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灰色关联分析在生态工业园清洁生产推进中的应用 ＊ 林积泉 王伯铎 马俊杰 西北大学环境科学系, 西安 710069 唐晓兰 华南热带农业大学环境资源系, 儋州 571737 赵 丹 贾海娟 西北大学环境科学系, 西安 710069 张 铭 陕西省环保局, 西安 710004 摘要 清洁生产是生态工业园建设的前提, 在现有改造型生态工业园的建设中必须逐步推进, 并全面实行清洁生产。 应用灰色关联分析方法对拟建生态工业园现有企业进行清洁生产评价, 通过建立评价指标体系和评价标准, 利用关联 度和关联系数分别确定园区推行清洁生产的近期、中期、远期方案和找出制约企业提高清洁生产程度存在的问题。 以 龙门工业园焦化企业为例, 研究结果表明, 企业 9和企业 4的关联度 0. 8, 为园区优先推行清洁生产的试点企业, 是 园区清洁生产推进中的近期方案, 分类指出园区下一步推行清洁生产的重点企业, 为园区的中、远期方案。 该方法原 理简单, 结果可靠, 是一种有实用价值、适合于指导园区清洁生产推进的评价方法。 关键词 清洁生产推进 生态工业园 灰色关联度 灰色关联系数 ＊陕西省教育厅专项科研基金资助项目 01JK109 ; 陕西省环境保护 局重点科研项目 2003 -2004 1 引言 在生态工业园建设过程中 ,清洁生产是园区建设 的前提和生态工业系统中构建必不可少的环节,即系 统中的每一环都要进行源削减 ,做到清洁生产 [ 1] 。在 企业内部推行清洁生产, 是通过清洁生产审计 ,与清 洁生产评价指标的比较, 找出推行清洁生产的潜力, 制定无 低 、 中 、 高废方案进行实施 [ 2～ 10] 。生态工业园 大致可以分为全新规划型 、 虚拟网络型和现有改造型 3 类 [ 2,11] 。在改造型的生态工业园建设中, 通过实施 清洁生产, 最大限度减少现有企业废物的排放量, 有 利于构建园区生态链; 全面实施清洁生产 ,有利于提 高园区资源利用率 ,减少污染物的产生 , 以实现园区 的可持续发展。 灰色关联分析可以根据区域内的多个企业的实 际情况 ,构造园区清洁生产程度的最优准则 ,即最优 指标值构成的参考数据列 ,适合于多个企业清洁生产 水平的评价。本研究就是利用灰色关联分析法,计算 各个企业的关联度 ,比较它们之间的清洁生产程度, 找出最先进行清洁生产的试点企业 ,确定园区下一步 进行清洁生产的重点企业和园区清洁生产推进的远 期方案。为同类生态工业园建设的清洁生产推进和 园区管理决策提供技术路线和科学依据 。 2 原理 2. 1 灰色关联分析方法 [ 12,13] 2. 1. 1 基本原理 灰色关联分析方法是根据序列曲线几何形状的 相似程度来判断其联系是否紧密。曲线几何形状越 相似 ,对应关联度将越大 ,反之 ,越小 。对于园区同行 业多个企业的比较性评价 ,利用关联度综合分析评价 各个企业清洁生产所处的发展水平 ,对各企业进行清 洁生产排序, 确定园区最先实施清洁生产的试点企 业,并根据灰色关联系数找出制约企业清洁生产水平 提高的瓶颈 。其中关键的是确定评价的最优序列 ,其 参考数据列是多个企业各个指标目前的最佳水平 ,实 际上是特定区域现有企业清洁生产程度的“理想模 式” ,该模式就是关联度评价的标准 。用各企业与该 模式对比做出定量评价, 关联度越大, 说明企业推行 清洁生产的潜力越大 ,是关联分析方法评价的依据。 相对整个园区来说, 关联度越大的企业为园区推行清 洁生产的近期方案。 2. 1. 2 评价模型 对于 m 个企业 , 它们的评价指标体系由 n 个指 标组成。每个企业的所有指标值就构成 1 个数据列, 称为被比较数据列 , 计作 Xi。参考数据列由参评的 m 个企业中各单项指标值的最优值组成, 计作 X0。 于是得到如下数据列 Xi xi 1 , xi 2 , , xi n i 1,2, ,m X0 x0 1 , x0 2 , , x0 n 在无量纲化处理后 ,就可以计算 m 个企业与评 67 环 境 工 程 2005年 10 月第 23卷第 5 期 价标准的关联系数, ξ ikΔ min R Δ max Δi kR Δ max i 1,2, , m ; k 1,2, , n 式中 Δi k xi k-x0 k ; Δ min min i min k Δi k ; Δ max max i max k Δi k ; R 分辩系数 取 R 0. 5 。 在所有指标权重相同时的关联度为 γi 1 n∑ n k 1 ξi k 2. 2 指标体系的建立 指标的选取从产品的生命周期全过程进行考虑, 全面反映产品全生命周期对环境的影响 ,但从可操性 考虑 ,选取最能体现生产规模 、 经济实力 、 污染在同类 行业中具有一定的代表性等指标。主要选取固定资 产、 生产工艺与设备 、资源能源利用和污染物产生等 指标作为一级指标, 固定资产指标反映企业的经济实 力,生产工艺与设备和资源能源利用指标反映企业技 术的先进性和管理水平的高低 ,污染物产生指标反映 产品生产对环境的影响程度。对于生产工艺与设备、 资源能源利用和污染物指标, 根据研究对象可选取更 为具体的二级指标。 2. 2. 1 定性指标 对于定性指标可参照清洁生产行业标准进行赋 值。定性指标主要为生产工艺与设备、环境管理要求 等,若达到清洁生产一级水平的赋予7 分, 二级水平 为5 分 , 三级水平为 3 分 , 达不到三级水平的赋予 1 分 。 2. 2. 2 定量指标 定量指标包括企业固定资产投资 、 生产规模、单 位产品主要原料消耗、单位产品资源消耗 水 、 单位 产品能耗 电 、单位产品污染物产生量 SO2、 颗粒物 等 、资源能源的循环利用率、废物的综合利用率等 。 2. 3 清洁生产推进评价标准 在整个园区企业生产现状清洁程度基础上,根据 关联度的大小, 园区清洁生产推进的依据见表 1。对 于园区的近期方案 ,优先进行清洁生产试点 ,加强管 理,提高生产效率 , 降低物耗能耗, 减少污染物的排 放,提高试点企业的清洁生产水平; 中期方案是园区 下一步推行清洁生产的重点; 而远期方案是园区逐步 淘汰和更新落后生产工艺的对象。 表 1 园区逐步推行清洁生产的依据 方案近期方案中期方案远期方案 关联度 0. 80 . 7～ 0. 80. 8, 其它依次为企 业10、 1、 3、7、 5、 6、17、 11、12、2、 14、16、 13、15、 8。在园 区内企业 9 和企业4 为清洁生产的试点企业, 优先实 施清洁生产 ,作为园区近期的重点项目 , 给予企业技 术支持和相应的鼓励和优惠政策, 属于园区推行清洁 生产的近期方案 ; 其次为企业 10、1、 3、7、5、 6、17、 11、 12, 关联度属于区间[ 0. 7,0. 8] , 是园区下一步清洁生 产推进的重点, 为整个园区实施清洁生产的中期方 案。企业 2、14、16、13、15、8 的关联度属于区间[ 0, 0. 7] , 必须根据国家产业政策逐步淘汰落后工艺, 以 利于园区产业的升级与结构的调整以及环境质量的 改善 。 从关联系数的结果来看, 企业 9 的固定资产投资 和生产规模较大 ,炉型较先进 ,炉门较差 ,吨焦耗新鲜 水也较大 。炉门制约了企业清洁生产水平的进一步 提高, 因此 ,应对炉门加强管理 , 减少焦炉冒烟率, 减 少污染物的产生 ; 同时提高新鲜水的循环利用率, 减 少新鲜水的耗用 。企业 4 生产工艺较先进, 炉型、炉 门和筛分、转运清洁生产程度较高, 为所有企业中最 为先进的, 但吨焦耗新鲜水和吨焦耗电相对较大, 是 企业清洁生产程度提高的瓶颈 ; 扩大生产规模, 使产 量达到设计规模也是企业清洁生产程度提高的努力 方向。在园区中期方案的企业中 , 固定资产投资小, 生产规模偏小, 是园区内普遍存在的问题 ,因此加大 投资 、 扩大生产规模是这些企业进一步提升的关键; 企业 10、 12 的炉型在园区中较为先进 , 剩余的均相 同,清洁生产程度较差 ; 企业 17 的炉门较为先进, 剩 下的企业均为同一水平; 企业 1、 3、5、 6、 10、11 的焦炭 筛分、转运工段, 配有除尘设备 , 除尘效率较高 , 90,而其它则较低 ; 企业 3、 7 分别在吨焦耗精煤 、 吨 焦耗新鲜水清洁生产水平较高。在远期方案的企业 中,虽然 2 的炉型在园区中较为先进,13 在吨焦耗电 方面清洁生产水平较高, 但 13、 15 在SO2方面产生量 较大, 企业 2 在颗粒物方面的产生量较大, 应加大末 端治理的力度。 焦炉煤气、 煤焦油 、 粗苯等是焦化企业生产过程 69 环 境 工 程 2005年 10 月第 23卷第 5 期 中的产物, 具有较高的利用价值, 其利用水平的高低 是企业清洁生产水平的重要表征之一 ,因此 ,回收利 用率为重要的指标。但由于园区企业在焦炉煤气 、 煤 焦油、粗苯等方面利用途径相同, 利用水平和利用率 较为接近或相同 ,因此在指标体系构造中没有涉及这 些方面的内容。 4 结论 1 通过建立园区清洁生产推进评价的指标体系 和评价标准,利用灰色关联分析方法对现有改造型生 态工业园进行清洁生产推进评价。通过关联度的大 小找出优先进行清洁生产的试点企业, 并制定现有改 造型生态工业园的近期、中期和远期方案 ,根据灰色 关联系数找出制约企业清洁生产水平的瓶颈。焦化 企业 9和企业 4 的关联度 0. 8 ,是园区清洁生产推 进的近期方案, 优先推行清洁生产的试点企业 。 2 该方法原理简单, 结果可靠 。适用于现有改 造型生态工业园清洁生产的评价, 根据排序结果作为 园区清洁生产管理的基础 ,指导生态工业园建设和管 理,也为其它园区的清洁生产推进评价提供借鉴 作用 。 3 由于园区清洁生产是一个持续改进的过程, 实施清洁生产的优先顺序的影响因素很多,有时考虑 清洁生产水平排序可能是不够的, 还需考虑其典型 性、 成果是否显著、 实施难易程度等 ,因此有待进一步 研究 。 参考文献 1 段宁. 清洁生产、生态工业和循环经济. 环境科学研究, 2001. 14 6 1～ 4. 2 王守兰, 武少华, 万融等. 清洁生产理论与实务. 北京 机械工业出 版社, 2002 . 3 孙彩霞, 何云峰, 陈英旭. 浙江省废纸造纸行业清洁生产审核试 点. 环境保护, 2004. 8 55～ 58 . 4 刘健, 刘清. 清洁生产的无废和低废方案评述. 重庆环境科学, 2001 . 23 2 34～ 36. 5 顾海伟. 实施清洁生产审计巩固企业贯标成果. 石油化工环境保 护, 2001 . 4 6～ 10. 6 张克峰, 李刚. 济南裕兴化工总厂清洁生产审计. 环境科学与技 术, 2002, 25 2 43～ 44 . 7 李英杰, 田立江, 李多松. 开展清洁生产的几个关键因素. 污染防 治技术, 2003, 16 2 55～ 56. 8 杨再鹏, 陈殿英, 刘建新等. 清洁生产技术和清洁生产. 化工环保, 2003 . 23 6 356～ 361. 9 唐晓龙, 宁平, 易红宏. 云南省部分企业清洁生产应用实例分析. 安全与环境学报, 2004. 4 1 66～ 69. 10 吴国兴, 曾琪. 化工企业如何搞好清洁生产. 化工环保, 2000. 20 1 36～ 38. 11 张秋根, 王桃云, 李明俊. 生态工业园区及其建设. 环境污染治理 技术与设备, 2003. 4 3 59～ 62. 12 刘思峰, 郭天榜, 党耀国等. 灰色系统理论及其应用. 北京 科学出 版社, 1999 . 40～ 77. 13 李智广, 李锐. 小流域治理综合效益评价方法刍议. 水土保持通 报, 1998 . 18 5 19～ 23. 致谢 程金香、刘玉龙和邓金锋等参与了基础资料的调查, 在此深表 谢意。 作者通讯处 林积泉 710069 西安市太白北路 229 号 西北大学 184 信箱 电话 029 88302095 E -mail ljq9854163. com 2004- 10-25 收稿 欢迎订阅 2006 年工业安全与环保 月刊 工业安全与环保现由中钢集团武汉安全环保研究院主办、国内外公开发行的技术性刊物, 1975 年创刊, 是国内较早的安全环保类期刊之一 。设置栏目 安全与环保论坛 、 污水处理 、 烟尘治理、 环境工程、安全工程 、 职 业安全与卫生、安全管理等。 工业安全与环保国内外公开发行 ,邮发代号 38-4,也可直接向编辑部订阅 。定价6. 5 元 本, 全年78 元。 可预定合订本。本刊承接广告 。 本刊地址 武汉市青山区和平大道 1244 号 邮编 430081 电话 传真 027 86547020 E-mail gyaf tom . com 70 环 境 工 程 2005年 10 月第 23卷第 5 期 PROTLAND CEMENTZhou Jia et al 63 Abstract It is presented that alkali activatedslag pavement concrete AASPCismade by activating industrial slag such as steel slag , slag and fly ash etc without any Portland cement as binder and using GGBS gravel and GGBS sand in place of natural gravel and sand as the fine and coarse aggregates. The effect of the proportion of alkali solution on the strength of AASPC is studied. The results show thatwith proper workability the 28 d compressive strength of 44 MPa, bending strength of 8. 3 MPa are obtained. Keywords fly ash, pavement concrete, steel slag , slag and alkali -activated THE EXISTING PROBLEMS OF DETERMINING MICRO -AMMONIA BY NASHI REAGENT COLORIMETRY AND THE SUGGESTIONS ON IMPROVEMENTZhang Surong et al 65 Abstract It is discussed the existing problems of determining micro -ammonia by Nashi reagent colorimetry in the determination of micro- ammonia, it is given the path to lower the s detection limit through reducing the volume of absorbing liquid and adding the sampling volume, and the problem of the overhigh detection limit in the determination of micro -ammonia is solved. Keywords Nashi reagent colorimetry , micro -ammonia, problem and suggestion on improvement APPLICATION OF GRAY RELATIONAL ANALYSIS OF PROMOTING CLEAN PRODUCTION IN ECO-INDUSTRIAL PARKLin Jiquan et al 67 Abstract Clean production is the precondition of construction of an eco-industrial park. Full realization of clean production must be promoted step by step in the exising reconstructive eco -industrial parks. The gray relational analysis was applied in the assessment of promoting clean prouction in an existing reconstructive eco -industrial park. The indicator system and criterion of assessment were set up. The present, medium-term and long term schemeswere respectively set down by the gray relational grade. At the same time, the main problems that restrain the improvement of clean production level of every enterprise were found out by gray relational coefficient. Taking coking enterprises in LongmenIndustry Park for example, the results show that the gray relational grade of No. 4 and No. 9 enterprises exceed 0. 8, in which experiments of carrying out clean production were made, that is to say, they are schemes of promoting clean production at present, and the enterprises are selected in the future, which is the scheme of higher cost for the park. The is a very useful one for assessment of guiding clean production promotion in eco -industrial park with the advantages of uncomplicated principle and reliable results. Keywords clean production promotion, eco -industrial park, gray relational grade and gray relational coefficient APPLICATION OF THE COMBINED TRAPEZOID SPRAY TRAY IN REING SOURWATER STRIPPING COLUMNZhang Wenlin et al 71 Abstract This paper introduces the operational perancesof the combined trapezoid spray tray CTST . In the technical reconstruction of the sour water stripping column for oil refineries, this tray was used instead of F1 float tray in the same column shell. After the technical reconstruction, the treating capacity was increased by more than 80, and the ammonia content of the purified water at the column bottom was lower than 50 mg L. Keywords tray, CTST , stripping column, sour water and technical reconstruction ANALYSIS OF FACTORS AFFECTING PHOSPHORUS REMOVAL EFFICIENCY OF TRIPLE OXIDATION DITCH PROCESSCao Guoping et al 74 Abstract The factor influencing the efficiency of phosphor removal from triple oxidation ditch in Tangshan North Suburb Wastewater Treatment Plant was studied. The result showed that the supernatant reflux from sludge thickener is the main factor causing the low efficiency as well as no anaerobic condition. Some improving processes are also proposed. Keywords triple oxidation ditch, running way, anaerobic phosphorus releasing , aerobic phosphorus absorption and phosphorus removal THE INFLUENCEOFSULFATEREDUCTION ON DENITRIFICATIONUNDER ANOXIC CONDITIONWei Hua et al 76 Abstract It has been conducted an experimental study on the effect of sulfate reduction ondenitrificationunder anoxic condition. The results have demonstrated that the efficiency, the rate and the course of the denitrification processhave been changedby the sulfate reduction process. The efficiency of denitrification decreased from 100 to 81. 4 when the concentration of sulfate was increased. The maximum denitrification rate ranged from 6. 428 mg L min to 4. 04 mg Lmin when the concentration of sulfate solutionwas varied from 0 mg L to 2 000 mg L. Accordingly, the results have shown that the ammonia nitrogen was accumulated during the denitrification process which has been changed by the sulfate reduction process. Keywords sulfate reduction, denitrification stage, ammonium accumulation and anoxic conditions STUDY ONTHE PREPARTION OF MnZn FERRITE CO-PRECIPITATIONPOWDER WITHZn -Mn WASTE DRY BATTERYPeng Changhong et al 80 Abstract Mn -Zn ferrite co -precipitation powder was prepared by the reaction of simultaneous leaching,deep purification and co- 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 23, No. 5,Oct. , 2005