过程工程生态学.ppt
绿色过程工程 Green Process Engineering,1 绪 论 绿色过程工程与可持续发展 绿色过程工程基础过程工程绿色化模式 过程工程生态学过程强化与设备微型化 过程系统工程,绿色过程工程 Green Process Engineering,1 绪 论 绿色过程工程与可持续发展 绿色过程工程基础过程工程绿色化模式 过程工程生态学过程强化与设备微型化 过程系统工程,5 过程工程生态学,生态过程工业模式是绿色过程的理想发展阶段，即运用生态学原理，模仿自然界生态过程循环方式来规划过程工业生产系统的一种可持续发展模式。,5 过程工程生态学,在生态过程工业系统中，各生产过程不是孤立的，而是通过物质流、能量流、信息流相互关联、相互依存、相互交叉、相互融合，达到资源、能源、投资、信息的最优利用。美、欧发达国家已建立生态工业园示范区，我国也正在进行这种理想模式的尝试。,5 过程工程生态学,5.1 生态学5.2 工业生态学5.3 生态工业园区,5 过程工程生态学,5.1 生态学5.2 工业生态学5.3 生态工业园区,5 过程工程生态学,生态学是生物学与地学之间的边缘学科，是研究生物与环境之间的能量、物质平衡规律和信息流通以及相互作用机理的科学。有机体与其生存的环境是一个相互联系、相互依赖和相互制约的不可分割的整体，其中每个因素不仅本身对整体起作用，而且因素彼此之间相互影响，只要一个因素发生变化，立即会引发其他因素产生一系列连锁反应，这种错综复杂的生物和非生物因素密切相关，通过能量流动、物质循环和信息传递，在自然界构成一个相对稳定的自然体系，这个自然体系又被称为生态系统。,5.1 生态学,5 过程工程生态学,生态系统又可被看成是一定空间范围内生物与非生物通过能量流动、物质循环与信息传递过程，共同结合成的一个生态学单位，是近代生态学研究的一个基本单元。,5.1 生态学,5 过程工程生态学,生态系统主要包括陆地生态系统、水域生态系统和人工生态系统。陆地生态系统主要由森林生态系统和草原生态系统组成；水域生态系统主要由湖泊生态系统和海洋生态系统组成；人工生态系统主要由农田生态系统和城市生态系统组成。,5.1 生态学,5 过程工程生态学,生态系统由无生命组元和生命组元构成。无生命组元又可分成能源、环境物质源、代谢物质源等；生命组元又可分为生产者、消费者和分解者.,5.1 生态学,5 过程工程生态学,生态系统是一种“活”态。生态系统不断地与环境交换物质和能量，同时，生态系统内部也在不断地进行着物质和能量的循环流动,5.1 生态学,5 过程工程生态学,自然界中，一个正常运转的生态系统，其能量和物质的流动总是自动趋于平衡。也就是说，在一个相对平衡的生态系统中，物种之间彼此适应，相互依赖，相互制约，并维持一定数量的种群。（书上实例）,5.1 生态学,5 过程工程生态学,5.1 生态学5.2 工业生态学5.3 生态工业园区,5 过程工程生态学,5.1 生态学5.2 工业生态学5.3 生态工业园区,5 过程工程生态学,工业生态学研究工业过程中环境影响因素对生态系统的综合效应，综合考察工业过程的工业代谢、环境设计、生命循环、绿色化学、污染防治、环境友好制造及可持续发展性。,5.2 工业生态学,5 过程工程生态学,美国环境生态学家模拟生物新陈代谢过程，1989年首先提出了工业代谢概念。他认为现代工业生产过程其实就是一个将原料、能源和劳动力转化为产品和废物的代谢过程。,5.2 工业生态学,5 过程工程生态学,等提出了“工业生态系统”和“工业生态学”概念。1991年美国召开了第一次“工业生态学”研讨会。1997年，世界上第一份“工业生态学杂志（Journal of Industrial Ecology）”面世，在其创刊号上指出“工业生态学是一门迅速发展的系统科学分支，它从局部、地区和全球三个层次上系统地研究产品、工艺以及产业部门和经济部门中的能流和物流。其焦点是研究产业界在产品生命周期过程中降低环境压力的作用。,5.2 工业生态学,5 过程工程生态学,工业生态学属于应用生态学的一个分支，以生态学的理论观点考察工业代谢过程，亦即从取自环境到返回环境的物质转化全过程，研究工业活动与生态环境的相互关系，以“研究出调整现在的生态链结构、原则和方法，建立新的物质闭路循环，建立自然生态链和人工生态链结合的生态系统”。,5.2 工业生态学,5 过程工程生态学,工业生态学研究的核心问题之一是如何运用系统工程的理论和方法研究实现工业系统内各过程间的物质集成和能量集成。生态工业的物质集成，包括反应过程的物质转化集成及净化分离过程的物质交换集成。,5.2 工业生态学,5 过程工程生态学,5.1 生态学5.2 工业生态学5.3 生态工业园区,5 过程工程生态学,5.1 生态学5.2 工业生态学5.3 生态工业园区,5 过程工程生态学,生态工业园区是生态工业的实践，是包括若干工业企业、农业、居民区等的区域系统。在生态工业园区内的各企业内部实现清洁生产，减少废物源，在各企业之间实现废物、能量和信息的交换，完善资源的利用和物质循环，使得区域对外界的废物排放趋于零。,5.3 生态工业园区,5 过程工程生态学,20世纪70年代初丹麦建立Kalundborg工业园区，以发电厂、炼油厂为核心，包括生物制药厂、硫酸厂、水泥厂、地区农业、养鱼场以及居民区域供热。在这些工厂和部门之间实现废物、废热的有偿供给和交换，实现了物质的部分循环和能源的逐级利用。更为有意义的是，企业之间的物质和能量交换均以经济合同形式实现，不仅改善了区域环境，经济上也取得了很大效益。,5.3 生态工业园区,5 过程工程生态学,生态工业园还进行水资源的循环和综合利用。炼油厂废水经过生物净化处理，通过管道向电厂每年输送70万m3的冷却水，作为锅炉的补充水和洁净水。通过水的重复使用，减少了生态工业园整个系统25%的需水量。,5.3 生态工业园区,5 过程工程生态学,工业生态学作为一种新的理论正在研讨之中。但是，许多欧美国家已将工业生态学付诸行动，除上面介绍的丹麦卡伦堡生态工业园之外，瑞典的“自然之步”项目在许多大公司实施，比利时、美国等提出“零排放”倡议。,5.3 生态工业园区,5 过程工程生态学,我国正处于工业化的起步阶段，转变生产方式，实施可持续发展是我国现代化的重要战略之一。生态工业为我们提供了一条转变生产方式、实现资源节约、保护环境、使经济增长与资源环境相协调的重要而有效的途径。清华大学、天津大学等正在山西、河北进行过程工程、生态工程、资源工程集成化的生态工业园区试验。,5.3 生态工业园区,5 过程工程生态学,生态工业将环境问题的解决提高到了一个更高的层次，它是一个极富吸引力的工业生产模式，能从根本上解决资源、能源与环境的可持续发展，做到人类社会与自然协调发展。通过深入研究工业生态系统的生态本质特性，应用系统工程技术开发生态工业系统内物质集成和能量集成的方法，应用环境友好的新工艺、新技术、新材料的开发，生态工业的理论和实践将把可持续发展的思想科学化和具体化。,5 过程工程生态学,总之，人类对环境的关注使得企业的环境行为成为其生存发展的关键。国家和企业领导人愈早认识到改变现有工业生产模式、发展生态工业的重要性，愈早开展生态工业理论、技术的研究和生态工业园区的建设，就愈能在经济、社会与环境的可持续发展中处于领先地位。,5 过程工程生态学,5.1 生态学5.2 工业生态学5.3 生态工业园区,绿色过程工程 Green Process Engineering,1 绪 论 绿色过程工程与可持续发展 绿色过程工程基础过程工程绿色化模式 过程工程生态学过程强化与设备微型化 过程系统工程,绿色过程工程 Green Process Engineering,1 绪 论 绿色过程工程与可持续发展 绿色过程工程基础过程工程绿色化模式 过程工程生态学过程强化与设备微型化 过程系统工程,
