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1、第六章 清洁生产与 工业生态学2023/5/22 1本章要点第一节 清洁生产的历史背景第二节 清洁生产原理第三节 相关的科学方法第四节 循环经济与生态工业 2023/5/222第一节 清洁生产的历史背景n n 环境问题的产生n n 人类环境保护思想的起源与发展n n 人类污染防治战略的演变n n 清洁生产的早期萌芽2023/5/223 环境问题的产生“八大公害事件”n 马斯河谷事件n 多诺拉事件n 伦敦烟雾事件n 洛杉矶光化学烟雾事件n 水俣病事件n 富山事件n 四日事件n 米糠油事件2023/5/224人类环境保护思想的起源与发展 思想的启蒙，模式的挑战 寂静的春天 增长的极限2023/5/
2、225新世纪的曙光：可持续发展n 可持续发展是满足当前需要又不削弱子孙后代满足其需要之能力的发展n 可持续发展成为指导世界各国经济社会发展的总体战略n 清洁生产是可持续发展的基础2023/5/226人类污染防治战略的演变n 稀释排放n 末端控制n 循环回收利用n 清洁生产废弃物产生后再控制 控制使废弃物少产生2023/5/227清洁生产的早期萌芽n 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恶果。n 1979.4，欧共体理事会宣布推行清洁生产政策。2023/5/228清洁生产的早期萌芽n 1984 年，联合国欧洲
3、经济委员会在塔什干召开的会议上将无废工艺定义为：“无废工艺乃是这样一种生产产品的方法（流程，企业，地区-生产综合体）。借助这种方法，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。”2023/5/229美国废物最小化n 减少废物产生n 源削减：在产生的源头，而不是在排放口。n 着眼于产生废物的原因，而不是治理它的后果n 再循环：过程内：返回原生产流程 过程外：用于其它生产过程n 主要目标：在生产过程减量，减容，降低或消 除毒性2023/5/2210 美国污染预防法（1990）n 废物最小化的拓展：预防优先n 基本国策n 布
4、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，消除损害，这样的环境保护政策已不适用。我们需要新的技术，新的过程，以便能预防污染或使污染减至最低在原先污染产生前就加以制止。2023/5/2211环境政策的四个层次n 源削减(Source Reduction)n 循环回用(Recycling)n 处理(Treatment)n 处置(Disposal)2023/5/2212联合国环境规划署（UNEP)n 1989.5 联合国环境署工业与环境活动中心（UNEP IE/PAC)根据UNEP 理事会会议决定。制订清洁生产计划，在全球推动清洁生产n 1998 国际清洁生产宣言2023/5/22
5、13清洁生产（Cleaner Production)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：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；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；服务：将环境因素纳入服务设计与所提供的服务 过程中。联合国环境规划署2023/5/2214第二节 清洁生产原理n n 清洁生产定义n n 清洁生产的相对性n n 清洁生产的主要内容2023/5/2215清洁生产的相近提法n 少废无废工艺n 无公害工艺n 绿色工艺n 生态工艺n 环境无害工艺n 与环境相容（友善）工艺
6、n 再循环工艺n 无废生产n 废料最小化n 减废技术n 污染预防n 源头削减2023/5/2216清洁生产定义n 1989 年联合国环境署工业与环境规划活动中心（UNEP/PAC)提出清洁生产定义：“清洁生产是指将 综 综合预防污染 合预防污染的 环境策略持续 环境策略持续应用于生产过程和产品中，以减少对人类和环境的风险性”。n n 1998 1998 第五次国际清洁生产研讨会 第五次国际清洁生产研讨会 进一步 进一步 完善 完善：“清洁生产 清洁生产是将综合性预防的环境战略持续应用于 是将综合性预防的环境战略持续应用于 生产过程 生产过程、产品 产品 和 和服务 服务 中，以提高效率，降低对
7、人类和环境的危害 中，以提高效率，降低对人类和环境的危害”。n 中国21 世纪议程：“清洁生产是指满足人们的需要又可合理使用自然资源和能源并保护环境的实用生产方法和措施，其实质是一种物耗和能耗最少的人类生产活动的规划和管理，将废物减量化、资源化和无害化，或消灭于生产过程中。.”2023/5/2217清洁生产定义n 中华人民共和国清洁生产促进法第二条实用化的定义：“本法所称清洁生产，是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备等，从源头削减污染，提高资源利用效率，.”n 世界可持续发展工商理事会（WBCSD)：“清洁生产是在流程流程、产品产品和服务服务中，为了提高生态效率
8、和减少人类的环境风险连续应用预防性综合环境策略的过程。”2023/5/2218 清洁生产概念n 基本目的：提高资源、能源利用率;减少污染产生排放，降低对人体健康和环境的风险n 活动对象：生产过程，产品、服务n 行为特征：预防性、综合性、持续性2023/5/2219 清洁生产概念n 清洁生产内涵：内涵的核心是实行源削减和对生产或服务的全过程实施控制。n 清洁生产途径：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2023/5/2220清洁生产的相对性 所谓清洁的工艺和清洁的产品是和现 在的工艺和产品比较而言的。因此，推行 清洁生产，本身是个不断完善的过程，随 着社会经济的发展和科学技术
9、的进步，需 要适时提出更新的目标，争取达到更高的 水平。2023/5/2221“鱼”和“熊掌”可以兼得？n 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，还包括经济上的可赢利性，体 现经济效益、环境效益和社会效益的统一。2023/5/2222清洁生产的主要内容“三清一控制”：清洁的原料与能源 清洁的生产过程 清洁的产品/服务 贯穿于清洁生产的全过程控制2023/5/2223第三节 相关的科学方法nn 生命周期评价nn 生态设计nn 环境标志2023/5/2224生命周期评价（LCA)n 生命周期评价（Life Cycle Assessment,LCA)的概念最早由美国可口可乐
10、公司的Harry E.Teasloy 等首先提出。它又被称为生命周期方法，摇篮到坟墓分析，生命周期分析等。首例生命周期评价的研究工作是1969 年由美国中西研究所为可口可乐公司的饮料容器进行能源消耗评估。n 国际环境毒理学和化学学会（Society of Environmental Toxicology and Chemistry,SETAC)首先认识到LCA 的潜在价值。在上世纪90 年代初，它成立了一个生命周期评价顾问组，专门负责LCA 的方法论和应用方面的研究，并正式提出了LCA 这个术语。2023/5/2225 定 义n 生命周期：一种产品从采集原材料开始，经过原材料加工，产品制造，产
11、品包装和运输，然后由消费者使用、回用和维修，最终再循环或作为废弃物处理和处置这一整个过程称为产品的生命周期。n 生命周期评价：汇总和评估一个产品（或服务）体系在其整个生命周期内的所有投入及产出对环境造成的和潜在的影响的方法。国际标准化组织（ISO)2023/5/2226 能量 能量能量 能量能量原材料获得材料加工生产产品产品使用最终处置焚烧，或消费填埋，循环回用废物废物废物 废物回用产品循环产品生命周期的主要阶段2023/5/2227生命周期评价步骤n 目标与范围（Goal Definition and Scoping)n 清单分析(Life Cycle Inventory)n 影响评价(Li
12、fe Cycle Impact Assessment,LCIA)n 结果解释(Interpretation)2023/5/2228LCA 的基本框架n ISO14040 对LCA 的 基 本 框架 作 出 了 规 范。LCA 包 括4 个 阶段，即 目 标 和范 围 的 确 定;清单 分 析;影 响 评估和结果讨论。目标和范围的确定清单分析影响评估结果讨论LCA 的四个阶段SETAC改善评价2023/5/2229生命周期评价的应用n 产品生态设计n 生命周期评价n 生命周期管理2023/5/2230产品的生态设计n 生态设计（Eco Design)又称绿色设计或环境设计:是指应用生态学的思想，
13、在产品开发阶段综合考虑与产品相关的生态环境问题，设计出对环境友好，又能满足人的需求的一种新的产品设计方法。n 产品生态设计的基本思想：污染预防应从设计开始，把改善环境影响的努力凝结在产品设计中。为此在传统的产品设计准则中加进了环境准则，并将其列于优先考虑的位置。2023/5/2231产品设计的准则环境准则费用准则性能准则美学准则降低物料消耗降低能耗减少废物产生减少健康安全风险生态降解费用最低利润最大满足各项使用功能保证产品质量 符合消费者的审美情趣2023/5/2232 生命周期管理：环境标志n 环境标志是一种产品的证明性商标，它表明该产品不仅质量合格，而且在设计、生产、使用到放弃过程中符合特
14、定的环境保护要求，与同类产品相比，具有低毒少害，节约资源等环境优势。n 可引导公众的现代消费意识，引导企业生产环境有益产品n 环境标志是环境标志产品的专用认证标志 德国，1978，蓝色天使 加拿大，1988，环境选择 日本，1988，生态标志 北欧，1989，环境标志 中国，1993，环境标志2023/5/2233德国的“蓝色天使”环境标志 加拿大的“环境选择”环境标志日本的“生态标志”环境标志 北欧的环境标志2023/5/2234环境标志-中国的制度 n 1993 年8 月，中国国家环保局正式颁布中国的环境标志图形。n 中国的环境标志图形由青山、绿水、太阳和十个环组成。环境标志图形的中心结构
15、表示人类赖以生存的环境；外围的十个环紧密结合，环环紧扣，表示公众参与，共同保护环境。2023/5/2235环境标志目标n 为消费者提供准确的信息n 增强消费者的环境意识n 促进销售n 推动生产模式的转变n 保护环境2023/5/2236生命周期管理（LCM)延伸的生产者的责任（扩展的生产者的责任）2023/5/2237第四节 循环经济与生态工业 nn 生态工业nn 循环经济2023/5/2238著名作家安徒生的故乡.n 丹麦不只有童话，不只有安徒生。n 从新的角度：节能与环保n 卡伦堡工业共生园区丹麦卡伦堡(Kalunborg)生态工业园区2023/5/2239丹麦卡伦堡生态工业园区(Kalu
16、nborgEco-Industrial Park)n 丹麦的卡伦堡市只有2 万人口，但是这座小城却建设了世界上第一个生态工业园区。n 企业彼此间形成类似自然界食物链的关系。被称之为“工业共生体系”。2023/5/2240卡伦堡工业共生体系企业间主要废料交换流程示意图 卡伦堡工业共生体系企业间主要废料交换流程示意图 2023/5/2241 生态学基本原理自然生态系统示意图自然生态系统示意图2023/5/2242理想的工业生态系统示意图理想的工业生态系统示意图2023/5/2243 生态工业的概念n 生态工业是指仿照自然界生态过程物质循环的方式来规划工业生产系统的一种工业模式。n 在生态工业系统中
17、，各生产过程不是孤立的，而是通过物料流、能量流和信息流相互关联的，一个生产过程的废物可以作为另一过程的原料而加以利用。n 生态工业追求的是系统内各生产过程从原料、中间产物、废物到产品的物质循环，达到资源、能源、投资的最优利用。T.E.Graedel,B.R.Allenby Industrial Ecology,19952023/5/2244 生态工业园（EIP）生态工业系统的重要实践n 生态工业园区，是依据循环经济理念和工业生态学原理而设计建立的一种新型工业组织形态。它通过模拟自然生态系统来建立产业系统中“生产消费分解”的循环途径，实现物质闭环循环和能量梯级利用。通过分析园区内的物流和能流，模
18、拟自然生态系统建立产业生态系统“食物链”，形成互利共生网络，实现物流的“闭路再循环”，达到物质、能量最大化和最优化利用。2023/5/2245 生态工业园（EIP）生态工业系统的重要实践n 生态工业园区是一个包括自然、工业和社会的复合体。n 生态工业园区通过 成员之间的副产物和废物的交换 能量和废水的逐级利用 基础设施的共享 来实现园区在经济效益和环境方面的协调发展2023/5/2246 生态工业园区的建设正在兴起n 美国从1993 年开始，由20 个城市市政当局与达公司合作规划建立生态工业园区n 1994 年美国可持续发展总统委员会决定在Baltimore,Maryland 等四个地区进行生
19、态工业园区示范项目建设n 美国环境署于1999 年资助了两个生态工业园区计划n 加拿大正在将其现有的一些工业园区改造成为生态工业园区n 法国推行PALME 计划，在工业园区中实施生态认证n 日本川崎、藤泽零排放工业园区n 一些发展中国家2023/5/2247 中 国n 包头国家生态工业（铝业）示范园区n 天津开发区国家生态工业示范园区n 贵港国家生态工业（制糖）示范园区n 南海国家生态工业建设示范园区暨华南环保科技产业园n 长沙黄兴国家生态工业建设示范园区n 鲁北国家生态工业建设示范园区2023/5/2248新概念循环经济2023/5/2249循环经济的起源 鲍丁尔“宇宙飞船经济理论”n 19
20、66 年美国经济学家鲍丁尔提出：地球就像在太空中飞行的宇宙飞船，要靠不断消耗自身有限的资源而生存，如果不合理开发资源、破坏环境，就会像宇宙飞船那样走向毁灭。为了生存，飞船必须不断重复利用自身有限的资源，才能延长运转寿命。2023/5/2250循环经济（Recycle Economy）n 循环经济：是对物质闭环流动型（Closing Materials Cycle）经济的简称。是指在人、自然资源和科学技术的大系统内，在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中，把传统的依赖资源消耗的线形增长的经济，转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。2023/5/2251循环经济与传统经济n 传统经济是“
21、资源产品废弃物”的单向直线过程，其特征是高开采、低利用、高排放。创造的财富越多，消耗的资源和产生的废弃物就越多，对环境资源的负面影响也就越大。n 循环经济要求把经济活动组织成一个“资源产品再生资源”的物质反复循环流动，其特征是低开采、高利用、低排放。所有的物质和能源要能在这个不断进行的经济循环中得到合理和持久的利用，以把经济活动对自然环境的影响降低到尽可能小的程度。2023/5/2252循环经济的3R 原则减量化原则（Reduce)再利用原则（Reuse)再循环原则（Recycle)减量化应放在首位全过程都必须做到无毒化、无害化2023/5/2253循环经济的3R 原则n 减量化(Reduce
22、)：制造轻型汽车、用光缆代替铜线、采用耐用的、可循环利用的产品；n 再利用(Reuse)：延长产品寿命，尽可能多次利用产品或其零部件，建立旧产品交换市场；n 资源化原则(Recycle)：废品回收利用和综合利用，原级资源化和次级资源化。2023/5/2254循环经济的三个层次n 工厂、企业内部清洁生产；n 一组（群）工厂和企业生态工业园；n 生产与消费大系统社区、城市、地区。工厂内部推行清洁生产是基础每个层次的循环经济都要贯彻3R 原则。2023/5/2255循环经济是经济环境社会 三维一体的经济环境和谐 资源效率社会平等EnvironmentEconomy Society2023/5/2256循环经济是三赢经济n 促进经济发展：从数量性的物质增长到质量性的服务增长n 解决环境问题：从开环的末端性治理到闭环的全过程控制n 有利社会就业：从就业减少性的社会到就业增加性的社会2023/5/2257发展循环经济的四大主要领域n 资源开采领域n 资源加工领域n 消费领域n 废旧产品回收利用领域2023/5/2258