循环法在环境工艺中的应用及展望

单 伟（江苏省生态环境监控中心 江苏 南京 210036）

许 伟 戴明忠 杨 凯（江苏省环保厅苏中环保督查中心 江苏 泰州 225300）

循环法在环境工艺中的应用及展望

单 伟（江苏省生态环境监控中心 江苏 南京 210036）

许 伟 戴明忠 杨 凯（江苏省环保厅苏中环保督查中心 江苏 泰州 225300）

随着工业社会发展，资源已接近耗竭，面临着能源危机。为了使能源利用最大化，循环法应用于各种环境工艺势在必行，让废弃物重新利用再次进入循环系统。通过对循环法的内涵、应用及一些理论问题的探讨和分析，以促进环境的和谐发展，并对循环法的应用进行了展望。

循环法；环境工艺；能源危机；和谐发展

1 前言

大自然是一种有序的自组织系统，其结构组成存在着多方面的恒定比例关系，进行着有条不紊的物质循环、能量转换和多种符合平衡规律的运动过程。人类活动对自然资本的大量消耗和非友好改造，不断地削弱大自然自组织系统有限的和脆弱的自调节能力，导致许多原本符合平衡规律的结构比例逼近失衡状态。当前工业迅速发展，人口急剧增加，自然资源枯竭和环境污染问题日益凸显，传统的发展模式已不再适应当前的发展要求。本文就循环法的发展背景、循环模式及应用进行研究分析，将循环法应用于生产中，减少资源、能源的消耗，为人类社会与大自然的可持续发展与共赢提供理论借鉴。

2 循环法的内涵及在环境工艺中发展背景

在环境工艺领域中，循环法是将废弃物再次变成资源以减少最终处理量的一种生产方式。循环法原则体现在各种不同层次的循环形式上。一是企业内的物质循环。在企业生产过程中，减少污染物排放，直至达到零排放的环境保护目标。二是企业之间的物质循环。以工业代谢和共生原理为指导，将若干个相互关联的企业共建于一个园区，形成不同品级使用价值链的生产与再生产的循环。三是生产和消费的整个过程的物质循环。在工厂企业、包装公司、零售商和消费者之间建立包装废弃物回收系统，确保包装废弃物的回收和再利用。

2.1 国外的四种循环模式

2.1.1 杜邦模式—企业内部的循环模式

通过组织企业内各工艺之间的物料循环，延长生产链条，减少生产过程中物料和能源的使用量，尽量减少废弃物和有毒物质的排放，最大限度地利用可再生资源，提高产品的耐用性等。杜邦公司创造性地把循环法三原则发展成为与化学工业相结合的“3R制造法”，通过放弃使用某些环境有害型的化学物质、减少一些化学物质的使用量以及发明回收本公司产品的新工艺，到1994年该公司产生的废弃塑料物减少了25%，空气污染物排放量减少了70%。

2.1.2 丹麦工业园区模式

按照工业生态学的原理，通过企业间的物质集成、能量集成和信息集成，形成产业间的代谢和共生耦合关系，使一家工厂的废气、废水、废渣、废热或副产品成为另一家工厂的原料和能源，建立工业生态园区。典型代表是丹麦卡伦堡工业园区，这个工业园区的主体企业是电厂、炼油厂、制药厂和石膏板生产厂，以这4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或副产品，作为自己生产中的原料，不仅减少了废物产生量和处理费用，还产生了很好的经济效益，形成经济发展和环境保护的良性循环。

2.1.3 德国DSD—回收再利用体系

德国的包装物双元回收体系（DSD）是专门组织回收处理包装废弃物的非盈利社会中介组织，1995年由95家产品生产厂家、包装物生产厂家、商业企业以及垃圾回收部门联合组成，目前有1.6万家企业加入。它将这些企业组织成为网络，在需要回收的包装物上打上绿点标记，然后由DSD委托回收企业进行处理。任何商品的包装，只要印有绿色标记，就表明其生产企业参与了“商品包装再循环计划”，并为处理自己产品的废弃包装交了费。“绿点”计划的基本原则是：谁生产垃圾谁就要为此付出代价。企业交纳的“绿点”费，由DSD用来收集包装垃圾，然后进行清理、分拣和循环再生利用。

2.1.4 日本的循环型社会模式

日本在循环型社会建设主要体现在三个层次。一是政府推动构筑多层次法律体系。第一层次的基础法，2000年6月日本政府公布了《循环型社会形成促进基本法》。第二层次的综合法，如《固体废弃物管理和公共清洁法》、《促进资源有效利用法》等。第三层次立法主要在具体行业和产品方面，如《家电循环法》、《汽车循环法案》、《建设循环法》、《促进容器与包装分类回收法》、《食品回收法》、《绿色采购法》等。二是要求企业开发高新技术，在设计产品时就要考虑资源再利用问题。三是要求国民从根本上改变观念，把垃圾视为有用资源。

3 循环法在环境工艺中的应用

3.1 氨的回收套用

在生产VE重要中间体烯醇过程中，醇化反应会产生大量氨气，洗涤工序又产生一定的氨水，采用氨回收气柜对氨进行回收套用，工艺流程如下：醇化反应产生的氨气直接送人氨气柜，洗涤产生的废氨水除套用减少其排放以外，其余部分含氨废水则经过氨废水蒸馏塔，将废水中的氨进行蒸馏转化为高浓度氨气送人氨气柜，即废水、废气中的氨基本转化成氨气送人氨气柜，气柜内的氨气经压缩机压缩送至醇化岗位作为原料参加反应，基本实现了氨的零排放。该方案实施后，可削减含高浓度氨废水15000t/a，削减氨氮排放300t/a，减少乙炔、氨废气排放，节省成本60万元/a。

3.2 废酸水的回收利用

应用循环法前，生产香叶酯过程的中间体烯酮每天产生50t含硫酸20-30%的废酸水，除一部分套用外，其余用液碱进行中和后进人污水处理站进行处理，每年用于中和的费用高达600万元，并严重影响了污水站处理效果。经技术攻关，70%经提纯后供VE线中间体IPL格氏反应使用，余下的运至新工业园区用于碱水中和，年节约硫酸2500t。IPL格氏反应产生含硫酸的废酸水60t/d，经提纯除盐后回收套用，基本实现了废酸水的循环套用。在上虞的园区建设中，采用多效浓缩装置将废酸水浓缩成浓硫酸，实现循环利用。

3.3 循环法应用于生态城市建设

由于大规模的工业化和城市化的规划不合理，造成了城市环境乃至整个生态环境的破坏。为改善城市生态环境，促进城市文明及人类文明的进步，在城市规划、产业布局上，应该把城市的经济、社会、资源和城市环境有机结合起来，按照生态体系中的生产、消费和“废物”处理过程的机制，将现行的“资源－产品－废物排放”开环式经济流程转化为“资源－产品－再资源化”的闭环式经济流程，从而实现城市资源的减量化与废弃物的资源化，提高资源的利用效率，实现城市的可持续发展。

4 循环法的哲学探讨及一些理论问题

4.1 互动整合与倍增效应

互动（interaction）是指具有互补性、互利性和共生性的不同人群或不同事物之间，通过物质、能量、信息的交换或心理交互感应、行为交往所产生的彼此响应与相互作用的过程。整合（integration）是指为了产生被整合对象之间的良性互动并达到互动整合的预期目标，整合主体依据被整合客体之间的互补性、互利性的内在联系和彼此响应、相互作用机制，对诸多被整合对象进行有效的系统组合的组织过程，其目的是实现1+1>2的整体倍增效应和某些局部的M×N乘数效应所带来的系统整合效果。

互动整合理论在循环实体规划设计中的应用关注以下几个方面：（1）被整合对象构成要素的重要性排序和筛选；（2）系统互动整合目标的设定；（3）系统内部的物质－能量供需平衡及其输入－输出分析；（4）系统响应的物质流、能量流、信息流流动通道的设计与系统要素相互作用机制的建立；（5）系统互动整合过程的综合调控等；（6）促成工作开展所必需的人力人才、资金等资源的投入。

4.2 守恒与平衡、循环与协同

循环法中的组合要素构成必须守恒，遵循守恒的量变演化规律。循环系统中组合要素的集合关系必须通过协同而趋于平衡，遵循通过协同而平衡的质变演化规律。由于循环遵循物质运动的守恒规律和平衡规律，所以完全意义上的循环是具有强可持续性的经济形态。因此，在规划设计生态工业综合体和生态工业园区时，首先需要运用互动整合等理论，依据相关产业或同一产业内部不同生产工艺流程之间的互利共生关系，建立最有利于物质循环和能量梯级利用的生态工艺流程链或生态产业链，其中包括关键链接技术的创新突破，从而在系统结构优化的基础上实现产业价值链或流程价值链的效益最大化。

4.3 聚集经济与产业集群

由于工业内部、服务业内部以及两者之间都存在互补、互利与共生的关系，为了谋求各自的聚集效益、连锁效益和规模效益，它们在地理空间上的集中趋向和相关产业的连锁集群是一种普遍规律。其中，在连锁集群过程中形成的产业集群，特别是具有生态产业链内在集群动力的循环经济，更能体现集约化产业集群的优越性，其中包括：互动整合机制易于形成并发挥作用；共生关系比较紧密，共生单元之间具有质参量的兼容性，即关键变量具有相互响应、彼此作用的对应关系，因而共生效益明显，收益水平可观；生态产业链中的物质—能量供应链与价值链相统一的水平较高等。

4.4 生态学原理的应用

自然界生成的各类自然生态系统，都是通过有生命物体在一定环境条件下的自选择、自适应演化过程，形成适者生存、优胜劣汰、互利共生、反馈循环、抗逆和资源共享的自组织系统，并自然地造就了物质循环利用最大化、能量消耗最小化和整体效益倍增的运行模式。因此，运用生态学的基本原理规划设计生态工业流程和生态工业园区时，应关注以下具体问题：（1）研究和明确传统工业生产的工艺流程及其资源能源利用、废弃物产生与多种能量释放全过程的物质—能量流向及动力学机制；（2）根据这些互利共生关系的特性，划分并设计单向或双向的共生单元；（3）按共生单元组合生态流程链或生态产业链，运用高新技术和最佳实用技术的集成进行生态链链接技术的创新和突破；（4）统筹主流生态流程链、生态产业链及其辅助链，在必要与可能的条件下应尽量避免链条的断裂；（5）运用资源经济学、环境经济学和产业经济学的有关理论和方法，进行生态流程链或生态产业链与价值链一致性的估算。

5 结语

循环法作为可持续发展的最佳模式，已普遍地被各国和地区接受和实施，在发展循环法的同时应建立循环社会，实现环境与经济的协调发展。在当前资源越来越紧缺、环境问题越来越突出的背景下，应做好以下几个方面内容：（1）建立健全循环利用的法律法规，以及循环回收利用的系统，实现产品-使用-回收-利用-产品的闭路循环；（2）微观方面，深入研究不同产品生产的循环工艺，减少污染物的排放；（3）宏观方面，研究产业链、集聚区、城市功能区等方面的循环运用，减少区域内污染物的排放；（4）加强循环法在环境工艺中应用的宣传，并配套相应的鼓励政策，在税收、排污费征收等方面给予优惠；（5）从国家到社会的每一个成员都应该树立循环利用的意识，从身边的小事做起，减少资源的浪费，尽可能将可以利用的资源不断地进入循环系统，从而实现经济与生态环境的协调发展，为新时期的生态文明建设创造有利条件。

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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

单伟（1985-），女，硕士，工程师，从事环境综合管理工作。