循环经济与生态工业PPT.pptx

第第7 7章章 循环经济与生态工业循环经济与生态工业工业生态学和生态控制理论工业生态学和生态控制理论循环经济循环经济生态工业和生态工业园生态工业和生态工业园中国的循环经济与生态工业中国的循环经济与生态工业参考资料参考资料邓南圣.工业生态学:理论与应用M.北京：化学工业出版社，2002劳爱乐,耿勇编.工业生态学和生态工业园M.北京：化学工业出版社，2003Braden R.Allenby.工业生态学M.北京：清华大学出版社，2005曲向荣,李辉,王俭.循环经济M.北京：机械工业出版社，2012国家发展和改革委员会资源节约和环境保护司.重点行业循环经济支撑技术M.北京：中国标准出版社,2007 齐建国.中国循环经济发展报告R.北京：社会科学文献出版社,2010 中国21世纪议程管理中心,环境无害化技术转移中心.生态工业园规划与管理指南M.化学工业出版社,2008 1989年9月，Robert Frosch和Nicolas Gallopoulos在科学美国人发表可持续工业发展战略的文章：“为什么我们的工业行为不能像生态系统一样，在自然生态系统中一个物种的废物也许就是另一个物种的资源，而为何一种工业的废物就不能成为另一种的资源？如果工业也能像自然生态系统一样就可以大幅减少原材料需要和环境污染并能节约废物垃圾的处理过程。”正式提出了工业生态学的概念。正式提出了工业生态学的概念。7.1 理论基础理论基础7.1.1 工业生态学工业生态学（1 1）概念）概念工业生态学（Industrial ecology，IE）又称产业生态学，以生态学的观点研究工业化背景下人类社会经济活动与生态环境的相互关系，考察人类社会从取自环境到返回环境的物质转化全过程，探索实现生态化的途径。张天柱等.清洁生产导论P2187.1.1 工业生态学工业生态学工业生态学，研究社会生产活动中自然资源从源、流到汇的全代谢过程、组织管理体制以及生产、消费、调控行为的动力学机制、控制论方法及其与生命支持系统相互关系的系统科学。是对开放系统的运作规律通过人工过程进行干预和改变，把开放系统变成循环的封闭系统，使废物转为新的资源并加入新一轮的系统运行过程中。http:/ 工业生态学工业生态学应用生态学分支应用生态学分支生态工业的理论基础生态工业的理论基础 工业生态学工业生态学工业的生态化工业的生态化生态工业体系生态工业体系(1)社社群群化化：出现了两大子群，即专注于物质流分析的Conaccount分会和专注于生态工业发展的EcoIndustrial Development分会。(4)应用性在加强。生态工业园区、城市代谢、节能减排与气候变化等都成为了工业生态学应用的热点领域。(2)发达国家占据主导地位：发达国家占据主导地位：欧、美、日三足鼎立的格局日益明显。美国强于概念体系、理论构建和全球视野，欧洲强于大项目主导和系统实践，日本则精于刻画并着眼于亚洲视角。(3)理论基础和学科体系仍然比较模糊：社会物质代谢和生态工业发展成为学科的主体构成，但理论建构不足。7.1.1 工业生态学工业生态学（2 2）学科特征与发展趋势（了解）学科特征与发展趋势（了解）要素要素1：关于工业体系所有组成部分及其同生物圈关系问题的全面、：关于工业体系所有组成部分及其同生物圈关系问题的全面、一体化分析视角。一体化分析视角。要素要素2：工业体系的生物物理基础，与人类活动相关的物质能量流动：工业体系的生物物理基础，与人类活动相关的物质能量流动与储存与储存7.1.1 工业生态学工业生态学（3 3）工业生态学的基本要素）工业生态学的基本要素要素要素3：科技的动力，关键技术的长期发展进化：科技的动力，关键技术的长期发展进化7.1.1 工业生态学工业生态学（4 4）工业体系的进化过程）工业体系的进化过程无限的资无限的资源源生态生态系统系统有限的废有限的废料料有限的有限的资源资源有限的有限的废料废料生态系统生态系统组成组成部分部分组成组成部分部分组成组成部分部分能源能源生态系统生态系统组成组成部分部分组成组成部分部分组成组成部分部分7.1.1 工业生态学工业生态学废料做资源废料做资源重新利用重新利用工业生态学主旨是促进现代工业体系向三工业生态学主旨是促进现代工业体系向三级生态系统转换级生态系统转换封闭物质循环系封闭物质循环系统，尽量减少消统，尽量减少消耗性材料使用耗性材料使用工业产品与经济工业产品与经济活动的非物质化活动的非物质化能源的脱碳能源的脱碳7.1.1 工业生态学工业生态学有限的有限的资源资源有限的有限的废料废料开采者或物质开采者或物质制造者制造者（矿物、植物）（矿物、植物）物质处理者物质处理者“制造商制造商”废料处理者废料处理者消费者消费者理想工业生态系统示意图理想工业生态系统示意图关于社会-经济-自然复合生态系统的调控理论，研究系统中信息的传递、交换、处理过程和调节控制规律的科学。开拓适应原理竞争共生原理连锁反馈原理循环再生原理多样性主导型原理生态发育原理最小风险原理乘补协同原理以柔克刚原理7.1.2 生态控制理论生态控制理论(1)消耗性污染消耗性污染预防措施包括：预防措施包括：u 改良原料（金属防腐）u回收利用（分子租用）u替代或禁用（2）产品与服务的非物质化提高资源生产率7.1.3 消耗性污染与非物质化消耗性污染与非物质化7.2 循环经济（循环经济（Recycle Economy)7.2.1概念与内涵概念与内涵从从人人类类经经济济社社会会是是生生态态环环境境的的子子系系统统这这一一根根本本认认识识出出发发，为为不不断断减减小小人人类类社社会会线线性性物物质质代代谢谢过过程程对对生生态态环环境境的的冲冲击击，以以实实现现人人类类社社会会与与生生态态环环境境的的协协调调相相容容为为目目标标，依依据据资资源源产产品品再再生生资资源源的的物物质质代代谢谢循循环环模模式式而而建建立立的的一一种种既既具具有有经经济济系系统统内内部部物物质质高高效效与与循循环环利利用用的的机机制制，又又能能合合理理融融入入生生态态大大系系统统物物质质循循环环过过程程中中的的经经济济增增长长或或发发展展体系。体系。张天柱等张天柱等.清洁生产导论，清洁生产导论，2006以物质以物质“闭环闭环”代谢过程为依托的经济增长与发展模式代谢过程为依托的经济增长与发展模式7.2.1 概念与内涵概念与内涵人与自然的关系人与自然的关系 经济活动遵从生态规律，尽可能少用或循环利用资源生产技术范式生产技术范式 以清洁生产、资源循环利用和废物高效回收利用为特征的生态经济学，提高生态环境利用效率7.2.1 概念与内涵概念与内涵特征特征物质流动物质流动理论指导理论指导线性经济对资源的高开采、低利用，污染物的高排放“资源-产品-污染物”的单向流动机械论规律循环经济对资源的低开采、高利用，污染物的低排放“资源-产品-再生资源”的反复循环流动生态学规律循环经济与传统经济的比较循环经济与传统经济的比较EPA：从废从废家家电电回收回收钢钢材代替新材代替新钢钢材，可材，可减减少少97%的的矿矿山山废废物、物、86%的空的空气气污污染、染、76%的水的水污污染、染、40%用水量，用水量，节约节约90%原材料、原材料、74%能源。能源。（1 1）循环经济的特征）循环经济的特征新的系统观新的系统观新的经济观新的经济观新的价值观新的价值观新的生产观新的生产观新的消费观新的消费观7.2.2 循环经济的特征与原则循环经济的特征与原则（2 2）循环经济的）循环经济的3 3个层面个层面企业层面企业层面 推行清洁生产，减少资源能源使用，实现废物最小化推行清洁生产，减少资源能源使用，实现废物最小化区域层面区域层面 按照工业生态学原理，建立企业间共生的工业生态系统、按照工业生态学原理，建立企业间共生的工业生态系统、工业生态园区或虚拟园区工业生态园区或虚拟园区社会层面社会层面 消费中和消费后废物再循环和再利用，实现物质能量循环，消费中和消费后废物再循环和再利用，实现物质能量循环，构建循环型社会构建循环型社会7.2.2 循环经济的特征与原则循环经济的特征与原则（3 3）循环经济的）循环经济的3R3R原则原则7.2.2 循环经济的特征与原则循环经济的特征与原则2004年，年，G8峰会正式通过在国际实施峰会正式通过在国际实施3R行动的倡议行动的倡议2005年，正式启动年，正式启动3R倡议：倡议：通过采纳以减量、再使用和再循环利用为核心的通过采纳以减量、再使用和再循环利用为核心的“3R理念理念”，在全球范围内创建合理的循环性社会。，在全球范围内创建合理的循环性社会。减量（减量（ReduceReduce）原则）原则 减少来自生产和消费过程废物与废品的产量减少来自生产和消费过程废物与废品的产量再使用（再使用（ReuseReuse）原则）原则 对使用消费后废弃的物品，返回到生产与消费过程，多次对使用消费后废弃的物品，返回到生产与消费过程，多次重复使用重复使用再循环（再循环（RecycleRecycle）原则）原则 对无法利用而进行废物处理后的物质，首先考虑作为原料再对无法利用而进行废物处理后的物质，首先考虑作为原料再循环使用，或者对再循环过程和废物焚烧过程进行能量回收循环使用，或者对再循环过程和废物焚烧过程进行能量回收7.2.2 循环经济的特征与原则循环经济的特征与原则（3 3）循环经济的）循环经济的3R3R原则原则自然资源输入自然资源输入产品生产产品生产产品使用产品使用产品废弃产品废弃废物处理废物处理最终处置最终处置步骤步骤3 3（a a）材料回收）材料回收步骤步骤1 1：源头削减：源头削减步骤步骤1 1：源头削减：源头削减步骤步骤1 1：源头削减：源头削减步骤步骤2 2：产品回用：产品回用步骤步骤3 3（b b）：能量回收）：能量回收步骤步骤4 4：合理处置：合理处置7.2.2 循环经济的特征与原则（循环经济的特征与原则（15周五）周五）国际国际3R行动概念框架行动概念框架7.2.3 循环经济的发展与实践循环经济的发展与实践中华人民共和国循环经济促进法中华人民共和国循环经济促进法钢铁工业发展循环经济环境保护导则钢铁工业发展循环经济环境保护导则循环经济试点循环经济试点循环经济市场循环经济市场循环经济循环经济循环经济发展战略及近期行动计划循环经济发展战略及近期行动计划7.3.17.3.1基本概念基本概念7.3 7.3 生态工业生态工业生态工业（生态工业（Eco-IndustryEco-Industry）根据工业生态学基本原理建立的、符合生态系统环境承载能力、根据工业生态学基本原理建立的、符合生态系统环境承载能力、物质和能量高效组合利用以及工业生态功能稳定协调的新型工业物质和能量高效组合利用以及工业生态功能稳定协调的新型工业组合和发展形态。组合和发展形态。生态工业园区（生态工业园区（Eco-Industrial ParkEco-Industrial Park）依据工业生态学理论建立的一种新型工业组织形式，通过模拟自依据工业生态学理论建立的一种新型工业组织形式，通过模拟自然生态系统中生产者然生态系统中生产者-消费者消费者-分解者的循环途径来设计或者改造分解者的循环途径来设计或者改造产业系统，以实现物质闭路循环和梯级利用；通过建立产业系统产业系统，以实现物质闭路循环和梯级利用；通过建立产业系统的产业链而形成工业共生网络，以实现对物质、能量等资源的最的产业链而形成工业共生网络，以实现对物质、能量等资源的最优化利用，建立可持续的经济系统。优化利用，建立可持续的经济系统。7.3.17.3.1基本概念基本概念7.3 7.3 生态工业生态工业7.3.2 7.3.2 生态工业的特征生态工业的特征7.3 7.3 生态工业生态工业循环性循环性 物质闭环流动物质闭环流动群落性群落性 产业门类多样产业门类多样增值性增值性 系统内所有企业都获得好处系统内所有企业都获得好处持续性持续性 持续改进持续改进7.3.3 7.3.3 生态工业的类型生态工业的类型环境环境社会社会经济经济车间车间车间车间车间车间车间车间资源能源资源能源企业企业企业企业企业企业企业企业企企业业内内部部企企业业之之间间企企业业与与区区域域内内部部7.3.4 7.3.4 生态工业园的类型与建设原则生态工业园的类型与建设原则生态工业园的类型生态工业园的类型u具有雏形，需要完善具有雏形，需要完善u新建新建u改造改造u虚拟园区虚拟园区生态工业园建设的原则生态工业园建设的原则u与自然和谐共存与自然和谐共存u生态效率原则生态效率原则u生命周期原则生命周期原则u区域发展原则区域发展原则u高科技、高效益原则高科技、高效益原则u软硬件并重原则软硬件并重原则综合类生态工业园区标准综合类生态工业园区标准小组作业各组解析一个生态工业园案例，说明：1.生态工业园的构成者及其地位2.各构成者之间的物质、能量流动关系3.实现的资源节约和环境保护效益7.4 7.4 工业共生系统设计步骤与方法工业共生系统设计步骤与方法7.4.1 7.4.1 提出问题提出问题自然环境概况区域位置资源禀赋状况产业类型（结构）各产业原料输入与输出情况产品及副产物的数量级流向污染物排放及利用了解对象系统的性质、了解对象系统的性质、特点，弄清问题关键特点，弄清问题关键7.4.2 7.4.2 确定目标确定目标资源综合利用 废物充分利用，物质最小排放环境承载力 工业污染物允许排放量不超过环境容量经济效益 效益最大，投资最小工业共生系统应完成的具体指标工业共生系统应完成的具体指标7.4.3 7.4.3 数据清单分析数据清单分析（1 1）能源、水和物质流动特点，已有的副产品交换网络）能源、水和物质流动特点，已有的副产品交换网络核算垃圾场所能处理的废物的比例和数量各部门副产品（废物）信息可参与地方或全国废物交换的材料再循环项目中收集到的材料的种类和数量主要废热排放源及数量主要废水排放源情况工业投入产出数据7.4.3 7.4.3 数据清单分析数据清单分析（2 2）可交换的副产品种类）可交换的副产品种类副产品物种分析供需平衡分析副产品品质分类分流原则信息平台运输问题7.4.4 7.4.4 工业代谢分析工业代谢分析工业代谢工业代谢原材料、能源和劳动力转化为最终产品和废物的所有过原材料、能源和劳动力转化为最终产品和废物的所有过程的完整集合。程的完整集合。工业代谢分析是对拟定的工业共生系统方案，依据质量守恒定律，通工业代谢分析是对拟定的工业共生系统方案，依据质量守恒定律，通过建立物质结算表，估算物质流动与存储数量、指出工业活动的物质过建立物质结算表，估算物质流动与存储数量、指出工业活动的物质利用情况，揭示经济活动中物质的数量与质量规模，展示构成生产活利用情况，揭示经济活动中物质的数量与质量规模，展示构成生产活动的全部物质的流动与存储，认识区域内工业系统中元素代谢与物质动的全部物质的流动与存储，认识区域内工业系统中元素代谢与物质流动。流动。7.4.5 7.4.5 共生系统结构设计共生系统结构设计（1 1）功能组成单元）功能组成单元产业生产区资源回收处理中心信息平台与管理中心研发中心7.4.5 7.4.5 共生系统结构设计共生系统结构设计（2 2）共生系统构建）共生系统构建主要组成单元资源生产（生产者）：加工生产（消费者）：还原生产（分解者）：核心企业的确定物质和能力使用或传输量最大，带动和牵制其他企业，是生态产业链的“链核”，煤炭、火电、石油、化工、钢铁、水泥、电子、农副产品加工等7.4.5 7.4.5 共生系统结构设计共生系统结构设计（2 2）共生系统构建）共生系统构建生态产业链物质循环生态产业链：交换、再生循环能量梯级利用：水资源共生信息共生：设施共生：基础设施、交通设施、仓储设施、维护设施、施工设备、培训设施7.4.5 7.4.5 共生系统结构设计共生系统结构设计（2 2）共生系统构建）共生系统构建生态产业链物质循环共生系统7.4.5 7.4.5 共生系统结构设计共生系统结构设计（2 2）共生系统构建）共生系统构建生态产业链能源共生系统7.4.5 7.4.5 共生系统结构设计共生系统结构设计（2 2）共生系统构建）共生系统构建生态产业链水资源共生系统7.4.6 7.4.6 工业共生系统评价工业共生系统评价（1 1）共生单元分析评价）共生单元分析评价投入产出成本效益物能平衡技术水平能耗物耗废弃物产出环境影响7.4.6 7.4.6 工业共生系统评价工业共生系统评价（2 2）共生关系分析评价）共生关系分析评价参与工业共生的企业间的合作关系评价作用方式、作用强弱物质信息交流关系、能量互换关系（3 3）共生环境分析评价）共生环境分析评价共生环境与共生模式之间的相互作用7.4.6 7.4.6 工业共生系统评价工业共生系统评价（4 4）共生效益分析评价）共生效益分析评价环境效益经济效益7.4.7 7.4.7 决策分析决策分析多方案多目标的决策分析