清洁生产的研究进展及应用实践.docx

1、清洁生产的研究进展及应用实践卷面成绩平时成绩课程综合成绩研究生课程考核试卷（适用于课程论文、提交报告）科 目：工业污染预防与清洁生产 教 师：姓 名： 学 号：专 业： 环境工程 类 别：上课时间： 2014年4月至2014年6月考生成绩：阅卷评语：阅卷教师(签名)研究生工业污染预防与清洁生产课程考核要求报告题目范围:结合本学期课程内容，就国际和国内在工业污染预防和清洁生产领域的研究进展进行概括和评述，例如有关理论、科学方法等方面的进展和推行清洁生产方面的措施、实施清洁生产的实践等。工程硕士可结合自己的实际工作，针对具体行业论述其清洁生产的进展情况，辅以比较典型的案例评价。报告质量的评估要点：

2、1.报告内容重点关注最新进展，尽量减少对众所周知的一般理论的文字累述；字数在6000字以上；2.参考文献以高级别的期刊文章为主，总数不少于20篇，其中英文不少于10篇；3.报告总体结构合理，逻辑层次清晰，语言文字简练，表述清楚，格式规范（参照发表的期刊文章格式）。报告提交时间：请在2014年6月27日前提交课程报告。清洁生产研究进展及应用实践摘要：对清洁生产的起源，定义及内涵进行探讨，并分析了清洁生产的理论基础及实现途径，进一步阐述了清洁生产的指标体系和评价方法，指出了清洁生产的研究层次和当前研究状况，列举和分析了各类清洁生产的应用实践。目前，清洁生产推进已初见成效，但我国清洁生产整体水平还不

3、高。今后，要以科学发展为前提，坚持企业为主体，政府指导与推动，强化政策引导和激励，逐步形成企业自觉实施清洁生产的机制，为实现走新型工业化道路与可持续发展做出更大的贡献。关键词：清洁生产，资源，生命周期，评价ProgressonCleanerProductionResearchandApplicationPracticesAbstracts：Inthispaper,weexploredtheorigin,definitionandconnotationofcleanerproductionandalsoanalyzedthetheoreticalbasisandimplementationapp

4、roachesofcleanerproduction.Theindexsystemandevaluationmethodsofcleanerproductionwerefurtherelaborated,andcleanerproductionlevelsandcurrentresearchstatuswerepointedout.Theapplicationandpracticesofvarioustypesofcleanerproductionwereenumeratedandanalyzed.Currently,cleanerproductionhasgainedinitialprogr

5、ess.However,theoveralllevelofcleanerproductionisnothighinChina.Inthefuture,inordertoachievethesuccessofthenewpathofindustrializationandsustainabledevelopment,weshouldregardscientificdevelopmentandenterprisesaspreconditionandmainstay.Furthermore,governmentguidanceandpolicyguidanceandencouragementshou

6、ldbegreatlypromoted,whichwillhelptoformthemechanismforenterprisestoconscientiouslyimplementcleanerproduction.Keywords:cleanerproduction,resource,lifecycle,assessment1引言随着工业化进程的加速，越来越多污染物废物进入环境超出了自然环境的自净能力，不仅污染环境，还影响人体健康。同时，工业化也将使自然资源的消耗超出其恢复能力，破坏全球生态环境的平衡。联合国环境规划署(unitednationsenvironmentprogramme,U

7、NEP)理事会于1989年5月就做出关于环境无害技术的决定。1990年10月，环境署工业与环境中心推出了清洁生产计划。此后，清洁生产得到较快发展。1992年6月在里约热内卢联合国环境发展大会上，清洁生产被正式接纳为可持续发展的先决条件，并列入其纲领文件21世纪议程，提出了加强清洁生产的建议。同年10月在巴黎举行的清洁生产会议上，UNEP对清洁生产计划作了发展性调整，建立了示范项目及国家清洁生产中心，以有助于建设地方体制的清洁生产能力。1993年5月UNEP理事会又推出了环境无害技术转让的决定。1994年5月，可持续发展委员会再次认定清洁生产是可持续发展的基本条件。1994年10月在华沙举行第三

8、次清洁生产高级顾问研讨会，与会者评论了世界范围清洁生产的进展，评估了清洁生产存在的挑战和障碍，并讨论下一步行动。自清洁生产提出以来，每2年举行一次研讨会，通过研究探讨，进一步推动了清洁生产的创新与发展。在美国和欧洲，清洁生产的实施保证了企业在运营中减少损失并增加利润，同时也促进了一系列商业性质的环境管理和策略方面的投资，从而导致了高产量、高回报和市场占有率1-2。即便如此，某些清洁生产规划可能需要长期大量的资金投入和长久的回报期，这类规划项目通常也不被企业或投资方看好3-5。在国内，有研究将我国清洁生产的形成与发展过程划分为三个阶段6-7：第一阶段从1983年到1992年，为清洁生产的形成阶段

9、；第二阶段从1993年到2002年，为清洁生产的推行阶段；第三阶段从2003年开始进入依法全面推行清洁生产的阶段。中国政府制定中国21世纪议程，将推行清洁生产作为实施可持续发展战略的一项重要措施。同时国务院建设项目环境保护管理条例也明文规定：“工业建设项目应当采用能耗物耗小、污染物产生量少的清洁生产工艺，合理利用自然资源，防止环境污染和生态破坏。” 推行清洁生产已经成为世界各国实现经济、社会可持续发展的必然选择。2清洁生产定义及内涵清洁生产是人们在对末端治理进行深刻反思基础上提出的策略，在不同的地区和国家存在着许多不同但相近的提法，使用着具有类似含义的多种术语，如欧洲国家称之为“少废无废工艺”

10、、日本多称“无公害工艺”；美国则称“废物最少化”、“污染预防”、“减废技术”等8。与清洁生产相关的名词部分见表1。表1与清洁生产相关的名词Table1Sometermsrelevanttocleanerproduction中文名称 英文名称预估和预防战略 Anticipate-and-PreventStrategies规避战略 AvoidanceStrategy首尾源战略 Front-EndResourceManagement废物预防 WastePrevention源削减 SourceReduction源控制 SourceControl清洁工艺 CleanTechnology低、无废物工艺 L

11、ow-and-non-WasteTechnology低废物工艺 Low-WasteTechnology低污染工艺 Low-PollutingTechnology污染控制工艺 PollutionControlTechnology废物规避 WasteAvoidance废物削减 WasteReduction污染预防 PollutionPrevention废物最小化 WasteMinimizationUNEP1996年给出了关于清洁生产的定义6：清洁生产是对生产工艺和产品不断运用一体化的预防性环境战略，以减少其对人体和环境的风险。后来，其又对清洁生产定义做了进一步补充和完善，提出“要求将环境因素纳入设

12、计和所提供的服务中”9。2013年，清洁生产被UNEP定义为“一种用于提升资源使用效率，最小化风险和环境影响，在运营中减少废物产生和费用支出的综合性环境预防策略”10。另外，中国21世纪议程和中华人民共和国清洁生产促进法也对其做出了类似定义。清洁生产基本内涵可概括为3方面11：清洁的原料和能源利用、清洁的生产过程及清洁的产品。清洁原料指少用或不用有毒有害及稀缺的原材料。清洁能源利用包括新能源开发、可再生能源利用、现有能源清洁利用以及对传统常规能源采取清洁利用的方法。采用无毒、无害的中间产品；选用少废、无废工艺和高效设备；尽量减少生产过程中的各种危险性因素；采用可靠、简单的生产操作和控制方法；对

13、物料进行内部循环利用；完善生产管理，不断提高科学管理水平。产品设计应考虑节约原料和能源，少用昂贵和稀缺的原料；在产品使用过程中以及使用后不含危害人体健康和破坏生态环境的因素；产品包装合理；产品使用后易于回收、重复使用和再生；产品使用寿命和使用功能合理。清洁生产是一种新的“创造性的思想，该思想将整体预防的环境战略持续应用于生产过程”产品和服务中，以维持生产活动的可持续性12-13。清洁生产是一种预防性方法，要求在产品或工艺的整个寿命周期的所有阶段，都必须考虑预防污染，或将产品或工艺过程中对人体健康及环境的短期和长期风险降至最小。清洁生产打破了传统的“管端”管理模式，而注重从源头寻找使污染最少化的

14、途径。清洁生产的实施能够节约能源、降低原材料消耗、减少污染、降低产品成本和“废物”处理费用，提高劳动生产率，改善劳动条件，直接或间接地提高经济效益。3清洁生产的理论基础3.1物质平衡理论根据物质不灭定律，在生产过程中，物质按照平衡原理相互转化，生产过程中产生的废物越多，则原料（资源）消耗越大，即废物由原料转化而来，清洁生产使废物最小化，也等于原料（资源）得到最大化利用8-9。原料和废物是一个相对概念，在一个生产过程中产生的废物有可能成为另一个过程的原料。将废料转化为资源，就可以达到资源的最大利用率。清洁生产以合理利用自然资源和源头预防工业污染为目标，以物质循环利用为主要手段，其最基本的理论基础

15、是物质平衡理论，即质量（能量）守恒原理，用于对清洁生产过程可行性的分析和对物质流或能量流的分析调控。3.2产品的生命周期理论作为生命周期研究开始的标志是在1969年由美国中西部资源研究所(MRI)所开展的针对可口可乐公司的饮料包装瓶进行评价的研究。该研究试图从最初的原材料采掘到最终的废弃物处理，进行全过程的跟踪与定量分析。正是由于MRI对饮料瓶的研究，使得可口可乐公司抛弃了它过去长期使用的玻璃瓶，转而采用至今仍然使用的塑料瓶。产品生命周期是指从原材料的采掘、原材料生产、产品设计制造、包装储运、销售使用，直到最后废弃处置的全过程，即产品从摇篮到坟墓的生命全过程。产品生命周期就是反映了一个特定市场

16、对某一特定产品的需求随时间变化的规律，这里的产品生命指的是产品的市场生命，而不是产品的物质生命14。生命周期评价(lifecycleassessment,LCA)是从产品或服务的生命周期全过程来评价其潜在环境影响的方法。生命周期评价实际上是对资源消耗和污染排放的一种系统分析过程。生命周期评价通过分析比较一个产品系统的相关投入和产出的清单，评价投入产出所伴随的潜在环境影响，比较研究目的，对清单分析结果及影响评价的各个阶段进行有效的释义15。生命周期评价注重研究系统在生命健康，人类健康和资源消耗领域的环境影响。LCA被广泛的应用于工业17-18、农业生产19-20及能源21、材料及其再生领域中，L

17、CA在在环境管理领域如废物管理、修复技术选择及服务业、建筑业等方面也有所应用。生命周期评价的框架目标和范围的确定清单分析影响评价结果解释图1生命周期评价的框架（ISO14040:1997）Figure1TheframeofLCA(ISO14040:1997)直接应用：产品的开发与改进制定战略计划制定公开的政策市场营销其它3.3产业生态学思想在自然生态系统中，所有的动物和植物以及它们产生的废物都是某些其他有机体的食物。在这个庞大的自然系统中，物质和能量在一个巨大的食物链中循环和转化，从而使整个系统得以保持平衡和不断进化。自然生态系统中产生的废物是最少的，而在人类经济系统中，生产和消费的经济活动链

18、中未完全使用的材料和能量成为了产业废物，大多被弃置在自然环境中成为废弃物，或变成其他生产和消费过程中的可用材料和能源。当废弃物的数量超过自净能力时，产生环境污染，久而久之将造成环境恶化和资源匮乏。环境污染主要是工业废物引起的，工业废物往往是在生产之前的原材料加工、产品的生产过程以及产品的使用寿命结束后的处置过程三个主要阶段产生的。传统的工业模式和经济概念没有深入考虑工业产品的原材料从哪里来，废物向哪里去。传统的生产和消费观念限制了工业废物的回收和再循环与工业过程的再结合。研究学者认为，工业废物不应该废弃，而应该作为其他工业过程和产品的材料来源，工业废物应该被看作一种副产品，只是尚未找到合适的用

19、途。要彻底解决该问题，就必须在废物和污染产生之前就消除它或者避免它的产生。这就需要在产品的生产之前、生产过程中和废弃的整个生命周期着手，使工业废物得以避免，减少和再利用。这就是产业生态学的基本思想，它试图从工业和技术的角度来协调经济与环境发展之间的关系。产业生态学还试图将整个产业系统视为一种类似于自然生态系统的封闭体系，其中一个体系要素产生的废物，是另一个体系要素所需的资源来源。这样整个产业系统内的各个要素就形成了相互依存，类似于自然生态系统的食物链过程的“产业生态系统”。有限 资源资源产业废料资源废料能量生态系统产业生态系统组分 组分产业生态系统组分组分a) b) c)图2a)开放型产业生态

20、系统；b)半开放型产业生态系统；c)封闭性产业生态系统Figure2a)Theopenindustrialecosystem;b)Thesemi-openindustrialecosystem;c)Theclosedindustrialecosystem3清洁生产的实现途径对于一个产生污染的企业来说，其生产成本由污染控制费用及制造费用（包括所用材料的开支、劳动力费用、工厂一般管理费用等之和）。很自然地，可以把清洁生产划分成两种类型。类型是消除了污染控制费用，并降低了制造成本。类型虽然总成本降低了，但只是降低了污染控制费用，而制造费用却增加了。类型称之为“高效益”清洁生产，类型为“边际效益”清洁

21、生产。而那种降低污染控制费用却增加制造费用，增加总生产成本的清洁生产，虽有助于污染削减，但不能给企业提供成本效益的解决办法，被采用的机会甚少或不会被采用。牛秋雅22等认为，清洁生产的实现途径主要包括加强政府、环保等部门的宏观管理，加强企业管理，大力开发、实施清洁生产实用技术。特别是加强内部管理，能够节省投资，有明显的经济效益，应优先考虑。但同时强调，应该针对现阶段我国不同行业、不同企业的实际情况，有所侧重地依靠不同途径的共同作用，促进我国企业实现清洁生产。比如对经营状况的不同的企业及新建扩建企业采取不同的清洁生产措施。林锋23也提出了类似的看法，认为完善政策保障，提倡资源的综合利用，改良工艺和

22、设备，加强企业管理，提高效率是实现清洁生产的主要途径。4清洁生产评价指标体系及方法4.1清洁生产评价指标体系当前，在我国建设工程环境影响评价及生产过程技术经济评价工作中，有关清洁生产的评估，大都存在着思路差异大、深度广度不一，评价指标不规范，评价方法粗糙简单，定性论述多，定量论述少的问题24-25，从而难以形成判断，使清洁生产流于形式。因此，制定和实施一套具有科学性和激励性，且符合我国目前环境管理水平的简单易行的清洁生产评价指标体系对推进我国清洁生产进程具有积极意义。从清洁生产的战略思想和内涵看，评价指标体系的设定应把握好以下三个环节的要求：生产过程，要求节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，减少

23、降低所有废弃物的数量和毒性。产品，要求减少从原料提炼到产品最终处置的全生命周期影响。环境，要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。王守兰等15将清洁生产的评价指标分为资源指标、污染物产生指标、环境经济效益指标和产品清洁指标四大类，由14个单项指标构成。评价指标的结构、含义和计算见表2。其他学者也分析研究或利用了类似的指标体系24-26。表2清洁生产定量评价指标体系Table2Quantitativeevaluationindexsystemofcleanerproduction指标 序号 单项指标名称 含义及计算 说明t主要原辅料年用量之和（）资源指标1物耗系数2能耗系数3清洁水耗系数4资源有

24、毒有害系数MJ能源年消耗量（k）Mt清洁水年用量（）Mt有毒有害原材料和能源年用量之和（）M5 废水产生系数t废水年产生量（）Mt废气年产生量（）M产品年产量（规模）污染物产生指标6废气产生系数7固体废物产生系数8产污增长系数9产污有毒系数Mt固体废物年产生量（）Mt“三废”中污染物年产生总量增长率（）年产值增长率t年产生“三废”中有毒有害污染物的量（）M初始环保投资额（元）环境经济效益10环保投资偿还期B-C年环境代价11环保成本MB环保投指标 12 环境系数 年环境代价产品有毒有害成分的量资年总效益C年环保产品13清洁产品系数产品总量运转费用清洁 14 产品技术寿命 产品功能保持良好的时间

25、4.2清洁生产评价方法清洁生产评价方法，国外常用的清洁生产评价方法有层次分析法、加权因子法和输入输出法等27。如层次分析法在欧盟常用于产品的生命周期评估。国内常用的评价方法有：清洁度法、百分制法、指数法和模糊数学法等。其中指数法较为全面而准确，指数法分为单项评价指数、类别评价指数和综合评价指数，对评价指标的原始数据进行“标准化”处理，使评价指标转换成同一尺度上可以相互比较的量21。4.2.1指数评价法4.2.1.1单项评价指数单项评价指数，是以类比项目相应的单项指标参照值作为评价标准，进行计算而得到的。其计算公式为Oi=di/ai(i=1,2,3n)式中Oi单项评价指数；di目标项目某单项评价

26、指标对象值（设计值）；ai类比项目某单项指标参考值。4.2.1.2类别评价指数类别评价指数是更具所属各单项指数的算术平均值计算而来。计算公式为Cj=(Oi)/n(j=1,2,3m)式中Cj类别评价指数；n该类别下的设的单项个数。4.2.1.3综合评价指数为了既使评价全面，又能克服个别评价指标对评价结果准确性的掩盖，避免确定加权系数的主观影响，采用一种兼顾极值或突出最大值型的记权型的综合评价指数。计算公式为：i, jIp=(O2m+C2,a)/2式中Ip清洁生产综合评价指数；Oi,m各项评价指数中的最大值；Cj,a类别评价指数的平均值；m评价指标体系下设的类别指标数；4.2.1.4清洁生产等级的

27、确定如何评估评估综合评价指数的水平，推荐采用分级制的模式，即将综合指数分成五个等级，按照清洁生产评估综合指数Ip所达到的水平给企业清洁生产定级，具体分级设想见表3。表3企业清洁生产的等级划分Table3Classificationofenterprisescleanerproduction项目 清洁生产 传统先进 一般 落后 淘汰达到水平 国际先进水平 国内先进水平 国内平均水平 国内中下水平 淘汰水平综合评价指数Ip1.001.00Ip1.151.15Ip1.401.401.80(Ip)1清洁生产：指有关指标达到本行业国际先进水平；2传统先进：指有关指标达到本行业国内先进水平；3一般：指有关

28、指标达到本行业国内平均水平；4落后：指有关指标处于本行业国内中下水平；5淘汰：指有关指标均为本行业淘汰水平。如果类别评价指数(Cj)或单项评价指数的值(Oi)1.00时，表明该类别或单项评价指标出现了高于类比项目的指标，故可以据此寻找原因，调整工艺路线或方案，使之达到类比项目的先进水平。4.2.2模糊数学评价法先从定性的模糊选择入手，然后通过模糊变换原理进行运算取得结果。考虑到一些因素的确定是模糊的，也就是在确定各因素指标体系之后对各因素指标不做定量处理，由评估专家对各因素指标进行模糊选择，统计出专家群体对各评估因素指标体系的选择结果，再按照所建立的数学模型进行计算28。首先建立模糊数学综合评价的模式；再将复杂的评价问题演变为一个较为简便的模糊变换。设x是评价因素集，即X=x1,x2,xn；Y评价水平等级决策集，即Y=y1,y2,yn。于任意的xiX,yiY，rij表示xi在yj上的特征指标(可能程度)，i i对于每个xi得一组(r