清洁化生产的基本概念及其实施策略.docx
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清洁化生产的基本概念及其实施策略
(一)清洁化生产的基本概念及其实施策略
重庆大学 向 东 张根保 汪永超 成小林 何 俊
摘要 将可持续发展,系统集成的思想以及产品寿命循环分析的方法论结合起来,给出了清洁化生产的定义。
并在此基础上详细分析了清洁化生产的特点和意义。
结合我国的具体情况,对在我国实施清洁化生产战略提出了一些具体建议。
关键词 清洁化生产 可持续发展 绿色产品 产品寿命循环工程
Abstract Bycombiningsustainability,systemintegrationandlifecycleanalysismethodology,Thispapergivesthedefinitionofcleanerproduction.Onthebasis,thecharacteristicsandsignificancearepresentedindetail.someconcretesuggestionstoimplementcleanproductionstrategyinourcountryare
proposed.Keywords Cleanerproduction Sustainability Green product Lifecycleengineering
随着世界人口的快速增长,工业化进程的不断加快,人类生产活动所产生的污染已大大超过了生态系统的自净能力,造成环境进一步恶化和有限的不可再生资源的日益枯竭。
人类社会的可持续发展已成为世界各国政府、企业界和学术界共同关注的热点问题。
作为国民经济重要支柱的制造业每年消耗着大量的资源和能源,也对环境造成很大的污染,并且传统制造企业在产品的设计,制造过程中未从产品的寿命周期出发考虑问题,因此在产品的使用过程以及报废后的处理过程方面都存在着巨大的资源浪费和环境污染。
为了最优化的利用资源和保护环境,近年来,西方一些制造企业和研究机构都纷纷开展了清洁化生产的研究工作。
例如,自从1992年以来,制造领域的国标权威学术机构“国际生产工程学会CIRP”和“美国机械工程学会ASME”都分别多次召开了与清洁化生产有关的国际会议,专题讨论生产过程中环境保护问题。
提出了诸如产品循环分析、面向环境的设计、面向可拆卸的设计、节能设计等新理论和新方法。
1.清洁化生产的概念
清洁化生产在国外称产品寿命循环工程(Lifecycleengineering)或更洁净的生产(Cleanerproduction)。
是涉及到资源及环境保护学、社会科学、材料科学、设计与制造科学等学科在内的交叉性边缘学科。
由于清洁化生产的提出和研究历史不长,其概念和内涵尚处于探索阶段,因而至今没有一个明确的定义。
联合国环境规划署UNEP曾经对清洁化生产的概念和内涵进行过说明,如图1所示。
①清洁化生产是针对生产过程和产品而实施的一种集成的,以预防为主的,可持续发展的环保策略,其目的是为了减少对人类和环境的危害;②对生产过程实施清洁化生产的策略
包括合理储存原材料和能源,避免使用有毒原材料,减少排放物的数量和危害;③对产品实施的清洁化生产策略主要集中于减少产品整个寿命循环(包括从原材料的提取到最终处理)的影响。
笔者认为UNEP所作的定义主要是针对环境保护而提出的。
而实际上,清洁化生产不仅强调环境保护,还强调资源和能源的最优化利用。
它不仅是进行环境保护的主要技术手段,还是提供绿色产品,增强企业竞争力的有力武器。
它涉及到企业的内部组织机构、生产技术、管理技术、人员素质等因素。
因此对清洁化生产下定义时应将这些内容充分体现出来,为此本文给清洁化生产的定义如下:
清洁化生产是一种新技术,它借助于各种相关理论和技术,在产品整个寿命循环周期的各个环节中采取措施,通过将企业中有关人、技术、环境、经营管理4个要素及其信息流、物料流、能量流有机集成并优化运行,从而减少对环境的污染,并优化利用资源和能源,向市场提供具有竞争力的绿色商品,最终提高企业的经济效益和社会效益。
清洁化生产的概念如图2所示。
可以看出清洁化生产将可持续发展思想、系统集成的思想和对环境采取以预防为主、治理为辅的思想融于产品寿命周期的各个阶段,以生产出具有“绿色”特性的产品。
清洁化生产主要包括4项内容:
绿色产品的寿命循环设计与分析,绿色产品的清洁化制造过程,绿色产品的清洁化使用过程,绿色产品回收处理及利用过程。
其中前两项是产品在上市前的清洁化生产内容,后两项为产品上市后的清洁化生产的内容。
2.清洁化生产的特点
根据清洁化生产的定义可以看出,清洁化生产是实现绿色产品的技术手段,它具有如下特点:
(1)寿命周期可持续发展性 因为清洁化生产是从产品寿命周期的角度考虑问题,强调在寿命周期的各个环节采取“绿色”措施。
所以在产品的生产、使用、回收处理及再利用过程中能经济地实现节省资源和能源,减少或消除环境污染,并能对劳动者提供良好的劳动保护,真正做到了资源、环境、经济的可持续发展。
(2)系统性 产品寿命循环各阶段的清洁化生产内容相互之间都有内在联系,它们之间相互影响,共同构成一个整体,因此应运用系统工程的原理和方法去规划清洁化生产系统,系统的各要素有机地集成在一起,达到最佳
运行状态。
(3)效益性 发展经济和提高生活质量是人类追求的目标,但必须以自然资源和良好的生态环境为依托。
忽视资源与环境的保护,经济发展也会受限,所以清洁化生产应注重生态效益、经济效益、社会效益的综合,并把系统的整体效益放在首位。
(4)预防为主,治理为辅 与传统生产企业的末端治理不同,清洁化生产采取以预防为主,治理为辅的战略,在产品的整个寿命循环自始自终都将环境、资源、能源、劳动保护等因素的影响考虑在内。
其最终目标是实现“零污染”。
由于传统企业在生产的前期所采取的预防措施较少,因此到最后产生较大的污染,不得不对其进行大面积的治理,而清洁化生产的整个寿命循环都采取预防措施,因此污染较小,治理量也较少。
(5)设计的主导作用 设计是实现清洁化生产的关键,只有通过寿命循环设计和分析才能实现绿色产品的清洁化制造、清洁化使用和清洁化回收及再利用。
并行设计是实现清洁化生产(或绿色产品)的有效技术手段。
3.清洁化生产的意义
清洁化生产是人类社会可持续发展的重要手段。
企业实施清洁化生产战略不仅可以为企业带来可观的经济效益,也可以取得巨大的生态效益和社会效益,主要表现为以下几个方面:
①减少原材料消耗;②减少能源消耗;③减少资金投入;④减少产生的废料;⑤减少对环境的污染;⑥提高工作环境舒适性和安全性;⑦提高企业的经济效益和社会效益;⑧提高企业的市场竞争能力。
4.在我国实施清洁化生产的策略
清洁化生产是21世纪的生产模式,这一点已取得人们的共识。
但世界各国国情不同,具体实现方式也不同。
在美国或别的国家可行的实施方案,在中国不一定行得通。
本文结合中国国情,对在我国实施清洁化生产战略提出如下建议:
(1)清洁化生产的实现是一个循序渐进的过程 清洁化生产的实施是一个巨大的系统工程,它的实现将会对人类社会产生很大影响需要从政策法规、人的教育及培训、企业文化、社会氛围、基础研究、高新技术应用和企业管理等各个方面着手,使之适应传统生产向清洁化循序渐进的过程,千万不可操之过急。
以先在机械和冶金等行业各选1至2个企业作试点,并给予政策、资金和技术等方面的扶持,取得经验后再逐步推广。
(2)提高人员素质 人是生产力中积极的能动因素,他在清洁化生产的各要素中占有重要地位。
只有高素质的领导和员工,才能真正适应清洁化生产的要求。
由于清洁化生产是个新事物,因此必须通过教育和宣传使之对清洁化生产的经济效益和社会效益有新的认识,使
实施清洁化生产成为人们的自觉行动。
(3)加强基础设施的建设和关键技术的研究 清洁化生产的基础设施包括企业区域网。
国家信息高速公路、数据库系统和清洁化的工艺装备等。
应首先进行这些基础设施的建设,使之符合清洁化生产的要求。
另外,还应集中力量研究清洁化生产的关键技术,例如可拆卸性
设计、面向环境的设计、寿命循环分析和并行设计技术等。
只有这样才能成功地实施清洁化
生产。
(4)改革企业的组织机构和管理 仅有高素质的人员和清洁化生产技术是不够的,还必
须在企业的组织机构和管理模式等方面采取措施,使整个清洁化生产系统最优化运行。
(5)开发一套完整的评价标准 目前市场上很多产品都打着“绿色产品”的招牌,但何
为“绿色产品”?
何为清洁化生产?
尚无一个明确的评价体系和指标,造成概念上的混乱,所以建立评价体系和评价指标已刻不容缓。
(6)制定相应的法律和法规 清洁化生产本身是一种企业行为,但要使其真正成为企业自觉的行为,政府有必要先行一步,制定相应的法律、法规和扶持政策,创造一个良好的社会环境,大力推动清洁化生产的实施。
(7)加强国际合作与交流 我国是一个发展中国家,还处于社会主义初级阶段,无论在相关技术的研究,还是法律法规的制定等方面都存在一定的问题和难度,因此必须加强国际间的合作交流,利用它们提供的技术、资金等来促进清洁化生产的进一步实施。
5.结束语
本文在大量阅读了国内外已有研究成果的基础上,提出了清洁化生产的定义,并根据此定义深入细致地分析了清洁化生产的特点,为企业实施清洁化生产指明了方向。
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向 东 男 26岁,重庆大学机械工程一系博士研究生。
主要从事先进制造技术和清洁化生产技术方面的研究工作。
( 400044)
(二)毛皮加工清洁生产的白皮鞣制技术
钟艳霞1张洪林1刘志宏1王中虎2姜国柱2杨勇2
(1辽宁石油化工大学环境与生物工程学院,辽宁抚顺113001;2河北兴业皮草有限公司,河北衡水053000)
摘要:
研究了改性有机磷化合物在毛皮鞣制过程中的应用技术(白皮鞣制技术),替代了传统的甲醛或铬类鞣剂进行的毛皮加工生产,减少了毛皮产品及生产废液中有害物质的含量,达到了欧盟规定的技术要求,实现了环保型加工。
关键词:
毛皮加工;清洁生产;鞣制工艺技术
TANNINGTECHNOLOGYOFFURPROCESSINGCLEANPRODUCTION
ZhongYanxia1ZhangHonglin1LiuZhihong1WangZhonghu2JiangGuozhu2YangYong2(1.CollegeofEnvironmentandBiologicEngineering,LiaoningUniversityofPetrochemicalIndustry,Fushun113001,China;2.HebeiIndustrialLeatherCo.,Ltd.,Hengshui053000,China)
Abstract:
Itisstudiedthemodifiedorganicphosphoruscompoundsappliedtechnologyinthefurtanningprocess,whichreplacesthetraditionalformaldehydeorchrometanningagentstocarryoutthefurprocessingandproduction,andalsoreducestheharmfulsubstancecontentinthefurproductandthewasteliquid.WhichcanmeetthetechnicalrequirementsoftheEuropeanUnionandtheenvironmentalfriendlyprocessingisrealized.
Keywords:
furprocessing;cleanproduction;tanningtechnology
1概述
近几年,我国毛皮工业无论是生产量还是在档次上的迅速提升,已经引起国际范围的关注,行业形势的发展是喜人的,但面临的问题也是客观存在的,特别是毛皮作为典型的外向型企业,国际上的各种壁垒制约着我国毛皮业的发展,因此,必须面对现实,冲破壁垒,使我国毛皮业持续发展。
20世纪70年代以来,工业污染所导致的全球性环境恶化达到了前所未有的程度,至今环境污染仍然严重地威胁着人类的存在,其中,当代全球十大环境问题中大部分与化学产品中的化学物质污染有关,传统的化工发展是以牺牲环境为代价的,不符合持续发展的需求,同样,传统裘皮化工的生产也在加剧环境的污染。
20世纪80年代前,世界裘皮加工主要集中在欧美等发达国家,从20世纪80年代开始,受环境护和高价劳动力的影响,欧美裘皮加工纷纷转向中国香港地区,随着我国的改革开放,裘皮加工业又从香港地区转移到中国内地,由于各种技术信息迅速发展,加工技术也得到了逐步提高,但同时也带来了许多问题,由于皮毛加工是劳动密集型行业,进入门槛较低,有些企业的自律性较差,所以虽然经济上得到了暂时的繁荣,但也对环境造成了极大的危害,这一问题最终会严重阻碍毛皮行业的发展,因为毛皮原料皮和皮革化工材料在物理、机械、化学及生物等作用下,生产到人们所需要的毛皮产品,同时也有许多副产物甚至是污染物的产生,由此也产生一系列的生态或环境问题。
一般毛皮加工工艺过程为:
浸水、去肉�、脱脂软化、浸酸、鞣制�、复鞣、染色�、整理入库。
加工中所用的各种化工材料及所执行的加工艺直接影响着毛皮产品及其制品的内在质量,欧盟的绿色壁垒或贸易壁垒在相当意义上就是对毛皮加工工艺的限制,再加上传统的毛皮加工污染较为严重,必须研究开发推广应用毛皮清洁生产工艺技术,尽最大限度的减少污染,保护环境。
由于毛皮加工主要以化学处理为主,涉及到基础材料、助剂、鞣剂、染料、加脂剂和整饰材料等七大系列的众多化工材料或化学
品,如果其中有一种材料违背相关的规定,就有可能造成毛皮及其制品的出口受限,甚至是国际贸易纠纷,因此,必须适时研发具有超前意识的环保型材料和环保型毛皮加工工艺,冲破壁垒,必须应用先进的毛皮加工工艺。
河北兴业皮草有限公司已经开发出了符合欧盟标准的毛皮加工、生产及污水处理工艺技术,并且通过了国内外主要权威机构的检测认证,以确保毛皮制品能够满足环保要求,推出了毛皮清洁化生产工艺技术,该技术的推广应用,对促进行业的科技进步、保护环境、实现可持续发展具有重要的意义。
2毛皮加工白皮鞣制清洁生产工艺技术所谓白皮鞣制技术,就是用改性有机磷化合物替代传统的甲醛或醛、铬类鞣剂进行的毛皮加工鞣制过程,通过工艺参数平衡及调整,使其具有良好的鞣制作用,鞣制产成品皮板色泽浅淡洁白,柔软丰满,并赋予皮板良好的染色性能,该技术适合环保型毛皮生产。
本文主要介绍改性有机磷化合物对生皮中各种化学成分和生物组织(胶原蛋白、脂肪组织、纤维间质)的结合作用,筛选浸水、脱脂、软化、浸酸等工序用的化学试剂及操作技术,通过工艺实验,优化工艺参数,进行工艺平衡,将浸酸、复鞣的废液进行沉淀、过滤和适当的生化处理,测定其中的酸、盐、鞣剂的含量,调整化工材料的浓度后再重复使用,提高化工材料的吸收率,增加废液循环使用次数,提高重复使用效果的再现性,减少废液及毛皮制品中有害物质的含量。
21工艺路线
生皮组批回软消毒检验浸水脱脂去
肉浸酸软化鞣制水洗干燥干铲加脂
干燥转鼓转笼成品检验入库。
22工艺技术
首先,要对化工材料进行优选。
毛皮生产过程使用的化工材料有两种基本作用:
即辅助性化工材料和功能性化工材料,功能性化工材料是使毛皮达到所要求的状态,辅助性化工材料是为达到要求创造条件或缩短生产周期,使产品尽快达到所要求的状态,不同作用的化工材料也会有相应不同的工艺操作过程。
总之,其目的是在尽量缩短生产周期或简化工序的前
提下,使产品达到应有标准的同时符合环保要求。
其次,要研究应用科学而合理的工艺技术。
通过河北兴业皮草有限公司近两年来对毛皮加工化料的选择、合理的匹配、科学的配比、温度与时间严格而科学的控制,进行上百次试验,终于研究开发出了适应环保要求,且达到出口欧洲发达国家技术标准的具有国内领先水平的工艺技术。
其主要关键环节有浸水、脱脂、软化浸酸、鞣制等。
221浸水浸水操作,水的用量很大,是毛皮鞣制厂家产生污水的主要工序,本文介绍的改进方法是尽量采用较小液比,适当提高浸水温度,加强机械作用,尽快地完成浸水过程,减少换水和重复浸水次数。
为达到快速浸水的目的,可适当使用高效能的浸水助剂。
同时重点研究应用了氟硅酸钠在浸水过程中代替传统的甲醛防腐工艺技术,用于浸水时生皮防腐,保证了清洁生产。
其工艺技术:
放水加温27~28,加入适量的氟硅酸纳、盐、浸水助剂表面活性剂,待完全溶解后投皮,划动15min左右,以后每小时划动10min,静置过夜,皮板完全恢复至鲜皮状态。
222脱与浸水相似,脱脂工序也是产生废水的主要工序之一,包括脱脂与冲洗等都要用到大量的水,导致产生大量的废水。
为减少废水排放量,本文介绍的最有效的方法是减少脱脂操作的次数,通过在浸水工序洗涤过程中加入低温高效脱脂剂,使浸水和毛被脱脂工序同时完成。
这样可减少一次毛被洗涤工序,对于含油量较少的兔皮和猾子皮去肉后可以不再脱脂,而直接转入软化浸酸工序,通过在软化浸酸液中加入一定量的高效能脱脂剂,达到脱脂与加快化料渗透的目的。
其工艺技术:
放水加温至40,加入一定比例的盐、表面活性剂、脱脂剂、洗衣粉划动至化料完全溶解后,投皮,划动1~2h,出皮,甩干。
此结果是皮板、毛被脏物油脂完全干净,皮板发涩,毛被松散、光洁、灵活。
水质的碱性化,使污水处理工序得以比较顺利的进行。
223软化浸酸
研究应用了酸性酶软化剂替代蛋白酶的应用技术,通过酸性酶软化剂对生皮中各种化学成分和生物组织(胶原、毛囊、脂肪细胞、纤维间质)的作用,优化工艺参数,彻底软化清洁化。
有机酸甲酸的利用替代了硫酸,浸酸缓和,对酶彻底降解,避免了大量H2SO4的使用,使水源、土质酸性化,对大自然造成严重的污染和破坏。
其工艺技术:
放水加温至35,加入一定比例的盐、脱脂剂、甲酸,划动均匀后,加入适量的酸性酶软化剂,彻底溶解后,皮划动30min,次晨稳慢提温至30,加入甲酸,中止软化,进入浸酸工序。
使皮板松散,彻底溶解血脂、油脂及多余的胶原组织
224鞣制
研究了改性有机磷化合物在鞣制过程中的应用技术,替代了传统的甲醛或醛、铬类鞣剂进行的毛皮加工生产,该技术适合环保型毛皮生产,通过工艺参数平衡及调整,具有良好的鞣制作用,鞣制生产的成品皮板色泽浅淡洁白,柔软丰满,并赋予皮板良好的染色性能,其配套技术称为白皮鞣制技术,该技术对环境保护可起到举足轻重的作用,是对毛皮生产的一个世纪性的创新,其工艺技术:
放水加温至38,加入一定比例的盐、有机磷合成鞣剂、铝鞣剂、脱脂剂,划动至化料完全溶解后,投皮,4h后调pH值至6.5,次晨稳慢提温至38,6h后出皮甩干。
毛皮加工鞣制清洁生产主要技术指标通过对毛皮加工清洁生产技术的研究,减少了废液中有害物质的含量,同时对成品的质量、技术要求大幅度提高,经国家有关部门检测,结果表明完全实现了毛皮生产的清洁环保化。
31废水排放情况
32毛皮成品检测情况
1)研究的有机磷及有机磷与铝鞣剂结合鞣制的白皮鞣制技术,代替了传统的甲醛和醛、铬类鞣剂鞣制的工艺技术,鞣制的毛皮(兔皮)产品甲醛含量为14024mgkg,比传统的甲醛和醛、铬类鞣剂鞣制的工艺技术大幅度降低,符合欧盟国家对该产品所要求的相应指标。
2)该项清洁生产技术路线可行,是目前解决毛皮生产过程中对环境污染问题的一种较好的技术方法。
经专家技术鉴定,该项目综合生产技术水平达到国内领先。
参考文献
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作者通信处钟艳霞113001辽宁省抚顺市辽宁石油化工大学环境与生物工程学院226室2008-12-31收稿
(上接第24页)
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14.
(三)中国制革业清洁化生产推进现状与发展趋势
王亚飞(劲山()贸易有限公司,上海200021)
摘要:
叙述了中国制革行业清洁化生产的推进现状,分析了推进清洁化生产所面临的问题,并就推进清洁化生产的对策和发展趋势做了综述。
关键词:
制革业;污染;清洁化生产;可持续发展
中图分类号:
TS513文献标识码:
A
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