第九章 发酵工业清洁生产技术

1984年联合国欧洲经济委员会 在塔什干召开的国际会议上给了无 废工艺相当好的有深度的定义： “无废工艺乃是这样一种生产 产品的方法（流程、企业、地区-生 产综合体），借助这一方法，所有 的原料和能量在原料–生产–消费–二 次原料的循环中得到最合理和综合 的利用，同时对环境的任何作用都 不致破坏它的正常功能”。
2003年中国消耗了相当于 全球总产量30%的主要能源和 原材料，产出的GDP仅占世界 GDP总量的4%。我国创造1万 美元GDP的能耗比发达国家高 4~5倍，水耗高8~20倍，全员 劳动生产率仅为发达国家平均 水平的2~3%。
我国的生态脆弱性远高于世界平 均水平，随着人口趋向高峰，不少国 内外学者预测，21世纪的前20~30年将 是中国发展道路上的一段“窄路”。 在此期间，耕地减少、用水紧张、粮 食缺口、能源短缺、大气污染加剧、 矿产资源不足等不可持续因素造成的 压力将进一步增加，其中有些因素将 逼近极限值。面对名符其实的生存威 胁，推行清洁生产和循环经济是克服 我国可持续发展“瓶颈”的唯一选择。
在预防生产过程的污染方面 国外已经出版了一系列的行业清 洁生产指南，提供了许多具体的 实施方案。生物技术、信息技术、 微型技术、人工智能技术等高新 技术的广泛应用，正在为清洁生 产注入强大的推动力。
清洁产品
目前正从开发设计具有单项优良 环境性能的产品向大型、综合、复 杂的产品方向发展，并跃向行业层 次，如绿色化学、绿色制造、绿色 船舶、清洁汽车、绿色电脑、绿色 家电、绿色包装、生态材料甚至绿 色建筑物等等。
推动工业体系向生态化方向演 进作为大目标的具体内容： • 封闭物质循环系统，尽量减少消 耗性排放； • 减少废料，作为资源重新利用废 料； • 产品和经济活动的非物质化 • 能源脱碳； • 控制有害化学品的生产、使用和 扩散。
清洁生产的理念还向着经济学的方 向深化，不少经济学家主张改变将经 济学等同于“理财方法”的认识，而 回到它最早的原先的含义，即“管理 家庭以增加它对所有家庭成员的长期 价值”，现在的任务是要把家庭的范 围扩大到土地、资源、生物群落、共 同的价值观、机构等更大的共同体。 可以说，在这一点上经济学和生态学 这两个名词正好是同出一源的，所以 要提倡“生态学与经济学的联姻”。
非物质化的第一步就是在GDP 增长的同时，物耗能耗不再增长。 亦即用更少的消耗生产更多的东 西。例如日本自1995年以来，用 水量基本没有增加。丹麦这几年， GDP增加，但能耗保持不变。
不少重金属、化学品是没有 环境容量的，逐步实现污染物 的零排放是保护环境的迫切任 务。零排放已成为众多企业争 取的环境目标和经营战略。
所谓零填埋是指所有的废弃物 都能再循环，而没有东西扔到垃 圾填埋场。法国雷诺汽车公司组 织了日回收处理3000辆废旧汽车 的再循环系统，争取100%的物料 再循环。实现零填埋的前提是产 品的生态设计。
法国雷诺公司汽车产品再循环
报废汽车 3000辆/天 旧零件翻新 新零件 再循环 塑料 蓄电池 玻璃 油箱 保险杠 滤油器 催化剂 拆卸 破碎
园艺商品包装 高尔夫球小轮车
加工增值
燃料
回收能量
回收能量
残体：橡胶 液体 泡沫塑料 纺织物
新零件
回收加工
金属
清洁生产早年是一种企业层次上的活动， 而现今已上升为区域层次和宏观经济规划 和管理的层次，亦即开始仿效生态群落的 原理着手生态工业园的建设，以达到工业 群落的优化配置，节约土地，互通物料， 提高效率，最大限度地谋求三个效益的统 一； 清洁生产原本着眼的是污染的预防，而 现在进一步强调推进非物质化，即紧紧抓 住物质转化的源头，提高资源的利用效率。
第九章 发酵工业清洁生产技术
清洁生产—— 要留蓝清在人间
教学要求： 1．了解清洁生产概念及主要内容 及清洁生产与末端治理的比较。 2．理解发酵行业开展清洁生产的重 要意义。 3．掌握实现清洁生产的有效途径。
通向可持续发展的不同阶段
可持续发展 工业生态学 清洁生产 污染控制 自然稀释扩散
资源
原料采集
清洁生产的理念
1989年联合国环境规划署推出了《清洁生 产计划》，在全球范围年提倡推行清洁生产。联 合国环境规划署对清洁生产的定义是： “清洁生产是将综合性、预防性的环境战略 持续地应用于生产过程、产品和服务中，以提高 效率和降低对人类和环境的危害。 对生产过程来讲，清洁生产指节约能源和原 材料，淘汰有害原材料，减少污染物和废物的排 放和它们的有害性。*** 对产品来说，清洁生产指降低产品整个产品 生命周期（包括从原材料的生产到生命终结的处 置）对环境的有害影响。*** 对服务来说，清洁生产指将预防性的战略结 合到服务的设计和提供活动中。”***
现代生物质的利用 ***
• 通过转化和加工，提高其能量密度， 便于贮存和使用。 • 物理转化工艺，如粉碎、压制、干燥 等，将林产、农产的残余物加工成木片 砖、燃料棒、锯木球等成型燃料； • 物理化学转化工艺，如热解法、液化 法、气化法、溶剂抽提法等； • 生物转化工艺是用微生物发酵的方法 将生物质转化为甲烷、乙醇等燃料。
绿色产品的环境标志
绿色产品实例
● 绿色车辆
1989年UNEP对清洁生产的定义 是：“清洁生产是将综合性、预 防性的环境战略持续地应用于生 产过程、产品和服务中，以提高 效率和降低对人类和环境的危害。 对生产过程来讲，清洁生产指 节约能源和原材料，淘汰有害原 材料，减少污染物和废物的排放 和它们的有害性。
提高生态效率主要包括7个方面 的内容：*** •降低原材料消耗的强度； •降低能源消耗强度； •减少有毒物质的扩散； •提高物料的可循环性； •最大限度地持续利用可再生资源； •增加物料的使用年限； •提高商品和服务的服务强度。
近年来，一些发达国家围绕 非物质化，进一步提出了物耗 能耗零增长、污染物零排放、 废弃物零填埋（3Zero）的奋斗 目标。
卡伦堡工业共生体系
硫酸厂 硫 炼油厂 30万吨年 蒸 汽 燃 气 冷 却 水 脱硫渣 余热
燃气
温室 市政 供热
蒸汽
热电厂 150万千瓦
石膏制板厂
农田 肥料
污泥
汽蒸
蒸 汽
养鱼场 蒸汽
生物制药厂
飞灰
混凝土 筑路
卡伦堡生态工业园是目前世界 上工业生态系统运行最为典型的代 表。该生态工业园的主体企业是发 电厂、炼油厂、制药厂、石膏板生 产厂。以这四个企业为核心通过贸 易方式利用对方生产过程中产生的 废弃物和副产品，不仅减少了废物 产生量和处理的费用，还产生了较 好的经济效益，形成了经济发展与 环境保护的良性循环。
结合这两者的说法，我们可以将清洁 生产的理念归纳为： • 确保生态兼容性 包括保持环境基本参 数的稳定，减少乃至消除污染的生成和排 放，控制人工合成的有害化学物质进入生 物圈； • 提高资源生产率 包括源头减量化，组 织再循环； • 实施以预测和预警为前提的预防战略； • 谋求经济发展和环境保护的双赢； • 考察和优化产品和过程的生命周期； • 持续改进而非一次性行动。
原料 加工制作
排入环境
能量
产品 运销
处置
废品
消费使用
商品
产品的生命周期：从摇篮到坟墓
1984年联合国欧洲经济委员会 在塔什干召开的国际会议上给了无 废工艺相当好的有深度的定义： “无废工艺乃是这样一种生产 产品的方法（流程、企业、地区生产综合体），借助这一方法，所 有的原料和能量在原料–生产–消费 –二次原料的循环中得到最合理和 综合的利用，同时对环境的任何作 用都不致破坏它的正常功能”。
清洁生产的进展
自从1989年UNEP推出 “清洁生产计划”以来，在 全球范围内推行清洁生产的 努力已经取得了可喜的进展
扩大生物质的利用范围***
大力开展植树造林，提高森林覆盖率。 提倡营造“能源林”，即选择速生、 高产、高发热量、具有多种用途的树种实 行密植。 扩大城市的绿化面积。 扩大种植“能源作物”，即光合作用 效率高于0.5%的植物，如产生淀粉的高粱、 甘薯，产生糖分的甘蔗、甜菜，纤维素丰 富的白杨、桉树和油料作物向日葵以及被 称为石油草的大戟属植物等。
中国的和平崛起同时应 该是绿色崛起，在经济全 球化的今天，面对国际市 场的竞争，实现跨越式发 展，清洁生产是最佳的切 入点。
现在越来越多的人认识 到推行清洁生产是实施可 持续发展战略、走新型工 业化道路以及落实科学发 展观的 必由之路 核心内容 关键因素
《清洁生产促进法》的 颁布和实施是我国推行清洁 生产的新的里程碑。为了在 更多的领域内、更高的层次 上以更好的效果实施清洁生 产，对清洁生产的nsville生态工业园 在原有成员的基础上，不断增加新成员来担当 工业生态网的“补网”角色，如引入热电站， 废油、溶剂回收厂，再生塑料制品厂，以及可 重复利用的货物容器的流通中心等。省去了一 般建园昂贵的费用，避免了建立复杂的相互依 赖关系和进行困难的工厂迁址工作，具有很大 的灵活性。但缺点是需要承担较贵的物流运输 的费用。
规划 勘察、选址 设计 设备 土地 开采采集 加工 建设 原料 生产、制作 产品 维护、改扩建 退役、处置 运销 消费使用 处置 废品 资源
清洁生产理念的深化
90年代以来工业生态学有 了很大的发展，一些研究成果开 始得到了实际的应用，例如追踪 某个物质或元素在环境中扩散和 迁移的工业代谢分析，宏观的物 流分析和能流分析，工业共生的 组织，工业体系的生态演替等。 有些工业生态学著作还把生态设 计作为本学科的一项重要内容。
清洁生产内容框架示意图
清 洁 的 能 源
常规能源的清洁利用；
可再生能源的利用；
新能源的利用；
节能技术
地热
太阳能的利用
清洁的工艺 ***
采用无毒、无害的原料 低污染工艺 减少排放 物料循环利用
清洁的产品
绿色产品：从生产到使用乃至 回收的整个过程都符合特定的 环境保护要求，对生态环境无 害或危害极少，以及利用资源 再生或回收循环再用的产品。