长春市经济开发区生态工业循环经济模型构建研究

长春市经济开发区生态工业循环经济模型构建研究

0国家级经济开发区中国的经济技术开发区经历了近20年的发展过程，一直承担着体制改革和开放的先驱责任。这是中国经济增长的亮点。长春经济技术开发区(ChangchunEconomicandTechnologicalDevelopmentZone,CETDZ)是1993年4月4日批准的国家级经济技术开发区,经过十年的发展已经颇具规模,2001年被国家权威机构评为“中国十佳优秀开发区”。截至2003年底,全区累计实现经济总量2322.56亿元,拥有世界500强企业19家。尽管开发区的经济综合实力不断增强,但仍存在环境污染、资源利用率低等弊端。生态工业园是一种低成本、高资源利用率,且环境负效应小的工业体系,高度体现了“资源-废物-资源”的循环经济理念,是目前国际国内最为流行和有效的工业生产形式,在我国也是继经济技术开发区、高新技术开发区之后的第三代工业园区。1中循环eip循环经济的思想萌芽于20世纪60年代,源于美国经济学家波尔丁提出的“宇宙飞船理论”,是组织成“资源-产品-再生资源”的闭环型物质循环过程,也是以资源的高效利用和循环利用为核心,以“减量化、再利用、资源化”(3R)为原则的经济增长模式。循环经济有大、中、小三个层面:企业层次的小循环;不同企业间通过副产品交换、废物再生循环、水和能量的梯级利用,以及共同管理环境等措施的合作,从而形成中循环,即生态工业园;一个地区、一个国家,甚至更广的范围内建立的大循环,即循环社会。生态工业园(Eco-IndustrialPark,EIP)是工业生态学理论的重要实践,是中层次的循环经济。它是在单个生产过程实行清洁生产、生命周期评价、生态设计的基础上,使一种过程排出的废物用作另一种过程的原材料,实现区域循环。20世纪60年代,最早出现了丹麦卡伦堡(Kalundborg)工业共生体系,被称为生态工业园的先驱。在中国,国家环保局自1999年开始着手推动循环经济,至今已建立了广西贵港、天津泰达等11个国家生态工业园区试点,在辽宁、福建等省和城市开展以循环经济为核心的生态省、生态市试点。我国“十五”环境科技工作将发展生态工业作为重点开展的科学研究领域之一,中共中央关于制定“十一五”规划的建议中明确提出:“发展循环经济,是建设资源节约型、环境友好型社会和实现可持续发展的重要途径”。2长春经济技术开发区现状分析2.1工业资源环境负荷分析2.1.1工业煤炭消费及能耗情况根据2004年长春经济技术开发区环保局的环境统计分析,在工业能源消耗方面,2004年全区工业总产值866059.4万元,工业煤炭总消费6×105t,每万元产值能耗692.8kg标准煤(2003年全国平均值1.50t/万元GDP,大约为发达国家水平的4倍)。工业耗水方面,2004年全区工业用水总量为18×106t,每万元产值用水量20.8t,略高于长春市万元工业产值耗水19.13t的定额。工业重复用水率60%,远低于1999年长春市72%的工业用水重复率。2.1.2年生全污水处理量环保局统计分析见表1,2004年全区工业废气总排放量为576.341×107m3,万元工业产值排气量6654.8m3。其中SO2排放量2793t,万元工业产值产生量3.22kg;烟尘排放量2530t,万元工业产值产生量2.92kg(国家环保局制定的生态市建设指标<5.0kg/万元GDP)。大成玉米是主要的大气污染源,贡献率82.5%。2004年长春经济开发区废水排放量337×104t,万元产值废水排放量3.9t。其中污染物含量最大的是COD459.8t,万元工业产值生产量0.53kg(国家环保局制定的生态市建设指标<5.0kg/万元GDP)。大成玉米是主要的废水排放源,贡献率54%,其次是广泽乳业、百事可乐和东旭肉食品开发集团等。长春经济技术开发区的工业固体废物产出率很低,2004年开发区固体废弃物20×104t,主要是燃煤残渣。2.2产业发展现状长春经济技术开发区生态工业建设的优势在于:第一,经济实力强,且邻近母城,基础设施可共享,有良好的通达性,为物质流通提供了保障;第二,人才资源充足,长春市是科技文化名城,教育资源丰富,科研实力雄厚;第三,开发区长期推行企业集群策略,依托一汽集团形成了零部件企业的集群,还有制药、光电信息产业的集群;第四,开发区已经建立了汽车零部件、粮食深加工、光电信息、生物制药和新型建筑材料5大主导产业。长春经济技术开发区生态工业建设主要存在以下问题:第一,缺少生态工业建设规划;第二,5大支柱产业生态关联性不大;第三,静脉产业力量薄弱、规模小,园区资源循环再利用水平比较低;第四,新能源的使用比例小,能源的梯级利用须加强。3长春经济开发区生态产业网络设计3.1园区规划原则3.1.1生态工业发展的影响因素生态工业园设计的关键是企业、行业的匹配。园区成员间是否具备供需关系以及供需规模、供需的稳定性是影响生态工业发展的重要因素。因而需要在区域已有的企业中,或是有发展潜力的行业中,找出已有或可能的物质流动关系,筛选出在类别、规模、方位上相匹配的设计或改造方案。3.1.2生态工业建设需大量引进多种行业或企业自然生态系统中生物多样性越丰富,系统就越稳定,因而生态工业建设在匹配前提下,应尽量招募多种行业、不同规模的企业,使原材料、产品和服务多样化,企业间联系复杂化,以扩展合作空间,增强园区整体的稳定性。3.1.3根据土地原则依靠当地的产业、区位、人才、资源优势,与本地区的自然生态系统协调发展,形成自我特色,造福一方百姓。3.1.4高效应原则生态工业设计在于形成高效的工作系统,使园区的企业、政府和社区间有着紧密而高效的合作,实现经济、社会、环境和谐发展。3.2复合实体共生模式根据参与企业的所有权关系EIP分为两种模式:自主实体共生模式和复合实体共生模式。自主实体共生是指参与企业都有独立的法人资格,不具有所有权上的隶属关系,所有的合作都是在双方协商基础上达成的,如丹麦的卡隆堡共生体系。复合实体共生是指所有参与的企业同属于一家大型公司,是该大型公司的分公司或某一生产车间,其发展完全取决于总公司的战略意图,如中国广西贵港制糖生态示范园。依据实际情况,开发区整体上适于自主实体共生模式,局部则可取复合实体共生模式。关键因素是区域内的企业多具有独立的法人资格,一般情况下,管理者应充当协商或谈判的协调者、牵线人的角色。由于下游企业的产量必须依靠上游企业的副产品产量水平,容易受产量波动的影响,在特殊情况下,则需要“总公司”(开发区管理者)的调控,比如玉米深加工中味精生产、酒精生产、玉米油生产、赖氨酸生产等各个环节关系密切,适于在可控条件下进行生产。3.3cies研究生态学中,建群种(ConstructiveSpecies)是对群落结构和群落环境的形成有明显控制作用的植物种。生态工业园建设过程中就是依据工业生态学原理建立一个工业群落,确立并培养建群种是一个关键环节。3.3.1玉米深加工产业是开发区发展的必然选择我国80%的玉米以原粮状态直接上市或初加工后直接消费,深加工不发达。我国的玉米价格比国际价高20%左右,入世后受到重大冲击。而由玉米加工成的酒精、塑料、纺织品、聚酯化合物都是环境友好材料,市场前景广阔,大力发展玉米深加工产业是开发区的必然选择。美国是世界最发达的玉米深加工国家,除了熟知的产品外,还有玉米油、燃料添加剂、环糊精、有机酸等,以及最近正在研制的用玉米和秸杆生产生物可降解塑料。可见,玉米深加工是发展潜力很大的产业。开发区内的大成玉米已经具有相当的规模,玉米年加工能力已达到120×104t,产品主要有饲料、淀粉、酒精、赖氨酸等。从现状分析结果可以看出,大成玉米对全区的污染贡献是比较大的,各生产流程需要更为经济的组合。其生态工业结构的一般模型如图1所示。3.3.2供热服务和产品的供应群落热电厂是矿物燃料的主要消耗者,是能源的主要供应者。以热电厂为中心的生态工业园的工业群落可能包括5个部分:为热电厂运行提供服务和产品的供应群落;利用热电厂产生的能源(蒸汽、热水等)和可用副产品(粉煤灰、石膏、余热等)的副产品群落;有效利用能源群落,包括高效率设备制造、流程审计等;可更新能源群落;农业和食品加工群落。电厂是开发区固体废物的主要产出单位,工业群落亟待完善。3.3.3汽车产业空间发展模式汽车产业是长春的主导产业,在长春经济发展中占有举足轻重的地位。长春空间战略研究提出了长春应在空间和制度层面整合汽车产业发展的设想,并提出了“一城、一区”(国际汽车城和开发区汽车产业区)的汽车空间布局模式。经济技术开发区汽车零部件产业的定位是发展汽车产业分区,主要承担整合汽车产业的职能,形成国际汽车城的零部件生产分区。3.3.4发区的生物制药业长白山地区丰富的药材是制药业发展的优势。2000~2003年,长春经济技术开发区的生物制药业年均增长速度为59.7%,仅次于汽车零部件产业,但实际产值所占比例较小。开发区的生物制药城内聚集了亚泰生物药业、英平药业、精优药业、银诺克药业、吴太感康等十多家制药企业。除东北三省外,产品还销往京津唐、长江三角洲等地。3.3.5蛋白质饮料的加工和利用开发区的食品加工主要是饮料乳品加工和肉类加工,目前企业有中粮可口可乐、百事可乐、金财乳业、广泽乳业、老昌食品等。乳品饮料加工过程中排出废水含有大量的乳糖、蛋白质和脂肪,生物需氧量高,油脂更高,是水污染的主要贡献行业之一,可采取厌氧发酵的处理办法。肉制品加工产生的固体渣滓、碎肉屑、动物毛、骨头等可制成动物饲料。加工过程中的有机副产品可通过厌氧发酵实现再利用,得到沼气和肥料。3.4企业间的生态集成以废物减量化、再循环利用和废物资源化为指导原则,通过在园区企业内和企业间对物质、能量和公用设施进行系统集成,可以实现园区内的物质循环、能量集成利用和信息交换共享,合理布局,构成工业生态链,从而更好地体现出园区的生态效益。3.4.1供热、热电联产物质集成主要是根据园区总体产业规划,确定成员间的上下游关系,同时,还需要根据物质供需方的要求,对物质流动的方向、数量和质量进行调整,以完成工业生态链的构建。开发区的物质集成工作有下面几点:(1)实现集中供热、热电联产。如热电厂矿物燃料燃烧产生的废物粉煤灰是建材业的原料,又是铺路材料,炉渣是砖厂的原料,余热可用于农业生产。(2)促进园区内部的企业交易。例如大成玉米化工集团产出的淀粉糖、有机酸等,可以满足区内食品加工业的需求。在美国,玉米淀粉糖为可口可乐和百事可乐两大集团提供所用甜味剂的100%和55%。(3)中小企业是整个产业链的重要环节,对物质集成有举足轻重的作用。由于生态工业建设初期,各种中间副产物由于数量、产出时间、产出稳定性等因素不能被成规模地使用,而中小企业则有条件使用这部分廉价资源。随着园区生态工业建设的推进,这些中小企业的规模和功能也随之发展,并为自己寻找其它原料来源,保证生产的稳定。3.4.2水的使用及水再利用水是工业的生命载体,是工业系统中物质和能量流动的介质。工业园汇集了众多工业企业而成为耗水大户,同时排放大量污水,常造成地区性水资源紧缺和水环境污染。虽然长春经济技术开发区开展了企业内部节水项目,园区管理部门也通过实行水配额和水宣传活动激发企业节水积极性,但是,由于没有从园区层次研究不同企业之间的水再利用、再循环,致使企业间水梯级利用的机会丧失。因此,需要系统研究,以提高园区层次的水资源利用效率,减少园区新鲜水的需求量。开发区企业的用水可分成5个等级:(1)超纯或极纯水(用于光电子液晶业);(2)纯净水除离子水(用于生物制药、食品加工或特别工艺锅炉);(3)一般要求的水;(4)清洗用水(用于清洗汽车、建筑物等);(5)灌溉用水(用于景观草坪、树木和花草等)。开发区企业众多,不同产业、不同生产过程对水质要求不同。按对水质要求的高低把水消费分为三级。要求较低的下一级,可以使用上一级的出水,或是处理后的出水,实现水资源的梯级利用。水资源集成模型如图2所示。3.4.3供热利用能量发电和再生能源生态工业园区的能量集成就是对整个系统的能量供求关系进行分析,从全局观点出发,节约能源、进行能量的有效匹配,达到合理利用能量的目标。能量集成主要有两种途径:热电联产和能源的梯级利用。热电联产同时向园区供电、供热,用燃料产生的能量发电,而产生的热量用于供热,供热使用循环水,进一步减少了发电的热损失。这要求改进设备,鼓励企业使用集中供热。能源梯级利用是根据能量品位逐级利用。区内有加热工序的单位都会有废余热量产生,但是由于数量和产生时间稳定性等因素,短期内很难得到实际有效的利用,这部分热量可能被中小型或是私人小企业使用。实施生态工业,减少能源消耗和环境污染,应最大程度地使用可更新能源,如太阳能、风能、生物能、水能等。根据长春经济技术开发区的实际情况,应致力于太阳能和生物能发电的开发建设。生活垃圾可以提供生物能发电的原料,同时还解决了垃圾隐患。3.4.4开发区生态产业网络规划根据对物质、水和能源集成的分析,设计长春经济技术开发区的生态工业网络模型,如图3所示。4长春经济技术开发区生态产业战略4.1构建完整的产业链根据以上分析,对开发区产业调整提出以下几