系統(tǒng)法在環(huán)境工藝方法論中的應(yīng)用

孫彥君，馬云龍

（銀川市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，寧夏銀川 755001）

1 概況

技術(shù)是社會(huì)發(fā)展的動(dòng)力，工藝是技術(shù)進(jìn)步的基石。沒(méi)有先進(jìn)工藝，就沒(méi)有發(fā)達(dá)的生產(chǎn)力，更不用說(shuō)社會(huì)進(jìn)步。大工業(yè)把大自然和科學(xué)技術(shù)并入生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生了許多先進(jìn)工藝方法，極大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，由此而帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但日益惡化的自然環(huán)境已嚴(yán)重影響到人類的生存和發(fā)展，因此盡快創(chuàng)造出先進(jìn)的環(huán)境工藝，找到解決環(huán)境問(wèn)題的出路已迫在眉睫。自然科學(xué)的發(fā)展表明，自然界中一切事物都具有系統(tǒng)性，系統(tǒng)法作為工藝開(kāi)發(fā)的一般方法，在環(huán)境工藝方法中應(yīng)用極其廣泛，本文對(duì)系統(tǒng)法的研究，也是對(duì)環(huán)境工藝方法的一種新探索。

2 系統(tǒng)法的定義

系統(tǒng)法是指用系統(tǒng)的科學(xué)理論、觀點(diǎn)，把研究對(duì)象視為系統(tǒng)，來(lái)解決認(rèn)識(shí)和實(shí)踐中各種問(wèn)題的方法[1]。系統(tǒng)法要求人們把研究對(duì)象作為一個(gè)整體，綜合探索系統(tǒng)中要素與要素、要素與系統(tǒng)、系統(tǒng)與環(huán)境、系統(tǒng)與系統(tǒng)的變化規(guī)律和相互作用。在科學(xué)發(fā)展的過(guò)程中，需要按分解和綜合兩種觀點(diǎn)對(duì)問(wèn)題加以研究，分解的原理是在研究對(duì)象中找到簡(jiǎn)單的組成要素并對(duì)它們進(jìn)行周密的分析。由于這種方法已經(jīng)在深入研究對(duì)象和理解許多本質(zhì)聯(lián)系方面取得相當(dāng)卓越的成效。因此，在研究過(guò)程中有時(shí)也認(rèn)為分解的方法是唯一有效的科學(xué)方法。然而，復(fù)雜事物作為整體所具有的某些作用和特性，并不能簡(jiǎn)單地還原為它們各個(gè)組成部分的屬性，這樣就產(chǎn)生了把對(duì)象看成整體即系統(tǒng)的必要性[2]。系統(tǒng)的存在狀態(tài)和聯(lián)系方式是客觀世界的普遍現(xiàn)象。在自然、人類思維和社會(huì)三大領(lǐng)域中利用系統(tǒng)法解決問(wèn)題是非常普遍的，這反映了唯物辯證法中普遍聯(lián)系的基本特征和全面發(fā)展的基本特征?，F(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展為充實(shí)系統(tǒng)法的內(nèi)涵提供了重要思想材料。系統(tǒng)法的原理主要包括了系統(tǒng)的客觀性和普遍性、系統(tǒng)和要素的關(guān)系原理、系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系原理、系統(tǒng)和環(huán)境的關(guān)系原理、系統(tǒng)的層次性原理等[3]。系統(tǒng)法規(guī)律是唯物辯證法的一條基本規(guī)律，反映了客觀世界中一切事物存在的系統(tǒng)狀態(tài)和聯(lián)系的系統(tǒng)方式的性質(zhì)。系統(tǒng)法的特點(diǎn)及原則是：

1）整體性原則：系統(tǒng)法的主要特點(diǎn)和原則是整體性。整體性就是把研究對(duì)象作為有重大出現(xiàn)的有機(jī)整體去看待，系統(tǒng)整體功能不是簡(jiǎn)單的各個(gè)要素之間的組合，而是優(yōu)于各個(gè)要素功能之和。

2）最優(yōu)化原則：最優(yōu)化是指在運(yùn)用系統(tǒng)法解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，從多個(gè)方案中選擇出最優(yōu)方案，使系統(tǒng)運(yùn)行處于最佳狀態(tài)，達(dá)到最好的效果。

3 系統(tǒng)法在環(huán)境工藝中應(yīng)用的成果

系統(tǒng)法是認(rèn)識(shí)、調(diào)控、改造、創(chuàng)造復(fù)雜系統(tǒng)的有效手段，它著眼于系統(tǒng)整體思考，提供了解決問(wèn)題的鑰匙；其次是系統(tǒng)法提供了制定系統(tǒng)最佳方案以實(shí)行優(yōu)化組合和優(yōu)化管理的手段[3]。系統(tǒng)法在環(huán)境工藝中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為3個(gè)方面：①系統(tǒng)法在環(huán)境工藝開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用。②系統(tǒng)法在環(huán)境工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。③系統(tǒng)法在污染防治中的應(yīng)用。

3.1 系統(tǒng)法在環(huán)境工藝開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

環(huán)境工藝開(kāi)發(fā)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)工程，涉及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、自然資源等方面，影響因素多，涉及面廣，必須用系統(tǒng)的方法統(tǒng)籌考慮。系統(tǒng)法是在環(huán)境工藝開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中所采用的一般方法，即哲學(xué)中的方法論方法，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中要綜合考慮工藝的研究背景和目的、工藝研究思路和內(nèi)容、工藝運(yùn)行的最適宜條件、工藝是否具有經(jīng)濟(jì)生命力、工藝是否產(chǎn)生新的環(huán)境問(wèn)題等要素。這些要素互相聯(lián)系，每個(gè)要素都會(huì)影響工藝使用性。此外每個(gè)工藝在設(shè)計(jì)、管理、運(yùn)行中都會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題，這些問(wèn)題的存在，就使得工藝只能在一定條件下應(yīng)用，由此可知一個(gè)科學(xué)合理的環(huán)境工藝，在設(shè)計(jì)和應(yīng)用中考慮到了許多方面，這就是系統(tǒng)法應(yīng)用的體現(xiàn)。下面將闡述系統(tǒng)法在酚氰廢水處理新工藝中的應(yīng)用。

3.1.1 工藝研究背景及目的

在開(kāi)發(fā)煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的酚氰廢水處理新工藝時(shí)，首先要了解該廢水是一類有毒有害、極難降解、處理難度極大的高濃度有機(jī)廢水，目前對(duì)酚氰廢水的處理基本上屬于末端無(wú)害化處理，有些方法處理成本太高不經(jīng)濟(jì)，有些方法處理效果差達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)，導(dǎo)致廢水得不到很好處理。因此找到一個(gè)處理效果好且又經(jīng)濟(jì)的工藝就是系統(tǒng)法運(yùn)用的體現(xiàn)。

3.1.2 確定工藝的內(nèi)容和工藝運(yùn)行最適宜條件

環(huán)境工藝開(kāi)發(fā)目的是不僅要考慮能否達(dá)到較好處理效果，還要考慮工藝是否具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。針對(duì)酚氰廢水的特點(diǎn)，在查閱國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)和探索性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的酚氰廢水處理新工藝：內(nèi)電解—水解酸化—好氧生化—固定化光合細(xì)菌生物濾塔法。該工藝內(nèi)容步步相扣，上一步的處理效果直接會(huì)影響到下一步的處理效果，甚至?xí)绊懻w處理效果。這種要素與要素、要素與整體間的關(guān)系充分體現(xiàn)了系統(tǒng)法的應(yīng)用。

在工藝內(nèi)容確定后首先要運(yùn)用系統(tǒng)法確定工藝的運(yùn)行條件，如反應(yīng)條件、pH、溫度、時(shí)間及工藝對(duì)污染物排放和項(xiàng)目所在區(qū)條件的適應(yīng)性等。各個(gè)工藝參數(shù)相互聯(lián)系，且不同條件下各不相同，在確定工藝參數(shù)時(shí)，不僅要考慮工藝運(yùn)行效果，還要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，分析工藝的可行性。工藝是否具有較好經(jīng)濟(jì)效益是一個(gè)工藝具有生存價(jià)值關(guān)鍵，一個(gè)處理效果好的工藝，如果經(jīng)濟(jì)成本很高，同樣沒(méi)有使用價(jià)值。

針對(duì)煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的酚氰廢水的特點(diǎn)，綜合考慮各種酚氰廢水處理工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)詳細(xì)工藝試驗(yàn)研究得出該方法最適宜工藝條件，這種既兼顧了去除效果，又考慮了經(jīng)濟(jì)成本，是運(yùn)用系統(tǒng)法的表現(xiàn)。

3.2 系統(tǒng)法在環(huán)境工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

環(huán)境工程設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)工程，主要指建設(shè)項(xiàng)目工程分析、工藝流程設(shè)計(jì)等，設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮工程分析、工藝流程，還要考慮設(shè)計(jì)中各方面的影響因素，只有各方面相互適應(yīng)，才可達(dá)到理想效果，這些因素的考慮，是系統(tǒng)法運(yùn)用的具體體現(xiàn)。

3.2.1 項(xiàng)目工程分析

系統(tǒng)法廣泛運(yùn)用于環(huán)境工程設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，在進(jìn)行項(xiàng)目工程分析時(shí)，首先應(yīng)考慮相關(guān)工程的特點(diǎn)和要求，包括建設(shè)地點(diǎn)、占地面積、項(xiàng)目性質(zhì)和規(guī)模、總投資等；弄清主要生產(chǎn)工藝、原料與產(chǎn)品及工藝原理；分析該項(xiàng)目是否符合國(guó)家的法律法規(guī)和相關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策；注重對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化論證，根據(jù)資源利用政策分析原料消耗、水消耗、能源消耗的合理性，提出符合清潔生產(chǎn)要求的工藝建議。其次在分析工藝路線基礎(chǔ)上，考慮污染物的產(chǎn)生和排放環(huán)節(jié)，根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件評(píng)估及其環(huán)境影響，提出必要環(huán)境保護(hù)措施。這種既考慮了工程特點(diǎn)和國(guó)家法規(guī)，又對(duì)生產(chǎn)工藝和污染物排放影響等進(jìn)行了充分論證，就是運(yùn)用系統(tǒng)法的體現(xiàn)。

如某地建設(shè)一所水電站，由于充分利用水資源，符合國(guó)家的各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)政策，但在施工和運(yùn)行過(guò)程中還要確定水電站對(duì)環(huán)境的作用及影響源、影響方式與范圍、污染源強(qiáng)和排放量、生態(tài)影響程度等，分析施工期間產(chǎn)生的三廢對(duì)人和生態(tài)環(huán)境造成的影響、如何解決淹沒(méi)占地和移民安置等，工程運(yùn)行期間，要注意水資源分布改變，進(jìn)行環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與評(píng)價(jià)，對(duì)這些問(wèn)題都要提出有效解決措施等一系列問(wèn)題，這種既考慮了國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，又考慮了環(huán)境影響、移民影響等要素，就是系統(tǒng)法運(yùn)用的體現(xiàn)。

3.2.2 工藝流程設(shè)計(jì)

在進(jìn)行工藝流程設(shè)計(jì)時(shí)，首先根據(jù)工程分析結(jié)果來(lái)設(shè)計(jì)合適工藝，在保證污染物處理后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，分析采用的處理技術(shù)是否高效、先進(jìn)、可靠、適用、安全、經(jīng)濟(jì)，是否產(chǎn)生二次污染或污染物轉(zhuǎn)移等。這些因素都是工藝流程設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮的，體現(xiàn)了系統(tǒng)法原理。如在設(shè)計(jì)污水處理廠時(shí)，要進(jìn)行工程分析，考慮污水處理廠的選址和規(guī)劃及對(duì)周邊環(huán)境的影響等，據(jù)廢水性質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇合適工藝，如SBR法、氧化溝等，對(duì)每個(gè)工藝單元進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。污泥的開(kāi)發(fā)、回用水利用等問(wèn)題也是必須考慮的。在設(shè)計(jì)污水處理廠時(shí)還需考慮占地、投資狀況、廠區(qū)綠化以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)等。這些環(huán)節(jié)相互聯(lián)系，必須要利用系統(tǒng)學(xué)的方法精心策劃，每個(gè)過(guò)程都要相互適應(yīng)，才可以發(fā)揮整體效應(yīng)。

總之，系統(tǒng)法在環(huán)境工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用十分廣泛，以上所述環(huán)境工程設(shè)計(jì)中項(xiàng)目工程分析和工藝流程設(shè)計(jì)考慮了許多因素，都是系統(tǒng)法運(yùn)用的典型。

3.3 系統(tǒng)法在污染防治中的應(yīng)用

大氣污染的治理是一項(xiàng)長(zhǎng)期又復(fù)雜的工程，系統(tǒng)法始終貫穿于國(guó)內(nèi)外大氣污染治理方法中的各個(gè)方面。國(guó)外治理的手段有：針對(duì)源頭重點(diǎn)治理、注重科技創(chuàng)新及應(yīng)用、推動(dòng)大氣污染立法進(jìn)程、提供即時(shí)全面的空氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等[4]。但在國(guó)內(nèi)大氣污染治理中，不能生搬硬套，而是要運(yùn)用系統(tǒng)法，結(jié)合實(shí)際，因地制宜，選擇最優(yōu)的處理措施。大氣污染的綜合防治，是從區(qū)域環(huán)境的整體性出發(fā)，對(duì)影響大氣環(huán)境質(zhì)量的因素進(jìn)行全面、系統(tǒng)的分析，并在此基礎(chǔ)上制定最優(yōu)污染防治方案，從而達(dá)到改善大氣環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)。

大氣污染物，無(wú)論是顆粒污染物還是氣態(tài)污染物，都具有整體性和區(qū)域性的特征。正因如此，大氣污染的程度受到該地區(qū)的環(huán)境條件、交通狀況、能源消費(fèi)等多種因素影響，這些因素之間存在著相互制約和相互依賴的特定關(guān)系，某一要素的改變會(huì)導(dǎo)致其他要素甚至整體的變化。正是由于這些特定的關(guān)系將各種要素有機(jī)地結(jié)合在一起，產(chǎn)生了一定的關(guān)聯(lián)性，因此必須綜合考慮污染物的整體性。所以對(duì)于區(qū)域性大氣污染治理，必須樹(shù)立系統(tǒng)性思想，采用區(qū)域聯(lián)防聯(lián)治策略，綜合分析污染成因，利用系統(tǒng)法綜合防治[5]。

3.4 系統(tǒng)法在土壤污染防治方面的應(yīng)用

土壤污染是多方面因素造成的，各個(gè)因素之間彼此獨(dú)立又相互交叉，污染原因多且情況復(fù)雜。在治理土壤污染時(shí)，要系統(tǒng)地了解土壤的污染類型，如農(nóng)藥污染、重金屬污染，不同的污染要根據(jù)不同情況選取合適的治理方案，對(duì)于同時(shí)受到多種污染的土壤，要進(jìn)行系統(tǒng)分析，準(zhǔn)確找到污染物，分析污染成因，結(jié)合實(shí)際選取處理效果好、操作性強(qiáng)、成本低的處理方法。對(duì)于未受污染的土壤保護(hù)，重點(diǎn)還是以預(yù)防為主。將系統(tǒng)法的思想引入進(jìn)來(lái)，系統(tǒng)分析某個(gè)區(qū)域?qū)τ谕寥赖闹饕廴撅L(fēng)險(xiǎn)來(lái)源和污染因子，從而確定預(yù)防的重點(diǎn)，分清主次，建立一個(gè)系統(tǒng)的、立體的預(yù)防措施，充分發(fā)揮出系統(tǒng)法的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)各種污染源排放進(jìn)行濃度和總量的監(jiān)測(cè)控制；對(duì)農(nóng)業(yè)用水定期進(jìn)行監(jiān)測(cè)、監(jiān)督，準(zhǔn)確掌握水質(zhì)情況，利用可行的降污措施減少水質(zhì)的污染；合理施用化肥、農(nóng)藥，積極發(fā)展高效低殘留農(nóng)藥，增施有機(jī)肥料，使之符合農(nóng)田灌溉水標(biāo)準(zhǔn)；慎重使用下水污泥、河泥、塘泥；科學(xué)地利用污水灌溉農(nóng)田，利用污水灌溉時(shí)，必須進(jìn)行凈化處理[6]。任何一個(gè)防治方案都不是十分理想的，再完美的方案都有一定的缺陷且在實(shí)施中還有新的問(wèn)題產(chǎn)生。系統(tǒng)法的優(yōu)勢(shì)就在于，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行不是一成不變的，面對(duì)產(chǎn)生的新問(wèn)題，要根據(jù)具體情況，通盤(pán)考慮，及時(shí)調(diào)整相關(guān)策略，有效解決出現(xiàn)的問(wèn)題，而不是全部廢棄，重新建立新的方法，這樣就節(jié)省了時(shí)間，避免耗費(fèi)大量的人力物力。把土壤污染防治看成一個(gè)系統(tǒng)，那么各種方法就是因素，要想得到令人滿意的防治效果，就必須運(yùn)用系統(tǒng)思想，整合每個(gè)有效的因素，建立一個(gè)高度有序且，各部分協(xié)調(diào)同步的系統(tǒng)。把某些方面的量按照一定的目標(biāo)集中到整體所需要的量上，利用整體性的加和性與非加和性，使系統(tǒng)整體在某一方面達(dá)到大于部分之和的輸出量。

4 結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)法是環(huán)境工藝開(kāi)發(fā)和環(huán)境工程設(shè)計(jì)中的一種重要方法，在當(dāng)前環(huán)境保護(hù)工作中應(yīng)用最為廣泛。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)法定義和特點(diǎn)的分析，總結(jié)了系統(tǒng)法的核心要義，從環(huán)境工藝開(kāi)發(fā)、工程設(shè)計(jì)、污染防治三方面闡述了該法的應(yīng)用成果及廣闊前景，為今后更好開(kāi)展環(huán)境工藝開(kāi)發(fā)、污染防治指明了方向。