循環(huán)法在環(huán)境工藝中的應(yīng)用及展望

單 偉（江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心 江蘇 南京 210036）

許 偉 戴明忠 楊 凱（江蘇省環(huán)保廳蘇中環(huán)保督查中心 江蘇 泰州 225300）

循環(huán)法在環(huán)境工藝中的應(yīng)用及展望

單 偉（江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心 江蘇 南京 210036）

許 偉 戴明忠 楊 凱（江蘇省環(huán)保廳蘇中環(huán)保督查中心 江蘇 泰州 225300）

隨著工業(yè)社會(huì)發(fā)展，資源已接近耗竭，面臨著能源危機(jī)。為了使能源利用最大化，循環(huán)法應(yīng)用于各種環(huán)境工藝勢(shì)在必行，讓廢棄物重新利用再次進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。通過對(duì)循環(huán)法的內(nèi)涵、應(yīng)用及一些理論問題的探討和分析，以促進(jìn)環(huán)境的和諧發(fā)展，并對(duì)循環(huán)法的應(yīng)用進(jìn)行了展望。

循環(huán)法；環(huán)境工藝；能源危機(jī)；和諧發(fā)展

1 前言

大自然是一種有序的自組織系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)組成存在著多方面的恒定比例關(guān)系，進(jìn)行著有條不紊的物質(zhì)循環(huán)、能量轉(zhuǎn)換和多種符合平衡規(guī)律的運(yùn)動(dòng)過程。人類活動(dòng)對(duì)自然資本的大量消耗和非友好改造，不斷地削弱大自然自組織系統(tǒng)有限的和脆弱的自調(diào)節(jié)能力，導(dǎo)致許多原本符合平衡規(guī)律的結(jié)構(gòu)比例逼近失衡狀態(tài)。當(dāng)前工業(yè)迅速發(fā)展，人口急劇增加，自然資源枯竭和環(huán)境污染問題日益凸顯，傳統(tǒng)的發(fā)展模式已不再適應(yīng)當(dāng)前的發(fā)展要求。本文就循環(huán)法的發(fā)展背景、循環(huán)模式及應(yīng)用進(jìn)行研究分析，將循環(huán)法應(yīng)用于生產(chǎn)中，減少資源、能源的消耗，為人類社會(huì)與大自然的可持續(xù)發(fā)展與共贏提供理論借鑒。

2 循環(huán)法的內(nèi)涵及在環(huán)境工藝中發(fā)展背景

在環(huán)境工藝領(lǐng)域中，循環(huán)法是將廢棄物再次變成資源以減少最終處理量的一種生產(chǎn)方式。循環(huán)法原則體現(xiàn)在各種不同層次的循環(huán)形式上。一是企業(yè)內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)。在企業(yè)生產(chǎn)過程中，減少污染物排放，直至達(dá)到零排放的環(huán)境保護(hù)目標(biāo)。二是企業(yè)之間的物質(zhì)循環(huán)。以工業(yè)代謝和共生原理為指導(dǎo)，將若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)的企業(yè)共建于一個(gè)園區(qū)，形成不同品級(jí)使用價(jià)值鏈的生產(chǎn)與再生產(chǎn)的循環(huán)。三是生產(chǎn)和消費(fèi)的整個(gè)過程的物質(zhì)循環(huán)。在工廠企業(yè)、包裝公司、零售商和消費(fèi)者之間建立包裝廢棄物回收系統(tǒng)，確保包裝廢棄物的回收和再利用。

2.1 國外的四種循環(huán)模式

2.1.1 杜邦模式—企業(yè)內(nèi)部的循環(huán)模式

通過組織企業(yè)內(nèi)各工藝之間的物料循環(huán)，延長生產(chǎn)鏈條，減少生產(chǎn)過程中物料和能源的使用量，盡量減少廢棄物和有毒物質(zhì)的排放，最大限度地利用可再生資源，提高產(chǎn)品的耐用性等。杜邦公司創(chuàng)造性地把循環(huán)法三原則發(fā)展成為與化學(xué)工業(yè)相結(jié)合的“3R制造法”，通過放棄使用某些環(huán)境有害型的化學(xué)物質(zhì)、減少一些化學(xué)物質(zhì)的使用量以及發(fā)明回收本公司產(chǎn)品的新工藝，到1994年該公司產(chǎn)生的廢棄塑料物減少了25%，空氣污染物排放量減少了70%。

2.1.2 丹麥工業(yè)園區(qū)模式

按照工業(yè)生態(tài)學(xué)的原理，通過企業(yè)間的物質(zhì)集成、能量集成和信息集成，形成產(chǎn)業(yè)間的代謝和共生耦合關(guān)系，使一家工廠的廢氣、廢水、廢渣、廢熱或副產(chǎn)品成為另一家工廠的原料和能源，建立工業(yè)生態(tài)園區(qū)。典型代表是丹麥卡倫堡工業(yè)園區(qū)，這個(gè)工業(yè)園區(qū)的主體企業(yè)是電廠、煉油廠、制藥廠和石膏板生產(chǎn)廠，以這4個(gè)企業(yè)為核心，通過貿(mào)易方式，利用對(duì)方生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物或副產(chǎn)品，作為自己生產(chǎn)中的原料，不僅減少了廢物產(chǎn)生量和處理費(fèi)用，還產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益，形成經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的良性循環(huán)。

2.1.3 德國DSD—回收再利用體系

德國的包裝物雙元回收體系（DSD）是專門組織回收處理包裝廢棄物的非盈利社會(huì)中介組織，1995年由95家產(chǎn)品生產(chǎn)廠家、包裝物生產(chǎn)廠家、商業(yè)企業(yè)以及垃圾回收部門聯(lián)合組成，目前有1.6萬家企業(yè)加入。它將這些企業(yè)組織成為網(wǎng)絡(luò)，在需要回收的包裝物上打上綠點(diǎn)標(biāo)記，然后由DSD委托回收企業(yè)進(jìn)行處理。任何商品的包裝，只要印有綠色標(biāo)記，就表明其生產(chǎn)企業(yè)參與了“商品包裝再循環(huán)計(jì)劃”，并為處理自己產(chǎn)品的廢棄包裝交了費(fèi)?！熬G點(diǎn)”計(jì)劃的基本原則是：誰生產(chǎn)垃圾誰就要為此付出代價(jià)。企業(yè)交納的“綠點(diǎn)”費(fèi)，由DSD用來收集包裝垃圾，然后進(jìn)行清理、分揀和循環(huán)再生利用。

2.1.4 日本的循環(huán)型社會(huì)模式

日本在循環(huán)型社會(huì)建設(shè)主要體現(xiàn)在三個(gè)層次。一是政府推動(dòng)構(gòu)筑多層次法律體系。第一層次的基礎(chǔ)法，2000年6月日本政府公布了《循環(huán)型社會(huì)形成促進(jìn)基本法》。第二層次的綜合法，如《固體廢棄物管理和公共清潔法》、《促進(jìn)資源有效利用法》等。第三層次立法主要在具體行業(yè)和產(chǎn)品方面，如《家電循環(huán)法》、《汽車循環(huán)法案》、《建設(shè)循環(huán)法》、《促進(jìn)容器與包裝分類回收法》、《食品回收法》、《綠色采購法》等。二是要求企業(yè)開發(fā)高新技術(shù)，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)就要考慮資源再利用問題。三是要求國民從根本上改變觀念，把垃圾視為有用資源。

3 循環(huán)法在環(huán)境工藝中的應(yīng)用

3.1 氨的回收套用

在生產(chǎn)VE重要中間體烯醇過程中，醇化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量氨氣，洗滌工序又產(chǎn)生一定的氨水，采用氨回收氣柜對(duì)氨進(jìn)行回收套用，工藝流程如下：醇化反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣直接送人氨氣柜，洗滌產(chǎn)生的廢氨水除套用減少其排放以外，其余部分含氨廢水則經(jīng)過氨廢水蒸餾塔，將廢水中的氨進(jìn)行蒸餾轉(zhuǎn)化為高濃度氨氣送人氨氣柜，即廢水、廢氣中的氨基本轉(zhuǎn)化成氨氣送人氨氣柜，氣柜內(nèi)的氨氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮送至醇化崗位作為原料參加反應(yīng)，基本實(shí)現(xiàn)了氨的零排放。該方案實(shí)施后，可削減含高濃度氨廢水15000t/a，削減氨氮排放300t/a，減少乙炔、氨廢氣排放，節(jié)省成本60萬元/a。

3.2 廢酸水的回收利用

應(yīng)用循環(huán)法前，生產(chǎn)香葉酯過程的中間體烯酮每天產(chǎn)生50t含硫酸20-30%的廢酸水，除一部分套用外，其余用液堿進(jìn)行中和后進(jìn)人污水處理站進(jìn)行處理，每年用于中和的費(fèi)用高達(dá)600萬元，并嚴(yán)重影響了污水站處理效果。經(jīng)技術(shù)攻關(guān)，70%經(jīng)提純后供VE線中間體IPL格氏反應(yīng)使用，余下的運(yùn)至新工業(yè)園區(qū)用于堿水中和，年節(jié)約硫酸2500t。IPL格氏反應(yīng)產(chǎn)生含硫酸的廢酸水60t/d，經(jīng)提純除鹽后回收套用，基本實(shí)現(xiàn)了廢酸水的循環(huán)套用。在上虞的園區(qū)建設(shè)中，采用多效濃縮裝置將廢酸水濃縮成濃硫酸，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

3.3 循環(huán)法應(yīng)用于生態(tài)城市建設(shè)

由于大規(guī)模的工業(yè)化和城市化的規(guī)劃不合理，造成了城市環(huán)境乃至整個(gè)生態(tài)環(huán)境的破壞。為改善城市生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)城市文明及人類文明的進(jìn)步，在城市規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)布局上，應(yīng)該把城市的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源和城市環(huán)境有機(jī)結(jié)合起來，按照生態(tài)體系中的生產(chǎn)、消費(fèi)和“廢物”處理過程的機(jī)制，將現(xiàn)行的“資源－產(chǎn)品－廢物排放”開環(huán)式經(jīng)濟(jì)流程轉(zhuǎn)化為“資源－產(chǎn)品－再資源化”的閉環(huán)式經(jīng)濟(jì)流程，從而實(shí)現(xiàn)城市資源的減量化與廢棄物的資源化，提高資源的利用效率，實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

4 循環(huán)法的哲學(xué)探討及一些理論問題

4.1 互動(dòng)整合與倍增效應(yīng)

互動(dòng)（interaction）是指具有互補(bǔ)性、互利性和共生性的不同人群或不同事物之間，通過物質(zhì)、能量、信息的交換或心理交互感應(yīng)、行為交往所產(chǎn)生的彼此響應(yīng)與相互作用的過程。整合（integration）是指為了產(chǎn)生被整合對(duì)象之間的良性互動(dòng)并達(dá)到互動(dòng)整合的預(yù)期目標(biāo)，整合主體依據(jù)被整合客體之間的互補(bǔ)性、互利性的內(nèi)在聯(lián)系和彼此響應(yīng)、相互作用機(jī)制，對(duì)諸多被整合對(duì)象進(jìn)行有效的系統(tǒng)組合的組織過程，其目的是實(shí)現(xiàn)1+1>2的整體倍增效應(yīng)和某些局部的M×N乘數(shù)效應(yīng)所帶來的系統(tǒng)整合效果。

互動(dòng)整合理論在循環(huán)實(shí)體規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用關(guān)注以下幾個(gè)方面：（1）被整合對(duì)象構(gòu)成要素的重要性排序和篩選；（2）系統(tǒng)互動(dòng)整合目標(biāo)的設(shè)定；（3）系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)－能量供需平衡及其輸入－輸出分析；（4）系統(tǒng)響應(yīng)的物質(zhì)流、能量流、信息流流動(dòng)通道的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)要素相互作用機(jī)制的建立；（5）系統(tǒng)互動(dòng)整合過程的綜合調(diào)控等；（6）促成工作開展所必需的人力人才、資金等資源的投入。

4.2 守恒與平衡、循環(huán)與協(xié)同

循環(huán)法中的組合要素構(gòu)成必須守恒，遵循守恒的量變演化規(guī)律。循環(huán)系統(tǒng)中組合要素的集合關(guān)系必須通過協(xié)同而趨于平衡，遵循通過協(xié)同而平衡的質(zhì)變演化規(guī)律。由于循環(huán)遵循物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的守恒規(guī)律和平衡規(guī)律，所以完全意義上的循環(huán)是具有強(qiáng)可持續(xù)性的經(jīng)濟(jì)形態(tài)。因此，在規(guī)劃設(shè)計(jì)生態(tài)工業(yè)綜合體和生態(tài)工業(yè)園區(qū)時(shí)，首先需要運(yùn)用互動(dòng)整合等理論，依據(jù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)或同一產(chǎn)業(yè)內(nèi)部不同生產(chǎn)工藝流程之間的互利共生關(guān)系，建立最有利于物質(zhì)循環(huán)和能量梯級(jí)利用的生態(tài)工藝流程鏈或生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，其中包括關(guān)鍵鏈接技術(shù)的創(chuàng)新突破，從而在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈或流程價(jià)值鏈的效益最大化。

4.3 聚集經(jīng)濟(jì)與產(chǎn)業(yè)集群

由于工業(yè)內(nèi)部、服務(wù)業(yè)內(nèi)部以及兩者之間都存在互補(bǔ)、互利與共生的關(guān)系，為了謀求各自的聚集效益、連鎖效益和規(guī)模效益，它們?cè)诘乩砜臻g上的集中趨向和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的連鎖集群是一種普遍規(guī)律。其中，在連鎖集群過程中形成的產(chǎn)業(yè)集群，特別是具有生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)在集群動(dòng)力的循環(huán)經(jīng)濟(jì)，更能體現(xiàn)集約化產(chǎn)業(yè)集群的優(yōu)越性，其中包括：互動(dòng)整合機(jī)制易于形成并發(fā)揮作用；共生關(guān)系比較緊密，共生單元之間具有質(zhì)參量的兼容性，即關(guān)鍵變量具有相互響應(yīng)、彼此作用的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因而共生效益明顯，收益水平可觀；生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈中的物質(zhì)—能量供應(yīng)鏈與價(jià)值鏈相統(tǒng)一的水平較高等。

4.4 生態(tài)學(xué)原理的應(yīng)用

自然界生成的各類自然生態(tài)系統(tǒng)，都是通過有生命物體在一定環(huán)境條件下的自選擇、自適應(yīng)演化過程，形成適者生存、優(yōu)勝劣汰、互利共生、反饋循環(huán)、抗逆和資源共享的自組織系統(tǒng)，并自然地造就了物質(zhì)循環(huán)利用最大化、能量消耗最小化和整體效益倍增的運(yùn)行模式。因此，運(yùn)用生態(tài)學(xué)的基本原理規(guī)劃設(shè)計(jì)生態(tài)工業(yè)流程和生態(tài)工業(yè)園區(qū)時(shí)，應(yīng)關(guān)注以下具體問題：（1）研究和明確傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的工藝流程及其資源能源利用、廢棄物產(chǎn)生與多種能量釋放全過程的物質(zhì)—能量流向及動(dòng)力學(xué)機(jī)制；（2）根據(jù)這些互利共生關(guān)系的特性，劃分并設(shè)計(jì)單向或雙向的共生單元；（3）按共生單元組合生態(tài)流程鏈或生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，運(yùn)用高新技術(shù)和最佳實(shí)用技術(shù)的集成進(jìn)行生態(tài)鏈鏈接技術(shù)的創(chuàng)新和突破；（4）統(tǒng)籌主流生態(tài)流程鏈、生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈及其輔助鏈，在必要與可能的條件下應(yīng)盡量避免鏈條的斷裂；（5）運(yùn)用資源經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)的有關(guān)理論和方法，進(jìn)行生態(tài)流程鏈或生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈與價(jià)值鏈一致性的估算。

5 結(jié)語

循環(huán)法作為可持續(xù)發(fā)展的最佳模式，已普遍地被各國和地區(qū)接受和實(shí)施，在發(fā)展循環(huán)法的同時(shí)應(yīng)建立循環(huán)社會(huì)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。在當(dāng)前資源越來越緊缺、環(huán)境問題越來越突出的背景下，應(yīng)做好以下幾個(gè)方面內(nèi)容：（1）建立健全循環(huán)利用的法律法規(guī)，以及循環(huán)回收利用的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品-使用-回收-利用-產(chǎn)品的閉路循環(huán)；（2）微觀方面，深入研究不同產(chǎn)品生產(chǎn)的循環(huán)工藝，減少污染物的排放；（3）宏觀方面，研究產(chǎn)業(yè)鏈、集聚區(qū)、城市功能區(qū)等方面的循環(huán)運(yùn)用，減少區(qū)域內(nèi)污染物的排放；（4）加強(qiáng)循環(huán)法在環(huán)境工藝中應(yīng)用的宣傳，并配套相應(yīng)的鼓勵(lì)政策，在稅收、排污費(fèi)征收等方面給予優(yōu)惠；（5）從國家到社會(huì)的每一個(gè)成員都應(yīng)該樹立循環(huán)利用的意識(shí)，從身邊的小事做起，減少資源的浪費(fèi)，盡可能將可以利用的資源不斷地進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，為新時(shí)期的生態(tài)文明建設(shè)創(chuàng)造有利條件。

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Appliction of Circulation method in Environmental Technics

ShanWei（Ecological Environment Monitoring Center of JiangSu Province Nanjing JiangSu 210036）

With the development of industrial society，resource has already been exhausted nearly and people are faced with crisis of energy sources.For the sake of energy sources being used mostly，circulation method is imperative to apply in environmental technics.Waste is used again and come into cycle system.Circulation method is applied quite more and accelerated environmental harmonious development.The paper discusses and analyses connotation，application and some theoretical problems of the circulation method to promote the harmonious development of the environment and looks forward to the application of circulation method.

Circulationmethod Environmentaltechnics Crisisofenergysources Harmoniousdevelopment

X38

A

1674-263X（2016）01-0069-03

2016-02-15

單偉（1985-），女，碩士，工程師，從事環(huán)境綜合管理工作。