工业污染源控制与管理丛书–工业污染减排潜力分析与技术评估

“十四五”时期国家重点出版物专项出版规划项目（1）基于作者申报的重点科研项目，内容原创性较强（2）内容实用性和可借鉴性较强（3）作者队伍较强

本书针对当前工业污染源精准化管理的热点研究问题，以实现区域、流域、行业精准化污染减排潜力分析为主线，主要介绍了作者及其团队在工业污染源精准化管理领域的多个层面和尺度开展的潜力分析、精准化管理、决策及实践应用案例。其中，在工业污染源潜力分析方面，构建了不同尺度的潜力评估模型，并专门针对全过程减排潜力模型进行了详细、深入的研究；在精准化管理方面，本书介绍的行业、区域、流域模型均逐层将行业、区域、流域的污染物减排约束到具体的生产过程，可为精准化管理提供参考；在决策方面，介绍的全过程减排潜力评估模型采用多目标决策方法，兼顾减排潜力、成本效益和碳减排，可为行业污染减排提供经济可行、碳排放减少和具有较大污染减排潜能的决策方案；在实践应用层面，介绍了包装印刷、制糖和水泥三个行业的案例、辽河流域清洁生产潜力分析的案例，以及甘肃、南阳、佛山市顺德区等不同区域尺度的研究案例。本书旨在向读者展示当前工业污染源精准化管理和工业污染减排潜力分析的方法、模型及其应用，具有深入浅出的特色，可供工业污染源管理和工业污染减排领域相关的科研人员、企业管理者、政策制定者参考，也可供高等学校环境科学与工程、生态工程及相关专业师生参阅。

乔琦，中国环境科学研究院，副总工、研究员，乔琦研究员现任中国环境科学研究院副总工程师，清洁生产与循环经济创新基地首席专家，兼任中国环境科学学会生态产业分会主任委员、中国环保产业协会循环经济专业委员会秘书长、联合国工发组织（UNIDO）南南合作中心绿色工业园区项目特聘专家。九三学社人口、资源和环境委员会委员等。乔琦研究员是我国早期从事清洁生产和循环经济领域研究的人员之一，多年来一直致力于循环经济、生态工业和清洁生产领域理论方法和环境管理技术方面的研究。近年来紧密围绕建设资源节约型、环境友好型社会的新时期目标，结合环境保护重点工作，开展了大量科研创新和前瞻性研究。依托国家重大科研项目，在清洁生产和循环经济理论研究、技术开发、标准及规范制订等多方面不断探索，先后主持了国家和省部级重点科研项目30多项，包括国家重点研发计划《大气环保产业园创新创业政策研究及应用》，国家大气重污染成因与治理攻关项目《“散乱污”企业和企业集群判定方法研究》、《濮阳市大气污染源排放清单编制》、《濮阳市城市尺度精细化来源解析》和《濮阳市大气污染综合解决方案》，科技重大专项《辽河流域重点工业集聚区节水减排清洁生产技术集成研究和示范》、国际科技合作项目《石化和制药行业节水减排平台技术研究与示范》、中国工程院重大院士科技咨询项目《我国重点行业清洁生产技术评估与发展战略研究》、国家自然科学基金《产业多样性对工业生态系统稳定性的影响研究》， “十一五”国家科技支撑计划课题《清洁生产技术评价与标准研究》、“十五”科技攻关计划攻关课题《循环经济理论与生态工业技术研究》、环境保护部规划预研究项目《循环经济与“十二五”环境保护规划研究》及《流域清洁生产与循环经济研究》、UNEP项目《清洁生产和节能一体化审核》、UNIDO项目《中国造纸EST技术应用的评估》、UNDP项目《本溪城市环境管理能力建设》等，带领团队在我国清洁生产和循环经济理论、方法及应用研究等方面取得的多项创新性科研成果，在推动我国清洁生产、循环经济和生态工业发展中发挥了重要作用。同时，也形成了一支专业结构合理、中青年研究人员相结合、综合实力强、团结奋进的科研队伍。

第1章  工业污染减排研究进展  001
1.1  工业污染减排现状及潜力  002
1.1.1  工业行业减排现状  002
1.1.2  工业污染减排潜力  004
1.1.3  全过程污染减排潜力  004
1.2  污染减排潜力方法和模型研究进展  007
1.2.1  污染减排潜力评估方法  007
1.2.2  污染减排潜力评估模型  009
1.3  污染减排绩效测算和评估研究进展  011
1.4  多目标污染减排协同方法的研究进展  013
1.5  技术的环境影响评价  014
1.5.1  技术环境影响评价要素  014
1.5.2  技术评价研究内容综述  016
1.5.3  技术的环境影响评价方法学综述  017

第2章  工业生产全过程协同减排影响机制  020
2.1  工业污染物产排特征辨识  021
2.1.1  工业污染减排潜力的影响因素  021
2.1.2  污染物产生排放路径  023
2.2  工业污染物减排路径  027
2.2.1  源头减排  027
2.2.2  过程减排  028
2.2.3  末端治理  030

第3章  SPECM模型概述  038
3.1  SPECM模型架构  039
3.2  SPECM模型的模块  041
3.2.1  数据前处理模块  041
3.2.2  对象识别和提取模块  042
3.2.3  目标设定模块  044
3.2.4  测算模块  051
3.2.5  不确定性分析模块  054
3.3  模块的调用  054
3.3.1  行业生产全过程减排潜力评估模型  054
3.3.2  区域工业生产全过程减排潜力评估模型  056
3.4  数据来源  057

第4章  包装印刷行业污染减排潜力研究  058
4.1  包装印刷行业污染物排放现状与污染防治技术  059
4.1.1  包装印刷行业污染物排放现状  059
4.1.2  包装印刷行业主要污染防治技术分析  062
4.1.3  包装印刷行业主要污染治理技术  066
4.2  包装印刷行业减排潜力评估模型设置  068
4.2.1  包装印刷行业减排潜力评估框架  068
4.2.2  研究区域概况和数据来源  072
4.2.3  减排技术和路径  074
4.3  包装印刷行业减排潜力评估结果与分析  075
4.3.1  重点减排环节  075
4.3.2  末端治理情况  078
4.4  包装印刷行业全过程协同减排潜力  080
4.4.1  源头-过程-末端全过程协同减排  080
4.4.2  全过程减污-降碳协同减排  082
4.4.3  全过程减污-降碳-成本效益协同减排  084
4.5  不确定性分析  089
4.5.1  模型的不确定性  089
4.5.2  减排技术的敏感性  090
4.6  包装印刷行业VOCs减排建议  092

第5章  制糖行业水污染物减排潜力研究  094
5.1  制糖行业污染物排放现状与污染物防治技术  095
5.1.1  制糖行业污染物排放现状  095
5.1.2  制糖工业主要污染防治技术分析  103
5.1.3  污染治理技术  106
5.2  制糖工业节能减排潜力评估模型构建  110
5.2.1  节能减排潜力评估模型框架  110
5.2.2  系统研究边界与模拟  111
5.2.3  环境影响核算方法  113
5.2.4  基础数据收集  116
5.2.5  情景设置  118
5.3  制糖工业节能减排潜力核算结果与分析  122
5.3.1  制糖工业水污染减排潜力分析  123
5.3.2  制糖工业节能潜力分析  131
5.4  不确定性分析  134
5.4.1  减排管理目标的不确定性  134
5.4.2  制糖工业关键参数的不确定性  136

第6章  水泥行业全生命周期减污降碳潜力  139
6.1  水泥行业污染物排放现状与污染防治技术  140
6.1.1  水泥行业污染物排放现状  140
6.1.2  水泥行业主要污染防治技术分析  148
6.1.3  水泥行业主要治理技术应用现状  151
6.2  研究区域概况和数据来源  152
6.2.1  研究区域概况  152
6.2.2  数据来源  152
6.3  水泥行业减排潜力评估模型  153
6.3.1  多目标方程  154
6.3.2  多目标约束  155
6.4  行业NOx产排污特征及关键控制环节  157
6.4.1  重点减排环节  157
6.4.2  末端治理情况  159
6.5  水泥行业减排途径及减排技术  160
6.6  水泥行业全过程协同减排潜力  161
6.6.1  源头-过程-末端全过程协同减排  161
6.6.2  全过程多污染物协同减排  163
6.7  不确定性分析  165
6.8  水泥行业NOx减排建议  166

第7章  流域污染减排潜力研究  167
7.1  流域清洁生产潜力评估模型（SDM-BCPP模型）  168
7.1.1  主体模块：流域清洁生产潜力分析  169
7.1.2  辅助模块1：流域清洁生产诊断识别  170
7.1.3  辅助模块2：流域清洁生产趋势分析  171
7.1.4  流域清洁生产潜力分析路径设计  175
7.2  辽河流域清洁生产潜力分析  177
7.2.1  清洁生产诊断识别  177
7.2.2  清洁生产潜力分析模型  179
7.2.3  清洁生产趋势分析  180
7.2.4  清洁生产潜力分析  184
7.2.5  清洁生产对污染减排的贡献  192
7.2.6  流域重点水污染行业源头减量和过程控制技术路线  194

第8章  区域污染减排潜力研究  196
8.1  甘肃省污染物减排潜力分析  197
8.1.1  兰-白经济区污染物减排潜力分析  197
8.1.2  酒-嘉经济区污染物减排潜力分析  218
8.1.3  兰州市工业源VOCs减排潜力研究  233
8.1.4  不确定性分析  244
8.2  南阳市污染物减排潜力分析  245
8.2.1  南阳市VOCs减排潜力分析  245
8.2.2  南阳市O3污染防控对策分析  265
8.3  佛山市顺德区挥发性有机物减排潜力分析  270
8.3.1  研究区域概况及数据来源  270
8.3.2  减排行业和减排单元识别  272
8.3.3  减排路径及潜力分析  279
8.3.4  不确定性分析  289
8.3.5  佛山市顺德区工业污染减排建议  293

第9章  基于潜力评估的甘肃省“十四五”总量减排技术路径研究  296
9.1  甘肃省“十三五”总量减排回顾性分析  297
9.1.1  总体趋势分析  297
9.1.2  综合减排绩效评估方法  299
9.1.3  综合减排绩效评估结果  301
9.1.4  甘肃省污染物排放现状分析  303
9.1.5  “十三五”甘肃省总量减排项目分析  310
9.2  甘肃省工业源主要污染物减排潜力评估  317
9.2.1  数据来源  317
9.2.2  COD排放量减排潜力评估  317
9.2.3  VOCs排放量减排潜力评估  326
9.3  甘肃省“十四五”污染物减排项目综合减排效果评估  337
9.3.1  重点工程综合减排效果评估方法  337
9.3.2  甘肃省“十四五”减排项目综合减排效果评估  346
9.4  甘肃省“十四五”污染减排技术路径优化建议   350

第10章  总结与展望  353
10.1  总结  354
10.2  展望  355

附录    357

参考文献  369

索引    378

工业是我国大气污染物的主要来源之一，面临着迫切的污染减排需求。21世纪开始，随着城市化、工业化和机动化的能源消耗量的大幅增加，工业污染物的排放量急剧上升，污染天数也急速增加。2012年，我国发布《大气污染防治“十二五”规划》，建立区域大气污染应急机制；2013年发布《大气污染防治行动计划》，要求建立监测预警应急体系，妥善应对重污染天气；2014年新修订的《环境保护法》提出建立环境污染公共监测预警机制，组织制定预警方案，启动应急措施。随之，全国各地区也出台了重污染天气应急预案。通过包括工业企业停产、限产、限排，燃煤替代，机动车限行及场地扬尘管理等应急措施的开展，实现了一定程度的污染减排。然而，工业企业停产、限产、限排，以及机动车限行等举措无法从根源上削减污染物的排放。因此，有必要开展污染排放潜力分析，明确具有减排潜力的行业和环节，进一步从源头降低污染物的排放量。随着国家关于污染物总量控制政策和排放标准越来越严格，污染物的高强度排放情况已明显改善，但排放总量依然很大，面临当前我国生态环境依旧较为脆弱的严峻形势，还需持续加强污染物排放总量减排。在我国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段过程中，污染减排是我国打好污染防治攻坚战，坚持精准治污、科学治污、依法治污，实现污染物排放总量控制和源头削减面临的一个重大挑战，也是需要跨越的一道重要关口。
我国工业污染源数量庞大，体系繁杂。根据第二次全国污染源普查的结果，2017年我国工业企业近250万家，涉及666个小类行业，上万种产品和原料。不同的生产过程，根据其使用的原辅料、燃料的不同，产生和排放的废水、废气和固体废物的种类也差异较大。工业生产过程使用的原料种类繁多、成分复杂，产生和排放的污染物种类不仅多，且部分污染物毒性大，对生态环境影响持久。为了系统全面地了解工业污染产生和排放过程中需要着重管理和控制的环节，协同考虑不同减排途径，从源头上削减污染物的产生和排放，本书针对工业污染源精准管理和减排的需求，分别在行业、流域、区域等多个尺度开发了多套减排潜力分析方法和模型，实现了不同尺度和维度的工业污染源减排决策和精准化管理。
全书共10章，其中第1～2章介绍了工业污染减排研究进展及工业生产全过程协同减排影响机制。第3章基于工业生产的产品-原料-工艺-末端治理的全过程构建了一套综合的协同控制系统模型（SPECM模型），通过多目标优化，实现工业污染源污染减排、成本效益和碳减排的协同。第4章论证了SPECM模型在包装印刷行业精准化VOCs管理和控制中的应用，基于具体的生产工艺，评估了行业从原料、生产到末端的全过程的减排潜力，提出了兼顾减排潜力、成本效益和碳减排的决策库。第5章研究了制糖行业主要污染物产生和排放的过程，构建了制糖工业节能与水污染物减排潜力（SIEWPRP）分析模型，计算了制糖工业未来中长期内的废水、化学需氧量、氨氮排放总量以及综合能耗总量，并分析了制糖工业未来的节能减排趋势和潜力。第6章采用SPECM模型，分析了水泥行业的产排污环节，并研究了水泥行业从原料-生产工艺-末端治理全过程全生命周期减污降碳潜力。第7章基于系统动力学方法，结合情景分析，同时兼顾流域的环境、社会、经济、政策体系的配套管理，构建了流域清洁生产潜力分析的系统动力学模型（SDM-BCPP），计算了辽河流域的工业清洁生产潜力，并探讨了辽河流域不同类型行业的清洁生产趋势。第8章应用SPECM模型，分别计算了不同区域尺度的工业污染源的减排潜力，并针对性地提出了全过程的减排策略。第9章在回顾甘肃省“十三五”总量减排的基础上，分析了甘肃省工业源主要污染物，包括COD和VOCs的全过程减排路径和潜力，并通过构建污染物减排项目综合减排效果评价指标体系，分别评估了甘肃省“十四五”污染减排项目的综合减排效果。
本书由孙园园、白璐、乔琦等著，具体分工如下：第1章主要由张玥、孙园园、周潇云、李泽莹、李雪迎和刘丹丹完成；第2章主要由孙园园、白璐、乔琦完成；第3章主要由孙园园、白璐、乔琦、张玥完成；第4章主要由孙园园、白璐、乔琦、张玥、周潇云完成；第5章主要由许文、白璐完成；第6章主要由孙园园、白璐、乔琦完成；第7章主要由谢明辉完成；第8章主要由孙园园、白璐、张玥完成；第9章主要由孙园园、白璐、乔琦完成；第10章主要由白璐、乔琦、孙园园、张玥完成；全书最后由乔琦、白璐统稿并定稿。本书引用的国内外有关研究成果已在本书最后的参考文献中列出，在此向这些文献的作者表示感谢。
限于著者水平及撰写时间，书中难免存在不足和疏漏之处，敬请读者提出修改建议。

著者
2023年11月