（环境科学专业论文）区域固体废物循环链网的构建方法研究.pdf

a b s t r a c t a g r i c u l t u r e i n d u s t r ya n dd a i l yl i f ed i s c h a r g e dan u m b e ro f s o l i dw a s t e st ot h en a t u r e ， a n dp o l l u t e dt h ee n v i r o n m e n ta n db r o k et h ee c o l o g i c a le q u i l i b r i u m t h er o o to f t h e 曲e n o m e 珏鑫i st h el a c ko ft h ed e c o m p o s e rw h i c hc a nb r e a kd o w nt h es o l i dw a s t e p i o d u c e d i no r d e rt os o l v et h ep r o b l e m ，s o l i dw a s t e m u s tb ed i s p o s e dp r o p e r l y w i t h t h ed e e p e no fm a n su n d e r s t a n d i n go ns u s t a i n a b i l i t y , s o l i dw a s t e su t i l i z a t i o nb e c o m e s t h ec o i l l l n o 矗c o n s e n s u so ft h ew o r l d ，w h i c hc a nb o t hr e d u c et h ee n v i r o n m e n ts t r e s s a n de x c a v a t et h es t o r a g eq u a n t i t yo fr e s o u r c e s t h ek e yo fu t i l i z es o l i dw a s t e i st o d e s i g n p r o p e rm o d e ，b u tt h ep r e s e n tm e t h o d o l o g y s t u d yo nm o d e i ss t i l li n d e v e l o p m e n t ，a n dc a nn o td i r e c tt h ep r a c t i c e s o ，t h er e s e a r c h s e l e c t s “m e t h o do f d e s i g nr e g i o 珏a li n d u s t r i a ls o l i dw a s t e c i r c u l a rc h a i n ”a sm a i nc o n t e n t s 。t h em e t h o d d e s i 辨i n c l u d e s4p a r t s ：p r e s e n t i n d u s t r i a ls y s t e mi n v e s t i g a t i o n ，i n v e s t i g a t i o na n d a n a l v s i s o fs o l i dw a s t es t a t u s ，e s t a b l i s h i n gf r a m eo f i n d e xs y s t e m ，m e t h o do f e s t a b l i s h i n gr e g i o n a ls o l i dw a s t ec i r c u l a rc h a i n m a n yq u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v e i n s t r u m e n t sa f ei m p l e m e n t e di nt h em o d ed e s i g nm e t h o d ，s u c ha se c o i n d u s t r y m e t h o d ， m a t e r i a lf l o wa n a l y s i s ，o p t i m i z em o d e h i n g t h e n ，t h em e t h o dp r o p o s e di sa p p l i e dt o y a n t a ie c o n o m i ct e c h n o l o g i c a ld e v e l o p m e n tz o n ea n ds o l i dw a s t er e d u c t i o nm o d e a 珏磊瓤矬霸飘l e s 鼹 落m o d ea r ea l s oc o n s i d e r e di nc i r c u l a re c o n o m y m o d e ，a n dr e g i o n a l s o l i d 、a s t ec i r c u l a ic h a i nm e t h o do fy a n t a ie c o n o m i ct e c h n o l o g i c a ld e v e l o p m e n t z o n ei se s t a b l i s h s d t h ep a p 髓p r o p o s e dt h em e t h o do fd e s i g nr e g i o n a ls o l i dw a s t ec i r c u l a rc h a i n ，w h i c h c a np r o v i d em e t h o d o l o g ys u p p o r to ns o l i dw a s t e u t i l i z a t i o np r a c t i c e t h ea p p l i c a t i o n o ft h cm e t h o dc a nh e l py a n t a ie c o n o m i ct e c h n o l o g i c a ld e v e l o p m e n tz o n eo p t i m i z e s o l i dw a s t eu t i l i z i n gr o u t e s ，e n h a n c es o l i dw a s t eu t i l i z i n gr a t i o ，a n de n h a n c es t a b i l i t y o fe c o i n d u s t r ys y s t e m k e yw o r d s ：r e g i o n ；s o l i dw a s t e ；c i r c u l a re c o n o m y ；m e t h o d ；a p p l i c a t i o n 珏 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者虢弛新签一期：啤趟目 山东大学硕士学位论文 1 、前言 1 1 论文选题背景 固体废物是指人类在生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固 态、半固态废弃物质。 固体废物对环境的污染以及所造成的资源浪费是当今世界环境保护和资源 保护的主要问题。固体废物一词中的“废一具有鲜明的时间和空间特征。从时间 角度讲，它仅仅相当于目前的科学技术和经济条件，随着科学技术的飞速发展， 矿物资源的日趋枯竭，生物资源滞后于人类需求，昨天的废物势必又将成为明天 的资源。从空间的角度看，废物仅仅相当于某一过程某一方面没有使用价值，而 并非在一切过程或一切方面没有使用价值，某一过程的废物，往往是另一过程的 原料。 目前，我国每年产生工业固体垃圾9 亿吨，其中危险废物1 0 0 0 万吨；城区生活 垃圾年产生量1 5 亿吨，并且每年以7 。1 0 的速度增长。这些垃圾的无害化处理 率很低，固体废物堆放量已达6 0 多亿吨，占地5 亿多平方米【1 1 。固体废物对生态环 境及人体健康形成了极大威胁，如何对固体废物进行循环利用已到了刻不容缓的 地步，而目前已有的技术还不能有效解决固体废物所带来的问题，因此，论文的 选题具有重要的意义。 从我国面临的经济高速增长、环境状况严峻、资源相对缺乏的形式出发，要 完成十六大提出的在本世纪头二十年集中精力全面建设小康社会的目标，实现经 济、社会、环境协调发展，发展循环经济是重要的战略选择。自从9 0 年代可持 续发展战略以来，发达国家正在把发展循环经济、建立循环型社会看作是实施可 持续发展战略的重要途径和实现方式。当今国际社会世界各国都在努力实施可持 续发展战略，探寻经济发展、环境保护和社会进步共赢的道路。根据国际上多年 的实践经验，循环经济是一条有别于传统经济的发展模式，在固体废物的污染治 理工作中，实现固体废物的循环利用，能够有效解决固体废物污染环境问题，并 支持未来经济高速可持续发展之路。 1 2 固体废物综合利用的研究进展及实践 固体废物是复杂的混合物，既含有有价成分，也含有无价成分，甚至含有有 山东大学硕士学位论文 毒有害成分，只有有价成分达到一定量时，固体废物才具有资源利用价值。固体 废物中有价成分含量的高低决定了废物的质量，进而形成了不同的废物利用方 式。各国在发展循环经济、建设生态产业的进程中，结合实际情况建立了不同的 固体废物综合利用模式。 1 2 1 国外研究进展及实践 ( 一) 产业生态学指导下的工业固体废物综合利用模式 在传统的工业体系中，每一道制造工序都独立于其他工序，消耗原料，产出 产品和废料。现实的产业生产中( 包括第一、第二和第三产业) ，一家企业排放 或弃之不用的副产品对另一家企业可能是宝贵的原材料资源，企业之间可能存在 着类似于生物有机体之间的共生、伴生或寄生等依存关系。人们受到自然生态系 统的启发，开始对产业系统进行系统分析与归纳总结。1 9 8 9 年9 月，r o b e r tf r o s h c h 和n i c o l a sg a l l o p o u l o s 在科学的美国人专辑上发表的可持续工业发展战略 中提出：工业可以运用新的生产方式，大大减少对环境的影响，这是最早出现的 产业生态学思想【2 ，3 1 。此后，产业生态学的思想得到越来越多的国家政府( 如美国、 日本、德国、荷兰、瑞士、瑞典等) 、国际组织( 如联合国可持续发展委员会、 联合国环境署等) ，以及跨国公司( 如通用、壳牌公司、道尔化学、a b b 、加拿 大水电) 和中小企业联合会的重视【4 捌。产业生态学产生和发展的最直接的动因 是回收利用生产和消费过程中产生的废弃物或副产品，这也是生态产业的核心措 施【6 1 。丹麦、德国、美国、加拿大、日本等国都纷纷开展了生态产业园、生态 社会的实践，将产生废物的工业生产过程相衔接，在相关企业间通过废物和副产 品的交换利用而组建起“企业生态链”，从而最大限度地利用自然资源，尽量减 少工业废物的排放，由此建立起来许多成功的工业固体废物综合利用模式1 7 , 8 | 。 ( 1 ) 工业固体废物综合利用的园区模式 2 山东大学硕士学位论文 火焰气 n o v on o r d i s ki 有机残渣制成肥料 制药厂 翳asnaes 卜一 火电厂l 燃气ll 高温蒸气 附近 农场 淤泥 温蒸气! 叫养鱼场i i - j 厂 粉煤灰一筑路、生产水泥i 图1 - 1 卡伦堡生态工业园的废物利用模式 2 0 世纪7 0 年代初丹麦建立的卡伦堡工业园区成为世界上工业生态系统运行 最为成功的典范。卡伦堡生态工业园的废物利用模式，是通过不同的企业间的“废 物变原料 的贸易建立起来的：工厂和部门之间通过贸易形式将生产过程中的废 物或副产品供其他企业作原料，或替代部分原材料，实现了工业固体废物的部分 循环利用【9 小】。 首先，建立起电厂固体废物梯级利用链：阿乃斯( a s n a c s ) 火电厂脱硫的副 产品脱硫石膏提供给石膏板厂( g y p r o c ) 做原料，石膏板厂为此减少了从西班牙 石膏矿进口原料的1 2 ；电厂产生的粉煤灰供筑路和生产水泥之用。 其次，建立起炼油厂固体废物梯级利用链：炼油厂( s t a t o i l ) 将火焰气通过 管道供应给石膏厂干燥石膏板，减少了火焰气排空；将酸气脱硫生产稀硫酸，用 罐车运到硫酸厂( k e m i r a ) 生产硫酸；脱硫后的气体通过管道供给电厂燃烧使用。 第三，通过能量梯级流动建立起企业共生网络：电厂的高温蒸汽分别供应给 炼油厂和挪伏( n o v o ) 制药厂，制药厂产生的有机残渣经热处理杀死微生物后 销售到附近农场供一千多家农户使用；低温蒸汽给养鱼场和大棚供热，鱼池的淤 泥作为有机肥出售。通过电厂的能源梯级流动，将电厂、炼油厂、制药厂、养殖 业联系起来，从而形成了不同企业之间的废物交换利用网络体系。 ( 2 ) 工业固体废物综合利用的区域模式 副产品( 废物) 交换活动的顺利进行，需要拥有充分的副产品( 废物) 市场、 强大的处理能力和存储能力以及畅通的信息传输渠道，这样才能产生巨大的聚集 效应，因此，d e s r o c h e r s 、a n d r e w s 等学者提出了将工业共生的研究视角从物理 山东大学硕士学位论文 空间相对狭小的生态工业园转移到城市或者更大范围的观点，产生了区域副产品 交换这一产业生态化的实践【3 1 。 荷兰于1 9 7 2 年首先提出了废物交换的思想，在产废者和潜在的使用者之间 进行物质交换，使废物交换成为废物资源化的一种手段。加拿大从1 9 7 4 年开始 废物交换工作，1 9 9 0 年交换量达到2 8 7 万吨年。英国废物交换中心在5 年的运 转时间里，每年约进行1 5 6 万吨废物的双向交换，1 9 6 万吨废物的单向交换， 总价值约为1 8 0 0 万美元。日本1 9 7 5 年开始第一个废物交换方案，到1 9 8 9 年以 来，已经扩展到2 5 个地区【1 2 , 1 3 l 。目前，北美和欧洲均开展了地区性的废物交换， 比较完善的是加拿大和欧共体国家，多数已经形成国际间的网络体系，并且已经 成为一个盈利行业【1 4 ，1 5 1 。 德国在1 9 9 1 年由5 0 0 多家企业共同出资建立了d s d 公司，专业从事包装 废物回收，目前已有1 8 万家企业与d s d 公司签订了委托回收协议。d s d 公司 与各地废物处置机构合并，已经建成一个全面的包装废物收集系统。d s d 公司 的运作方式是：( 1 ) 加入d s d 系统的生产商根据其产生量、销售量和包装材料 处置难易程度按规定交纳包装垃圾委托回收费；( 2 ) 根据合同，生产商可以打上 d s d 系统的绿点标志；( 3 ) d s d 系统接受这些企业的委托，组织收运者对这些 废物进行回收，先进行分类，然后送至相应的资源再利用厂家实现循环利用，而 能直接回用的包装废物则直接退还给生产商。此外，德国还有众多的企业加入废 物再生利用加工业，成为废物再生的坚强后盾。如因特赛荣公司是一家注册资本 5 0 0 0 万马克的废物再生加工公司，主要对废钢铁、废纸、废塑料、废木材等进 行分类整理，初步加工成可再生资源，然后送往约3 2 0 0 个工业企业用于再生产 【1 6 ，1 7 】 o 奥地利s t y r i a 省形成了一个省域范围的副产品循环网络，涵盖企业涉及农业、 食品加工、塑料、纺织、造纸业、能源业以及各种废弃物处理等多个行业，企业 数量超过5 0 家。s t y r i a 省副产品循环网络的形成主要是由于企业无法就近找到其 副产品的下游使用者，而且大批量的废物不能由一个行业完全利用，因而副产品 交换扩充到省域范围。 日本将产业生态学的原理应用到城镇建设中，开展了生态城镇建设。川i 崎生 态城镇是建设于川崎市临海地区的一个工业区，在建设过程中提出了“零排放” 的思想，其核心是实现废物的循环利用，每个企业不仅要减少自己的污染物排放， 4 山东大学硕士学位论文 并且要充分利用其他企业所排放出来的废物，提高能源利用效率。为了实现这一 目标，川崎市为工业企业提供不同方面的帮助，如提供必要的信息和协调方面的 服务等。此外，川崎市还为中小企业提供财政、技术和人力资源上的帮助，以协 助其实现零排放的目标【7 , 1 1 】。 ( - - ) 循环经济理论指导下的固体废物综合利用模式 把清洁生产和废物的综合利用融为一体的循环经济的出现，为缓解日益严峻 的资源与环境问题，维持人类社会的持续稳定发展提供了一种全新的思路。循环 经济提出的“减量化、再利用、资源化原则，从“源头控制、过程循环和最终 处置 三个不同的层次出发，为工业固体废物的综合利用提供了全新的视角。 ( 1 ) 企业层次的固体废物减量化模式 按照循环经济的“3 r 原则的要求，在工业企业内部，可以通过组织厂内 各工艺之间的物料循环，延长生产链条，减少生产过程中物料和能源的使用量， 尽量减少废物和有毒物质的排放，最大限度地利用可再生资源，提高产品的耐用 性等，从而建立起企业层次的工业固体废物循环经济模式。 美国的杜邦公司创造性地把循环经济三原则发展成为与化学工业相结合的 “3 r 制造法 ，通过放弃使用某些环境有害型的化学物质、减少一些化学物质的 使用量以及发明回收本公司产品的新工艺，到1 9 9 4 年已经使该公司生产过程中 产生的废弃塑料物减少了2 5 。 ( 2 ) 静脉产业园模式 循环经济理论的提出，扩大了地区间、产业间、企业间废物交换的范围，废物资 源化利用的数量、种类都不断扩展，由此发展成为一个新兴的产业静脉产业 ( v e n o u sh d u s t r y ) 。日本清洁中心编著的循环关键字中指出：如果将一般制 造业称为动脉产业，处理、处置及循环利用从这些产业排放的废物的产业相当于 人体的静脉，因此被称为静脉产业【1 8 侧。 静脉产业活动主要包括四个阶段【2 1 】： 收运阶段是静脉产业活动的开始，该过程不仅是废物集中的过程，还包 括根据不同的废物类别进行分类、分拣等。收运阶段还要依据废物的“有价”属 性和进行再利用不同要求选择不同的产业活动流程：提取有再利用价值、并可以 作为再生资源的部分，直接销售给再生资源经营者；有再利用价值，但需要再资 源化处理的部分，销售给再生处理者，并通过其生产性的活动得到再生资源；而 山东大学硕士学位论文 没有价值或价值很低、不足以抵消再利用成本的部分则在市场机制下进行最终处 置。 一 再生处理是采用一定的技术手段，通过物理、化学处理，从废物中回收 物质和能源，实现物质的闭环循环的过程。在这一过程中，废物被作为静脉产业 活动的“原料”，通过生产性活动产出的产品再生资源进入销售渠道，而再 生处理的剩余部分则进入最终处置过程。再资源化阶段是静脉产业实现自身经济 价值的重要环节，是静脉产业“生产性 的体现，也是循环经济原则的集中体现： 废物再资源化过程减少了最终处置的废物量，即实现了减量化原则；生产得到的 再生资源再次应用于生产和消费，体现了再利用和资源化的原则。 最终处置阶段是在循环经济的框架下，基于保护环境、保护资源的目的， 以最合理的方式处理废物中最终没有可能再利用的部分。这一阶段也可以视为静 脉产业的一个生产性过程，即提供了废物最终处置的服务。最终处置以减量化和 无害化为原则，采取的手段包括填埋、焚烧、堆肥及无害化综合处理。 再生资源销售阶段是指再生资源在资源市场上进行销售，从而输入到动 脉体系中，再次成为生产的原材料或消费的商品的过程。再生资源作为静脉产业 的“产品 ，只有通过营销手段获得“利润 ，静脉产业的经济价值才能真正得以 实现，社会价值才能得到认可。这一阶段类似于一般的商业销售过程，不同之处 主要是再生资源与原生资源之间的差异所导致的再生资源经营者与一般原生资 源经营者之间市场地位的不同。 日本以解决现实环境问题和有效利用资源为出发点，发展静脉产业型的生态 工业园区，将各类废物( 如汽车、冰箱、彩电等) 的拆解、回收和资源化企业全 部集中设立在园区内，从事无害化( 如回收废旧冰箱中的氟里昂) 、再利用( 如 将可重复使用的部件以新部件一半的价格出售) 、资源化( 如将废塑料、废玻璃 造粒变成新的生产原料出售) 、热回收( 将无法回收和利用的废物集中焚烧发电， 以回收能量，并为安全填埋实现减量化) 和集中安全填埋。拆解分类后的不同废 物( 如废塑料、废玻璃、废木材等) 在园区内的企业间互相交易，实现规模化处 理并达到经济最小成本【2 2 1 。事实证明，静脉产业园不仅成为了解决环境问题的主 要途径，而且也己成为当地新的经济增长点，实现了废物的规模化处理并达到经 济最小成本，是工业固体废物综合利用的有效方式。 6 山东大学硕士学位论文 1 2 2 国内研究进展及实践 我国固体废物污染控制工作开始于8 0 年代初期，提出了以“减量化 、“资 源化”、“无害化”作为控制固体废物污染的技术政策。我国对工业固体废物的管 理实行申报登记制度，由环境保护主管部门掌握工业固体废物和危险废物的种 类、产生量、流向以及对环境的影响等情况，进而有效地防治工业固体废物和危 险废物对环境的污染。 进入9 0 年代以后，面对我国经济建设的巨大需求与资源供应严重不足的紧 张局面，我国已把回收利用再生资源作为重要的发展战略。清洁生产促进法 规定发展循环经济，促进企业在资源和废物综合利用等领域进行合作，实现资源 的高效利用和循环利用。修订后的固体废物污染环境防治法对固体废物资源 化提出了具体的要求。我国遵循“环境上无害性、经济上效益性和技术上可行性” 的原则，使固体废物资源化朝着环境效益、经济效益和社会效益“三同步 的方 向发展，并取得了初步成效。据统计，2 0 0 5 年全国工业固体废物产生量为1 3 4 亿吨，工业固体废物综合利用量为7 7 亿吨，综合利用率为5 6 1 ，“三废一综合 利用产品产值为7 5 5 5 亿元；各地通过公众和企业白发及政府引导和规范，在固 体废物资源化方面进行了大量的实践【2 3 1 。 ( 一) 工业园区链网结构综合利用模式 2 0 0 1 年清华大学化工科学与技术研究院成立过程工程与生态工业研究中心， 率先在国内开展生态工业研究，研究中心开展了工业生态系统规划、物质和能量 集成、废物资源化、绿色工艺和原子节约工艺等的基础研究和开发工作，并进行 了生态工业园区规划【1 8 】。总体来说，国内产业生态学研究主要集中在以下几个领 域：在对国外文献进行翻译及评述的基础上，从不同角度出发分析了工业生态 系统的基本特征、内容、建设基础、对策等，构建起了工业生态系统的理论框架 【2 4 ，2 5 】；深入分析工业生态系统内的系统集成问题，提出了工业生态系统的物质、 能量、信息等集成的有效方法和途径【冽；对工业生态系统的综合评价、工业生态 系统内部企业链、工业系统内物质循环和能量流动等方面进行了初步研究，并对 生态工业园区理论和方法以及建设模式进行了研列2 7 州。 我国政府非常重视循环经济、生态产业的发展，国家环保总局先后发布了生 态工业示范园区规划指南( 试行) 、行业类生态工业园区标准( 试行) 等标准 7 山东大学硕士学位论文 及规定，并在全国范围内批准建立了一系列的生态工业示范园区，截至2 0 0 6 年 底，国家环保总局通过论证的国家生态工业园区已有2 5 个，其中行业类园区9 个，综合类园区1 5 个，静脉产业类园区1 个。除此之外，地方建立的生态工业 园区不计其数，据不完全统计，到2 0 0 6 年1 月，全国已有地方各级生态工业和 循环经济园区2 0 0 多个。各示范园区的成功建设极大地推动了我国生态工业的 发展，实现了工业固体废物的资源化利用【3 1 , 3 2 1 。 ( 1 ) 固体废物综合利用的企业模式 鲁北集团多年来致力于探索发展循环经济，以工业固体废物的资源化利用为 出发点，建立起废物资源化链，创造了“中国鲁北生态工业模式一。 一是“磷铵副产磷石膏一的综合利用模式。磷肥生产排放的废渣磷石膏 含大量的硫、氟，不仅造成大气污染，而且还渗透到地下污染地下水。鲁北集团 探索出将磷石膏分解水泥熟料和二氧化硫窑气，水泥熟料与锅炉排出的煤渣和盐 场的盐石膏等配置水泥，二氧化硫窑气制硫酸，硫酸返回用于生产磷铵。在这一 过程中，上一道产品的废物成为下一道产品的原料，整个生产过程没有废物排出， 并且产生的三种产品直接进入市场。既有效解决了废渣磷石膏堆存土地、污染环 境、制约磷复肥工业发展的难题，又开辟了硫酸和水泥生产新的原料路线、减少 了温室气体二氧化碳的排放。 二是苦卤及盐石膏的综合利用模式。鲁北集团利用海水作为制盐原料，由此 产生苦卤和盐石膏等固体废物，通过生态改造，将苦卤用作化工生产的原料，提 取加工钾、镁产品；盐田废渣盐石膏用作水泥的原料。 鲁北集团各个产业链内部和产业链之间的共生关系总数达1 7 个，产生了占 总产值1 4 的经济效益，使主要产品成本降低了3 0 - 5 0 ，对企业产值的增长 贡献率达4 0 ，每年可产生2 3 亿元的共生效益，其综合贡献率高出世界著名的 卡伦堡生态工业园8 个共生关系的一倍。中国工程院院土金涌积极评价鲁北生态 工业园的循环经济模式：“鲁北集团的生态工业循环经济模式，比国外发展较早 的卡伦堡模式的企业间联系更加紧密，比杜邦模式的产业链关联度更大，是具有 多年成功运行经验的生态工业系统” 3 3 , 3 4 1 。 ( 2 ) 工业固体废物综合利用的园区模式 广西贵港国家生态工业( 制糖) 示范园区既是我国第一个国家生态工业示范 园区，也是国内最典型的一个案例。该园区以贵糖( 集团) 股份有限公司为核心， 8 山东大学硕士学位论文 主产品是食糖，而在食糖生产过程中产生了大量的蔗渣、蔗髓、废糖蜜、酒精废 液、滤泥及废水等多种副产品或废物。根据不同废物的功能特点，建立起以下7 条废物循环途径：蔗髓一热电厂燃料，蔗渣一造纸原料，废糖蜜一能源酒精、酵 母精，酒精废液一复合肥，滤泥一水泥，碱回收，纸机白水循环利用。通过废物 在不同生产环节的梯级利用，建立起多途径、多层次的废物循环利用的网状结构， 并完善了“甘蔗一制糖一酒精造纸热电一水泥一复合肥的多行业综合性的 生态产业链，使得行业之间优势互补，达到园区内资源的最佳配置、物质的循环 流动、废物的有效利用，并将环境污染减少到最低水平，大大加强了园区整体抵 御市场风险的能力 3 5 - 3 7 】。 ( 二) 循环经济理论指导下的链网综合利用模式 废物交换的思想被我国接受的时间虽然较晚，企业之间或各省市自由组织的 非正式交换如废物市场却早已有之，只是这种交易缺少组织性和系统性，也缺乏 管理。1 9 9 2 年国家环保局首先在上海和沈阳两市开展废物交换试点，1 9 9 3 年国 家环保总局颁布了废物交换试点工作实施方案，提出了废物交换基础、交换 类型和方案选择、交换程序、试点要求等，并将试点范围扩大到全国1 7 个不同 类型的城市【1 1 3 7 】。目前，我国已有各类废旧物资回收企业5 0 0 0 多家，回收网点 1 6 万个，回收加工厂3 0 0 0 多个，从业人员1 4 0 多万。p 9 ，删 截止到2 0 0 5 年6 月，国家环保总局主持论证通过了1 3 个国家生态工业示 范园区建设，同时正在进行5 个循环经济试点的工作，并将工业园区列入循 环经济“3 + 1 模式的“中循环 载体。2 0 多个省( 直辖市、自治区) 在不同 层次开展了循环经济试点示范工作。按照具有行业特点的生态工业园区和具有区 域特点的生态工业园区的分类方法，以我们中国环境科学研究院进行规划的部 分国家生态工业示范园区中的典型案例进行链网结构分析。 ( 1 ) 贵港国家生态工业( 制糖) 示范园区。贵港国家生态工业( 制糖) 示 范园区是国内最典型、也是最早开始建设的一个生态工业园区。该园区以广西贵 糖( 集团) 股份有限公司为核心， 以蔗田系统、制糖系统、酒精系统、造纸系 统、热电联产系统、环境综合处理系统6 个系统( 图1 2 ) 为框架， 借助副产 品和能量的相互交换和衔接，通过盘活、优化、提升、扩展等步骤，形成了“甘 蔗制糖一酒精造纸热电水泥一复合肥”这样一个多行业综合性的比较完 整的生态工业链网结构。1 4 1 l 山东大学硕士学位论文 电 蔗i t ! 最咣l 一 _ j 廿鹾订氍 蔗 陌赢习 讲 j 牌l 簪确j li i _ j 蹙凌 囊气 蔗淹 障幸脱娥农诞较饵筮舟肥 i m 收 n 求网收段求h 增 图1 2 贵港国家生态工业( 制糖) 示范园区系统组成 ( 2 ) 包头国家生态工业( 铝业) 示范园区。包头国家生态工业( 铝业) 示 范园区以铝业为龙头，电厂为基础，实施“铝电联营 ，并通过各系统之间产品 或废物的相互交换，形成工业共生链网，使园区内资源得到最佳配置、废物得到 有效利用、环境污染降到最低水平。园区主要有发电和铝业两大产业系统( 图 1 3 ) ，在发电系统中，电厂实行“热电联产”，园区实现集中供热，可拆除全部 “小锅炉 ：电厂副产品粉煤灰可生产建材，电厂蒸汽用于加气混凝土的高压蒸 汽养护等；园区生活污水和工业废水处理后可作为电厂的冷却水。在铝业系统中， 主要有碳素、电解铝、铝深加工、铝合金铸造、精铝等上下游的产业系统，形成 铝业产业链。电力和铝业在各自系统中进行物质循环和能量梯级利用，两大系统 之间通过电力和废水( 中水回用) 形成互利共生的横向耦合关系，从而在园区 构建起以“铝电联营 系统为中心的较为稳定的生态工业链网结构。该园区的建 设还为我国面临竞争压力的铝业提供可持续发展的思路。【4 2 】 1 0 图1 3 包头国家生态工业( 铝业) 示范园区系统组成 山东大学硕士学位论文 1 3 研究目的和意义 构建固体废物循环链网是实现废物向资源转化的关键，是利用不断增长的固 体废物资源，解决我国经济发展的资源瓶颈、保障经济发展的重要途径，也是实 现循环经济发展的有效方式。我国固体废物环境危害大，产量多且含危险废物， 无害化处理不经济且浪费资源，固体废物的利用方式不合理，为此，需要科学构 建循环链网，资源化的同时实现安全处理，进行固体废物的循环链网的研究，建 立起科学的理论方法，引导固体废物的整体、高效利用。鉴于此，本论文以烟台 经济技术开发区固体废物为研究对象，对固体废物循环利用发展评价体系进行研 究，根据设计的指标体系和评价方法，结合现状调查对烟台经济技术开发区固废 产生进行现状评价，然后运用循环经济理论来构建烟台经济技术开发区固体废物 循环利用模式，针对不同的固体废物，实现废物的减量化、无害化、资源化。找 到合适的方法、途径，提升固体废物资源化的利用效率和效果，达到经济效益、 社会效益和环境效益的统一，以适应国内、国际市场的严峻挑战。 1 4 研究的主要内容 ( 1 ) 现有固体废物循环链网的分析和评价 分析国内外先进循环链的构建方法；对烟台经济技术开发区等地区的固体废 物实地调查，对其链网的结构、代谢效率、稳定性进行定性定量的评价 ( 2 ) 区域循环链网的构建方法研究的技术路线 论文总结提炼出一套固体废物发展现状评价和循环链网模式构建的理论和 方法，主要包括六个主要阶段：即固废现状调查与因素识别、固废循环链网系统 评价、农业系统聚类分析与区划、固废循环链网发展模式优化设计、固废循环链 网发展模式分析、固废循环链网实施途径和保障措施。 ( 3 ) 烟台开发区固体废物循环链网的构建及其稳定性评价 按照建立的区域固体废物循环链的方法，对烟台经济技术开发区的进行优化 和重构，并进行效益分析，然后讨论其稳定性，最后根据不同的固体废物类型提 出循环链稳定性的治理对策。 1 5 研究的技术路线 固体废物循环链网构建分为：固体废物现状调查与评价、固体废物变化趋势 山东大学硕士学位论文 预测、目标与指标设置、方案确定、方案实施及保障五部分，技术路线如图1 - 4 所示。 ( 一) 固体废物现状调查与评价 固体废物现状调查是基础。通过对区域内的自然条件、资源、社会和经济发 展状况，特别是周体废物产生源、排放源及处理处置等广泛收集资料，进行全面 深入的调查、找出存在的主要固体废物污染问题，分析其成因，并对这些问题进 行定性、定量的描述。在此基础上，建立固体废物产生及利用情况的信息数据库， 为合理利用固体废物、制定切实可行的目标与方案奠定基础。 ( - - ) 固体废物变化趋势预测 结合国民经济和社会的发展状况，对未来的固体废物变化趋势做出科学的、 系统的总体分析，预测规划年固体废物变化。固体废物综合规划的项目主要有： 固体废物产量预测；分析人口状况、居民生活水平和城市建设发展水平等对城市 固体废物产生量及构成的影响；固体废物成分变化趋势预测等。 ( 三) 目标与指标设置 目标就是在定条件下，构建最终所要达到的目的，是在区域现状调查和环 境预测分析的基础上，根据规划期内要解决的固体废物问题和社会、经济与环境 协调发展的需要而制定出来的，目标是否切实可行是评价构建好坏的重要标志。 固体废物指标是用来描述、评价、度量区域系统发展中固体废物状况的特征参数， 定量地显示区域目标的实现情况。 1 2 山东大学硕士学位论文 计划环节实施的主要行动 图1 _ 4 技术路线 ( 四) 构建方案确定 构建方案以目标为依据，具体将目标落实，而且要与环境功能区域相符，环 境规划的工程项目是方案具体内容和保障措施，因此内容要求具体、可靠。方案 的确定一般分三个步骤：设计方案、优化方案、形成方案。 ( 1 ) 方案设计：根据财力、物力和管理能力的实际情况，为实现构建目标 拟定出切实可行的备选规划方案； 1 3 山东大学硕士学位论文 ( 2 ) 优化方案：同一个规划目标，可有多种方案，对各种方案征求各方面 的意见，请专家论证，进行对比分析，权衡利弊，筛选出环境效益、经济效益和 社会效益最佳的环境规划草案； ( 3 ) 形成环境规划方案g 根据环境规划目标和完成任务的要求，按照草案 对比分析优选中专家的意见以及各方面的合理建议，进一步对环境规划草案进行 修正、补充和调整，最后形成正式的环境规划方案。环境规划方案是实现规划目 标的保证条件，因此方案必须很具体，而且要求进行技术经济分析。 ( 五) 方案的实施及保障 构建方案由决策部门批准后，则以行政手段，由有关部门负责具体实施。构 建的工程项目是方案具体内容和保障措施。 2 、固体废物循环链网的理论研究 2 1 固体废物循环链网的理论基础 2 1 1 循环经济理论 ( 1 ) 循环经济的内涵 “循环经济一一词，是由美国经济学家k 波尔丁在2 0 世纪6 0 年代提出 的【4 2 1 ，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【4 3 1 。 循环经济观，是在全球人口剧增、资源短缺、环境污染和生态蜕变的严峻形 势下，人类重新认识自然界、尊重客观规律、探索经济规律的产物。循环经济倡 导的是一种与环境和谐的经济发展模式，它要求把经济活动组织成一个“资源一 产品一再生资源的反馈式流程，其特征是低开采、高利用、低排放。所有的物 质和能源要在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【4 4 1 。循环经济需要产业发展的集群化和生态 化。大量企业的集群，使集群内的经济要素和资源的配置效率得以提高，达到效 益的极大化。在产业集群区域内，容易形成核心的资源与核心的产业，成为生态 产业链中的主导链，以此为基础将其他类别的产业与之连接，组成生态产业网络 系统。 1 4 山东大学硕士学位论文 ( 2 ) 循环经济的基本原则 经济主体发展循环经济应遵循无害化原则和“3 r ”原则，无害化原则和“3 r 原则体现出很强的实践性和操作性。 无害化原则。这是发展循环经济最根本的原则，要求产品在完成其使用功能 后尽可能重新变成可以重复利用的资源而不是有害的垃圾，也是发展循环经济的 首要目标。 减量化原则。属于输入端方法，用较少的原料和能源投入来达到既定的生产 目的或消费目的，旨在减少生产和消费过程的物质量，从源头节约资源能源使用 和减少污染物的排放。 再利用原则。属于过程性方法，目的是提高产品和服务的利用效率，要求产 品和包装容器以初始形式多次使用，减少一次性用品污染。再使用原则要求生产 的产品及其包装可以被再三使用，还要求制造商尽量延长产品的使用期。 再循环原则。属于输出端方法，要求生产出来的物品在完成其使用功能后能 重新变成可以利用的资源。再循环有两种，一种是原级再循环，即废品被循环用 于生产同种类型的新产品，例如报纸再生报纸、易拉罐再生等；另一种是次级再 循环，即将废物资源转化成为其它产品的原料。原级再循环在减少原材料消耗上 达到的效率要比次级再循环高得多，是循环经济追求的理想境界【4 5 l 。 ( 3 ) 循环经济的特征 循环经济作为一种全新的经济发展模式，具有自身的独特特征，主要体现在 以下几个方面【蛔： 一是新的发展观。循环经济是按照生态规律运行、实行资源循环利用和清洁 生产的经济形态，强调的是从不可持续发展向可持续发展转变，可以说，发展循 环经济是树立和落实科学发展观的战略举措，是实现社会经济全面、协调和可持 续发展的必由之路。 二是新的系统观。循环经济的系统是由人、自然资源和科学技术等要素构成 的大系统，循环经济观要求人在考虑生产和消费时不再置身于这一大系统之外， 而是将自己作为这个大系统的一部分来研究符合客观规律的经济原则。 三是新的经济观。在传统工业经济的各要素中，资本和劳动力都在循环，而 自然资源没有形成循环。循环经济观要求运用生态学规律，而不仅仅是用机械工 程学的规律来指导经济活动，既要考虑工程承载能力，还要考虑生态承载能力。 山东大学硕士学位论文 在生态系统中，经济活动超过资源承载能力的循环是恶性循环，会造成生态系统 退化；只有在资源承载能力之内的良性循环，才能使生态系统平衡地发展。 四是新的价值观。循环经济观在考虑自然时，不再像传统工业经济那样将其 作为“资源取料场 和“垃圾场，而是将其作为人类赖以生存的基础，是需要 维持良性循环的生态系统；在考虑科学技术时，不仅考虑其对自然的开发能力， 而且要充分考虑到它对生态系统的修复能力；在考虑人自身的发展时，不仅考虑 人对自然的征服能力，而且更重视人与自然和谐相处的能力，促进人的全面发展。 五是新的生产观。传统工业经济的生产观念是最大限度地开发利用自然资 源，最大限度地创造社会财富，最大限度地获取利润。而循环经济的生产观念是 要充分考虑自然生态系统的承载能力，尽可能地节约自然资源，不断提高自然资 源的利用效率，循环使用资源，创造良性的社会财富。 六是新的消费观。循环经济观要求走出传统工业经济“拼命生产、拼命消费 的误区，提倡物质的适度消费、层次消费，在消费的同时要考虑到废物的资源化， 建立循环生产和消费的观念。同时，循环经济观要求通过税收和行政等手段，限 制以不可再生资源为原料的一次性产品的生产与消费。 2 1 2 环境经济学理论 环境经济学是研究经济发展和环境保护之间相互关系的科学，是经济学和环 境科学交叉的学科，是研究如何合理调节人类经济活动，使之符合自然生态平衡 和物质循环规律，使社会经济活动建立在环境资源的适度承载能力基础之上，综 合考量短期直接效果和长期间接效果，兼顾自然资源利用的代内公平和代际公 平。其主要研究环境经济学的基本理论与方法、社会生产力的合理组织和环境资 源的功能区划、环境保护的经济效果( 费用一效益分析) 以及如何运用经济手段 进行环境管理。1 4 7 - 4 9 2 1 3 废物资源化理论 资源与废物是一个相对的概念，即某种生产过程中产生的废物，又可作为另 一种生产过程中的原料( 资源) 。根据物质不灭定律，在生产过程中，物质按照 平衡原理相互转换，产生的废物越多，则原料( 资源) 消耗也就越大，即废物是 由原料转化而来的，使废物最小化，也等于原料( 资源) 得到了最大利用。因此， 进行固体废物的资源化利用具有双重意义。 1 6 山东大学硕士学位论文 ， 固体废物交换是实现固体废物资源化的前提，是进行固体废物管理的一种经 济手段。它是将生产、生活和消费所产生的固体废物放到更广的交易市场，通过 经济刺激作用使废物的潜在资源价值得到充分的发挥，建立起跨部门、跨行业、 跨社会领域的企业间、产业间的固体废物交换关系，在整个社会范围内配置废物 资源，扩大废物利用的市场空间，建立以市场为导向、以再生资源企业为基础、 以资本为纽带的再生资源经营网络。 资源再生是固体废物资源化的核心，是将不再具有原使用价值而被弃置的固 体废物经过物理的、化学的、生物的加工处理，重新获得利用价值的过程，这一 过程的实现需要依靠先进的科学技术和加工手段。固体废物的资源再生分为两 种，一种是原级资源化，即将废物加工后形成与原来相同的产品，例如将废纸生 产出再生纸；二是次级资源化，即将废物变成与原来不同类型的产品，如将废塑 料还原制油 2 1 4 系统方法理论 系统工程的研究对象是大型复杂的系统，内容是组织协调系统内部各要素的 活动，使各要素为实现整体目标发挥适当作用，目的是实现系统整体目标的最优 化印l 。系统工程的基本思想是从全局出发来考虑局部，并处理好各个局部之间的 关系。贝塔朗菲强调【5 ，任何系统都是一个有机的整体，它不是各个部分的简单 相加，他用亚里斯多德的“整体大于部分之和 的名言来说明系统的整体性，系 统的整体功