《生态工业理论》PPT课件.ppt
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1、第五章 生态工业理论,以生态学的理念,建设改造工业产业运行模式,在企业层面,推行清洁生产,减少产品和服务中物质和能源的使用量,实现污染排放的最小甚至无排放;在区域层面上,通过企业间的物质集成、能量集成和信息集成,形成企业间的工业链共生关系,建立生态工业园区;在社会层面,提倡生态消费,通过废旧物资的再生利用,实现消费过程和消费过程后的物质循环和能量的梯级使用,已达到生产、消费与生态环境共存的生态化发展目标。主要内容:生态工业概述清洁生产生态工业园,第一节 生态工业概述,一、生态工业的兴起,在处理工业与环境的关系问题上,经历了长期的历史演变。就工业与自然的关系而言,工业发展可分为3种模式,代表3个
2、发展层次。,18世纪 20世纪 20世纪 20世纪 21世纪 60年代 70年代 90年代,单元企业工业社会,自由排放,末端治理,生态工业,(一)传统工业模式,传统工业模式就是一种不顾生态环境的工业生产,是单向流动的线性经济,即“资本生产消费废气物排放”。自工业化初期开始直至20世纪中叶,发达国家在工业化过程中基本采取这种模式。在这种模式下,除了剧毒废料外,其余的工业废料均不加处理直接排放入环境,由环境充当“无偿清洁者”的角色。这种经济运行需要有两个前提:(1)自然资源的无限性,即自然生态系统完全从自然界获取生产所需要的资源;(2)自然生态系统自净能力的无限性,即自然生态系统完全可以化解和消除
3、经济发展所造成的环境污染和生态破坏。因此,这种模式必然导致自然资源的短缺和枯竭,引发严重的环境污染问题,影响人类可持续发展。,资源开采,产品生产,消费,废弃物,自然环境,(二)末端治理模式,随着工业的发展、规模的扩大,工业排放的大量废料,超出了生态环境所能容纳的能力,加上化工产业的兴起,产生大量合成产品,不能被自然界所消化和吸收,造成严重污染,影响到经济可持续发展。为减轻工业发展给环境带来的压力,工业化国家通过各种方式和手段对生产过程末端产生的废弃物进行治理,这就是所谓“末端治理模式”。其具体做法是“先污染、后治理”,即在生产终点废弃物排放到生态环境之前,对其进行处理,以降低污染物对生态环境的
4、危害。这种治理方式对于遏制工业污染的迅速蔓延发挥了巨大的历史性作用。末端治理的缺陷:(1)末端治理的“先污染、后治理”方式治理难度大,处理设施投资大,运行成本高。(2)污染控制与生产过程控制没有密切结合起来,资源和能源不能在生产过程中得到充分利用。(3)现有的污染治理技术还有局限性,不能从根本上消除污染,只是使污染物在不同介质总转移,还可能形成二次污染。(4)未考虑产品的生态无公害性,有些产品的使用过程往往比其生产过程更加危害环境。,资源开采,产品生产,消费,自然环境,废水,废气,废固,末端治理模式图,(三)生态工业模式,生态工业模式打破了传统经济发展理论把经济系统和生态系统人为割裂的弊端,要
5、求把经济发展建立在生态规律的基础上。即考虑对产品的整个生命周期过程采取污染预防战略,同时运用工业生态系统理论构建生态共生体系,以求实现资源利用效率最大化的最高目标。生态工业模式是以减量化(Reduce)、再利用(Reuse)、再循环(Recycle)为原则(简称为“3R”原则),以物质闭路循环和能量梯级使用为特征,按照自然生态系统物质循环和能量循环流动规律运行的经济模式。,资料,废弃物,产品,再利用,再循环,减量化,生态工业模式,循环经济的 3R 理念,减量化减少,再利用重复使用,再循环使再循环,输入端,过程中,输出端,减少进入生产和消费过程的物质量,从源头节约资源使用和减少污染物的排放。,原
6、料套用、能量梯级利用、中水回用,可修复产品再利用等。,要求物品完成使用的功能后重新变成再生资源。,减量化应放在首位全过程都必须做到无毒化、无害化,清洁生产和静脉产业的企业层次,生态园区产业链建设的区域层次,循环经济型社会构建,先进科技研发,先进系统优化软科学,生态法规教育和道德养成,循环经济的三个层次和三个支撑,工程科学技术是循环经济的基石,缺乏科学技术的支撑,循环经济的理念将成为海市蜃楼。,二、生态工业的概念与内涵,生态工业(ecological industry)是依据生态经济学原理,以节约资源、清洁生产和废弃物多层次循环利用等为特征,以现代科学技术为依托,运用生态规律、经济规律和系统工程
7、的方法经营和管理的一种综合工业发展模式。,(一)生态工业的概念,(二)生态工业的理论基础,1、工业生态系统体现自然生态系统中的共存关系 各企业的存在目的主要不是为了消化另一企业的废弃物而减少进入环境的垃圾量,而是为了减少自己的经营成本。2、工业生态系统遵循适者生存的法则 任何企业都有着自己的生存期,社会环境的各种限制因素、企业的生存能力以及同社会环境的适应性等多方面因素的叠加作用,将决定企业自身乃至整个系统生存时间的长短。工业生态系统要维持稳定,企业则要寻找自己的原料被利用的可能性以及用其他厂家废料作为原料的可能性,并保证这种可能性变成现实且能持续运行。,3、形成共生的网状生态工业链 生态工业
8、利用生态经济系统的共生原理、长链利用原理、价值增值原理和生态经济系统的耐受性原理,使各工矿企业相互依存,形成共生的网状生态工业链,达到资源的集约利用和循环使用。“原料一产品一废料一原料”的生产模式,通过工艺关系,尽量延伸资源的加工链,最大限度地开发利用资源,减少废弃物的排放。各种生态产品强调其技术经济指标有利于经济与环境的协调。4、工业产品与经济活动的非物质化 传统生产以产品为媒介,追求利润的最大化为企业的目标。生态工业要求企业的经营目标从产品或产值转移到对社会的服务功能上,使企业的重心由生产新产品转向对已有产品的维护,既可以节约大量原材料,又可以增加经济效益。,5、非碳能源 以碳氢化合物为主
9、的矿物资源是整个工业社会最基本的物质,也是许多环境问题的源头,如温室效应、酸雨等。要实现物质无损耗、能源清洁且能自给的闭合循环过程,应减少使用化石能源,提高能源利用效率,开发利用非碳能源,如太阳能、风能、水能等。,清洁生产与循环经济,(三)生态工业的特征和生态工业园区,工业经济的单向发展模式,生态工业循环经济发展模式,化石能源注入,自然资源,初级产品,加工产品,可再生资源,消费,2,3,4,5,6,7,8,废 弃 物,可再生能源(太阳能,风能,生物质能等注入),核能(裂变,聚变)注入,第二节 清洁生产,坚持生态学的理念,构建工业经济生态化运行模式,在企业层面,其主题就是推行清洁生产。,一、清洁
10、生产的内涵,对于“末端治理”的分析和批判导致了解决环境污染问题新策略的诞生。与清洁生产相关概念由此产生。清洁生产相关概念在欧洲,清洁生产被称为“少废或无废工艺”和“无废生产”。在日本,清洁生产被称为“无公害工艺”。在美国,则有“减废技术”、“污染预防”和“废料最小化”的提法。,1.清洁生产的定义,清洁生产的定义,联合国环境署(UNEP)1996年 清洁生产是指将综合性预防战略持续地应用于生产过程中、产品和服务中,以增加生态效益和减少对人类和环境的风险。对工艺和产品不断运用综合性预防战略,以减少其对人体行业环境的风险。对于生产工艺而言,清洁生产包括节约原材料和能源,消除有毒原材料,并在一切排放物
11、和废弃物离开工艺之前,消减其数量和毒性;对于产品来说,战略重点是沿着产品的整个生命周期,即从原材料获取到产品的最终处置,减少其各种不利影响;对服务来说,要求将预防战略结合到环境设计和所提供的服务中。,2.清洁能源,清洁能源的内容要求:指常规能源的清洁利用;可再生能源的利用;新能源的开发;各种节能技术等。常规能源的清洁利用 常规能源:人们广泛应用的能源,如生物质能、水能、煤、石油、天然气等。柴薪的传统使用方法是直接燃烧,其热利用率很低,为15%左右,而且直接燃烧还会造成环境污染。将固态的柴薪通过化学反应转化为可燃性液态或气态化合物,即将生物能转化为化学能,然后再燃烧放热。气态燃料:沼气;液态燃料
12、:甲醇、乙醇。煤的利用方式:绝大部分是直接烧掉,其中30%用于火力发电,炼焦;50%用于各种工业锅炉、窑炉;20%的用于生活。弊端:热效率低;化学利用率低;严重污染环境。煤隔绝空气,控制干馏的温度可以得到不同的产品。焦炉气中除可燃气体CO,H2,CH4外,还有乙烯、苯、氨等。煤焦油可提炼苯、酚、萘等环状化合物,它们是医药、农药、炸药、染料行业的重要原料;焦炭的主要用途是炼铁,还可制成电石,电极等,再生能源,非再生能源,太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热,原煤、原油、天然气、油页岩、核能,可再生能源的利用,新能源的开发 在新技术基础上,系统地开发利用的可再生能源。如核
13、能、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能等。太阳能:光热转换:太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能空气调节器、海水淡化、太阳能热电站等。光电转换:太阳能电池、太阳能电站等。,3.清洁产品,节约原料和能源,少用昂贵和稀缺的原材料生产的产品;利用二次原料生产的产品;在使用过程中以及使用后不致危害人体健康和生态环境的产品;易于回收、重复使用和再生的产品;合理包装的产品;具有合理功能(包括节水、节电降低噪声的功能)的产品;合理地使用寿命的产品;报废后易处置、易降解的产品。,二、清洁生产的方法和途径,清洁生产是一个系统工程,需要对生产全过程以及产品的整个生命周期采取污染预防和资源消耗减量的各种综合
14、措施,不仅涉及生产技术问题,而且涉及管理问题。推进清洁生产应该从各行业的特点出发,在产品设计、原料选择、工艺流程、工艺参数、生产设备、操作规程等方面分析生产过程中减污增效的可能性,寻找清洁生产的机会和潜力,促进清洁生产的实施。,5.生产过程的科学管理6.物料再循环和综合利用7.必要的末端治理,1.资源的综合利用2.改进产品设计3.改革工艺和设备,(一)资源的综合利用,资源综合利用,是全过程控制的关键部位:增加了产品的生产,同时减少了原料费用,减少了工业污染及其处置费用,降低了成本,提高了工业生产的经济效益。资源具有综合性:首先是组分的综合性,即一种资源通常都含有多种组分;其次是用途的综合性,同
15、一种资源可以有不同的利用方式,生产不同的产品,可找到不同的用途。实现资源的综合利用,需要实行跨部门、跨行业的协作开发,一种可取的形式是建立原料开发区,组织以原料为中心的利用体系,按生态学原理,规划各种配套的工业,形成生产链,使在区域范围内实现原料的“吃光榨尽”。,消费方式替代设计,产品原料环境友好型设计,产品设计,可回收性设计,易于拆卸的设计,(二)改进产品设计,改进产品设计的目的:将环境因素纳入产品开发的全过程,使其在使用过程中效率高、污染少,在使用后易回收再利用,在废弃后对环境危害小。近年来,产品的绿色设计、生态设计等设计理念的贯彻实施,是清洁生产实施的重要手段。目前,这种以“不影响产品的
16、性能和寿命前提下尽可能体现环境目标”为核心的产品设计主要涉及以下几方面:,延长产品寿命周期,1.消费方式替代设计 如利用电子邮件替代普通信函实现无纸办公等。2.产品原材料环境友好型设计 它包括尽量避免使用或减少使用有毒、有害化学物质,优先选择丰富易得的天然材料替代合成材料,优先选择可再生或次生原材料等。3.延长产品生命周期设计 它包括加强产品的耐用性、适应性、可靠性等,以利于长效使用以及易于维修和维护等。4.易于拆卸的设计 其目的在于产品寿命完结时,部件可翻新和重新使用,或者可安全地把这些零件处理掉。5.可回收性设计 如一些发达国家已开始执行汽车拆卸回收计划,即在制造汽车零件时,就在零件上标出
17、材料的代号,以便在回收废旧汽车时,进行分类和再生利用。,生产工艺改革,改进工艺设备,优化工艺控制过程,加强自动化控制,(三)改革工艺和设备,改革工艺和设备是预防废物产生、提高生产效率和效益、实现清洁生产最有效的方法之一。理想的工艺:工艺流程简单、原材料消耗少、无(或少)废弃物排出、安全可靠、操作简便、易于自动化、能耗低、所用设备简单等。工艺设备的改革主要采取如下4种方式:,有关资料表明,目前的工业污染约有30%以上是由于生产过程中管理不善造成的,只要加强生产过程的科学管理、改进操作,不需花费很大的成本,便可获得明显减少废弃物和污染的效果。,在企业管理中要建立一套健全的环境管理体系,使环境管理落
18、实到企业中的各个层次,分解到生产过程的各个环节,贯穿于企业的全部经济活动中,与企业的计划管理、生产管理、财务管理、建设管理等专业管理紧密结合起来,使人为的资源浪费和污染排放减至最小。,(四)生产过程的科学管理,(1)调查研究和废弃物审计。摸清从原材料到产品的生产全过程的物料、能耗和废弃物产生的情况,通过调查,发现薄弱环节并改进。,主要管理方法如下:,(2)坚持设备的维护保养制度,使设备始终保持最佳状况。,(3)严格监督。对于生产过程中各种消耗指标和排污指标进行严格的监督,及时发现问题,堵塞漏洞,并把员工的切身利益与企业推行清洁生产的实际成果结合起来进行监督、管理。,在企业的生产过程中,应尽可能
19、提高原料利用率和降低回收成本,实现原料闭路循环。在生产过程中比较容易实现物料闭路循环的是生产用水的闭路循环。,根据清洁生产的要求,工业用水组成原则上应是供水、用水和净水组成的一个紧密的体系。根据生产工艺要求,一水多用,按照不同的水质需求分别供水,净化后的水重复利用。,(五)物料再循环和综合利用,此外,一些工业企业产生的废物,有时难以在本厂有效利用,有必要组织企业间的横向联合,使废物进行复用,使工业废物在更大的范围内资源化。,肥料厂可以利用食品厂的废物加工肥料,如味精废液COD很高,而其丰富的氨基酸和有机质可以加工成优良的有机肥料。目前,一些城市已建立了废物交换中心,为跨行业的废物利用协作创造了



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