工业和危险废物处理手册

最后更新2023年2月2日星期四|工业废物

第二版，修订和扩展编辑

Zorex公司，纽顿维尔，纽约，纽约，和勒诺克斯理工学院，勒诺克斯，马萨诸塞州，美国

美国克利夫兰州立大学，俄亥俄州克利夫兰

霍华德·洛克利夫兰州立大学，美国俄亥俄州克利夫兰

康斯坦丁·雅皮雅吉斯库珀联盟，纽约，美国

顾问编辑

凯瑟琳洪丽NEC商业网络解决方案，欧文，德克萨斯州，美国

MAtlllL

Marcel dekker公司新YORK-BASEL

这本书的第一版是作为手册出版的工业废料《治疗》，第1卷，王浩胜、王浩松主编(Marcel Dekker, Inc.， 1992)。该版本于2006年出版于Taylor & Francis电子图书馆。“如果你想购买这本书，或者泰勒和弗朗西斯或劳特利奇数以千计的电子书收藏，请登录http://www.ebookstore.tandf.co.uk/．"

虽然已经采取了非常谨慎的措施，以提供准确和最新的信息，无论是作者(s)或出版商，或任何其他与此出版物相关的人，不承担任何损失，损害，或责任直接或间接造成或声称由这本书造成的。本文所载材料并非针对任何特定情况提供具体意见或建议。

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Marcel Dekker, Inc.，西马龙路，蒙蒂塞洛，12701，美国纽约州电话:800-228-1160;

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前言

环境管理人员，工程师和科学家有工业和危险的经验废物管理问题注意到需要一本范围全面、直接适用于特定行业日常废物管理问题、并被执业环境专业人员和教育工作者广泛接受的手册。

许多标准工业废物处理危险废物管理的文本充分涵盖了几个主要行业，对于常规的工厂内污染控制策略，但没有一本书或一系列的书，关注创新和替代环境技术，设计标准，废水的标准管理决策方法，区域和全球环境保护。

本手册强调深入介绍环境污染源、废物特征、控制技术、管理策略、设施创新、工艺替代方案、成本、案例历史、排放标准和每个工业或商业操作的未来趋势，如金属电镀和精加工行业或摄影加工行业，并深入介绍方法、技术、替代方案、区域影响。以及可能应用于所有行业的每个重要工业污染控制实践的全球影响，如工业生态、污染预防、工厂内危险废物管理、现场修复、地下水净化和雨水管理。

为了补充其他工业废物处理和危险废物管理文本，本手册涵盖了尽可能多的新主题。

工业生态、污染防治、厂内危险废物管理、雨水管理、摄影加工废物、肥皂和洗涤剂废物、禽畜废物、橡胶加工废物、木材工业废物、电厂在任何工业废物处理书中，第一次详细介绍了废物和金属精加工废物。作出了特别努力，邀请专家在他们自己的专门知识领域编写章节。由于工业危险废物处理的领域非常广泛，没有人能自称是所有行业的专家;对于这种性质的手册，集体的贡献比单个作者的演示更好。

这本手册将被用作大学教科书以及环境专业人士的参考书。它以对环境有重大影响的主要工业和有害污染物为特征。环境、土木、化学、卫生、机械和公共卫生工程和科学方面的教授、学生和研究人员将在这里找到有价值的教育材料。对于需要追踪、跟踪、复制或改进特定工业危险废物处理实践的环境管理人员或研究人员来说，每一种工业废物处理或实践的广泛参考书目都是非常宝贵的。

一个成功的针对特定行业的现代工业危险废物处理方案不仅包括传统的水污染控制，还有空气污染控制，噪音控制，土壤保持，场地修复，辐射防护，地下水保护，危险废物管理，固体废物处理，并结合工业和城市废物处理和管理。事实上，它应该是一个全面的环境控制方案。本手册的另一个目的是提供关于制定最可行的全面环境控制方案的技术和经济信息，使工业和地方政府都能受益。通常，最经济可行的方法是工业-城市废物联合处理。

我们要感谢纽约州奥尔巴尼环境保护部的王慕浩博士(Mu Hao Sung Wang)，他参与编辑了第一版，以及德克萨斯州欧文NEC商业网络解决方案(NEC Business Network Solutions)的Kathleen Hung Li女士，她是新版的咨询编辑。

王永泽、洪永泽、罗孝贤

内容

前言v

1.工业危险废物管理的工业生态实施

Lawrence K.Wang和Donald b . auulenbach

2.工业和危险废物污染物的生物测定

Sveltana。Selivanovskaya, Venera Z.Latypova, Nadezda Yu。Stepanova和Hung yong - tse

3.医药废物的处理

苏希尔·库马尔·古普塔，苏尼尔·库马尔·古普塔，洪永谢

4.油田和炼油厂废物的处理144王敏杰，洪永泽

5.金属精加工废料的处理217 Olcay Tünay, I§ik Kabda§h，和Hung yong - tse

6.托马斯·w·博伯，多米尼克·瓦科，托马斯·j·达贡和哈维

E.Fowler

7.肥皂和洗涤剂工业废物的处理

8.纺织废料处理400托马斯·贝克托德，爱德华·伯切尔，洪永谢

9.治疗磷酸工业Constantine Yapijakis和Lawrence K.Wang

10.纸浆和造纸厂废料的处理

11.工厂内管理和工业有害物质的处置

12.生物技术应用工业废物处理624

郑祖华，戴仲利，沃洛迪米尔·伊万诺夫和洪永谢

13.乳制品的处理处理废水661

Trevor J.Britz, Carné van Schalkwyk，洪永谢

14.海产品加工废水处理694郑珠华、陈宽耀、洪永泽

15.肉类废弃物的处理738 Charles J.Banks，王正建

16.手掌治疗石油Wastew776号MohdAli Hassan, Shahrakbah Yacob, Yoshihito Shirai和yong - tse

挂

17.橄榄油废物处理

阿德尔·阿瓦德，哈娜·萨尔曼，洪永谢

18.马铃薯废水处理882洪永tse, Howard H.Lo, Adel Awad, Hana Salman

19.雨水管理及处理

Constantine Yapijakis, Robert Leo Trotta, Chein-Chi Chang和Lawrence K.Wang

20.场地修复及地下水净化

劳伦斯K.Wang

21.防止污染1053

陈宝禄、沈志强、洪永泽和王光强

22.农药工业废物的处理

约瑟夫M.Wong

23.禽畜废物处理1142

陈保保，邹帅文，洪永谢，王光宇

24.饮料废物处理1171陈国宝，盛瑞松，洪永泽

25.烘焙废弃物处理1189陈保，杨磊，白仁碧，洪永泽

26.爆炸废物处理1209 J.Paul Chen，邹帅文，Simo Olavi Pehkonen，洪永谢和Lawrence K.Wang

27.食物废物处理

宇喜正雄，今井刚和洪永谢

28.垃圾渗滤液的处理1257 Michal Bodzek, Joanna Surmacz-Gorska, Hung young - tse

29.工业污染物的现场监测与分析1321 Jerry R.Taricska, Hung yong - tse, Kathleen Hung Li

30.Jerry R.Taricska, Lawrence K.Wang, Hung yong - tse, Joo-Hwa Tay, Kathleen Hung Li

31.木材工业废物的处理

劳伦斯K.Wang

32电力工业废物的处理

劳伦斯K.Wang

指数

1447

贡献者

美国纽约州特洛伊市唐纳德·b·奥伦巴赫·伦斯勒理工学院叙利亚拉塔基亚市阿德尔·阿瓦德·蒂什林大学新加坡国立大学查尔斯·j·班克斯英国南安普敦大学奥地利因斯布鲁克利奥波德·弗兰兹大学美国纽约州罗切斯特市托马斯·w·博伯*伊士曼柯达公司波兰格利维策西里西亚理工大学马蒂兰斯泰伦博斯大学南非Eduard Burtscher leopold - franz - university，因斯布鲁克，奥地利哥伦比亚特区水和下水道管理局，美国华盛顿特区

新加坡国立大学，新加坡Thomas J.Dagon*伊士曼柯达公司，美国纽约州罗彻斯特，美国纽约州罗彻斯特Sudhir Kumar Gupta印度理工学院，印度孟买Sunil Kumar Gupta印度理工学院，印度孟买Mohd Ali Hassan大学，马来西亚马来西亚Serdang，美国俄亥俄州克利夫兰州立大学，山口大学，山口日本Volodymyr Ivanov南洋理工大学，新加坡Isik Kabdash伊斯坦布尔技术大学，伊斯坦布尔，土耳其Venera Z.Latypova喀山国立大学，喀山，俄罗斯Kathleen Hung Li NEC商业网络解决方案，欧文，美国德克萨斯州Howard H.Lo克利夫兰州立大学，美国俄亥俄州克利夫兰，新加坡Simo Olavi Pehkonen新加坡国立大学

*退休。

叙利亚拉塔基亚的Hana Salman Tishreen大学

斯维特拉娜。喀山国立大学，俄罗斯喀山

新加坡国立大学，新加坡

独立环境顾问，美国纽约德尔玛

九州理工学院，日本北九州

新加坡南洋理工大学

Nadezda。斯特喀山技术大学，喀山，俄罗斯

印度理工学院，印度孟买，波兰格利维策，西里西亚理工大学，Jerry R.Taricska Hole Montes, Inc.，美国佛罗里达州那不勒斯。joo hwa Tay南洋理工大学，新加坡Stephen Tiong-Lee Tay南洋理工大学，新加坡Robert Leo Trotta Sullivan县公共工程部，美国纽约州蒙蒂塞洛

奥尔凯Tünay伊斯坦布尔技术大学，伊斯坦布尔，土耳其

山口正雄大学，山口，日本

美国纽约罗彻斯特柯达公司

Corné van Schalkwyk University of Stellenbosch, Matieland，南非

劳伦斯k .王Zorex公司，纽顿维尔，纽约，和勒诺克斯研究所

水技术，勒诺克斯，美国马萨诸塞州，王正健南安普顿大学，英国南安普顿约瑟夫。m .王布莱克和韦奇，康科德，美国加州，马来西亚沙拉巴雅科布大学，马来西亚雪当，新加坡杨雷新加坡国立大学，新加坡库珀联盟，纽约，美国纽约，邹帅文新加坡国立大学，新加坡

工业危险废物管理的工业生态实施

劳伦斯K.Wang

美国马萨诸塞州勒诺克斯水技术研究所和美国纽约州牛顿维尔Zorex公司

唐纳德B.Aulenbach

伦斯勒理工学院，特洛伊纽约，美国

1.1介绍

本章对工业生态学(IE)进行了批判性的回顾、讨论、分析和总结。涉及的主题包括:工业工程的定义、目标、角色、目标、方法、应用、实施框架、实施水平、工业生态学家的资格，以及分析和设计的方法和方法。IE的好处是与之相关的可持续农业、工业与环境、零排放与零排放、危险废物、清洁生产、废物最小化、污染预防、环境设计、材料替代、去物质化、脱碳、温室气体、工艺替代、环境恢复、场地修复[1-46]。使用IE概念的案例历史由奥地利维也纳的联合国工业发展组织(UNIDO)收集[39-41]。本章介绍了这些历史案例，以说明清洁生产、零排放、废物最小化、材料替代、工艺替代和脱碳。

1.2产业生态的定义

根据牛津英语词典，工业是“聪明的或聪明的工作”，也是生产劳动的特定分支。生态学是生物学的一个分支，研究生物与其环境之间的相互关系。生态学更多地意味着自然力量和生物的网络，它们的竞争与合作，以及它们如何相互依存[2-4]。

最近引入的术语“工业生态”起源于Frosch和Gallopoulos在一篇关于环境有利的制造业策略的论文中使用的术语。工业生态学(IE)现在是可持续性系统科学的一个分支，或者是设计和运行可持续的和与自然系统相互依赖的工业系统的框架。它寻求平衡工业生产和经济绩效与当地和全球生态制约的新兴理解[10,13,20]。

系统是以结构化的方式相互关联的一组元素。元素被视为具有共同目的的整体。一个系统的行为不能简单地通过分析它的各个元素来预测。一个系统的属性来自于它的元素之间的相互作用，并且作为独立的部分而不同于它们的属性。系统的行为源于要素之间的相互作用以及系统与其环境之间的相互作用(系统+环境=更大的系统)。元素的定义和系统边界的设置是“主观的”行为。

在这种情况下，工业体系不仅适用于私营部门的制造业和服务业，也适用于包括提供基础设施在内的政府运作。工业系统的完整定义将包括服务、农业、制造业、军事和民用业务，以及垃圾填埋场、回收设施、能源设施、输水设施、水处理工厂、下水道系统、污水处理设施、焚化炉、核废料储存设施和运输系统。

工业生态学家是以系统的观点，寻求整合和平衡工业系统的环境、商业和经济发展利益，并将“可持续性”视为一个复杂的、整个系统的挑战的专家。工业生态学家将致力于创建全面的解决方案，通常只是简单地将独立的经过验证的组件集成到整体设计概念中，以供客户实施。

一个典型的产业生态团队包括工业生态、生态工业园区、经济发展、房地产开发、金融、城市规划、建筑、工程、生态、可持续农业、可持续产业系统、组织设计等领域的IE合作伙伴、合伙人和战略盟友。IE团队的核心能力是能够将这些不同领域的贡献整合到企业、政府机构、社区和国家的整个系统解决方案中。

目标、角色和目标

工业生态学家的任务是解释和调整对自然系统的理解，并将其应用于人造系统的设计，以实现一种不仅更高效，而且从本质上适应自然系统的容忍度和特征的工业化模式。通过这种方式，它将有一个内在的保险来防止进一步的环境意外，因为它们的根本原因将被设计出来。

工业生态学的一个实际目标是减轻人均和每一美元经济活动对环境的影响，而工业生态学家的作用是通过实际努力找到杠杆或显著改善的机会。产业生态可以在产业链的任何地方寻找杠杆，从开采和初级生产到最终消费，也就是说，从摇篮到重生。在这方面，一个表演的工业生态学家可能会成为一个保护者，当实现无休止的材料轮回[3]。

IE的首要目标是建立一个几乎可以回收所有材料的工业体系。它使用并向环境释放最少的废物。工业系统的发展路径遵循从第一类工业系统到第二类工业系统，最后到第三类工业系统的有序发展，如下:

1.第一类工业系统代表了一个初始阶段，需要高通量的能源和材料的功能，并表现出很少或没有资源回收。这是一个曾经的流动系统，具有基本的管道末端污染控制。

2.第二类工业系统是一个过渡阶段，在这个阶段，资源回收对工业系统的运作更为重要，但不能满足其对资源的需求。制造过程和环境过程至少部分地集成在一起。整个设施规划至少部分实施。

3.第三类工业系统代表最后的理想阶段，在这个阶段，工业系统回收生产的所有物质产出，尽管仍然依赖外部能源投入。

第三类工业生态系统几乎可以自我维持，只需要很少的投入就能维持基本功能，并为成千上万的不同物种提供栖息地。因此，最终阶段达到Type III是IE[11]的目标。最终，社区、城市、地区和国家将在自然资源和环境方面变得可持续。Frosch[9]说:

“工业生态的理念是前者废料，而不是自动送去处理，应被视为原材料-对其他工艺和产品有用的材料和能源来源。总体思想是考虑工业系统如何朝着相互关联的食物网的方向发展，类似于自然系统，这样废物最小化就成为工业系统的一个属性，即使它不完全是单个过程、工厂或工业的属性。”

IE为可持续工业化提供了基础，而不仅仅是环境管理的渐进式改善。工业工业的目标表明，在失去其工业基础的主要组成部分的经济体中，存在着再工业化的潜力。具体来说，工业生态学的目标不仅仅是传统意义上的减少污染和浪费，而是要减少各种材料和燃料的产量，无论它们是作为产品、排放物还是废物离开一个场所。

工业工业的上述目标为工业化国家和发展中国家指明了一条新的道路。雷竞技手机版app以工业生态为基础的发展战略的中心目标是大大提高经济在资源利用方面的效率，减少对不可再生资源的依赖，减少污染。一个必然的目标是修复过去的环境破坏和恢复生态系统。认识到这种转变带来的巨雷竞技手机版app大机遇的发展中国家可以跨越过去工业化的错误。他们将拥有更具竞争力和污染更少的企业[21]。

1.4方法及应用

工业工程方法包括(a)将系统科学应用于工业系统，(b)定义系统边界以纳入自然世界，以及(c)寻求优化该系统。

工业生态学在可持续的基础上应用于人类活动的管理，方法是:(a)尽量减少能源和材料的使用;(b)确保人民可接受的生活质量;(c)尽量减少人类活动对生态的影响，使其达到自然系统可以维持的水平;(d)保护和恢复生态系统健康和维护生物多样性；(e)维持工业、贸易和商业系统的经济可行性;(f)在产品和工艺的生命周期内协调设计;以及(g)能够在意识到短期创新的长期影响的情况下创造短期创新。

IE的应用将改善各种规模的工业系统的规划和性能，并将有助于设计有助于国家和全球解决方案的地方和社区解决方案。对于小型工业系统应用，IE通过改善企业的环境表现和战略规划，帮助企业提高竞争力。对于中等规模的工业系统，IE帮助社区发展和维持一个良好的工业基础和基础设施，而不牺牲其环境质量。对于大型工业系统，IE帮助政府机构设计政策和法规，改善环境保护，同时建立企业竞争力。

[20]的几个场景提供了IE在公司、城市和发展中国家层面全面应用的远景。本书中的组织列表、在线信息源和参考书目提供了IE信息的来源。

1.5任务、步骤和实现框架

Pratt和Shireman一遍又一遍地为实践工业生态管理提出了三个简单但非常强大的任务:

1.任务一，生态管理:头脑风暴试验和实施减少或消除污染的方法;

2.任务2，生态审计:确定材料使用、能源使用、污染和废物减少的具体例子(任何形式的吞吐量);

3.任务3，生态会计:数钱。计算节省了多少，然后计算产生浪费和污染的成本，然后重新开始这个循环。

上述三项任务本质上是生态管理、生态审计和基于活动的生态会计，它们是相互关联的生态管理框架的一部分。

Pratt和Shireman进一步提出了一种方法，通过一系列可能有14个具体步骤来实现这三个任务，从最初的第一步，“提供全面的公司承诺”，到最后的第14步，“继续这个过程”，再回到持续改进的循环中:

第一步:提供整体的公司承诺。

步骤2:组织管理工作。

第三步:组织审核。

第四步:收集背景信息。

第五步:进行详细的评估。

第六步:检查和组织数据。

步骤7:确定改进方案。

第八步:优先选择。

步骤9:执行快速通道选项。

步骤10:分析选项。

步骤11:执行最佳选项。

步骤12:测量结果。

步骤13:标准化改进。

步骤14:继续该过程。

“三个任务”中的每一个组成部分都不一定属于离散的类别。为了清晰地表示，每个任务都被分为几个步骤。表1显示了这些步骤在这个系统方法中重叠和重复。为了便于表示和解释，当前作者对任务和步骤的名称进行了轻微修改。

表1企业层面应用产业生态的实施流程

任务1:生态管理任务2:生态审计

任务3:生态会计

第一步:整体公司承诺

Step2组织管理工作

确定改进选项的优先级

一步

十步

11步骤lS步骤l4 .单击“确定”

步骤3组织审计步骤4收集背景信息

步骤5进行详细评估

步骤6检查和整理数据步骤7确定改进方案步骤测量结果

步骤S进行详细评估

测量结果l2

分析选项

执行最佳选项

标准化改进继续这个过程

如表1所示，公司必须最初提供整体的公司承诺(步骤1)，并在任务1中组织管理工作(步骤2)，这将推动实现过程向前(并围绕)。一旦生态管理团队在任务1(步骤1和步骤2)中启动了工业生态实施过程，生态审计团队开始任务2(步骤3-7)，提供支持工业生态方法的背景和理论，生态会计团队开始任务3(步骤5)，进行详细评估。然后，生态管理团队必须在任务1(步骤7-11)中提供逐步的指导和方向，以确定、优先级、实施、分析并再次实施最佳选项。随后，生态审计团队(任务2，步骤12)和生态会计团队(任务3，步骤12)都应该衡量实施的最佳方案(任务1，步骤11)的结果。最终将改进标准化，并继续该过程直到取得最佳结果(任务1，步骤13和14)的总体责任仍将由生态管理团队执行。

1.6工业生态学家的资格

在公司层面应用产业生态的实施过程(如表1所示)在概念上可能听起来很温和。在现实中，每项任务的每一步都将面临技术、经济、社会、法律和生态的复杂性，只有合格的工业生态学家才能完成。

因此，实施产业生态最重要的因素将是利用公司内部的专业知识和热情以及外部的专业帮助。为他们服务的合格的工业生态学家必须在理解规章制度、评估制造过程和废物、确定各种选择和测量结果方面具有各自的知识。因为很难找到一个拥有所有所需知识的工业生态学家，所以通常会将不同领域的专家聚集在一起来完成所需的IE任务。

由合格的工业生态学家组成的团队应该对以下与该问题具体相关的专业领域的可能性和方法有明确的认识:

1.目标工业体系的工业或制造工程;

2.能源消耗而且物质平衡环境审计;

3.清洁生产、材料替代和非物质化;

4.零排放、脱碳、减废、防污染;

5.可持续农业和可持续工业;

6.产品的工业代谢和生命周期分析;

7.场地修复及环境修复;

8.生态和全球环境分析;

9.会计与经济分析;

10.法律、政治事务和IE杠杆分析。

IE团队可能不需要具备以上所有的专业知识。例如，如果有关工业系统没有受到危险物质的污染，则可能不需要现场补救的专门知识。如果IE级别是在公司一级，而不是在区域或国家一级，则可能不需要全球环境分析的专门知识。

1.7分析和设计的方法和手段

表1中列出的工业生态项目实施的每一项任务和每一个步骤，如果不了解IE分析和设计的方法和方法，就不能完成。靛蓝发展，RPP国际[13]可持续发展部的一个中心，已经确定了7种用于分析和设计的IE方法和工具:(a)工业代谢;(b)城市足迹;(c)投入产出模型;(d)生命周期评估;(e)环境设计;(f)防止污染;(g)乘积延长寿命．Ausubel[2]和Wernick等人[45]建议搜索杠杆将是IE实现的重要工具。

联合国工业发展组织[39-41]和Ausubel和Sladovich[4]强调了清洁生产、防止污染、减少废物、可持续发展、零排放、材料替代、非物质化、脱碳、功能经济分析和IE指标的重要性。本文分别阐述了这些产业生态分析与设计的方法和手段。

1.8可持续农业、工业和环境

因为工业工程是可持续性系统科学的一个分支，或者是作为与自然系统相互依赖的可持续生命系统设计和运行工业系统的框架，理解和实现可持续农业和工业将是可持续环境成功的最重要的关键。

一个工业生态学家可能认为整个系统需要养活地球，保护和恢复其农田，保护生态系统和生物多样性，并仍然为不断增长的人口提供水，土地，能源和其他资源。以下只是实现可持续农业和工业的众多可能性之一:利用工业和商业烟囱排放的大量二氧化碳气体作为脱碳、污染控制、资源开发和节约成本的资源[22,24,39-42]。

应对可持续系统发展所涉及的挑战，可以是技术上的，也可以是管理上的，将需要许多技术、经济、社会、政治和生态研究学科之间的跨学科协调。

1.9零排放、零排放、清洁生产、废物最小化、污染预防、环境设计、材料替代、非物质化、工艺替代

1.9.1术语与政策推广

零排放、零排放、清洁生产、减少废物、防止污染、环境设计、材料替代、非物质化等术语都是紧密相关的，每一个都是不言自明的。美国环境保护署(USEPA)、联合国工业发展组织(UNIDO)和其他国家和国际组织在不同时期分别进行了推广[8,19,23,30-34,39-46]。

环境设计(DFE)是工业生态学家在工业生态学框架下发展起来的一种系统的决策支持方法。环境设计团队将这种系统方法应用于正在设计的产品或过程的所有潜在环境影响:使用的能源和材料;制造和包装;交通运输;消费者使用、再用或循环再造;和处置。环境设计工具使得从化学设计、工艺工程、采购实践、最终产品规范到使用后回收或处置的生产过程的每一步都能考虑到这些影响。它还使设计师能够将成本、质量、制造过程和效率等传统设计问题作为同一决策系统的一部分。

1.9.2零排放

的背景下，各国政府和汽车行业都在大力提倡零排放能源系统特别是在使用氢作为能源方面。最近的注意力集中在电动汽车作为零排放汽车，更大的问题是汽车所嵌入的能源和材料系统。关于氢能的经典研究可以在Hafele等人的技术文章中找到。[12]。“零排放”一词主要用于空气排放控制领域。

1.9.3零放电

零排放的目标是在工业系统内实现水和废水的全面循环，并消除任何有毒物质的排放。因此，“零排放”一词主要用于水和废水处理厂，意思是水循环总量。在极少数情况下，工厂内空气排放的完全循环也被称为“零排放”。废水回用是重要的，不仅是为了环保，也是为了节约用水在水资源短缺地区，如美国加利福尼亚州。本文列举了几个成功的IE案例，以说明零排放的优点:

污水循环总量饮用水处理工厂

从饮用水处理厂(传统的沉淀过滤厂或创新的浮选过滤厂)产生的废水量约占工厂总流量的15%。废水全循环用于生产饮用水可以节约用水和成本，解决废水排放问题[15,3538]。

造纸厂水和纤维的总循环

在造纸厂使用浮选澄清剂和纤维回收设施，可实现水和纤维几乎完全循环，进而实现零排放[16]。

淀粉厂总水和蛋白质循环研究

使用膜过滤而淀粉生产厂的蛋白质回收设施可以实现接近全部的水和蛋白质循环，进而实现零排放的任务[39-41]。

清洁生产、减少废物、防止污染、对环境产生良性影响的设计、材料替代和非物质化都是相互关联的术语。联合国工业发展组织(维也纳，奥地利)正式使用和推广清洁生产[39-40]，而减少废物和预防污染则由美国环保署和美国州政府机构正式使用和推广。最小化环境影响的设计与清洁生产非常相似，主要用于学术领域的研究人员。清洁生产强调生产过程和污染控制过程的整合，以节约成本、减少废物、预防污染、可持续农业、可持续工业和可持续环境为目的，使用材料替代、非物质化，有时甚至是工艺替代的方法。因此，清洁生产是一个比减少废物、预防污染、可持续性、材料替代、工艺替代等更广泛的术语，类似于对环境有良性影响的设计。此外，从长远来看，在工业系统中实施清洁生产总能为工厂节省资金。考虑到废物是需要回收的资源，这是使用清洁生产技术的IE项目成功的关键。

1.10通过实施工业生态成功管理危险废物的案例

这里介绍了几个成功的IE案例，以证明危险废物管理的清洁生产的优势[40]。

1.10.1法国巴黎Delot Process SA钢铁厂采用的新镀锌钢技术

镀锌是钢的一种防锈处理方法。传统的工艺包括对钢表面进行化学预处理，然后在450°C的长时间熔融锌浴中浸泡。旧的工艺需要大量昂贵的材料和高污染的危险废料。清洁生产技术包括:(a)感应加热熔化锌，(b)电磁场控制锌液的分布，以及(c)工艺的现代计算机控制。其优点包括完全抑制传统电镀废物，减少锌库存，更好地控制锌涂层的质量和厚度，减少劳动要求，减少维护，以及更安全的工作条件。随着清洁生产技术的应用，与传统的浸涂工艺相比，资本成本降低了三分之二。的投资回收期当时是三年更换现有厂房设施。

1.10.2印度孟买世纪纺织公司硫黑染色废水中有害硫化物的减少

硫染料是一种重要的染料，可产生一系列深颜色，但由于使用传统还原剂，硫染料会造成严重的污染问题。旧的染色工艺包括四个步骤:(a)将水溶性染料溶解在烧碱或碳酸钠的碱性溶液中;(b)然后将染料还原为亲和形式;(c)布料已染色;并且(d)染料通过氧化过程转化回不溶性形式，从而防止染料从织物上洗掉。清洁生产技术包括使用65份淀粉化学品Hydrol™和25份烧碱来取代100份原来的硫化钠。其优点包括:降低出水中的硫化物含量，改善二次沉淀特性沉降槽的活性污泥厂，减少了处理厂的腐蚀，消除了工作场所硫化物的恶臭。所使用的替代品基本上是一种废物流这为他们节省了大约12000美元的资本支出，每年的运营成本约为1800美元(1995年的成本)。

1.10.3英国肯特郡Blueminster包装厂用无毒水基胶粘剂取代有毒溶剂型胶粘剂

在英国的Blueminster，当使用溶剂型粘合剂时，粘合剂的成分，通常是聚合物和树脂(会变得有粘性)被溶解在合适的有机溶剂中。将溶液沉淀，再通过蒸发去除溶剂，得到胶膜。在许多粘合剂中，溶剂是挥发性有机化合物(VOC)，蒸发到大气中，从而导致大气污染。这里的清洁生产过程涉及使用水性粘合剂来取代溶剂型粘合剂。与溶剂型胶粘剂相比，水性胶粘剂无毒、无污染、不爆炸、无害，只需20-33%的干燥能量，不需要特殊的溶剂回收系统和防爆工艺设备，特别适用于食品包装。经济效益主要来自于不使用溶剂，可以在设备、原材料、安全预防措施和管理费用方面节省大量成本。

1.10.4希腊雅典附近Germanakos SA制革厂有毒铬的回收和循环利用

制革是一种将兽皮转化为稳定材料的化学过程。鞣剂用于生产不同质量和性能的皮革。三价铬是主要的鞣剂，因为它生产现代，薄，轻皮革适用于鞋面，服装，和室内装饰。但是，工厂出水中残留的铬具有极高的毒性，其出水浓度限制在2 mg/L。开发了一种从制革废液中回收和再利用三价铬的清洁生产技术，既节约成本又控制污染。鞣制皮革时使用硫酸铬，pH值为3.5-4.0。鞣制后，溶液通过重力排放到收集坑。在回收过程中，在转移过程中对液体进行筛分，以去除来自兽皮的颗粒和纤维。然后将液体泵入一个处理槽，在那里加入氧化镁，搅拌，直到pH值至少达到8。搅拌关闭，铬沉淀成致密的氢氧化铬污泥。沉淀后，将清澈的液体倒掉。剩余的污泥通过加入浓硫酸溶解，直到pH值达到2.5。 The liquor now contains chromium sulfate and is pumped back to a storage tank for reuse. In the conventional chrome tanning processes, 20-40% of the chrome used was discharged into wastewaters as hazardous substances. In the new cleaner production process, 95-98% of the spent trivalent chromium can be recycled for reuse. The required capital investment for the Germanakos SA plant was US$40,000. Annual saving in tanning agents and pollution control was $73,750. The annual operating cost of the cleaner production process was $30,200. The total net annual savings is $43,550. The payback period for the capital investment ($40,000) was only 11 months.

1.10.5美国俄勒冈州达拉斯Praegitzer工业公司从印刷电路板蚀刻液中回收有毒铜进行再利用

在印制电路板的制造过程中，不需要的铜被酸溶液如氯化铜腐蚀掉。随着铜的溶解，溶液的效力下降，必须进行再生，否则就会变成有害废物。传统的方法是将酸化的过氧化氢产生的铜离子氧化。在此过程中，废液中的铜以氧化铜的形式析出并被填埋。清洁生产工艺技术采用电解分离槽，同时再生蚀刻液和回收不需要的铜。一种特殊的薄膜允许氢离子和氯离子通过，但不允许铜离子通过。铜通过排气阀转移，并在阴极回收为纯铜片。这种清洁生产工艺的优点是:提高电路板的质量，消除有害铜废水的处理成本，保持蚀刻液的最佳成分，回收纯铜用于重复使用，以及零排放有害废水。每年在材料和处置方面节省的费用为15.5万美元。资本投资成本为22万美元。 So the payback period for installation of this cleaner production technology was only 18 months.

1.10.6危险废物作为废物衍生燃料的循环利用

Southdown, Inc.，休斯顿，德克萨斯州，美国

Southdown, Inc.在美国各地从事水泥，预拌混凝土，混凝土产品，建筑骨料和危险废物管理行业。据索思唐说，它们对环境和环境都做出了重大贡献节能通过利用废物衍生燃料作为补充燃料来源。水泥窑能量回收是管理某些有机危险废物的理想方法。在水泥和其他工业中燃烧有机危险废物作为补充燃料是他们的工程方法。通过用固体危险废物燃料仅替代其15%的化石燃料需求，一个现代化的干法年产65万吨熟料的水泥厂每年可节约相当于5万桶石油(或1.25万吨煤)的能源。Southdown通常取代10-20%的化石燃料它需要用危险的废弃燃料来制造水泥。当然，通过使用危险废物燃料，国家的危险废物(包括感染浪费问题至少以经济优势部分解决了这个问题。

1.10.7年二氧化碳排放的利用和减少

工厂

美国麻萨尼亚州勒诺克斯水技术研究所的王l.k.k wang博士及其同事对脱碳进行了广泛研究，并得出结论，脱碳在技术上和经济上都是可行的，特别是当工业烟囱中的二氧化碳气体被收集起来，作为制革厂、奶牛场、水处理厂和城市污水处理厂的化学品在工厂内重新使用时[22,23,42]。温室气体，如二氧化碳、甲烷等，在过去的50年里导致了全球变暖。下个世纪，全球平均气温可能上升1.4至5.8摄氏度。工业和汽车排放的二氧化碳是主要原因全球变暖的原因．根据联合国环境规划署2001年2月发布的报告，长期影响在未来可能使全球每年损失约3040亿美元。这是由于下列预计损失:(a)更频繁的热带气旋造成人命损失和财产损失;(b)海平面上升造成的土地损失;(c)对渔业资源、农业和水供应的损害;(d)许多濒危物种的消失。从技术上讲，二氧化碳是一种气体，可以通过使用任何碱性物质的洗涤过程轻松地从工业烟囱中去除。然而，去除二氧化碳的技术被认为不具有成本效益。只有重用才是解决方案。制革厂废水中约20%的有机污染物是溶解的蛋白质，可以使用制革厂自己的气体(主要含有二氧化碳)进行回收。 Similarly, 78% of dissolved proteins in a dairy factory can be recovered by bubbling its stack gas (containing mainly carbon dioxide) through its waste stream. The recovered proteins from both tanneries and dairies can be reused as animal feeds. In water softening plants using化学沉淀工艺过程中，堆积气可重复使用作为沉淀剂去除硬度。在城市污水处理厂中，含有二氧化碳的烟囱气可以作为中和剂和增温剂重复使用。由于大量的二氧化碳气体可以立即作为化学品在工厂内的各种应用中重新使用，生产二氧化碳气体的工厂实际上可以节省化学成本，产生有价值的副产物，保存热能，减少全球变暖问题[47]。

通过回顾这些历史案例，人们将认识到材料替代是清洁生产的重要工具，反过来也是工业生态的重要工具。此外，材料替代被认为是非物质化理论的一个主要因素。该理论认为，当一个国家变得更加富裕时，满足新的或不断增长的经济功能所需的物质质量会随着时间的推移而减少。脱碳的补充概念，即每单位能源生产的碳释放量随着时间的推移而减少，既更容易检验，也已被许多科学家充分研究。非物质化只有在使用更少的资源时才有利，或至少保持不变，加工过程中的终身浪费和生产中的浪费[43]。

希望通过工业生态调查，可以制定战略，以促进更有效地利用物质和能源资源，并减少向我们宝贵的环境释放有害和无害废物。希望我们能够平衡工业系统和生态系统，这样我们的农业和工业就可以持续很长一段时间，甚至无限期地持续下去，而不会造成严重的消耗或环境损害。将产业生态融入经济，将为大家带来巨大利益。

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工业废物污染物的生物测定

斯维特拉娜。Selivanovskaya和Venera Z.Latypova

喀山国立大学，俄罗斯喀山

Nadezda。斯特

喀山技术大学，喀山，俄罗斯

Yung-Tse挂

克利夫兰州立大学，美国俄亥俄州克利夫兰

2.1介绍

环境中的持久性污染物影响人类健康和生态系统。评估这些污染物的风险对于环境政策的制定是非常重要的。生态风险评估(ERA)是评估化学或物理压力对环境的不利影响的工具。预计ERA将成为美国能源部(US DOE)完成废物管理[1]的主要工具。毒性生物测定是ERA的重要证据。最近的环境立法和对土壤和水污染风险认识的提高刺激了对灵敏和快速的生物测定法的需求，这种生物测定法利用当地和与生态有关的生物来探测污染的早期阶段和监测随后的生态系统变化。

自20世纪70年代正式成立以来，水生生态毒理学迅速成熟为一门实用学科[2-4]。自20世纪80年代以来，为了更好地理解化学制剂对生物完整性的急性和慢性损害，综合生物/化学生态毒理学策略和评估方案普遍受到青睐[5-8]。然而，对固体或粘液状废物的生物测定所获得的经验还不充分。

目前，对受污染物体的风险评估主要基于对有毒物质优先清单的化学分析。这种分析方法不考虑混合物毒性，也不考虑现有污染物的生物利用度。在这方面，生物测定提供了一种替代方法，因为它们构成了一种与环境相关的毒性的测量方法，即在复杂的环境基质中，一组相互作用的污染物的生物可利用部分的影响[9-12]。

在化学污染控制策略中使用生物检测比化学监测有几个优点。首先，这些方法测量感兴趣化合物的生物利用度与化合物的浓度及其内在毒性相结合的影响。其次，大多数生物测量是整合对大量个体和相互作用过程的影响的唯一方法。在检测环境中的不利条件方面，生物监测方法通常比化学分析更便宜、更精确和更敏感。这是因为生物反应在本质上是非常综合和累积的，特别是在生物组织的更高层次上。这可能会导致在空间和时间上的测量数量[12]的减少。

生物效应测量的一个缺点是，有时很难将观测到的效应与污染的特定方面联系起来。鉴于目前以化学为导向的污染治理政策和揭示化学的具体问题，很明显，生物效应分析永远不会完全取代化学分析。然而，在某些情况下，通过允许生物效应触发化学分析(综合监测)，可以减少标准化学分析的数量，从而为更精细的分析程序争取时间[12]。

2.2一般考虑

根据USEPA的规定，ERA的关键方面是问题制定阶段。该阶段被美国环保局定义为识别处于风险中的生态系统组成部分，并指定用于评估和测量风险的端点。评估端点是ERA中要考虑的有价值资源的表达式，而测量端点是用于评估评估端点的实际数据度量。

毒性试验可根据其暴露时间(急性或慢性)、作用方式(死亡、生长、繁殖)或有效反应(致死或亚致死)进行划分(图1)[11]。毒性试验分类的其他方法包括急性毒性、慢性毒性和特异性毒性(致癌性、遗传毒性、生殖毒性、免疫毒性、神经毒性、皮肤和其他器官的特异性暴露)。例如，基因毒性揭示了干扰生态基因库的风险，导致生物群和人类的突变性和/或致癌性增加。与正常毒性不同，基因毒性效应的发生率被认为只与浓度部分相关(一击模型)。

毒性试验可以测量急性或慢性毒性。急性毒性是指在放电附近可能发生的急性作用。急性毒性试验