（环境工程专业论文）温州滨海工业园区生态产业链的构建研究.pdf

摘要 工业园区在推动区域经济发展的同时也带来了资源和环境问题。生态工业园 区的出现及其在国内外的实践，为我国工业园区的建设和可持续发展提供了有益 借鉴，它通过模拟自然生态系统建立工业系统“生产者一消费者一分解者”的产 业循环链，使资源、能源利用最大化和废物产生最小化。所以生态工业园的规划 与建设无论对区域环境的改善，还是对产业经济乃至整个社会经济的可持续发展 都具有深远的意义，论文以温州滨海工业园区为例，进行了工业园区生态产业链 构建的研究。 论文首先对生态工业的国内外研究现状进行了总结，在阐述循环经济、工业 生态学及生态工业园等生态产业链设计相关理论和国内外实践的基础上，探讨了 生态产业链设计的层次、原则和设计方法。然后结合温州滨海工业园区工业发展 现状、产业发展定位，运用前面所研究的理论，在企业内部构建了合成革企业的 生态产业链，在企业之间构建了合成革、设备制造、生物制药、皮革制品等园区 内主要产业的生态产业链，在园区层面构建了总体生态产业链，并对生态产业链 构建实施后的环境效益和经济效益进行了分析。 关键词：工业园区；生态产业链；构建；合成革 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h ed e v e l o p m e n to fi n d u s t r i a lp a r k si m p r o v e sr e g i o n a le c o n o m y ，h o w e v e r ，i t a l s ob r i n g st h es e r i o u sp r o b l e m st ot h er e s o u r c ea n de n v i r o n m e n t t h ea p p e a r a n c eo f e c o - i n d u s t r i a lp a r k s ( e i p ) a n dt h e i r p r a c t i c e sa th o m ea n da b r o a dp r o v i d et h e b e n e f i c i a lm o d e lf o rc o n s t r u c t i o na n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fi n d u s t r i a lp a r k si n c h i n a t h ee i ps e tu pt h ec i r c u l a re c o n o m i ci n d u s t r i a l s y s t e m so f p r o d u c e r - c o n s u m e r s - d e c o m p o s e r b ys i m u l a t i n g t h en a t u r a l e c o s y s t e m ，w h i c h c o u l d m a x i m i z eu s ee f f i c i e n c yo fr e s o u r c ea n de n e r g ya n dm i n i m i z ep r o d u c t i o no fw a s t e t h e r e f o r e ，t h el a y o u ta n dc o n s t r u c t i o no fe i ph a v et h ep r o f o u n dm e a n i n gt ob o t ho f r e g i o ne n v i r o n m e n ti m p r o v e m e n ta n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fi n d u s t r i a le c o n o m y t h eb i n h a ii n d u s t r i a lp a r ki nw e n z h o ua sac a s ew a ss t u d i e dw i t ht h ec o n s t r u c t i o no f e c o i n d u n t r i a lc h a i ni nt h i st h e s i s t h et h e s i ss u m m a r i z e dt h er e s e a r c h p r o g r e s s o ft h e o r i e sa n dp r a c t i c eo n e c o - i n d u n t r i a lc h a i n sc o n s t r u c t i o n t h e p r i n c i p l e ，l e v e l a n dt h e t e c h n i q u eo f e c o - i n d u n t r i a lc h a i n sw e r ed i c u s s e d b a s e do np r e d e c e s s o r sa c h i e v e m e n ta n ds t a t u s q u oa n dd e v e l o p m e n to r i e n t a t i o no fb i n h a ii n d u s t r i a lp a r k ，e c o c h a i n sw e r ed e s i g n e d ， i nw h i c hi n c l u d et h ee c o i n d u s t r i a lc h a i n so fs y n t h e t i cl e a t h e ri n d u s t r ya te n t e r p r i s e l e v e l ， e c o - i n d u s t r i a lc h a i n sa m o n gc o m p a n i e so fs y n t h e t i c l e a t h e r , e q u i p m e n t p r o d u c t i o n ，b i o p h a r m a c e u t i c a l si n d u s t r ye t c ，a n da l s ow h o l ei n d u s t r yp a r k t h ee i p d e s i g n e dm a k em o s to r i g i n a lw a s t ei n t or e s o u r c eo fd o w n r i v e rw o r k s h o po re n t e r p r i s e o ro t h e ri n d u s t r y t h ee n v i r o n m e n t a la n de c o n o m i cb e n e f i t so fe c o - i n d u n t r i a lc h a i n w e r ea l s ob e e na n a l y z e d k e y w o r d s ：i n d u s t r i a lp a r k ；e c o - i n d u s t r i a lc h a i n s ；c o n s t r u c t i o n ；s y n t h e t i cl e a t h e r i n d u s t r y 1 1 浙江大学硕上学位论文 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿盘堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：签字日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 逝鎏盘茔有权保留并向国家有关部门或机 构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿态堂 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：年月日签字日期：年月日 致谢 谨以此文献给关心我的老师、同学、朋友和家人! 首先感谢我的导师田光明教授。导师渊博的学识、严谨的治学 态度和精益求精的科学作风令我受益匪浅。感谢导师对我论文的悉心 指导。 同时向给予我帮助的钱秀萍老师、胡宝兰老师表示衷心感谢。 黄朝阳 2 0 0 9 年5 月 绪论 1 绪论 1 1 研究背景与意义 传统的经济发展模式，是一个“资源一产品一污染排放”的单向、线性、开 放式生产系统，在生产产品的同时产生了大量的污染物、废弃物，随着18 世纪 中期工业革命的到来，这种传统经济模式与有限的自然资源和环境容量之间的矛 盾日益尖锐。虽然这种经济模式也强调在生产过程的末端采取措施治理污染，但 治理的难度大、成本高、实际效果有限，致使生态环境持续恶化。2 0 世纪6 0 年 代前后，发达国家相继进入后工业化社会，资源短缺和环境污染等问题日益突显。 人们逐渐认识到传统的“线性”生产模式已经难以为继，必须寻找一种新的生产 模式以满足人类社会可持续发展的需要。在这种可持续发展呼声日益加强的大背 景下，基于自然循环理念的工业生态学及生态工业逐渐形成并付诸实践。 生态工业园是生态工业的重要实践形式，它是依据循环经济理念和工业生态 学原理而设计和建立的一种新型工业组织形态，通过模拟自然生态系统，在产业 系统中建立“生产者一消费者一分解者”的循环途径，寻求物质闭路循环、能量 多级利用和废物产生最小化，从而实现环境、经济和社会的协调发展。 改革开发以来，工业园区在我国迅速发展，全国各种类型的工业园区已达上 万个，以产业集群为特征的工业园区已经成为我国各地经济发展的主要形式。但 是我国工业园的可持续发展面临诸多挑战：( 1 ) 区域环境污染问题突出，园区资 源利用效率不高；( 2 ) 园区内企业之间关联度低，产业集聚效应不显著；( 3 ) 园区 内部土地低效利用，产业升级乏力；( 4 ) 园区整体发展模式过于粗放，资源利用 和环境改善方面缺乏系统观念【1 1 。因此，工业园区传统发展模式的转变已成为实 现我国经济可持续发展的重要课题。 生态工业园区的出现及其在国内外的实践，为我国工业园区的建设和发展提 供了有益的借鉴，建设生态工业园成为解决我国工业园区可持续发展存在问题的 重要途径。 生态工业园的规划与建设涉及到生态产业链、园区系统集成、景观生态和园 区管理等多方面内容，而生态产业链是生态工业园规划与建设的核心。生态产业 链设计是一项巨大而复杂的系统工程，我国至今没有形成自己的理论和方法体 系。通过查阅国内外文献，应用生态工程原理和循环经济等理论，本文试图总结 浙江人学硕l 学位论文 出工业园区生态产业链设计的理论体系、设计方法和步骤。 本论文选择温州滨海工业园区作为对象进行研究，在查阅了国内外大量与循 环经济、工业生态学、生态工业园等相关的文献，并对温州滨海工业园区经济发 展、产业结构、区域环境状况现场调查的基础上，结合温州市总体规划，以循环 经济理论为指导，对该工业园区生态产业链进行规划设计研究，以期为温州市工 业经济的可持续发展提供借鉴，为政府决策提供参考依据。 1 2 生态工业研究现状 1 2 1 国外研究现状 国外有关生态产业链的研究主要包含在生态工业园的研究当中，单独研究较 少，很少有生态产业链的提法。国外生态产业链的研究主要以工业生态学或工业 ( 产业) 生态系统或工业共生体系等概念出现。 1 9 8 9 年9 月美国通用汽车公司研究部副总裁罗伯特福布什( r o b e af r o s c h ) 和负责发动机研究的尼古拉斯力口罗布劳斯( n i c o l a sg a l l o p o u l o s ) 在科学美国人 杂志上发表的题为可持续工业发展战略的文章，其中正式提出了工业生态学 的概念【2 1 19 9 1 年由美国国家科学院召开了第一届关于生态工业的研讨会。1 9 9 2 年美 国c o l o r a d o b a s e du n i v e r s i t yc o r p o r a t i o n 主办生态工业领域的讨论会，有6 0 多所 大学参加。1 9 9 8 年美国白宫环境质量委员会( w h i t eh o u s ec o u n c i lo n e n v i r o n m e n t a lq u a l i t y ) 召开专门会议讨论生态工业的研究和发展。 美国一些著名的大学积极开展有关生态工业的研究。麻省理工学院( m i t ) 于 1 9 9 7 年在全美首先开设了工业生态学的课程。耶鲁大学于1 9 9 7 年组织出版第一 份工业生态学杂志( j o f i n d u s t r i a le c o l o g y ) ，1 9 9 8 年9 月耶鲁大学成立了工业生态 学研究中心。康奈尔大学在2 0 0 1 年成立了美国国家生态工业发展研究中心。 美国国家科学基金会于1 9 9 8 年1 0 月资助了1 8 项有关生态工业的基础研究 课题，课题涉及的内容很广泛。2 0 0 0 年工业生态学国际学会成立。 纵观国外在工业生态学方面的基础研究，其方向主要集中在以下几方面【3 1 ： ( 1 ) 研究可减轻工业对环境影响的具体技术措施，包括绿色工艺、原子节约 工艺、废物零排放系统、物质替代、物质减量化和功能经济； ( 2 ) 研究对整个工业生态过程进行分析、监测和评价的方法、包括物流平衡 绪论 分析、工业代谢、产品或过程的生命周期分析与评价、工业生态指标体系的建立 等； ( 3 ) 研究工业系统集成方法，包括物质集成、能量集成、水集成、信息集成 和数学优化模型等； ( 4 ) 研究可促进生态工业实现的制度上的措施，包括如何在市场规则、财务 制度、法律法规方面做出相应的调整以使生态工业的思想可以贯穿整个生产和生 活过程。 1 2 2 国内研究现状 国内近年来对工业生态学及产生生态链的研究也很重视，发展很快，目前已 在理论框架和实践方法等方面取得了卓有成效的进展。 在理论研究方面，工业生态系统理论探索是国内工业生态学研究的重a t 4 j ， 汤慧兰及王子彦等首先从不同角度出发分析了工业生态系统的基本特征、内容、 特性，并提出了工业生态系统建设的基础、原则和对策等【5 “】，对工业生态系统 理论框架的构建进行了有益的探索；胡山鹰等人则深入地分析了工业生态系统内 的系统集成问题，提出了工业生态系统的物质、能量、信息等集成的有效方法和 途径【7 1 ；王兆华等运用经济学交易理论分析了工业生态系统物质交换的关系，揭 示了系统共生的机理【8 1 。 与此同时，国内学者开始有关生态产业链方面的研究。尹琦，肖正扬最早提 出了生态产业链的原创性定义和建立生态产业链的一般性方法，并把这一方法应 用于麻产品的生态产业链系统的设计与开发中吲；王兆华等则从资源循环的角度 对生态产业链定义进行了界定，通过分析自然生态系统中生物链形成机理，提出 了生态工业园区生态产业链的结构模型，并对其结构模型进行了分析【1 0 1 ；汪毅， 陆雍森对生态产业链的柔性进行了系统论述，分析了影响生态产业链柔性的主要 因素，以说明生态产业链的柔性是是产业链抵御外界变化和和恢复能力的关键因 烈1 1 1 ；徐大伟、王子彦等以丹麦卡伦堡为例，对工业共生体的企业链接关系进行 了充分的分析比较研刘1 2 1 ；蔡小军等对共生产业链的形成机理进行了研究，认 为共生产业链的形成过程是共生产业链内各个个体通过寻求一种制度安排，以合 理利用整个共生产业链的内、外资源，在尽量保护环境的同时，进而形成低成本、 差异化或者两者结合的竞争优势【b 】；王虹，张魏等通过对现在经济发展资源背景 浙江人学硕二f ：学位论文 分析，提出了工业园区生态产业链形成条件，并对生态产业链的构建对资源供需 矛盾的缓解作用进行了探析1 1 4 1 ；李艳双，于树江等通过对生态产业链的稳定性因 素的分析，设计了配套的管理模式和治理机制，以有效增强生态产业链的柔性及 稳定性【1 5 1 ；菀清敏等在分析虚拟生态产业链内涵和特点的基础上，提出了构建虚 拟生态产业链运行的基础平台和运行机制，以保证虚拟生态产业链稳定运行1 1 6 1 。 在实践方面，国内研究人员对生态工业园及生态产业链的建设进行了积极的 探索。薛东峰等对南海生态工业园的工业生态系统进行了规划设计，包括园区景 观生态规划、工业生态系统规划和园区生态管理规划等三个部分【1 7 1 ；王金梅等结 合朔州市生态工业园规划，对生态工业园中如何构筑企业共生体、构筑生态工业 链、提高企业的竞争能力、工业生态系统的稳定性以及规划的合理性进行了分析， 为发展生态工业园提供了基本方法【1 8 1 ；甘树福等对工业园区生态产业链的构建进 行了分析，认为生态产业链的构建应该遵循生态学理论，按照因地制宜和系统集 成的原理来进行，具体方法为主导产业链优选、引入补链企业、横向共生与纵向 耦合相结合以及支持系统的建立【1 明；项学敏，康晓林等提出了构建生态产业链的 原则，并以大连市旅顺口区为例进行了生态产业链构建研究【2 0 1 ；李红祥，葛察忠 等在关键种概念的基础上，提出了关键产业的概念，构建了以炼焦行业为关键产 业的孝义生态产业链2 1 1 。 通过上述文献可知，国内关于生态产业链的研究处于起步阶段，虽然研究人 员对生态产业链的理论和实践进行了十分有益的探索，但是有关生态产业链的大 部分的研究还是比较浅显，没有形成系统的理论方法体系，尤其是生态产业链设 计的理论方法研究，比较笼统，实用性较差。 1 3 研究内容与方法 本文以循环经济、工业生态学等相关理论为依据，采用实证研究，定量分析 与定性分析相结合的研究方法对工业园区生态产业链的构建进行了研究。在进行 大量的文献检索与查阅的基础上，结合实地调研，以温州滨海工业园区生态产业 链构建为例进行了实证研究。 研究的主要内容有： ( 1 ) 相关理论研究现状与实践的综述 在查阅、总结国内外文献资料的基础上，对工业园区生态产业链构建的相关 4 绪论 理论，包括工业生态学、循环经济、生态工业园等理论的相关概念，主要研究内 容和国内外研究现状进行了评析，建立工业园区生态产业链构建的研究基础，并 对国内外典型生态工业园的产业链特征进行分析。 ( 2 ) 生态产业链设计方法研究 生态产业链是模仿自然生态系统中生物链的机理构建的，在对生态产业链概 念、特征、层次分析的基础上，提出了生态产业链构建的原则和方法步骤 ( 3 ) 温州滨海工业园区生态产业链设计 充分掌握温州滨海工业园区现有企业现状资料的基础上，结合园区产业发展 规划，分析园区生态产业链构建潜力，遵循生态工业的相关理论，在企业内部构 建了合成革企业生态产业链，企业之间构建了合成革、设备制造业、皮革制品业、 生物医药等园区主要产业的生态产业链，园区层次构建了温州滨海工业园区总体 生态产业链。 浙江人学硕：l 学位论文 2 生态产业链设计的相关理论及实践 2 1 循环经济理论 2 1 1 循环经济的概念 循环经济是对物质闭环流动型经济的简称。传统经济是一种“资源一产品一 一废物”单向流动的线性经济，在这种线性经济中，人们高强度地提取地球上的 物质和能源，在生产加工和消费过程中又把污染和废物大量地排放到环境中去， 对资源的利用常常是粗放的和一次性的。循环经济与传统经济完全不同，它要求 把经济活动按照自然生态系统的模式，组织成一个“资源一产品一再生资源”的物 质反复循环流动的过程，倡导在物质不断循环利用的基础上发展经济，本质上是 一种生态经济。 循环经济是符合可持续发展战略的一种全新发展模式。2 0 世纪6 0 年代，以美 国经济学家鲍尔丁提出的“宇宙飞船理论”为标志，循环经济理论迅速发展起来。 该理论将地球假想为在太空中飞行的宇宙飞船，要靠不断消耗自身资源获得生 存，如果不合理利用资源，地球就会像宇宙飞船一样毁灭。2 0 世纪9 0 年代，英 国环境经济学家d p e a r c e 和r k t u r n e r 首先提出循环经济一词。近年来，可持 续发展成为当代人类发展的主题，循环经济得到了更多的重视，逐渐形成了将清 洁生产、资源综合利用、生态设计和可持续性消费等融为一体的循环经济战略。 循环经济的建设需要相应的技术支撑。环境无害化技术是循环经济技术载 体，它主要是指预防污染的少废或无废的工业技术和产品技术，同时也包括治理 污染的末端技术，其中清洁生产技术占据核心位置，它要求节约原材料和能源、 淘汰有毒原材料、减少并降低所有废弃物的数量和毒性；对于产品，它要求减少 从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响；对于服务，它要求将环 境因素纳入设计和所提供的服务中。 循环经济强调从源头开始通过预防减少废弃物的产生，在物质、能量流动的 全过程中控制污染，尽可能地多次重复使用各种物质和能量，并尽可能对废弃物 进行资源化或无害化处理，使经济活动对环境的影响控制在最小程度。 2 1 2 循环经济的基本原则 循环经济的基本原则是循环经济运行过程中，生产经营者应该恪守的基本准 则，反映出循环经济的基本要求和运行方法。发展循环经济遵循减量化原则 6 生态产业链设计的相关理论及实践 ( r e d u c e ) ；再利用原则( r e u s e ) 和再循环原则( r e c y e l e ) 的“3 r ”原则。即： ( 1 ) 减量化原则( r e d u c e ) 减量化原则属于输入端方法，它要求用较少的原料和能源，特别是控制使用 有害于环境的资源投入来达到既定目的，旨在减少进入生产和消费过程中物质和 能源流量，从经济活动的源头节约资源和减少污染。在生产中，减量化原则常常 表现为要求产品体积小型化和重量轻型化，同时尽可能地减少对不可再生资源的 耗竭性开采与利用，选用替代性的可再生资源投入，在产品包装上追求简单朴实 而不是豪华浪费；在消费领域，要求人们对物品适度消费，从而达到减少对自然 资源的需求和废弃物排放的目的。 ( 2 ) 再利用原则( r e u s e ) 再利用原则属于过程性方法，目的是延长产品和服务的时间强度。它要求生 产的产品和包装容器能够以初始的形式被反复多次使用，避免过早地变成垃圾， 延长产品和服务的时间，提高产品的利用效率。在生产中，要求制造商生产耐磨 耐用使用寿命长的产品，并且使用标准尺寸进行设计，以便维修产品更换部件而 不必更换整个产品，同时鼓励发展再制造产业。在生活中，要求人们购买可以多 次使用的物品和包装物，在把物品当作废弃物处理之前，尽可能地寻找物品的其 他用途，减少一次性用品的污染。 ( 3 ) 再循环原则( r e c y c l e ) 再循环原则属于输出端方法，通过把废弃物再次变成资源以减少最终处理 量。它要求产品在完成其使用功能后能够重新变成资源进行回收利用，实现废物 多级资源化和资源的闭合式良性循环，最大限度地减少废物排放。再循环有两种 情况，一种是原级再循环，即将用过的废品用来产生同种类型的新产品；另一种 是次级再循环，即将废物资源化用来生产其他类型的产品。相比之下，原级再循 环对资源的利用效率要远高于次级再循环，这是循环经济所追求的理想的再循环 方式。 减量化、再利用、再循环在循环经济中的重要性并不是平行的。循环经济也 不是简单地通过循环利用实现废弃物再生资源化，而是强调在优先减少资源消耗 和减少废物产生的基础上，综合运用3 r 原则。因此，3 r 原则的优先顺序是：减 量化一再利用一再循环，减量化原则是循环经济的第一法则。 浙江大学硕上学位论文 2 1 3 循环经济的三个实践层次 循环经济的具体活动主要集中在三个层次上，即企业层次、区域层次和社会 层次。 ( 1 ) 企业层次( 小循环) 在企业内部的循环，根据生态效率的理念，推行清洁生产，从生产的源头和 全过程充分利用资源，使企业在生产过程中废物最小化、无害化、资源化，从而 减少产品和服务中物料和能源的使用量，实现污染物排放的最小化。企业在寻找 实现循环经济的具体途径时，要根据自身产品和生产情况，从清洁的生产过程和 物料循环两个层面上入手。 建立清洁生产体系。清洁生产技术包括清洁的生产过程和清洁的产品两 方面的内容，即不仅要实现生产过程的无污染或少污染，而且生产出来的产品在 使用和最终报废处理过程中也不会对环境造成危害。而清洁的生产过程跟企业的 生产工艺、设备、物流过程、管理以及人员素质等直接相关，所以必须对相关工 艺、设备的先进性和清洁生产水平进行深入分析，更新落后的工艺和设备，建立 自动的检测、管理和人员培训制度，使企业对资源的利用效率提高，减少废弃物 的排放。 建立物料循环体系。一般来说，在企业内部的循环包括以下几种情况： 将流失的物料回收后作为原料返回原来的工序中；将生产过程中生成的废料经过 适当处理后作为原料或原料替代物返回生产流程中；将生产过程中生成的废料经 过适当处理后作为原料返用于企业内其他生产过程中。在企业内部可以建立一个 基于产品生产工序的投入一产出分析表，将各个生产环节中的产品、副产品或废 物详细地列于表中，规划企业内部物流，使得此环节的副产品或废物成为彼环节 的原料或原料替代物，减少原材料的浪费，减少成本，提高效率。 ( 2 ) 区域层次( 中循环) 单个企业的清洁生产和厂内循环具有一定的局限性，因为尽管实行清洁生 产，厂内肯定还有无法消耗的部分废料和副产品，因此需要从企业外部寻求物质 循环的途径，这就是生态产业链的建设。企业之间的物质循环，按照工业生态学 的原理，组织生态产业链，形成产业间的代谢和共生耦合关系，使一家企业的废 气、废水、废渣、废热成为另一家企业的原料和资源，从而形成一定区域的以产 生态产业链设计的相关理论及实践 业链联结的企业集群共生关系，也就是建立工业生态园；这种生态链甚至可以扩 大到包括工业、农业和畜牧业在内的不同产业领域。在这一层次上按照工业生态 学的原理，需要建立企业群落的物质集成、能量集成和信息集成，建立企业与企 业之间废物的输入输出关系。 ( 3 ) 社会层次( 大循环) 在该层面上，通过废弃物的再生利用，实现消费过程后物质与能量的循环， 真正做到生活垃圾的无害化、减量化和资源化。利用再生资源进行生产，不仅可 以节约自然资源，遏制废弃物的泛滥，而且比利用矿物原料少耗能，少排放污染 物。从社会整体循环的角度，必须大力发展旧物调剂和资源回收产业，即日本所 说的社会静脉产业，只有这样才能在整个社会的范围内形成“自然资源一产品一 再生资源”的循环经济环路。社会大循环可以从政策和静脉产业开发的角度促进 废弃物资源化转化的技术研发和新型经济增长点的开发，从更深层次和更广的社 会领域实现物质和能量的循环利用，从而实现更大社会系统资源利用效率的最大 化和废物的最小化。 这三个层次并非对等平行的关系，而是相互包容和互补的关系。不能因为有 了社会循环，而忽视了企业组团循环；或因为有了企业组团循环，而忽视了企业 内部的节约和循环。事实证明，发展循环经济往往以企业内部的集约生产、物质 循环为先导和基础。而循环型社会则包括企业内部循环和企业组团循环，以及集 约消费、绿色消费和社会废物的循环利用。 综上所述，循环经济的理论不仅适用于工业生产，也可用于农业、服务业等 各种产业；不仅可用于单个企业，也适用于工业园区、城市和区域层次上各种产 业之间的物质、能量、信息交换。 。 2 2 工业生态学理论 2 2 1 工业生态学的概念 1 9 8 9 年9 月美国罗伯特福布什( r o b e af r o s e h ) 和尼古拉斯力口罗布劳斯 ( n i c o l a sg a l l o p o u l o s ) 在科学美国人杂志上发表的题为可持续工业发展战略 的文章中首次提出了工业生态学概念，两位作者在这篇文章中提出：“在传统的 工业体系中，每一道制造工序都独立于其他工序，通过消耗原料生产出即将被销 售的产品和相应的废料；我们完全可以运用一种更为一体化的生产方式来代替过 9 浙江人学硕上学位论文 于简单化的传统生产方式，那就是工业生态系统。”自从这个概念提出后，许多 学者对其作过定义【2 2 之5 1 ，目前工业生态学尚未形成较为统一的定义，学术界对工 业生态学的概念界定还存在较多争议，不同的学者对其表述各不同。主要有以下 四个学派f 2 6 1 ：( 1 ) 关系说。主要观点为将工业生态学看作人类经济活动和它们相 互关系的总和。( 2 ) 类比说。主要观点为将工业生态学看作工业系统和自然系统 的类似物。( 3 ) 模块说。主要观点为将工业生态学视为由循环、流动和网络化模 块组成。( 4 ) 效率说。主要观点为将工业生态学看作产品和制造过程设计以及提 高效率的一种途径。 工业生态学将工业系统中物质、能量的流动同自然生态系统中的食物链相联 系，在工业系统中建立类似食物链的生态工业链，从而实现物质、能量的充分利 用。它研究工业生产中资源、产品及废弃物的代谢规律和耦合方法，促进资源的 有效利用和环境的正面影响。工业生态学要求工业界对更多的资源做循环利用， 充分利用原料，使副产品减少到最低限度【2 7 1 。 工业生态学研究领域与内容相当广泛，这些领域主要有：工业系统与自然生 态系统的关系，原料与能量流动分析，物质减量化和脱碳，为环境而设计，生命 周期评价，延伸生产者的责任，产品导向的环境政策，生态效益与效率，技术变 革与环境，生态工业园等。 在工业生态学研究方法中，工业生态学的思想包含了“从摇篮到坟墓”的全 程管理系统观，即在产品的整个生命周期内不应对环境和生态系统造成危害，产 品生命周期包括原材料采掘、原材料生产、产品制造、产品使用以及产品用后处 理。相应地工业生态学形成了三种方法：面向物料的分析方法一工业代谢；面向 产品的分析方法一生命周期评价；面向区域的研究方法一区域工业生态系统建 设。 2 2 2 工业生态学的基本理论 工业生态学把整个工业系统作为一个生态系统来看待，认为工业系统中的物 质、能源和信息的流动与储存不是孤立的简单叠加关系，相反，它们可以象在自 然生态系统中那样循环运行，它们之间相互依赖、相互作用、相互影响，形成复 杂的、相互链接的网络系统。同时，工业生态学认为理想的工业生态系统应能以 完全循环的方式运行“零污染”、“零排放”。在这种状态下，没有绝对意义上的 1 0 生态产业链设计的相关理论及实践 废料，对某一个部门来说是废料，对另一部门来说却可能是资源【2 8 1 。当然，工业 生态系统的概念与生物生态系统概念之间的简单类比不是工业生态学的核心，真 正的核心是使工业体系模仿自然生态系统的运行规则，实现人类的可持续发展。 工业生态学的基本理论包括工业体系生态系统三级进化理论、工业代谢理 论、生态结构重组理论和工业生态群落理论。 ( 1 ) 工业体系生态系统三级进化理论 同生物圈一样，工业体系也是一个漫长进化的结果。传统的工业体系，其运 行方式，简单地说，就是开采资源和抛弃废料，这是造成今天环境问题的根源。 勃拉登阿伦比提出将这种运行方式命名为一级生态系统。与一级生态系统相比， 二级生态系统重视内部物质循环，资源的利用率也有了很大的提高，但仍然不能 长期维持下去，因为物质、能量流都是单向的，资源减少，而废料不可避免地不 断增加。为了真正转变为可持续的形态，生态系统进化成以完全循环的方式运行。 在这种形态下，我们不可能区分资源和废料，称为三级生态系统。理想的工业生 态系统应尽可能接近三级生态系统，实现资源的循环流动。工业生态学思想的主 旨是促进现行的工业体系向三级生态系统转换1 2 9 1 。 ( 2 ) 工业代谢理论 根据质量守恒定理，一定数量的物质因人类活动而消失在生物圈之中，但其 质量却是守恒的，即工业代谢理论。工业代谢理论把工业系统中的企业类比为自 然生态系统中的生物有机体，与自然生态系统相似，在工业生态系统中同样应包 括四个基本组分，即生产者、消费者、再生产者和外部环境。工业代谢理论研究 的焦点集中在工业系统、区域和全球原料与能源流向的量化；原料与能源流动的 环境影响以及减少环境影响的理论、技术方法。工业代谢理论的研究旨在揭示经 济活动纯物质的数量和质量规模，展示构成工业活动全部物质的能量的流动与储 存及其对环境的影响3 0 1 。 ( 3 ) 生态结构重组理论 生态重组本质上就是按照自然生态学原理和自然生态系统运行方式来调整 人类的活动。生态结构重组理论主要包括四个方面的内容：将废料作为资源重新 利用；封闭物质循环系统和尽量减少消耗性材料的使用；工业产品与经济活动的 非物质化( 服务化) ；能源的脱碳。生态结构重组的作用分别表现在宏观、中观、 浙江大学硕士学位论文 微观三个层面上。在宏观层次上，改善整体经济的物质和能源效率，这也是工业 生态学的最基本观点；在中观层次上，亦即在企业- 9 生产单位的层次上，重新审 视产品与制造过程，特别是要减少废料；在微观层次上，通过优化反应过程，在 分子层次上，提高反应的效率，设计最为简捷( 包括尽可能少的阶段) 的化学合成 方法。 ( 4 ) 工业生物群落理论 在自然生态系统中，不同生物群落总是依据一定特性形成紧密的关系，形成 生态系统特有的功能和结构。将这一思想扩展到工业体系中，寻求确定q 洽当的” 或最优化的工业组合，实现物质和能源的最优化合理流动和利用，形成工业共生 体系、工业生态园及工业优势群落生态联合体等。 2 3 生态工业园 2 3 1 生态工业园的概念与特征 生态工业园的概念由美国i n d i g o 发展研究所于1 9 9 2 年首先提出后，各国的 学者对其有不同的表述p 3 1 。国家环境保护部将其定义为：生态工业园区是依据 清洁生产要求和循环经济理念及工业生态学原理而设计建立的一种新型工业园 区。它通过物流或能流传递等方式，把不同工厂或企业连接起来，形成共享资源 和互换副产品的产业共生组合，使一家工厂的废弃物或副产品成为另一家工厂的 原料或能源，模拟自然系统，在产业系统中建立“生产者一消费者一分解者”的 循环途径，寻求物质闭环循环、能量多级利用和废物产生最小化p 4 1 。 生态工业园区与传统工业园区不同的特征主要表现在以下几方面【3 5 1 ： ( 1 ) 生态工业园区内有着各种副产物和废物的交换、能量和物质的梯级利 用、基础设施的共享以及完善的信息交换系统。目标是使一个区域总体的优质资 源增值。园区内企业之间的互动关系、园区自然环境是协调的，生态工业园区的 企业不一定聚集在相邻的地理区域范围内，只要企业具有生态工业的思想进行组 织和运转，地理上相距较远的企业仍可组成一个“事实上”的生态工业园区。 ( 2 ) 生态工业园区对工业生产力要素进行重新组合，并对工业生产组织形式 具有新的突破与创新，使园区内环境资源优化配置，有利于生产力的发展，成为 工业生产力发展的制高点。 ( 3 ) 生态工业园区利用环境工程技术、市场经济机制和工业生态学原理，为 1 2 生态产业链设计的相关理论及实践 企业的高效生产提供适当的发展环境，通过环境无害化技术的高度集成，合理循 环利用环境资源，减少对生态环境的不良影响，取得环境与经济的双赢。生态工 业园区代表经济领域发展的新方向，具有科学性、创造性和可操作性。 2 3 2 生态工业园的类型 虽然目前全球的生态工业园区已为数不少，而且其建园目的及管理模式也各 异，但可以把它们总结、归纳为以下3 类3 6 1 。 ( 1 ) 全新规划型 该类园区在良好规划和设计的基础上从无到有地进行建设，主要吸引那些具 有“绿色制造技术”的企业入园，并创建一些基础设施，使得这些企业间可以进 行废水、废热等的交换。这一类工业园投资大、起点高。 ( 2 ) 现有改造型 对现在已经存在的大量的工业企业通过适当的技术改造，在区域内建立废物 和能量信息中心及交换机构。因为很多传统的工业园区都面临环境污染严重、企 业之间的相互合作少等问题，所以这类e i p 是目前研究最多的一类，也是最具有 实际应用价值的。 ( 3 ) 虚拟e i p 虚拟r i p 不严格要求其成员在同一地区，它通过建立计算机模型和数据库， 在计算机上建立起成员间的物料或能量联系。虚拟e i p 的优点是可以省去一般园 区建设所需的昂贵的购地费用，避免进行困难的工厂迁址工作，具有很大的灵活 性和选择性。其缺点是可能要承担较高的运输费用。 2 3 3 国外典型生态工业园产业链分析 2 0 世纪9 0 年代以来，生态工业园开始成为世界工业园区发展领域的主题， 一些发达国家及发展中国家积极建设生态工业园，并取得了较为丰富的经验f 3 7 1 。 ( 1 ) 虚拟型的b r o w n s v i l l e 园区 b r o w n s v i l l e 园区位于美国与墨西哥两国的交界处，由于其特殊的地理位置， 该园区的范围也扩展至其相邻的墨西哥马塔莫罗斯。b r o w n s v i l i e 园区是一个“虚 拟”生态工业园区，其中位于同一地点的工业企业并不一定要通过废物交换方式 联系在一起，而是通过招募新的工业企业与现有企业达成循环经济产业互补，通 过引入热电厂，废油、溶剂回收厂，再生塑料制品厂，以及可重复利用的货物容 浙江大学硕士学位论文 器的流通中心等新成员来担当循环工业链网的“辛l 、网”角色，通过完善循环工业 链实现园区企业产品结构的更新，使得相互共享物质和能源的各企业不必进行搬 迁而同样参与园区的运作，其生态产业链网如图2 1 所示。 b r o w n s v i l l e 园区的特点是省去了建立复杂的相互依赖关系和进行困难的工厂 迁址工作，具有很大的灵活性。 石 图2 - lb r o w n s v i l l e 园区生态严业链删 ( 2 ) 全新型的c h o e t a w 园区 c h o c t a w 园区位于美国俄克拉何马州，园区内部的企业通过网络化，协同、 共生，构成了一个生态型工业体系【3 8 1 。园区基于俄克拉何马州大量的废轮胎资源 采用高温分解技术将其再资源化为工业用炭黑、塑化剂和废热等产品，进一步衍 生出不同的产品链。这些产品链与辅助的废水处理系统一起构成了一张循环工业 链网。园区回收的废旧塑料品作为原料，直接供给塑料生产厂。废旧轮胎先抽去 其中的钢丝，然后粉碎成橡胶颗粒。钢丝集中处理后，可作为钢材再利用。轮胎 碎片通过传动带输送到轮胎高温分解公司，进行高温热分解，得到塑化剂和碳黑。 炭黑以浆的形式经管道送到炭黑处理公司，生产用于激光复印机和传真机的墨 粉。炭黑和塑化油又经管道送到硬橡胶轮胎制造厂，以此生产小型硬胶轮胎，空 颜料盒回收处理，装满颜料后再利用。轮胎高温分解公司释放的废热送到无土栽 生态产业链设计的相关理论及实践 培植物大棚作暖气。城镇废水处理后，_ 是供给轮胎高温分解公司等作冷却水； 二是供给水池作为其它用途的备用水( 如消防用水) ； 三是供给无土栽培植物大 棚调配成植物生长营养液；四是作为园区土地灌溉用水。如图2 2 所示。 c h o c t a w 园区特点是基于园区所在地丰富的特定资源，采用废物资源化技术 构建出核心生态产业链，进而扩展成生态产业链网。 “日二6碎钢回 收厂 硬橡胶轮 瞻幽i 瑭厂 。小型硬质 “7 l 废塑料 jl 橡胶轮胎 1 l 废轮胎轮胎 轮胎高温l 塑化剂 塑料轮胎破 碎公司 碎片 分解公司l 炭黑 化工厂 j i1 r i 废热 l 耋罢等i曩鞋i 墨粉i 1 森掣i 空墨盒 7 i 1l 墨盒生产翅抖钿i 品 城市污7 kf 一 i 回收公司 ”“j i 污水处i l i 一 理厂 7 i 园匹 。赫黑畚 l 谨灌 枷7 i ( 1 准。吼 i 叫花房i 。弦彝 r li 图2 - 2c h o e t a w 园区生态严业链网 ( 3 ) 纳罗达( n a r o d a ) 综合性工业园区 纳罗达工业园区是世界上最大的工业园之一，占地3 0 0 平方公里，有7 0 0 个 公司，雇员3 5 0 0 0 人。园区内工业包括化学、制药、染料、染料中间体、工程、 纺织以及食品制造等。园区形成多种循环链，其特点是废物再使用一循环再利用。 废酸循环：4 家化学公司收集废硫酸以生产硫酸铁，他们的副产品总量足够 达到生产硫酸铁的必须浓度；第5 家企业有特定的技术和一定的能量供给其他公 司，其他公司则支付通常废物处理费的1 2 用作循环再利用的费用。 化学品硫酸钙的循环再利用：4 家产生硫酸钙副产品的公司改变过去将副产 品倒入垃圾场，而用于生产水泥。为此4 家联合建立后勤机构和有用于干燥的场 地以处理他们共同的副产品。 浙江大学硕士学位论文 化学品沉淀物的循环：染料和染料中间体生产者们发起铁沉淀项目，通过改 变生产工艺，减少铁氧化物和有害杂质。 生物可降解废物再使用：园区内食品公司多数规模不大，均有大量食品废弃 物产生，他们集合起来，通过发酵过程进行再利用。 2 3 4 国内典型生态工业园产业链分析 ( 1 ) 废物回收利用型工业园一黄兴生态工业园的生态产业链分析 黄兴生态工业园园区以3 4 家企业和1 0 多家虚拟企业作为园区生态工业系统 的雏形，在3 4 家入园企业中，生产者企业l5 家，消费者企业1 1 家，分解者企 业8 家，形成电子、新材料、生物制药三条主要生态产业链，其废物回收利用情 况如下： 电子生态产业链 电子工业生产过程中产生的大量废金属，由五金回收公司专门回收，较好的 废料用来生产小的零部件，其它的废铁屑用来生产净水剂供给园区污水处理厂， 或再加工生产绿矾等化工产品。 新材料生态产业链 新材料工业中的阻燃剂厂，生产阻燃剂作为添加剂供给塑料厂，所生产的阻 燃塑料卖给电子工业的家电、集成电路和光线厂，作为阻燃塑料外壳。新材料工 业生产的泡沫镍作为原料，供给电子工业的电池厂生产新型镍氢电池。新材料工 业中的塑料回收部门将废旧塑料输往环保产业的绿色胶黏剂厂生产胶黏剂。 生物制药生态产业链 茶油提炼厂生产过程中产生的茶枯饼提炼出茶皂素，剩余的废物作为饲料加 工的原料；柑橘生产中废渣提炼橘皮苷，作为医药加工的中间体；食品厂的纤维 为原料以液体深层发酵法制取纤维素酶，用于饲料生产。 通过构建上述生态产业链，既充分利用了金属、水等原材料，又减少了废塑 料、废铁屑等废弃物的排放。 ( 2 ) 综合型工业园一天津经