清潔生產(chǎn)工藝學(xué)第一講

1、清 潔 生 產(chǎn) 工 藝 學(xué)謝 武 明 環(huán) 境 科 學(xué) 與 工 程 學(xué) 院1課 程 安 排學(xué)時(shí)： 24h考試成績： 100分（按70%匯總）平時(shí)成績： 作業(yè)與考勤（按30%匯總）總成績考試70%平時(shí)30%考勤： 3次缺席，不能參加考試 缺1次扣10分2課程教學(xué)要解決的幾個(gè)問題1.什么是清潔生產(chǎn)？（What）2.為什么要實(shí)施清潔生產(chǎn)？（Why）3.如何實(shí)施清潔生產(chǎn)？（How） 3參考書目1、彭曉春 謝武明，清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，化學(xué)工業(yè)出版社2、張凱 等，清潔生產(chǎn)理論與方法，科學(xué)出版社3、廣東省經(jīng)貿(mào)委，清潔生產(chǎn)案例分析，中國環(huán)境科學(xué)出版社4、國家環(huán)?？偩?，清潔生產(chǎn)審計(jì)培訓(xùn)教程，中國環(huán)境科學(xué)出版社5、

2、臧樹良 等，清潔生產(chǎn)、綠色化學(xué)原理與實(shí)踐，化學(xué)工業(yè)出版社6、周中平 等，清潔生產(chǎn)工藝及應(yīng)用實(shí)例，化學(xué)工業(yè)出版社4第一章 緒 論1.1 人類社會(huì)及其環(huán)境問題1.1.1 環(huán)境問題的分類什么是環(huán)境問題？環(huán)境問題的分類原生環(huán)境問題次生環(huán)境問題（生態(tài)破壞與環(huán)境污染）5第一章 緒 論1.1 人類社會(huì)及其環(huán)境問題1.1.2 環(huán)境問題的歷史發(fā)展生產(chǎn)方式的變化（農(nóng)業(yè)工業(yè)）人與自然的關(guān)系也在變化（消極的適應(yīng)積極的改造）思維觀念的變化“天人合一”“人主宰自然，人定勝天”61.1 人類社會(huì)及其環(huán)境問題自然給予人類無情的報(bào)復(fù)世界“十大公害事件” 馬斯河谷煙霧事件（比利時(shí)，1930.12月）；多諾拉煙霧事件（1948.1

3、0）；倫敦?zé)熿F事件（1952.12月）；洛杉磯光化學(xué)煙霧事件（1943.5-10月）；7洛杉磯光化學(xué)煙霧事件（1943.5-10月，65歲老人死亡400人，汽車燃油，三面環(huán)山）；8光化學(xué)煙霧中國機(jī)動(dòng)車污染控制水平低，同比排放量較歐、美等發(fā)達(dá)國家高數(shù)倍甚至數(shù)十倍 9時(shí)間：1943年、1946年、1953年 5-10月地點(diǎn)：美國洛杉磯主要污染物： 汽車尾氣 ：NOX 、烴類等光化學(xué)煙霧 ：O3 、過氧酰基硝酸酯 NOX + 烴類 光化學(xué)反應(yīng) 光化學(xué)煙霧結(jié)果：數(shù)千人眼、咽喉刺激、疼痛、支氣管炎癥； 101.1 人類社會(huì)及其環(huán)境問題水俁（病）事件（1953-1961年）； 富山疼痛病事件（1931-1

4、975年，鎘污染）；四日市哮喘事件（日本四日市，1961-1972）；米糠油事件（1968年，PCBs污染）；印度博帕爾泄漏事件（1984年12月3日，45t甲基異氰酸酯爆炸外泄）；切爾諾貝利核電站爆炸事件（1986年4月26日）。11人民網(wǎng)（2013.2.22）大氣污染到了危險(xiǎn)極值，環(huán)境治理刻不容緩今年1月，我國中東部地區(qū)相繼出現(xiàn)4次大范圍霧霾天氣，影響30個(gè)省(區(qū)、市)。其中1月6日16日，中東部大部地區(qū)出現(xiàn)了入冬以來持續(xù)時(shí)間最長、影響范圍最廣、強(qiáng)度最強(qiáng)的霧霾天氣過程。霧霾天氣給大氣環(huán)境、群眾健康、交通安全帶來了嚴(yán)重影響。細(xì)小顆粒物中識(shí)別出了四類有機(jī)物：氧化型有機(jī)顆粒物、油煙型有機(jī)物、氮富

5、集物和烴類有機(jī)顆粒物。“含氮有機(jī)化合物是上世紀(jì)美國光化學(xué)煙霧事件污染物的主要成分之一，這是一個(gè)危險(xiǎn)的信號(hào)?！?121.1 人類社會(huì)及其環(huán)境問題當(dāng)代全球性環(huán)境問題全球變暖；歐美洪災(zāi)、日本面臨的威脅大氣污染；水體污染；水體富營養(yǎng)化酸雨蔓延；橋梁腐蝕、建筑和雕塑毀壞，湖泊酸化海洋污染；赤潮、重金屬污染、石油污染13 干旱 暴雨 狂風(fēng) 高溫 森林火災(zāi) 洪水 沙塵暴 沙漠化全球氣候變暖的影響14酸雨的危害水的低pH值使魚的骨骼畸形生長，死亡樹木的大量不正常死亡嚴(yán)重腐蝕建筑物151.1 人類社會(huì)及其環(huán)境問題臭氧層破壞； 生物物種減少； 物種消失的速度比人類出現(xiàn)之前的自然滅絕速度快50100萬倍，比物種形成

6、的速度快100萬倍。從1975年到2000年間，全球物種損失達(dá)50100萬種。 根據(jù)專家估計(jì)，由于環(huán)境等原因，到2050年將有25%的物種陷入絕境，6萬種植物瀕臨滅絕。161.1 人類社會(huì)及其環(huán)境問題森林銳減； 當(dāng)前全球每年有1700萬公頃的熱帶森林被砍伐。據(jù)估計(jì)，按照上述速度，在未來30年里，約有5%10%的熱帶森林物種將面臨滅絕的威脅。 土地荒漠化；固體廢物污染； 海嘯暴露出的問題疑難病癥增多。171.2工業(yè)發(fā)展與資源、能源的消耗2004年，全世界能源消費(fèi)強(qiáng)度(單位GDP產(chǎn)出消耗的能源量)為2.5噸油當(dāng)量/萬美元GDP，而中國為8.4噸油當(dāng)量/萬美元GDP，是世界平均水平的3.36倍，美國

7、的4倍多，日英德法等國的近8倍。而世界人均能源消費(fèi)量為1.61噸油當(dāng)量，中國為1.07油當(dāng)量，是世界人均水平的66.46%，約為美國人均水平的1/8，日英德法等國人均水平的1/4。181.2工業(yè)發(fā)展與資源、能源的消耗單位產(chǎn)品能耗。2000 年電力、鋼鐵、有色、石化、建材、化工、輕工、紡織8 個(gè)行業(yè)主要產(chǎn)品單位能耗平均比國際先進(jìn)水平高40%，如：火電供電煤耗高22.5%，大中型鋼鐵企業(yè)噸鋼可比能耗高21.4%，銅冶煉綜合能耗高65%，水泥綜合能耗高45.3%，大型合成氨綜合能耗高31.2%，紙和紙板綜合能耗高120%。191.2工業(yè)發(fā)展與資源、能源的消耗序號(hào)產(chǎn)品種類國內(nèi)平均國際先進(jìn)國內(nèi)外差距，%

8、1銅冶煉綜合能耗（kg標(biāo)煤/t）1352820+64.92水泥綜合能耗（kg標(biāo)煤/t）181.3124.6+45.53紙與板紙綜合能耗（t標(biāo)煤/t）1.570.7+124.34載貨汽車油耗L/（100t.km）7.553.4122.120 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，2003年我國創(chuàng)造了11.67萬億元GDP,增長率達(dá)9.1%，但僅財(cái)政支出、新增貸款、股市籌資和實(shí)際利用外資等4 項(xiàng)資金投放量就超過5.7萬億元；消耗的能源和主要原材料增幅，均超過經(jīng)濟(jì)增長速度。與此同時(shí)，耕地面積減少253.7萬公頃，當(dāng)年人均水資源擁有量比上年下降5.6%。212003年，我國創(chuàng)造1萬美元GDP的能耗比發(fā)達(dá)國家高45倍，水耗高8

9、20倍，全員勞動(dòng)生產(chǎn)率僅為發(fā)達(dá)國家平均水平的23%。2007年，我國創(chuàng)造1萬美元GDP的能耗比發(fā)達(dá)國家高3倍。22 我國的生態(tài)脆弱性遠(yuǎn)高于世界平均水平，隨著人口趨向高峰，不少國內(nèi)外學(xué)者預(yù)測(cè)，21世紀(jì)的前2030年將是中國發(fā)展道路上的一段“窄路”。在此期間，耕地減少、用水緊張、糧食缺口、能源短缺、大氣污染加劇、礦產(chǎn)資源不足等不可持續(xù)因素造成的壓力將進(jìn)一步增加，其中有些因素將逼近極限值。面對(duì)名符其實(shí)的生存威脅，推行清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)是克服我國可持續(xù)發(fā)展“瓶頸”的唯一選擇。231.2工業(yè)發(fā)展與資源、能源的消耗世界能源展望 2007預(yù)測(cè)，全球2005年到2030年間的一次能源需求將增加55%，年均增長

10、率為1.8%。能源需求將達(dá)到177億噸油當(dāng)量，而2005年為114億噸油當(dāng)量。2030年的全球石油需求量將達(dá)到1.16億桶/日，比2006年多出3200萬桶/日（增長了37%）。在2005年到2030年間煤炭需求量將上升73%，其在能源總需求中的比例也將從25%提高到28%。241.3 工業(yè)發(fā)展與環(huán)境污染工業(yè)社會(huì)的發(fā)展使自然生態(tài)系統(tǒng)失衡，引起了工業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境（自然）的激烈矛盾，造成環(huán)境污染和生態(tài)失衡。 工業(yè)生產(chǎn)消耗大量自然資源，自然資源儲(chǔ)量有限、更新速度慢使得自然資源快速枯竭。 大量工業(yè)廢棄物向環(huán)境排放與環(huán)境自凈能力有限之間的矛盾造成生態(tài)破壞和環(huán)境污染。251.3 工業(yè)發(fā)展與環(huán)境污染資源綜合利

11、用效率低與資源日益緊缺之間的矛盾造成資源的浪費(fèi)。干擾物質(zhì)的全球循環(huán)。大量化石燃料的使用使大氣庫中以CO2形式存在的碳儲(chǔ)量明顯增加，大氣中CO2的濃度自1750年以來增加了31%，甲烷的濃度增加了151%，目前甲烷的濃度在過去42萬年中是最大的。261.4 自然資源、能源與清潔能源1.4.1 自然資源自然資源是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和社會(huì)物質(zhì)財(cái)富的源泉，是可持續(xù)發(fā)展的重要依據(jù)之一。1.4.2 能源能源亦稱能量資源，是指能夠直接取得或者通過加工、轉(zhuǎn)換而取得有用能的各種資源，包括煤炭、原油、天然氣、煤層氣、水能、核能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能等一次能源和電力、熱力、成品油等二次能源，以及其他

12、新能源和可再生能源。271.4 自然資源、能源與清潔能源1.4.3 清潔能源（一）水能（二）風(fēng)能（三）生物質(zhì)能（四）太陽能（五）潔凈煤技術(shù)282930生物質(zhì)能主要利用技術(shù)3132填埋氣體處理系統(tǒng)流程圖 填埋氣體處理：填埋氣體將處理到完全滿足燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的要求，規(guī)格化的處理系統(tǒng)被安裝在各個(gè)完整的集裝箱內(nèi)，以便于現(xiàn)場(chǎng)安裝和工作。33填埋氣體發(fā)電填埋氣體收集處理后經(jīng)凈化送入兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)，就地發(fā)電并網(wǎng)，平行運(yùn)行的每臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)參數(shù)如下：機(jī)械輸出：760 kW Stanford 400V發(fā)電機(jī)：36kW 發(fā)電機(jī)效率：39.05 排放：NOX 500mg/m3，CO2 955mg/m3，VOC 150m

13、g/m3能量輸入：1888千瓦燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等被裝在集裝箱內(nèi)，都有完整的潤滑油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、排放消聲器、控制器、開關(guān)屏、用電配電系統(tǒng)、保護(hù)繼電器、通風(fēng)設(shè)備、照明系統(tǒng)等。主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 填埋氣體回收利用上程設(shè)計(jì)壽命為20年，日回收氣體19131立方米，氣體熱值19500千焦，發(fā)電輸出電力1400千瓦，工作方式為24小時(shí)運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)間占全年時(shí)間的95。工程設(shè)計(jì)總投資500萬元，項(xiàng)目年直接經(jīng)濟(jì)效益為130萬元。34陜西省延安市東馨家園窯洞住宅小區(qū)住戶在家門口利用太陽能燒水 太陽能的利用形式主要有兩種:一是熱能的直接利用，如利用鏡面或反射槽將太陽光聚焦在收集器上；二是由中間介質(zhì)吸熱產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)氣輪機(jī)組發(fā)電。35太陽能熱水器原理圖36太陽能的利用37技術(shù)領(lǐng)域所屬過程產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀煤炭加工利用前選煤、型煤、動(dòng)力配煤、水煤漿，推廣應(yīng)用高效燃煤及先進(jìn)發(fā)電利用中循環(huán)流化床（CFBC）大型化，推