（环境科学专业论文）江门甘蔗化工集团实施循环经济方案的研究.pdf

施后，排入西江的污染物的削减量分别为b o d 51 0 1 7 5t d 、c o d1 5 3 8 8 砌、s s 8 2 7 删，废水排放量减少了2 3 ，c o d 排放量下降了6 0 ，这可以为甘蔗化工 集团带来了1 9 2 6 9 1 6 万元的环境效益。项目服务年限内( 1 7 年) 环境影响总体 经济费用现值约为6 0 4 4 9 8 5 8 万元，环境影响总体经济效益可估算出的部分现值 约为8 5 6 5 1 9 1 6 万元，效益费用比值远大予l 。为效益最大化，推荐优选方案为 方案l o 、方案9 、方案8 、方案3 。 最后在物质流分析和投入产出分析的基础上，综合考虑各种因素采用权重计 分排序法对l o 个备选方案筛选出三个中高费方案作为最佳优选方案：制浆制糖 废液综合利用( 中费) 、余热回收酒精酵母废水综合利用( 中费) 、建立生化生态 园资源利用( 高费) 。根据企业的现实情况，确定近期实施方案为制浆制糖废液 综合利用、余热回收酒精酵母废水综合利用，远期方案为建立生化生态园资源利 用。本文还借鉴贵港国家生态工业园的成功经验，提出了江门甘化集团继续深化 循环经济建设的途径。 关键词：甘蔗化工；循环经济；综合利用；环境效益 i i a b s t r a c t r e s e a r c ho nc y c l i ce c o n o m yp r o j e c ta p p l i c a t i o ni nj i a n g m e n s u g a r c a n ec h e m i c a lc o r p o r a t i o n m a j o r ：e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e n a m e ：l ix i a o j u n s u p e r v i s o r ：p r o f g 啪d o n g s h e n g a s s o c i a t ep r o f l i ug u a n g l i a b s t r a c t j i a n g m e ns u g a r c a n ec h e m i c a lc o r p o r a t i o n ( j s c c ) i sal a r g ee n t e r p r i s e o c c u p y i n g1 3 3m i l l i o n ss q u a r em e t e f si n c l u d i n gl i g h ti n d u s t r y , m e d i c i n e ，c h e m i c a l ， b u i l d i n gm a t e r i a l sa n de l e c t r o n i cm e c h a n i s m ，w i t ht h ec a p a c i t yo f1 6 5x1 0 4t s u g a r c a n ep e ry e a r h o w e v e r , i td i s c h a r g e d1 7 0 0 1 0 4 tw a s t e w a t e rp e ry e a rw h i c h h a s1 1 i 曲o r g a n i c sc o n c e n t r a t i o n sa n dg r e a t l yp o l l u t e dw e s tr i v e r 1 e y s n ea i r c o n t a m i n a t i o n sf r o mt h ec o r p o r a t i o ni n c l u d e dd u s t , s 0 2 ，n 0 x ，e t e a n dt h ew a s t e s o l i d sc o m ef r o mc i n d e r , b a g a s s e s e x c e s ss l u d g ef r o mt h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t i t i s s i g n i f i c a n tt oi n v e s t i g a t et h ew a yt oa c c e l e r a t et h ed e v e l o p m e n to fc y c l i c e c o n o m y , c o n l r o lp o l l u t i o na n ds a v ee n e r g yi nj s c cf o rt h ej s c c ss u s t a i n a b l ea n d s u s t a i n e dd e v e l o p m e ma n dt h ec o n s t r u c t i o no fc y c l i ce c o n o m yi nt h eo t h e rc o m p a n i e s a n d g u a n g d o n gp r o v i n c e 1 0p r e l i m i n a r yp r o j e c t sc a r r i e do u tb yj s c cw e r ei n v e s t i g a t e di n t h i sp a p e r , w h i c hi n c l u d e dp r o j e c t1 - - - 2 0 0 t dr e f i n ew h i t eg r a n u l a t e ds u g a rp r o d u c t i o nl i n e ， p r o j e c t2 p u r c h a s c dan e w8 0 0 叫ds u g a rk t o 吼p r o j e c t3 - - r e c o v e r yo fa l c o h o l a n dy e a s tw a s t e w a t e ra n dw a s t eh e a t , p r o j e c t4 5 1 0 4t ds p e c i a li n d u s t r yp a p e r , p r o j e c t5 - f i b r o u sm a t e r i a l sa d j u s t m e n t , p r o j e c t6 - 一1 0 1 矿t dc u l t u r a lp a p e r p r o d u c tl i n e ，p r o j e c t7 - - - e c o l o g i c a li n d u s t r yp a r kc o n s t r u c t i o n , p r o j e c t8 一一w h i t e w a s t e w a t e rr e c y c l ea n dr e c o v e r y , p r o j e c t9 r e c o v e r yo fh e a tf r o mb o i l e rw a s t eg a s 。 p r o j e c t1 0 - - m u l t i p u r p o s eu t i l i z a t i o no ft h ed i s c h a r g e dl i q u i d sf r o mp u l p i n ga n d s u g a rp r o c e s s f r o mt h ep o i n to fm a t e r i a lf l o wa n a l y s i s 。t h ea l t e r n a t i v eo p t i m u mp r o j e c t sw e r e s e l e c t e db yt h ec o m p o s i t ei n d e xc e a f i e rd i s c u s s e dt h em a i nm a t e d a l sf l o w , e n e r g y f l o wa n dw a t e rb a l a n c ei nt h ej s c c w ec a l c u l a t e dt h ec ev a l u eo fp r o j e c t1t ol o w h i c h w a s 0 1 6 5 、0 1 6 5 、0 6 6 、0 1 6 5 、0 2 4 8 、0 3 3 、l 、o 3 3 、o 3 3a n d 0 6 6 r e p e c t i v e l y 1 1 1 ea l t e r n a t i v eo p t i m u mp r o j e c t sw e r ep r o j c o t7 1 0a n d3i no r d e rt or e a l i z et h e m a t e d a lm i n m n m f r o mt h ep o i mo fi n p u t o u p u tm e t h o d ，e a c ho fp r o j e c t sc o s t - e f f e c t i v e n e s sw a s d i c u s s e da n dp r o j e c t1 0w a st a k e na sat y p i c a le x a m p l et oe l u c i d a t et h ec a l c u l a t i o n p r o c e s s 1 1 1 er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ea v e r a g ep r o f i ta f t e rt a xc o u l d r e a c hu dt o9 ，l5 8 5 3 i i i a b s t r c t m i l l i o ny u a np e ry e a ra n dt h ei n n e ry i e l dw i l t su pt o5 0 4 1 1 1 ep e r i o do fr e c o v e r y i n v e s t m e n ti s4 3 7y e a r s a f t e rt h ep r o j e e t sw i t hm e d i n mc o s t sw e r eb r o u g h ti n t o e f f e c t s t h eq u a n t i t yo fc o n t a m i n a t i o n sw h i c hd i s c h a r g e di n t ow e s tr i v e rv a l l e y sw a s s h a r p l yd e c r e a s e d b o d sd e c r e a s e db v1 0 1 7 5t d c o d1 5 3 8 8 抛，s s8 2 7v d , a n d t h ev o l u m eo fw 嬲t e w a m rd e c r e a s e db v2 3 ，t h ed i s c h a r g e dc o dq u a l i t yd e c r e a s e d b v6 0 i tc o u l db r i n g1 9 2 6 9 1 6m i l l i o ny u a n sf o rj s c cd u et ot h ee n v i r o n m e n t a l b e n e f i t n l ct o t a lc o s to fs p e n d i n go nt h ee n v i r o n m e n ti m p r o v e m e mw a s6 0 4 4 9 8 5 8 m i l l i o ny u a n sd u r i n gt h es e r v i n gy e a r s ( 17y e a r s ) ，w h i c hc o u n t e db yt h ep r e s e n tv a l u e h o w e v e r , t h et o t a le c o n o m i cb e n e f i tc o u l dr e a c ht o8 5 6 5 1 9 1 6m i l l i o ny u a n sa n dt h e r a t i ob e t w e e nt h eb e n e f i ta n dt h ec o s tw a sm u c hl a r g e rt h a n1 i no r d e rt om a x i m i z e t h eb e n e f i t ，t h ep r o j e c t1 0 ，9 ，8 ，3w e r et a k e na st h ea l t e r n a t i v eo p t i m u mo n e s c o n s i d e r i n gt h ea b o v er e s u l t sa n dt h eo t h e rf a c t o r s ，w ec h o s et h r e ep r o j e c t sf r o m t e no f t h e ma st h eo p t i m u mo n e sb yu s i n gt h ep o w e rt o t a lc o u n ta r r a n g es e l e c tm e t h o d ： m u l t i p t l r p o s eu t i l i z a t i o no ft h ed i s c h a r g e dl i q u i d sf r o mp u l p i n ga n ds u g a rp r o c e s s ( m e d i u mc o s t ) ，m u l t i p u r p o s eu t i l i z a t i o no ft h ed i s c h a r g e dl i q u i d sa n de x c e s sh e a t e n e r g yf r o ma l c o h o la n dy e a s tp r o c e s s ( m e d i u mc o s t ) ，c o n s t r u c t i o no f e i p ( h i 曲c o s t ) a c c o r d i n gt ot h es t a t u si nq u oo f j s c c ，t h ep r o j e c t sw i t ht h em e d i u mc o s t sw e r ep u t i np r a c t i c e f i r s t l ya n dt h ep r o j e c tw i t hh i g hc o s tw i l lb ca p p l i e di nt h ef u t u r e a c c o r d i n gt ot h el e s s o n sf r o mg u ig a n ge i p , t h ep o s s i b i l i t i e so ft h ef u t u r er e c y c l e e c o n o m yc o n s t r u c t i o nw a y sw e r ea l s od i s c u s s e d a r e rt h ep r o j e c to fm u l t i p u r p o s e u t i l i z a t i o no ft h ed i s c h a r g e dl i q u i d sf r o mp u l p i n ga n ds u g a rp r o c e s sw a sc a r r i e do u l t h ea p p l i c a t i o no fr e s e a r c hr e s u l t sh e l p e dt h ec o r p o r a t i o ng e t t i n ge c o n o m ya n d e n v i r o n m e n tb e n e f i ts i m u l t a n e o u s l ya n dh a v ea c c e l e r a t e dt h ej s c c ss u s t a i n a b l ea n d s u s t a i n e dd e v e l o p m e n t k e yw o r d s ：s u g a r c a n ec h e m i c a l ，c y c l i ce c o n o m y , m u l t i p u r p o s eu t i l i z a t i o n ，t h e e n v i r o n m e n t a lb e n e f i t s i v 第1 章绪论 1 1 研究背景 第1 章绪论 改革开放2 0 多年来，我国经济以年均9 的速度持续快速增长。这种增长方 式主要是依靠生产要素数量投入来维持的粗放型增长，不仅直接导致投入产出水 平和经济效益低下，而且造成环境污染和生态破坏，经济发展与环境保护矛盾突 出，经济增长代价高昂。目前我国正处于工业化的中期阶段，资源和环境的承载 力已近极限，每年由于环境污染和生态破坏造成的损失超过1 0 0 0 亿元，同时每 年用于改善环境的经费高达2 8 3 0 亿元【i 】。因此，发展循环经济，最大限度地提 高能源和资源的利用效率，促进自然资源的循环使用和循环替代，有效地减少或 避免环境污染和生态破坏，努力开创经济、资源和环境相协调的发展之路，成为 当前发展经济的必然选择和迫切任务。 当前，在欧美等一些发达国家，循环经济正在成为一股潮流和趋势。循环经 济发展模式在美国、日本、德国等发达国家方兴未艾，并且取得了显著的经济效 益、社会效益和生态效益。近年来，循环经济在我国也开始引起人们的关注，并 在理论和实践上进行了一定的探索，特别是在清洁生产的基础上，开始建设工业 生态示范园区。1 9 9 9 年，我国开始启动循环经济生态工业示范园区建设试点工 作，从而使循环经济在我国得到了快速发展。2 0 0 5 年，为贯彻和落实科学发展 观，加快推进循环经济发展，促进经济增长方式转变，在重点行业、重点领域、 产业园区和重点省市开展实施循环经济的试点工作1 2 】，从而使循环经济迅速从 “概念”走向前台，成为中国经济发展的“关键词”。 江门甘蔗化工集团( 以下简称“甘化集团”) 是一家生产轻工产品、化工产 品、医药产品、建筑材料、电子机械的大型企业，为国家和地方经济的发展作出 了很大贡献。随着现代企业制度的改革和生产经济的进一步发展，甘化集团在规 范管理及技术创新方面取得了长足的进步，经过十多年的技术改造，虽然生产力、 技术水平有了较大的变化，原材物料消耗、生产成本也有所下降，但由于老企业 生产线技术水平参差不齐，技术改造也不能一步到位全面更换，整体消耗水平还 第1 章绪论 较高，废物利用过程中仍产生高浓度有机废水，未得到彻底治理，每年随制浆废 液排放到西江的污染物达9 万多吨，成为西江流域的主要污染源之一，被省市有 关部门作为废水限期治理的重点污染源f 3 】。同时，经过几十年的运作，甘化集团 的主要生产设备大部分已日趋老化、超期服役，企业负担日益加重。因此，为了 不断提升企业的核心竞争力，实现经济、社会、环境效益的“三赢”，甘化集团 以循环经济“3 r ”原则( 即减量化、再利用和再循环原则) 为指导思想，实施 清洁生产、节约能源、降低原材料消耗、减少污染物排放量，成为关系着甘化集 团生存的关键工程和生命工程。 1 ，2 循环经济的相关理论综述 1 2 1 循环经济的内涵 循环经济是指遵循自然生态系统的物质循环和能量流动规律，重构经济系 统，使其和谐地纳入自然生态系统的物质能量循环利用过程，以产品清洁生产、 资源循环利用和废物高效回收为特征的生态经济发展形态【4 l 。它要求按照自然生 态系统的循环模式，将经济活动高效有序地组织成一个“资源利用绿色工业 资源再生”的封闭型物质能量循环的反馈式流程，保持经济生产的低消耗、 高质量、低废弃，从而将经济活动对自然环境的破坏影响减少到最低程度【5 】。因 此，循环经济是在实现人类社会可持续发展进程中解决资源环境制约问题的最佳 途径，是实施可持续发展战略的必然选择和重要保证。循环经济的本质是以生态 学规律为指导，通过生态经济综合规划、设计社会经济活动，使不同企业问形成 共享资源和互换副产品的产业共生组合，使上游生产过程产生的废弃物成为下游 生产过程的原材料，实现废物综合利用，达到产业之间资源的最优化配置，使区 域的物质和能源在经济循环中得到永续利用，从而实现产品清洁生产和资源可持 续利用的环境和谐型经济模式1 6 1 。循环经济的内涵可从以下三个层次理解 1 2 1 1 循环经济是物质闭环流动型经济 循环经济是相对于传统的粗放型经济而言的。传统的粗放型经济是单向流动 的线性经济( 见图1 - 1 ) ，其特征是高开采、低利用、高排放。传统的粗放型经济 是以牺牲环境为代价的经济增长方式，在这种经济中人们高强度地把地球上的物 第1 章绪论 质和能源提取出来，然后又把生产、流通、消费过程中产生的废弃物直接排放到 水、空气和土壤中，对资源的利用是粗放的和一次性的，通过把资源持续不断地 变为废物来实现经济的增长。这种经济形式的后果是由于大量开采造成资源的枯 竭和大量废弃物直接排入自然环境中造成的环境污染。 自然界一生产_ 流通_ 消费 图1 - 1 传统的线性经济流程图 循环经济倡导的是一种与环境和谐的经济发展模式，要求把经济活动组成一 个反馈式流程( 见图1 - 2 ) 。在这个反馈式流程中，从生产、流通、消费过程中产 生的废弃物一部分经废物利用等技术加工分解形成新的资源返回到经济运行中， 另一部分经环境无害化处理后形成无污染或低度污染物质返回自然环境中，由自 然环境对其进行净化处理。循环经济的基本特征是低开采、高利用、低排放。所 有物质和能源要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，所以称之为闭环流动型经济f 8 1 。 图1 - 2 循环经济流程图 1 2 1 2 循环经济要求用生态学规律来指导人类社会的经济活动 自然生态系统如果不遭受人类的破环，通过能量转化和物质循环规律，可以 实现生态平衡，能够稳定地存在。在生态系统中，物质是循环流动的，绿色植物、 藻类等生产者从太阳辐射中吸收能量，通过光合作用产生物质，这些物质通过草 第1 章绪论 食动物、肉食动物等消费者和微生物、真菌等分解者的作用进入土壤库，土壤库 中的物质作为生产者的营养成分重新进入生态系统的物质循环。在这个系统中， 只有太阳能是来自外部的支援，只要太阳能不耗竭，生态系统就能够长期稳定地 存在下去。循环经济就是要按照自然生态系统的能量转化和物质循环规律重构经 济系统，使得经济系统和谐地纳入到自然生态系统的物质循环过程中，建立起一 种新形态的可持续发展的经济。 1 2 1 3 循环经济的目的是实现社会、经济和环境的可持续发展 传统的粗放型经济追求的是数量型经济增长，忽视经济增长过程中资源和环 境的代价。而循环经济追求的是社会、经济和环境的协调发展，一方面通过废弃 物的再生资源化减轻了经济系统对自然资源的需求压力，使得自然资源可持续利 用；另一方面减少了废弃物向自然环境的排放量，降低了环境污染程度，这对日 益枯竭的资源和日趋严重的环境污染起n t 缓解的作用1 9 】。因此，循环经济能够 保护环境，实现社会、经济和环境的可持续发展。 1 2 2 循环经济的运行原则 循环经济的建立依赖于一组以“减量化( r e d u c e ) ，再利用( r e u s e ) 、再循 环( r e c y c l e ) ”为内容的运行原则【，每一个原则对循环经济的成功实施都是必 不可少的。 1 2 2 1 减量化原则( r e d u e e ) 减量化原则是指通过重新设计生产工艺和转变消费观念等手段减少进入生 产和消费流程的物质量。在生产中，制造厂可以通过减少每个产品的物质使用量、 通过重新设计制造工艺来节约资源和减少污染排放。例如，轻型轿车既节省金属 资源又节省能源，仍可满足消费者关于轿车的安全标准。在消费中，消费者应通 过转变消费观念来节约资源和减少污染排放。人们可以选择包装物较少的物品和 购买耐用的可循环使用的物品以减少垃圾的产生。 1 2 2 2 再利用原则( r e u s e ) 再利用原则是指通过尽可能多次以及尽可能多种方式使用物品以减少资源 使用量和污染物排放量。再利用原则可以通过持久使用和集约使用两种方式实 现。持久使用即通过延长产品的使用寿命来降低资源流动的速度。如果人们将产 4 第l 牵绪论 品的使用寿命延长一倍，那么就是相应地减少了一半的资源消耗和减少了一半的 废料。集约使用是指使产品的利用达到某种规模效应，从而减少分散使用导致的 资源浪费。 1 2 2 3 再循环原则( r e c y c l e ) 再循环原则又称资源化原则，要求废弃物再次变成资源以减少最终处理量。 资源化有原级资源化和次级资源化两种方式。原级资源化即将消费者遗弃的废弃 物资源化后形成与原来相同的新产品，例如将废纸生产出再生纸等。次级资源化 是指将废弃物作为资源生产出与原产品不同的新产品。原级资源化利用再生资源 比例高，而次级资源化利用再生资源比例低。 从循环经济的运行原则可以看出，减量化原则属于输入端方法，旨在减少进 入生产和消费流程的物质量；再利用原则属于过程性方法，目的是延长产品和服 务的使用时间；再循环原则是输出端方法，通过把废弃物再次变成资源以减轻经 济对资源和环境的压力。 1 。2 3 循环经济与清洁生产的关系 1 2 3 1 两者都是新的环保战略在不同层次的深入 传统环保工作的重点和主要内容在于末端治理、达标排放，而清洁生产和循 环经济突破了这一界限，大大提升了环境保护的高度、深度和广度，提倡并实施 将环境保护与产品的整个生命周期紧密结合、将环境保护与经济增长模式统一协 调，将环境保护与生活和消费模式同步考虑。 清洁生产是一种新的创造性思想，该思想将整体预防的环境战略持续应用于 生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减少人类及环境的风险。对生产过 程，要求节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，削减所有废物的数量和毒性；对 产品，要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响；对服务， 要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中【l l 】。 循环经济在实践中将减量化原则放在了首要位置，从废弃物的产生源头来采 取措施。企业的生产活动是经济系统中的废弃物产生的源头，循环经济在这一层 次的依托是清洁生产【1 2 1 。首先，清洁生产的实施从源头削减了进入生产过程的物 质流量，以主动的方式减少了废弃物的产生；其次，清洁生产还采取一定的技术 第l 章绪论 工艺对生产环节中的废弃物进行综合利用，即企业自身充当分解者角色，打造企 业内部的物质循环，进一步减少了企业所产生的废弃物；再次，清洁生产以新的 思维来设计产品，使得产品在使用寿命终结后，便于回收和重复利用，这为社会 层面的循环经济实践奠定了基础。 清洁生产是在单个组织之内将环境保护延伸到该组织有关的方方面面，在产 品的生产过程对废物的排放进行全程控制，关注生产过程本身环境绩效的改善。 循环经济则将环境保护提升到整个国民经济的高度和广度，引入到全社会的经济 运行机制中，达到资源在“生产消费回收再利用”整个大循环中的重复 利用，实现资源利用最大化和废物排放的最小化，使社会经济系统与自然环境系 统真正相容【l ”。 1 2 3 2 循环经济的前提和本质是清洁生产 清洁生产的基本精神是源削减，将污染预防战略持续地运用于生产、产品和 服务之中，减少废物的产生和有害物质的排放量，其强调的源削减是废物的产生 量，而不是废物的排放量【1 4 l 。 循环经济强调“减量、再用、循环”，但三者的重要性不一样，三者的顺序 充分体现了清洁生产源削减的精神【1 5 j 。“减量”是循环经济的首要原则，就是要 减少进入生产和消费过程的物质量，或称减物质化。循环经济把减量放在第一位 并称之为输入端方法，即：对于生产和消费过程而言，不是进入什么东西就再用 什么东西，也不是进入多少就再用多少。相反，循环经济遵循清洁生产源削减精 神，要求输入这一过程的物质量越少越好，正是因为循环经济把源削减放在第一 位，生态设计、生态包装、绿色消费等清洁生产的常用工具成为循环经济的实际 操作手段。循环经济的根本目标是要求在经济过程中系统地避免和减少废物，再 用和循环都应建立在对经济过程进行了充分的源削减的基础之上。因此，循环经 济的前提在于清洁生产，当清洁生产的方式扩大到社会层面的生产者和消费者， 就表现为循环经济形态1 6 1 。 1 2 4 循环经济的基本分析方法 1 2 4 1 面向物料的分析法一工业代谢 2 0 世纪8 0 年代中期以后，a y r e s 1 7 1 等人对经济运行中原料与能量流动对环 6 第l 章绪论 境的影响进行开拓性的研究，提出了工业代谢的概念。工业代谢( i n d u s t r i a l m e t a b o l i s m ) 名称是将生态学的生物代谢的概念引进到工业生态学中来所创建的 新名词。工业代谢是模拟生物和自然生态系统代谢功能的一种系统分析方法，其 研究对象是工业体系内所有生物物理组成部分的总和，旨在揭示经济活动中物质 的数量和质量规模，展示构成工业活动的全部物质的流动与存储及其环境影响。 它通过分析系统结构变化、进行功能模拟和分析产业流( 输出流、产出流) 来研 究产业生态系统的代谢机理和控制论方法( 见图1 - 3 ) 。通常采用的方法有“供给 链网”分析( 类似“食物链网”) 和物质( 元素) 平衡核算【1 8 吼。 图1 3 工业代谢类型及其相互关系 依据产品或废物在理化性质和质量、经济价值等方面的差异，产品或废物代 谢可以进一步划分为分值代谢和分质代谢。 ( 1 ) 分值代谢 分值代谢是工业生态系统中不同价值的物质( 产品或废物) 的代谢。 ( 2 ) 分质代谢 分质代谢是工业生态系统中不同理化性质或不同质量的物质( 产品或废物) 的代谢。 1 2 4 2 面向产品的分析法生命周期评价 随着认识的深入，人们开始意识到，要争取实现工业生产与环境相容这一目 标，光抓生产过程中污染物的排放和处理是不够的，而应当从产品抓起，考虑产 品的整个生命周期对环境的影响。产品生命周期是2 0 世纪9 0 年代才逐渐形成的 一个概念，是指工业产品从自然中来到自然中去的全部过程，即工业产品“从摇 篮到坟墓”的整个生命周期各阶段1 2 0 l ( 见图l - 4 ) 。 7 第1 章绪论 图l - 4 产品生命周期示意图 生命周期评价( l i f ec y c l ea s s e s s m e n t ，l c a ) 是对贯穿产品生命全过程的 环境因素及其潜在影响的研究。它的迅速发展是在2 0 世纪8 0 年代末以后，1 9 9 0 年国际环境毒理学与化学学会( s e t a c ) 首次主持召开了有关生命周期评价的国 际研讨会，在该次会议上首次提出了“生命周期评价”的概念m 。 目前，关于生命周期评价概念的提法有很多。邓南圣等口1 1 将这些概念归结起 来表述为：“对一种产品及其包装物、生产工艺、原料、能源或其他某种人类活 动行为的全过程，包括原材料的采集、工艺、包装、运输、消费和回收以及最终 处理等，进行资源和环境影响的分析与评价”。 迄今为止，l c a 作为一种评价产品、工艺或整个生命周期环境后果的分析 工具，在环境指标的确定、产品生态设计、工艺过程评价等领域都有不少应用。 例如l c a 可用于对i s 0 1 4 0 0 0 系列标准中的环境管理体系、环境标志、环境行为 评价等有关内容进行分析，其中最为普遍的是用于环境标志或生态标志的确定， 许多国家( 如澳大利亚、加拿大、北欧国家、荷兰及美国等) 和国际组织( 如欧 盟、世界经济与合作组织及国际标准化组织等) 都要求将l c a 作为制定标志标 准的方法【捌。 在工业企业部门，l c a 主要用于识别对环境影响最大的工艺过程和产品系 统，以环境影响最小化为目标，分析某一工艺的不同方案；新产品开发或再循环 工艺设计；帮助设计人员尽可能采用有利于环境的原材料和产品；进行替代工艺 的比较等【2 3 】【2 4 】。 8 第l 章绪论 1 2 4 3 面向区域的研究方法一工业生态系统集成 系统集成是在区域范围内实现生态工业的方法，它考虑区域系统的物质流、 能量流和信息流，通过共享信息和公共基础设施，考虑区域范围内企业、社区和 自然之间的物质交换和能量利用，建立高效率、低消耗的可持续发展的区域工业 生态系统【2 5 1 i 硐。 以废物减量化、再循环利用和废物资源化为指导原则，系统集成可从三个层 次来体现生态工业的思想：在企业内部，注重清洁生产，达到物质和能量的循环； 在成员间，注重通过物质、能量和信息的交换，构成生态链或生态网络，做到物 质和能量的充分利用；在园区外，充分利用物质需求信息，构建虚拟生态园区， 使园区在整个经济循环中发挥链接作用，拓展物质和能量循环的空间( 见图1 5 ) 。 图l - 5 生态工业园区层次结构图 ( 1 ) 工业生态系统结构分析 根据系统内核心企业以及相应的附属企业的现有结构，分析得出现有的生态 群落，包括主导群落和配套群落，这些群落各包含哪些个体，以及各群落之间、 各个体之间的物质、能源、废物和信息交换关系。 ( 2 ) 工业生态网络设计 各企业通过物质、能量、废物和信息的集成交换，构成了整体生态工业系统 核心企业与相应的附属企业构成工业生态群落，各群落又通过废物交换、能量利 用和公用工程集成共享有机地联系在一起，构成了多种物质能量链接的生态网络 结构，包含多条生态工业链，其中包括闭合循环的生态链，这与自然生态系统的 9 第1 章绪论 循环方式非常相似，能够最大程度地利用物质资源。 1 3 循环经济的国外实践与国内发展 1 3 1 国外实践 从世界范围看，尤其是在发达国家，发展循环经济、建立循环型社会，己经 成为自从9 0 年代确立可持续发展战略以来，实现环境与经济协调发展的重要途 径，循环经济已经在一些发达国家中取得了成功的实践。目前，从企业层次污染 排放最小化实践，到区域工业生态系统内企业间废弃物的相互交换，再到产品消 费过程中和消费过程后物质和能量的循环，都有许多很好的成功实例，并把循环 经济上升到了国家法律层次。 1 3 1 1 循环经济三个层面的国外实践 从企业层次来看，最典型的循环经济实例是美国杜邦化学公司采用的“3 r 制造法”1 2 7 1 。2 0 世纪8 0 年代末，杜邦化学公司的研究人员把工厂当作试验新的 循环经济理念的实验室，创造性地把循环经济的“3 r ”原则发展成为与化学工 业相结合的“3 r 制造法”，以达到少排放甚至零排放的环境保护目标。通过“3 r 制造法”的实践，放弃使用某些环境有害型的化学物质，减少某些化学物质的使 用量以及开发回收本公司产品的新工艺，杜邦化学公司1 9 9 4 年生产造成的塑料 废弃物和排放的大气污染物，相对8 0 年代末分别减少了2 5 和7 0 。同时，他 们在废塑料( 如废弃的一次性塑料容器、牛奶盒) 中回收化学物质，开发出耐用 的乙烯材料“维克”等新产品。从1 9 9 7 年开始，杜邦公司又实施“地毯回收计 划”，全美8 0 个杜邦的零售商参与了这一计划，每年回收1 0 0 0 0t 以上的废弃地 毯，作为再生资源加以回收利用，有效减少生态环境污染的同时，大大提高了公 司的综合经济效益。 从区域层次来看，通过企业间的工业代谢和共生关系，形成生态工业园区， 最为典型的是丹麦卡伦堡生态工业园区固j 。在园区内，各种企业按照工业生态学 原理建立了一种和谐复杂的互利互惠的合作关系，该园区以发电厂、炼油厂，制 药厂和石膏制板厂四个厂为核心企业，通过贸易的方式利用另一家企业产生的废 弃物或副产品，作为自己生产中的原料，或部分替代原料，建立工业共生和代谢 l o 第l 章绪论 生态链关系。这样，不仅降低了治理污染的费用，而且企业也获得了可观的经济 效益。发电厂位于园区的中心，它把多余的工业用热变成蒸汽提供给炼油厂和制 药厂，通过一个远距离供热网向卡伦堡镇供热。由此，炼油厂从电厂所获得的蒸 汽量占总需求量的4 0 ，制药厂则可获得1 0 0 的蒸汽量；卡伦堡镇减少了3 5 0 0 座家庭锅炉的用量，因此也减少了烟尘的排放量；发电厂的剩余热量用于养鱼， 鱼池的淤泥作为肥料出售；同时将粉煤灰出售供修路和生产水泥用；炼油厂的废 水经过生物净化处理，每年通过管道给电厂提供7 0 x1 0 4 m 3 的冷却水，使淡水的 利用减少了2 5 ；炼油厂在生产过程中形成的火焰气被送到石膏厂用于干燥。 目前，美国、加拿大、日本、德国、奥地利、瑞典、爱尔兰、荷兰、法国、 英国、意大利、印尼、菲律宾、泰国、印度等国家都在积极建设生态工业园。美 国白上世纪9 0 年代以来已建立2 0 多个各具特色的生态工业园，美国可持续发展 理事会专门成立了生态工业园特别工作组；加拿大已建起4 0 多个生态工业园， 其中9 个被认为具有很强的生态工业性质；日本目前大约有4 0 多个各种形式的 生态工业园正在建设或运行当中【2 9 】。 从国家层次来看，实施循环经济最具代表性的当属德国的双元系统模式，这 是一种针对消费后排放的循环经济。德国的双轨制回收系统( d s d ) 是一个非政 府组织，专门对包装废弃物进行回收利用。它接收企业的委托，组织收运机构对 企业的包装废弃物进行回收和分类，送达相应的资源再利用厂家进行循环利用， 对其中可以直接回收的包装废弃物则送返原制造商再次规整利用，避免造成不必 要的浪费。d s d 系统的建立大大地促进了德国包装废弃物的回收利用，在1 9 9 7 年仅包装废弃物的回收率就高达8 9 ，循环利用率高达8 6 t 3 0 1 。 1 - 3 1 2 循环经济立法的国外实践 德国是世界上发展循环经济的先驱国家，为循环经济的发展制定了相关的法 律。1 9 7 2 年德国制定了废物处理法，1 9 8 6 年将其修改为废物限制及废物 处理法，强调要通过节省资源的工艺技术和可循环的包装系统，把避免废物产 生作为废物管理的首要目标。1 9 9 1 年德国通过了包装条例，是德国首次按照 “资源产品资源”的循环经济理念制定的部法律。1 9 9 2 年通过的限 制废车条例规定汽车制造商有义务回收废旧车辆【3 l l 。1 9 9 6 年德国提出了循 环经济与废物管理法系统的资源闭路循环的循环经济思想理念，从包装推广到 第1 章绪论 所有生产部门，其中规定每年总计产生超过2 0 0 0 吨以上废物的制造者，必须对 避免、利用、消除这些废物制定一个经济方案。德国法律还明确规定，自1 9 9 5 年7 月1 日起，玻璃、马口铁、铝、纸板和塑料等包装材料的回收率全部达到 8 0 以上【3 2 1 。 在德国的影响下，欧盟和北美国家相继制定旨在鼓励二手副产品回收、绿色 包装等法律，同时规定了包装废弃物的回收、复用或再生的具体目标。法国法令 提出自2 0 0 3 年应有8 5 包装废弃物得到循环使用。荷兰提出自2 0 0 0 年，废弃物 循环使用率达到6 0 ，奥地利的法规要求对8 0 的包装材料必须进行再循环处 理或再利用。丹麦要求自2 0 0 0 年，所有废弃物要有5 0 须进行再循环处理【3 3 1 。 为了推动包装废弃物的回收再生和重复使用，欧洲设计了一组包装回收象征性标 记，供包装商将其标示在包装主要面，这些标志包括：可以重复周转再用的包装 标记、可以回收再生( 再循环) 的包装标记，使用再生材料超过5 0 包装的标记 等刚。 美国虽然于1 9 7 6 年通过了资源保护回收法，1 9 9 0 年通过了 1 9 9 0 年污 染预防法，提出用污染预防政策补充和取代以末端治理为主的污染控制政策， 但目前还没有一部全国实行的循环经济法规或再生利用法规。然而，自从2 0 世 纪8 0 年代中期，俄勒冈、新泽西、罗德岛等州先后制定促进资源再生循环法规 以来，现在已有半数以上的州制定了不同形式的再生循环法规【3 5 】。 日本是发达国家中循环经济立法最完善的国家，也是国际上较早建立循环经 济法律体系的发达国家之一，其所有相关的法律精神集中体现为“三个要素、一 个目标”，即资源再利用、旧物品再利用、减少废弃物，最终实现“资源循环型 社会”的目标1 3 6 1 。与德国先在个别领域逐渐建立相关法规最后建立整体性循环经 济法不同，日本采用了自上而下的办法，即先建立综合性的再生利用法，再在此 法指导下建立各具体领域的循环经济法律法规。日本的循环经济法律体系可以分 为三个层面：第一层面是一部基本法，即推进形成循环型社会基本法，作为 母法，这部法律提出了建立循环型经济社会的根本原则。第二层面是两部综合性 法律，分别是废弃物处理法和促进资源有效利用法。第三层面是几部具 体的法律法规，包括特定家庭用机械再商品化法、建筑工程资材再资源化法、 容器包装循环法、化学物质排出管理促进法、绿色采购法、食品循环资 第1 章绪论 源再生利用促进法等，对不同行业的废弃物处理和资源再生利用等作了具体规 定【3 7 1 。日本的这些法律法规的实施，既控制了垃圾的数量、实现了资源再利用， 同时又为建立“循环型社会”奠定了基础。 1 3 2 国内进展 虽然循环经济在我国发展比较迟缓，但是也有了一定的进展，从2 0 0 0 年我 国将发展循环经济、建设生态工业园区作为走新型工业化道路，实现区域可持续 发展、经济和环境“双赢”的一个重要举措以来，在全国范