新生产工艺在循环经济中的应用

新生产工艺在循环经济中的应用

杨　捷

(浙江工业大学　机电学院　化工过程机械2003级博士研究生)

摘　要　循环经济理论的实施是实现可持续发展的重要手段。本文简要阐述了循环经济理论的起源和概念、实施循环经济的重要意义，并以有机磷肥生产为例，介绍了新生产工艺在循环经济中的应用。

关键词　循环经济　废弃物　利用　新生产工艺　可持续发展

一、循环经济理论的起源和概念

循环经济的思想萌芽可以追溯到20世纪60年代，以美国经济学家鲍尔丁提出的“宇宙飞船理论”为循环经济的早期代表。鲍尔丁认为地球就像在太空中飞行的一只孤独的宇宙飞船，它要靠不断消耗和再生自身有限的资源而生存。如果不合理开发资源，破坏环境，地球就会走向毁灭。

1972年斯德哥尔摩人类环境会议和1992年联合国环境发展大会签署了可持续发展宣言，标志着循环经济的诞生。国内外实践证明，发展循环经济是实施可持续发展战略最重要和最现实的选择。

循环经济是对物质闭环流动型经济的简称。旧的经济模式是“资源-产品-污染排放”的单一流动，依靠的是高强度地开采和消耗资源，同时高强度地破坏生态环境。“循环经济”则是‘资源-产品-再资源化’的循环流动。循环经济要求以3R（Reduce、Reuse、Recycle）——“减量、再用、循环”为社会经济活动的行为准则，运用生态学规律把经济活动组织成一个“资源-产品-资源再生”的反馈式流程，所有物质和能源在这个不断进行的经济循环中得到合理和持久的利用，以使经济活动对自然生态环境的影响降低到尽可能小的程度的一种生态经济和与环境和谐的经济发展模式。

为了实现可持续发展，为了使人类能够在一个良好而洁净的生存空间永久地生存下去，我们需要改造传统的生产工艺，营造没有破坏的、没有污染的生产模式。

通常意义上的废弃物和污染物只是针对于具体环境的相对概念，废弃物和污染物也是一种资源，没有绝对无用的垃圾，只有放错了地方的资源，对它们只要加以合理利用，都能变“废”为宝。

二、发展循环经济，必须加大科研投入，采用新生产工艺

发展循环经济，必须依靠科学技术进步，加大科技投入，积极研究新技术、应用新工艺、选用新设备和新材料，加强技术集成，逐步提高能源循环利用、资源回收利用的技术装备水平。要在依靠科技进步、技术创新、实现废弃资源综合利用的前提下，依托市场，实现规模化生产。通过技术引进、消化吸收和重点扶持科研单位开发研究，逐步形成完善的能源循环利用、资源回收利用的技术体系，推动废弃资源、能源再生利用循环经济体系的发展。

在我国要发展循环经济可从以下两方面入手：

1．国家应加大这方面的科研投入，学校、科研院所应把“循环经济”如何与实践结合的问题作为重要课题进行研究，提出实现“循环经济”的具体措施，并结合实践情况总结经验，制定出相关的技术标准和规范。

2．各行各业的设计单位，要根据“循环经济”的指导思想设计本行业产品可持续利用的新的生产工艺，经试点并总结经验后逐步推广，努力做到资源消耗少、生产污染少、产品质量高，使废弃物料实现“减量化、无害化、资源化”。

三、有机磷肥新生产工艺在养殖业循环经济中的应用

1．原有的问题

随着畜牧业集约化生产程度的不断提高，畜牧业的养殖规模日益扩大。全国家禽数量1997年比1995年增加4倍，达63亿只；猪1997年比1995年增加2.56倍，达44169.1万头；牛增加8倍，达13205.6头。按一头猪平均年产粪尿2.5吨计，一个万头猪场每年至少产生粪便1.26万吨（不含尿）。另外，畜禽粪便的含水量大且有恶臭，处理运输不方便，更加剧了畜禽粪便对环境的污染。《浙江省农业农村面源污染状况调查》报告指出，农业农村排放的固体废物占全省排放总量的三分之一；废水排放量接近全省排放总量的三分之一；化学需氧量（COD）排放超过全省排放总量的三分之一。调查显示，目前我省畜禽存栏总数超过1.5亿头（只）。随着全省畜禽养殖业的迅速发展，养殖业产生的污染已成为农村环境的重要污染源。

集约化养殖场畜禽粪便处理利用最大的问题是畜禽粪便含水量高、恶臭，加之处理过程中容易发生NH₃-N的大量挥发损失，畜禽粪便中含有的病源微生物与杂草种子等，均会对环境构成威胁。另一方面，我国农业耕地中80％缺氮、50％缺磷、30％缺钾，有机肥是全价肥料，大部分有机肥含有作物生长所需的16种养分，这是任何一种单价化肥所不能代替的。因此，把畜禽养殖业的有机废弃物作为再生资源进行有效利用，将其制成有机复合肥料，既能解决环境污染，变废为宝，又可为发展有机农业提供基本条件。

我国在“六五”、“七五”、“八五”、“九五”期间均投入大量的经费开展有机肥作用效果和作用机制方面的研究，但有关有机肥商品化生产工艺研究很少，如何提高商品有机肥生产效率和有机肥产品品质的问题亟待解决。

2．问题解决的途径——新生产工艺

无害化、资源化和综合利用畜禽粪便是畜禽粪便处理的基本方向。目前，畜禽粪便的处理主要包括干燥处理、除臭处理及综合利用几个方面。而好氧高温堆肥化处理是有机废弃物稳定化、资源化处理的主要技术。

新生产工艺是在干清粪工艺条件下（据测定，非垫料或非冲洗畜禽粪便的含水量一般在60％～85％），使用好氧高温堆肥化处理畜禽废弃物、低品位的磷矿粉以及秸秆粉、木屑等，探索工厂化生产高效生物有机磷肥的生产工艺，优化生物处理设备的结构和控制系统，解决生产过程中恶臭的处理，为规模化养殖场排放的畜禽废弃物的无害化、资源化、产业化、商品化提供技术支撑。

新的有机磷肥生产工艺流程如下：

新的生产工艺分采用光合细菌、黑曲霉菌、放线菌和酵母菌等可分解磷矿粉的复合菌种来制备有机复混磷肥。

新工艺主要根据物料形状、环境条件、生物因素、物理因素和经济因素等参数，构建数学模型、制订控制策略和研制相应的计算机控制系统，创造适宜的固体废弃物发酵环境。

新工艺使用一套高效的生物转化有机磷肥的生产设备的计算机控制系统。该系统采用各类传感器、PLC等设备，根据发酵不同阶段的工艺要求，采样及控制各点的温度值、PH值以及通风量。

新工艺的部分研究成果还可用于城市污水处理厂的污泥处理和生活垃圾处理（终端产品均为高效有机磷肥）。

3．应用新工艺所带来的好处

（1）解决磷肥的问题

我国农业耕地中80％缺氮、50％缺磷、30％缺钾。在我国15亿亩可耕地中，施用磷肥的面积已达10亿亩之多，但磷肥在氮、磷、钾三大类肥料中，其利用率是最低的，据估计每年的利用率仅为10％～25％，其主要原因是普通磷肥施入土壤极易被固定、有效性低。而有机磷肥能维持磷肥有效性，提高磷肥利用率，减少施用磷肥对环境的污染。利用好氧高温堆肥化处理畜禽废弃物、低品位的磷矿粉以及秸秆粉、木屑等生产高效生物有机磷肥，可以消除规模化养殖业的污染源，充分利用低品位磷矿粉及固体废弃物，提高我国农产品国际市场竞争力，促进农村经济可持续发展。

（2）对产品销售的促进

商品有机肥料已广泛用于蔬菜、水果、药材、花卉和草地培植，乃至土壤和沙漠改良。目前，“有机农业”正在许多国家迅速蓬勃发展，采用无公害的有机肥料耕作法生产出的粮食、蔬菜等绿色食品受到广大消费者的欢迎，也有利于我国农产品在加入WTO之后突破“绿色壁垒”，在竞争激烈的国际市场占有一席之地。

（3）对生态的促进

①有机磷肥可增加土地腐殖质，促进团粒结构的形成，提高土壤耐旱、耐涝能力，增加土壤的肥力，促进农业生产。

②减少江河湖水的营养化，有利于保持生态平衡。

③减少资源的浪费。采用生物转化生产高效有机磷肥，提高了低品位磷矿粉的转化率。

④大幅度地节约能源。采用硫酸高温分解法生产过磷酸钙，要消耗大量工业硫酸、煤和电，新工艺利用微生物产酸来分解磷矿石和有机物，节约了能源，提高了产品的质量和效果。

四、小结

总之，发展循环经济有利于提高经济增长质量，有利于保护环境、节约资源，是走新型工业化道路的具体体现，是转变旧经济发展模式的现实需要，是一项符合国情、利国利民、前景广阔的事业。

有机磷肥的新生产工艺只是众多实现“循环经济”的新工艺之一，各行各业的科学家和研究机构只要根据“循环经济”的指导思想，一定可以对旧的生产工艺进行改造，设计出适合本行业可持续利用的新的生产工艺，使经济可持续高速发展。

只要各地、各部门和全社会积极行动起来，以点带面，群策群力，大力推进循环经济，就一定会为全面建设小康社会做出更大的贡献。

参考文献

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