第二章

實現清潔生產的主要方法本章講授要點：介紹實現清潔生產的主要方法。包括資源的綜合利用、改革工藝和設備、組織企業內的物料循環、加強管理、改進產品設計體系、必要的末端處理、組織區域內的清潔生產等。重點：清潔生產的組織實施與管理。企業和區域內的物料循環。第一節

概述一.清潔生產目的

清潔生產指以節約能源、降低原材料消耗、減少污染物的排放量為目標，以科學管理、技術進步為手段，以政策為推動力，目的是提高污染防治效果，降低污染防治費用，消除或減少工業生產對人類健康和環境的影響。

因此，清潔生產可以理解為工業發展的一種目標模式。即利用清潔能源、原材料，采用清潔的生產工藝技術，生產出清潔的產品。

同時，實現清潔生產，不是單純從技術、經濟角度出發來改進生產活動，而是從生態經濟（循環經濟）的角度出發，根據合理利用資源，保護生態環境這樣一個原則，考察工業產品從研究、設計、生產到消費的全過程，以期協調社會和自然相互關系。

二.清潔生產的內容

從清潔生產的內容來看，主要包括清潔的能源、清潔的生產工藝和清潔的產品等。1.清潔的能源

(1)常規能源的清潔利用，如采用凈煤技術，逐步提高液體燃料、天然氣的使用比例;

(2)可再生能源的利用，如水力資源的充分開發和利用;

(3)新能源的開發，如太陽能、生物質能、風能、潮汐能、地熱能的開發和利用;(4)各種節能技術和措施等，如在能耗大的化工行業采用熱電聯產技術，提高能源利用率。生物質原料氣化裝置

利用天然氣，既供熱，又發電，實現熱電聯產

2.清潔的生產過程

(1)盡量少用、不用有毒有害的原料，這就需要在工藝設計中充分考慮;(2)消除有毒、有害的中間產品;(3)減少或消除生產過程的各種危險性因素，如高溫、高壓、低溫、低壓、易燃、易爆、強噪聲、強振動等;(4)采用少廢、無廢的工藝;(5)選擇高效的設備;(6)加強物料的再循環(廠內、廠外);(7)簡便、可靠的操作和控制;(8)完善的管理等等。3.清潔的產品(1)節約原料和能源，少用昂貴和稀缺原料，利用二次資源作原料;(2)產品在使用過程中以及使用后不含有危害人體健康和生態環境的因素;(3)易于回收、復用和再生;

(4)合理包裝;(5)合理的使用功能(以及具有節能、節水、降低噪聲的功能)和合理的使用壽命;(6)產品報廢后易處理、易降解等。關于合理包裝：1991-2000年，我國生產的44億噸水泥，37.5億噸是用袋裝。其中消耗紙張2250萬噸每年排放固體廢物283萬噸大力發展水泥散裝化

推行清潔生產在于實現兩個全過程控制:

(1)在宏觀層次上組織工業生產的全過程控制，包括資源和地域的評價、規劃、組織、實施、運營管理和效益評價等環節;(2)在微觀層次上的物料轉化生產全過程的控制。包括原料的采集、貯運、預處理、加工、成型、包裝、產品和貯存等環節。

此外，在清潔生產的實施中，不但要有技術上的可行性，還應包括經濟上可贏利性，體現經濟效益、環境效益和社會效益的統一。

清潔生產過程示意圖

三.實現清潔生產的主要途徑根據清潔生產的概念、近年來工業實踐、以及在開發和利用清潔生產技術方面所積累的經驗，可歸納出以下一些實現清潔生產的主要途徑：（1）資源的合理利用（2）改革工藝和設備（3）組織企業（廠）內的物料循環（4）改進產品設計體系（5）加強管理（6）必要的末端處理（7）組織區域內的清潔生產等第二節

資源的綜合利用一.概念

自然資源:（廣義）指在一定的時空條件下，能夠產生經濟價值，提高人類當前和未來福利的自然環境因素的總稱。（狹義）指自然界中可以直接被人類生產和生活利用的自然物。自然資源又稱地球資源。自然資源實際上包括了原料和能源等。自然資源的分類可再生資源不可再生資源恒定（永續）資源水資源

所謂一次能源是指直接取自自然界沒有經過加工轉換的各種能量和資源，它包括：原煤、原油、天然氣、油頁巖、核能、太陽能、水力、風力、波浪能、潮汐能、地熱、生物質能和海洋溫差能等等。

由一次能源經過加工轉換以后得到的能源產品，稱為二次能源，例如：電力、蒸汽、煤氣、汽油、柴油、重油、液化石油氣、酒精、沼氣、氫氣和焦炭等等。二.資源綜合利用的具體做法

在一般的工藝產品中，原料費用約占成本的60-70%。通過原料的綜合利用可直接降低產品成本、提高經濟效益，同時也可減少廢物的產生和排放。因此，資源的綜合利用是創建清潔生產的首要方向。

廢鋼材煉鋼節約工業用水40％減少環境污染80％減少大氣污染70％減少廢棄物97％資源綜合利用方法：1、資源的綜合勘探、綜合評價、綜合開發2、原料成分的正確鑒別是綜合利用的前提3、形成產業鏈4、要解決一系列的工藝技術問題5、把能量和物質的轉化過程結合起來加以考慮（稱作動力-工藝一體化）6、組織跨行業的協作，做到企業間的橫向聯合采礦（煤）場

煤的氣化泛指各種煤(焦)與載氧的氣化劑（氧氣，水，二氧化碳)之間的一種不完全反應，最終生成由一氧化碳，氫氣，二氧化碳，甲烷，氮氣，硫化氫等組成的煤氣。煤的氣化反應一般可人為地簡化成氧化（放熱）反應（如碳+氧氣）,還原(吸熱)反應（如碳+水，碳+二氧化碳），甲烷生成（裂解）反應和水煤氣平衡反應（一氧化碳+水）等。

煤

汽化燃燒CO2

烴類煤氣煤渣煤灰發電廢熱供熱脫硫民用建材化工產品提取有色金屬硫酸硫磺固化溫室種植利用溫水養殖

煤的綜合利用示意圖

第三節

改革工藝和設備工業生產中產生廢棄物，造成污染，這是工藝不完善的表現。一.工藝

工藝：是從原料到產品實現物質轉化的其本軟件。對于一個理想的工藝過程，可以提出不少的要求，例如：前后工序銜接合理、能耗低、原材料消耗少、無廢或少棄物排出、安全可靠、易于自動化、所用設備簡單等。二.設備

設備：是實現物料轉化的基本硬件。它的選用是由工藝決定的，從清潔生產的觀點來看（1）對于設備本身，要求它設計合理，結構輕巧，少耗材料，特別是少用昂貴的特殊材料，易于加工安裝，使用壽命長，占地少，造價低。（2）對其運行來說，希望它能耗低、效率高，產品質量有保證，易于控制，安全可靠，物料泄漏少、滯留少，維修要求低，勞動強度小等等

我國造紙工業每年耗用燒堿100余萬噸，目前燒堿回收率不到30％，而發達國家可達到95％。我國若能將通過改進造紙生產工藝，將燒堿回收率提高到80％，一年可多回收燒堿50余萬噸。對工藝和設備改進的意義

我國是世界上工業鍋爐數量和耗煤量最多的國家。目前在用的工業鍋爐約50萬臺左右，其中94％是燃煤的，年耗原煤4．3億噸，

占全國總耗煤的33％。由于生產技術較落后，這些鍋爐的平均熱效率為65％，比發達國家低15-20個百分點，平均每年多耗原煤0．8億-1億噸，直接經濟損失約200億元。

三.改革工藝和設備的具體做法（1）簡化流程中的工序和設備；（2）實現過程連續操作，減少因開車、停車造成的不穩定狀態；（3）在原有工藝基礎上，適當改變工藝條件；（4）配備自動控制裝置，實現過程的優化控制；（5）改變原料配方，采用精料替代原料；（6）換用高效設備，改善設備布局和管線；（7）采用新工藝；（8）不同工藝相組合（化工－冶金流程）。

當前,我國亟待淘汰一批役齡過長、規模過小、工藝過老、消耗過高、污染過大、效益過低的企業和設備,諸如:土高爐、土焦化、土煉油、土冶煉、土立窯、土造紙、土制糖、土制革、柴油發電機等等。土法冶煉土法煉油實例1：苯胺制取工藝采用流化床催化加氫法替代鐵粉還原法

效果A.消除鐵泥渣的產生廢渣量由2500kg/t5kg/t

B.降低原料和動力消耗每噸苯胺產品的蒸汽消耗由3.5t1t

電耗220kw.h130kw.h工藝改進實例實例2：乙烯的制取在乙烯生產中，乙烯裝置的廢水排放量與裝置的規模、工藝設備類型以及原料種類等密切聯系。從發展方面來看，乙烯生產裝置趨向于大型化。不同規模和原料，乙烯裝置廢液排放數據比較生產規模/×104t·a-1裂解爐類型原料工藝廢水/t·t-1廢堿液/t·t-130管式爐輕柴油0.230.0111.5管式爐輕柴油3.480.737.2砂子爐原油閃蒸油2.220.11南京揚子30萬噸乙烯裝置

實例3：環氧乙烷制取乙二醇北京某石油化工廠乙二醇生產中的環氧乙烷精制塔原設計：直接蒸汽加熱廢水中COD大幅度增加

間接蒸汽加熱效果：廢水量減少

COD含量降低產品單位能耗降低產品回收率提高減少污水處理費用節約物料消耗第四節

組織企業（廠）內的物料循環

“組織企業（廠）內的物料循環”被美國環保局作為與“源處削減”并列的實現廢棄物排放量最少化的兩大基本方向之一。在這里強調的是企業（廠）層次上的物料再循環。實際上，物料再循環作為宏觀仿生的一個重要內容，可以在不同的層次上進行，如工序、流程、車間、企業乃至地區。考慮再循環的范圍越大，則實現的機會越多。傳統工業：無論在整體上，還是在局部的工藝流程上，基本都是開環系統。

原料生產過程產品使用報廢

廢料清潔生產企業：無論在整體上，還是在局部的工藝流程上，基本都是閉環系統。原料生產過程產品使用報廢廢料企業（廠）內的物料循環可分為下列幾種情況（1）將流失的物料回收作為原料返回工序中（2）將生產過程中生成的廢料經適當的處理后作為原料或原料替代物返回原生產流程中（3））將生產過程中生成的廢料經適當的處理后作為原料返回本廠其它生產過程中去。企業內廢料資源化的技術(1)工業廢料中有用資源的回收

工業廢料中可再生利用的資源主要有金屬、玻璃、塑料、紙類、纖維。例如：廢催化劑中貴重、稀有金屬的回收。（2）物質轉換再循環利用固體廢物制備各種新形態的物質，是使大量固體廢料資源化的主要方法。例如：粉煤灰生產建筑材料生產燒結磚頭、水泥利用赤泥制造硅鈣肥料全國一年耗用牙膏14億支，其中牙膏皮含鉛量達一萬余噸，回收部分只有三千多噸我國每年消耗60億支干電池，大部分沒有得到回收，這些廢干電池中含有大量可利用的物資：鋅：70000噸二氧化錳：100000噸銅：1200噸粉煤灰生產高效凈水劑

粉煤灰生產的燒結磚頭(3)能量轉換再循環

從許多固體廢料處理過程中可以回收能量，包括熱能、電能、燃料等。廠內水、氣的再循環在企業（廠）內的物料再循環中，應特別強調生產過程中所用氣和水的復用與再循環，以減少廢氣和廢水的排放。廢氣：盡量考慮處理利用。水：建立無廢水排放系統是創建清潔生產工藝的第一步。為什么說建立無廢水排放系統是創建清潔生產工藝的第一步？

水是寶貴的資源，水在工業生產中占有特別重要的地位，它可以是生產的一種原料，也可作為溶劑，或作為反應的介質。此外，大量的水還可作為冷卻劑，是水力輸送的介質和動力系統的組成部分。不同的工業部門對水的利用方式有很大的不同。在清潔生產工藝中必須建立合理的用水原則，以達到節水無廢水排放的要求。盡量做到：（1）供水、用水和凈水應作為整體系統考慮，與生產主體流程同時設計；（2）盡量少從水源取水，而使用經過適當處理的生產廢水（Reduce）

；（3）節約用水，實現一水多用；（4）凈化廢水的目的不是為了排放，而是為了使生產過程中產生的廢水再生、回用，整個企業應建立起無廢水排放的閉路用水循環系統（Recycle）；（5）凈化廢水的同時應提取廢水中的有用的組分，回用于流程中制取產品，或轉化為二次資源（Reuse）

。從上可知，建立無廢水排放系統，不但可以消除工業廢水的污染，減少新鮮水的用量，而且還能大大節省廢水治理的費用。建立完全的清潔生產工藝一般需要較大的投資改造，是一個較長的發展過程，而建立無廢水排放工藝，相對而言比較簡單，一般不需要從根本上改動主體生產工藝和設備，只需在用水的各流程、車間和企業中建立不同層次的閉路循環。因此，對于大多數企業來說，建立無廢水排放系統是創建清潔生產工藝的第一步。

第五節改進產品設計體系在傳統工業中，產品的設計原則是從經濟考慮出發的，根據經濟效益選擇原料、加工工藝，確定產品的的規格和性能。產品的使用也常常以一次為限。按照清潔生產的概念及原則，產品的設計不但應該遵循經濟的原則，而且還需要顧及環境效益；不但應考慮它在消費中的使用性能，還需要關心產品報廢成為廢品的命運。因此，有人提出了綠色（清潔生產）設計的概念。一.綠色設計的產生

工業設計傳統工業設計，在創造了現代化的生活方式和生活環境的同時：加速了資源、能源的消耗，并對地球的生態平衡造成了極大的破壞。

綠色設計

它強調減少無謂的材料消耗，重視再生材料的使用，同時考慮廢棄產品的出路問題。二.綠色（清潔生產）設計的概念

綠色（清潔生產）設計（GreenDesign）：也稱為生態設計ED、環境設計DFE、生命周期設計LCD或環境意識設計EAD。綠色（清潔生產）設計可以認為是以綠色技術為原則所進行的產品設計，即在產品的整個生命周期內，著重考慮產品屬性（可拆卸性、可回收性、可維護性、可重復利用性等）并將其作為設計目標，在滿足環境目標要求的同時，保證產品應有的功能、使用壽命、質量等。三.綠色技術

（1）概念

綠色技術（EnviromentalSoundTechnology）EST：也稱為環境友善技術。是減輕環境污染或減少原材料和自然資源使用的技術、工藝或產品的總稱。（2）綠色技術的特征

A.綠色技術不單指某一項技術，而是一個技術群。

B.綠色技術具有高度的戰略性，與可持續發展密不可分。C.綠色技術是一個發展的動態的相對概念，隨著時間的推移和科技的進步，綠色技術的內涵和外延也將不斷變化和發展。四.產品的生命周期概念

產品的生命周期：在清潔生產中，這一術語是指產品的設計、生產、流通、消費以及報廢后處置幾個階段（即所謂從“搖籃”到“墳墓”）所構成的整個過程。第六節

加強管理

工業活動離不開人的因素，在生產過程中人的因素主要體現在操作和管理上。我國的調查資料表明，目前的工業污染40%左右是由于生產過程中的管理不善造成的，只要改進操作，加強管理，不用花費很大的經濟代價，便可獲得明顯削減廢料的效果。一.實施環境管理作為管理主體的工業企業的環境管理，指的是對企業自身內部實施環境管理。其主要內容：一是，建立內部的環境管理規章制度體系；二是，對生產過程與對生產過程中產生的廢棄物進行環境管理；三是，從轉變生產方式的角度對以產品的形成、產品的包裝運輸、產品的消費以及消費后的最終出路的全過程進行環境管理。（即對產品的生命周期的全過程進行環境管理）二.企業環境管理體系的基本模式——企業環境管理國際標準（ISO14000系列）。

ISO14000系列標準的提出和實施，為環境管理體系的認證提供了合適的規范，使企業環境管理更加規范有序，同時也為企業國際交往提供了共同的語言。三.管理措施

在企業層次上推行清潔生產，需在各個環節采取嚴格的管理措施，目前很多企業參照ISO14000環境管理體系來做。

若申請ISO14000系列標準審核，則必須按ISO14000系列標準的要求去做（見后續章節中介紹）環境管理體系認證程序流程第七節

必要的末端處理

在推行清潔生產所進行的全過程控制中，同樣包括必要的末端處理。因清潔生產本身是一個相對的概念，是一個理想的模式。在目前的技術水平和經濟發