工业生态学的发展与应用

工业生态学的发展与应用

1工业生态学在产业转型升级中的应用探索虽然清洁生产有很多优点，但它也有其局限性。一是清洁生产只注重企业内部的持续改善,但在改善到一定程度时,要进一步削减废弃物的产生量,往往需要很大的投资。如果能与相关企业合作,所产生的废弃物可能不需要进行任何处理就能成为其他企业的原材料,达到再循环利用,从而节省资金和人力,并可减轻对环境的污染。三是清洁生产关注的生产过程,主要是产品的制造过程,很少追踪考虑原材料的供应、种植和采掘过程。而目前的环境问题不仅仅是环境污染问题,自然资源,尤其是不可更新的资源的供应压力愈来愈大。必须保护、培育和合理开发、利用资源,才能保护生态环境。因此,自上世纪90年代以来,一种新兴交叉学科——工业生态学正逐渐发展起来,目前已得到广泛的应用。不仅发达国家开展了相关的研究和实践活动,而且相关概念也在发展中国家迅速得到推广。就其应用的层面来说,可以分为三个层次:第一个层次是在一个企业内部,探索如何从企业整体角度通过过程的集成来优化使用各种资源,使废弃物产生量达到最小限度;第二个层次是在一个工业系统内部考虑不同企业之间的相互合作,各企业通过共同管理环境事宜和经济事宜来获取更大的环境效益、经济效益和社会效益,这个层次的应用在实践上就是目前颇为流行的生态工业园;第三个层次是考虑在一个地区、一个国家或更广泛的范围内(如跨国、洲域、全球范围)建立生态工业网络。这指的是考虑不同的工业系统、工业群落之间如何通过有效的合作来优化资源的利用,改善整体环境绩效,最大可能地推进可持续发展。2发展生态工业园区生态工业园是建立在一块固定地域上的由制造企业和服务企业形成的企业社区。在社区内,各成员单位通过共同管理环境和经济事宜来获取更大的环境效益、经济效益和社会效益。整个企业社区将能获得比单个企业通过个体行为的最优化所能获得的效益之和更大的效益。对园区企业来说,生态工业园提供了通过提高原料和能源的使用效率、再循环利用废弃物和避免进行环保违法行为而降低生产成本、提高生产效率等措施,能使园区企业生产出更具市场竞争力的产品。对环境来说,生态工业园区将减少许多污染源和废物源,同时减少对自然资源的需求。园区企业将通过更为创新的清洁生产方法,减轻环境负担,比如污染预防、能源有效利用、水管理、资源的再循环利用和其他环境管理方法和技术等。对社会来说,园区企业提高了经济效益,从而使生态工业园成为所在社区经济发展的基地,有可能吸引效益好的企业加盟,并为新企业和本地企业提供良好的创业场所,也为所在社区创造更多的工作岗位。在过去的十几年中,在对工业生态学研究的基础上逐渐发展到生态工业园的概念,并在不断的试验中充实和丰富起来,至今全球已建立起上百个生态工业园区。美国加利福尼亚州的资源回收工业园以解决各种环境和废物管理为目标,是世界上最早建立的生态工业园之一。艾伯塔是加拿大的石油、煤炭、石化产品的主要生产省,该地区的石化企业、林业、农业和其他企业合作建立了生态工业园和广泛的合作网络。丹麦的卡隆堡是世界上最成功的生态工业园之一,其核心企业是石化和发电厂,它为网络内的企业提供电、水、热和可利用的副产品。生态工业园在亚洲也发展较快。日本很重视生态环境,至今已建立起不少资源、能源和废弃物循环利用的生态工业园区。如太平洋水泥、造纸和农业园区,啤酒工业零排放园区、藤泽高科技生态工业园区等;并已批准建设十个生态城项目,包括札幌市(循环再利用工业园)、千叶县(生态水泥厂和环境工程)、饭田市(再循环处理焚烧能源中心、零排放工业园)等。印度建立了Seshasayee制纸、制糖工业园和Naroda化工、制药、染织工业园等。我国广西贵港市生态工业园以贵糖糖纸联合企业为核心,亦在逐步建设起来,是国内最早筹建的生态工业园区之一。此外,菲律宾马尼拉市和泰国曼谷市亦正在建设以石化企业为核心的生态工业园区。3国外生态工业园区的例子3.1个小工业园区发展历程丹麦卡隆堡(Kalundborg)生态工业园区是丹麦首都哥本哈根市以西120千米海边的一个小工业区,已发展了25年,是全球建成最早的工业园区之一。开始时,由企业寻找废弃物的出路和产生收入的用途,以减少污染物处理量和降低生产成本而逐渐形成并发展起来的。是一种自发的逐渐合作的“工业共生”现象,实施企业之间物料、能量互换和废弃物循环利用,形成了生态工业园区。3.2利用甘蔗生产燃料这个工业园区多年前以造纸厂起家,为了保证原料供应,利用当地气候炎热、适于种植甘蔗的有利条件,投资建设了一家制糖厂来生产蔗糖,利用榨糖的废弃物蔗渣制成纸浆供造纸用;糖厂的另一废弃物糖蜜可在酿酒厂制成酒精。为了保证甘蔗按时供应,公司组织当地农民种植甘蔗并达成长期合作协议,收购其甘蔗并负责供水,部分种植用水就是工厂处理后的废水。还利用蔗髓(蔗渣脱髓后的废弃物)和其他可燃废弃物用作燃料;酒精厂的废水经厌氧发酵处理后产生沼气亦用作能源。见图1。4各重点行业的试点探索我国政府很重视推行循环经济和生态工业园区的建设。2005年10月,经国务院同意,国家发改委、国家环保总局、科技部、财政部、商务部、国家统计局等六部委联合下发了《关于组织开展循环经济试点(第一批)的通知》,正式启动国家循环经济试点工作。选择确定了钢铁、有色金属、化工(含造纸)等7个重点行业的42家企业,再生资源回收利用等4个重点领域的17家单位,国家和省级开发区、重化工业集中地区和农业示范区等13个产业园区和10个省市作为第一批国家循环经济试点单位。其中涉及造纸行业的公司有四家,即贵州赤天化纸业股份有限公司、山东泉林纸业有限公司、广西贵糖(集团)股份有限公司和广东省江门甘蔗化工(集团)股份有限公司。通过试点,要求在这些重点行业探索循环经济发展模式,树立一批循环经济的典型企业,在重点领域完善再生资源回收利用体系,建立资源循环利用体制,在开发区和产业区试点,提出按循环经济模式规划、建设、改造产业园区的思路,形成一批循环经济产业示范园区,探索城市发展循环经济的思路,形成若干发展循环经济的示范城市。这个纲领性文件为我国开展循环经济和建设生态工业园区指出了方向、策略和要求,是今后工作的指针。兹将我国造纸行业首批实施循环经济试点的四家企业概况简介如下:4.1以优良业务工作为主该公司是贵州省赤天化(集团)股份有限公司的一家子公司。贵州赤天化集团位于贵州省赤水市,是一家主营化肥(尿素、加工尿素、复合肥等)的国有大型化工集团公司,于2000年发行A股股票上市,连年取得优良经营业绩。2005年实现主营业务收入8.74亿元,净利润1.75亿元,分别比上年增长19.51%及65.78%;拥有总资产15.4亿元,净资产收益率达16.96%。赤水市位于贵州省西北部长江支流赤水河之滨,与四川省合江、纳溪等县为邻,附近土地肥沃、气候温和、雨量充沛、竹林资源丰富。赤天化集团于2004年决定利用此优越条件发展竹浆生产,编制了“竹浆林纸一体化项目可行性研究报告”,并于当年10月经国家发改委批准建设。该项目计划总投资28.3亿元,生产规模为年产漂白竹浆20万吨,配套建设2.67万公顷竹林原料基地。项目建成后,预计可实现年销售收入12.3亿元,净利润约3亿元。4.1.1竹浆、木浆工艺流程符合环保水该项目由中国中轻国际工程有限公司总承包设计,工艺流程能适应竹浆、木浆生产需要,达到清洁生产和环保要求;既可利用附近丰富的竹林资源,又有贵州省的木材资源作后盾。4.1.2装备与装备互联该项目当前世界上技术先进,单条生产线竹浆产量最大,具有很大的后续发展空间。至今主要技术装备已与国际著名公司签订了两个订单,总价2300万欧元。一是竹浆蒸煮车间由AkerKvaener公司提供设备并负责建设,包括车间的工程设计、设备提供、配套材料和施工监督等,订单总价约1000万欧元。该公司曾为海南金海浆纸业有限公司提供全球最大、最先进的制浆设备。4.1.3原料竹林基地和草签供应意向书该公司已在赤水宝元乡四龙村新建了10公顷优质竹苗基地,与四川合江林业局已共建667公顷原料竹林基地和草签了10万吨阔叶木供应意向书。4.1.4该机构开展人才培训该公司分别派遣64名大专毕业生和132名员工到福建南纸、武汉晨鸣等企业进行对口培训。4.1.5厂区公路建设厂址场地平整工程已基本完成,涟渔溪70万吨码头及厂区公路已在修建。赤天化集团水处理系统正在扩建。该公司可不再新建水处理系统,约可减少投资3亿元。4.2泉林国际造纸工业发展现状该公司位于山东省高唐县,经多次技术改造,已建成集造纸、包装、林业、印刷和化工于一体的大型纸业集团,以铜版纸为主导产品,纸及纸板产能已达50万吨。2005年完成机制纸产量38.55万吨,同比增长13%;精制浆38.08万吨,同比增长27%;无菌复合软包装24.37亿支,同比增长270%;肥料10.87万吨,同比增长240%;实现销售收入45.95亿元,利税6.07亿元,同比增长分别为44%、46%,销售收入连续第二年居国内同行业第7位。该公司努力推行绿色造纸,已初步建立起泉林生态工业园,并开创了具有特色的造纸工业循环经济模式。这种模式于2003年11月被国家环保总局命名为“泉林模式”,要求进一步巩固提高后在全国推广。创建中的泉林绿色生态工业园包括浆纸工业基地、芦竹及三倍体毛白杨生态林基地、水综合处理及资源化利用基地、绿色生态有机肥基地和绿色无菌包装基地等5个经济实体,并把多种相关联的产业链科学合理地相互交织在一起,形成资源再利用、再循环,以达到资源消耗减量化和污染负荷减量化的目的。泉林工业园内建成三条主要产业链,包括:制浆及造纸→黑液提取木素→制造肥料和化工原料;制浆→产生中段水→水处理→灌溉芦竹、三倍体毛白杨→用于制浆造纸;处理后的中段水→自备热电厂冷却循环回用水→热电厂向各系统供热供电。这三条主要生产链之间构成横向耦合关系,形成网络结构,实现废弃物的循环利用以节约资源能源并减轻对环境的污染。产业链网络见图2。4.3原料资源及生产设备该公司位于广西自治区贵港市,是我国三大蔗糖企业之一,利用蔗渣制浆造纸已有30多年,是著名的糖纸联合企业;1998年改制为国有股份公司并发行A股股票上市,连续多年取得良好的经营业绩。2005年主营业务收入10.33亿元,净利润4037万元,分别比上年增长28.47%及5.38%;糖、纸、酒精收入分别占28.4%、70.6%及1%。该公司已走上循环经济之路。蔗渣是制糖的副产品,亦是制浆造纸的良好原料,目前国内利用蔗渣制浆造纸只占蔗渣产量的15%,其余被用作燃料。而该公司早已全部用来制浆造纸。因原料来源较集中,运输费用较省,每吨硫酸盐法漂白蔗渣浆的生产成本仅约2000元。这种纸浆吸水性好,很适于制造生活用纸,而且比用进口木浆造纸每吨纸的生产成本可降低约2000元。用漂白蔗渣浆配用适当比例进口木浆制成的高中档生活用纸,具有较强的市场竞争力。贵糖集团蔗渣浆的年生产能力已达10万吨,设有国产碱回收系统,主要装备有短管蒸发器2列和五效七体板式蒸发器1列,日处理40吨、80吨、150吨固形物碱回收炉3台及先进的苛化系统,2003年黑液提取率87.14%、碱回收率79.37%,碱自给率接近80%,吨碱成本975元,低于外购烧碱价格。碱回收系统的白泥用于制造水泥;污水处理后循环回用,污泥用作肥料;制糖废液用于制酒精,下脚料用来制造甘蔗专用复合肥料等,已形成多条产业生产链的循环经济网络,见图3所示。国家有关部门要求广东、广西开展科研创新,综合利用甘蔗资源制糖、造纸和生产乙醇燃料,该公司已有一定基础,具有今后发展的有利条件。4.4广东甘化公司该公司位于广东省江门市,亦是我国三大蔗糖厂之一,利用蔗渣制浆已有50多年历史。1994年改制为国有股份制公司,并发行A股股票上市,简称“广东甘化”,曾连续多年取得较好经营业绩。后因甘蔗原料供应不足等原因,2002年首次出现亏损,近年处于微利或亏损状态。2004年底,该公司出资1458万元收购了江门北街发电厂25%股权。此厂建于1992年,2004年实现利润380万元,收购后由公司租赁经营承担该公司生物中心的热电供应,以降低生产成本。该公司还出资6605万元收购了湛江市遂溪建国糖厂51%股权,将稳定控制当地年产约50万吨的甘蔗资源,以扩大原料供应。广东甘化公司已形成制糖、浆纸、生化三大产业鼎立的局面,在2004年销售收入中分别占25%、53%及17%。最近该公司投资1.56亿元收购了江门生物技术开发中心。后者是广东省“高新技术企业”,已通过了GMP认证,是我国发酵工程和酶工程的大型生产基地,药用及食用酵母的国内市场占有率达52%。广东甘化公司还是甘蔗制糖副产品乙醇的生产基地,所产酒精是广东省名牌产品。这次入选国家循环经济第一批试点企业,将促进甘蔗制糖、制浆、生化和乙醇生产的综合利用,为公司的发展带来新的机遇和希望。5可持续发展生态工业园区在学习循环经济、工业生态学理论和国内外实践经验的基础上,遵照国家关于开展循环经济试点和建设生态工业园的规划和实施要求,笔者对我国建设造纸生态工业园区提出以下几点想法,以供探讨和指正:5.1造纸工业可持续发展的指导思想园区的规划和实施要以落实科学发展观,走新型工业化、循环经济道路,实现有中国特色的造纸工业可持续发展为指导思想;以实施资源、能源节约型和环境友好型企业社区为目标。5.2群落之间要充分协调园区的规划和设计要开发和采用先进技术和装备,园区企业内部和企业群落之间要充分实施副产品综合利用、废弃物的再利用、再循环,达到资源、能源消耗减量化、污染物排放量减至最小限度,成为既能生产具有竞争力的产品又能尽量保护生态环境的企业新区。机5.3纸工业和生物过程的关系造纸生态工业园区的定点和选址必须适应造纸工业的下列特点:5.3.1机制浆造纸工业属于林产品或农副产品加工业,须耗用大量纤维原料,定点选址要邻近原料基地或园区内包含一部分原料基地。5.3.2机制浆造纸工业用水量大,排水的污染负荷较重,定点选址要建在水源充足和水域环境容量较大的地区。5.3.3机造纸企业是能耗大户,不仅用电用汽量大,而且负荷较均衡,适于热电联产以节约能源消耗。宜自设热电站并向园区内关联企业供电、供汽;亦可由区域热电站集中供汽、供电。5.3.4机制浆造纸企业运输量大,造纸生态工业园区应建在交通运输条件较好的地区,大型园区宜设物流中心。5.3.5机园区内各企业要尽量减少污染物排放量。园区内应设置技术装备先进可靠、处理效率稳定的污水处理系统,以保证污水经处理后稳定达标排放。5.3.6机在园区内建厂的厂址应按照厂址选择的各项要求,通过多方案建厂条件对比和经济比较择优选择。5.4发展循环经济造纸生态工业园区要吸引造纸及相关联的企业投资加盟。包括制浆造纸及其上下游延伸企业、热电供应、副产品回收利用、物流输送、相关化工、机械业、三废防治、科研开发、商贸服务等。要着重吸收造纸生产链衔接的企业加盟,形成多条产业链组成的循环经济网络。要谢绝三废污染严重的企业加入园区,以保证园区的可持续发展。5.5生态工业园区与环保生态园区相结合的原则,其重点在于改善其资造纸生态工业园区要以造纸企业为核心,吸收各相关企业形成相互合作关系,并以书面协议规定各方的权利和义务;组成园区管理委员会负责经营管理园区事宜,协调各方关系、协助调解各方可能发生的纠纷,但不干涉企业内部的生产经营活动。园区管理委员会要吸收各方代表参加,并以核心单位的代表为主任委员,听取各方意见和建议,实行民主集中制,通过协商统一认识,解决可能存在的分歧。造纸生态工业园区的建设和经营要使园区内各企业、单位和居民具有享有绩效的可能性,要使多数企业、单位和居民从园区经营中得到实惠和利益,以提高各方建设生态工业园区的积极性,促进其可持续发展。二是清洁生产主要关注生产