《资源循环科学与工程概论》课程讲义

《资源循环科学与工程概论》课程讲义课程性质：资源循环科学与工程（081303）专业导论必修课，2学分，32学时，本科大一/大二开课；教材：周启星《资源循环科学与工程概论》第1章绪论1.1学科背景与专业设立传统线性经济模式：开采—制造—使用—废弃，资源一次性消耗，产生大量固废、污染，资源枯竭、生态压力大。循环经济：减量化（Reduce）、再利用（Reuse）、资源化（Recycle），3R原则，实现物质闭环流动，低碳、可持续。专业设立：2010年教育部批准新增本科专业，属于工学、化工与制药类，授予工学学士学位，是化工、材料、环境、生态交叉新兴学科。学科定位：研究废弃物资源化、再生材料、资源高效利用、节能减排，把“垃圾/废弃物”当作城市矿产，开发资源再生工艺、工程装备、评价管理体系。1.2基本概念资源：自然资源（矿产、水、生物质）、人工资源（产品、废旧物资、二次资源）。二次资源（再生资源）：生产、消费产生的废弃物，经处理可再次作为原料使用，又称城市矿产。资源循环：物质在社会-经济-生态系统中循环，减少原生资源开采，降低污染物排放。资源循环科学与工程：研究资源循环基础规律，开发资源化工艺、设备、工程系统，兼顾技术、经济、生态评价。1.3学科研究内容资源循环基础理论（物质平衡、元素循环、产业生态、热力学）各类废弃物资源化技术（固废、废水、生物质、废旧机电、高分子）循环工程装备、工艺设计资源循环评价（生命周期评价LCA、技术经济评价、环境风险评价）循环经济政策、清洁生产、产业生态园区1.4专业就业与考研方向✅就业：再生资源企业、固废处理厂、环保集团、新能源、材料企业、生态环境局、循环经济产业园、碳咨询公司。

✅考研方向：材料科学与工程、化学工程与技术、环境科学与工程、资源与环境。第2章资源循环基础理论2.1物质守恒与元素循环质量守恒：物质不会消失，仅形态转变；工业系统、生态系统元素循环（C、N、P、金属元素）。2.2热力学基础能量守恒；熵增原理；资源循环过程需要输入能量，循环不是零能耗，要权衡能耗收益。2.3产业生态学把工业系统类比生态系统，企业之间形成共生，一家的废料作为另一家原料，即生态工业园。2.4循环经济3R原则减量化Reduce：源头减少资源投入、废弃物产生（优先级别最高）再利用Reuse：产品多次使用，不拆解，延长产品寿命（如旧家电维修复用）资源化Recycle：废弃物破碎、分选、再生，变回原料（回收再生）拓展：部分文献增加2R：再修复、再制造；优先级：减量化>再利用>资源化。2.5清洁生产从源头削减污染，不是末端治理；包含工艺优化、原料替代、节能降耗、废物内部循环。第3章固体废物资源化（核心章节）3.1固废分类工矿业固废（尾矿、钢渣、磷石膏、粉煤灰）；城市生活垃圾；危险废物；废旧机电产品；农林生物质废弃物。3.2固废资源化通用单元技术破碎、筛分、分选（重力、磁选、电选、浮选）、浸出、萃取、热解、焚烧（能量回收）、固化稳定化。3.3典型固废资源化案例粉煤灰：建材、混凝土掺合料、提取氧化铝钢渣：路基材料、水泥原料磷石膏：制硫酸、建材（难点：杂质、稳定性）废旧金属：废钢、废铝、铜再生，再生金属能耗远低于原生冶炼废旧高分子（塑料、橡胶）：物理再生、化学解聚、热解制油废旧家电（WEEE）：拆解，回收铜、铝、电路板稀贵金属第4章水资源循环利用工业中水回用：生产废水处理后回用于冷却、清洗，减少新鲜水取水。雨水资源化：收集、沉淀、过滤，绿化、道路冲洗。海水淡化、矿井水回用。难点：高盐废水、难降解有机废水，循环过程盐分富集问题。第5章生物质资源循环生物质：农林秸秆、木屑、畜禽粪便、餐厨垃圾。

技术方向：厌氧发酵→沼气（甲烷能源）热解→生物炭、生物油生物质制材料（生物基塑料、纤维）堆肥，有机肥还田

限制因素：分散、收集运输成本高，季节性。第6章能源循环与低碳技术余热回收：工业烟气、高温废渣余热发电/供热。可再生能源：太阳能、风能，配套储能实现能源循环。CCUS（碳捕集、利用与封存）：CO₂资源化利用。能源梯级利用：按温度高低逐级使用能量。第7章再生产品与城市矿产城市矿产：城市中废旧家电、汽车、金属、塑料等，是蕴藏在城市里的资源矿山。再生产品：再生铝、再生塑料、再生骨料混凝土。再生产品痛点：杂质多、性能波动、分选成本高、再生料市场认可度。废旧汽车（ELV）：拆解回收金属、塑料，再制造。第8章资源循环工程、评价与管理8.1工程系统资源化工程项目流程：资源调查→方案比选→工艺设计→设备选型→建设运行→监测。8.2评价方法生命周期评价LCA：从原料开采、生产、使用、废弃全链条，评估环境影响。技术经济评价：投资、运行成本、收益、回收期。环境风险评价：重金属、有毒有机物浸出风险。8.3政策法规《循环经济促进法》、固废法、再生资源回收管理办法、生产者责任延伸制度EPR（企业对产品废弃后回收负责）。第9章行业挑战与发展趋势现存难点：分选技术精度不足；再生料品质不稳定；回收体系不健全；部分资源化工艺能耗高；危废资源化风险管控难。前沿方向：智能化分选（AI、机器视觉）、金属深度提取、化学循环（塑料解聚）、生物资源化、碳循环、再生材料高端化。配套思考题（期末复习）简述线性经济与循环经济的区别，3R原则及优先级。什么是城市矿产？举例说明。简述LCA