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水是重要的自然資源,是人類賴以生存和社會發展的必要資源。隨著社會經濟的發展,“水危機”日益顯現,人們對于水資源的開發利用研究也經歷了由低級向高級發展的過程。起初人們對水資源的研究僅僅局限于對水資源的開發利用,研究水資源的時空分布規律和運動規律,即著重于水資源自然屬性的研究。隨著人類的進步和社會的發展,特別是現代科技革命,使人們對水資源的研究產生了一個質的飛躍,逐步從水資源自然屬性的研究過渡到水資源的社會經濟屬性研究,從社會經濟系統的角度廣泛開展對水資源合理開發利用研究,這些研究領域包括水資源與經濟發展關系的研究、水環境安全的研究、水權水價的研究、水資源管理體制的研究等。隨著水資源的日益短缺,以水資源的節約使用、清潔生產、水循環利用、污水資源化為核心的水循環經濟理論與發展模式的研究逐漸成為當今水資源合理開發利用研究的最新方向。
1水循環經濟的概念與特征
1.1水循環經濟的概念
關于水循環經濟的概念,到目前為止學術界并未明確提出,大多數是在循環經濟的概念基礎上,從城市或產業的角度提出了一些近似的概念。
陳琨[1]從實施水循環經濟的模式方面,提出水資源循環經濟應該至少包括兩層內涵:一是在用水環節,對于跑、冒、滴、漏、污實現最小量化,最大限度地實現水的凈化、回收、循環利用,達到或接近水的零排放;二是尊重自然界水的循環規律,在區域范圍內,通過經濟、工程技術、立法等手段調整水的時空合理分布和利用,維護水的自然循環系統,使水資源得以永續利用。張鋇[2]從社會水循環的角度,提出了水產業循環經濟的概念,他認為,水產業的循環經濟應是一種在對水資源不斷循環利用基礎上的經濟發展模式,其中污水處理資源化、減量化和無害化,是水產業循環經濟的一條重要原則和標志。
正確而又合理的水循環經濟定義是水循環經濟系統分析、核算與制定水循環經濟發展模式的基礎。綜上所述,在對水循環經濟及其應用這一研究過程中,雖然各位學者給水循環經濟所下的定義,規定的研究對象、研究范圍等都有所不同,然而隨著社會的進步和研究成果的大量問世,彼此間的差異將逐步縮小。本文認為,水循環經濟首先是一種先進的水資源經濟發展模式,它是建立在社會水循環系統分析的基礎上,遵循循環經濟的思想,按照水資源節約、水環境友好的原則,在人們在生產和生活過程中,在水資源開發利用的各個環節,始終貫穿“減量化、再利用、再循環”的原則,重視采用新技術、新材料、新工藝,并以完善的制度建設、管理體制、運行機制和法律體系為保障,提高水的利用效益和效率,最大限度地減輕和降低污染,來實現社會發展的最終可持續性。
1.2水循環經濟的特征
根據水循環經濟的定義,通過傳統水資源利用模式和水循環經濟模式的對比分析可以得出,水循環經濟作為一種先進的經濟發展模式具有如下特征。
1.2.1發展目標上追求效率、效益和可持續的統一性
水循環經濟模式在發展目標追求水資源利用的效率、效益和可持續性三者的統一,要求水資源利用模式必須按這三大目標進行重新構建。
(1)效率特征要求水資源利用注重節水,節水應在不降低人民生活質量和經濟社會發展能力的前提下,在先進科學技術的支撐下,采取綜合措施減少用水過程中的損失、消耗和污染,提高水的利用效率,高效利用水資源。
(2)效益特征表現在中觀上水資源配置的高效益,要構建節水型經濟系統和節水型社會系統。例如,非農產業的用水效益大大高于農業,低耗水產業的用水效益高于高耗水產業,經濟作物的用水效益高于種植業,這要求通過結構調整優化配置水資源,將水從低效益用途配置到高效益領域,提高單位水資源消耗的經濟產出。
(3)可持續性是指水資源利用充分考慮了對生態環境的保護,不以犧牲生態環境為代價,這是水循環經濟模式追求的最高目標??沙掷m性主要體現在宏觀層面,要求區域發展與水資源承載能力相適應,塑造持續發展型社會;要求一個流域或地區量水而行,以水定發展,打造與當地資源稟賦相適應的產業結構;要求通過統籌規劃、合理布局和精心管理,協調好生活、生產和生態用水的關系,將農業、工業的結構布局和城市人口的發展規??刂圃谒Y源承載能力范圍之內。
1.2.2管理環節上追求供水、用水和排水等環節的健康循環
發展水循環經濟的最終目的是為人類提供健康的水資源生存環境,水循環經濟要求水資源利用的各個環節和途徑都應追求健康循環,且貫穿于整個水的社會循環過程中。水循環經濟的健康、良性循環特征體現在水資源利用的各個環節中,需要貫徹以下三個基本原則。
(1)輸入端的減量化原則(Reduce)。要求在供水環節,減少進入生產和消費流程的水資源量,即用較少的水資源投入滿足既定的生產或消費需求,在經濟活動的源頭就做到節約水資源和減少污染。在生產中,要求采用清潔生產技術、節水技術和節水實踐,從而減少生產過程中對水資源的需求量;在生活中,要求人們使用節水器具和采用節水實踐來減少對水資源的過度需求,從而達到減少廢水排放的目的。
(2)過程控制的再利用原則(Reuse)。為了提高水資源的利用效率,要求從上一工序或過程排出的水資源能夠直接為下一工序或過程所用,水資源在生產過程中盡量多次重復利用。在生產中,要求企業采用清潔生產和先進技術,以便于排出的水能夠不經任何處理就能為另一用途所用;在生活中,鼓勵人們采取措施將生活水重復使用后用于沖廁、灌溉等用途。
(3)輸出端的再循環原則(Recycle)。要求生產和消費過程中的污水重新變成可以利用的資源而不是無用的廢水。廢水資源化通常有兩種方式:一是水資源循環利用后形成與原來相同的產品,二是水資源循環利用后形成不同的新產品,廢水資源化后形成不同的產品可用于不同的用途。再循環原則要求水資源相關者將失去功能的廢水恢復功能,從而可以再利用,以使水資源整個流程實現閉合。
1.2.3利用手段上追求科學技術、經濟與行政手段的一體化
先進的科學技術是循環經濟的核心競爭力,如果沒有先進技術的輸入,水循環經濟所追求的經濟和環境多目標將難以從根本上實現。水循環經濟的技術支持體系由五類構成,包括替代技術、減量化技術、再利用技術、污水資源化技術、系統化技術等。
有效的經濟政策是水循環經濟發展的重要推動力和必要保障。水循環經濟發展模式要求應充分發揮市場機制對水資源配置的基礎作用,充分利用價格、稅收和財政等各種經濟手段,包括建立征收水資源稅制度、上下游生態補償制度、污水資源化稅收優惠制度等,從而實現符合水循環經濟發展要求的3R原則。
法律和法規作為一種強制手段可以有效地推動水循環經濟的發展,也是所有發達國家普遍采用的重要手段。從目前法制建設的需要來看,我國在水循環經濟立法中存在著很多立法空白,極大地影響了水資源循環利用的順利進行,迫切需要制定新的法律法規來規范各種水資源利用的行為,例如:建立《節水型社會基本法》、《污水資源化利用管理條例》等法律和制度,是水循環經濟發展模式在管理手段上的重要特點。2水循環經濟國內外研究進展
在水循環的研究與實踐應用方面,近年來許多國家和地區結合自己的實際做了大量的工作。這些國家和地區包括:澳大利亞、美國、加拿大、納米比亞、日本、歐盟成員國以及西亞、非洲、拉丁美洲等國家。Asano等[3]認為水資源需求的數量和調配的范圍隨著人類生活與社會生產力的發展而不斷擴大,一方面社會生產力的發展需要擴展水資源的調配范圍;另一方面社會生產力的發展也提高了調水的經濟和技術實力。Metcalf[4]從污水再生的角度系統論述了污水處理、處置和回用的基本原理。Beekman[5]從節水減污的角度系統論述了水體保護、循環利用的基本原理。Lund[6]對調水的成本與風險交易以及對自然、經濟的影響進行了分析。Glenn-Marie[7]建立了國家層面水資源循環體系和水實物量核算投入產出表,并用于南部非洲國家(如納米比亞)的水資源核算,進而分析水資源對各部門經濟的影響,提出產業發展政策。
其中,澳大利亞無論在水循環研究方面,還是實踐方面,都頗為成功。從1977年開始,澳大利亞有關部門便開始著手再生水項目的可行性研究,為了成功舉辦2000年悉尼奧運會,澳大利亞政府相繼出臺了《國家水資源管理戰略框架》和《NSW城市和社區循環水利用導則》,并建立了相應的循環水管理機構、管理制度和標準;目前,在澳大利亞大約有500個污水處理廠,其中有一半從事循環水的開發,每年大約有150GL到200GL的廢水被循環利用。2004年,在澳大利亞國會資助下,澳大利亞技術科學與工程學院出版了《澳大利亞的水循環研究》報告。這份研究報告介紹了澳大利亞當前水循環利用情況,主要強調生活和工業廢水的處理程度和循環利用問題。報告討論了一系列問題,既有國際的,又有國內的經驗,并提出了未來水循環利用和管理的24條建議:水循環的定義、水循環經濟的必要性、循環水的水權問題、相關制度和標準的修訂和建立、循環水項目的可行性研究、循環水成本與價格方案與操作辦法、對污水處理過程的技術創新、循環水項目的投融資方式、國家水資源管理機構改革、公眾參與循環水項目的必要性等[8]。
隨著水資源的日益緊缺,在中國,許多城市將廢水循環利用作為滿足日益增長水資源需求的一項重要的戰略措施,對于水資源節約利用、社會經濟系統水循環利用的研究也逐漸開展起來,但仍處于起步階段,研究深度不夠,成果較少。代表成果主要有:陳志愷[9]的“堅持科學發展觀建設節水防污型社會研究”,賈紹鳳[10]的“社會經濟系統水循環研究進展”和陳琨[1]的“我國實施水循環經濟模式的途徑”等,這些成果對節水型社會的建立、社會經濟系統水循環的研究方向、社會經濟系統水循環的評價、水循環經濟發展模式進行了研究。在實踐方面,廢水循環利用主要在以下幾方面:農業灌溉,同時改善河流質量;作為工業冷卻水;市政用水,如草地和樹林;酒店和居民區沖洗廁所;經過處理的廢水再利用于城市景觀綠化;為了更加明確再生水項目執行的可行性,許多水資源短缺和污染嚴重的城市,如北京、天津、太原、大連和青島,已選擇部分地方和工業園區作為試點。
綜上所述,隨著水資源危機逐漸加劇以及人類對可持續發展目標的追求,傳統的以“擴大水資源供給”為目的的工程水利管理方式以及對水資源不合理的開發、利用方式已經不能適應可持續發展戰略對水資源合理開發利用的要求。傳統的單一管理方式逐步向水資源與經濟社會協調利用的循環經濟方式轉變,水資源與社會經濟之間關系的研究也逐步由過去的單一水文學向多學科交叉延伸。
3水循環經濟研究的新理論支柱
關于水循環經濟研究的理論基礎呈現出多學科交叉發展,可持續發展理論、物質代謝理論以及產業生態學理論逐步成為該領域研究的主要理論支柱。
3.1可持續發展理論
產業革命以來,人類活動對自然的兩重性愈加明顯,隨著人口問題、資源問題、環境問題——即全球問題的提出,可持續發展成為我國,也成為全世界二十一世紀發展經濟的主題。這就要求要將水資源合理開發利用提高到人口、經濟、資源和環境共同協調發展的高度來認識??梢?,“可持續發展”的思想將推進水資源的開發和管理,并由此構成未來水資源管理的新理論。
首先,可持續發展理論要求水資源利用要關注流域尺度或區域驚尺度的可持續發展。由于水資源與水環境系統以流域尺度為基本單元,可持續發展在協調水環境系統與經濟系統的關系時,必須以流域整體思想為指導。恢復和逐步改善流域水資源環境系統的功能,是謀求可持續發展的必由之路。
其次,可持續發展理論要求定量描述并分析水環境系統與經濟系統的關系,使得水環境核算研究成為當前水環境經濟領域的最前沿課題。水環境核算包括實物量核算與價值量核算,實物核算是建立在水循環定量分析的基礎上,用實物單位描述經濟系統與水資源的輸入輸出關系;價值核算集中在水環境價值的內涵、類型及量化方法上,水資源價值核算將為水權、水價、排污權等水環境保護市場機制的形成奠定理論基礎。
最后,可持續發展理論要求水資源利用從循環經濟的角度考慮。循環經濟作為生態效率高、經濟效益好、資源消耗低、環境污染少的經濟生產模式,在全球范圍受到廣泛的重視,是對可持續發展的重要貢獻。
3.2物質代謝理論
人類社會發展的實質是物質生產和消費方式在不同時期的動態演進,也是人類對自然世界不斷進行改造的歷史。早在19世紀中葉,馬克思就曾注意到城市迅速發展導致養分循環代謝斷裂的問題(MetabolicRift),并且指出人類社會與自然界之間存在著相互制約、相互影響的重要生態關聯[11]。但這以后,很少有學者在此基礎上進一步提出物質代謝研究的重要思想或分析方法。
直到20世紀60年代,Kneese與Ayres以及Leontief等經濟學家重新意識到現代經濟社會中物質代謝過程的重要性,明確指出應當盡早開展關于物質流系統的研究,并且基于經濟學理論和投入產出方法分別提出了物料平衡分析的初步方法,用以解釋經濟系統的生產與消費以及外部性問題,從而推動了物質代謝研究開始逐漸應用于識別產業經濟結構及其導致的環境影響。1988年Ayres首次提出物質代謝(IndustrialMetabolism,也叫產業代謝)的概念,并且指出所謂物質代謝就是現代經濟體系運用勞動力要素將原材料轉化為產品與廢物的一系列物質過程的集合,這標志著物質代謝研究范疇正式確立并得到廣泛認可[12]。
進入20世紀90年代,產業生態學的建立和進一步發展為物質代謝理論和成果應用提供了切實的理論依據,促進了現代物質代謝分析技術的發展與繁榮,使得人們逐漸認識到現有的物質生產和消費模式,即物質社會代謝的結構與組織形式,是導致人類社會與自然生態系統之間尖銳沖突的本質根源。由此,以優化或重組物質代謝過程為目標,從根本上轉變現行經濟結構使之更加符合自然生態規律,已成為實踐可持續發展道路的主流方向之一。同樣,水循環經濟發展模式的研究也需要分析生產、消費等環節的水資源物質流代謝過程,從根本上提出符合水資源節約、高效的經濟發展模式,因此,物質代謝理論成為了水循環經濟研究的基礎理論之一。
3.3產業生態學理論
產業生態學主要以物質和能量代謝為主要研究內容。其主要采用物質利用強度、物質生產力、循環利用率三種指標分析社會經濟的物質代謝效率[13]。以生產部門的水資源為例,物質利用強度通過分析部門水資源消耗強度與其相應的經濟產出在整個經濟系統中所占比例,識別水資源利用效率;物質生產力則將水資源投入作為生產力要素之一,采用單位水資源的產品或產值指標來衡量水資源生產力水平。水資源利用強度越低、水資源生產力水平越高,說明經濟體系對于水資源投入的依賴性越小,系統的封閉性越好;水資源循環利用率則用于表征經濟系統內部產生的“廢水”或“水污染物”的再循環、再利用程度,循環利用率越高,說明耗散損失進入環境的水污染物越小,經濟活動對水資源、水環境的壓力就越小,而系統的穩定性也越高。
應當指出,雖然自然生態系統的構成與運行模式為重新組織現代經濟生產方式與消費提供了一個參照系,但是到目前為止產業生態學并未提出標準的社會經濟發展模式來保證這一戰略目標的實現,目前關注的焦點問題主要包括:(1)自然生態系統的資源代謝過程的組織和協調機理如何?對于現代社會的生產和消費以及污染物的循環利用有哪些現實意義?例如,水資源在社會經濟系統中的代謝規律如何進行定量描述?如何提高廢水循環利用率?(2)自然生態系統中的物質分解和再利用的方式有哪些?它們對發現水循環利用的新途徑有哪些啟示?例如,如何避免經濟系統中污水回收和再利用過程本身也可能導致的環境污染?盡管產業生態學理論尚未發展完善,但是其提出的一系列理論方法為水資源的社會經濟系統分析和循環經濟發展模式制定提供了重要參考價值,使水資源循環經濟按照自然生態系統的組成結構、運行規則重構社會經濟系統成為可能和可行。4水循環經濟研究新方法與手段
在對水循環與經濟發展關系研究的方法上,由于水的流動與循環,水環境系統與水社會經濟系統在不同時空尺度下進行能量、物質的交換并交互影響,現代水資源與經濟發展關系研究必須從系統的角度出發,研究水環境系統與水社會經濟系統的整體行為、演化規律及其相互作用,從區域、流域方面加強水資源循環、定量分析。為此,物質流分析技術(MaterialFlowAnalysis,MFA)與投入產出分析技術(Inputandoutput,I/O)成為了水循環經濟研究的主流方法。
4.1物質流分析技術(MFA)
物質流分析是根據工業代謝和社會代謝的概念,依自然環境為經濟社會系統提供的物質輸入,通過加工、貿易、使用、回收、廢棄等過程形成的系統內存儲,以及返回到自然環境中的物質輸出等環節過程進行各類物質統計。根據物質守恒定律,整個系統中的輸入量應等于輸出量與存儲量之和。物質流分析中,主要衡量的是社會經濟系統中的物質投入、產出和物質利用效率,只考慮通過研究系統邊界的物質輸入/輸出流,而對系統內部的物質流動結構不再細化反映。物質流分析提供了關于環境與經濟體系運行機制的整體理解,使得決策者能夠確定關鍵問題所在、選擇優先控制目標和相應政策方案,從而通過改善整個經濟體系的物質代謝效率來解決生態環境問題。因此,物質流分析已成為20世紀90年代以來環境管理和政策制訂的重要技術方法,廣泛為發達國家和國際組織所采用[14]。
從物質流分析和水循環經濟的相互關系來看,物質流分析的調控作用主要體現在以下幾個方面:
(1)減少水資源供應總量。在社會經濟活動中,需水的多少直接決定水資源的供應量和對生態環境的影響程度,水資源消耗的減少意味著水資源供應的減少,其對整個社會經濟和環境的意義是極為重要的。通過物質流分析,可以發現各部門、各環節水資源輸入量的多少,進而通過技術和管理手段,不斷提高水資源利用率和增加水資源循環利用量。
(2)提高水資源利用效率。水資源利用效率反映了水資源消耗與經濟發展之間的關系,其中生產技術和工藝是提高水資源利用效率的核心。通過物質流分析,我們可以分析和掌握水資源消耗和產值之間的關系,并通過技術、工藝改造和更新,減少水資源的消耗定額,達到盡可能少的水資源消耗獲得預期經濟與環境可持續發展的目的。
(3)增加水資源重復利用量。通過對生產過程的水資源利用的物質流分析,尋求提高水資源的重復利用率的途徑,可以增加水資源的循環使用量,延長水資源的使用壽命,減少水資源的初始投入,從而最終減少水資源的投入量。企業內部、產業間的水資源重復利用,中水回用,雨水和污水資源化利用等都是提高水資源重復利用的重要內容和形式。
(4)減少最終水污染排放量。實際上,在社會經濟活動中,通過提高水資源利用率、增加水資源循環利用量,不但可能減少水資源投入總量(新鮮水量),同時也可以實現減少污水排放的目的。因此,在發展水循環經濟的過程中,可以通過提高水資源利用率和循環利用率,實行節約用水,達到減少水污染物排放的目的。
4.2投入產出分析技術(I/O)
投入產出分析起源于美國經濟學家瓦西里•列昂惕夫的“投入產出分析”。列昂惕夫1931年開始研究“投入產出分析”,主要用于研究美國的經濟結構,1968年聯合國把它推薦為國民經濟核算方法,現已在許多國家得到推廣和應用。我國于1974年開始編制了部分產品的1973年投入產出表。一些省市和一些大中城市也編制了投入產出表。1988年底完成了國家1987年的投入產出表的編制工作。同時,各省、市、自治區(除、臺灣外)也都編制了本地區的1987年投入產出表。這些投入產出表不同程度地為中央和地方各有關部門應用于管理、決策,并取得了顯著成效[15]。
投入產出模型應用于資源環境問題的研究開始于20世紀70年代,Leontief和Ford[16]用投入產出模型研究空氣污染問題,Carter和Ireri[17]用地區間投入產出模型研究加利福利亞和亞利桑那州的水資源調配問題,Thoss和Wiik[18]用投入產出模型研究水資源管理問題,Hendricks[19]用投入產出模型研究水資源的供需平衡問題,謝梅等人[20]用投入產出模型研究北京的城市水資源系統,陳錫康[21]建立了山西省水資源經濟投入產出模型并研究水資源價值問題。
將水資源和環境問題納入投入產出模型中進行研究,為觀察經濟活動的水資源消耗強度和水污染物排放強度(即計算水資源消耗系數和水污染物排放系數)提供了前提,同時也為進一步利用投入產出表的消耗系數,將水資源消耗和水污染物排放置于國民經濟各部門的普遍聯系之中,為水循環經濟的物質流分析和價值流核算、循環水價格的制定等提供了良好的分析工具;此外,可以將投入產出模型與計量經濟模型相結合,預測社會經濟各部門未來水資源消耗量和水污染物產生量、排放量,根據水循環經濟發展目標,提出產業結構調整的合理化建議,為水資源可持續發展經濟模式的探索奠定了基礎。
5水循環經濟研究的重點問題
水循環經濟研究的目標首先是建立科學的水循環經濟理論體系;其次是技術體系適宜,經濟保持適度發展;第三是選擇合適的水循環經濟發展模式;第四是要建立良好的水循環經濟管理體制和經濟運行機制,這也是今后一個時期水循環經濟需研究的重點問題。
5.1水循環經濟理論體系構建的研究
水循環經濟理論體系的構建是水循環經濟走向實踐的重要基礎,需要從以下幾個方面著手:(1)不斷地尋求理論創新,建立起符合社會經濟規律的水循環經濟理論與方法體系,從而更好地指導水循環經濟發展的實踐;(2)加強對水循環經濟發展模式的研究和經濟學分析,從而不斷提高水循環經濟模式的運行效率,促進水循環經濟模式的推廣;(3)加強對于流域、區域、城市和工業園區等水循環經濟發展的長期分析,探索水循環經濟發展的內在規律,并逐步試點示范,從而更好地服務于水循環經濟發展戰略與政策的制訂;(4)加強對于水循環經濟運行的多角度分析,如市場、價格、技術、規劃、法律等,從而不斷充實和完善水循環經濟的內容體系;(5)加強水循環經濟與相關學科的對比與借鑒研究,從而不斷推進水循環經濟理論的完善與發展。5.2水循環經濟發展模式選擇問題的研究
水循環經濟發展模式的選擇體現在水循環體系的各個環節之中,包括供水、生產和生活用水、污水資源化、雨水利用等。其目的很清楚,一是節水,減少對自然水資源的索取,二是減少排放,減少對自然水生態的擾動。水循環經濟發展模式在人類實踐中早有應用,如節水器具,節水的綠色建筑,還有各種中水的回用等。總體來看,對這些模式的研究和分析還不夠深入,沒有更好地提煉總結,尤其是從經濟學角度的分析還有待加強。由于水循環經濟概念出現的時間較短,還難以評價各種模式實施的效果,這也都需要加以系統分析[1]。
(1)節約用水模式研究。長期以來我國農業采用大漫灌的灌溉方式,用水量大,利用率低,浪費嚴重??梢姡覈r業節水潛力相當可觀,應大力研究和分析農業節水模式,通過節水灌溉和節水農業相結合的辦法實現農業節水。要加強對工業行業節水的經濟學研究,通過產業布局的調整和產業結構的調整,達到水資源節約利用和水環境污染控制的目的。在城鎮,要加強水的循環利用研究,控城鎮生活的用水浪費,減少城市給水管網和用水器具漏水損失,充分發揮節水的潛力。要研究和分析各種節水模式的成本和效益,通過成本和效益的比較,選擇最優的節約用水模式。
(2)清潔生產模式研究。近年來,世界上大力推廣清潔生產,廣泛采用循環利用經過處理的工業廢水。由于采取這一措施,20年來,日本和德國的工業用水的數量沒有增加。美國鋼鐵業在每噸鋼需要的280t水中,只有14t是注入的新水,其余用的都是循環水。至2000年,我國工業廢水的重復利用率已經達到70%以上,但與世界先進水平的90%~95%相比,還有不少的差距。根據我國目前的工業用水效率預計,2020年我國工業的年用水量將由現在的1100億m3增加到2000億m3,增加用水量約1倍。這就要求我們必須重視工業用水過程的研究,多角度地選擇清潔生產模式,改進工藝和流程,進一步提高多次重復循環用水,提高用水的效率。
(3)污水資源化模式研究。工業廢水資源化的觀念是對傳統工業廢水末端治理的革命,是工業廢水治理的努力方向;城市生活污水的處理可以考慮變集中處理為分散處理,分散處理的主要場所是居民住宅的屋頂。通過在城市建立中水系統,將生活、生產污水處理之后再次使用,從而節約大量的日常用水。經處理過的回用中水,主要可用于沖廁、體育場館、高爾夫球場、澆灌花草樹木、清潔道路、清洗車輛或基建施工、設備冷卻、工業用水及其他可接受其水質標準的用水。我國90%以上的城市水域遭到污染,城市污水(包括生活污水和工業廢水)以每年6.5%的速度增加,預計到2020年城市污水產生量將達到600億t以上。因此,污水資源化應是我國21世紀城市水循環經濟的著眼點,需要大力研究污水處理技術水平和污水資源化應用的方向。
(4)雨水資源化模式研究。由于自然和歷史的原因,在我國北方地區,尤其是西北黃土高原的部分地區極度缺水。按可利用水資源統計,當地人均可利用水資源占用量只有110m3,是全國可利用水資源占有量720m3的15.3%,是世界人均可利用水資源占有量2970m3的3.7%。目前在我國的西部地區有近1000萬人的飲用水極度困難。數百年來,西部地區居民積累了豐富的雨水匯集和利用的經驗,使他們得以在這里生存。面對發展的需要,這種傳統的集水方式受到了資金短缺的制約。為此,今后需要大力開展對西北地區雨水利用方式、雨水利用投融資方式等方面的研究。
(5)海水淡化模式研究。我國擁有1萬8千多公里的海岸線和300多萬平方公里的海洋管轄區,海水利用和淡化是解決淡水緊缺問題的有效途徑。據測算,中國城市的用水中約80%是工業用水,工業用水中約80%是工業冷卻用水。如果能夠用海水替代現有工業冷卻用淡水總用量的30%,就可以使沿海城市節約近20%的淡水資源,同時減少冷卻水對環境的污染。我國的海水淡化起步于20世紀60年代,目前在技術上還不夠成熟。今后,需要加強對海水淡化技術、海水對工業設備的腐蝕、海水淡化成本與效益、海水淡化產業化等方面的研究,使海水淡化利用成為我國解決缺水問題的重要選擇之一。
5.3水循環經濟技術創新問題的研究
“節流”與“開源”是解決水資源短缺的兩個主要途徑,在水資源供應不斷減少的今天,其核心在于水的循環利用,即通過污水資源化、雨水資源化、節約用水等措施,增加水資源的間接供應,盡量減少水的使用量,這樣不僅可以減少無效需求,減輕供水壓力,還可以相應減少污水排放和污水處理的負擔,減少對環境的污染。為此,循環用水可以說是實現水資源可持續利用的重要戰略措施。循環用水需要采取工程、技術、經濟和管理等各項綜合措施,特別需要不斷更新的污水處理技術、節水技術與設備的支持。
技術創新是為了實現一定的系統目標,考慮系統內外客觀因素的制約,對各種可能得到的技術手段進行分析比較,不斷研究和尋找新的最佳方案。對水循環經濟的技術創新研究,主要是從事技術科學的學者,要將水循環經濟的理念與思路引入水的供應、輸送、使用、排放、處理和回用等過程中,通過對循環過程中水資源消耗、水循環利用、污水處理、水污染排放的分析,提出減量化、再使用、再循環的工程流程或技術建議。
北方地區不僅存在資源稟賦意義上的水資源短缺,而且水環境生態功能退化而導致的“水質性”缺水問題也日益嚴峻。以海河流域為例,2012年海河區水質為劣,Ⅰ~Ⅲ類水河長比例為34.6%,劣Ⅴ類水河長比例為46.1%?!八|性”缺水威脅人類身體健康,增加了處理費用并帶來了新的水質安全威脅。
為破解經濟發展和水資源短缺、水環境污染三者之間的矛盾,同時平衡工業、市政和生態環境用水三者需求,我們需要構建新型的區域水循環經濟體系。所謂區域水循環經濟體系是建立在循環經濟發展理念下的一種水資源利用模式,按照“減量化、再利用、再循環”3R原則開展生產與消費環節的節水減排、污水再生處理以及再生水生態利用,構建區域經濟尺度上水社會循環與自然循環的有機銜接和耦合體系,促進水資源的節約利用、高效利用和循環利用以及水生態系統的健康安全。
區域水循環經濟體系區別于傳統體系的重要之處在于強化了水的生態再生利用。傳統水循環體系中,再生水的不同用途相互獨立,利用效率不高,其社會循環利用和生態利用難以兼顧,同時忽視了再生水的自然屬性,導致水質安全難以保障且公眾難以接受。區域水循環經濟體系強化了水生態再生環節,主要措施包括建設人工濕地、河道工程等,將工程處理后的再生水通過這些生態工程進一步實現區域生態再生,從而促進再生水的河流、湖泊、濕地等生態利用與水質凈化和水質安全保障。
區域再生水的利用體系的構建可以充分結合該流域污水處理廠、人工濕地以及結合濕地形成的近自然生態系統,發揮它們在水質凈化過程中的作用和生態儲存的功能。再生水在近自然生態系統的進一步處理與儲存可以提高再生水的生態安全性能,形成提升城市景觀生態形象的生態景觀帶,增加再生水在自然界中停留時間,實現了再生水的生態安全回用以及與城市景觀的有機結合。以此理念構建的區域再生水循環利用體系,可以實現多目標多層次再生水的回用,緩解流域水資源短缺以及開采率過高問題,減少了入河污染物的排放量,實現了水生態、水污染治理與水資源的協調統一及有機融合。
山東徒駭河、馬頰河流域水循環經濟體系實踐
山東省自“十一五”期間就倡導推行“治、用、保”治污體系來進行水循環經濟體系的建設,如圖1所示。
徒駭河、馬頰河流域主要城市聊城市、德州市“十二五”期間積極完善“治用?!绷饔蛑挝垠w系,把污染源治理、廢水集中深度處理、再生水區域循環利用體系構建和人工濕地等生態工程建設相結合,以污水處理工程的保障廢水收集和再生,以再生水區域循環體系的構建保障水資源的節約和污染物的減排,以濕地等生態工程的建設作為生態環境改善、景觀效果提高的有效途徑,實現流域水環境質量的持續改善。2013年、2014年聊城市和德州市分別代表山東省參加了國務院組織的《重點流域水污染防治專項規劃年度實施情況考核》,取得了海河流域第一名,也是全國9大流域第一名的好成績。
2012年徒駭河、馬頰河流域直接或間接排入的城市污水處理廠共17座,該年度污水處理廠處理量約為70.5萬m3/天,再生水回用量約為13.6%,其中4.7%為工業回用,8.9%為景觀回用。流域內再生水利用模式單一,流域內污水處理廠再生水利用主要集中在景觀環境、工業用水的再生利用,沒有形成區域層面上再生水利用的模式。2012年流域內再生水管線較少,僅少數的工業再生水大用戶鋪設了再生水管線。基礎設施的滯后更加制約了再生水的進一步利用。除此以外,流域內再生水的使用缺少政策激勵以及政府引導。
徒駭河、馬頰河流域實現再生水的區域循環利用具有得天獨厚的條件。首先,流域內的城市污水處理廠目前均達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準,具備了再生水回用的條件;其次,每個城市污水處理廠均建有人工濕地進行進一步凈化處理,這既可以進一步提升水質,又可以和當地景觀建設相結合,起到保障水質安全的屏障作用。針對徒駭河、馬頰河流域再生水現狀及存在的問題,結合流域發展現狀,構建高效、安全、經濟的區域再生水利用體系是流域再生水利用發展的方向。
茌平縣城區再生水循環利用構建案例
茌平縣位于聊城,位居百強縣第75位,工業經濟發達(2014年數據)。2011年,茌平縣污水再生利用率很低,其次工業用水地下水取用比例較高(達75%),工業廢水排放量占總排放量的74%。;城區主要河流生態受損,水體自凈能力較弱,城區內部分支流河道斷流,河道連通性較差,部分河道之間缺乏有效的連通和互動;城區規劃中的環城水系還未聯通,城區生態用水缺乏,水生態環境狀況整體需要改善,水循環利用系統尚未形成。
針對茌平縣存在的水環境問題,結合茌平規劃中環城水系的建設、規劃中金牛湖(茌平縣城區工農業用水水源地)的建設,以及茌平縣供水現狀、用水現狀、排水現狀,提出以城市污水處理廠穩定達標排放為基礎,以人工濕地、環城水系等為水質安全保障措施,以保護茌平縣域地表水環境、構建城區宜居生態環境為核心目標,以再生水梯級利用、多元化利用為節約水資源手段,構建茌平再生水循環體系(如圖2所示)該方案涵蓋了茌平縣城區“十二五”期間主要的環保及城建基礎設施建設項目:茌平第一污水處理廠、第二污水處理廠升級改造項目、茌中河人工濕地工程、環城水系建設項目、金牛湖工程、工業再生水利用工程等。茌平第一污水處理廠、第二污水處理廠出水匯集后進入深度處理工程穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中一級A標準。污水處理廠深度處理的出水進入城市污水處理廠后潛流濕地和茌中河河道走廊人工濕地,經濕地進一步處理后的水回用于規劃建設的環城水系,改變環城水系單純以黃河水作為補充水源的規劃。將環城水系建設為環城水生態功能景觀帶,通過生態系統增加水體在自然生態系統中的循環,最后流入金牛湖,作為茌平縣工農業補充水源。該方案實施后城區水量平衡見圖3(以2011年數據為基礎進行預測)。
該方案主要特點如下:
(1)再生水的安全生態利用
該方案的顯著特點是再生水的安全生態利用,即污水處理廠再生水經過濕地系統處理、環城水系處理與存儲再進入金牛湖。近自然生態系統的進一步處理與儲存可以提高再生水的安全生態性能。
(2)再生水梯級、多元化回用
再生水的梯級、多元化回用是該方案的另一大特點。茌平污水處理廠部分再生水直接回用于電廠作為循環冷卻水,其余再生水進入茌中河人工濕地工程及環城水系,進一步得到處理的同時也作為城市景觀生態用水,增加了再生水在自然水體中停留時間及生態安全性,同時環城水系作為縣城區工業用水水源、農業用水水源、市政澆灑及綠化用水,實現區域內再生水的梯級利用和多元化回用。
1導語
由于我國今年近年來造紙行業的迅速發展,紙制品產量數量迅猛增長,全球位居第二。這群過各地的造紙企業如雨后春筍般拔地而起,其中大部分都是一些中小規模的企業。由于在造紙行業的生產中,對廢水和廢渣的處理不當,很容易造成對環境和水質的污染,對我國的環境上的可持續發展道路造成威脅。由于在我國造紙行業中采用以草漿為原料的生產方式,增加資源的投資成本,同時了加重來對環境的污染程度,尤其是對水資源的污染情況。針對這一情況我國的造紙行業積極的進行生產轉型,回收利用廢紙進行造紙,一方面實現了對森林資源的保護,另一方面也有減少了生產廢渣,提高了廢水循環回用率。并隨著社會的發展相關,相關的治理技術手段更加趨于成熟,全面實現了我國造紙行業的中的清潔生產和對廢水循環回用,將廢紙造紙中的廢水治理問題有效解決。
2清潔生產在廢紙造紙企業中的應用
2.1清潔生產的概念
所謂的清潔生產,就是指在產生污染的根源將污染產生量降到最低。其最終的目標是為了實現對資源的使用削減,并對生產的全過程實施監控。最大程度實現原料的利用率,在生產的過程中采用最科學的生產工藝和方式,對工人的生產和操作進行全面的監督和管理,將可能產生的問題在過程中進行把控和解決,從一定程度上遏制了生產發展和環境污染之間的矛盾的產生。
2.2清潔生產的方法及意義
在廢紙造紙的企業中采用清潔生產的方式,可以根據企業生產中具體情況進行探究。首先可以根據生產環節上的重點排污工作進行原料和生產工藝的改進,制作詳細的工藝流程草圖,并加強對原料的管理。采用先進的清潔生產技術,不僅可以幫助企業降低資源消耗,提升造紙企業的整體競爭力。
3廢水循環回在廢紙造紙企業應用
3.1廢水循環回用技術的概念
肥仔廢紙造紙企業中,廢水循環回用主要是依據廢水的水質進行分類,將水質好的廢水分出部分用作低水質的廢水,然后再將低品質的水分分出部分,用作更低的水質中進行不斷的循環運用。經過這樣逐層的過濾劃分不但減少了廢水的排量,更能夠又掉的凈化廢水的清潔程度。
3.2廢水循環的方法及意義
在進行廢水循環會用中主要運用到的方法有混凝沉淀法,化學處理法,生化處理法以及氣浮法。根據企業的實際生產情況,采用科學的方法進行廢紙造紙生產中的廢水循環方式,在進行廢紙紙漿的生產過程中,對產生的廢水進行有效的過濾,以提升廢水的凈化速度,降低廢紙生產的成本,大大提高了造紙企業的生產效率。
4相關對策及方法
4.1提高生產人員的清潔生產意識
造紙企業可以加強對員工對清潔生產方式的培訓和管理,實現工人生產意識的思想方式上的轉變,提高工人的清潔生產意識。才造紙企業可以通同建立健全相關對清潔生產目標的貫徹和管理體系,制定和生產相適應的獎懲制度,確保清潔生產的實效性。
4.2增加對清潔生產上的投資金和技術投入
在廢紙造紙企業實施清潔生產對策是減少污水排水的有效對策,所以企業可以加強對企業清潔生產方式上的資金投入。另一方面,我國的政府也要加強對廢紙造紙企業支持和投入,減少對相關企業的稅收,將資金用于造紙排污設備上,推廣清潔生產的方式。
4.3健全對廢水循環回用流程規范
建立對造紙產生廢水的貯存系統,采用先進的廢水治理技術,提高對造紙產生廢水的循環利用率。在造紙生產的發展過程中嚴格規范每一個生產的環節管理和監督,在生產的工藝上采用科學的廢水處理工藝和技術,如:氣浮法,生化法以及物理法等處理方法,有效降低廢水中的污染系數,去除混合紙漿中的沉淀,簡化操作方式,提高生產效率。
4.4加強對廢水儲備和處理設備的管理
定期對廢水處理設備的進行檢查和維護,確保設備的安全運行,發現設備出現問題的時候及時的采用設備維修措施,排除一切能夠干擾廢水處理和利用的故障的發生,確保整個廢水循環回用的系統的運行。
5結語
綜上所述,在我國的造紙企業中,企業都在采用廢紙造紙所使用的工藝和對環境污染治理的問題上進行全面的實踐和探索,所以企業都在為實現我國環境可持續啊發展的戰屢和目標上共同的努力,將生產和原料的資源成本降到最低,將對環境的污染降到最低。本文基于廢紙造紙企業采用的工藝和方法進行探討,并提出相關意見,希望能夠為我國造紙企業中對于紙漿和廢水的處理方式上進行不斷的改進,實現生產和環境的和諧發展。
參考文獻
[1]趙敏娟.廢紙造紙廢水和生活污水處理技術方案的研究[D].西北農林科技大學,2011.
Abstract: With the development of society, remaining relatively stable and balanced ecosystem ecological residential area has been the residential construction development trend and fashion. And has important significance for the real life on urban ecological residential area water recycling. This paper describes the recycling of water resources for urban ecological residential area.
Keywords city; residential; resources; cycle; ecology; system
中圖分類號:S891+.5文獻標識碼:A 文章編號:
引言
城市生態住宅小區是節約和循環型社會的重要組成部分,是一個技術與自然充分融合,資源利用最有效,環境清潔、優美、舒適的人工復合系統。由于生態住宅小區能夠大大降低因自然災害、生態環境破壞或暫時失衡等影響而產生的各種風險,因此有利于提高小區文明程度的穩定、協調和持續發展。水是生態住宅小區的基礎。水資源的有效循環利用在生態小區規劃建設中占據著十分重要的地位,水資源的“開源”是實現小區資源利用的首要環節。它要求在自然物質一經濟物質一廢棄物的轉換過程中,通過高新技術的使用來推動物質的有效轉換與再生,以及能量的多層次分級,從而在滿足消費需求的同時,又能使生態環境得到保護,達到生態環境建設的目的。因此,研究生態住宅小區水資源循環利用有其重要的現實意義。
1、案例概述
東方太陽城十分重視綠色生態設計,把它作為落實可持續經營理念的技術保障體系。綠色生態設計要求“對影響所規劃地區的自然界力量進行生態學的觀測”,通過觀測確立最適合這些自然條件的設計形式。環境中的各元素不僅承擔來自人類需求的社會功能,同時也參與物質能量循環,承擔著影響生態平衡的自然功能。綠色生態設計謀求這兩種功能的和諧統一,強調尊重自然、享受自然、適度消耗、可持續發展。在東方太陽城的設計中,綠化和水體不僅是景觀要素,也是環境優化系統的重要組成部分。這一系統包括雨水管理系統,廢水處理系統,利用植物調節改善氣候條件,通過水體幫助創造舒適的小氣候以及清潔能源的利用等。生態設計理念的實施得益于一系列新技術的采用。如環保生態的雨污水處理系統。東方太陽城在整理、平整基址時,利用現狀地貌自然形成約16萬平米人工水體,通過水體達成雨水收集、防洪調蓄、改善小氣候的作用,取消了慣常采用的管道雨水系統,節省了投資;雨水流入水體后受水生植物的作用得到凈化,而雨水的注入又能防止水體變質。污水處理加入了中水系統,處理后的中水用于綠地澆灌和水體補水。采暖方式以水源熱泵為主,獨立住宅中使用了地源熱泵,使用中除系統運行的電能外,其余能源均從地下采集,不需另外經濟投入。這些新技術的采用有效地提高了老年社區的環境品質并降低了社區運營成本。
2、生態小區水環境
生態小區水環境系統(Water Systems),是指滿足小區內居民水量,水質要求的前提下,將水資源綜合利用技術集成一體的水環境系統。它由給排水系統、污水處理與中水回用、雨水收集利用、綠化與景觀用水等幾個方面組成。生態小區水環境應實行低質低用高質高用的用水標準,最大限度地提高水循環利用率和用水效率,減少小區污水排放量,實現小區用水的良性循環,節水率不低于8%,非傳統水源利用率不低于lO%。小區水環境系統設計中給排水子系統的設計是核心,在生態住宅小區中,節約用水和水的循環使用是生態小區水環境系統設計的重要內容。在過去的城市小區建設中,小區的給排水只是從工程角度的給排水,水從城市管網中來,或從其他自然環境中來,把好水引進建筑,把污水排放到城市管網,讓城市去承擔污水,這樣既不利于節水和水資源的循環利用,也不利于水污染的控制,不是生態住宅小區水環境發展的方向。作為生態住宅小區的給排水系統應靠生態功能來解決,讓好水進入建筑,排出去的也應是好水而不污染環境。
“生態型小區"很重要的一個衡量標準,就是能否解決好水的循環利用。我國單位工業產值的水耗是發達國家的3.5倍,工業用水的重復使用率低,而生活用水的重復使用率幾乎為零,從污水處理走向中水回用,乃至實現一定地域內水資源的良性循環,污水的就近處理、就地消化將是必然的趨勢。在水資源緊缺的現實下,將污水進行深度處理后作為再生水資源是必然的發展趨勢,污水資源化利用技術的推廣及應用勢在必行。
中水回用是實現城市住宅小區污水資源化的重要方式,居住小區采用中水系統后,小區用水量將節省30%—50%。小區污水回用開辟了第二水源,降低了小區自來水取用量,經處理后的污水回用于小區,減少了污水的排放量,減輕了受納水體的污染,也減少了治理環境污染的投資。所以污水回用既節約了水資源,也消除了環境污染,具有多重效益。一般而言,賓館建筑設置中水處理系統可節水60%,辦公樓可節水40%,民用住宅小區可節水20%。
中水優先用于小區綠化和雜用,水量多余時儲存起來備用或直接排入雨水管道,不再收集到城市的污水廠集中處理,從而減輕污水集中處理的負擔和節省部分污水收集管道的建設費用,小區的污水得到原位再生處理。
中水回用的經濟性是決定其能否廣泛應用的關鍵因素之一,中水回用的成本由污水收集、污水處理、回用供水、污泥處理、運行費用等組成。中水回用,實現污水資源化,是目前解決節水治污兩大問題的最有效的途徑之一,在水資源嚴重短缺的當今社會有著重要意義。
3、生態住宅小區水資源循環利用綜合系統
通過政府引導、小區規劃,建設過程中的配套設施等同時建設,小區居民的積極參與,資源循環利用型的生態小區將呈現在我們面前:即小區內產生的雨水和廢水經過適當處理,一些被用戶沖廁重新利用,一些用于污水源熱泵的水源,作為居民采暖、制冷和熱水的資源,一些用于小區綠化灌溉和道路沖洗.在住宅小區內實現了水資源的零排放和全利用。
節能、節水、治污生態小區資源的循環利用不但節約了水資源,充分合理利用小區垃圾為小區居民提供了更多資源和能源,而且治理了污染,美化了環境。生態小區水資源循環利用綜合系統見圖1。
圖1生態小區水資源循環利用綜合系統
4、實現生態住宅小區資源循環利用的保障措施
4.1研究、制訂地方性法規
明確規定生態住宅小區必須使用再生水、中水的分類收集;對于不使用或不建設再生水、中水的企業和單位,要求交納相當數量補償金,由政府統一支配,用于建設城市集中污水處理回用設施和垃圾處理設施,或補助建設中水設施的開發商、企業等。對于有設施而停用的,給予處罰。鼓勵小區水資源利用的商業化處理方法,制定積極的經濟政策,使投資者、建設管理者、使用者的合理利益得到滿足。
4.2合理規劃和建設資源循環利用的設施和設備
要實現住宅小區的資源循環利用,必須規劃、建設好住宅小區內的雨水、污水收集處理的設施和循環利用系統,建立和推行住宅小區水資源循環系統的管理制度,鼓勵措施和支撐體系,為小區系統能正常運行提供有力的保障。
4.3建立資源價格體系
對于城市供應資源和小區循環利用資源實行不同的價格體系??偟脑瓌t是既要有利于節約社會資源,又要使居民嘗到使用小區提供循環使用資源的好處。例如將中水的價格確定為飲用水50%一70%。這樣以價格為導向,既可有效地鼓勵中水設施的建設、使用,產生環境效益的同時產生經濟效益,使污水回用、中水利用健康發展。
4. 4通過宣傳和引導,使節能和治污成為自覺行動
通過小區的媒體、公共場所宣傳節能、節水和治污的的政策、方針和其重要、必要性,使廣大居民首先從思想上有一個正確的認識,進而從行動上按照生態住宅小區的要求進行節能和治污,最終使之成為他們的自覺行動。
結束語
小區水生態循環利用模式是一個技術與自然充分融合,水資源利用最有效的人工復合系統。在這個模式中,不僅實現了各類水資源“分質供水,優質優用,低質雜用"的要求,還做到廢水再生回用,實現了居住小區水資源可持續利用。實現生態住宅小區水環境生態化有著極大的現實作用和意義,它是實現城市住宅小區節水的重要途徑,能取得顯著的經濟效益,而且能在一定程度上緩解城市用水供需矛盾,減少污水排放量,保護環境,取得較好的社會效益和環境效益。
參考文獻
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【4】秦明樂.大連市城市供水節水2010年規劃,1999.
水資源在一般意義上而言指的是與人類社會和生態環境保護密切相關而又能不斷更新的地下水和地表水,其補給的主要來源是大氣降水。在自然界中是一個蒸發- 降水的自我轉換的過程,這是淡水的自我循環過程。而隨著人類社會的逐漸發展,除了水的自然循環之外又出現了水的社會循環。而且水的社會循環正逐漸占有更大的比例,而且正在逐漸引發水資源危機。
一、節水及循環利用現狀
水資源的利用主要分為農業用水與工業及生活用水。農業用水趨近于自然循環,節水只能從提高利用效率入手。而從水的社會循環可以得知:污、廢水回用可以減少城市由天然水體的取水量,緩解水資源危機,所以污、廢水回用也是節水的重要面??尚械奈邸U水回用有多方面,工業企業內部水的循環利用和重復利用是使用最廣的一種,但是我國在這方面與發達國家尚有不少差距,目前,我國工業用水的重復利用率只有50%
~60%,經濟發達國家在70%以上,其中鋼鐵、化工和造紙業中水的重復利用率竟分別高達98%、92%和85%。城市污水回用于工業,對于節能減排具有重大意義。
二、節約用水的重大意義
節水具有重大戰略意義。節水不僅可減少從天然水體的取水量,緩解水資源危機,而且可減少供水處理費用。此外,節水還可同時減少排水量和污、廢水處理費用。據測算,隨著我國城市化進程和經濟的發展,城市用水量會不斷增加,相應的排水量也會不斷增加,為實現水的良性社會循環,城市供排水所需費用將增大到國民經濟難以承受的程度。只有節水,顯著減少城市供、排水量。才能將費用降下來。所以不僅水資源貧乏地區要節水,水資源充足的地區也要節水。從戰略角度,節水應受到高度重視。水資源系統是由參與水文循環過程的各種狀態的水與各種自然和社會因素所組成的一個復雜系統,其承威力是有限的。由系統中所能承受的抵御洪水、抵御污染以及供水等能力形成的就是水資源系統的承哉力,其水資源系統越大承戴力就越大。同生態系統一樣,人類或自然活動超出了系統的承羲力,將導致系統平衡破壞,表現為供水不足、防洪能力破壞,水質污染等等。隨著城市化進程的加速城市人口將大幅度增長,我國城市需水量和污水排放量會同步增長而這是目前的水資源和水環境條件所不能承受的。但無論是犧牲生態環境用水還是影響社會經濟用水都不是大家所愿意看到的結果。因此擺脫困境的根本出路就是節水。
三、水資源的現狀和面臨的問題
(1)水資源短缺;(2)水資源浪費嚴重;(3)人們節水、保護環境的意識淡薄;(4)天然降水等水資源利用率低、浪費大;(5)水環境破壞嚴重,可用資源少;(6)水土流失嚴重。
四、節約用水的理論依據
節水有如下幾個方面的理論依據:(1)水量是可循環的,既然可循環就有可能重復利用;(2)水質功能是可恢復的,被污染的水可以再生利用;(3)用水需求是有彈性的,可以采取措施予以壓縮。總而言之,就是水資源的利用效率是可以通過控制予以提高的。
五、節約水資源及水循環利用管理對策
1.農業灌溉用水是當下消耗水量最大的項目。由于廣泛采用漫灌等傳統落后的灌溉技術,使得農業用水效率極其低下,但同時也意味著通過建設先進的農田水利工程將具有極大的節水潛力。我國目前已采取各種節水措施的灌溉面積已經達到將近0.14億公頃,但前期所采用的各種節水措施大都以提高的利用率為主要目標。節水技術中最根本和有效的措施則是采取渠道防滲。根據國內外實踐經驗,采取防滲措施后,至少可是渠道滲漏損失減少一半以上。其中濮陽縣部分地區通過使用渠道防滲、管道輸水技術比土渠減少了高達60%~90%的輸水損失。部分地區高產值經濟作物通過使用噴灌技術也發揮了巨大的經濟效益,同傳統的地面灌水方法相比,噴灌技術具有適應性強的特點,噴灌技術原則上可以適用于任何地形并且可人為控制輸水量,對農作物可進行精細化灌溉且灌溉均勻、質量高,不產生地表徑流和深層滲漏,因此可節水30%~50%,增產
20%~30%。
2.工業生產用水是僅次于農業生產的耗水大戶,且是水資源污染的最主要來源。那么針對這種現狀,提高工業用水效率是一個方面,而將工業用水進行循環利用也是一個重要方面。二者相結合不但達到節水的效果而且還可以減少水資源污染的工業廢水量,進而對環境污染的減輕具有關鍵意義上的影響。
3.中水回用技術的創新是實現節約用水的重要舉措。城市生活污水量大,采用先進的水處理工藝,將城市污水處理廠的二級出水經深度處理后再回用給電廠等冷卻用水,還可以用來建筑施工、噴灑道路、沖廁用水及地下水回灌等。濮陽市清豐縣正在建設中的污水處理廠中水回用工程就是這一思路的現實應用,項目為一座中水回用廠,新鋪設中水輸送管網7.41公里,中水回用能力高達1萬噸/日。建成投產后將不僅節約大量水資源,還減少了大量污水排放。
4.增強全民愛水、節水、循環利用水的觀念。構建一個節約型的社會,除了要有一個節約型的社會機制外,構建起一個節約型的社會觀念至關重要。要通過各種渠道全方位宣傳科學用水、節約用水、節約能源。要把節能、節水的宣傳教育當作提高全民素質和創建和諧文明社會的重要內容來抓;要多方位、多渠道、多層次抓科技節能、節水、用水、管水與保護生存環境的宣傳教育。要提高全社會對水資源的危機感和水資源與可持續發展的關系,認識到節水的重要性、緊迫性。
5.應用新技術改善舊設備,提高節水效果與效益。城市園林綠地用水可充分利用天然的河流和湖泊水系以形成良好的城市生態水景系統,通過與城市天然水系及綠地灌溉系統相連進而使得水資源最大限度地重復利用。研究開發在高層建筑、公寓、賓館、大專院校、居民住宅小區等建設中水道工程回用部分生活污水,在農田旁和居民住宅小區的樓頂建立蓄水池,收集雨水用于沖廁、園林綠化以及鍋爐采暖用水、農灌用水等。應用先進的節水型衛生潔具及控制設備,如水龍頭及高低位水箱配件、洗浴制品等,從而使水量和水壓及供水時間能得到有效控制。
綜上所述,實現可持續發展已被世界普遍認同,而節約用水和循環利用水資源已經成為當今社會實現可持續發展的重要組成部分,是我們民族振興與國家騰飛的一個重大資源支撐點。中國水資源相對匱乏并且生態環境保護與治理難度大的現實告誡我們:科學保護水資源,節約水資源是全社會面臨的嚴峻問題,要依靠政府部門完善的法規、有效管理和全民的共同參與,要提高政府部門領導、國家工作人員與全民節能、環保意識,使全社會形成節約水資源、保護水資源的共識。同時保護水資源與節水只有和能源節約、環境保護、科學規劃、科技進步、科學機制等多方面因素相結合,才能形與社會、經濟與生態共同進步、和諧發展的綜合效果,才能從根本上解決科學保護水資源、節約水資源的根本問題。
參 考 文 獻
中圖分類號:TK51 文獻標識碼:A 文章編號:1673-8500(2013)01-0062-02
隨著我國經濟發展與資源環境的矛盾日趨尖銳和經濟的快速增長,各項現代建設取得巨大成就,但也付出了資源浪費和環境污染的巨大代價。我國當前面臨著經濟社會快速發展和人口增長與資源環境約束的突出矛盾。
國家出臺政策積極推進能源結構調整。大力發展可再生能源,抓緊制訂出臺可再生能源中、長期規劃,推進風能、太陽能、地熱能、水電、沼氣、生物質能利用以及可再生能源與建筑一體化的科研、開發和建設,加強資源調查評價。
響應《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》提出的“十一五”期間目標,要求達到國內生產總值能耗降低20%左右,主要污染物排放總量減少10%的約束性指標。
而針對“十一五”及“十二五”的后續政策,國家對于能源行業的重視逐漸凸顯。提出了加快建立節能技術服務體系,制訂出臺《關于加快發展節能服務產業的指導意見》,促進節能服務產業發展。培育節能服務市場,加快推行合同能源管理,重點支持專業化節能服務公司為企業以及黨政機關辦公樓、公共設施和學校實施節能改造提供診斷、設計、融資、改造、運行管理一條龍服務。
一、校園系統特色和智能能源規劃意義
教育資源是社會資源的重要組成部分,高等院校作為社會大系統中的一個子系統,是能源消耗和污染排放的大戶,隨著學校規模的不斷擴大以至于校區的新建或擴建,這種能源消耗量和污染排放量不斷增長。
1.校園系統的特色
(1)師生人數眾多,人口密度大。
(2)舒適度需求增長,單位能耗增加。
(3)建筑體量巨大,運營成本高昂。
(4)建筑類型繁多,管理類型單一。
(5)學校間距大,系統間影響不大。
(6)學校的示范效應大。
受現代能源規劃行業工作內容的啟發,再結合校園體系多項特色,本文定位探究建設智能校園能源規劃,綠色校園可以節約學校的資源消耗、降低辦學成本,在社會上也有示范和帶動作用,對整個社會的節約也具有很重要的現實意義,同時也有利于培養在校學生的節能減排意識,從而達到深遠的教育意義。具體運行環節,在分析調研基本材料后,以華北電力大學為模版,對存在問題及原因進行分析,對推進綠色校園建設工作提出了相關對策和解決方案。
二、能源規劃內容和基本步驟:
1.區域性能源規劃的基本步驟
(1)能耗負荷調研與分析。
(2)區域內一次能源及可再生能源、生物質能源狀況及分析。
(3)制定可行的若干方案。
(4)初投資分析。
(5)運行成本分析。
(6)資源需求分析。
(7)能源政策分析。
(8)針對項目具體情況進行個性化論證,形成最終能源系統方案。
在以華北電力大學為區域末班進行能耗負荷調研與分析及區域內一次能源及可再生能源、生物質能源狀況及分析后,得出區域性能源的規劃可以從可再生能源方式發電、智能模塊節電、水能循環利用、熱能智能利用四個方面實現集成、增效、開源、降耗的目的。
2.利用智能模塊節電的應用模式
大學對整個國家的節電意義重大。校園建筑的多樣化、管理的復雜性以及社會關注度決定了校園節電解決方案是系統化的綜合方案。資金來源、解決方案、技術人員、施工措施、評估效果都是學校關心的問題,因此實施校園節電工程應避免成為簡單技術的堆砌。節約型校園最終目標是實現節電量,實現節電減排指標性的目標。對于學校而言,將獲得運行成本的降低與校園管理的高效化。
目前, 我國有2000 多所高校, 近2500 萬名在校大學生,是節電減排理念的重要傳播群體。據測算, 如果它們都采用行之有效的節電技術, 一年可節省約210 億元人民幣。據中國高等教育學會后勤管理分會測算, 如果百所北京高校都建設成為綠色大學,采用行之有效的節電技術, 每年至少可以節約20多億元。每年有600多萬名畢業生走出校園,如果他們將節電理念推廣到社會中去,對全社會起到的作用將不可估量。結合分析華北電力大學現狀與特色,總結校園區域性可應用的節電技術如下幾項:
(1)教室紅外感測LED燈
要由光照檢測電路、溫度檢測電路,熱電紅外線傳感器及處理電路、單片機系統及控制電路組成。工作時,光照檢測電路和熱釋電紅外線傳感器采集光照強弱室人是否有人等信息送到單片機,單片機根據這些信息通過控制電路對照明設備進行開關操作,從而實現照明控制,以達到節電的目的。
(2)紅外感應路燈
能進行補充電能并且利用紅外線感應裝置通過判斷是否有行人和車輛通過來控制燈的明滅,既達到省電的目的,又不影響交通照明。根據紅外線感應裝置自動控制燈的明滅。技術關鍵在于利用紅外線感應開關及其它開關(電磁繼電器開關、光控開關、定時自動控制開關等)巧妙結合,及時控制燈的明滅,達到車來燈亮,車走燈滅的目的。
(3)太陽能輔助加熱和浴室熱水鍋爐并網運行系統
該系統首先對學校鍋爐房進行改造,使用了真空負壓鍋爐、節能型屏蔽泵,并在每棟樓的回水管路上安裝了一個相應型號的數字式恒流量調節閥,實現了熱力管網的供熱量平衡;創新式的采用了分區供暖和分區單獨補水形式,提高了供暖系統的安全性和經濟性,并減少了跑冒滴漏;利用計算機自動化控制系統和遠端采溫系統,實現了控溫自動化、及時化和方便化,達到了經濟供暖,節儉用電的目的。
(4)節能電梯
該電梯系統采用變頻調速的電梯。電梯起動達到最高運行速度后具有最大的機械動能,從到達目標層前要逐步減速直到電梯停止運動為止,這一過程是電梯負載釋放機械動能的時段。變頻調速器通過電動機可以將這一時段的機械能轉變成電能存儲在變頻器直流環節的大電容中,大電容存儲電量有限,采用制動單元和外加大功率電阻,將大電容中過多的電量消耗到外加大功率電阻上發熱消耗掉。能量回饋器則可以將大電容中儲存的電量幾乎無消耗地回送給電網。從而既達到節電目的,又避免了大功率電阻耗電發熱,大大改善了系統的運行環境。
3.利用可再生方式發電的應用模式
基于對現有小型發電方式的仔細篩選,以下幾個發電措施可以在較小規模的區域使用并產生一定的價值,具體如下:小型風光互補發電機、太陽能發電、壓電陶瓷發電、健身器材發電等。
針對校園這樣一個人口密度大,社會功能較為單一的區域而言,我們從中進一步篩選出以下幾種適用于校園的發電措施,并大約估算了其帶來價值的多少:
(1)太陽能光伏發電
光伏發電系統是由光伏電池板、控制器和電能儲存及變換環節構成的發電與電能變換系統。并網光伏發電系統是與電力系統連接在一起的光伏發電系統,像其他類型發電站一樣,可為電力系統提供有功和無功電能。光伏電池所發的直流電能經變換器變換成與電網相同頻率的交流電能,以電壓源或電流源的方式送入電力系統。
(2)小型風光互補發電
風光互補照明系統主要由風力發電機組、太陽能光伏電池組、控制器、蓄電池、逆變器、燈具等部分構成。風力發電機和太陽能電池可以各自獨立發電,也可以共同聯合發電。陰雨天和夜間可以利用風能,無風時可以利用太陽能,風能與太陽能互補發電。系統同時配有蓄電池,可以保證在無風又無光的情況下正常工作??刂破鲗π铍姵氐倪^沖、過放進行保護,并對光源的開啟和亮燈時間進行控制。
(3)壓電陶瓷發電技術
壓電陶瓷發電技術利用壓電陶瓷的正壓電效應將機械能轉換成電能,為各種微型電子設備提供動力。
(4)健身器材發電
利用液壓傳動的措施將健身器材的不規律機械能轉化為水的勢能,平穩地發電,并利用電力電子裝置改善電能質量后供電力設備使用
4.水能循環的應用模式
(1)水能循環簡介
對于水資源的合理處理、處置和優化循環利用等已成為當代水系統的重要內容。在校園這個“用水大戶”里,利用水循環往復的原理,對校園的雨水、地表涵養水、和污水進行收集再利用,開發中水處理循環利用系統、雨水自然水循環利用系統,進而可有效解決用水需求與供水困難之間的矛盾。
(2)可循環水資源分類
污水是環境的主要污染源,也是寶貴的再利用資源??衫玫奈鬯Y源可來自于學校澡堂、水房、宿舍樓、食堂和教學樓衛生間等場所;雨水包括屋面排水、路面徑流雨水和綠地降水。
(3)節水處理系統
根據校園建筑物的分配特點,校園節水系統可分為中水循環系統和雨水收集再利用系統。
中水循環利用系統主要由集水管道、分流取水器和綜合處理池兩部分構成。來自于澡堂、水房、宿舍樓、食堂和教學樓衛生間等場所的污水通過集水管道,到達綜合池,污水在綜合池內進行調節、水解酸化、厭氧脫氮、初次沉淀等功能。這些污水經過再生處理和二次處理,便可達到使用水標準,回用于沖廁、綠化、河流觀賞等。當污水量大于取水量的情況時,可應用不需要動力和清渣的分流取水器進行取水。
雨水收集與處理系統分為對屋面雨水收集利用和路面雨水收集利用兩方面, 經過簡單處理后用于綠化澆灌和道路灑水清潔。一方面,屋面雨水收集及利用,考慮到雨水降雨的不均勻性和屋頂面積的大小,需要設置不同規格的雨水貯存池,雨水儲存調蓄池根據建造位置不同可分為地下封閉式、地上封閉式、地上敞開式等。一般建筑密度高、土地昂貴的校區,采用混凝土地下式貯存池,并采用成套水處理裝置,通過沉淀、過濾、消毒、活性炭處理和膜技術等處理措施對初期雨水進行棄流處理或調蓄處理,將污染程度高的雨水棄流,排入污水管網,將水質高的雨水輸入調蓄池處理。計算表明,儲存池按降雨量10-20mm儲存,此時的集蓄效率約為45-60%,雨水回用工程可以實現效益大于費用,具有較好的經濟性。另一方面,路面雨水蓄滲利用,通過對路面雨水口構成蓄滲排放系統,在地下增設排水管,穿孔管周圍用石子或其他多孔隙材料填充,具有較大的蓄水空間,將道路等各種鋪裝表面形成的雨水徑流匯集入管道就近流入綜合池或中水處理站等,使雨水盡可能長久的得到儲存和分散利用,并實現綠化、清潔等用途。
5.熱能智能利用的應用模式
(1)熱能智能利用簡介
暖氣流量智能控制系統是一套旨在通過充分提高暖氣利用效率,減小熱能浪費同時為人們提供一個更加舒適的環境的裝置,是一種結構簡單、使用方便、可以及時有效的根據室溫變化改變暖氣流量進而改變室溫的智能調控系統。
(2)熱能智能利用系統原理概述:
該系統由電源模塊、測溫模塊、中樞控制模塊、人機交互模塊、氣溫輸出顯示模塊和流量調節執行模塊這六部分組成。在系統工作時,首先由測溫模塊采集到室內溫度,通過由兩位數碼管及數碼管排阻組成的氣溫輸出顯示模塊顯示出來,并將模擬信號轉化為數字信號之后輸送給控制系統處理。 中樞控制模塊AT89S51單片機處理來自溫度傳感器的溫度信息,同時將處理之后的指令傳輸給執行模塊和顯示模塊。 當顯示模塊顯示的數值不滿足人們對室溫環境的要求時,用戶可以根據個人需要通過由兩個溫度設定鍵和設定溫度顯示器構成的人機交互模塊上自主設定最合適的室溫值,該模塊可直接與單片機相連。流量調節執行系統是具體完成管道內暖氣流通量的執行機構,主要由驅動電路和步進電機組成,與步進電機轉軸連接的轉子閥門被安裝在管道內,達到調控目的。
(3)熱能智能利用性價比分析
本系統解決了目前室內暖氣流量無法根據不同需求實現自動調節的實際問題,該裝置通過自動檢測實現自動調節,智能化明顯,裝置結構體積小,方便安裝,且綜合能量利用效率提高15%以上。
三、區域性能源規劃的可行性和應用前景分析
能源規劃的目的是借助于當今先進的科學技術,在統籌規劃的基礎上,對區域內的能源系統進行全面、細致、專業化的設計,充分應用先進的節能技術、控制技術和新能源技術、實現能源系統的安全、節能、高效運行的目的。
通過逐步分析和篩選解決方案,可以使區域內的能源利用率達到最高值,同時獲得了經濟和環保兩個方向的盈利,而所列舉方案均已成熟并試用于各大高校,若完整規劃統籌安排,所獲得的盈利是可觀的,也能使校園以及其他區域的能源管理更加清晰。我國目前的電力供應缺口已達9.93%,預計到2015年會劇增至15%。如果全國高校都采用區域性能源規劃管理校園能源消耗,能有效緩解電力資源的緊缺,與此同時高校所建立的教育意義的深遠性更是無法估量。
參考文獻:
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一、引言
眾所周知,在很多的化工行業甚至是公共服務行業領域里,其生產過程中會產生大量的冷卻水,而這些冷卻水會引起腐蝕、結垢和粘泥等一些比較有害的物質,這些有害物質對整個系統的長期有效的運行產生了很多不利的影響,不僅增加了不必要的能源的消耗甚至會減少制冷設備的壽命,長此以往就會大大提高企業和服務部門的生產成本,不利于它們的可持續發展。因此這一現象就引起了業界人士廣泛的注意,在對冷卻水的處理問題上進行了不同程度的研究,而冷卻水處理工藝的研究也是冷卻水處理技術的開發的主要內容之一。
二、氯堿化工行業中冷卻水處理循環系統的類型及存在問題
由于在氯堿化工企業的運行過程中,對冷卻水的處理是一個比較重要的工藝流程,因此,采用何種方式對冷卻水進行處理就比較關鍵。伴隨著化工處理技術的發展,技術人員在對冷卻水的處理問題上一般采用兩種冷卻水的處理系統即直接冷卻水處理系統和循環冷卻水系統:
1.循環冷卻水系統的類型
循環冷卻水系統是目前大部分化工企業所采用的處理冷卻水的主要方式。它的基本任務是防止或者緩減系統的腐蝕和結垢及微生物的危害,確保冷卻水系統能夠高效的安全的運行。循環冷卻水系統主要包括封閉式循環冷卻水系統和敞開式循環冷卻水系統兩種,這兩種冷卻水循環系統各有利弊。
封閉式冷卻水循環系統處理水質的方法簡單,容易維護,而且在處理過程中需要補充的水量很少,這樣就有利于節約水資源,但是封閉式冷卻水循環系統對冷卻水處理的效率比較低,而且,循環系統的基礎造價和能耗較高,成本很大,這種冷卻水處理方法一般用于發電機、內燃機、和有特殊要求的單臺換熱設備。
敞開式循環冷卻水系統便可節約大量的冷卻水,排放的污水量相對減少。敞開式循環冷卻水系統是目前應用最為廣泛的一種循環冷卻水系統。
2.循環冷卻水存在的問題
由于冷卻水在循環系統中是不斷重復、循環使用的,其水溫早升高、、蒸發、變化的過程中,會導致各種無機離子和有機物質的濃縮,以及設備的結構和材料在多種外在因素的綜合作用下產生了很多亟待解決的問題,包括水垢附著、設備腐蝕和微生物的滋生與粘泥等。水垢是碳酸氫鹽在蒸發過程中由于濃度不斷增加而產生的一種微溶性鹽類,如果水垢不斷累積就會產生很多問題,例如降低換熱器傳熱效率,甚至會使換熱器堵塞,生產能耗增加,產量下降,嚴重時會造成企業停產;循環冷卻水系統中的設備大部分是由金屬制造的,長期使用循環冷卻水,就會發生腐蝕穿孔。如果設備有穿孔就會出現滲漏的情況,最終也會影響正常的生產;最后是關于微生物的滋生與粘泥問題,粘泥的微生物會附著在金屬上,引起大面積腐蝕,進而降低冷卻水的冷卻效率。
3.工業中循環冷卻水循環利用的意義
冷卻水長期循環使用后,必然會帶來結垢、腐蝕和微生物滋生問題,在工業尤其是氯堿化工行業中對冷卻水循環系統進行研究具有積極的意義:一方面,工業中通過冷卻水循環系統對冷卻水循環利用不僅節約了生產過程中所需要的水資源,降低了企業的生產成本,而且還減少了對環境的污染,保護了人類共有的環境;另一方面,也節約了生產過程中所需要的鋼材,既穩定了生產又提高了經濟效益,有利于企業的長遠發展的戰略目標。
三、冷卻水的循環工藝
針對上述的情況,業界人士進行研究,針對出現的問題具體分析,對結垢、污垢、腐蝕和微生物等幾個方面的控制,找到了很好的解決方法即水垢的控制、污垢的控制和循環冷卻水系統微生物的控制等方式和方法。
1.水垢的控制
水垢的控制的方法一般有通過離子交換樹脂法和石灰軟化法兩種方式從補充冷卻水中除去成垢的鈣、鎂離子的方法:前者適合于循環水系統中補充的水量較少的工業,后者適于原水鈣含量高,補充水量較大的循環冷卻水系統;加酸或通入CO2氣體,降低PH值,使重碳酸鹽處于穩定狀態的方法,這種方法被一些化肥廠、化工廠及電廠等有CO2氣體源的企業采用,具有很好的經濟效益;投加阻垢劑以減少水垢的方法,阻垢劑可以破壞CaCO3的結晶增長過程,以達到控制水垢形成的目的,加阻垢劑的方法也是目前應用最廣的控制水垢的方法。
2.污垢的控制
要做好污垢控制就必須做好水循環中水質的處理、對補充水的處理同時要加入分散劑,增加旁濾設備,以減少污垢的形成。
3.循環冷卻水系統微生物的控制
除了水垢和污垢的控制外,我們還必須加強對循環水系統中產生的微生物的控制。一方面,要控制循環水中的氧含量、PH值、懸浮物和微生物的養料等水質的指標;另一方面還可以對補充水進行混凝沉淀的預處理以及目前比較流行的噬菌體法等,是微生物不能得以繁殖,以減少對設備的腐蝕。
除了以上的方法之外,向循環水中添加殺生劑也是目前最有效和最常用的方法如氯、氯化異氰尿酸、臭氧、季銨鹽、有機胺類、有機硫化物、次氯酸鹽、二氧化氯、溴及溴化物、氯酚類、有機錫化物等。
四、結語
伴隨著現代科學技術的發展,越來越多的循環冷卻水方法在化工行業中得到應用并取得了很好的效果,既節約了企業的原材料,節省了生產的成本,提高了企業的經濟效益,另一方面,也減少向環境中排放有害物質,保護了環境,符合了企業的長遠發展的目標。
參考文獻:
[2]沈東升等,“我國印染廢水處理技術的現狀和發展趨勢”,《環境污染與防治》,1996,18(1),26。
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文獻標識碼:A
黨的十明確要求,以科學發展觀為指導,大力推進生態文明建設。水是人類賴以生存和社會發展的必要資源,也是建設生態文明的紐帶。如今,水資源短缺和水污染構成的水危機成為社會經濟發展的主要制約因素。為了緩解水危機,保證水資源的持續利用,促進生態文明建設,需要從持續發展的角度建立科學的水資源管理體系,探求水資源開發利用和管理的良性循環,實行可持續水資源管理。發展水循環經濟對實現可持續水資源管理具有重要意義。
1水循環及水循環經濟
水循環是以河川流域為主的以及通過降雨~地下滲透-流出~蒸發等現象所形成的自然水循環系統。由于增加了人為的因素,自然水循環擴大成為社會水循環。有效建立水資源的社會水循環系統是綜合考慮社會需要、經濟健康和環境要求,這與生態文明建設的目標是一致的,因此社會水循環與生態文明建設有著密不可分的關系。
水循環經濟是一種先進的水資源經濟發展模式,它是建立在社會水循環系統分析的基礎上的,遵循循環經濟的思想,在水資源開發利用以及人類生產生活的各個環節,始終貫穿減量化、再利用、再循環的原則,重視采用新技術、新材料、新工藝,并以完善的制度建設管理體制運行機制和法律體系為保障提高水的利用效益和效率,最大限度地減輕和降低污染來實現社會發展的最終可持續性。
2水循環經濟發展效益特征分析
水循環經濟發展的效率特征強調在水資源利用過程中注重節水。節水應以科學發展觀為指導,在不降低人民生活質量和經濟社會發展能力的前提下,采取綜合措施減少用水過程中的損失、消耗和污染,提高水的利用效率,高效利用水資源。效益特征要求科學、合理地配置水資源,構建節水型經濟系統和節水型社會系統,實現水資源可持續利用。一方面要求根據不同用戶對水資源的要求,分質供水,循環用水,實現水資源在用戶系統內多次再利用與再循環的目標。另一方面要求因地制宜地通過結構調整優化配置水資源,將水資源從低效益用途配置到高效益領域,提高單位水資源消耗的經濟產出,實現人口、資源、環境與經濟社會的協調發展。
3水循環經濟與生態文明建設關系分析
建設生態文明,實質上就是要建設以資源環境承載力為基礎、以自然規律為準則、以可持續發展為目標的資源節約型、環境友好型社會。生態文明建設是全面的,有物質方面、精神方面、制度方面的,每個方面還有很多具體內容。水是生態文明建設的重要紐帶,在生態文明建設中起到重要作用。生態文明建設離不開水資源的可持續發展,水資源可持續發展要求水資源利用充分考慮對生態環境的保護,不以犧牲生態環境為代價,這也是水循環經濟模式追求的最高目標。水循環經濟模式的發展目標必須追求水資源利用的效率、效益和可持續性三者的統一,要求水資源利用與管理模式必須按照這一特征重新構建。因此,水循環經濟的發展與生態文明建設是高度統一的。
4大力發展水循環經濟,促進生態文明建設
隨著人口增長、城市化進程加快以及社會經濟的發展,生態文明建設對水資源的數量和水環境質量的需求越來越高,要解決水資源短缺與水環境污染問題,發展水循環經濟是必然選擇。
(1)切實提高生態倫理責任意識,促進循環經濟發展
生態文明作為一種新的社會形態,是從工業文明社會過渡到生態文明社會。正確處理好與自然的關系,建立和諧的生態倫理責任意識,可以使人們明確人類活動和水自然循環的相互關系,重新審視過去粗放的經濟社會發展模式,有利于建設生態文明,促進循環經濟發展,建立可持續的產業結構、生產方式和生活方式,建設資源節約型、環境友好型社會,增強可持續發展能力,在追求人與自然和諧的生態倫理關系中實現社會的可持續性發展。
(2)調整農業種植結構和工業產業結構,優化用水方式,提高水資源利用效率
統籌考慮城市和農村生活實際需要,把糧食作物、經濟作物等不同作物進行合理搭配,優化配水。水資源條件好的地方以水稻、經濟作物為主,水資源條件差的以棉花、豆類、小麥、高粱等為主。要在有條件的地方和郊區發展節水種植,推廣噴灌、滴管、滲灌等節水灌溉措施。
建立節水型經濟結構合理調整工業布局。對供水緊張的地區,通過關停并轉嚴格限制高能耗、高物耗和高污染的項目,控制建設耗水型大的項目,如限制發展造紙、化工等用水大戶,主要發展電子、機械、高新技術等產業,實現可持續的水資源管理。同時要用新技術、新工藝、新設備取代耗水多的生產設備,改革用水工藝,并實行一水多用,循環使用。
(3)因地制宜地創建綜合水循環系統,提高水的循環利用率
建設供水、排水、污水收集、中水回用實時信息監測網絡系統,完善取(用)水口自動監測管理系統,實現監測數據的自動采集、傳輸、處理,促進污水資源化;逐步建立城市雙管道排水系統,分質供水,優水優用,劣水劣用,按質論價,特別是城市集中污水處理廠的二級出水經處理后可以通過中水管道集中供應工業用水和環境用水,應積極推廣中水項目,提高水的重復利用率。
(4)建立最嚴格的水資源管理制度,優化水資源配置效率
要建立最嚴格的水資源管理制度,落實三條“紅線”。在實際管理中,要強化取水許可和排污許可制度,建立建設項目水資源論證制度和用水、節水評估制度,用水、環保審計制度,浪費、污染懲罰制度;加強取水許可監督管理和年審工作,嚴格取水許可審批。通過政府的有效控制,在用水的源頭上解決無節制用水和不平衡用水的問題。
(5)完善循環水成本價格機制和循環水利用優惠政策,促進水資源合理利用
充分發揮市場對資源配置的基礎作用,區分水資源的不同用途,制定出詳細可行的飲用水和循環水的成本和價格形成機制,逐步實行超額累進加價制度和階梯式水價制度;制定具體的循環水開發和利用的優惠政策,如稅收優惠、循環水項目的財政投入和補貼政策等,鼓勵高層建筑、辦公場所、社區內部、娛樂場所、運動場地、農業灌溉及綠地澆灌等進行循環水利用以及工廠內部循環水利用。
5結語
(1)水循環經濟模式的發展目標必須追求水資源利用的效率、效益和可持續性三者的統一,這與生態文明建設和水資源可持續發展是高度統一的。
(2)建設生態文明,需要發展水循環經濟,其中綜合水循環系統創建是發展水循環經濟的有效技術手段,優化產業結構和種植結構是優化配置資源的基礎,落實嚴格的水資源管理制度和完善水資源管理體制是實現水循環經濟的保障。
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[Abstract] With the rapid development of national economy and urban construction, building density has showed a trend of rapid growth.At the same time, the surface area of the plant is dwindling, people need to look for a new space for the development of plant, vertical greening arises at the historic moment.The birth and development of perpendicular afforest not only solved the problem of the planar green area less and less, but also provides effective solution of high energy consumption of buildings and resources waste problem.In this paper, on the basis of clear the necessity of vertical greening, this paper expounds the residential vertical greening from the circulatory system, from the construction of whole life cycle to the recycling of resources.
[Key words] vertical greening;resources recycling;building energy efficiency
1.引言
當前城市建筑密度越來越大,相對應的就是綠化用地面積越來越少,同時建筑的形體趨于縱向發展,建造高層超高層是未來建筑發展的必然趨勢。隨之而來的問題是建筑運行產生的超額熱量使得城市呼吸系統功能紊亂、自我修復功能降低,溫室效應、熱島效應等一系列環境問題應接不暇,已經嚴重違背我國推崇的可持續發展戰略的初衷。
我國每年有將近20億平方米的新增建筑物,幾乎達到全球新增建筑總量的二分之一。要從鱗次櫛比的鋼筋混凝土大廈中奪取綠化面積,最有效的方式就是充分利用現有資源進行垂直綠化。高層建筑的特點是縱向面積遠超過占地面積,所以垂直綠化是實現綠色建筑的有效途徑之一,是承擔緩解城市熱島效應的主力軍,它同時具備節能、環保兩大功能,符合國家倡導的建筑節能和發展可持續建筑的理念。本文主將從資源循環利用的角度結合新型的垂直綠化技術對住宅進行設計,從建筑的全壽命周期出發,建立一個封閉的物質能源自循環系統。
2.垂直綠化綜述
2.1垂直綠化的概念
到目前為止垂直綠化的概念一直處于模糊不清的狀態,沒有一個確切的定義,還處于不斷地完善和發展中。大多數垂直綠化定義等同于立體綠化,泛指用攀緣植物或者其他植物來裝飾墻面、陽臺、屋頂、棚架的一種綠化形式,以達到美化和維護生態的目的[1]。
2.2垂直綠化的意義
2.2.1節約能源
硬化的水泥比土壤和植被的吸熱能力強的多,這也是導致城市熱島效應形成的主要原因之一。植物通過蒸騰作用可以降低建筑表面的溫度,減少制冷負荷,進而減少大氣中的熱氣排放量。以炎熱的夏季氣溫來說,垂直綠化墻面是普通墻面吸收太陽輻射量的2/3,植物覆蓋層里面和周邊20cm內的微環境溫度降低0.3-4.6攝氏度,相對濕度提高4.1-9.7個百分點[2]。Katia Perini等人[3],利用凈現值(NVP)、內部收益率(NPV)和投資回收期(PBP)三個經濟參數對垂直綠化墻體的經濟效益進行了分析,分析結果表明:垂直綠化體系是符合經濟可持續發展的。
2.2.2減少噪音
城市不僅人口密度大、建筑密集而且交通擁擠。危害城市居民的除了空氣污染,還有噪音污染。利用植物降噪既有經濟性又有美學價值。當然僅僅一株植物肯定達不到降噪的效果,但是如果以植物墻這種群落的形式出現,效果就顯而易見了。錯綜交疊的植物莖葉可以大量吸收與偏轉噪音;葉子表面的茸毛和很多的小氣孔有著和吸聲纖維板一樣的作用,這些都會起到降低噪音的效果。
2.2.3美化生活環境
生硬的建筑物被綠色的植物外衣包裹后,整個線條都變得柔和起來,被賦予了一定的動態美。我國可以用于垂直綠化的植物資源十分豐富,每種植物都會有不一樣的形態、顏色和質感,而且會隨著季節的變化而展現不一樣的美。對于一些特殊的商業建筑,同樣可以通過垂直綠化來打造個性的外觀,以此提高建筑品質,吸引更多的顧客,提升其商業價值。
3.住宅資源的循環利用
住宅資源的循環利用是以住宅的整個生命周期為研究對象, 以耐久性、資源循環、降低能耗和有效利用能源為目的, 并要求使其有效地發揮整體功能[4]。我們的目標是在全壽命期內把資源循環、建筑節能和建筑的耐久性聯系起來。首先資源的循環包括兩個方面:
3.1預測整個壽命期內所需資源的投入量和拆除后廢棄物的排放量,分析廢料產生的原因,依據資源能源減少排放、循環利用原則,把原材料和廢料聯系起來,組成一個基礎能源循環系統。可持續住宅既要符合基本的穩固性框架結構,又要使其內部構造具有一定的可變性,適應由于家庭生活階段的變化或者是家居設備功能的提升而引起改造需求[5] ,這種設計在很大程度上增加了建筑的使用價值。
3.2在建筑運營階段利用垂直綠化技術、中水處理技術以及發酵技術等處理生活垃圾、生活廢水和雨水,創建帶有自循環系統的綠色生態住宅,如圖1所示。
圖1 創建一棟住宅的自循環系統
4.可用于垂直綠化的循環資源
傳統住宅樓的生活用水是由城市供水管網統一供應,而筆者設計的這個垂直綠化節能環保住宅,摒棄了傳統建筑的不足,把飲用水、清潔用水以及灌溉用水分開供應分開處理。普通家庭用水結構中,每人每天飲用水、洗刷用水總共占69.8%[6],這些廢水如果直接排掉很浪費,完全可以通過中水處理系統,達到一定的清潔標準后,一部分送入清潔用水管作為非飲用水被用于廁所用水、拖地用水,一部分送入灌溉管道用于住宅的垂直綠化用水。還有一項比重比較大的生活用水,就是廁所用水,占總用水量的25.9%,人糞尿和洗滌污水混合排放會導致污水中有機物含量少,洗滌劑含量多,農用價值極低。所以最好在外墻專門設置排糞管道,把廁所廢水專門排入小區沼氣池集中發酵處理,既可以為垂直綠化和小區綠化提供養分,也可以為建筑物提供燃燒能源。
圖2 生活垃圾構成
圖3 廚余垃圾的處理流程
除了上述兩種需要被處理的污水,還有兩種廢水可以被直接利用,一是空調的冷凝水,另一是雨水??照{冷凝水屬于中性水,如果集中收集起來會是很好的水資源,直接用來灌溉有利于植物生長。在造價方面,住宅小區的人口密度相對較大,所以水處理系統的投資就相對比較小。例如:北京萬國城Moma采用的中水循環利用系統、雨水收集系統和直飲水系統,只使得建筑整體投資多出10元/m2 ,而其帶來的經濟效益確是不可估量的[7]。
除了生活廢水,生活垃圾也可以被循環利用。如圖表1所示:占比例最大的是廚余垃圾,這類垃圾的特點是含水率及油脂含量高,極易腐敗。傳統廚余垃圾處理方式多為填埋,這種方式不僅嚴重污染水土資源,而且危害人類健康。所可以采用高溫滅菌、固液分離和干燥壓縮等技術,加以重新利用。如圖2所示,廚余垃圾經過高溫滅菌、固液分離后殘余的液體再通過厭氧發酵可變為液態有機肥料,剩余的固體再通過生物發酵又可變為非常優質的蛋白質飼料,這些都可以作為植物養分的供給原料。
5.結束語
住宅垂直綠化自循環系統的建立,既符合運行過程節能的要求又符合資源循環利用的要求,更與國家提倡的綠色建筑、可持續建筑和節能建筑相吻合。給建筑物穿上綠色的外衣并不是一個新鮮的提議,只是一直沒有被環境建設部門重視與執行。其中一方面的原因是后期養護成本偏高,所以本文提倡利用住宅自循環系統,供給植物水分和養分,降低運營成本的同時節約能源,美化環境。當然本文提及的循環系統只是一個框架性的構思,真正的實施必然要涉及一系列的技術問題,在此作為引玉之磚,希望引起有關專家學者在此方面的深入研究,為建設生態城市共同努力。
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中圖分類號X7 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2013)88-0172-02
0 引言
現在人們生活水平不斷的進步,但是資源卻日益的稀少了,特別是水資源已經成為很多城市極其短缺的生活資源。隨著用水量的增加,生活污水也會逐漸增加,從用水和污水處理兩方面來說,水處理技術變得非常必要了就。水處理技術工藝能夠讓水資源循環利用,緩解水資源短缺的壓力。在水處理技術工藝的日益發展中,很多種方法被提出,有的也被應用于水廠、礦場等企事業單位?,F如今濃縮機設備已經被廣泛的引用于水處理中,無論是污水處理還是礦區脫水,都有濃縮機的影子。而且濃縮機設備已經被越來越多的領域所應用,使水資源更好的得到利用和循環利用[1]。
1 濃縮機設備
濃縮機設備是利用過濾原理將污水中的固體顆粒和水分開的設備,這一道工序是在圓形的濃縮池中進行的,在通過刮泥機的均勻轉動,把沉淀的污泥與上層的清水分開。濃縮機除了這主要的兩部分工作構建以外,還有安全裝置和升降設備。安全裝置主要是起到警告和提示的作用,當壓縮機中的污泥過多,超過了刮泥機的承載能力時,就會通過一些列的設備,傳達到控制區。升降設備也是當污泥過多,荷載過大的時候,升起刮泥機的耙子,使耙子離開濃縮機池子地步,緩解電機的工作壓力。濃縮機水處理技術工藝是一種非常簡單,但是具有很明顯效果的水處理設備,能夠為水資源的循環利用作出很大貢獻,減少污水的排放和進一步污染[2]。
2 水處理技術
水處理技術是一種用物理沉淀、化學反應或者是電離技術將污水中的雜質與水分開的技術。用一些特殊的手段,或者添加化學元素把水中的顆粒,污漬和生活中不需要的東西清除掉。水處理有給水處理、廢水處理和污水處理等,這些處理水的處理方法不同,但是都是為了水資源的循環利用,把沒有利用價值的水變成有利用價值的生活用水。由于水處理技術關系著人們的日常生活,所以被大范圍的推廣,越來越多的水處理技術被發明和創新。目前認為最合理的水處理技術是電離的方式,這種方法能夠得到較好的效果[3]。但是這種手段成本相對較高,而且持續的大規模的水處理范兒會造成資源的浪費。濃縮機設備水處理技術工藝是一種成本相對處理較低的工藝手段,而且水處理效果也很明顯,能夠達到水循環使用的目的。
3 濃縮機設備水處理技術要素
濃縮機設備水處理技術現在正在被廣泛的應用,它有利于水資源的重新利用,對節約水資源,方便人們生產生活有著很重要的意義。濃縮機設備水處理裝置技術中也有很的要素值得我們去注意,并且進行分析[4]。
3.1濃縮機設備工作原理
濃縮機設備水處理的原理就是物理方法,主要是用沉淀法,把清水與污物分離,在濃縮池中主要分為5個分區如圖[1]。
3.2濃縮池
濃縮池是濃縮機的主要部分,在總體投資中所占比重比較大。濃縮池是由特制的鋼板或者鋼筋混凝土打造的,通常體型比較小的是由鋼板做成,體型相對比較大的就需要用鋼筋混凝土來打造。小型的濃縮機底部是平的,而體量比較大的底部是有一定的角度的,這是為了與池子中的耙子底部相適應。
對于煤礦企業,濃縮機主要負責煤泥與清水的分離,在這個過程中,濃縮池里放入要處理的煤泥。在濃縮池中,由于重力原因會產生沉淀,當時間夠長的情況下,煤泥與清水開始出現分層,時間越長水質越清。當煤泥的多少達到一定程度時,刮泥機開始均勻轉動,通過耙子的轉動,把底部的煤泥排除濃縮池,清水澤從濃縮池的上部溢出。在此期間要注意的就是,刮泥機的轉速要均勻,不能夠忽快忽慢。還有就是沉淀物的質量不能夠超過刮泥機的承載能力,否則濃縮機會出現故障。
3.3濃縮機設備的維護
濃縮機的使用是一個非常講究的過程,需要規范操作,并且長期進行維護。在使用過程中停車是一個非常重要的程序,值得注意的是,如果底部沉淀沒有排除干凈的時候,是不許停車的。如果有突發的情況需要停車,要打開底全部的閥門,減少底部荷載。
對于設備的維護,要在使用前進行。還要對各個節點部分和銜接部分進行檢查,如果不符合運行要求要及時;要對濃縮機設備中的管道進行定期檢查,防止由于沉淀物或者其他異物導致管道堵塞;停車前要檢查濃縮池底部沉淀物是否排出干凈,并且對于排料管和溢流槽也都要進行清理;對于供電設備也要進行維護和檢查,防止漏電和斷電的情況出現;濃縮機運行鋼軌要定時清理,不能有雜物和油漬等[5]。
4 結論
濃縮機設備水處理技術工藝,是一項能夠降低成本的水處理技術。這種處理方式,能夠有很強的普及能力,讓污水和廢水得到回收和利用。在煤礦企業中,濃縮機設備能夠把煤泥與水分別處理,讓清水再次被利用,煤泥也從濃縮機的池子中被排出。水處理是一項長久的工程,它要求工藝與設備的完美結合,這兩個因素是相輔相成不可分割的。只有工藝水平與處理設備相互符合才能夠達到很好的處理效果[5]。同時也要考慮運行成本和效率等問題,讓污水和廢水的回收利用率達到最高。
參考文獻
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1循環經濟
1.1循環經濟的定義
所謂循環經濟,又叫物質循環流動型經濟,主要是指在人、自然資源以及科學技術的大系統內,在資源投入、企業生產、產品消費及廢棄的全過程中,將傳統的依賴資源消耗的線形增長的經濟,轉變為依靠生態型資源循環來發展的經濟。其原則是資源使用的減量化、再利用、資源化再循環;其生產的基本特征是低消耗、低排放、高效率;是在物質的循環、再生、利用的基礎上發展經濟[1]。
1.2循環經濟的目標與意義
以經濟、社會可持續發展為目標,實現以較小的排放達到最好的社會經濟發展;通過對廢棄物進行無害化處理,利用新技術,提高資源在系統內的多次循環利用,從而提升資源的利用率和生態效率,實現經濟增長、環境保護和資源的有效利用;以科學發展觀為指導實現資源的產業化、無害化處理和循環利用;以人與自然和諧發展為依托,注重生態環境建設、生態環境保護與恢復,運用生態學原理和循環經濟理論破解發展難題,從而加快推進新型工業化;依托現有的資源優勢,加強技術創新和制度創新,優化資源利用[2],降低廢物排放,積極引進先進技術,實現生態保護、資源開發與工業發展的協調統一,建設資源節約型社會。
2“永定紅”石材產業園區現狀主要問題分析
2.1規劃層面的問題分析
現狀石材企業缺乏統一的規劃建設,較為分散地分布在陳井塘、上山、半徑、田梓4個片區,且主要沿公路而建,許多企業在公路兩邊隨意堆放板材,影響交通安全,粉塵問題管理不到位,廢水偷排,污染周邊農田、溪流和龍湖水體,礦山業主無序開采,造成“青山掛白”,水土流失等問題。因此在規劃層面上必須走集約化道路,通過合理的規劃布局,以環境保護和生態工程建設為切入點,建設循環型經濟工業產業園,規劃粉塵、廢石、廢水、荒料的處理方式方法。通過規劃,將循環經濟落實到各個層面上,加快新型工業化進程。
2.2產業層面的問題分析
現狀的石材產業沒有形成規模的企業,總體層次較低且技術裝備較為落后,生產利用率低下,大部分為小型私營企業,造成現狀環境污染,資源浪費等一系列問題。目前我國傳統的石材企業大都遵循單向式直線增長模式,即“資源—產品—廢棄物”的模式,這種發展模式導致經濟與環境之間的矛盾深化,不能實現資源在自然間的循環再利用,傳統模式存在產業結構層次低、生態效率低下、資源利用率低、集約化程度低、產品競爭力低、環境污染等問題。因此,我國的石材產業必須打破原有的傳統模式,應遵循“資源—產品—廢棄物—再生資源”的發展模式,從而達到低排放、低消耗、低成本的標準,繼而才能用無污染、無破壞、高效率、高利用、低成本的工藝流程來使企業達到良性循環,獲得最大的社會、經濟效益,使我國石材行業走新型工業化之路。
2.3政府層面的問題分析
礦山安全監管問題。目前,全鄉礦山開采證均已到期,礦山斷電關停,但市場對荒料需求緊,導致礦山企業在巨大的經濟利益面前鋌而走險,偷采盜采時有發生,打非治違工作壓力大。由于石材產業政策不夠明朗,多數企業認為近兩年就會被政府責令關閉,所以不愿在環保方面投入資金進行技改提升。因此政府應制定相應的扶持政策,配套相應的基礎設施,規范化管理。
3建設循環經濟產業園的理念與措施
3.1循環經濟理念
3.1.1引入循環經濟理念,推進石材產業的可持續發展石材是不可再生資源,石材行業屬于資源壟斷型行業。要想發展壯大石材產業,就必須抓住石材的資源優勢,從開采、荒料運輸、板材加工到新產品的開發與資源再利用等環節入手[3],引導石材產業向生態工業轉型,由原來的資源犧牲型產業模式向低開采、高利用、低排放的循環經濟模式轉變,引導石材產業走可持續發展道路,如圖1所示。3.1.2循環經濟規劃原則(1)減量化原則要求“永定紅”石材產業園盡可能減少石材原料的開采,以投入最小化為目標,達到生產目的和消費目的。(2)資源化原則以廢物利用率最大化為目標,加強石材企業間分工與協作,提高石材的再次利用次數,讓資源得到更有效的利用[2]。(3)無害化原則以污染排放量最小化為目標,就石材產業鏈各環節所產生的廢物,多次進行回收再造,實現廢物的資源化,達到廢物的最少排放。(4)重組化原則以生態經濟系統最優化為目標,對產業鏈接的全過程進行把控,通過產業的轉型或重組,從而使整個園區體系達到最優化。
3.2發展循環模式
石材產業園區發展模式:廢水(循環使用)花崗石荒料板材邊角料工藝品石漿(粉)碎石建材(免燒磚)
3.3創新技術的運用
(1)提高石材開采成功率和資源利用率統籌規劃,更有效地利用和開發石材資源,加強監督與管理,讓勘察開發準入的條件更加健全,從而逐步限制和淘汰傳統的開發模式,引進先進的設備、工藝,提高開采技術,減少資源破壞和浪費。同時,應注意延長洪山鄉礦山的壽命,實現資源的保護性開發[3]。(2)走新循環經濟模式過去石材產業采用的“傳統模式”(即粗開發,高污染,走“資源—產品—廢棄物”的單向線性道路)和“先污染再治理的模式”,這種模式已經不能滿足現代化對石材產業的要求。因此需要引導石材產業進入“循環經濟模式”,通過生態保護,廢物利用等手段,實現“資源一產品一再生資源”的循環過程,最終達到“以最少的資源消耗,創造最高的財富”。此外,要實現園區的可持續發展,需要對石粉、碎石進行回收再利用,從而建立完善的廢棄物集中控制處理中心。(3)循環利用廢棄物石材工業園區在規劃中應考慮對環境的影響,運用循環再利用的理念進行規劃布局。企業通過利用新技術回收利用其他企業的副產品或廢棄物,生產出新產品,不僅能減少污染排放,還增加了企業收益,使園區污染物零排放,各企業之間形成相互協作,資源、信息共享的狀態[4]。(4)整治和利用第一,加強礦山的管理,做好環境保護、生態防護等措施;第二,要適當地提高礦山開采的條件,嚴格審批企業的開采申請,加強礦山的整治力度;第三,綜合利用廢棄的礦山,用其生產其他建筑材料。
4循環經濟的運用
4.1總體控制
“永定紅”石材產業要實現跨越式的發展,就要依據循環經濟理念、工業生態學原理來設立新型生態工業園區。根據現階段產業發展的主要功能定位,整合現狀企業資源,將現狀分散的企業,統一規劃、集約發展、規范化管理,還需要科學地規劃廠房布局,大力推行廠房的標準化建設。4.1.1產業定位產業定位:力爭把石材產業打造成為全區支柱產業、特色產業、精品產業;創建閩粵贛周邊區域性石材生產加工和貿易集散中心。(1)從整體上統籌園區規劃,合理地開發利用土地資源,完善相應的配套服務設施,促進永定區“永定紅”綜合開發建設項目的開發建設,并逐步實施未來的發展目標。(2)構建園區生態體系和完善基礎設施,打造“閩粵贛周邊區域性石材生產加工和貿易集散中心”形象,實現園區科學有序的運營和管理,對企業進行規范化管理,確保園區能夠健康有序地走可持續發展道路。(3)成為洪山鄉重要的經濟增長點,石材產業的聚集點。(4)成為現代化新型工業園區。4.1.2規劃構思規劃遵循注重生態、完善配套、功能明確、合理布局、發揮優勢等原則,并根據洪山鄉的發展條件合理地規劃布局各功能區塊。(1)產業區塊:根據企業的特性和要求,確立不同類型的產業區塊,從而形成東西兩側的石材生產加工主體部分。(2)商貿區塊:以縣道630為依托,設置以交易、商貿、商務辦公為主,龍門吊轉運為輔的功能區塊,為整個園區提供商貿服務和安全保障。(3)居住及公園區塊:依托山、水,合理設置居住、公園休憩功能區塊,解決一部分工業區職工的安居需求。4.1.3區域協調發展用發展的眼光看待園區發展,著眼全局規劃建設,注重區域間的協調、功能互補、基礎設施建設等,鼓勵和支持各地區開展多種形式的區域經濟協作和技術、人才合作,把提高增長質量和經濟效益放在首位,充實基礎設施,改善投資創業環境,實現產業園區與周邊地區共同發展。合理規劃園區道路網絡系統,在滿足安全的基礎上解決園區內外交通需求,使區內、區外的聯系通道暢通無阻。為了更好地適應石材園區開發特點,道路系統應以格網狀為主。4.1.4用地規模與人口規模規劃區用地發展規模主要分為建設用地和非建設用地,建設用地主要為城市建設用地,用地面積為153.93hm2。非建設用地為園區內部的水系和山體,用地面積為54.12hm2,占總用地面積26.01%。工業園區人口規模由兩部分構成,居住人口和就業人口。規劃區總居住人口為6540人,該部分人口主要為園區的安居工人及集鎮區遷移人口。預測產業工人總人數約為6800人。根據帶眷系數公式計算:工業區總人口為1萬人。4.1.5功能結構根據用地現狀條件,建立合理的用地結構,實現人口、資源、環境和經濟協調發展;創造健康的投資環境;實現土地的適度開發和合理控制下的利用;加強與完善園區功能,促進園區經濟發展。結合用地布局、道路及生態格局,打造建設用地空間適度集中緊湊,生態空間開放開敞的空間形態,構建“一核兩軸多片區”的空間發展格局,如圖2所示。“一核”:圍繞規劃區中部的會展廣場形成的綠核。“兩軸”:分別為依托縣道630,作為園區的對外道路發展軸、園區內東西向的道路主要景觀軸。“多片區”:即精品大理石加工廠、石材工藝展覽園、永定紅精品加工廠、綜合配套區、永定紅面板加工區、條板及石材商鋪、配套商業。4.1.6土地利用規劃根據地方的有關要求,結合規劃區實際情況,合理安排工業園區用地,如圖3所示。規劃二類居住用地為2.61hm2,在地塊西北處以山體為依托,解決部分工業區職工的安居需求。沿產業二路兩側布置商住綜合用地,便于對接集鎮區,用地面積為2.16hm2。規劃公共設施用地1.49hm2,主要用于石材的研發與技術的創新。規劃商業服務設施用地11.34hm2,主要沿產業二路布置,以石材銷售為主,形成“百里石材走廊”。園區主要以三類工業用地為主,規劃用地面積68.03hm2。按企業的產業性質以企業簇群的方式,采用內聚的組團式布局。
4.2廢棄物的循環利用
4.2.1“永定紅”石材產業園廢渣循環利用(1)根據規劃要求,配套建設兩處石渣堆放場,其容量符合石材加工區的配套要求,同時在用地間建設邊溝渠。企業通過水噴霧形式,將空中石粉降解至就近邊溝渠,并排向石粉處理站處理。A、B基本單元各設置一處石粉處理站,用地面積分別為7160m2、3144m2,如圖5所示。(2)廢物利用與環境管理。積極開展廢物綜合利用研究,加大荒料的利用力度,利用石粉生產更多副產品。建立垃圾統一清理轉運制度,對各企業實行有償服務,實行企業責任制,誰污染誰治理,促進企業的良性循環,實現園區生態環境的全面改善和建立良好的補償機制[5]。傳統石材產業產生的廢物率約為50%,按照洪山鄉2015年生產成品石材80.8萬噸,產生廢棄物約為75萬噸,資源的浪費極大。利用循環經濟理念,通過技術革新與企業間的協作,石材的利用率可以提升至80%~90%,按現有的產量計算,每年可以減少約58萬噸的廢棄物。4.2.2“永定紅”石材產業園污水循環利用規劃園區污水處理廠設置在中北部地勢較低處,區內生活污水統一收集納入市政污水管網系統,再排向園區污水處理廠處理,排水采用雨、污分流排放體制。生產廢水及粉塵濕式收集后產生的廢水通過排水明溝加蓋板統一收集到粉塵處理站處理,處理后的廢水再納入市政污水管網排向園區污水處理廠處理。根據傳統工業區計算,本區平均日污水量約為3000m3/d,其中生產廢水量約為2000m3/d,生活污水量約為1000m3/d。利用循環技術可以將70%的廢水循環再利用。因此,本區最終的日污水量約為900m3/d,每年大約可節約766500m3的水資源。4.2.3“永定紅”石材產業園粉塵循環治理(1)在工藝上盡可能減少揚塵點,安裝噴霧風扇,把水霧化后均勻地灑落到空氣中降低揚塵濃度,少布置物料的轉折點,在卸料點采用密封罩,建造粉塵收集室。(2)石材加工過程中選用密封性能好的輸送設備,安裝負壓風機和收塵罩,安裝強力抽排粉塵的除塵設備,減少粉塵在車間里面的含量和堆積。(3)粉塵源頭位置安裝粉塵吸風罩,安裝管道抽風機連接管道,凈化過濾沉淀在收集室內。儲存成品、荒料的堆場等地方應經常灑水降塵,周邊設置綠化帶與邊溝,防止粉塵飛揚。(4)道路主要通過種植綠化與灑水等方法防塵。
4.3政府引導與政策扶持
洪山鄉政府應統一協調各相關部門,為循環生產技術的推廣提供政策上的支持。通過設立科研機構,在技術上幫助企業建立以高效資源利用為基礎的循環經濟體系和發展模式,解決各種影響循環模式的生產技術推廣方面的問題。制定相關扶持政策,加快基礎設施建設,提高企業的責任感。建立相關制度,促進公眾參與循環經濟模式,實行排污總量企業責任制度,減少企業在生產過程中所產生的廢棄物,減少能源消耗,從而使企業自覺走可持續發展的道路。分期建設規劃如圖7所示。
5結語
在循環經濟背景下,石材產業園的可持續發展建設十分重要。在建設過程中需要政府、企業等利益相關者的相互協作。首先需要政府出臺相關鼓勵政策,引導企業的發展;其次企業應該引進新技術,調整產業結構,將循環經濟的發展模式落實到各個層次中,加強企業間的合作,才能達到資源的高效利用與環境的科學保護。
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