系統法在環境工藝方法論中的應用

孫彥君，馬云龍

（銀川市生態環境監測站，寧夏銀川 755001）

1 概況

技術是社會發展的動力，工藝是技術進步的基石。沒有先進工藝，就沒有發達的生產力，更不用說社會進步。大工業把大自然和科學技術并入生產過程中，產生了許多先進工藝方法，極大提高了勞動生產率，由此而帶來了經濟的發展。但日益惡化的自然環境已嚴重影響到人類的生存和發展，因此盡快創造出先進的環境工藝，找到解決環境問題的出路已迫在眉睫。自然科學的發展表明，自然界中一切事物都具有系統性，系統法作為工藝開發的一般方法，在環境工藝方法中應用極其廣泛，本文對系統法的研究，也是對環境工藝方法的一種新探索。

2 系統法的定義

系統法是指用系統的科學理論、觀點，把研究對象視為系統，來解決認識和實踐中各種問題的方法[1]。系統法要求人們把研究對象作為一個整體，綜合探索系統中要素與要素、要素與系統、系統與環境、系統與系統的變化規律和相互作用。在科學發展的過程中，需要按分解和綜合兩種觀點對問題加以研究，分解的原理是在研究對象中找到簡單的組成要素并對它們進行周密的分析。由于這種方法已經在深入研究對象和理解許多本質聯系方面取得相當卓越的成效。因此，在研究過程中有時也認為分解的方法是唯一有效的科學方法。然而，復雜事物作為整體所具有的某些作用和特性，并不能簡單地還原為它們各個組成部分的屬性，這樣就產生了把對象看成整體即系統的必要性[2]。系統的存在狀態和聯系方式是客觀世界的普遍現象。在自然、人類思維和社會三大領域中利用系統法解決問題是非常普遍的，這反映了唯物辯證法中普遍聯系的基本特征和全面發展的基本特征?，F代系統科學的發展為充實系統法的內涵提供了重要思想材料。系統法的原理主要包括了系統的客觀性和普遍性、系統和要素的關系原理、系統中結構和功能的關系原理、系統和環境的關系原理、系統的層次性原理等[3]。系統法規律是唯物辯證法的一條基本規律，反映了客觀世界中一切事物存在的系統狀態和聯系的系統方式的性質。系統法的特點及原則是：

1）整體性原則：系統法的主要特點和原則是整體性。整體性就是把研究對象作為有重大出現的有機整體去看待，系統整體功能不是簡單的各個要素之間的組合，而是優于各個要素功能之和。

2）最優化原則：最優化是指在運用系統法解決實際問題時，從多個方案中選擇出最優方案，使系統運行處于最佳狀態，達到最好的效果。

3 系統法在環境工藝中應用的成果

系統法是認識、調控、改造、創造復雜系統的有效手段，它著眼于系統整體思考，提供了解決問題的鑰匙；其次是系統法提供了制定系統最佳方案以實行優化組合和優化管理的手段[3]。系統法在環境工藝中的應用主要表現為3個方面：①系統法在環境工藝開發中的應用。②系統法在環境工程設計中的應用。③系統法在污染防治中的應用。

3.1 系統法在環境工藝開發中的應用

環境工藝開發是一個復雜系統工程，涉及經濟、社會、自然資源等方面，影響因素多，涉及面廣，必須用系統的方法統籌考慮。系統法是在環境工藝開發和應用中所采用的一般方法，即哲學中的方法論方法，在開發過程中要綜合考慮工藝的研究背景和目的、工藝研究思路和內容、工藝運行的最適宜條件、工藝是否具有經濟生命力、工藝是否產生新的環境問題等要素。這些要素互相聯系，每個要素都會影響工藝使用性。此外每個工藝在設計、管理、運行中都會產生一些問題，這些問題的存在，就使得工藝只能在一定條件下應用，由此可知一個科學合理的環境工藝，在設計和應用中考慮到了許多方面，這就是系統法應用的體現。下面將闡述系統法在酚氰廢水處理新工藝中的應用。

3.1.1 工藝研究背景及目的

在開發煤氣發生爐產生的酚氰廢水處理新工藝時，首先要了解該廢水是一類有毒有害、極難降解、處理難度極大的高濃度有機廢水，目前對酚氰廢水的處理基本上屬于末端無害化處理，有些方法處理成本太高不經濟，有些方法處理效果差達不到預期目標，導致廢水得不到很好處理。因此找到一個處理效果好且又經濟的工藝就是系統法運用的體現。

3.1.2 確定工藝的內容和工藝運行最適宜條件

環境工藝開發目的是不僅要考慮能否達到較好處理效果，還要考慮工藝是否具有較好的經濟效益。針對酚氰廢水的特點，在查閱國內外大量文獻和探索性試驗的基礎上，提出了煤氣發生爐產生的酚氰廢水處理新工藝：內電解—水解酸化—好氧生化—固定化光合細菌生物濾塔法。該工藝內容步步相扣，上一步的處理效果直接會影響到下一步的處理效果，甚至會影響整體處理效果。這種要素與要素、要素與整體間的關系充分體現了系統法的應用。

在工藝內容確定后首先要運用系統法確定工藝的運行條件，如反應條件、pH、溫度、時間及工藝對污染物排放和項目所在區條件的適應性等。各個工藝參數相互聯系，且不同條件下各不相同，在確定工藝參數時，不僅要考慮工藝運行效果，還要進行技術經濟分析，分析工藝的可行性。工藝是否具有較好經濟效益是一個工藝具有生存價值關鍵，一個處理效果好的工藝，如果經濟成本很高，同樣沒有使用價值。

針對煤氣發生爐產生的酚氰廢水的特點，綜合考慮各種酚氰廢水處理工藝的優缺點，經詳細工藝試驗研究得出該方法最適宜工藝條件，這種既兼顧了去除效果，又考慮了經濟成本，是運用系統法的表現。

3.2 系統法在環境工程設計中的應用

環境工程設計是一個復雜系統工程，主要指建設項目工程分析、工藝流程設計等，設計時不僅要考慮工程分析、工藝流程，還要考慮設計中各方面的影響因素，只有各方面相互適應，才可達到理想效果，這些因素的考慮，是系統法運用的具體體現。

3.2.1 項目工程分析

系統法廣泛運用于環境工程設計的各個環節，在進行項目工程分析時，首先應考慮相關工程的特點和要求，包括建設地點、占地面積、項目性質和規模、總投資等；弄清主要生產工藝、原料與產品及工藝原理；分析該項目是否符合國家的法律法規和相關的產業政策；注重對生產工藝進行優化論證，根據資源利用政策分析原料消耗、水消耗、能源消耗的合理性，提出符合清潔生產要求的工藝建議。其次在分析工藝路線基礎上，考慮污染物的產生和排放環節，根據當地環境條件評估及其環境影響，提出必要環境保護措施。這種既考慮了工程特點和國家法規，又對生產工藝和污染物排放影響等進行了充分論證，就是運用系統法的體現。

如某地建設一所水電站，由于充分利用水資源，符合國家的各項產業政策，但在施工和運行過程中還要確定水電站對環境的作用及影響源、影響方式與范圍、污染源強和排放量、生態影響程度等，分析施工期間產生的三廢對人和生態環境造成的影響、如何解決淹沒占地和移民安置等，工程運行期間，要注意水資源分布改變，進行環境現狀調查與評價，對這些問題都要提出有效解決措施等一系列問題，這種既考慮了國家產業政策，又考慮了環境影響、移民影響等要素，就是系統法運用的體現。

3.2.2 工藝流程設計

在進行工藝流程設計時，首先根據工程分析結果來設計合適工藝，在保證污染物處理后達到排放標準的前提下，分析采用的處理技術是否高效、先進、可靠、適用、安全、經濟，是否產生二次污染或污染物轉移等。這些因素都是工藝流程設計時必須要考慮的，體現了系統法原理。如在設計污水處理廠時，要進行工程分析，考慮污水處理廠的選址和規劃及對周邊環境的影響等，據廢水性質和排放標準來選擇合適工藝，如SBR法、氧化溝等，對每個工藝單元進行合理的設計。污泥的開發、回用水利用等問題也是必須考慮的。在設計污水處理廠時還需考慮占地、投資狀況、廠區綠化以及技術經濟等。這些環節相互聯系，必須要利用系統學的方法精心策劃，每個過程都要相互適應，才可以發揮整體效應。

總之，系統法在環境工程設計中的應用十分廣泛，以上所述環境工程設計中項目工程分析和工藝流程設計考慮了許多因素，都是系統法運用的典型。

3.3 系統法在污染防治中的應用

大氣污染的治理是一項長期又復雜的工程，系統法始終貫穿于國內外大氣污染治理方法中的各個方面。國外治理的手段有：針對源頭重點治理、注重科技創新及應用、推動大氣污染立法進程、提供即時全面的空氣監測數據等[4]。但在國內大氣污染治理中，不能生搬硬套，而是要運用系統法，結合實際，因地制宜，選擇最優的處理措施。大氣污染的綜合防治，是從區域環境的整體性出發，對影響大氣環境質量的因素進行全面、系統的分析，并在此基礎上制定最優污染防治方案，從而達到改善大氣環境質量目標。

大氣污染物，無論是顆粒污染物還是氣態污染物，都具有整體性和區域性的特征。正因如此，大氣污染的程度受到該地區的環境條件、交通狀況、能源消費等多種因素影響，這些因素之間存在著相互制約和相互依賴的特定關系，某一要素的改變會導致其他要素甚至整體的變化。正是由于這些特定的關系將各種要素有機地結合在一起，產生了一定的關聯性，因此必須綜合考慮污染物的整體性。所以對于區域性大氣污染治理，必須樹立系統性思想，采用區域聯防聯治策略，綜合分析污染成因，利用系統法綜合防治[5]。

3.4 系統法在土壤污染防治方面的應用

土壤污染是多方面因素造成的，各個因素之間彼此獨立又相互交叉，污染原因多且情況復雜。在治理土壤污染時，要系統地了解土壤的污染類型，如農藥污染、重金屬污染，不同的污染要根據不同情況選取合適的治理方案，對于同時受到多種污染的土壤，要進行系統分析，準確找到污染物，分析污染成因，結合實際選取處理效果好、操作性強、成本低的處理方法。對于未受污染的土壤保護，重點還是以預防為主。將系統法的思想引入進來，系統分析某個區域對于土壤的主要污染風險來源和污染因子，從而確定預防的重點，分清主次，建立一個系統的、立體的預防措施，充分發揮出系統法的優點，對各種污染源排放進行濃度和總量的監測控制；對農業用水定期進行監測、監督，準確掌握水質情況，利用可行的降污措施減少水質的污染；合理施用化肥、農藥，積極發展高效低殘留農藥，增施有機肥料，使之符合農田灌溉水標準；慎重使用下水污泥、河泥、塘泥；科學地利用污水灌溉農田，利用污水灌溉時，必須進行凈化處理[6]。任何一個防治方案都不是十分理想的，再完美的方案都有一定的缺陷且在實施中還有新的問題產生。系統法的優勢就在于，整個系統的運行不是一成不變的，面對產生的新問題，要根據具體情況，通盤考慮，及時調整相關策略，有效解決出現的問題，而不是全部廢棄，重新建立新的方法，這樣就節省了時間，避免耗費大量的人力物力。把土壤污染防治看成一個系統，那么各種方法就是因素，要想得到令人滿意的防治效果，就必須運用系統思想，整合每個有效的因素，建立一個高度有序且，各部分協調同步的系統。把某些方面的量按照一定的目標集中到整體所需要的量上，利用整體性的加和性與非加和性，使系統整體在某一方面達到大于部分之和的輸出量。

4 結束語

系統法是環境工藝開發和環境工程設計中的一種重要方法，在當前環境保護工作中應用最為廣泛。通過對系統法定義和特點的分析，總結了系統法的核心要義，從環境工藝開發、工程設計、污染防治三方面闡述了該法的應用成果及廣闊前景，為今后更好開展環境工藝開發、污染防治指明了方向。