環(huán)境材料學第五章

環(huán)境材料學第五章1第1頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一本章內容環(huán)境的友好加工及制備工藝清潔生產技術2第2頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一5.1環(huán)境的友好加工及制備工藝再循環(huán)利用技術避害技術控制技術補救修復技術3第3頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一5.1.1再循環(huán)利用技術再循環(huán)利用有兩層含義:一是要盡量依據我國的資源國情，使用藏量相對豐富，并且是可再生利用的資源來設計和生產材料；二是材料要易回收再生。4第4頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一為此，要重視開發(fā)材料無公害回收再生技術，使用完后廢棄材料可再生資源化。在當前開發(fā)新型綠色材料與開發(fā)廢棄材料回收再利用的兩者中，我們更應該重視后者。材料的再生利用是節(jié)約能源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的一個重要途徑。同時，也減少了污染物的排放，避免了末端處理的工序，追求了環(huán)境效益。5第5頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一5.1.1再循環(huán)利用技術

5.1.1.1塑料包裝材料塑料材料在使用上有許多優(yōu)點，因此塑料材料在包裝中占有重要的地位。但塑料的最大缺點是不易自然消亡，因此塑料包裝材料對環(huán)境造成的危害也是各種包裝材料中最嚴要的。幾年前“白色污染”就像瘟疫一樣，使人們聞之色變?，F(xiàn)在科研工作者正致力于研發(fā)新型的塑料包裝材料，以減輕或消除對環(huán)境的影響。6第6頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一可降解塑料就是經過改良后具有環(huán)境意識概念的塑料材料。可降解包裝材料既有傳統(tǒng)塑料的功能和特性，又可以在完成使用使命后，通過土壤和水中微生物作用，或通過陽光中紫外線的作用，在自然環(huán)境中分裂降解和還原，最終以無毒形式重新進入生態(tài)環(huán)境中，回歸大自然。7第7頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一可降解塑料一般可分為生物降解塑料生物分裂塑料光降解塑料生物-光共降解塑料目前以淀粉為基礎原料得到的生物塑料因其可降解、原料來源廣泛、價格低廉且可再生等特點而得到了迅速的發(fā)展。目前其產量已占到降解塑料產量的20%以上。8第8頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一5.1.1再循環(huán)利用技術

5.1.1.2高分子材料的回收利用技術隨著高科技的迅猛發(fā)展，高分子材料在各行各業(yè)的應用日趨增多，各種塑料制品和橡膠制品的不可降解和低回收利用率對環(huán)境的危害已不可低估，現(xiàn)已成為固體廢棄物處理中的一個世界性難題，高分子材料的回收利用迫在眉睫。高分子回收利用技術有以下幾種。9第9頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一電磁快速加熱法：瑞典A.Schwartz等采用電磁快速加熱法回收金屬-聚合物組件，利用在交變磁場中金屬部件產生的熱使升溫速度高達15℃/s，使金屬與聚合物間的黏合劑失效達到回收利用的目的。超臨界流體法：日本T.Sako等利用超臨界流體分解回收廢舊聚酯（PET），玻纖增強塑料（FRP）和聚酰胺/聚乙烯復合膜（PET）是典型的縮聚物，易于通過醇解或堿性水解分解為單體，實現(xiàn)化學回收。10第10頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一固相剪切擠出法：日本N.Shinada等人采用固相剪切擠出技術回收廢棄硫化橡膠和交聯(lián)聚乙烯。這兩種高分子材料由于含交聯(lián)結構，不熔、不溶，難以用一般的回收技術回收。他們先將硫化橡膠或交聯(lián)PE的碎片與20%～30%LDPE樹脂在雙螺桿擠出機中在高于LDPE熔點下共混，然后在單螺桿擠出機中借助強大的壓力和剪切應力進行固相擠出，再壓塑成型而得到回收利用。11第11頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一熱裂解和催化裂解技術：日本T.Sawaguchi等用改進型反應器在310～350℃將聚苯乙烯可控熱降解為單體、二聚體和三聚體，收率達95%。日本Y.Ishihara等以二氧化硅-氧化鋁為催化劑，在自行設計的帶鼓形螺桿的反應器中于400～500℃實現(xiàn)聚苯乙烯的熱降解和催化降解，產物回收率96%～97%；日本K.Kitagawa等用碳化法處理廢棄酚醛樹脂，在氮氣中于600℃將廢棄的酚醛樹脂碳化，所得產物可作為熱塑性塑料的填料使用。12第12頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一5.1.1再循環(huán)利用技術

5.1.1.3廢棄木質材料循環(huán)利用技術廢棄木制材料循環(huán)利用有兩種方式，即物質循環(huán)利用和能量利用。其中物質循環(huán)利用是指對廢棄木材回收后進行二次加工，制成各種人造板重新使用，也可以將廢棄木材制成活性碳、工業(yè)碳或合成氣體作為化學原料使用；而廢棄木材的能量利用，是指將其作為工業(yè)燃料或發(fā)電，也可作為家庭燃料。13第13頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一（1）廢棄木材的物質循環(huán)利用技術①直接利用。對于那些較粗大的廢棄木料如果沒有腐蝕或蟲蛀，經適當?shù)某?、去缺、修補等處理后，即可直接再利用，加工成家具或建筑橋梁。②木塑復合材料。將木材纖維、木粉、廢紙與廢舊塑料采用高溫熔化混合熱成型、非氣流成型、擠塑成型等工藝生產各種木塑復合材料產品，用于室外家具、木塑托盤、汽車工業(yè)等方面。木塑復合材料是塑料和木材資源利用的新技術，已得到國際上的重視。14第14頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一③紙質人造板。有濕法和干法兩種工藝。其中濕法成型的制造工藝類似于我國的濕法成型纖維板，但無熱壓工段，原料大多采用回收廢紙。干法成型紙質板是采用氣流鋪裝成型，原料大部分為廢舊的新聞紙，其制造工藝和干法硬質纖維板制造工藝類似。15第15頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一④再生刨花板。該刨花板采用一部分廢棄木質材料如建筑物廢棄木質材料、廢棄包裝材料等作為原料制成，制造工藝和普通刨花板類似，但在原料制備階段有所不同。為了減少廢棄木質材料中的鐵釘、石塊等對削片機、刨片機道具的損壞，先采用無刀錘式粉碎機將廢棄材料粉碎，再利用磁選、水洗機和氣流分選機對粗刨花進行篩選，除去這些雜物后，進行削片刨片等加工。16第16頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一⑤用作肥料和飼料?？梢詫⒉荒茉倮玫膹U舊木質材料及植物纖維資源在自然或人工條件下，降解或水解為肥料和飼料使用。17第17頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一5.1.2避害技術無害化是環(huán)境友好材料必須具有的特性，無毒無害是指在產品生命周期的全過程中，選擇原材料、提取原材料、生產工藝過程中，生產以及廢棄處置等各個階段均不能對人身及環(huán)境造成危害。18第18頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一一些常見的毒性較大的化學品有：苯類、甲苯類、二甲苯類、二氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烷；三氯乙烯、四氯乙烯、氯仿、甲基酮類、氰及其化合物、鎳及其化合物、鎘及其化合物、鉻及其化合物、鉛及其化合物、汞及其化合物。一般情況下，這些物質都具有劇毒、不易降解或易產生生物積累等特點。19第19頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一例如，鹵代烴廣泛應用于塑料、電絕緣體、農藥、木材防腐劑等多種產品中，而許多鹵代烴的化學性質極端穩(wěn)定、脂溶性高、水溶性低，特別容易產生生物積累。化學性質極端穩(wěn)定意味著這類物質幾乎永不消失，脂溶性高意味著易被有機體吸收，水溶性低意味著難以排出。由于重金屬離子極易與蛋白質分子結合，破壞蛋白質與其他金屬離子如鐵、鋅類離子的平衡，使某些蛋白質如酶類、DNA等失去活性，導致生物體中毒。20第20頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一在材料生產中，或作為原料或由于工藝的要求，許多過程都不可避免地引入一些有害物，不但在生產中造成污染，惡化勞動條件，其轉化為產品后對人體健康和環(huán)境都將造成長期的影響。因此，在材料生產中使用各種原料和輔料時，應盡量以無害、低害代替有害、高害，減少有害物的產生。目前材料的生產、加工行業(yè)都已研究出不少較為成熟的有害物替代和避害技術，包括用無害原材料代替有害原材料，以及用環(huán)境友好的生產工藝代替污染較嚴重的生產工藝等。21第21頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一避害技術處理示意圖下圖是用環(huán)境友好生產工藝代替污染嚴重生產工藝的避害技術處理示意圖。產品無害廢物環(huán)境資源能源有污染工藝環(huán)境友好工藝22第22頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一與再循環(huán)利用技術原理類似的是，避害技術仍然是將有害物留在生產過程內部進行處理，將有害物在進入環(huán)境之前轉化為無害物，在排放到環(huán)境以前進行消化，避免污染環(huán)境。與再生循環(huán)處理不同的是，避害技術不是將產生的廢物重新利用，而是原料或工藝的替代減少污染物的產生量。在這個意義上，避害技術似乎比再生循環(huán)技術更為積極主動一些。23第23頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一（1）用無害材料替代有害材料一般來說，原材料是產品生產的第一步，原料路線的選擇與生產過程中污染物的產生密切相關。目前還有不少產品采用了高污染的原料路線，如中小型聚氯乙烯生產采用電石乙炔為原料，產生大量電石渣廢料，不僅對環(huán)境造成威脅，也為末端治理留下很重的負擔。24第24頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一生產一種產品采用什么原料路線是由很多因素決定的，包括資源、技術、經濟等，但以犧牲環(huán)境為代價，或者需要很高的廢物處理費用來彌補原料路線的不足，是不適宜的。通過技術更新，可以用對環(huán)境無害的原料代替對環(huán)境有害的原料，從而減小對環(huán)境的污染。25第25頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一在材料的表面處理中，無氰電鍍是較典型的環(huán)境避害技術。在鍍鋅、銅、鎘、錫、銀等電鍍工藝中，都要用氰化物作為配位劑。氰化物是劇毒物質，且用量又大，在鍍槽表面易散發(fā)出劇毒的氰化氫氣體，危害人體健康并污染環(huán)境。經過技術研究，現(xiàn)在電鍍中已廣泛采用無氰電鍍技術，用對環(huán)境和人體無害的物質代替氰化物作為配位劑，從而消除了氰化物的危害。26第26頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一涂料具有對材料表面保護和裝飾的重要應用。近年來，為防止鉛及其化合物對人體的危害，在涂料行業(yè)中已廣泛使用無鉛涂料，即用鋅鋇白或鈦白粉代替鉛白粉作為表面涂料的白色添加劑，用氧化鐵紅代替鉛丹用于防銹底漆，等等。27第27頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一類似以無毒材料代替有毒材料的例子很多:如在印刷行業(yè)中用無鉛合金或塑料代替印刷字模用的含鉛合金；用玻璃纖維、泡沫聚乙烯代替石棉作為隔熱材料；化學工業(yè)中，用二氯苯代替苯作為合成偶氮染料的原料；用不含鉻的溶液代替含鉻的溶液，對鋁合金進行化學浸洗，等等。28第28頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一（2）用環(huán)境友好的生產工藝代替污染較重的生產工藝原料確定之后，所采用的生產工藝技術路線就成為決定有害物產生的重要因素。在材料的生產加工中，應盡量選擇那些不產生有害物質或在生產過程中能將有害物質消滅或回收利用的工藝路線。通過改變生產方式，主要是技術更新和工藝置換，采用環(huán)境友好的生產工藝，保護環(huán)境，實現(xiàn)避害。29第29頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一技術更新是應用不同的原理設計新的生產工藝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的污染嚴重的工藝。一般來說，工藝的改動對技術的依賴程度較大，一個新的生產工藝，往往需要很長的時間，亦需投入大量的人力物力，才能開發(fā)完成。30第30頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一由于人類對環(huán)境問題的重視，近20年來許多新技術的開發(fā)主要是為了改善環(huán)境、減小污染。如以前苯胺的生產主要采用鐵粉還原硝基苯的工藝路線，生產過程產生大量鐵泥廢渣及廢水，其中含有對人體危害極大的硝基苯和氨基苯，現(xiàn)在采用流態(tài)化技術，改用氫氣催化還原，使生產過程連續(xù)化，大大減少了生產中有害物對人及環(huán)境的污染。31第31頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一除改變整個生產工藝的方式外，對一個生產工藝中的一個工序或生產設備進行技術改造，或工藝置換也可改善環(huán)境，減少污染物的產生。實踐中多采用改動設備、改變作業(yè)方法或改變生產工序等，以達到不產生，或少產生有害物。32第32頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一如在金屬制造及表面涂裝行業(yè)中，經常要對工件進行表面化學清洗處理，而化學清洗過程往往會產生酸堿廢液及重金屬離子等有害物。因此，對不同金屬和生產工藝，可以采取不同的環(huán)境友好表面處理工藝，減少直至避免污染物的產生。如對黃銅材料，可采用內裝玻璃磨料或鋼球的震動裝置代替硝酸酸洗的工藝；對鈦及其合金可采用機械刮膜的方法代替化學清洗去除鈦的表面氧化層；采用絲和碳化物的機械拋光方法代替堿洗處理，等等。33第33頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一5.1.3控制技術當工業(yè)過程產生的廢棄物既不能重新再生循環(huán)利用，也不能通過工藝更新減少有害物的產生，同時也不能在該工藝過程內部進行消化處理時，為了維持生產過程的繼續(xù)進行，不得不向環(huán)境排放一定量的污染物。所謂污染控制技術是指對向環(huán)境排放的污染物，在排放到環(huán)境以前進行處理的工藝過程和技術。34第34頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一表1一些材料生產過程對環(huán)境的影響35第35頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一由表可見，工業(yè)廢棄物對環(huán)境的影響主要是消耗資源，有毒、有害物質的排放，以及土地占用和退化。特別是工業(yè)廢棄物中的有毒、有害物質如果直接排放進入環(huán)境，會對環(huán)境造成極大的破環(huán)。為了防治環(huán)境污染和保護人群健康及保持生態(tài)平衡，各國制定了大氣、水及土壤環(huán)境質量標準和廢氣、廢水、廢渣的排放標準。工業(yè)三廢在進入環(huán)境之前，必須進行處理，以達標排放。36第36頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一污染物排放原理示意圖關于污染物排放控制方法，一般包括減少有害物排放的分離處理、無害化轉化處理及有害物收集儲存處理等，其技術原理示意圖如下圖所示。其核心還是將有害物在進入環(huán)境之前轉化為無害物，盡量減小對環(huán)境的損害。產品無害廢物環(huán)境資源能源生產廢物處理37第37頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一減少有害物排放的分離處理方法是將生產過程產生的廢棄物進行分離，將有害物和無害物分開，回收利用有用成分，直接排放無害物，對有害成分進行處理后再排放。典型的污染物分離處理方法是成分分離處理工藝，特別是單相多組分共存體系，可按其不同成分的離子或分子進行分離。如采用電磁快速加熱法處理金屬塑料復合體系，利用交變磁場中金屬部件產生的熱，使金屬與高分子聚合物之間的粘合劑失去作用，達到分別回收金屬和廢塑料的目的。38第38頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一除成分分離方法外，相分離工藝技術也可以用于減少有害物的體積或資源回收。在鍍鉻生產工藝中，可將霧化的鍍鉻廢液進行收集并液化處理，經過濾后，再用隔膜電解或脫水，即可再作為鍍鉻液使用；沉淀鉻渣中的6價鉻為有害物，經處理可制成帶磁性的FeO和CrO，可作電磁塊的原料。39第39頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一環(huán)保中通常提到的“三廢”包括氣、液、固三種形態(tài)廢棄物，是可以相互轉化的。如廢氣中的NOx、SOx升到空中，經轉化并溶于雨水降落形成液態(tài)的酸雨；廢水中的溶解態(tài)物質，經沉淀處理后分離出的污泥又成為固態(tài)廢渣；廢渣中的可溶性成分被雨水淋濾進入局部蓄水區(qū)致使該區(qū)域水質變?yōu)閺U水，三種狀態(tài)如此循環(huán)轉換?？刂?、治理時要綜合考慮，確保將有害物在進入環(huán)境之前徹底轉化為無害物。40第40頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一無害化轉化處理指對一些污染物進行物理或化學轉化處理，使有害物變成無害物再向環(huán)境排放，消除有害物對環(huán)境的影響.物理轉化除上述的分離處理外，還包括沉淀、過濾、吸附、吸收等處理技術；化學轉化則主要包括氧化、還原、催化及生物處理等。41第41頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一關于有害物收集儲存處理，在工業(yè)三廢處理中目前應用較普遍。如工業(yè)廢氣排放前，應先進行除塵，將固體顆粒物收集脫除，再根據廢氣成分及環(huán)保要求進行其他處理。廢水、廢渣處理前先進行清污分流、減量化和回收有用組分等預處理，然后用化學或生物方法將有害物轉化為無害物。42第42頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一防止有害物質未經處理就進入環(huán)境，關鍵在于工藝生產流程的密封程度，包括設備本身的密閉狀況及保證投料、出料、物料輸送等過程中有害物不能逸出。如橡膠加工中的塑煉和混煉是在開煉機和密煉機中進行的，如不密閉，則散發(fā)出大量有毒氣體和煙塵。一些生產設備，如破碎機、電鍍機、清洗槽等，均可采用密閉的方法。此外，加強防范意識，杜絕生產過程中的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，也是很重要的。43第43頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一5.1.4補救修復技術對一個具體的工藝生產過程，上面介紹的廢棄物再生循環(huán)利用技術、避免有害物產生的避害技術及污染物控制技術都是希望將污染控制在該生產過程內部，當某一生產過程經過上述處理后，仍有一些污染物不得不向環(huán)境排放。在這種情況下必須對污染的環(huán)境采取補救修復技術。44第44頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一廣義上，環(huán)境的補救修復包括對由于過去污染物排放的積累造成的環(huán)境污染的補救和修復，以及由于正在進行的生產過程對環(huán)境造成的污染的補救修復處理。后一種情況相當于把污染控制過程移至生產過程外面進行，這樣可對幾個生產工藝過程用一種污染處理工藝進行同時處理，相當于一個獨立的環(huán)境污染處理系統(tǒng)。45第45頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一環(huán)境污染的補救修復處理示意圖詳細的技術原理示意圖如下圖所示。顯然，污染物的產生和排放有時難以避免，需要對它們進行必要的處理和處置，使其對環(huán)境的危害降至最低。產品無害廢物環(huán)境資源能源生產生產生產補救修復46第46頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一例如核工業(yè)產生的廢水、廢氣、廢渣及受到放射性污染的各類廢物，經過充分的縮減后，所剩的放射性物質仍很難通過化學或生物的方法穩(wěn)定下來。它們一旦生成，就會對環(huán)境產生影響。為了盡量減少放射性物質對人類和自然界的危害，一般將其固化后深埋，與環(huán)境永遠隔離。隨著核分離技術和反應堆技術的發(fā)展，從高放射性廢液中分離出長壽命的放射性元素并通過反應堆使其轉變?yōu)槠渌麩o危害或危害小的放射性元素的技術日趨成熟。47第47頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一針對積累下來的生態(tài)環(huán)境問題，如全球氣候變暖、臭氧層耗竭、大面積的酸雨污染、淡水資源的枯竭及污染、生物多樣性銳減、土壤退化及沙漠化加速、森林銳減等，都與人類社會工業(yè)化進程有緊密關系?；謴瓦@些失衡的生態(tài)系統(tǒng)，改善環(huán)境條件，需要大量的新技術支持和長期細致的工作.因這些環(huán)境問題的實質在于人類經濟活動索取資源的速度超過了資源本身及其替代品的再生速度，以及向環(huán)境排放廢棄物的數(shù)量超過了環(huán)境自凈能力。48第48頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一所以，一方面對現(xiàn)有的環(huán)境污染進行治理，將已進入環(huán)境的有害物轉化為無害物，恢復失衡的生態(tài)系統(tǒng)；另一方面需對正在運行的生產過程進行控制，既包括對系統(tǒng)內的污染物進行總量控制，也包括對排放出來的污染物進行治理。49第49頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一在材料行業(yè)，可采取的環(huán)境補救修復措施有：對生產過程推行清潔生產，節(jié)能降耗，減少排污量和污染物的毒性；建立一種高效生產和污染源削減，并能使廢物循環(huán)回收利用的生產閉合圈，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。同時，開發(fā)固體廢棄物的綜合利用技術，降低材料的環(huán)境負擔性；開發(fā)環(huán)境凈化材料、環(huán)境修復材料等功能材料，改善地球的生態(tài)環(huán)境。50第50頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一5.2清潔生產技術清潔生產的概念和理論基礎清潔生產的內容清潔生產的主要途徑清潔生產的評價51第51頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一5.2.1清潔生產的概念和理論基礎在環(huán)境友好型加工技術中，清潔生產是一個重要內容。清潔生產既是一種提高資源效率、減小環(huán)境污染的工業(yè)生產方法，也是一種環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的概念，還是一種工業(yè)生產組織和管理的思路。研究、開發(fā)清潔生產工藝和技術，實行清潔生產管理方式，大力推行清潔產品，已成為世界各國工業(yè)界、環(huán)保界、經濟界、科學界的共識和關注的熱點。52第52頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一（1）定義：清潔生產是通過產品設計、原料選擇、工藝改革、生產過程管理和物料內部循環(huán)利用等環(huán)境的科學化與合理化，使工業(yè)生產最終產生的污染物最少的一種工業(yè)生產方法和管理思路。清潔生產包括清潔的生產過程和清潔的產品兩方面的內容，即不僅要實現(xiàn)生產過程的無污染或少污染，而且生產出來的產品在使用和最終報廢處理過程中也不對環(huán)境造成損害。53第53頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一從方法上理解，清潔生產是在可能的最大限度內減少生產過程所產生的廢物量，包括提高能源效率，合理利用資源，改進生產工藝，更新產品設計，原材料替代，促進生產的科學管理、維護、培訓及倉儲控制等。但清潔生產不包括廢棄物的廠外再生利用、有害毒性處理和轉移等末端處理過程。54第54頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一從管理上理解，清潔生產是指將綜合預防的環(huán)境管理策略持續(xù)地應用于生產過程、產品和服務中，以提高生產效率和降低對人類及環(huán)境的危害。對生產過程而言，清潔生產包括節(jié)約材料和能源、淘汰有毒原材料、減少廢物排放并避免其有害毒性；對產品而言，清潔生產旨在降低產品在整個生命周期中，即從原材料的開采到產品的最終處置對人類及環(huán)境的有害影響；對服務而言，清潔生產指將預防性環(huán)境管理戰(zhàn)略結合到服務的設計和提供活動中，減少產品最終報廢處理過程對環(huán)境的影響。55第55頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一從概念上理解，清潔生產是指既可滿足人類的需要、又可合理使用自然資源和能源，并保護環(huán)境的生產方法和措施，其實質是物料和能耗最少的人類生產活動的規(guī)劃和管理，將廢物減量化、資源化和無害化，或消滅于生產過程之中，是一種對人類和環(huán)境無害的可持續(xù)發(fā)展的生產活動.56第56頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一因此，清潔生產的中心思想是用減少或避免產生污染等始端防止技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的末端治理技術，節(jié)約原材料和能源，淘汰有害材料，減少污染物和廢棄物的排放，避免廢物排放對人類和環(huán)境的有害性。應該指出，在清潔生產的概念中不但含有技術方面的可行性，還包括經濟方面的可盈利性和社會方面的可持續(xù)發(fā)展性。57第57頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一在環(huán)境方面可直接表現(xiàn)出減少或消除污染；在經濟方面可表現(xiàn)出節(jié)約資源能源、降低生產成本、提高產品質量、增加產品的市場競爭力；在技術方面，所謂的清潔生產過程和產品是和現(xiàn)有的工業(yè)和產品相比較而言的，推行清潔生產本身就是一個不斷完善的過程，始終需要新技術的支持，不斷開發(fā)新技術，改進新工藝，提出更新的目標，達到更高的水平。58第58頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一（2）清潔生產的理論基礎圍繞提高資源效率，減少環(huán)境污染，有關清潔生產的理論基礎主要包括廢物與資源轉化理論、生產過程最優(yōu)化理論及社會化大生產理論等。清潔生產的廢物與資源轉化理論是以物質不滅定律和能量守恒定律為基礎的。在生產過程中，所有的物料都遵循物質平衡原則。生產過程中產生的廢物越多，則原料亦即資源消耗越大，也就是說，所有的廢物都是由原料轉化而來的。清潔生產可使廢物產生量最小化，也就等于使原料得到了最有效的利用。59第59頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一所以，提高資源效率是清潔生產的一個重要內容。此外資源和廢物是一個相對的概念，一個生產過程所產生的廢物可作為另一個生產過程的原料，使廢物再生循環(huán)利用，從另一方面體現(xiàn)了廢物與資源轉化理論。60第60頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一由廢物與資源轉化理論可引出生產過程最優(yōu)化理論。當目標鎖定在提高資源效率時，將廢物轉化為另一個生產過程的資源是一條途徑。在該生產過程內部使物料消耗最少，產品產出率最高是更積極的選擇。即投入原料最少，而使產品的產出率達到最大，這就是生產過程最優(yōu)化理論的核心。這個理論與前面介紹的資源效率理論追求的目標是一致的。61第61頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一根據最優(yōu)化生產理論，在很多情況下，廢物產生量最小化可表示為目標函數(shù)，求其在約束條件下的最優(yōu)解。具體的應用可根據具體生產過程的要求、工藝路線、原料和產品的物理化學性質、廢物排放的環(huán)境標準等因素進行數(shù)學量化處理和求解。62第62頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一清潔生產的社會化大生產理論是根據馬克思主義的經濟學原理建立的。社會化大生產理論的核心是用最少的勞動消耗，生產出最多的滿足社會需要的產品，這也是經濟活動的最高準則。當今世界的社會化、集約化的大生產和科學進步，為清潔生產提供了必要條件。因此，有利于社會化大生產和科學進步的工業(yè)政策，特別是有利于經濟增長方式由粗放型向集約型轉變的技術經濟政策等，都能為推行清潔生產提供發(fā)展的條件。63第63頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一清潔生產推行20年來，全球范圍的成功案例表明上述清潔生產的理論基礎起到了重要作用。如關于廢物與資源轉化理論，目前已普遍發(fā)展為資源效率理論，建立了4倍因子增長理論、10倍因子增長理論等新概念、新理論；關于社會化大生產理論的應用，近幾年全球范圍內跨國公司的兼并潮流，證明了馬克思100多年前建立的經濟學理論具有杰出的遠見和指導意義。隨著科學技術和社會的不斷發(fā)展和進步，關于清潔生產的理論將會得到不斷的完善和發(fā)展。64第64頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一5.2.2清潔生產的內容清潔生產的內容主要包括:清潔能源和資源清潔工藝清潔設備清潔產品清潔服務清潔管理清潔審計65第65頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一清潔生產內容框架示意圖由圖可見，清潔生產的所有內容都圍繞一個核心，即在工藝過程中減少環(huán)境污染，實現(xiàn)經濟效益、環(huán)境效益和社會效益的統(tǒng)一，最后實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的工業(yè)生產。清潔生產清潔能源清潔工藝清潔資源清潔設備清潔產品清潔服務清潔管理清潔審計經濟效益環(huán)境效益社會效益66第66頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一清潔的能源在生產過程中實現(xiàn)最少的能量消耗；對化石能源要實現(xiàn)清潔燃燒；開發(fā)低污染的新能源如核能，可控聚變能或再生能源如太陽能、水能、風能、地熱等；有關能源的有效利用技術與節(jié)能措施等，從能源利用的途徑使生產的驅動過程對環(huán)境影響較小。67第67頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一清潔資源要求在生產過程中實現(xiàn)最少的原材料消耗；用無毒材料代替有毒材料，減少有害物料的投放，從源頭控制，避免最終對環(huán)境的毒性影響。同時，優(yōu)化原材料的使用，提高材料的使用效率也是一項重要內容。68第68頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一清潔的生產工藝是清潔生產思想產生的最初動力之一。清潔的生產工藝流程要求在原料加工、使用、廢棄等過程中無污染或少污染，無排放或少排放；盡量實現(xiàn)物料自循環(huán)，以及高效率的安全生產過程；生產過程中實施無毒排放或無毒副產品。69第69頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一清潔的生產設備最主要的是具有良好的密閉生產系統(tǒng)，消除生產過程中的跑、冒、漏、滴等。改進生產設備，優(yōu)先采用不產生或少產生廢物和污染的設備，提高設備效率，改進設備的運行條件。另外，生產過程中不產生對環(huán)境有害的噪音也要靠設備條件來實現(xiàn)與維持。70第70頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一清潔的產品:調整產品結構，發(fā)展清潔產品，用對環(huán)境和人體無害的產品取代有毒有害的產品，使產品具有令人滿意的使用性能、可接受的經濟成本、適當?shù)膲勖?、對人無毒、對環(huán)境無害、易回收再生等性能。71第71頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一清潔的服務指在產品的售后服務過程中建立環(huán)境意識，通過維護、保修、更換等一系列環(huán)節(jié)減少對環(huán)境的影響。同時，建立廢品回收系統(tǒng)，發(fā)展回收、提純工藝，提高廢物回收利用率等也是清潔服務的內容。72第72頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一清潔管理包括實施現(xiàn)代化管理、提高生產效率、優(yōu)化生產組織、控制原料消耗、崗位技術培訓、培養(yǎng)環(huán)境意識、監(jiān)督規(guī)范執(zhí)行情況等，從而加強生產全過程管理，通過管理途徑保障生產效率和環(huán)境保護各項措施的實現(xiàn)。73第73頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一清潔審計是環(huán)境影響評價和分析的一種方法，主要通過對一個生產過程的檢查評價，了解該生產過程的工藝條件，特別是有毒有害物料及其他廢棄物的產生和排放情況，經過對技術、經濟和環(huán)境的可行性分析，判斷現(xiàn)有生產工藝對環(huán)境的影響以及為篩選新的生產工藝提供環(huán)境影響的定量數(shù)據。74第74頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一5.2.3清潔生產的主要途徑實現(xiàn)清潔生產有兩個要點：一是提高物料轉化過程的資源效率，即從原料投放到廢棄物排出整個過程的有效產出；二是組織生產過程的環(huán)境意識，即從產品開發(fā)到市場售后服務，都要關注產品的生產和使用對環(huán)境的影響。所以，清潔生產主要是針對各種產品和生產過程對環(huán)境的不利影響，以實現(xiàn)污染預防為目標，研究、開發(fā)并實施各種環(huán)境友好工藝和技術。75第75頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一實現(xiàn)清潔生產的途徑主要包括清潔規(guī)劃和管理，提高資源效率，減少廢物排放，以及開發(fā)環(huán)境友好產品和工藝，等等。清潔規(guī)劃和管理主要是對生產工藝過程推行先進的管理方式，提高員工素質和環(huán)境意識，實行良好的內部管理規(guī)范，加強物料安全貯運管理，改進設備與儀表維護，減少泄漏發(fā)生，等等；優(yōu)化生產結構，實施規(guī)模化、專業(yè)化生產的生產方式。另外，制定與生產相適應的清潔生產政策，保障先進的生產技術和工藝能夠在實踐中得到貫徹和應用，也是清潔規(guī)劃和管理的重要內容。76第76頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一有效地利用自然資源，重視廢物的回收再利用，從而提高資源效率是實現(xiàn)清潔生產的重要途徑。包括開發(fā)和應用通過原材料改變和有毒原材料的替代技術，減少有害廢物的毒性和數(shù)量，以及將廢物中有價資源再生回收，并在生產流程內部得到循環(huán)利用，等等。資源的回收利用一直是材料可持續(xù)發(fā)展的主題之一，是處理廢棄物和節(jié)省資源、節(jié)約能源的重要措施。通過資源的綜合利用、短缺資源的代用、二次資源的回收利用，以及節(jié)能、省料、節(jié)水等，實現(xiàn)合理利用資源，減緩資源的耗竭。77第77頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一資源回收的途徑有廢棄物的單純回收再利用，產品或零部件的回收再利用，對廢棄物進行加工處理后作為原材料再利用，以及能源回收利用等。78第78頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一

煤燃燒過程中的綜合利用示意圖煤氣化燃燒烴類煤氣煤渣煤灰發(fā)電脫硫廢熱CO2化工產品民用建材提取有色金屬硫酸硫磺溫室種植溫室養(yǎng)殖固化利用79第79頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一將煤使用過程中的物質和能量轉化過程結合起來考慮，使生產過程中的動力過程和各種工藝過程結合成一個一體化的工業(yè)過程，從而有效地提高了煤燃燒過程中的資源效率。80第80頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一在生產過程中，開發(fā)清潔生產新工藝，減少直至消除廢物和污染的產生與排放，促進工業(yè)產品的生產和消費過程與環(huán)境過程相容，等等，減少整個工業(yè)活動對人類和環(huán)境的危害，對實現(xiàn)清潔生產具有重要意義。具體內容包括:減少廢物排放；采用無廢、低廢的清潔工藝；通過工藝技術改革、設備改進和優(yōu)化工藝操作控制，對工藝過程的污染源進行削減；實現(xiàn)污染排放的過程控制，實施鼓勵廢物回收的政策.81第81頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一開發(fā)先進材料與先進生產工藝流程是節(jié)約資源與減少環(huán)境污染的主要途徑。研究及開發(fā)環(huán)境友好產品和工藝，進行落后產品的變更和替代，對量大面廣的傳統(tǒng)材料產業(yè)的生產等過程進行環(huán)境協(xié)調性改造，從根本上提高資源、能源效率，減少和消除污染，實施零排放工程和綠色工程，這是材料產業(yè)環(huán)境協(xié)調性發(fā)展的治本之道，是實現(xiàn)清潔生產最主要的途徑。82第82頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一環(huán)境問題的產生，不僅僅是生產末端的污染排放問題，在整個生產過程及其各個環(huán)節(jié)中都會產生環(huán)境污染的可能。因此，只對生產末端進行污染控制遠不能解決現(xiàn)有的環(huán)境問題。只有發(fā)展清潔生產技術，生產綠色產品，推行生產全過程的清潔控制，才能建立節(jié)能、降耗、節(jié)水、節(jié)地的資源節(jié)約型經濟，實現(xiàn)生產方式的變革，加速可持續(xù)發(fā)展生產模式的全面轉換，以盡可能小的環(huán)境代價和最小能源、資源消耗，獲得最大的經濟發(fā)展效益。83第83頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會發(fā)表的“里約環(huán)境與發(fā)展宣言”指出，為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，使所有的人都享有較高的生活質量，各國應當減少和清除不可持續(xù)發(fā)展的生產和消費方式。清潔生產作為實現(xiàn)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有利保障，受到了各國的重視。推行清潔生產，將工業(yè)污染防止從末端治理轉變?yōu)槿^程控制，是實現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)生產新文明、實施環(huán)境和經濟協(xié)調發(fā)展的關鍵。84第84頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一長期以來，我國傳統(tǒng)的經濟增長方式，以粗放型外延發(fā)展為主，通過高投入、高消耗、高污染實現(xiàn)了經濟的較高增長，導致經濟效益低，原材料及能源消耗大，環(huán)境污染越來越嚴重，制約了經濟的良性發(fā)展，也影響了人民群眾的身體健康。而且，主要技術經濟指標大大落后于發(fā)達國家，據估計，我國總能源利用率只有33%左右，礦產資源利用率僅40%～50%，社會最終產品的產出效率僅占原料投入量的20%～30%；我國每年缺水約500m3億，但工業(yè)單位產品用水量卻高出發(fā)達國家5～10倍，這種狀況對于人均資源占有量遠低于世界水平的我國來說，更是值得重視的問題。85第85頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一如何克服我國工業(yè)生產中存在的問題，既要實現(xiàn)經濟的持續(xù)增長，又要與環(huán)境保持相和諧，唯一的出路就是在工業(yè)生產過程中推行清潔生產，特別是要采取一些有效的措施，如：（1）進一步提高全民的清潔生產意識。充分發(fā)揮宣傳媒介的作用，采取多種方式，廣泛開展宣傳，使企業(yè)、政府各部門及社會各界對清潔生產有更深刻的認識。企業(yè)作為清潔生產的主體，需不斷提高經濟與環(huán)境持續(xù)發(fā)展的環(huán)境意識，樹立生產全過程中污染預防的積極思想。86第86頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一（2）加快清潔生產法規(guī)建設。從世界范圍來看，在國家層次上采取措施推行清潔生產，立法是其中一項重要措施。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署工業(yè)與環(huán)境中心，在第三次國際清潔生產高級研討會的總結報告中指出：“各國政府在提供必要的框架和刺激工業(yè)界對清潔生產的需求方面能發(fā)揮戰(zhàn)略作用。特別是根據本國情況采取的各種政策手段，如適當?shù)牧⒎?、有效的?zhí)法、經濟刺激、自愿協(xié)議、示范項目及信息與促進計劃等，可為推行清潔生產提供積極的實施途徑?！?7第87頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一加強清潔生產立法，對完善我國的環(huán)境保護法制，實現(xiàn)經濟效益、社會效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一，保障經濟和社會的可持續(xù)發(fā)展具有十分重大的意義，同時也是我國推行清潔生產的時代要求。88第88頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一（3）資金支持是推行清潔生產的一個重要措施。一方面，需要企業(yè)將清潔生產納入自有資金使用安排決策中，樹立長期發(fā)展的觀念，逐步形成資金使用的良性循環(huán)；另一方面，在國家宏觀調控下，需要制定銀行金融等部門對清潔生產貸款的優(yōu)惠政策以及稅收、電力等相關部門的配套優(yōu)惠政策，切實為企業(yè)清潔生產提供堅強后盾。89第89頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一（4）建立企業(yè)內外部監(jiān)督機制，改變目前部分企業(yè)領導只顧自己在任期間的短期功績意識，從而真正避免吃祖宗的飯，斷子孫路，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的先進生產方式。（5）實施產品環(huán)境標志認證工作，引導全社會樹立可持續(xù)消費觀念，鼓勵企業(yè)實行清潔生產。（6）積極開展清潔技術和裝備方面的研究，并提供清潔生產技術、信息的咨詢服務，促進企業(yè)的清潔生產走上依靠科技進步的軌道上來。（7）積極開展國際交流和合作，利用國外的先進技術和工藝，推進我國清潔生產的發(fā)展。90第90頁，共99頁，2023年，2月20日，星期一5.2.4清潔生產的評價在環(huán)境保護中，所謂產品生命周期，是指產品從原料