清潔生產原理與應用

清潔生產原理與應用2清潔生產的理論基礎2.1生態(tài)控制理論2.2物質平衡理論2.3最優(yōu)化理論2.4社會化大生產理論2.5可持續(xù)發(fā)展理論2.6生命周期理論2.72.8工業(yè)代謝2.9產業(yè)生態(tài)化理論重點：掌握清潔生產的相關理論難點：理解全過程控制和產業(yè)生態(tài)化是實現(xiàn)清潔生產的基本保證。

9/20/20232清潔生產的理論基礎總結上一章節(jié)的內容，我們不難認識到：在現(xiàn)實中，末端治理范式也日益難以為繼，其不足主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）末端治理需要很大的投資，運行費用高，建設周期長，經濟效益小，企業(yè)缺乏積極性。對于企業(yè)而言，一般來講，污染物的處理與其經濟收益相矛盾，所以其積極性普遍不高，需要政府和社會的強制性監(jiān)督。9/20/20232清潔生產的理論基礎（2）能源和資源不能有效利用，一些本可以回收利用的原材料變成“三廢”處理或排放掉，造成資源的浪費和環(huán)境的嚴重污染。像城市垃圾中的玻璃、廢紙、廢塑料、廢金屬等成分，都具有一定的經濟價值，像工業(yè)固體廢物等則更具有回收利用價值，但就是因為缺少有效的分揀和收集措施，缺少綜合利用途徑，上述可資源化的污染物難以回收再利用。

9/20/20232清潔生產的理論基礎（3）在污染物排放標準上只注意濃度控制而忽視了總量控制。各類法規(guī)和政策大多只規(guī)定污染物的排放濃度標準，對超標排放的企業(yè)單位進行限制和懲罰。這種做法，沒有認識到環(huán)境質量是由污染物總量與環(huán)境容量決定的這一事實。沒有將污染物控制和削減與當?shù)丨h(huán)境目標相聯(lián)系，區(qū)域內各企業(yè)只要達到排放標準就算完成了治理任務。9/20/20232清潔生產的理論基礎總體來看，末端治理的方法是將污染物從一種形式轉化到另一種形式，對環(huán)境而言，污染物依舊存在。末端控制是污染物在介質間的轉移，特別是有毒、有害物質往往轉化為新的污染物，造成二次污染，形成治不勝治的惡性循環(huán)，不能從根本上消除污染。如：凈化廢氣產生廢水；凈化污水產生污泥；焚燒固體廢棄物造成大氣污染；填埋有害廢物又污染土壤和地下水。9/20/20232清潔生產的理論基礎由此可見，末端治理范式是一切從人類的利益出發(fā)的，維護人的價值和權利就成為人類活動的最根本的出發(fā)點和最終價值依據(jù)，而不顧及對其他物種的傷害。環(huán)境惡化的趨勢警示我們，如果再不改變現(xiàn)有的發(fā)展范式，人類必將走上自取滅亡的不歸路。

恩格斯說：“我們不要過分陶醉于我們人類對自然界的勝利。對于每一次這樣的勝利，自然界都對我們進行報復。每一次勝利，起初確實取得了我們預期的結果，但是往后和再往后卻發(fā)生完全不同的、出乎預料的影響，常常把最初的結果又消除了?！薄蹲匀晦q證法》9/20/20232清潔生產的理論基礎以生產過程末端治理的理論為基礎的“污染者付費原則”的確定，曾經對于遏止環(huán)境污染的迅速擴展發(fā)揮了歷史性作用。但是，從資源短缺到資源枯竭的現(xiàn)狀，我們不難看出末端治理范式的理論基礎已經無法再支撐起現(xiàn)實分析的框架。9/20/20232清潔生產的理論基礎馬克思早在100多年前就指出，把生產排泄物減少到最低限度和把一切進人生產的原料和輔助材料的直接利用提高到最大限度，是社會化大生產的最終必然結果。清潔生產的理念是一種認識世界的哲學思想，一般認為，伴隨經濟增長必然產生污染，但必須將污染控制在一種使人們相對能接受的水平。還要考慮到自然生態(tài)環(huán)境的長期承載能力，與此同時，對環(huán)境保護也要考慮到一定經濟發(fā)展水平下的經濟支持能力，采取積極可行的環(huán)境政策，配合和推進經濟發(fā)展。9/20/20232.1生態(tài)控制理論生態(tài)控制論是在生物控制論、智能控制論、經濟控制論和社會控制論基礎上逐漸發(fā)展起來以人為中心的社會—經濟—自然復合生態(tài)系統(tǒng)的調控理論。各種生物按其食物關系排列起來的鏈狀順序稱為食物鏈(FoodChain)。多條食物鏈彼此交錯連結形成的網狀結構稱為食物網(FoodWeb)。整體有序。循環(huán)再生。9/20/2023對于一個系統(tǒng)，其發(fā)展演化的方向和結果不是唯一的，存在多種可能性。系統(tǒng)到底選擇哪種可能性，與系統(tǒng)的內在性質及系統(tǒng)所處的外部環(huán)境條件有關。盡管系統(tǒng)的發(fā)展有多種可能性存在，但并不總是朝向人類所期望的目標方向發(fā)展，而經常由于系統(tǒng)內在的原因或外界影響，使系統(tǒng)偏離目標。因此，人類必須不斷地對系統(tǒng)進行調控，以使其達到預期的目標。9/20/20232.2物質平衡理論物質平衡理論（廢物與資源轉化理論）。物質平衡理論是清潔生產的物流基礎。人與自然之間全面的物質變換過程,不僅是產生使用價值的物質變換過程，也是產生廢棄物的物質變換過程（盡管后者并不是人類進行生產勞動的目的）。非產品產出的存在是客觀的，因為任一生產工藝的生產率(轉化率)都不可能是百分之百，同樣，經濟活動中產生廢棄物的現(xiàn)象也是客觀的。對廢棄物的錯誤處置行為導致了環(huán)境污染與生態(tài)破壞,而且從廢物中提取可用的資源(假定技術條件允許),需要消耗更多的資源,這在經濟上是不合算的。9/20/2023在生產過程中，產生的廢物越多，則原料(資源)消耗越大，廢物是由原料轉化而來的。清潔生產主張利用先進技術對廢物進行調整和控制使廢物最小化，并使其繼續(xù)在經濟系統(tǒng)內參與物質變換,直至成為自然界可以接受的形式。根據(jù)物質守衡定律,在生產過程的任何一個階段,廢物的減少都對企業(yè)提高生產資料利用率有促進作用。所以，清潔生產體現(xiàn)了資源利用最大化，廢物產生最小化，對生態(tài)環(huán)境無害化，成為實現(xiàn)環(huán)境效益和經濟效益的最佳模式。9/20/2023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。清潔生產可使廢物產生量最小化，所以，提高資源效率是清潔生產的一個重要內容。一個生產過程所產生的廢物可恰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。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。9/20/20232.3價值最優(yōu)化理論最優(yōu)化理論。清潔生產實際上是求解滿足生產特定條件下，使其原料消耗最少，而使產品產出率最高的問題。此問題的理論基礎是數(shù)學的最優(yōu)化理論。很多情況下，廢物最小量化可表示為目標函數(shù)，而清潔生產則是求他在約束條件下的最優(yōu)解。最優(yōu)化理論(optimalitytheory)是指自然選擇總是傾向于使動物最有效地傳遞其基因，因而也是最有效地從事各種活動，包括使它們活動時的時間分配和能量利用達到最佳狀態(tài)?！袨樯鷳B(tài)學定義

9/20/2023由于廢棄物產生的客觀性,生產資料不可能百分之百轉化為商品,總會形成廢物。人類必須采取措施才能避免環(huán)境污染,所以不僅花費在使用價值生產上的勞動是人類所必需的,而且人類為減少廢棄物排放、保護環(huán)境所付出的勞動,同樣為社會發(fā)展所必需。因此生產商品所需的社會必要勞動時間不僅包括傳統(tǒng)意義上的社會必要勞動時間,而且還應包括花費在資源、環(huán)境上的社會必要勞動時間。忽視全過程控制,把控制污染與生產過程割裂開來,必然增加生產商品所需的全部社會必要勞動時間。9/20/2023實施清潔生產能有效縮短社會必要勞動時間。清潔生產把污染盡可能消除在生產過程中,大大減輕了末端治理費用,降低了治理技術開發(fā)的難度，從整體上使生產商品所需全部社會必要勞動時間減到了最少。9/20/20232.4社會化大生產理論社會化大生產理論。馬克思主義認為，用最少的勞動消耗，生產出最多的滿足社會需要的產品，是社會主義建設的最高準則。馬克思曾預言：機器的改良，使那些在原有形式上本來不能利用的物質獲得一種在新的生產中可以利用的形式，科學的進步，特別是化學的進步，發(fā)現(xiàn)了那些廢物的有用性。當今社會化大生產和科學進步，為清潔生產提供了必要的條件。9/20/2023環(huán)境污染會造成外部不經濟性，末端治理一定程度上加劇了外部不經濟性。弱化外部不經濟性的的重要手段就是推行清潔生產。當社會的總資源投入一定時,企業(yè)實施清潔生產使得社會產品總量增加,社會總效益增加；企業(yè)實施清潔生產減少廢棄物產生,從而減少企業(yè)把治理成本轉嫁給社會的機會成本,有效弱化外部不經濟性。9/20/20232.5可持續(xù)發(fā)展理論可持續(xù)發(fā)展理論。為滿足當前需要以不損害未來各代需要為前提，“不損害未來各代需要”等價于維持生態(tài)和社會可持續(xù)發(fā)展適當水平?？沙掷m(xù)發(fā)展的關鍵目標為：促進經濟增長；提高經濟增長質量；滿足社會對就業(yè)、食品、能源、水資源及衛(wèi)生方面的基本需要；將人口控制在可持續(xù)水平；保護和加強資源基礎；對技術重新定向和對風險進行管理；在決策中將環(huán)境與經濟學相結合；重構國際經濟關系。生態(tài)可持續(xù)是作為發(fā)展過程目標的人類活動模式的期望特征。9/20/2023清潔生產作為一種全新的模式,它的物流基礎、價值基礎、經濟基礎都體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的內涵要求。對于我國這樣這樣的人均資源匱乏、經濟高速發(fā)展而同時環(huán)境污染又相當嚴重的國家來說,清潔生產是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的最佳選擇。9/20/20232.6生命周期理論生命周期(LifeCycle)理論?；竞x可以通俗地理解為“從搖籃到墳墓”(Cradle-to-Grave)的整個過程。對于某個產品而言，就是從自然中來回到自然中去的全過程，也就是既包括制造產品所需要的原材料的采集、加工等生產過程，也包括產品貯存、運輸?shù)攘魍ㄟ^程，還包括產品的使用過程以及產品報廢或處置等廢棄回到自然過程，這個過程構成了一個完整的產品的生命周期。9/20/2023生命周期評價（LifeCycleAssessment,即LCA）是一種用于評估產品在其整個生命周期中，即從原材料的獲取、產品的生產直至產品使用后的處置，對環(huán)境影響的技術和方法。LCA已經納入ISO14000環(huán)境管理系列標準而成為國際上環(huán)境管理和產品設計的一個重要支持工具。9/20/2023生命周期評價起源于1969年美國中西部研究所受可口可樂委托對飲料容器從原材料采掘到廢棄物最終處理的全過程進行的跟蹤與定量分析。根據(jù)ISO14040：1999的定義，LCA是指“對一個產品系統(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，具體包括互相聯(lián)系、不斷重復進行的四個步驟：目的與范圍的確定、清單分析、影響評價和結果解釋。9/20/2023生命周期評價主要應用在通過確定和定量化研究能量和物質利用及廢棄物的環(huán)境排放來評估一種產品、工序和生產活動造成的環(huán)境負載；評價能源材料利用和廢棄物排放的影響以及評價環(huán)境改善的方法。9/20/2023生命周期評價首先辨識和量化整個生命周期階段中能量和物質的消耗以及環(huán)境釋放，然后評價這些消耗和釋放對環(huán)境的影響，最后辨識和評價減少這些影響的機會。生命周期評價注重研究系統(tǒng)在生態(tài)健康、人類健康和資源消耗領域內的環(huán)境影響。9/20/20232.7生態(tài)設計生態(tài)設計（ecologicaldesign），也稱綠色設計或生命周期設計或環(huán)境設計，是指將環(huán)境因素納入設計之中，從而幫助確定設計的決策方向。生態(tài)設計按生態(tài)學原理進行的人工生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能、代謝過程和產品及其工藝流程的系統(tǒng)設計。生態(tài)設計遵從本地化、節(jié)約化、自然化、進化式、人人參與和天人合一等原則，強調減量化、再利用和再循環(huán)。9/20/20232.8工業(yè)代謝工業(yè)代謝研究方法的根據(jù)是質量守恒定理。一定數(shù)量的物質因人類活動而消失在生物圈之中，但其質量卻是守恒的。工業(yè)代謝研究方法旨在揭示經濟活動純物質的數(shù)量與質量規(guī)模，展示構成工業(yè)活動全部物質（不僅僅是能量的）流動與儲存。因此，工業(yè)代謝研究的方法論就在于建立物質結算表，估算物質流動與儲存的數(shù)量，描繪其行進的路線和復雜的動力學機制，同時也指出它們的物理的和化學的狀態(tài)。9/20/2023如果工業(yè)體系模仿生物界的運行規(guī)則，人類將受益無窮9/20/20232.9產業(yè)生態(tài)化理論產業(yè)生態(tài)化是指產業(yè)自然生態(tài)有機循環(huán)機理，在自然系統(tǒng)承載能力內，對特定地域空間內產業(yè)系統(tǒng)、自然系統(tǒng)與社會系統(tǒng)之間進行耦合優(yōu)化，達到充分利用資源，消除環(huán)境破壞，協(xié)調自然、社會與經濟的持續(xù)發(fā)展。9/20/2023企業(yè)之間的物質循環(huán)與代謝是生態(tài)產業(yè)作為生命系統(tǒng)的活力與健康的體現(xiàn)。系統(tǒng)內各企業(yè)在投入產出的同時，物質循環(huán)代謝的功效越高（或總體成本效益越高），生態(tài)產業(yè)系統(tǒng)越健康，其投入產出效益也越高。9/20/2023產業(yè)生態(tài)化的一個核心問題是產業(yè)系統(tǒng)內的企業(yè)之間能夠進行物質傳遞和循環(huán)。然而，生態(tài)產業(yè)系統(tǒng)的物質循環(huán)不是封閉循環(huán)，而是內部物質循環(huán)，對外具有投入產出功能的開放系統(tǒng)，如圖所示：9/20/2023產業(yè)生態(tài)化作為獲取和維持可持續(xù)發(fā)展的一種實踐手段，旨在倡導一種全新的、一體化的循環(huán)模式，即經濟系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)具有高度的統(tǒng)一性。產業(yè)生態(tài)化認為物質和能量的總體循環(huán)貫穿于從原材料開采到產品生產、包裝、使用以及廢料最終處理的全過程。9/20/2023物質和能量的循環(huán)優(yōu)化不僅僅局限于一個企業(yè)內部，而注