境、安全和健康问题。2.不存在同意的绩效标准或要求，是企业自愿的举措。3.强调行业内的互相帮助，相互交流，从而提升化学工业的整体形象。4.对国际社会和公众信息公开，定期发布企业实施“关注我们的责任”活动的进展情况。“关注我们的责任”活动的开展，为企业带来了经济效益的同时，
14、树立了全球化学工业的新形象，推动了全球化学工业的可持续发展。,国际社会的典型清洁生产实践（三）,二、可持续建筑：是指建筑物从规划、设计、建造、运营和拆除的生命周期过程中，以最小的耗材、能源消耗和污染排放，最大限度的循环使用和环境友好的运营、管理，以达到对环境的负面影响最小，而对社会和经济效益最佳。可持续建筑又被称为：生态建筑、绿色建筑。要求：1.减少建筑物的原料使用和建设、拆除阶段的废物产生；2.减少建筑物的能源消耗；3.减少对郊区的开发，减少由于建筑物引起的交通消耗。,国际社会的典型清洁生产实践（四） 三、可持续建筑 例子：清华大学环境节能楼,清华大学环境节能楼由意大利政府和中国科技部共同建
15、设，是一座融绿色、环保、节能理念于一体的智能化教学科研办公楼，是清华大学环境学院的院馆。 环境节能楼为是“绿色建筑”的典范，遵循可持续发展原则，体现人与自然融合的理念，充分展示人文与建筑、环境及科技的和谐统一。,清华大学环境节能楼： 采用钢结构和高性能玻璃幕墙，建筑材料的可回收利用率非常高。 通过先进的智能化控制系统，外墙的半透明玻璃板根据光照强度自动调节角度，夏季可遮蔽强烈的日光，冬季则吸收阳光中的热量，在室内与室外之间创建了一个温度适中的环境。 环境节能楼的C型建筑环抱着一个绿色生态中庭，它是整个建筑的 “气候缓冲区”。中庭的高大树木及其他植物不仅会给朝南的房间遮阳，同时还可过滤尘埃，净化
16、空气。 楼内实现分质供水（分生活用水、绿化用水、景观用水等），产生的污水经处理后可回用。 据初步计算，该楼的能源消耗与同等规模的建筑相比，可节约70%左右的能源。,中国的清洁生产实践,中国推进清洁生产的过程1.清洁生产的启动 ：（1992年-1997年）清洁生产侧重企业层次，以宣传示范为主。内容：（1）清洁生产的宣传培训；（2）清洁生产的示范与审核活动：一批清洁生产审核示范活动在北京、陕西、江苏、山东等地先后开展；（3）清洁生产的组织建设：组建了国家清洁生产中心，以及地方、部门的清洁生产机构。,2.清洁生产的政策实践（1997年-2002年）建立起了清洁生产的政策机制。主要研究活动：（1）中国
17、环境与发展国际合作委员会清洁生产工作组的清洁生产政策示范项目：颁布了太原市清洁生产条例；（2）中加清洁生产项目：对轻工、化工行业进行企业清洁生产的宣传培训与审计示范，开展清洁生产政策与管理的研究；（3）亚行推进清洁生产技术项目。,3.清洁生产的深化发展（2002年-至今）清洁生产正以多样性和内涵拓展的方式深化发展。主要表现：（1）清洁生产逐步结合到产业和环境保护的主流活动过程中；（2）各种清洁生产的管理政策和工具的建立与实施，如清洁生产审核管理办法、清洁生产技术标准、ISO环境管理体系、健康安全环境体系等。（3）清洁生产向循环经济拓展延伸。清洁生产的实践开始超越单个生产过程，向着由多种生产过程
18、构成的产业链在产业和区域层次展开。,2002年6月 清洁生产促进法颁布（重要！）主要内容：（1）强制性措施：强令淘汰某些污染严重的设备和工艺；限制有毒有害原材料的使用；规定生产和销售企业对产品（包装物）的强制回收义务；对未达标限期治理的企业实施清洁生产审核等。（2）鼓励性措施：对利用废物生产产品和从废物中回收原料的企业减免增值税；设立基金支持中小企业开展清洁生产活动；实施政府对清洁产品的优先采购等。（3）支持性措施：建立清洁生产表彰奖励制度；支持清洁生产技术的示范推广；组织和支持建立清洁生产技术服务和咨询等。,第三章 清洁生产的理论基础 第一节 系统论与系统工程,系统论的基本概念： 1. 系统
19、的概念“系统” 拉丁语systema，表示“群”和“集合”；贝塔朗菲认为：系统是个有机整体，它不是各个部分的机械组合或简单相加；美国韦氏大辞典：系统是有组织的或被组织化的整体，是由有规则的相互作用、相互依赖的形式组成的诸要素集合；前苏联大百科全书：系统是一些在相互关联与联系之下的要素组成的集合，形成了一定的整体性、统一性。,中国大百科全书：系统是由相互制约、相互作用的一些部分组成的具有某种功能的有机整体；钱学森：系统是由相互作用、相互依赖的若干组成部分结合的具有特定功能的有机整体；系统的三个基本特征：1.系统是由若干元素组成的；2.元素之间相互作用、相互依赖；3.由于元素的相互作用，使系统作为
20、一个整体具有特定的功能。,2. 系统的结构 通式：S = E, R 其中，S系统（system）；E要素（elements）的集合；R要素之间的各种关系（relations）的集合。要素集合E可以分为若干子集EiE = E1 U E2 U E3 U；E1 = E11 U E12 U E13 U;例如，对一个企业而言，要素集合包含人员子集、设备子集、原材料子集、产品子集；其中，人员子集又包括操作工人子集、技术人员子集、管理人员子集等。,关系集合 R = R1 U R2 U R3 U R4其中，R1要素与要素之间的关系（内部的横向联系）R2局部与全局（系统整体）之间的关系（内部的纵向联系）R3系统
21、与环境之间的关系；R4各种其他关系。其中，每个Ri都是可以细分的。比如，R1不仅包含同一层次上各要素之间的关系，还包含系统内部不同层次之间各要素的关系。 S = E, R中，元素集合E代表了系统S的躯体，关系集合R代表了集合S的灵魂，系统工程的工作重点在于关系集合R。,3. 系统与环境 系统：研究对象的集合体；环境：系统边界以外并与之密切相关的世界。根据系统与环境之间是否存在物质和能量的交换，可将系统分为：（1）孤立系统：既无能量交换，也无物质交换；（2）封闭系统：有能量交换，无物质交换；（3）开放系统：既有物质交换，又有能量交换。系统 + 环境 = 更大的系统研究系统时不仅要了解系统本身，也
22、要关注系统的环境或背景。,系统与环境之间的物质、能量流动有两种： 输入：由环境向系统流动；输出：由系统向环境流动。（P77 图3-3）系统输出反过来影响系统输入的现象，叫反馈。（系统的反馈主要是信息反馈。）正反馈：增强原输入作用的反馈，正反馈使得系统行为发散。负反馈：削弱原输入作用的反馈，负反馈使得系统行为收敛。没有反馈的系统叫开环系统（P78 图3-4）；有反馈的系统叫闭环系统（P78 图3-5）。,清洁生产中系统与环境的关系： 当我们对一个生产过程、一个企业或一个产品制定清洁生产方案时，过程、企业或产品就是需要考察的系统。它与外界环境之间存在一定的输入和输出关系，要从环境中获取资源或原材料
23、，并向社会输出产品和废物。输入端会带来资源消耗问题，输出端会带来环境污染问题，清洁生产的目的就是：要使其在满足人们需要的前提下，尽可能的避免或减少对生态环境的负面影响。,系统的属性（P78-82 重要！）： 1.集合性：系统是由许多可以相互区别的要素组成的。例如，工业企业是一个系统，它的组成要素包括：人员、物质、能量、资金、信息等。 （P79 图3-6）2.整体性：系统的各部分之间存在内在的联系，构成一个有机的整体，以实现特定的功能。系统的整体观念是系统概念的精髓，它要求我们：1）要从整体出发来考虑问题；2）系统的各要素要保持合理，要从提高整体功能的角度去协调要素的功能。,例子：反应-分离系统
24、示意图,原料净化,反 应,分 离,原料,未反应物循环,废弃物,产品,反应-分离系统,系统外的环境,系统由原料净化、反应和分离三个单元组成； 单元之间相互影响，并共同影响系统的整体功能。,系统的属性（二）： 3.层次性：一个系统可以看作是一个更大系统的组成要素，前者被称为子系统。系统和子系统的概念是相对的。企业管理的层次性 （P80 图3-8）系统的层次性示意图 （P81 图3-9）4.协同性：为了保证系统的功能，系统内各子系统之间、系统和环境之间应当协调、匹配。,系统对环境的适应能力反馈系统：反馈系统示意图 P81 图3-10在反馈系统中，外界通过控制机构对系统输入物质、能量和信息，经过系统的
25、处理，向环境输出新的物质、能量和信息，输出的结果返回来与系统预期的目标相比较，以决定下一步措施。反馈调节有一定的限度，当外来干扰超过系统自我调节能力时，系统不能恢复到目的状态，称为系统失调。,控制机构,受控对象,输入作用,控制指令,输出作用,反馈,干扰,清洁生产系统是一个反馈系统，清洁生产实践是一个根据清洁生产预期目标对生产系统进行调优的过程。清洁生产是一个动态概念。由于输入作用（物质、能量和信息）和干扰（政策法规、市场和技术）的变化，系统的边界、结构和内部构成都在不断变化，系统也需要变革组织结构、管理体质和生产工艺等，以适应环境保护和经济发展的需要。运用科学方法进行清洁生产管理，防止系统失调
26、，从而创造出具有更好生态效益和经济效益的新系统。,系统的属性（四）： 5.涌现性：系统的各部分组成整体后，会产生出整体具有而各个部分原来没有的某些特征（如性质、功能、要素），称为系统整体的涌现性。系统的层次之间也具有涌现性，当低层次的几个部分组成上一层次时，一些新的性质、功能、要素就会涌现出来。,系统工程方法： 1.定义： 系统工程是把系统理论和方法与工程学理论和方法结合起来而形成的一门综合科学。 2.系统工程方法的步骤：1）明确问题（收集资料、数据）2）系统指标设计（选择评价指标）3）系统方案综合（根据系统要求，提出可供选择的方案）4）系统分析（分析各方案的性能、特点、对目标的实现程度，以及
27、在评价体系中的优劣次序）5）系统选择（在一定的约束条件下，择出最佳方案）6）系统决策（在分析、评价的基础上，选定方案）7）实施计划。（根据选定的方案，将系统付诸实施）P82 图3-11,系统工程的特点： 首先着眼于系统整体，从整体出发去研究部分，再从部分回到整体。强调系统整体最优，强调各要素之间的组织、管理、配合和协调，全面综合地考虑问题。1.“一个系统，两个最优”：以系统为研究对象，不仅要求系统总体效果最优，同时要求实现这一目标的方法或途径最优。2.以“软”为主，软硬结合：与传统的工程技术不同（如电子工程、机械工程等以“硬技术”为主的工程技术强调对“物”的处理），系统工程是以“软技术”为主的
28、工程技术强调对“事”的处理。,系统工程的特点（二）： 3.跨学科多，综合性：需要用到系统科学、自然科学、数学、社会科学等多方面的知识。不同学科、不同部门的专家相互配合，协同作战。4.实践性与咨询性：系统工程的应用是以解决实际问题为目的。系统工程的研究主要是给领导做参谋，研究成果作为备选的方案，系统工程人员本身并不进行决策。,清洁生产的实施必须遵循系统原理和系统工程方法。清洁生产的实施主体是生产企业，但其有效实施，需要必须依靠各级政府、部门和公众的支持。一方面，国家要在经济发展规划和产业政策中纳入清洁生产内容，另一方面，企业、政府和公众应该提高清洁生产意识。,第二节 质量守恒原理,一、能量守恒定
29、理：能量是物质的固有特性，能量可分为两类：一是系统蓄积的能量，如动能、势能、热力学能等，它们是系统的状态函数；二是系统和环境传递的能量，如热量和功，它们是过程函数。,1.能量守恒与转换定律（热力学第一定律）：能量既不能创造，也不会消灭，它只能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递到另一个物体，在能量转换和传递过程中，能量的总量恒定不变。体系在过程前后的能量变换E等于体系在该过程中传递的热量Q和功W之和。 E= Q + W体系吸热Q为正值，放热Q为负值；环境对体系做功W为正值，体系对环境做功W为负值。,2.能量贬值原理（热力学第二定律）：从量的角度看，能量守恒；从质的角度看，是否能够按质用能
30、（提高能量的利用效率）。能量贬值原理：能量转换过程总是朝着能量贬值的方向进行的，高品质的能量可以转换为低品质的能量；能量传递过程也总是朝着能量品质下降的方向进行的。能量品质提高的过程不能单独进行，一个能量品质提高的过程肯定伴随有另一能量品质下降的过程。,节能的原则：能量匹配：在需要低品位的能量的场合，尽量不供给高品位的能量。能量的梯级利用：能量在转换和利用过程中品位逐渐降低，同一能量可以在不同品位的水平多次利用。合理组织能量梯级利用，提高能量利用效率，降低能量损失的不可逆性，是热力学原理的重要实践内容。,热力学第一、第二定律告诉我们，要节约能源，必须考虑能的量和质两方面。,3.能量转换的效率节
31、能的热力学原理：能量转换过程中，绝大部分的能量以热量的方式浪费掉了，能量效率很低。例如，燃烧石油发电，产生的电能只有石油最初能量的38%，而使用节能燃气炉的能量利用效率可高达90%。使用能量利用效率高的系统可以节省能源。,提高能量利用率，需要考虑：1.单位产品和一个过程的理论能耗是多少？节能潜力有多大？2.能量浪费了多少，是怎么分布的？3.引起能量消耗或损失的原因是什么？4.科学用能的基本原则是什么？5.有哪些不合理、不正确的用能情形？,节能的热力学分析方法：1.能量衡算法：根据热力学第一定律，建立研究体系的能量收支表，计算能量损失的数量和能量利用效率，评价其性能和经济性。（建立能量方程式，进
32、行能量衡算）,节能的热力学分析方法：2.熵增法：根据热力学第二定律或综合第一、二定律，以作功能力的损失和能量转换效率为指标，对过程或装置的能量转化、利用和损失情况进行分析，找出引起能量损失和损耗的原因。（建立损耗功方程式、可用能方程式，进行熵增分析和可用能分析）,节能实例：沼气池,二、物质守恒原理： 在生产过程中，生产资料一部分转变成具有价值的产品，一部分转变成废弃物。 废物是放错了位置的资源，如果能合理利用，则废物不废。 提高物质的利用效率和循环使用率，可以减少自然资源的开采量，降低污染物的排放量。,1. 物质守恒原理： 质量守恒是自然界的普遍规律 图3-12 物料衡算方程式 F - D =
33、A F体系的进料量 D体系的出料量（包括产品和废弃物） A系统中物料的累积量,2. 物料衡算基本程序：1）识别问题的类型2）绘制过程流程图，分析物料运动的方向、条件和数量关系3）选择计算基准4）建立物料输入-输出的表格，建立物料关系的平衡式,3. 物质循环利用原理：废弃物的归宿：再循环和再利用 & 耗散损失清洁生产是通过废物最小化、循环以及再利用，来实现物料的最大利用。借鉴能量品位的概念，物料也有品位高低之分，即质量品质。,1）质量品质品质是指物料能对过程所做贡献的性质，比如纯度、浓度、溶解性、催化性能、反应转换率等。初始进入的物料具有最高的品质，随着物料的转化和使用，其品质逐渐降低。物料的品
34、质降低到该过程能够使用的品质底限后，即转变为废弃物。应根据物料品质的变化，划分等级，进而对物料综合利用进行深入考察。,2）物料分级串联使用原则物质资源具有多种使用功能，在加工过程中不能只用其一方面而不及其余，否则会造成资源的浪费。对物料品质要求较低的工序，可以在满足工艺规程的前提下，使用高品质转化下来的物料。物料的使用，应该按照品质要求，分层次串联使用，提高原料的使用效率，节省物料投入。,煤 汽化 燃烧 CO2烃类 煤气 煤渣 煤灰 发电 废热供热 脱硫 民用 建材 化工产品 提取有色金属 硫酸 硫磺 固化温室种植 利用温水养殖煤的综合利用示意图,3）最低品质使用原则在满足工艺要求的前提下，尽
35、量使用低品质的物料，减少对高品质物料的消耗；如需要提高物料的品质，应尽可能以最小的品质提高幅度来实现过程要求；物料的品质提高幅度越大，需付出的代价越大，因此，应尽可能在过程中间处理，而不是废物形成以后。,4）废物循环利用原则废物经品质提高后可用于其他过程，或直接用于品质要求较低的过程；确定品质要求较低的过程，可以不局限于一个过程或企业，应结合其他经济指标综合考察，在较广泛的范围内寻找。,垃圾分类，变废为宝,水的复用与再循环,汽车行业的物质回收利用,第三节 生态学理论,生态学及其基本规律1.生态学（ecology）的定义：研究有机体及其环境之间相互关系的科学，研究生物或生物群体与其环境的关系，或
36、生活着的生物与其环境之间相互联系的科学。综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学。,生态学的基本规律 1.相互依存与相互制约规律：相互依存和相互制约反映了生物间的协调关系，是构成生物群落的基础。1）系统中不仅同种生物相互依存、相互制约，不同种群或系统之间也存在依存与制约关系。2）通过食物链形成的相互联系与制约的关系。,相互依存与相互制约规律在产业体系中的体现：1.企业之间通过竞争，实现优胜劣汰，优化资源配置，使资源和能源达到最大的使用效率。2.多个企业相互合作，构成产业生态群落，群落内的企业是共生的关系，使物质和能源得到充分利用。,生态学的基本规律（二） 2.物质循环与再生规律：生产过程的原料
37、来自自然资源和环境，原料经生产转化为产品和废物，产品经使用后被废弃，又进入环境。对废弃物进行循环和再生利用，可以转化为新的生产要素，再回到生产和消费的循环中去。,生态学的基本规律（三） 3.物质输入输出平衡规律：对于一个稳定的生态系统，无论是对生物、对环境，还是对整个生态系统，物质的输入和输出都是平衡的。 4.环境资源的有效极限规律：生态环境中各种环境资源的供给有一定的限度。生态系统对外来干扰有一定的忍耐极限。,二、生态系统 1.生态系统的概念：生物种群：一个生物物种在一定范围内所有个体的总和。生物群落：一定自然区域内，许多不同种的生物相互依存，构成有密切关系的群体。生态系统：生物群落与其周围
38、非生物环境的综合体。生态系统是生物学的基本功能单位。 2. 产业生态系统：是多个企业组成的群落。它是一个开放体系，遵循耗散结构原理，其物质流与能量流尽可能多层次利用，实现良性循环，实现产业与环境的和谐。,3.生态系统的组成：生产者、消费者、分解者、非生物环境 （食物链关系，物质、能量的流动和交换） 4.产业生态系统的组成：生产者、消费者、分解者生产者：利用基本环境要素生产出初级产品（如采矿厂、冶炼厂、火电厂等），或者利用初级产品进行深加工生产高级产品。 消费者：不直接生产物质化的产品，而是利用生产者提供的产品，产生生产力和服务功能（如行政、商业、服务业等）。 分解者：把企业产生的副产品和“废物
39、”进行处置、转化、再利用（如废物回收公司、资源再生公司等）。,生态系统的功能 1.生态系统的能量流动将光能转化为潜能（光能的固定） 2.生态系统的物质循环物质从环境开始，经生产者、消费者、分解者后，又回到环境中。 3.生态系统的信息传递信息包括：营养信息、化学信息、物理信息、遗传信息、行为信息等。 产业生态系统中也包含了能量流动、物质循环和信息传递的过程。,产业生态化 1.要把产业系统看作生物圈的一个有机组成部分，把产业活动纳入生态系统的循环中，把产业活动对资源的消耗和对环境的影响置于生态系统物质、能量的总交换过程中； 2.按照物质循环、生物共生的原理，对产业系统中各组分进行优化组合，在不同企
40、业和产业之间形成自然生态链的关系。,典型案例1：丹麦卡伦堡生态工业园,炼油厂,温室,热电厂,生物制药厂,农田 肥料,市政 供热,石膏制板厂,养鱼场,污泥,余热,燃气,蒸汽,蒸汽,脱硫渣,飞灰,蒸汽,蒸汽,蒸汽,燃气,冷却水,混凝土 筑路,卡伦堡生态工业园的主体企业有： Asnaes火力发电厂，丹麦最大的燃煤火力发电厂，具有年发电1500千瓦的能力。 Statoil炼油厂，丹麦最大的炼油厂，具有年加工320万吨原油的能力。 Gyproc石膏板厂，具有年加工1400万平方米石膏板墙的能力。 Novo Nordisk制药公司，年销售收入20亿美元，公司生产医药和工业用酶，是丹麦最大的制药公司。 A/
41、S Bioteknisk Jordrens土壤修复公司，20世纪90年代末期的一个新公司。 卡伦堡市区，有2万居民需要供热、蒸汽和水。,Kalundborg区的工业共生计划結合了Kalundborg市当局和五個工业企業，包括：Asnaes 发电厂、Gyproc A/S 石膏板厂、Novo Nordisk 制药公司、A.S. Bioteknisk Jordrens 土壤整治公司和Statoil 炼油厂等，它们彼此交易副产品，使得原先視为无用的废弃物成为可用的粗原料。 该工业共生计划所交易的副产品包括：锅炉水、冷却水、过程废水、锅炉飞灰、锅炉蒸汽、炼油尾气、石膏、液体肥料、家用热源、酵母浆、生物质
42、、污泥等。 参与工业共生的工厂，经由共生系統的再使用和循环使用，每年可以节省1.9x106m3 地下水和1.0x106m3 表面水。 经由Asnaes 发电厂、Novo Nordisk 公司和Statoil 炼油厂的共生合作，每年可以节省20,000吨的燃油消耗，相当于380吨 SOX 排放减量。 Gyproc A/S 公司每年从Asnaes 发电厂接收70,00090,000吨 石膏，以取代天然石膏，用來制造石膏板。 Novo Nordisk 公司的生物质可以减少或取代20,000 公頃农田所需之肥料，而且从液体废弃物取得生物质时，也伴隨着1,300顿氮和550吨磷。 Asnaes 发电厂燃
43、煤所产生的飞灰，每年产生50,00070,000吨，可作为建筑和石灰工业所需原料。,典型案例2：广东银州湖国家循环经济试点区,广东银洲湖国家循环经济试点区是广东省规划建设的三大纸业基地之一，主要发展造纸和相关产业； 规划年产1040万吨纸和纸板，配套制浆579万吨/年，总投资981亿元。 试点区充分利用发电与造纸的相关性，以双水发电厂为公用工程岛，实施横向资源整合，大力发展循环经济。,水泥厂,废纸,剩余达标排放,蒸汽,供冷,水源水,灰渣,生活纸厂,铜版纸厂,白卡纸厂,文化纸厂,新闻纸厂,牛皮纸厂,包装纸板厂,瓦楞纸厂,水处理,煤,锅炉,发电机,居民商业制冷,集中制冷厂,污水 处理厂,工业水厂,
44、造 纸 厂,纸产品社会使用,景观、绿化,废纸回收利用,剩余污泥,典型案例2：广东银州湖国家循环经济试点区,“三个一体化”，大幅降低企业生产成本。公用工程一体化、服务管理一体化、环境保护一体化“七个集中”：集中供热、集中供电、集中供冷、集中供水、集中治污、集中物流、集中固废处理。,典型案例2：广东银州湖国家循环经济试点区,创造财富：主产业年产值536亿元，带动横向、纵向产值2206亿元。节能减排：每年节能814万吨标准煤，减排二氧化硫4.7万吨，一氧化碳63万吨，COD1.3万吨。,工業共生计划的成功要件有三： 共生企业必須具有合作属性。 共生企业必須相互临近。 共生企业必須足够开发，能够相互沟
45、通和相互信任。,第四章 生产过程的清洁生产,清洁生产的基本内容：1.生产过程的清洁生产（清洁的生产活动）2.产品的清洁生产（清洁的产品和服务）3.生态产业系统,第一节 生产过程清洁生产的内涵和途径,生产过程及其特征：生产过程是将生产要素转化为产品或服务的活动。由于输出产品类型、生产要素、拓扑结构、组织方式的不同，生产过程也各不相同。图4-1 石油炼制的生产过程图4-2 汽车制造的生产过程图4-3 生产过程的概化示意图,生产过程是具有明显彼此关联、上下作用的多层次子系统形成的复杂梯阶结构：最高层子系统：企业生产过程的整体规划、控制第二层子系统：局部生产过程或某个工艺阶段第三层子系统：具体某个单元
46、过程或装置、设备及其控制。实施清洁生产时，既要从子系统的单元过程入手（自下而上），也要在整个过程系统上进行综合（自上而下）。,生产过程的环境影响：生产过程的环境影响示意图 P103 图4-41. 原材料和能源的使用所造成的环境影响2.生产过程本身造成的环境影响3.产生废物引起的直接或间接的环境影响(全球性、区域性、局地性的影响),例子1： 农业生产对环境的影响：传统农业：顺应天时地利，生之有道 用之有节，现代农业：大量使用化肥、农药、机械 P104例子2：某工厂生产过程对环境的影响钱易：环境保护与可持续发展之八：清洁生产P37,生产过程的演变过程：p105阶段一（20世纪60年代以前）：废物不
47、加限制的排放进入环境环境污染事件频发阶段二：采用末端治理的方法对付污染物不能避免或减少废物的产生，废物只是被浓缩、稀释或改变了状态，从一种介质转移到另一种介质中，最终还是会进入环境，造成二次污染，同时增加了投资与运行成本。阶段三（20世纪80年代以后）：废物最小化、污染预防和清洁生产的方法兴起废物回收、循环和再利用物质、能量的集成系统出现。,生产过程的清洁生产内涵（重要!）指在生产过程中实施的清洁生产活动，包括节约能源和原材料，淘汰有害的原材料，减少和降低所有废物的数量和毒性。生产过程清洁生产的途径有：原材料和能源的替代、工艺和设备改进、操作管理优化、废物循环利用、产品的再设计等。1.原材料和
48、能源的有效利用和替代：以无毒、无害或少害原料代替有毒有害原料；改变原料配比或降低其使用量；提高原料的质量，进行原料加工以减少产品中的无用成分；采用二次资源或废物做原料。,2.改革生产工艺和设备：开发新工艺、新设备；简化操作程序、工序和使用设备；采用连续操作，减少开车、停车次数；提高单套设备的生产能力；优化工艺条件和参数。3.改进运行操作管理规范操作，强化管理；合理安排生产计划；加强物料管理，消除物料的跑冒滴漏。,4.生产系统内部循环利用将废物、废热回收作为能量利用；将流失的原料、产品回收；将回收的废物分解处理成原料，回复生产流程中；采用闭路用水循环或一水多用。5.产品再设计改革产品体系，产品替
49、代、再设计，延迟使用寿命，可拆卸产品的开发。例子：产品的合理包装,关于合理包装：1991-2000年，我 国生产的44亿吨水泥，37.5亿吨是用袋装。其中，消耗纸张250万吨，每年排放固体废物283万吨。 大力发展水泥散装化,实例：济南钢铁总厂循环经济的基本思路,由济南钢铁集团总公司作为主发起人，联合莱芜钢铁集团有限公司、山东黄金集团有限公司、山东金岭铁矿和山东省耐火原材料公司四家企业共同设立的特大型钢铁联合企业。 公司经营范围为：钢铁冶炼、加工，钢材、水渣生产、销售，许可证批准范围内危险化学品销售、煤气供应等。公司坚持“以价值创新为核心，追求企业效益、环境效益、社会效益和谐统一”的循环经济模式，2008年公司获得“中国钢铁工业清洁生产环境友好企业”荣誉称号。 钱易：环境保护与可持续发展之八：清洁生产43-62,
