《化工清洁生产技术概论》电子教案第三章清洁生产理论基础

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1、第三章 清洁生产理论基础,第三章 清洁生产理论基础,知识目标： 了解清洁生产的理论依据及内容。 理解产品生命周期理论与清洁生产的关系。 理解产业生态学理论与清洁生产的关系。 能力目标： 能将产品生命周期理论及生命周期评价的方法应用到清洁生产工作中。 能分析产业生态学与清洁生产的异同点。,第一节 产品生命周期理论,产品生命周期理论（Theory of Product Life Cycle）的创始人是美国经济学家、美国哈佛大学教授刘易斯 威尔士（Louis Wells）和雷蒙德 弗农（Raymond Vernon）。,1966年，弗农在美国经济学季刊上发表了产品周期中的国际贸易与国际投资一文，该文

2、首次提出了“产品生命周期”的概念。,该理论认为，产品在其生命的不同阶段、不同的国家生产和出口，以此说明国际贸易的流动方向，将市场营销学的产品生命周期与国际贸易理论结合起来，使比较优势理论从静态发展为动态，它是关于产品生命不同阶段决定生产与出口该产品的国家转移理论。,第三章 清洁生产理论基础,一、产品生命周期,产品生命周期是指产品从原料采集和处理、加工制作、运销、使用复用、再循环，直至最终处理处置和废弃等一系列环节组成的全过程，亦即体现产品从自然中来又回到自然中去的物质转化过程。,产品都是有生命周期的，细分为产品开发期、市场引入期、成长期、成熟期和衰退期。新产品的生命周期一般分为三个阶段：,第一

3、阶段：新产品阶段或产品创新阶段，又称引进阶段。消费者不甚了解新产品的特性和如何使用这种新的产品，以及它给人们所带来的方便和好处，在这一阶段，需求主要来自本国，生产也主要针对本国需要，基本上没有出口。要求投入的技术要素比较高，要求熟练的劳动者的技术水平也比较高。这一时期的产品可以说是技术密集型的。,第三章 清洁生产理论基础,第二阶段：产品成熟阶段，又称增长阶段，技术已经成熟，生产过程已经比较标准化，同时和该产品使用的配套设备比较完善，获得消费者广泛的接受，所有的人都具有使用这一产品的技能，都拥有这种产品，该产品市场饱和，产品销售量的增长率开始下降。成熟阶段技术开始标准化，产品比较成熟，市场迅速扩

4、张，生产规模急剧扩大，从而要求投入资本比较多。这一时期的产品可以说是资本密集型的。,第三阶段：产品标准化阶段，又称衰退阶段，技术已经不再是新颖和秘密的了，甚至已经开始老化，许多技术都已经包含在生产该商品的机器中了，技术本身的重要性已经逐渐消失，新产品的技术也完成了其生命周期。人们不再需要这一产品，可能它还维持一个很小的市场，生产中使用大量的非熟练劳动者。这一时期的产品可以说是劳动密集型的，比较优势也就随之发生变化。,第三章 清洁生产理论基础,二、生命周期评价,生命周期评价方法发展历程： 七十年代的二次能源危机，许多制造业认识到提高能源利用效率的重要性，于是开发出一些方法来评估产品生命周期的能耗

5、问题，以求提高总能源利用效率； 八十年代，生命周期评价方法日臻成熟； 九十年代，生命周期评价方法在全球范围内得到较大规模的应用。 1997年国际标准化组织正式出台了ISO14040环境管理生命周期评价原则与框架，以国际标准形式提出对生命周期评价方法的基本原则与框架，这将有利于生命周期评价方法在全世界的推广与应用。,第三章 清洁生产理论基础,（一） 生命周期评价的定义,生命周期评价是对一个产品系统的生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价。,生命周期评价的过程 ：,辨识和量化整个生命周期阶段中能量和物质的消耗以及环境释放； 评价这些消耗和释放对环境的影响； 辨识和评价减少这些影响的机会。

6、,（二） 生命周期评价的技术框架,ISO14040标准将生命周期评价的实施步骤分为目标和范围定义、清单分析、影响评价和结果解释四个部分 。,第三章 清洁生产理论基础,生命周期评价技术框架,第三章 清洁生产理论基础,1、目标和范围的确定,目标定义是要清楚地说明开展此项生命周期评价的目的和意图，以及研究结果的可能应用领域 。,研究范围的确定要足以保证研究的广度、深度与要求的目标一致，涉及的项目有：,系统的功能、功能单位、系统边界、数据分配程序、环境影响类型、数据要求、假定的条件、限制条件、原始数据质量要求、对结果的评议类型、研究所需的报告类型和形式等。,生命周期评价是一个反复的过程，在数据和信息的

7、收集过程中，可能修正预先确定的范围来满足研究的目标，在某些情况下，也可能修正研究目标本身。,第三章 清洁生产理论基础,2、清单分析,清单分析是量化和评价所研究的产品、工艺或活动整个生命周期阶段资源和能量使用以及环境释放的过程。,3、生命周期影响评价,（1）分类,分类是将清单中的输入和输出数据组合成相对一致的环境影响类型。影响类型通常包括资源耗竭、生态影响和人类健康三大类，在每一大类下又有许多亚类。生命周期各阶段所使用的物质和能量以及所排放的污染物经分类整理后，可作为胁迫因子，在定义具体的影响类型时，应该关注相关的环境过程，这样有利于尽可能的根据这些过程的科学知识来进行影响评价。,第三章 清洁生

8、产理论基础,（2）特征化,特征化主要是开发一种模型，这种模型能将清单提供的数据和其他辅助数据转译成描述影响的叙词。目前国际上使用的特征化模型主要有：负荷模型；当量模型；固有的化学特性模型；总体暴露效应模型；点源暴露效应模型。,（3）量化,量化是确定不同环境影响类型的相对贡献大小或权重，以期得到总的环境影响水平。,4、改进评价,改进评价是识别、评价并选择能减少研究系统整个生命周期内能源和物质消耗以及环境释放机会的过程。,第三章 清洁生产理论基础,5、生命周期评价的应用,生命周期评价作为一种评价产品、工艺或活动的整个生命周期环境后果的分析工具，迄今为止在私人企业和公共领域都有不少应用。,在私人企业

9、，生命周期评价主要用于产品的比较和改进；在政府方面，生命周期评价主要用于公共政策的制定。,生命周期评价还用来制订政策、法规和刺激市场等。,清洁生产、绿色产品、生态标志的提出和发展将会进一步推动生命周期评价的发展。,第三章 清洁生产理论基础,三、生命周期评价方法简化生命周期评价方法,此法是先以专家评估系统分析法对相互竞争的两种产品的环境影响进行评价，并确定各产品生命周期中的主要环境影响阶段，再针对此主要环境影响阶段，重点收集数据再进行分析。,1、专家评估系统分析方法,选择与评价产品相关专业的专家组成专家组参与评估。专家对每种产品生命周期的各不同阶段的主要环境影响评估，用“”表示最主要影响。环境影

10、响参数可视评价的产品类别不同而选择不同的参数。,2、清单分析,根据上述评价结果所确定的生命周期主要环境影响阶段进行清单分析，此清单分析的核心是建立该生命周期阶段所包括的一个或数个单元过程物质和能源投入产出的分析。,第三章 清洁生产理论基础,一般的单元过程模型,第三章 清洁生产理论基础,按照单元过程模型来收集有效的数据。数据收集包括：,（1）原料或中间物和辅助材料； （2）能源（工艺能源，运输能源及资源消耗）； （3）水量（地下水和地面水）； （4）大气排放物，包括生产工艺或运输能源所用燃料的大气排放以及工艺废气。主要排放种类有：颗粒物、氮氧化物、挥发性有机化合物、二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、

11、乙醛、氨等； （5）水的排放，包括排放水中的所有的污染物，主要有：BOD5、COD、悬浮物（SS）、可溶性固体、油脂、硫化物、重金属离子、氰化物、苯酚、磷酸盐、氨等，视工艺不同而不同。污水量以经废水处理装置处理后注入污水河的污水和排放到收纳水体的污水计； （6）固体废物，系统中各污染源排放的固体废物包括工艺过程排出的废物，由大气排放控制设备排出的固体废物，水处理设施或焚烧设备排出的固体废物和消费后的固体废物； （7）其他释放。,第三章 清洁生产理论基础,3、影响评价,建立计算模型。根据所获得的数据，选择一定的计算机模型或其他计算技术将标准化的数据和物流并入到一个计算框架中。通过计算机模型统计的

12、数据有效地给出能源和资源的使用以及系统环境释放的情况，再进行比较。,（1）影响评价的单项评价指标,借鉴环境影响评价的单项评价方法，设定用于产品环境评估的单项指标。,式中污染清单值是清单分析中列出的数据，参比标准值是体现现阶段人类社会对环境健康要求的基本标准，两者之比即为用于评价的某项指标数据，下面分述各单项指标的计算方法。,第三章 清洁生产理论基础,资源消耗,资源消耗是产品的自然索取，对各产品而言，消耗越多，表明其环境性能越差。取定资源消耗单项指标的计算公式为：,上述指标表示由于该产品的生产和使用使某种资源消耗增加的分额。其中，的数据可以从国家统计部门，行业统计部门的统计数据中获得。得到的值越

13、大表明该种资源消费越严重。,水污染、大气污染指标,由于该产品的生产所造成的水和大气质量下降，而被污染的水和大气的体积数。,第三章 清洁生产理论基础,参比标准值的选用以保护人体健康为目的的环境卫生和工业卫生标准，它们一般与国际标准较为接近，且不含地方特点。,固体废物的单项评价指标,生产单位质量的产品所产生的固体废弃物的量，该项指标越高，则表明该产品的回用率较低，材料再生比较困难。,产品的使用阶段固废单项指标的值始终小于l，若的值接近于1，则显然表明该产品的回用率较低，材料再生比较困难。,第三章 清洁生产理论基础,第三章 清洁生产理论基础,有害固体废物单项指标,生产单位产品产生的有害固体废物量，所

14、污染的土壤的体积，表明生产所造成的土壤质量下降。,其他污染 其他污染指标,（2）各环境要素的综合评价指数,对以上几种单项污染指标分别进行处理（加权和统计处理），可以得到各要素的综合评价指标。计算产品的各环境要素指标须相应采用不同的方式和模式。,第三章 清洁生产理论基础,资源消耗指标,水污染和大气污染指标,第三章 清洁生产理论基础,固体废物指标,其他类指标,在通常环境质量评价中，对其他类环境问题，还要考虑其风险程度而予以加权处理，由此形成其他类型要素指标,将这些指标计算汇总，它们从不同方面反映了产品的环境性能，体现了其全部生命过程各阶段的资源消耗、水污染、大气污染、固废排放等污染的程度。,第三章

15、 清洁生产理论基础,环境单项指标与环境要素指标的计算方法,第三章 清洁生产理论基础,四、生命周期评价的特点与局限性,（一）生命周期评价的特点,生命周期评价是一种全过程评价，它涉及产品、过程或活动的从“摇篮”直到“坟墓”的生命周期全过程。,生命周期评价是一种系统评价，它把同一或不同的产品、过程或活动视为系统，并以系统方法去研究产品、过程或活动在其整个生命周期或各阶段中对环境的影响。,生命周期评价是一种环境影响评价，通过比较分析产品、过程或活动在生命周期各阶段对环境的影响，选择最佳改进方案，以尽可能减少原材料和能源消耗及毒性，减少水、气、固体废物排放，最大限度地保护环境和人体健康。它与清洁生产、污

16、染预防的目标相一致，是实现可持续发展的重要的环境管理工具。,第三章 清洁生产理论基础,在具体进行生命周期评价时，还应考虑到生命周期评价的一下特点：,1、根据不同的研究目的和范围，生命周期评价研究的深度和时间范围可以有很大不同。 2、生命周期评价研究中所界定的范围，使用的假设，数据的质量，采取的方法及得出的结论都应当透明化。生命周期评价研究应对数据的来源进行讨论并文件化，进行清晰和适当的交流。 3、生命周期评价的方法应顺应新科技发展的要求，与现有的相应的工艺技术水平一致。 4、当生命周期评价研究涉及到面向社会公众的比较性陈述时，应当考虑特定的要求。 5、只用一个总体的分值或数据来简化生命周期评价研究的结果是缺乏科学依据的，这是由于在不同的生命周期评价阶段所分析的系统存在着相当的可交叉性和复杂性。 6、进行生命周期评价研究的方法也不仅限于一种，应在具体的应用和使用者的要求下，组织进行生命周期评价实践。,第三章 清洁生产理论基础,（二）生命周期评价的局限性,1、生命周期评价中所做的选择和假定，在本质上可能是主