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第五章化工清洁生产工艺 5 1概述为改善生产质量 工业废物产生和排放量要大大削减 这可以通过加强末端处理技术来减少对环境的危害 工业废物预防能使废物产生和排放量避免或最小化 为了保护能源和原材料 改善生产技术的废物预防方法变得更有意义 清洁生产的基本概念是非常简单的 在源头消除或使废物产生和排放量最小化 而不是废物产生后进行处理 清洁生产在西方国家 如美国 加拿大和荷兰等 和发展中国家 如中国和印度 推行 已经显示了在工业方面巨大的清洁生产机会 尽管清洁生产普遍产生了经济效益和环境效益 但是实施清洁生产仍有巨大的障碍 经验表明 主要障碍是信息资料缺乏 管理观念和不恰当的鼓励办法 5 1 1清洁生产的由来随着工业化的发展 进入自然生态环境的废物和污染物将越来越多 已经超出了自然界自身的消化吸收能力 既造成了通常意义上的污染环境 又对人类自身造成了威胁 同时 工业化的不断深入也将使自然资源的消耗超出其恢复能力 破坏全球生态环境的平衡 20世纪70年代以来 针对日益恶化的全球环境 世界各国通过不断增加投入 治理生产过程中所排放出来的废气 废水和固体废弃物 以减少对环境的污染 保护生态环境 这种污染控制战略被称为 末端处理 末端处理虽然在某种程度上能减轻部分环境污染 但并没有从根本上改变全球环境恶化的趋势 原因很简单 即一边治理 一边排放 为了治理污染 许多国家和企业都投入大量的资金 背上了沉重的经济负担 同时 污染物一经排放到环境 再进行治理 不但增加处理的难度 而且难以达到要求 在实践中 人们逐渐认识到 被动式的末端处理为主的污染控制战略必须改变 否则 环境问题将难以得到根本的解决 而且使社会 经济发展陷入困境 最终将危及到人类的生存 为此 联合国环境规划署理事会于1989年5月就做出关于环境无害化技术的决定 1990年10月在英国坎特伯雷清洁生产研讨会上环境署工业与环境中心推出了清洁生产计划 当时只有屈指可数的政策 管理经验和技术经验可供交流 此项计划的推出在很大程度上取决于来自政府 工业界 研究机构和环境团体的150位清洁生产 斗士 或 鼓动家 的个人决心 他们鼓励推出 环境署清洁生产计划 渴望他们本国或其他国家摆脱末端污染控制技术 超越废物最小化 走向清洁生产 从此以后 清洁生产的发展势头越来越猛 清洁生产代表着世界工业发展的方向 其核心是改变以往依赖 末端处理 的思想 以污染预防为主 推行清洁生产是实现可持续发展战略的重要举措 1979年4月欧洲共同体理事会宣布推行清洁生产的政策 同年11月在日内瓦举行的 在环境领域内进行国际合作的全欧高级会议 上 通过了 关于少废无废工艺的废料利用的宣言 指出无废工艺是使社会和自然取得和谐关系的战略方向和主要手段 此后召开了不少地区性的 国家的和国际性的研讨会 1984年 1985年 1987年欧共体环境事务委员会三次拨款支持建立清洁生产示范工程 美国国会于1984年通过了 资源保护与恢复法 固体及有害废物修正案 明确规定废物最少化即 在可行的部位将有害废物尽可能削减和消除 是美国的一项国策 这项法案要求产生有毒有害废弃物的单位应向环保当局申报废物产生量 采取削减废物的措施 废物的削减量 并制定本单位废物最少化的规划 1990年10月美国国会又通过了 污染防治法案 从法律上确认污染首先应削减或消除在其产生之前 针对这一法案 布什总统发表讲话指出 着力于管道的末端和烟囱的顶端 着力于清除已经造成的损害 这样的环境计划已不再适用 我们需要新的政策 新的工艺 新的过程 以便能预防污染或使污染减至最小 亦即在原先污染产出之前即加制止 1988年秋 荷兰技术评价组织在经济部和环境部的支持下 在典型的工厂企业中进行了防止废物产生的大规模调查 并在10家工业公司中进行了预防污染的试点 这项由一些大学参加称作PRISMA的研究项目取得了重大的成果 实践表明 防止废物产生可以通过多种途径得以实现 而且预防措施往往能获得可贵的经济效益 研究中还估计了在企业中开展污染预防活动所遇到的障碍 并对制订有效的环境政策提出了建议 实施这一试点工作时 以美国环保局的 废物最少化机会评价手册 为蓝本 编写了荷兰手册 荷兰手册又经欧洲预防性环保手段 PREPARE 工作组作了进一步修改 编写成 PREPARE防止废物和排放物手册 并译成英文 广泛应用于欧洲工业界 实践活动确认实施清洁生产可以取得如下的效果 更容易达到环保法规的要求 通过节能 降耗 减污 降低生产成本 提高经济效益 有效保护工人安全 保护公众健康 保护生态环境 促进能源结构的调整和利用方式的改善 优化产业结构和布局 推动产品升级换代 增强市场竞争能力 发挥技术进步的作用 通过技术改造 实现经济的持续发展和经济与环境的良性循环 1989年联合国环境规划署工业与环境计划活动中心 UNEPIE PAC 根据UNEP理事会会议的决议 制订了 清洁生产计划 在全球范围内推行清洁生产 这一计划主要包括5方面的内容 建立国际性清洁生产信息交换中心 收集世界范围内关于清洁生产的新闻和重大事件 案例研究 有关文件的摘要 专家名单等信息资料 组建工作组 专业工作组有制革 纺织 溶剂 金属表面加工 纸浆和造纸 石油 生物技术等 业务工作组有数据网络 教育 政策以及战略等 从事出版 包括 清洁生产通讯 培训教材 手册等 开展培训活动 面向政界 工业界 学术界人士 以提高清洁生产意识 教育公众 推进行动 帮助制订清洁生产计划 组织技术支持 特别是在发展中国家 协助联系有关专家 建立示范工程等 1990年10月在英国坎特伯雷举办了 首届促进清洁生产研讨会 会上提出了一系列建议 如支持世界不同地区发起和制订国家级的清洁生产计划 开展必要的培训活动 收集 处理和传播有关清洁生产的信息 支持创办国家级的清洁生产中心 进一步与有关国际组织以及其他组织联结成网等等 1992年6月 在巴西里约热内卢召开了联合国环境与发展大会 183个国家的代表团和联合国及其下属机构等70个国际组织的代表出席了会议 102位元首和政府首脑亲自与会 这是联合国自建立以来 出席的国家最多的一次会议 会议发表的 里约环境与发展协议 确认 地球的整体性和相互依存性 环境保护工作应是发展进程的一个整体组成部分 各国应当减少和消除不能持续的生产和消费方式 大会所通过的 21世纪议程 中多次提及与清洁生产有关的内容 提出了加强清洁生产的建议 同年10月在巴黎举行清洁生产会议上 根据联合国环发大会精神 联合国环境署对清洁生产计划作了发展性调整 建立了环境署理事会又推出了环境无害技术转让的决定 1994年5月 可持续发展委员会再次认定清洁生产是可持续发展的基本条件 1994年10月在华沙举行第三次清洁生产高级顾问研讨会 与会者交流了信息 评论了世界上清洁生产的进展 评估了清洁生产存在的挑战和障碍 并建议了行动的进一步进程 自从清洁生产提出以来 每两年举行一次研讨会 马不停蹄地研究和实施清洁生产 成果喜人 为未来工业的可持续发展指明了发展方向 有关资料表明 我国目前污染的80 来自企业 而企业往往把控制污染的重点放在排放口 末端 希望通过 末端治理 达到排放标准 清洁生产与末端治理不同 它是在追求经济效益的前提下解决污染问题 它要求在生产全过程中节能 降耗 减污 从而在源头预防和削减污染 同时给企业带来经济和社会效益 由此可见 在企业推行清洁生产工作是十分必要的 5 1 2什么是清洁生产 清洁生产的概念 最早可追溯到1976年 这一年的11 12月间欧洲共同体在巴黎举行了 无废工艺和无废生产的国际研究会 提出了为协调社会和自然的相互关系应主要着眼于消除造成污染的根源 而不仅仅是消除污染引起的后果这样一种新的思路 清洁生产在不同的地区和国家有许多不同的但相近的提法 例如中国和欧洲的有关国家有时又称 少废无废工艺 无废生产 日本多称 无公害工艺 美国则定义为 废料最少化 污染预防 削废技术 此外 个别学者还有 绿色工艺 生态工艺 环境完美工艺 与环境相容 友善 工艺 预测和预防战略 避免战略 环境工艺 过程与环境一体化工艺 再循环工艺 源削减 污染削减 再循环 等名称 这些不同的提法实际上描述了清洁生产概念的不同方面 我国以往比较通行 无废工艺 的提法 清洁生产虽然已成为当前的热门话题 但至今还没有完全统一 完整的定义 1979年11月在日内瓦通过的 关于少废 无废工艺和废料利用宣言 中 对无废工艺作了如下的叙述 无废工艺乃是各种知识 方法和手段的实际应用 以期在人类需求的范围内达到保证最合理地利用自然资源和能量以及保护环境的目的 1984年联合国欧洲经济委员会在塔什干召开的国际会议上又作了进一步的定义 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 借助这一方法 所有的原料和能量在原料资源 生产 消费 二次原料资源的循环中得到最合理综合的利用 同时对环境的任何作用都不致破坏它的正常功能 这一定义明确了无废工艺的目标在于解决自然资源的合理利用和环境保护问题 把利用自然和保护自然统一起来 即在利用自然过程中保护自然 并指出了实现这一目标的主要途径是在可能的层次上组织资源的再循环利用 把传统工业的开环过程变成闭环过程 此外还强调了工业生产全过程和自然环境的相容性 对于现阶段作为一种过渡形式的 少废工艺 的定义是 少废工艺是这样一种生产方法 流程 企业 地区生产综合体 这样生产的实际活动对环境所造成的影响不超过允许的环境卫生标准 最高容许浓度 同时由于技术的 经济的 组织的或其他方面的原因 部分原材料可能转化成长期存放或掩埋的废料 美国环保局对废物最少化技术所作的定义是 在可行的范围内 减少产生的或随之处理 处置的有害废弃物量 它包括在产生源处进行的削减或组织循环两方面的工作 这些工作导致有害废弃物总量与体积的减少 或有害废弃物毒性的降低 或两者兼而有之 并与使现代和将来对人类健康与环境的威胁最小的目标相一致 这一定义是针对有害废弃物而言的 未涉及资源 能源的合理利用和产品与环境的相容性问题 但提出以 源削减 和 再循环 作为废物最小化优先考虑的手段 对于一般废料来说 同样也是适用的 这一原则已体现在随后的 污染预防战略 之中 欧洲的专家则更倾向于下列的提法 清洁生产定义为对生产过程和产品实际综合防治战略 以减少对人类和环境的风险 对生产过程 包括节约原材料和能源 革除有毒材料 减少所有排放物的排放量和毒性 对产品来说 则要减少从原材料到最终处理的产品的整个生命周期对人类健康和环境的影响 上述定义概括了产品从生产到消费的全过程 为减少风险所应采取的具体措施 但比较侧重于企业层次上 1989年联合国环境署在总结清洁生产各种概念的基础上 把清洁生产的概念定义如下 清洁生产是指将整体预防的环境战略持续应用于生产过程和产品中 以期减少对人类和环境的风险 对生产过程 清洁生产包括节约原材料 淘汰有毒原材料 在生产过程排放物之前减降废物的数量和毒性 对于产品 清洁生产战略旨在减少从原材料的提炼到产品的最终处置的全生命周期的不利影响 清洁生产是一个相对的 抽象的概念 没有统一的标准 因此 有关清洁生产的定义因时间的推移而不断发生变化 使其更为科学 更为完整 并且更具有现实的可操作性 1996年联合国环境署在1989年定义的基础上对清洁生产的概念进行了重新定义如下 清洁生产是指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 以期增加生态效率并减少对人类和环境的风险 对生产 清洁生产包括节约原材料 淘汰有毒原材料 减降所有废物的数量和毒性 对于产品 清洁生产战略旨在减少从原材料的提炼到产品的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 这个清洁生产定义的基本要素如图7 1所示 从其概念出发 清洁生产是一种预防性方法 它要求在产品或工艺的整个寿命周期的所有阶段都必须考虑预防污染 或将产品或工艺过程中对人体健康及环境的短期和长期风险降至最小 清洁生产打破了传统的 管端 管理模式 而注意从源头寻找使污染最小化的途径 清洁生产的实施能够节约能源 降低原材料消耗 减少污染 降低产品成本和 废物 处理费用 提高劳动生产率 改善劳动条件 直接或间接地提高经济效益 因此 清洁生产是兼顾工业和环境的一个方兴未艾的话题 它既要求对环境的破坏最小化 又要求企业经济效益最大化 所以清洁生产可以概括为以下两个目标 1 通过资源的综合利用 短缺资源的代用 二次资源的利用以及节能 省料 节水 合理利用自然资源 减缓自然资源的耗竭 2 减少废料和污染物的生产和排放 促进工业产品的生产 消费过程与环境相容 降低整个工业活动对人类和环境的风险 这两个目标的实现 将体现工业生产的经济效益 社会效益和环境效应的相互统一 保证国民经济 社会和环境的可持续发展 5 1 3清洁生产的内容 清洁生产主要包括以下三方面的内容 1 清洁的能源常规能源的清洁利用 如采用洁净煤技术 逐步提高液体燃料 天然气的使用比例 可再生能源的利用 如水力资源的充分开发和利用 新能源的开发 如太阳能 生物质能 风能 潮汐能 地热能的开发和利用 各种节能技术和措施等 如在能耗大的化工行业采用热电联产技术 提高能源利用率 2 清洁的生产过程尽量少用 不用有毒有害的原料 这就需要在工艺设计中充分考虑 无毒 无害的中间产品 减少或消除生产过程的各种危险性因素 如高温 高压 低温 低压 易燃 易爆 强噪声 强震动等 少废 无废的工艺 高效的设备 物料的再循环 厂内 厂外 简便 可靠的操作和控制 完善的管理等等 3 清洁的产品节约原料和能源 少用昂贵和稀缺原料 利用二次资源作原料 产品在使用过程中以及使用后不含有危害人体健康和生态环境的因素 易于回收 复用和再生 合理包装 合理的使用功能 以及具有节能 节水 降低噪声的功能 和合理的使用寿命 产品报废后易处理 易降解等 对于一个产生污染的企业来说 其生产成本由污染控制费用及制造费用 包括所用材料的开支 劳动力费用 工厂一般管理费用等之和 很自然地 可以把清洁生产划分为两种类型 类型一是完全消除了污染控制费用并降低了制造成本 类型二虽然总成本降低了 但只是降低了污染控制费用 而制造费用却增加了 类型一称之为 高效益 的清洁生产 类型二为 边际效益 的清洁生产 而那种降低污染控制费用却增加制造费用 增加总生产成本的清洁生产 虽然有助于污染削减 但不能给企业提供成本效益的解决办法 被采用的机会甚少或可以说不会被采用 被排除在清洁生产研究的范围之外 类型一与类型二的区分 可用图7 2来说明 这两种类型分别处在效益谱的两端 两者之间没有绝对的分界线来指示一种类型结束而另一种类型开始 推行清洁生产在于实现两个全过程控制 在宏观层次上组织工业生产的全过程控制 包括资源和地域的评价 规划 组织 实施 运营管理和效益评价等环节 在微观层次上的物料转化生产全过程的控制 包括原料的采集 贮运 预处理 加工 成型 包装 产品和贮存等环节 在清洁生产的概念中不但含有技术上的可行性 还包括经济上可赢利性 体现经济效益 环境效益和社会效益的统一 5 2清洁生产的途径 从清洁生产的概念来看 清洁生产的基本途径为清洁工艺及清洁产品两个部分 清洁工艺是指既能提高经济效益又能减少环境问题的工艺技术 它要求在提高生产效率的同时必须兼顾削减或消除危险废物及其他有毒化学品的用量 改善劳动条件 减少对职工的健康威胁 并能生产出安全的与环境兼容的产品 这是技术改造和创新的目标 清洁产品则是从产品的可回收利用性 可处置性或可重新加工性等方面考虑 则就要求产品的设计人员本着产品促进污染预防的宗旨设计产品 一旦产品被确定 产品的环境影响也被注定 开发清洁生产技术 是一个带有综合性的问题 要求人们转变概念 从生产 环保一体化的原则出发 不但熟悉有关环保的法规和要求 还需要了解本行业及有关行业的生产 消费过程 在这里没有一个万能的方案可以沿袭 对每个具体问题 具体情况都要作具体的分析 清洁生产是对生产全过程以及产品整个生命周期采取预防污染的综合措施 图7 3是生产全过程和产品生命周期的示意图 从原料到产品的生产全过程又可分为若干工序 一般包括原料准备 若干加工工序 产品成型 产品包装等 每个工序都涉及工艺 设备 操作 管理等几个方面 都需要消耗能量 并往往有废料排出 推行清洁生产的起点在于揭示传统生产技术的重大缺点 针对生产过程系统的主要环节和组分 采取改变 替代 革除等方面谋求实现节能 降耗 减污的目的 开发清洁生产是十分复杂的综合过程 且因生产过程的特点及产品种类而各不相同 但根据清洁生产的概念以及近年来工业实践在开发和应用清洁生产技术方面所积累的经验 可以归纳如下一些实现清洁生产的主要途径 A 革新产品体系 正确规划产品方案及选择原料路线清洁生产的产品和原料均应是对环境和人类无害无毒的 因此必须首先对产品方案进行正确的规划 并选择合理的原料路线 采取安全无害的产品和原料代替有毒有害的产品和原料 采用精料代替粗料 B 实现自然资源的充分 综合利用 采用清洁的能源我国一般工业生产中原料费用约占产品成本的70 这表明过去的工业生产模式是以大量消耗资源为前提的 生产过程中对资源的浪费很惊人 对原料和能源的充分综合利用 可以显著降低产品的生产成本 同时可以减少污染物的排放 降低 三废 处理的成本 C 改革工艺和设备 采用高效设备和少废 无废的工艺改革工艺和设备以实现清洁生产的做法有 简化工艺流程 减少工序和设备 实现过程的连续操作 自动控制 减少因不稳定运行而造成的物料损耗 改革工艺条件 实现优化操作 使反应更趋完全 以提高物料利用率并减少污染物的产生 采用高效设备 提高生产能力 减少设备的泄漏率 D 组织厂内的物料循环使用系统工业生产中贯彻贯穿着物料流和能量流两大系统 传统的工业生产采用的大多是一次通过的顺序式物料流和能量流 见图7 4所示 而清洁生产工艺要求物料流和能量流应采用循环使用系统 如将流失的物料回收后作为原料返回流程 将废料适当处理后也作为原料返回生产流程 如图7 5所示 当然 这里所指的物料循环使用系统可以在不同工厂之间执行 即组织区域范围内的清洁生产 图7 4顺序式的物料流 能量流图 图7 5循环式的物料流 能量流 E 改进操作 加强管理 提高操作工人的素质强化管理与其他措施相比 是花费最小或不花钱就可以得到较大收益的措施 包括 安装必要的监测仪表 加强计量监督 建立环境审计制度 考核制度 对各岗位明确环境责任制 加强设备日常维修 减少跑 冒 滴 漏 妥善存放原料和产品 防止损耗流失 采取奖惩制度及经济手段组织清洁生产 F 采取必要的末端 三废 处理采用清洁生产工艺后 不等于不产生污染物 所以必要的末端 三废 处理对实现清洁生产是非常必要的 这些途径可以单独实施 也可以相互组合 一切要根据实际情况来确定 5 3清洁生产面临的障碍和实施步骤 5 3 1清洁生产面临的障碍清洁生产作为刚刚兴起的环保革命 在实施过程中难免遇到这样那样的障碍或者说是阻力 其障碍主要来自环保意识 经济能力 技术及政策等方面 环保意识障碍 环境问题的优先地位低下 主要来自企业的管理层及经营者 企业领导往往过于强调生产 对清洁生产计划所需的时间和努力则被沦为次要地位 由于对清洁生产概念的不熟悉 或者这些企业原则上同意这一概念 也意识到这是一个将决定这些工厂前途的重要挑战 但即使有了清洁生产工艺 目前尚未纳入公司战略 尤其是中小企业的经营战略中 如果法律上无规定 工业界内部不愿意促进清洁生产 一般企业是等待强制性立法而不是期待未来的要求 1 经济障碍一是自然资源 水 电等的定价太低以及目前丰富的可得性 抑制了实施废物最少化的动力 二是企业财力极其有限 对清洁生产的投资少 又由于金融 银行等机构对资助成本密集的废物最少化措施 尤其是那些偿还期较长的措施的兴趣不足 难于开展清洁生产 对中小型企业来说 更缺乏其寻求外援的能力 三是由于减少污染控制自然产生的效益往往不是一种明显的节省 故没有把环境成本计入废物最少化措施的经济分析中 而只根据直接经济回报和近期财政收益计算 四是与生产有关的财政鼓励措施盛行 也成为实施清洁生产的绊脚石 2 技术障碍一是由于缺乏开展研究所需的内部基础设施 即厂内监测仪器 分析设施等 阻碍清洁生产的研究 二是企业职工缺乏其岗位技能的系统培训 企业内部无法独立承担废物最少化计划 三是技术信息利用渠道有限 清洁工艺本身又常常是针对具体装置或生产而开发的 对大部分企业不适应 四是或者处于企业战略的考虑或者专利保护而处于故意保密状态 成熟的清洁工艺往往难于推广 3 政策障碍一是资源的定价政策 如工业用水 煤的定价太低 不能从大多数节水 节能等措施中得到合理的经济回报 二是强调管端管理办法 法规主管部门仍然只强调达到规定的排放标准 排污收费偏低 从企业的经济效益出发 企业家则偏爱排污收费和现用的管端控制方法 三是工业政策 市场经济导致企业产品的不确定性 企业不愿意实施中长期废物削减措施 5 3 2促进清洁生产的手段 要排除清洁生产实施过程中的障碍 还是有计可施的 A 要制定足够的清洁生产政策要适当地立法及有效地执法 并制定与我国目前经济发展水平和国力相适应的清洁生产标准和原则 制定激励开展生产的经济政策 更多地运用市场规律及消费者压力 使资源的价格更合理 提高排污收费 要使很少作出清洁生产努力的企业不能得到竞争优势 对实施清洁生产计划提供长期 稳定的财政援助 让清洁生产享有许多财政机会 在资源定价上要改变 产品高价 原料低价 资源无价 的价格扭曲现象 要在考虑资源本身价值和环境补偿费的基础上 提高资源价格 使之符合合理的价格规律 达到合理的水平 在能源利用上 要推行清洁能源政策 由煤炭型逐步改成燃气 电力等清洁能源的消费方式 制定清洁生产目标 把清洁生产纳入管理范围 加强环境审计 作废物最少化评价 发放排污许可证 把排污目标及污染收费列入许可证 上述措施在一定程度上影响工业界的战略决策 B 加强清洁生产技术和装备方面的研究及推广要大力支持清洁生产技术和装备方面的研究和开发 加强国际间及国内的技术交流 建立计算机技术网络 使政府人员 企业管理和科技人员及时了解高质量 最新的清洁生产信息 建立国家清洁技术中心 作为国家与国际层次的人才核心作用 建立清洁生产示范项目 用成功的清洁生产例子充分显示运用清洁生产的优势 开展清洁生产技术和装备方面的研究 还应注意推广应用到工业生产实践中去 我国不少化工企业至今仍沿用210世纪50 60年代的老生产工艺和生产设备 物料利用率 物耗 能耗 水耗都很高 不仅造成资源的极大浪费 而且还使生产成本增高和造成环境的严重污染 因此 必须在原料规格 生产路线 工艺条件 设备选型和操作控制等方面加以改造 并尽可能采用先进的工艺和设备 以提高生产效率和效益 做到在生产过程中消灭污染的产生 实现清洁生产 这方面 在国内外都有成功的范例 如英国在20世纪80年代成功地用三价铬代替六价铬的镀铬工艺 我国的无氰电镀工艺等 极大地改善了工作环境和劳动条件 而且消除了剧毒的六价铬和氰化物的使用和排放 我国南京化工厂等厂家 用加氢还原代替铁粉还原生产苯胺的新工艺 不但极大地降低了废渣的排放量 而且使苯胺的回收率提高到99 具有明显的经济效益和环境效益 C 加强宣传教育清洁生产是工业发展的一种新模式 贯穿产品的生产和消费的全过程 不单纯是一个生产技术的问题 而是一个复杂的系统工程 因此 要实现清洁生产 首先要开展以清洁生产促进可持续发展意义的宣传和培训 改变单纯从生产的终端来考虑污染控制的传统观念 同时积极开展国际交流与合作 学习发达国家在开发清洁生产方面的成功经验 扩大宣传范围 增强公众对清洁生产概念的了解 可开展清洁生产技术简讯 手册 图书等活动 录制录像资料 举办各种研讨会及工作座谈会 尤其作为企业主人翁内部的广泛教育 参与清洁生产计划 通过宣传争取工业界的理解 支持与合作 宣传对象还应包括银行及金融机构 必须使他们了解清洁生产及其经济回报 较低的债务风险和信贷风险 以及他们对清洁生产中发挥作用 把清洁生产列入他们的贷款要求中 D 加强人员培训进行岗位示范培训 提高职工的操作技能和环保意识 特别是企业领导人和工程设计人员 清洁生产审核人员的培训 E 研究和开发无污染或少污染 低消耗的清洁生产工艺和产品鼓励采用清洁生产方式使用能源和资源 提高能源和资源的使用效率 特别鼓励可再生资源 能源的使用 这方面包括改变原料路线 选择使用清洁的纯原料或低污染原料 生产过程中尽可能使用如太阳能 电能等无污染和少污染的一次和二次原料 采用物料闭路循环 废物综合利用等工艺流程和措施 这样既可以减少废物产生和排放 又可提高产品得率和降低产品成本 F 改进产品设计 调整产品结构更新 替代有害环境的产品 大力发展绿色产品 特别要促进具有环境保护标志的产品的生产与使用 工业污染不但产生在产品生产的过程中 有时更严重的发生在消费过程中 如全球关注的破坏臭氧层的氯氟烃 氟里昂 强致癌的多氯联苯以及危害生态环境的难降解 高残留的有机氯农药等 如1984年 我国停止生产占农药产量60 以上的六六六 DDT 开发了高效 低毒 低残留的新农药 目前 我国又投入大量的资金用于研究生物可降解的农用薄膜 以期替代目前农村广泛使用的生物难以降解的聚乙烯农用薄膜 G 发展环境保护技术 搞好末端处理清洁生产并不是否定必要的末端处理技术 实行清洁生产不等于没有污染物产生 有时为实现清洁生产 在实行全过程污染控制过程中还需包括必要的末端处理技术 使之成为一种在采取其他措施之后的最终辅助手段 为实现有效的末端处理 必须努力开发一些技术先进 处理效果好 占地面积少 投资省 见效快 可回收有用物质的实用环境保护技术 5 3 3清洁生产审核 清洁生产是在末端治理不能有效地控制环境污染的背景下出现的一种全新的思维方式 它要求把污染预防的观念贯穿于整个生产过程 在废弃物产生之前使原料尽可能多地转化为产品 从而避免物料浪费 使经济效益和环境效益得到提高 这种由被动转向主动的环境保护战略自20世纪80年代提出以来 得到了国际社会的普遍响应 清洁生产审核是推行清洁生产的重要内容之一 所谓清洁生产审核就是对企业现在和计划进行的工业生产过程进行污染预防分析和评估 确定废物削减方案并加以实施 通过方案的实施 最终达到减少能源 水和原材料的消耗 消除或减少生产过程中各种废弃物的产生量及毒性 清洁生产审核分7个步骤进行 第1步 筹划组织阶段 由3 5名具备清洁生产审核知识 掌握企业生产 工艺 管理等方面的情况 熟悉企业废弃物产生 治理 管理情况及国家法律的人员组成清洁生产审核小组 第2步 预评估阶段 在对企业现场调查的基础上 评估产污情况 确定审核重点 制定清洁生产目标 初步提出无费 低费方案并实施 第3步 评估阶段 核查重点审核单元的资料 实测物流 建立物料平衡和水平衡 分析废弃物产生的原因 进一步提出无费 低费方案并实施 第4步 对产生的各种方案进行筛选归类 推荐可实施的中 高费方案 对前阶段无费 低费方案的实施效果进行核定和总结 并继续实施无费 低费方案 第5步 在无费 低费方案实施的基础上 对推荐的中 高费方案进行可行性分析 做经济 环境和技术评估 最终选择一个实施方案 第6步 筹措资金 统筹安排 实施选择的中 高费方案 并对前阶段实施的方案进行分析 得出结论 第7步 持续实施清洁生产 并开始选择另一个重点单元进行清洁生产审核 对清洁生产审核步骤进行分析不难发现 清洁生产审核过程的重点是无费 低费方案的提出和实施 而企业往往忽视这一点 只希望通过审核得到资金 进行中 高费方案的实施 实际上 无费 低费方案的实施对改变企业面貌起着很大作用 在清洁生产审核过程中 如果企业重视实施无费 低费方案 将会使企业获得明显的经济 环境效益 5 3 4实施清洁生产的步骤 一 转变观念实施清洁生产的首要问题是更新观念 把 预防 真正放在首位 清洁生产是通过产品计划 原料选择 工艺路线 技术管理 生产过程产物在内部循环利用等诸多环节的科学化和合理化 使工业生产的污染物产生量最少 从而达到不建或少建单纯的末端处理装置的目的 因此 实施清洁生产是一项涉及各个方面工作的系统工程 除环保部门要起一定作用外 主要是企业的领导要充分重视 肯花大力气抓 发动计划 财务 科研 技术 设备 生产等部门共同参与 要通过宣传教育 使各级领导和职工明白清洁生产的概念和重大意义 只有实施清洁生产才能真正实现经济 社会 环境三个效益的统一 同时也是企业生存和发展的必经之路 二 环境审计企业环境审计是推行清洁生产 实行全过程污染控制的核心 环境审计包括现场工艺查定 物料能源平衡 污染源排序 污染物产生原因的初步分析等 并积极推行ISO14000评估 环境管理体系标准和清洁生产是两个不同的概念 前者着重组织的环境管理 强调组织应建立科学 规范的管理体系 这个体系包括组织建立一套可操作性的程序 用来强化环境管理 控制重要环境因素和目标指标 实现它们并向外界进行展示 这样一个体系可使组织不断取得新的环境绩效 实施可持续发展 它强调的是管理体系 和质量管理体系一样 它是组织总的管理中的一个组成部分 清洁生产一般是指产品生产过程的控制 它的目的是合理利用资源 能源 把对人类和环境的危害减少至最小 同时又能满足人类的需要 使企业经济效益最大化的一种生产模式 即用清洁或较清洁的能源 原材料 通过先进的生产工艺和科学管理 生产出对人类和环境危害最小的产品 这其中强调的是生产模式 两者在适用范围上也有所不同 ISO14001适用于一切组织 而清洁生产适用于工业企业 由于ISO14000标准和清洁生产是两种不同的模式 所以在其他方面还存在许多差异 但它们的联系又是非常紧密的 这主要是它们有一致的指导思想和目标 在ISO14001标准的引言中明确提出 本标准的总目的是支持环境保护和污染预防 协调它们与社会需求和经济需求的关系 ISO14001标准强调法律 法规的符合性 强调持续改进 污染预防和生命周期等基本内容 组织通过制定环境方针和目标指标 评价重要环境因素与持续改进达到节能 降耗 减污的目的 而清洁生产也是强调资源 能源的合理利用 鼓励企业在生产 产品和服务中最大限度地做到 节约能源 利用可再生能源和清洁能源 实现各种节能技术和措施 节约原材料 使用无毒 低毒和无害原材料 循环利用物料等 在清洁生产方法上 以加强管理和依靠科技进步为手段 实现源头削减 改进生产工艺和现场回收利用 开发原材料替代品 改进生产工艺和流程 提高自动化生产水平 更新生产设备和设计新产品 开发新产品 提高产品寿命和可回收利用率 合理安排生产进度 防止物料和能量消耗 总结生产经验 加强职工培训等 这些基本做法和措施 正是ISO14001标准中控制重要环境因素 不断取得新的环境绩效的基本做法和要求 是实现污染预防和持续改进的重要手段 特别是在我国当前改革开放和实现 一控双达标 的过程中 结合我国的实际情况 在推行ISO14000标准的过程中 使ISO14000和清洁生产有机结合起来 对改变我国环境管理模式和实施可持续发展战略具有重要意义 三 产生备选方案通过转变观念和环境审计 广泛征求技术 管理 生产部门对来自生产全过程各环节的废物削减合理化建议和措施 从主客观各种因素 技术复杂程度 投资费用高低等方面进行综合分析 产生备选方案 清洁生产方案的制订具有如下三个基本特点 1 具有系统性清洁生产方案的制订是一项系统工程 清洁生产方案的组合是清洁生产所必需的实用技术 管理 组织机构 职责 程序 过程和资源构成的有机整体 要在明确的发展战略 科学的规划 完整的政策和法规 严格的生产管理 切实可行的环境资源保护对策指导下进行 其内容包括产品的设计 能源和原材料的更新换代 少废或无废清洁工艺的开发 采购和生产全过程的全面工作质量管理与控制 不合格产品和排放物 废物的处理及物料循环利用等 每个清洁生产方案都进行技术 环境 经济的可行性分析 并经过优化而确定 体现了环境 经济最佳化的协调发展的方案 2 突出预防性清洁生产方案的制订要体现对产品生产过程进行综合预防污染的战略 强调预防为主 通过污染物削减和安全的回收利用等 使废物最少化或消失于生产过程之中 3 注重有效性清洁生产方案的制订是从对产生污染的产品和产品生产过程的连续控制出发的 是通过污染源削减和安全的回收利用 使污染物产生最少化或消失于生产过程中 采取的措施是建立闭合生产圈 综合利用再生资源和能源 采用少废和无废生产技术 物料循环利用技术 以保证有效地防止污染 四 确定实施方案备选方案产生后通过技术 环境和经济三方面的评估 确定最佳实施方案 1 技术评估从技术的先进性 可行性 成熟程度 对产品质量的保证程度 生产能力的影响 操作的难易性 设备维护等方面进行评估 2 环境评估方案实施后 对生产中的能耗变化 污染物排放量和形式变化 毒性变化 是否增加二次污染 可降解性 可回用性的变化和对环境影响程度 是否有污染物转移的可能性等进行综合评估 对能够使污染物转移的可能性等进行综合评估 对能够使污染物有明显减少 尤其能使困扰企业生产发展的环境问题有所缓解的清洁生产方案应予优先选择 3 经济评估通过对各备选方案的实施中所需的投资与各种费用 实施后所节省的费用 利润以及各种附加效益的评估 选择最少消耗和取得最佳经济效益的方案 为合理投资提供决策依据 经上述技术 环境 经济等方面的综合评估 推荐出一个切实可行的最佳方案 方案一旦选定 即开始落实资金 组织实施 最终还需要总结评价清洁生产方案的实施效果 5 4清洁生产的研究进展 自从清洁生产被提出以来 已经有很多国家和地区开展清洁生产的各种活动 经合组织25个成员国一直在开发和应用清洁生产方法方面取得进展 利用各种手段推动技术和制造工艺在 更清洁 的方向上前进 欧盟各成员国实施清洁生产计划的情况可见表7 1 拉丁美洲和加勒比海地区33个国家中有或准备进行废物管理立法 但废物最少化举措一直是有限的 而且往往建立在薄弱或不可执行的废水标准基础上 但一些可能有利于清洁生产的地方化政策举措正在开始出现 如巴西和墨西哥正推广环境审计活动 中东欧地区已经产生了一些革新性的清洁生产政策举措 在波兰 工业部和环境部已经联合签署了一份 清洁生产政策 书 并发表了 清洁生产宣言 以刺激工业中清洁生产的发展与采用 一些国家则要求把废物最少化评价列入国家许可证 执照计划 由于挪威的资助 正在实施一些在工业界全面普及清洁生产概念的国家计划 西亚和北非地区清洁生产因缺乏合格人员及信息和财力而受阻 但一些地区已出现一些革新性清洁生产方法 如埃及环境事务局环境技术合作办公室已设立国家协调组来编制和实施 并联合工业界 国内专家和捐赠者 以便为工业企业制定一些战略性的清洁生产行动计划 中国是一个正在迅速工业化的发展中国家 经济高度增长给环境造成很大压力 在中国 第二次全国工业污染防治大会 1992年10月 上 认识到需要从管端控制转向清洁生产方法 国家环保局在其 五年环境保护工作纲要 中把清洁生产列为重点 1993年 世界银行批准的一项对国家环保局为期20年的环境技术援助款中 应国家环保局的请求 列入了一项清洁生产子项目 总价值为620万美元 联合国环境署清洁生产计划处领导这个项目的设计 为了培训中国清洁生产专家和编制中国清洁生产中心手册与培训教材 已由日本环境赠款资助实施了准备阶段 国家环保局成立了清洁生产中心 并借鉴国外经验发展建立了中国企业实施清洁生产的环境审计技术方北京化工三厂建立清洁生产试点 中国原化工部环境保护办法 在化工行公室也颁发了 九五 期间化工行业推广清洁生产的初步安排 从上面的介绍中可以看出 清洁生产是经济 环境与社会三统一基本要素 清洁生产即可以提高企业的经济效益 增加企业产品在国际和国内市场的竞争力 并使污染物排放大大减少 相应减少管端处置的负荷 处理设施投资及运行维护费用大大降低 间接提高经济效益 清洁生产是实现 21世纪议程 可持续发展的先决条件 在经济发展的同时必须考虑到自然生态环境的长期承载能力 清洁生产是削减污染 改善环境的更有效的途径 它考虑更多的是污染预防 消除了长期以来管端处理的各种弊端 不存在二次污染问题 是从根本上解决环境问题 清洁生产为有效地解决有关合理利用现有资源 保护环境 提高产品质量和确保设备安全等方面开创了条件 为未来的工厂开辟了道路 可以塑造出整体素质高 综合实力和市场竞争力强的企业 联合国环境署及其他政府间机构为促进清洁生产的努力以及世界各国对清洁生产的重视 清洁生产将得到社会各界的理解及支持 清洁生产也必将逐步走向全面发展的道路 5 5我国的清洁生产研究 我国政府一贯倡导 预防为主 防治结合 的环境保护方针 并制定了相应的环境政策 1993年10月 我国在上海召开了第二次全国工业污染防治大会 确定了我国的工业污染防治从未治理转向生产全过程控制 推进清洁生产的战略方针 从1993年3月到1995年12月 在UNEPIC PAC的帮助下 中外专家在全国3市 北京 烟台 绍兴 和3省 山东 陕西 黑龙江 10个工业行业 石油化工 原料化工 钢铁 冶金 印染 制革 电镀 造纸 酿酒等 中的51家企业 进行了清洁生产审计试点示范工作 按项目要求 选择了27家重点试点示范企业 在27家企业29个清洁生产审计项目中 对358个清洁生产方案 优化企业管理 技术改造 现场循环利用 原料替代 产品更新等 进行实施 污染物排放量一般削减10 最高削减50 平均削减30 运行费用 包括节水 节能和降低原料消耗等 平均节省20 初步估算 年收益可达1200 2000万元取得了可观的环境效益和经济效益 在 国家环境保护 九五 计划和2010年远景目标 中再次明确地把发展清洁技术 大力推行清洁生产作为实现计划目标的重要措施 中国21世纪议程 中 把推行清洁生产作为实现可持续发展战略的重要内容 为此 国家成立了 联合国中国国家清洁生产中心 把清洁生产作为条文列入到 大气污染防治法 第15条 水污染防治法 第22条 固体废弃物污染防治法 第4条中 国务院有关部门已在制订有利于推行清洁生产的配套政策 国家环保总局与国务院经贸委已联合公布推行清洁生产的指导性文件 关于推行清洁生产的若干意见 尽管我国在推行清洁生产上所作的工作还很不充分 但仅1993年3月到1995年3月对13个行业29个企业所进行的清洁生产审计中 已实施清洁生产方案452个 占总方案数65 3 平均污染物削减率为10 重点企业污染物削减率为20 50 总经济效益为1200万元 我国陕西省1994年年底到1995年年底对6个企业进行部分车间的清洁生产审计 结果节水92 1万t a 节电0 73万kW h a 节约蒸汽0 56万t a 削减COD310t a 削减污水26 4万t a 削减烟尘186 7t a 削减烟气0 97亿m3 a 其企业内部直接经济效益最高投入产出费用效益比为1 12 通过可持续发展的清洁生产审计示范及推广工作 到目前为止 我国也取得了明显的成效 企业在防治污染进行技术创新 实施清洁生产的同时 也可获得可观的经济效益 据测算 我国企业的能源和原材料费用约占企业成本的75 若降低一个百分点 就可节约生产成本100亿元 例如 巨化股份有限公司的 巨化 万吨级PVDC环保重大技术公关项目 绿色通行证 的包装新材料 到目前为止 这个公司的环保投入资金已达2 54亿元 在国内化工行业中率先用上 工业废水微机自动监测网 巨化股份有限公司把环保与生产防治放在同等重要的位置来抓 全国最大的氟化工基地 巨化股份氟化工公司是全国化工环保先进单位 氟化工一期工程环保投入占总投资的10 共兴建了23套环保装置 每年 三废 综合利用率产生效益达700余万元 公司领导充分意识到清洁生产与绿色技术的收益机会和路径 并将传统的重污染负荷与风险转化为战略获利机会 获得了巨大的成功 清洁生产与预防在某种程度上较末端治理更具有科学性 经济可行性 其不仅在发达国家能获得良好的经济效益 见表7 2 即便是在发展中国家亦是如此 UNEP在中国的清洁生产示范项目已开展了几年 许多企业通过推广清洁生产模式 不仅减少了企业原有污染 而且通过较小的投入获得了相当的经济效益 见表7 3 从表7 2 表7 3可以看出 企业实行清洁生产工艺后 不仅能够改善周围的环境状况 同时可以获得可观的经济效益 表7 4列出了三个城市清洁生产按不同途径的统计表 目前实施清洁生产的途径很多 有难的 有容易的 有技术的 有管理的 但主要的途径有两种 一是加强管理 二是工艺设备更新改造 特别是强化管理方案占所有方案的第一位 是当前企业无费 少费 实施清洁生产 预防污染的重要措施 也比较容易实施 工艺设备更新改造是实施清洁生产 预防污染的第二位措施 落后的企业需要更新改造 先进的企业也需要更新改造 大规模技术改造能实现清洁生产目标 小革小改也同样能实施清洁生产的某些目标 从表7 5可以看出 清洁生产不仅可以节能 节水 节约材料 同时可以替代有毒原料 削减污染物的排放 这充分说明 清洁生产措施不仅是防止工业污染 保护环境的环保措施 而且也是节约能源及原材料 降低生产成本 提高产品质量的经济措施 清洁生产并不一定需要很大的投资进行改造 有些方案并不需要资金投入或利用较少的资金投入 就可以获得较好的效果 表7 6列出了三城市清洁生产方案按费用的统计情况 由于清洁生产方案需要的投资有多有少 所以经济效益好的企业能够实施清洁生产 经济效益差的企业更要实施清洁生产改造 5 6典型化工清洁生产工艺 近年来 国内外开发和应用清洁生产的进展迅速 出现了很多成功的范例 本节拟选择其中的一部分作简要的介绍 分析清洁生产的巨大经济效益和环境效益 5 6 1乙苯生产的干法除杂工艺 化学合成行业 聚苯乙烯是由单体苯乙烯聚合而成 苯乙烯生产分两步进行 第一步是以苯与乙烯为原料在催化剂 氯乙烷和氯化铝 作用下 发生烷基化反应 生成乙苯 第二步再以乙苯脱氢制取苯乙烯 图7 6乙苯生成除杂工艺的新旧流程对比 5 6 2蒽醌制取四氯蒽醌工艺 染料行业 染料工业中蒽醌制取四氯蒽醌的老工艺流程比较长 由于每一步工序中或多或少将产生污染物 所以整个反应产生了大量的有毒的含汞废液和废水 以及大量的原料 中间产物及产品的废水 而且产品的产率比较低 具体老工艺见图7 7 现在改用碘作催化剂 废除了原来的汞催化剂 从而大大简化了生产工艺流程 减少了生产工序 减少了废水的排放量 而且降低了废水的毒性 提高了产品的产率 新工艺见图7 8 5 6 3合成氨废水综合利用 化肥工业 合成氨的制备方法是以石油或天然气裂解制氢 与氮气在高温 高压及催化剂的条件下合成 以轻油或天然气为原料的合成氨所排放废水的特性是含甲醇 氨 COD等 以渣油为原料的合成氨所排废水则含有甲醇 氰 炭黑 氨 硫化物及金属等 废气中主要含有H2 NH3 CH4 另外还有氮气和氢气等 所以传统工艺排放的废气和废水等将对环境造成危害 新工艺从废水中回收油 从废气中回收氨并供应至职工居住区作生活用煤气 取得了明显的经济效益和环境效益 合成氨生产的新旧工艺流程对比见图7 9 清洁生产是一条协调生产发展和环境问题的最佳途径 每个企业应抓住机遇 通过推行清洁生产缓解目前两