《化工清潔生產(chǎn)技術概論》課件第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎

1、第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎 知識目標： 了解清潔生產(chǎn)的理論依據(jù)及內(nèi)容。理解產(chǎn)品生命周期理論與清潔生產(chǎn)的關系。理解產(chǎn)業(yè)生態(tài)學理論與清潔生產(chǎn)的關系。能力目標：能將產(chǎn)品生命周期理論及生命周期評價的方法應用到清潔生產(chǎn)工作中。能分析產(chǎn)業(yè)生態(tài)學與清潔生產(chǎn)的異同點。第一節(jié) 產(chǎn)品生命周期理論 產(chǎn)品生命周期理論（TheoryofProductLifeCycle）的創(chuàng)始人是美國經(jīng)濟學家、美國哈佛大學教授劉易斯 威爾士（Louis Wells）和雷蒙德 弗農(nóng)（Raymond Vernon）。 1966年，弗農(nóng)在美國經(jīng)濟學季刊上發(fā)表了產(chǎn)品周期中的國際貿(mào)易與國際投資一文，該文首次提出了“產(chǎn)品生命周

2、期”的概念。 該理論認為，產(chǎn)品在其生命的不同階段、不同的國家生產(chǎn)和出口，以此說明國際貿(mào)易的流動方向，將市場營銷學的產(chǎn)品生命周期與國際貿(mào)易理論結合起來，使比較優(yōu)勢理論從靜態(tài)發(fā)展為動態(tài)，它是關于產(chǎn)品生命不同階段決定生產(chǎn)與出口該產(chǎn)品的國家轉移理論。 第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎一、產(chǎn)品生命周期 產(chǎn)品生命周期是指產(chǎn)品從原料采集和處理、加工制作、運銷、使用復用、再循環(huán)，直至最終處理處置和廢棄等一系列環(huán)節(jié)組成的全過程，亦即體現(xiàn)產(chǎn)品從自然中來又回到自然中去的物質(zhì)轉化過程。 產(chǎn)品都是有生命周期的，細分為產(chǎn)品開發(fā)期、市場引入期、成長期、成熟期和衰退期。新產(chǎn)品的生命周期一般分為三個階段： 第一階段：新產(chǎn)品階段或產(chǎn)品創(chuàng)

3、新階段，又稱引進階段。消費者不甚了解新產(chǎn)品的特性和如何使用這種新的產(chǎn)品，以及它給人們所帶來的方便和好處，在這一階段，需求主要來自本國，生產(chǎn)也主要針對本國需要，基本上沒有出口。要求投入的技術要素比較高，要求熟練的勞動者的技術水平也比較高。這一時期的產(chǎn)品可以說是技術密集型的。 第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎 第二階段：產(chǎn)品成熟階段，又稱增長階段，技術已經(jīng)成熟，生產(chǎn)過程已經(jīng)比較標準化，同時和該產(chǎn)品使用的配套設備比較完善，獲得消費者廣泛的接受，所有的人都具有使用這一產(chǎn)品的技能，都擁有這種產(chǎn)品，該產(chǎn)品市場飽和，產(chǎn)品銷售量的增長率開始下降。成熟階段技術開始標準化，產(chǎn)品比較成熟，市場迅速擴張，生產(chǎn)規(guī)模急劇擴大，從

4、而要求投入資本比較多。這一時期的產(chǎn)品可以說是資本密集型的。 第三階段：產(chǎn)品標準化階段，又稱衰退階段，技術已經(jīng)不再是新穎和秘密的了，甚至已經(jīng)開始老化，許多技術都已經(jīng)包含在生產(chǎn)該商品的機器中了，技術本身的重要性已經(jīng)逐漸消失，新產(chǎn)品的技術也完成了其生命周期。人們不再需要這一產(chǎn)品，可能它還維持一個很小的市場，生產(chǎn)中使用大量的非熟練勞動者。這一時期的產(chǎn)品可以說是勞動密集型的，比較優(yōu)勢也就隨之發(fā)生變化。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎二、生命周期評價 生命周期評價方法發(fā)展歷程： 七十年代的二次能源危機，許多制造業(yè)認識到提高能源利用效率的重要性，于是開發(fā)出一些方法來評估產(chǎn)品生命周期的能耗問題，以求提高總能源利用效率

5、； 八十年代，生命周期評價方法日臻成熟； 九十年代，生命周期評價方法在全球范圍內(nèi)得到較大規(guī)模的應用。 1997年國際標準化組織正式出臺了ISO14040環(huán)境管理生命周期評價原則與框架，以國際標準形式提出對生命周期評價方法的基本原則與框架，這將有利于生命周期評價方法在全世界的推廣與應用。 第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎（一） 生命周期評價的定義 生命周期評價是對一個產(chǎn)品系統(tǒng)的生命周期中輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響的匯編和評價。 生命周期評價的過程 ：辨識和量化整個生命周期階段中能量和物質(zhì)的消耗以及環(huán)境釋放；評價這些消耗和釋放對環(huán)境的影響；辨識和評價減少這些影響的機會。 （二） 生命周期評價的技術框架 I

6、SO14040標準將生命周期評價的實施步驟分為目標和范圍定義、清單分析、影響評價和結果解釋四個部分 。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎生命周期評價技術框架 第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎1、目標和范圍的確定 目標定義是要清楚地說明開展此項生命周期評價的目的和意圖，以及研究結果的可能應用領域 。 研究范圍的確定要足以保證研究的廣度、深度與要求的目標一致，涉及的項目有： 系統(tǒng)的功能、功能單位、系統(tǒng)邊界、數(shù)據(jù)分配程序、環(huán)境影響類型、數(shù)據(jù)要求、假定的條件、限制條件、原始數(shù)據(jù)質(zhì)量要求、對結果的評議類型、研究所需的報告類型和形式等。 生命周期評價是一個反復的過程，在數(shù)據(jù)和信息的收集過程中，可能修正預先確定的范圍來滿足研

7、究的目標，在某些情況下，也可能修正研究目標本身。 第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎 2、清單分析 清單分析是量化和評價所研究的產(chǎn)品、工藝或活動整個生命周期階段資源和能量使用以及環(huán)境釋放的過程。3、生命周期影響評價 （1）分類 分類是將清單中的輸入和輸出數(shù)據(jù)組合成相對一致的環(huán)境影響類型。影響類型通常包括資源耗竭、生態(tài)影響和人類健康三大類，在每一大類下又有許多亞類。生命周期各階段所使用的物質(zhì)和能量以及所排放的污染物經(jīng)分類整理后，可作為脅迫因子，在定義具體的影響類型時，應該關注相關的環(huán)境過程，這樣有利于盡可能的根據(jù)這些過程的科學知識來進行影響評價。 第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎（2）特征化 特征化主要是開發(fā)一種

8、模型，這種模型能將清單提供的數(shù)據(jù)和其他輔助數(shù)據(jù)轉譯成描述影響的敘詞。目前國際上使用的特征化模型主要有：負荷模型；當量模型；固有的化學特性模型；總體暴露效應模型；點源暴露效應模型。 （3）量化 量化是確定不同環(huán)境影響類型的相對貢獻大小或權重，以期得到總的環(huán)境影響水平。 4、改進評價 改進評價是識別、評價并選擇能減少研究系統(tǒng)整個生命周期內(nèi)能源和物質(zhì)消耗以及環(huán)境釋放機會的過程。 第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎5、生命周期評價的應用 生命周期評價作為一種評價產(chǎn)品、工藝或活動的整個生命周期環(huán)境后果的分析工具，迄今為止在私人企業(yè)和公共領域都有不少應用。 在私人企業(yè)，生命周期評價主要用于產(chǎn)品的比較和改進；在政府方

9、面，生命周期評價主要用于公共政策的制定。 生命周期評價還用來制訂政策、法規(guī)和刺激市場等。 清潔生產(chǎn)、綠色產(chǎn)品、生態(tài)標志的提出和發(fā)展將會進一步推動生命周期評價的發(fā)展。 第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎三、生命周期評價方法簡化生命周期評價方法 此法是先以專家評估系統(tǒng)分析法對相互競爭的兩種產(chǎn)品的環(huán)境影響進行評價，并確定各產(chǎn)品生命周期中的主要環(huán)境影響階段，再針對此主要環(huán)境影響階段，重點收集數(shù)據(jù)再進行分析。 1、專家評估系統(tǒng)分析方法 選擇與評價產(chǎn)品相關專業(yè)的專家組成專家組參與評估。專家對每種產(chǎn)品生命周期的各不同階段的主要環(huán)境影響評估，用“”表示最主要影響。環(huán)境影響參數(shù)可視評價的產(chǎn)品類別不同而選擇不同的參數(shù)。 2

10、、清單分析 根據(jù)上述評價結果所確定的生命周期主要環(huán)境影響階段進行清單分析，此清單分析的核心是建立該生命周期階段所包括的一個或數(shù)個單元過程物質(zhì)和能源投入產(chǎn)出的分析。 第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎一般的單元過程模型 第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎按照單元過程模型來收集有效的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)收集包括： （1）原料或中間物和輔助材料； （2）能源（工藝能源，運輸能源及資源消耗）； （3）水量（地下水和地面水）； （4）大氣排放物，包括生產(chǎn)工藝或運輸能源所用燃料的大氣排放以及工藝廢氣。主要排放種類有：顆粒物、氮氧化物、揮發(fā)性有機化合物、二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、乙醛、氨等； （5）水的排放，包括排放水中的所有的污染

11、物，主要有：BOD5、COD、懸浮物（SS）、可溶性固體、油脂、硫化物、重金屬離子、氰化物、苯酚、磷酸鹽、氨等，視工藝不同而不同。污水量以經(jīng)廢水處理裝置處理后注入污水河的污水和排放到收納水體的污水計； （6）固體廢物，系統(tǒng)中各污染源排放的固體廢物包括工藝過程排出的廢物，由大氣排放控制設備排出的固體廢物，水處理設施或焚燒設備排出的固體廢物和消費后的固體廢物； （7）其他釋放。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎3、影響評價 建立計算模型。根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)，選擇一定的計算機模型或其他計算技術將標準化的數(shù)據(jù)和物流并入到一個計算框架中。通過計算機模型統(tǒng)計的數(shù)據(jù)有效地給出能源和資源的使用以及系統(tǒng)環(huán)境釋放的情況，再進

12、行比較。 （1）影響評價的單項評價指標 借鑒環(huán)境影響評價的單項評價方法，設定用于產(chǎn)品環(huán)境評估的單項指標。 式中污染清單值是清單分析中列出的數(shù)據(jù)，參比標準值是體現(xiàn)現(xiàn)階段人類社會對環(huán)境健康要求的基本標準，兩者之比即為用于評價的某項指標數(shù)據(jù)，下面分述各單項指標的計算方法。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎資源消耗 資源消耗是產(chǎn)品的自然索取，對各產(chǎn)品而言，消耗越多，表明其環(huán)境性能越差。取定資源消耗單項指標的計算公式為： 上述指標表示由于該產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用使某種資源消耗增加的分額。其中，的數(shù)據(jù)可以從國家統(tǒng)計部門，行業(yè)統(tǒng)計部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中獲得。得到的值越大表明該種資源消費越嚴重。水污染、大氣污染指標 由于該產(chǎn)品的生

13、產(chǎn)所造成的水和大氣質(zhì)量下降，而被污染的水和大氣的體積數(shù)。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎 參比標準值的選用以保護人體健康為目的的環(huán)境衛(wèi)生和工業(yè)衛(wèi)生標準，它們一般與國際標準較為接近，且不含地方特點。固體廢物的單項評價指標 生產(chǎn)單位質(zhì)量的產(chǎn)品所產(chǎn)生的固體廢棄物的量，該項指標越高，則表明該產(chǎn)品的回用率較低，材料再生比較困難。 產(chǎn)品的使用階段固廢單項指標的值始終小于l，若的值接近于1，則顯然表明該產(chǎn)品的回用率較低，材料再生比較困難。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎有害固體廢物單項指標 生產(chǎn)單位產(chǎn)品產(chǎn)生的有害固體廢物量，所污染的土壤的體積，表明生產(chǎn)所造成的土壤質(zhì)量下降。其他污染 其他污染指標（2

14、）各環(huán)境要素的綜合評價指數(shù) 對以上幾種單項污染指標分別進行處理（加權和統(tǒng)計處理），可以得到各要素的綜合評價指標。計算產(chǎn)品的各環(huán)境要素指標須相應采用不同的方式和模式。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎資源消耗指標 水污染和大氣污染指標 第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎固體廢物指標 其他類指標 在通常環(huán)境質(zhì)量評價中，對其他類環(huán)境問題，還要考慮其風險程度而予以加權處理，由此形成其他類型要素指標 將這些指標計算匯總，它們從不同方面反映了產(chǎn)品的環(huán)境性能，體現(xiàn)了其全部生命過程各階段的資源消耗、水污染、大氣污染、固廢排放等污染的程度。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎 環(huán)境單項指標與環(huán)境要素指標的計算方法 第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎四、

15、生命周期評價的特點與局限性（一）生命周期評價的特點 生命周期評價是一種全過程評價，它涉及產(chǎn)品、過程或活動的從“搖籃”直到“墳墓”的生命周期全過程。 生命周期評價是一種系統(tǒng)評價，它把同一或不同的產(chǎn)品、過程或活動視為系統(tǒng)，并以系統(tǒng)方法去研究產(chǎn)品、過程或活動在其整個生命周期或各階段中對環(huán)境的影響。 生命周期評價是一種環(huán)境影響評價，通過比較分析產(chǎn)品、過程或活動在生命周期各階段對環(huán)境的影響，選擇最佳改進方案，以盡可能減少原材料和能源消耗及毒性，減少水、氣、固體廢物排放，最大限度地保護環(huán)境和人體健康。它與清潔生產(chǎn)、污染預防的目標相一致，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要的環(huán)境管理工具。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎在具體進

16、行生命周期評價時，還應考慮到生命周期評價的一下特點： 1、根據(jù)不同的研究目的和范圍，生命周期評價研究的深度和時間范圍可以有很大不同。 2、生命周期評價研究中所界定的范圍，使用的假設，數(shù)據(jù)的質(zhì)量，采取的方法及得出的結論都應當透明化。生命周期評價研究應對數(shù)據(jù)的來源進行討論并文件化，進行清晰和適當?shù)慕涣鳌?3、生命周期評價的方法應順應新科技發(fā)展的要求，與現(xiàn)有的相應的工藝技術水平一致。 4、當生命周期評價研究涉及到面向社會公眾的比較性陳述時，應當考慮特定的要求。 5、只用一個總體的分值或數(shù)據(jù)來簡化生命周期評價研究的結果是缺乏科學依據(jù)的，這是由于在不同的生命周期評價階段所分析的系統(tǒng)存在著相當?shù)目山徊嫘院?/p>

17、復雜性。 6、進行生命周期評價研究的方法也不僅限于一種，應在具體的應用和使用者的要求下，組織進行生命周期評價實踐。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎（二）生命周期評價的局限性 1、生命周期評價中所做的選擇和假定，在本質(zhì)上可能是主觀的（如系統(tǒng)邊界的設置、數(shù)據(jù)收集渠道和影響類型的選擇等）。 2、用于清單分析或評價環(huán)境影響的模型是有局限性的，因為它們的假定條件可能對所有潛在影響或運用是不可行的。 3、生命周期評價研究的結果是針對全球和區(qū)域的，可能不適應于地方，即地方條件可能并不完全代表全球或區(qū)域的狀況。 4、數(shù)據(jù)完整性和精度有限。生命周期評價需要大量的數(shù)據(jù)，這就不可避免地產(chǎn)生數(shù)據(jù)資料不可得問題。研究人員必須經(jīng)

18、常依據(jù)典型的生產(chǎn)工藝、全國平均水平、工藝的工程估計或?qū)I(yè)判斷等來獲取數(shù)據(jù)。其結果可能造成數(shù)據(jù)不準確、誤差或偏差以致得出錯誤的結論。 第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎 5、研究結果不確定。由于許多表征參數(shù)還不可能簡化到用一個指標來概括，隨著技術和經(jīng)濟的發(fā)展，數(shù)據(jù)更新的速度又相當快，而且在確定權重過程中使用的假設也可能有問題，因此很難做出某種產(chǎn)品、過程或活動具有絕對優(yōu)勢的結論。 6、影響評價的清單數(shù)據(jù)中缺少空間和時間方面的確定性，將導致影響結果的不確定性。這種不確定性隨著各類環(huán)境影響的時間和空間范圍的變化而變化。 此外，生命周期評價費用高昂，在發(fā)達國家通常為10000100000美元，且其價格隨著所要求的

19、精確度的提高而大幅度增長。目前人們正在從方法學和信息的標準化，軟件開發(fā)、提高可重復能力和降低費用等方面對其進行改進。 第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎五、生命周期評價與清潔生產(chǎn) 清潔生產(chǎn)的目的是把綜合預防的策略持續(xù)地應用于生產(chǎn)過程，從而將生產(chǎn)過程的環(huán)境影響降至最低。在生產(chǎn)方面，清潔生產(chǎn)包括節(jié)約原材料、降低廢棄物的數(shù)量和毒性，在產(chǎn)品方面清潔生產(chǎn)注意從原料獲取到最終廢棄全過程的影響。生命周期評價作為清潔生產(chǎn)診斷、評價的有效工具，在清潔生產(chǎn)的實施中發(fā)揮了很大作用，其中主要包括： （1）清潔生產(chǎn)審計 審計階段是清潔生產(chǎn)的核心階段，其目的是在對企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀進行全面調(diào)查分析及研究的基礎上，確定企業(yè)開展清潔生產(chǎn)審計

20、的對象，為分析審計對象的物料和能源損失及污染產(chǎn)生方案奠定基礎。清潔生產(chǎn)要求在產(chǎn)品或工藝的整個生命周期的所有階段，都必須考慮污染預防，因此，需要一種能對整個生命周期做出評價的方法。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎 （2）產(chǎn)品和工藝的清潔生產(chǎn)技術規(guī)范制訂 生命周期理論是判斷產(chǎn)品和工藝是否真正屬于清潔生產(chǎn)范疇的基礎，在這方面，生命周期評價可以作為最有效的支持技術之一。 （3）清潔產(chǎn)品設計和再設計 在產(chǎn)品設計與開發(fā)中使用生命周期評價，可以在產(chǎn)品設計時就確定產(chǎn)品未來對環(huán)境的大部分影響，從而避免或者使可預見的環(huán)境影響最小，同時不降低產(chǎn)品的總體質(zhì)量。生命周期評價還可以用于產(chǎn)品的改進設計。 （4）廢物回收和再循環(huán)管理

21、 在生命周期評價基礎上，給出廢物處置的最佳方案，制定廢物管理的政策措施，有助于企業(yè)降低環(huán)境成本，減少污染和浪費。目前在我國的廢物回收和再循環(huán)水平還比較低，已經(jīng)造成重大的資源浪費和環(huán)境污染。推廣生命周期評價，可以促進廢物的資源化和再利用，從而在一定程度上有助于循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎第二節(jié) 清潔生產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)生態(tài)學一、產(chǎn)業(yè)生態(tài)學的提出 產(chǎn)業(yè)生態(tài)學又稱工業(yè)生態(tài)學，在20世紀60年代開始出現(xiàn)在各種雜志上，但作為一門學科，一般認為是由羅伯特弗羅施和尼科爾森加勞普勞斯于1989年8月在科學美國人雜志上發(fā)表題為可持續(xù)工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略一文中首先明確提出。文中指出“在傳統(tǒng)的工業(yè)體系中，每一道制造工序多

22、獨立于其他工序，通過消耗原料生產(chǎn)出即將被銷售的產(chǎn)品和相應的廢料；我們完全可以運用一種更為一體化的生產(chǎn)方式來代替這種過于簡單化的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，那就是工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。在這樣的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)里，能源和材料的消費被最優(yōu)化了，一個過程的排放物可以做為另一過程的原材料?！贝撕螽a(chǎn)業(yè)生態(tài)學在發(fā)達國家發(fā)展十分迅速。美國國家科學院和貝爾實驗室于1991年共同組織了全球首次“產(chǎn)業(yè)生態(tài)學論壇”，對產(chǎn)業(yè)生態(tài)學的概念、內(nèi)容和方法及其應用前景進行了全面、系統(tǒng)的總結，基本上形成了產(chǎn)業(yè)生態(tài)學的概念框架。 第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎二、概念 1、生態(tài)學 是研究生物系環(huán)境間相互關系的科學。 生物：動物、植物、微生物及人類等的生物系統(tǒng)。

23、環(huán)境：某一特定生物體或生物群以外的空間以及直接或間接影響該生物群體生存的一切事物的總和。2、產(chǎn)業(yè)生態(tài)學 研究各種產(chǎn)業(yè)活動及其產(chǎn)品與環(huán)境之間相互關系的科學。是將生態(tài)學的一些規(guī)律運用到工業(yè)生產(chǎn)中，加以研究。產(chǎn)業(yè)生態(tài)學研究工業(yè)系統(tǒng)中產(chǎn)品和服務、物質(zhì)流的過程，采用定量的方法進行分析、研究工業(yè)系統(tǒng)的全部運行過程對自然環(huán)境造成的影響，并尋找解決這些影響的方法。產(chǎn)業(yè)生態(tài)學的核心思想主要有以下內(nèi)容： 第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎 工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)應該像自然生態(tài)系統(tǒng)一樣，不存在“廢物”的概念，“廢物”應該設法作為資源； 對于各種工藝、產(chǎn)品、設備、基礎設施、技術系統(tǒng)的規(guī)劃都應該具有預見性，實質(zhì)易于適應對環(huán)境更友好的革新技

24、術的出現(xiàn)； 進入制造工藝的每個物質(zhì)單元都應作為可銷售產(chǎn)品的一部分而離開； 用于生產(chǎn)過程的每一個單元都應產(chǎn)生一種所期望的物質(zhì)轉化； 在產(chǎn)品、工藝、服務和運轉過程中，應盡量使用最少的物質(zhì)和能量； 所使用的物質(zhì)和材料必須是毒性最小的； 應盡量通過循環(huán)渠道來獲取生產(chǎn)所需要的原材料，而不是通過采掘新資源；第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎 設計的工藝和產(chǎn)品要求能保留所用材料所特有的可利用性能； 設計的產(chǎn)品應使其在生命終結之后還能用于生產(chǎn)其他產(chǎn)品； 每項產(chǎn)業(yè)用地、設備、基礎設施、系統(tǒng)或部件地開發(fā)、建設、調(diào)整，都應注意維護或改進當?shù)貤⒌睾蜕锒鄻有?，并最大限度地減少對當?shù)刭Y源的影響； 應該改善與材料供應商、消費者和

25、其他產(chǎn)業(yè)之間的關系，以循環(huán)利用和再使用材料的合作方式，使包裝食用量最小。 把這些理念運用于生產(chǎn)中以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的愿望。 廣義的產(chǎn)業(yè)生態(tài)學包含的范圍很廣，涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)以及城市基礎建設等方方面面。由于多少年來，經(jīng)濟發(fā)展，特別是工業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境之間的關系一直是人們關注的熱點問題，所以目前對于產(chǎn)業(yè)生態(tài)學的研究多集中在工業(yè)生態(tài)學方面。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎指 標傳 統(tǒng) 工 業(yè)生 態(tài) 工 業(yè)目標單一利用、產(chǎn)品導向綜合效益、功能導向結構線狀鏈式、剛性網(wǎng)狀結構、自適應型規(guī)模及發(fā)展產(chǎn)業(yè)單一、趨向大型化產(chǎn)業(yè)多樣化、網(wǎng)絡化系統(tǒng)耦合縱向、部門經(jīng)濟橫向、復合生態(tài)經(jīng)濟功能生產(chǎn)產(chǎn)品、按市場規(guī)律運作對產(chǎn)品生

26、命周期全過程負責經(jīng)濟效益局部效益可能高、整體效益低顯示與環(huán)境協(xié)調(diào)的綜合、整體效益廢物排向環(huán)境、產(chǎn)生負效應系統(tǒng)內(nèi)資源化、正效應調(diào)節(jié)機制受外部控制、正反饋為主內(nèi)部調(diào)節(jié)、正負反饋平衡環(huán)境保護末端治理、高投入無回報過程控制、低投入、正回報社會效益負效益物質(zhì)循環(huán)可增加就業(yè)機會自然生態(tài)與廠外自然生態(tài)隔離與廠外構成復合生態(tài)體系穩(wěn)定性對外部依賴性強、不穩(wěn)定具有反饋功能，抗外部干擾能力強進化策略更新?lián)Q代難、更新代價高易協(xié)同進化、更新代價低可持續(xù)能力低高決策管理機制依靠人治、自我調(diào)節(jié)能力弱生態(tài)控制、自我調(diào)節(jié)能力強研發(fā)能力封閉性、研發(fā)能力低開放性、研發(fā)能力高工業(yè)景觀與環(huán)境反差大與環(huán)境和諧生態(tài)行為分工專門化、行為機械

27、化分工多元、一專多能、行為人性化生態(tài)工業(yè)與傳統(tǒng)工業(yè)的比較第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎三、產(chǎn)業(yè)生態(tài)學的研究領域 （1） 微觀層次：研究可減輕產(chǎn)業(yè)對環(huán)境影響的具體技術措施，包括綠色工藝、原子節(jié)約工藝、廢物零排放系統(tǒng)、物質(zhì)替代、物質(zhì)漸量化和功能經(jīng)濟等。 （2） 在中觀層次，研究對整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)過程進行分析、檢測和評價方法、包括物流平衡分析、工業(yè)代謝、產(chǎn)品或過程的生命周期分析與評價、工業(yè)生態(tài)指標體系的建立等。 （3） 宏觀層次，在一定的區(qū)域范圍內(nèi)，通過代謝分析、資源分析工具的運用，掌握區(qū)域內(nèi)部的物質(zhì)、能量的流動狀況，研究產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)集成方法，包括物質(zhì)集成，能量集成、水集成、信息集成和數(shù)學優(yōu)化模型等；通過運用分析

28、和預測工具所獲得的信息，對整個國家或區(qū)域內(nèi)能源結構、經(jīng)濟結構和產(chǎn)業(yè)結構生態(tài)化研究。 第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎生態(tài)工業(yè)園實例1、國外生態(tài)工業(yè)園區(qū)實例丹麥卡倫堡（Kalunborg）生態(tài)工業(yè)園（1）概況 目前國際上最成功的生態(tài)工業(yè)園區(qū)是丹麥卡倫堡生態(tài)工業(yè)園區(qū)。卡倫堡是一個僅有兩萬居民的小城市，位于北海之濱，在哥本哈根以西100km左右。由于卡倫堡的峽灣在北半球這個緯度上是冬季不凍港，常年通航，工業(yè)發(fā)展在上世紀50年代開始。（2）生態(tài)工業(yè)區(qū)的構成方案 卡倫堡共生體系中主要有5家企業(yè)，相互間的距離不超過數(shù)百米，又專門的管道體系連接在一起。阿斯耐斯瓦爾蓋（Asnaesvaerket）發(fā)電廠 這是丹麥最大

29、的火力發(fā)電廠，發(fā)電能力為1.5106kw，最初用燃油，第一次石油危機后改用煤炭，有職工600名。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎卡倫堡共生體系物流交換示意圖第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎斯塔朵兒（Statoil）煉油廠 丹麥最大的煉油廠，年產(chǎn)量超過3106t，有職工250人。挪夫挪爾迪斯克（Novo Nordisk）公司 丹麥最大的生物工程公司，是世界上最大的工業(yè)酶和胰島素生產(chǎn)廠家之一。設在卡倫堡的工廠是該公司最大的工廠，員工達1200人。吉普洛克（Gyproc）石膏材料公司 一家瑞典公司，卡倫堡的工廠年產(chǎn)1.4107石膏建筑板材，有175名員工?？▊惐な姓?使用熱電廠出售的蒸汽給全市供暖。第三章 清潔生

30、產(chǎn)理論基礎 園區(qū)中液態(tài)或蒸汽態(tài)的水，是可以系統(tǒng)地重復利用的“廢料”。水源或者來自相距15km的梯索湖（Tisso），或者取自卡倫堡市政供水系統(tǒng)，斯塔朵兒煉油廠排出的水冷卻阿斯耐斯瓦爾蓋發(fā)電機組。發(fā)電廠產(chǎn)生的蒸汽回頭又供給煉油廠，同時也供給挪夫挪爾迪斯克工廠的發(fā)酵池。熱電廠也把蒸汽出售給吉普洛克工廠和市政府（用于市政的分區(qū)供暖系統(tǒng)）。它甚至還給一家養(yǎng)殖大菱鲆魚的養(yǎng)殖場提供熱水。 1990年，熱電廠在其機組上安裝了脫硫裝置，燃燒氣體中的硫與石灰反應，生成石膏（硫酸鈣）。這樣，熱電廠每年多生產(chǎn)1105t石膏，送至吉普洛克石膏材料廠。石膏用作石膏材料廠的原材料。吉普洛克公司因此可以不再由外國進口天然石

31、膏。煉油廠生產(chǎn)多余的燃氣，可以作為染料供給發(fā)電廠和吉普洛克工廠。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎（3）運行情況 克倫堡生態(tài)工業(yè)園區(qū)已經(jīng)運行了相當時間，通過一些初步的出版物和目前已經(jīng)掌握的部分材料，可以初步評估克倫堡工業(yè)共生系統(tǒng)的環(huán)境、經(jīng)濟優(yōu)勢。減少資源消耗 每年45000t石油，15000t煤炭，600000m3的水，這些都是該地區(qū)相對稀少的資源。減少造成溫室效應的氣體排放和污染 每年175000t二氧化碳和10200t二氧化硫。廢料重新利用 每年130000t爐灰（用于筑路），4500t硫（用于生產(chǎn)硫酸），90000t石膏，1440t氮和600t磷。 這些交換的經(jīng)濟利益同樣十分巨大，20年期間總的投

32、資額估計為6000萬美元，而由此產(chǎn)生的效益估計為每年1000萬美元。投資平均折舊時間短于5年。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎（4）卡倫堡生態(tài)工業(yè)園區(qū)成功的原因 該生態(tài)工業(yè)園區(qū)的形成是一個自發(fā)的過程，是商業(yè)基礎上逐步形成的，所有企業(yè)都從中得到了好處。每一種“廢料”供貨都是伙伴之間獨立、私下達成的交易。交換服從于市場規(guī)律，運用了許多種方式；有直接銷售、以貨易貨、甚至友好的協(xié)作交換，例如接受方企業(yè)自費建造管線，作為交換，得到的肥料價格相當便宜。 該生態(tài)工業(yè)園區(qū)的成功廣泛地建筑在不同伙伴之間的已有信任關系基礎上?？藗惐な莻€小城市，大家互相認識。這種親近關系使有關企業(yè)間的各個層次的日常接觸都非常容易。 給生態(tài)

33、工業(yè)園區(qū)特征是幾個即不同又能互補的大企業(yè)相鄰；這種“企業(yè)混合”有利于廢料和資源的交換。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎（5）卡倫堡生態(tài)工業(yè)園區(qū)的不足 生態(tài)工業(yè)園區(qū)系統(tǒng)受到剛性的制約，這是因為園區(qū)內(nèi)的企業(yè)數(shù)量有限，保障大部分廢料運輸?shù)幕A設施的性質(zhì)會有限制因素；管道運輸只適合于固定伙伴之間固定的廢料交換。如果園區(qū)中某個企業(yè)要改變生產(chǎn)方式，或者只是一個伙伴很簡單地要終止它的業(yè)務，那么，就可能造成某種廢料不足，而整個交換系統(tǒng)會受到嚴重的干擾。在卡倫堡，某個廢料交換的理由主要是生產(chǎn)者與消費者之間十分鄰近。因此可以設想，在許多不實行廢料交換的普通工業(yè)園區(qū)，像卡倫堡共生體系這樣的經(jīng)濟結構不可能在實際供應更為脆弱的

34、情況下存在。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎 購買固定廢料的企業(yè)的工藝流程很難承受向它們提供的原料在性質(zhì)上或在構成方面的變化。吉普洛克石膏材料廠的情況就是一個典型的例子。1995年，吉普洛克在常規(guī)分析過程中發(fā)現(xiàn)石膏中含有大量的釩，這種金屬可能對一些人造成變態(tài)反應。經(jīng)過仔細調(diào)查，最終發(fā)現(xiàn)釩污染的原因是：阿斯耐斯瓦爾蓋發(fā)電廠試用了一種從外國進口的燃料中含有釩，最終在石膏中發(fā)現(xiàn)了釩。阿斯耐斯瓦爾蓋發(fā)電廠只好改進其設備，以防止累積釩及脫硫裝置生產(chǎn)的石膏的其他污染物。 經(jīng)濟上的不合理。比如，為了防止可能對遠距離供暖造成致命的競爭，卡倫堡沒有天然氣輸氣管道。事實上，對于個人消費者來說，由熱電廠蒸汽網(wǎng)絡所供的熱比管

35、道天然氣供熱要昂貴得多。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎 很難將中小企業(yè)整合進共生系統(tǒng)，主要是因為它們的生產(chǎn)量和對副產(chǎn)品的吸收量都相當小。卡倫堡共生系統(tǒng)的一些主要伙伴正在積極地尋找新的合作伙伴。阿斯耐斯瓦爾蓋發(fā)電廠正在設想利用自己多余的蒸汽來制冷。如果有一個食品加工企業(yè)設在附近，那么它便可以獲得非常合算的冷凍系統(tǒng)。 可以得出結論：工業(yè)“營養(yǎng)結構”并不一定肯定比自然生態(tài)系統(tǒng)所見到的更簡單，生態(tài)工業(yè)園區(qū)的建立和完善需要一個過程，這只是一種理想模式，實際情況難度可能大的多，其所以成為世界一個典型，與那里的范圍小、結構簡單、人們合作和環(huán)保意識強有關。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎2、國內(nèi)生態(tài)工業(yè)園區(qū)實例貴港國家生態(tài)

36、工業(yè)園（1）概況 貴港國家生態(tài)工業(yè)園區(qū)是我國建立的第一個國家生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)。貴港市位于廣西壯族自治區(qū)東南部，是華南最大的內(nèi)河港口新興城市。地處南亞熱帶季風區(qū)，氣候溫和，雨量充沛。由于大部分土地位于北回歸線以南，太陽輻射較強，光線充足。優(yōu)越的氣候條件使貴港市成為我國重要的甘蔗生產(chǎn)基地，因此制糖工業(yè)成為貴港市的支柱產(chǎn)業(yè)。制糖工業(yè)及輻射帶動的產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值在全市GDP中約占33.8。貴港市約30的人口在從事與制糖工業(yè)及其輻射帶動的產(chǎn)業(yè)相關活動。 貴港市目前有五家制糖企業(yè)，貴糖（集團）股份有限公司、貴港甘化股份有限公司、貴平糖廠、平南糖廠和西江糖廠。其中貴糖（集團）股份有限公司是當?shù)刈畲蟮闹铺瞧髽I(yè)，同時也

37、是全國規(guī)模最大、資源綜合利用最好、效益比較顯著的企業(yè)。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎貴港制糖工業(yè)面臨的問題： 制糖工業(yè)成為貴港市最大的污染源； 制糖生產(chǎn)工藝落后，產(chǎn)品科技含量低； 產(chǎn)業(yè)結構不盡合理； 產(chǎn)業(yè)整體綜合利用水平低； 甘蔗種植的生態(tài)安全性差。 針對以上問題，以生態(tài)理念來重新規(guī)劃產(chǎn)業(yè)發(fā)展為原則，政府決定在貴港市建設生態(tài)工業(yè)（制糖）示范園區(qū)。（2）生態(tài)工業(yè)（制糖）示范園區(qū)的構成規(guī)劃 貴港地處廣西中部，周圍300km范圍內(nèi)包括了廣西幾乎所有的糖廠。在此建設生態(tài)工業(yè)園區(qū)可以將廣西幾乎所有糖廠所產(chǎn)生的廢物集中到示范園區(qū)進行集中處理、綜合利用。第三章 清潔生產(chǎn)理論基礎 該生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)由六個系統(tǒng)組成，各系統(tǒng)內(nèi)分別有產(chǎn)品輸出，各系統(tǒng)間通過中間產(chǎn)品和廢物的相互交換銜接，從而形成一個比較完整閉合的生態(tài)工業(yè)網(wǎng)絡，園區(qū)內(nèi)資源得到最佳配置、廢物得到