新科技中生态工业园的创新发展

　　在当前生态工业园的新发展中应该怎样去加强对它的建设及管理呢?什么样的管理措施是对它的保护呢?环境建设的新应用方案有哪些呢?对于生态工业园的新科技发展又有什么影响及意义呢?本文选自：《应用生态学报》,《应用生态学报》是中国生态学方面的一本具有相当影响力的学术期刊。主管：中国科学院，主办：中国生态学学会和中国科学院沈阳应用生态研究所，周期： 月刊，出版地：辽宁省沈阳市，语种： 中文;，开本： 大16开，国际刊号：ISSN1001-9332，国内刊号：CN21-1253/Q，邮发代号：8-98，复合影响因子：2.910，综合影响因子：1.798，创刊时间：1990

　　摘 要：生态工业园区要求园区成员间在物质和能量的使用上形成类似自然生态系统的生态链或食物链,以实现物质与能量的封闭循环和废物最少化。为达到这个目标,必须改进现行技术,使技术向清洁生产、实现污染零排放方向发展。这就使得企业纷纷致力于发展绿色技术。在生态工业园区这样的大环境下,绿色技术是如雨后春笋般大批量的涌现出来的,这也就是蔟状式创新。这直接促成了整个系统层面上的绿色技术革命。

　　关键词：生态工业园,技术创新,环境保护

　　1 推动了回收利用型技术的发展

　　随着生态工业园区的不断发展,生态经济的观念日益深入人心。企业经济效益的高低直接与物质流动模式相关,原有的物质流动模式造成经济活动的“高开采、低利用、高排放”,这使得人们不得不开始转向对回收利用型技术的关注。回收利用型技术的物质流动模式可以表示为“资源——产品——消费——再生资源”,通过对物质和能量最大限度的回收利用,使经济活动对自然环境的影响降低到了尽可能小的程度,同时也大大的降低了企业的生产成本,达到了“低开采、高利用、低排放”。随着生态工业园区的出现及其日益的发展壮大,它对技术创新发展的影响也日益凸现出来。主要表现在四个方面:推动了回收利用型技术的发展;推动了物料消耗最小化的系统技术的发展;使环境治理技术集成化、系统化;催化绿色技术革命。

　　在加拿大Burnsde工业园区,通过回收废纸然后外运供其他公司生产衬垫板,另一家包装公司则重新利用电脑公司的过剩的聚苯乙烯;它还拥有各种回收和再利用公司,处理颜料盒、丝带重新涂墨、轮胎翻新和家具翻新等;另外还使用银回收系统回收印刷工厂的银;同时园区内的19家化学品生产销售公司还联合进行化学品交换。

　　在美国,查塔诺加(Chattanooga)生态工业园区,通过重新利用老工业企业的工业废弃物来减少污染和增进效益。如将旧钢铁铸造车间改造成一个利用太阳能处理废水的生态车间;紧邻的肥皂厂则循环利用废水;而肥皂厂旁边是利用肥皂厂副产作原料的一家工厂。这样就建立起了一个相对完整的生态工业网络。Choctaw生态工业园区则基于园区所在地丰富的特定资源,也就是俄克拉何马州大量的废轮胎资源,通过采用高温分解技术将这些废轮胎资源化从而得到炭黑、塑化剂和废热等产品。

　　1996年10月,美国可持续发展总统委员会对生态工业园区提出了这样的定义:一个有计划的物质和能量交换的工业系统,寻求能源和原材料消耗的最小化、废物产生的最小化,并力图建立可持续的经济、生态和社会关系。

　　随着生态工业园区的出现及其日益的发展壮大,它对技术创新发展的影响也日益凸现出来。生态工业园区要求企业依靠科技进步,采用无害或低害的新工艺、新技术,大力降低原材料和能源的消耗,实现少投入、高产出、低污染,尽可能把对环境污染物的排放消除在生产过程之中。生态工业园区发展推动了企业技术创新。

　　在我国,天津开发区生态工业园区的企业将汽车生产中的废钢及其它边角废料回收后,通过熔炼等加工过程制成钢锭,再提供给丰田模具工厂作为其生产模具的原料。另外,针对食品饮料业能源消耗量大且稳定的特点,天津开发区开展了企业内部和行业间的蒸汽梯级利用;并进行行业之间、企业之间的共生合作,构建废水代谢链条。还致力于雨水的收集和再生利用;致力于垃圾分拣和再生,使危险废物实现资源化;以及有机废物堆肥化处理、剩余生活垃圾焚烧发电。广东南海生态工业园区也是一个成功的实现了对废弃物的回收利用的例子。园区由设备加工、塑料生产、建筑陶瓷、铝型材和绿色板材等5大行业组成。根据技术可行性及保护环境的前提条件,核心企业及其相关的附属企业组成5个相对独立、相互共生的工业生态群落,通过物质和能量的相互交换,构成多种物质能量链接的生态链网络。在这其中,有3条属于闭合循环的生态链:环保仪器设备厂生产的产品在消费后报废予以拆解,其中可以再利用的零件供维修用或回到企业供生产用,不可再利用的零件经五金加工厂回炼成金属原材料,重新生产零件供给厂家生产仪器设备;可降解塑料厂产生的废塑料进入塑料添加剂厂用于生产增韧剂,然后返回可降解塑料厂供生产使用;绿色板材厂在生产过程中,产生的树皮、木屑等,通过加工成生产板材用的胶黏剂,再次返回板材厂生产使用。园区内企业的废弃物通过废物交换、循环利用,不仅降低了废物排放,而且还能吸收消化园区外的塑料废物、废旧五金等,不仅如此,每年还可通过节省原料和能源、处理废物使得成本降低、再利用废物等方式获得相当高的经济效益!

　　从这些闭合循环的设计上可以看出,园区企业间利用彼此生产中产生的副产品和废弃物作为再生资源,经过加工后重新返回系统循环使用。这种循环生产的理念,充分带动了回收利用型技术的发展,更很好的体现出了工业生态系统物质循环和能量有效利用的理论。

　　2 推动了物料消耗最小化的系统技术的发展

　　在生态工业园区,内部企业之间彼此利用“废物”,使企业之间形成一个封闭的系统,从而使物料消耗达到最小化。具体可从两个方面来考察。

　　一方面,产品的数量保持不变,而物料的消耗绝对减少。以卡伦堡生态工业园区为例。该园区主要包括发电厂、炼油厂、制药厂和石膏制板厂。其中,电厂向炼油厂和制药厂提供发电过程中产生的蒸汽;将除尘脱硫的副产品工业石膏,全部供应附近的一家石膏厂作原料;将粉煤灰出售,供铺路和生产水泥之用;炼油厂产生的火焰气通过管道供给石膏厂用于石膏板生产的干燥,减少了火焰气的排空;酸气脱硫生产的稀硫酸供给附近的一家硫酸厂;炼油厂的脱硫气则供给电厂燃烧。另外,炼油厂的废水经过生物净化处理,通过管道向电厂输送冷却水用于冷却发电厂的发电机组,而发电厂产生的蒸汽回头又供给炼油厂;热电厂同时也把蒸汽出售给石膏公司和市政府;热电厂的脱硫装置使燃烧气体中的硫与石灰石产生反应,生成石膏供应给石膏材料厂作为原材料。而炼油厂生产的多余的燃气,又可以作为燃料供给发电厂和石膏厂。由此可见,通过对一系列的能减少物质消耗、封闭物质流的技术的应用,卡伦堡生态工业园区极大地节约了相关公司的成本,并且带来了许多新的收益。据测算,在这些交换中产生的共生物料量大约相当于Asnaes电厂每年购买的煤量(200万t/年),亦或相当于Statoil精炼的北海原油吨数(480×104t)。由此可见,卡伦堡生态工业园区通过形成一个有效的循环再利用网络,实现了绝对减少物料消耗的目的。同时,还最大限度地保护了当地的环境,减少了污染。从生态学角度说,卡伦堡表现了一个简单的食物链的特征:生物体消耗其他生物体的废物和能源,彼此之间共依共存。

　　另一方面,产值相同的前提下,单位产值消耗的物料相对减少。鲁北生态工业园区,园区内部包括磷铵硫酸水泥联产、海水“一水多用”、盐碱电联产3条密切相关的生态产业链,这些产业链通过系统化、网络化,协同、共生,构成了一个生态型工业系统。

　　具体来讲,以磷铵、硫酸、水泥产业链为例。在磷铵、硫酸、水泥产业链(简称PSC)中,磷矿与硫酸制取得到的磷酸与合成氨反应制得磷铵,副产品磷石膏送往水泥厂生产水泥。富含SO2的水泥窑气送往硫酸厂生产硫酸和液体SO2,液体SO2用作生产溴素的原料。硫酸送往磷铵厂用于磷铵的生产。以煤矸石为燃料的热电厂产生的电力和蒸汽供各厂使用,锅炉副产的炉渣、炉灰作为混合材料生产水泥。在这个系统中,生产磷铵排放的废渣磷石膏,用于制造硫酸并联产水泥,而硫酸又再返回用于磷铵的生产,上一层产品的废弃物成为了下一层产品的原料。使得资源得到了高效的循环利用,在整个生产过程中,没有废弃物排出,形成了一个封闭的工业生态循环系统。这使得对磷矿的开采降到了最小的程度,同时也避免了对硫矿以及石灰石矿的开采,使对物料的消耗达到了最小化。据测算,它的磷铵成本比同类企业的产品成本低30%,水泥成本低20%,硫酸成本低50%。我国山东鲁北工业园区创新出了3种关键性技术,以实现系统内部的物质与能源的循环与转换,这3种技术为:磷石膏制硫酸联产水泥技术;磷石膏分解技术;补加高硫煤、窑外分解及控制氧化气氛技术。通过对这些技术的系统应用,实现了整个鲁北生态工业园的完整链接与运行,进而实现了降低物料消耗、综合利用资源、消除污染的目的。这种生态工业模式也必将进一步推动节约型技术的系统化发展。

　　3 使环境治理技术集成化、系统化

　　治理整个生态工业园区的环境问题与治理单个工业企业的环境问题截然不同。在生态工业园区出现之前,前两代工业园区的企业彼此独立经营,缺乏企业间副产品与废弃物的有效流动和再利用,缺乏环境治理技术上的相互合作机制,致使资源利用效率低下并且环境污染严重。

　　对生态工业园区而言,对环境污染的治理不能够再局限于对一种有害废物的处理上。如在处理污水时,不能简单的只处理水污染问题,因为处理污水的同时还会产生有毒、有害的污泥。在处理某个成员企业的废弃物时,还要考虑到是否可以进行交换再利用,处理方法是否可以在成员企业间形成贯通的链条。这就要求环境治理技术要系统化。生态工业园区的企业成员间应该形成一个封闭的环境治理技术的链条。如供水——收集污水——污水处理——有害废物存放和处理——垃圾填埋,就是一个简单的环境治理技术的集成。

　　根据各生态工业园区所采用的环境治理技术的不同,又可划分为两类。一类均采用现有技术,对这些技术进行综合,使之组合成一个完整的循环系统,或者称之为一个集成;美国切克托生态工业园就属于此种类型。另一类是针对自身生产的特点,采用新开发的一整套技术,从而使环境治理技术达到系统化。广西贵糖生态工业园区可作为此类型的代表。

　　美国切克托生态工业园区通过集成现有技术,形成了一个生态型工业体系。它将回收的废旧塑料品直接供给塑料制造公司作为原材料。抽去废旧轮胎中的钢丝后,将其粉碎成橡胶颗粒,通过传动带输送到联邦循环技术公司进行高温热分解,得到塑化油和碳黑;而钢丝在集中处理后,作为钢材再利用;塑化油经管道输送到塑料制造公司加工处理,成为可用的塑料。塑料再经管道传送到两家公司,一家公司以此生产塑料标牌,另一家用来生产彩色胶片。碳黑以浆的形式经管道输送到另一家公司,以此生产小型硬胶轮胎。由此可见,切克托生态工业园区通过将这些废旧物资的回收与处理技术集成化,充分利用废弃物,使其分解后回收再利用,有效的形成了一个密闭的生态循环网络,最大限度的利用资源,最大限度的减少了造成污染的废弃物的排放,实现了经济效益与环境效益的双丰收。

　　贵糖生态工业园区以制糖业为主体,兼容了甘蔗种植业、造纸业和酒精业以及热电厂。众所周知,制糖业本身是一种排污多、污染重的行业,特别是在中国这种制糖技术比较落后的国家,制糖企业造成的污染和浪费一直是该行业比较难以克服的一个大问题,为了解决这一问题,贵港生态工业园区通过引进制糖业以外的其他相关企业,共同组成了一个生态工业链系统,成员企业间均存在着输入和输出的相互依赖关系,物质和能量在这条生态工业链中被系统化的利用,十分有效的提高了污染物和废弃物的净化率和转化率。例如,在制糖工艺中输出的废糖蜜,被酒精厂酒精车间作为资源用来生产能源酒精或食用酒精,酒精车间产生的酒精废液经过浓缩、干燥和补充必要养分后,制成复合肥,这样就使废糖蜜得到了充分的利用,减少了环境的污染;造纸中段的废水(碱性)与热电厂锅炉的含硫烟气(酸性)通过除尘脱硫塔进行中和反应,减少了污染物的排放;通过一系列的措施促进水的重复利用,极大的减少了废水的排放。总之,贵糖生态工业园区通过除尘脱硫、回用水工程等系统化的环境治理技术,形成了包括处理废水、废气、生产水泥、轻钙等副产品以及利用酒精生产过程中的副产品——酒精废液制造复合肥、向园区制造系统提供回用水的一个环境综合处理系统,充分体现了其环境治理技术的系统化,极大程度的解决了区域结构性环境污染问题。

　　4 催化绿色技术革命

　　技术创新按创新的新度来分,可区分为重大技术创新和渐进技术创新。重大技术创新是指由于技术上的重大突破和新技术革命所导致的创新。渐进技术创新是指技术原理无重大变化的产品和技术改进。重大技术创新可以是单元技术上的创新,也可以是同时涌现数种技术甚至是整个系统层次上的创新。后者亦可称之为蔟状式创新。IT业的技术创新形式就属于这种情况。众所周知,IT业作为当今信息时代的领头军,其技术的更新速度可谓是日新月异,往往一夜之间就会涌现出数种新技术,淘汰掉前一天还十分盛行的技术及产品。这就是典型的蔟状式创新。

　　由生态工业园区所引发的绿色技术革命就属于蔟状式创新。所谓绿色技术,是指能减少污染、降低消耗、治理污染或改善生态的技术体系。当今的环境问题主要表现为资源枯竭、生态恶化和环境污染。为了解决这些环境问题,人类需要超越现代技术,寻求一种新的技术体系,以实现人类的可持续发展。绿色技术就是在这样的大背景下应运而生的。绿色技术包括清洁生产技术、治理污染技术和改善生态技术。由此可见,绿色技术不仅要解决之前生产过程中造成的环境污染问题、改善生态环境,还要防止未来的环境污染和生态恶化问题。

　　在小区域范围内,由于生态工业园区是以生态工业链为基本结构,园区企业间的排列结构类似于生物链,均存在着物质的输入输出关系,这就直接决定了园区内的绿色技术创新将以蔟状式涌现为主要特征。以日本腾泽(Fujiaswa)生态工业园区为例。为了实现由末端治理技术向减少废物和降解废物方面的转化,实现园区污染零排放的目标,园区迫切需要一系列的绿色适用技术。在这种情况下,腾泽(Fujiaswa)生态工业园区的上属公司EBARA公司开发出了各种废物转化新技术,主要包括硫化床气化燃烧和处理系统、烟道气处理系统、太阳能光电池系统、风能涡轮发电机、污水加热交换泵以及新型的燃料电池技术等。通过应用这些绿色技术,使得园区与传统的工业系统相比,估计降低40%的能源消耗,降低30%的水消耗,减少95%的废物排放和30%的二氧化碳排放。

　　对于整个社会层面上来讲,绿色技术的创新更不会是以零星出现、散状分布为特征的。随着生态工业园区的不断涌现及发展壮大,为了达到经济与环境的双赢目的,企业对绿色技术的要求也变得越来越迫切,而为了实现物质在整个社会系统内的良性闭合式循环,势必要求绿色技术形成一条绿色生产工艺的链条,主要包括水的重复利用技术;能源综合利用技术;回收、再循环、重复利用和替代技术;环境监测技术等。

　　生态工业模式需要无害化新技术、新工艺的支撑,因此,生态工业园区的建设和发展势必带来技术上的进步和竞争力的提高。但要实现这些技术上的突破,还需要政府、园区、企业的相互促进,从政策、组织、管理等多方面积极的配合。

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