環(huán)境工藝方法論研究——轉(zhuǎn)向思維法

林 春，龍炳清，李 貴

(四川師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，成都 610068)

1 前言

工藝就是利用生產(chǎn)工具對各種原材料、半成品等進(jìn)行加工處理，最終成為產(chǎn)品的方法過程。工藝方法是人類發(fā)展過程中的動力，不斷推動著自然與社會演化發(fā)展，從而使得整個世界不斷進(jìn)行著技術(shù)變革。隨著人口的快速增長和生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，工業(yè)和生活廢棄物也不斷地增多，從而使生態(tài)環(huán)境不斷惡化，空氣質(zhì)量不斷下降，水體污染日益嚴(yán)重，自然災(zāi)害頻頻發(fā)生。面對這一現(xiàn)狀，使得人類不得不開始關(guān)注環(huán)境保護(hù)，不斷探索先進(jìn)有效的環(huán)境工藝方法。為解決人類發(fā)展所帶來的環(huán)境問題，環(huán)境工作者研究開發(fā)了大量的環(huán)境工藝。對環(huán)境工藝進(jìn)行歸納總結(jié)，提取其哲學(xué)意義上的一般方法具有重要意義。本文對環(huán)境工藝中的一般方法——轉(zhuǎn)向思維法及其應(yīng)用進(jìn)行研究與探討。

2 轉(zhuǎn)向思維法的定義

思維是主體對信息進(jìn)行的能動效應(yīng)，如采集、傳遞、存儲、提取、刪除、對比、篩選、判別、排列、分類、變相、轉(zhuǎn)形、整合、表達(dá)等。思維主體主要是指人，思維客體即主體思維的對象，同時也包括思維主體本身。思維方式是人們觀察事物、分析問題和認(rèn)識、改造世界的出發(fā)點(diǎn)、原則和方法的總和，是人們世界觀和方法論高度統(tǒng)一的具體體現(xiàn)。不同的人由于世界觀和方法論不同，或相同的人在不同時期由于世界觀和方法論的改變，其思維方式也是不同的。不同思維方式由于認(rèn)識和改造世界的出發(fā)點(diǎn)不同，得出的結(jié)論和取得的效果則不一樣。

轉(zhuǎn)向法是創(chuàng)造性思維的一種方法。轉(zhuǎn)向法是指人們在思考問題時，其思路若在一個方向上受阻，便馬上轉(zhuǎn)向另一個方向，經(jīng)過多次轉(zhuǎn)向，直至獲得創(chuàng)造性思維成果和創(chuàng)造性行動的方法。但是轉(zhuǎn)向法不是隨意發(fā)生的，它對運(yùn)用者具有較高的要求，要求人們必須具有較敏銳的觀察能力，善于發(fā)現(xiàn)苗頭，從而為思維轉(zhuǎn)向提供思維入口;也要求具有不厭倦于再做轉(zhuǎn)向思考的毅力和追求完善、盡職盡責(zé)、積極進(jìn)取的精神，從而使思維轉(zhuǎn)向成為創(chuàng)造性思維鏈條的一個又一個環(huán)節(jié)。

3 轉(zhuǎn)向思維法在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 沙漠治理

土地沙漠化是一個重大的生態(tài)環(huán)境問題，也是我國所面臨的一個非常嚴(yán)峻的社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展問題。中國是受沙漠化嚴(yán)重危害的國家，沙漠及沙漠化土地面積約為160.7萬 km2，占國土面積的16.7%。當(dāng)前我國沙漠化土地面積正以每年2460km2的速度擴(kuò)展，而且還有加速擴(kuò)大的趨勢。

我國在沙漠化防治方面采取的措施雖然很多，但總體上是就沙漠治沙漠的封閉思維模式，具體表現(xiàn)在為以下兩個方面:種樹種草和圍欄封育。如僅考慮到種樹種草，而未在建設(shè)基本農(nóng)田、大幅度提高單位土地的產(chǎn)出水平上下工夫，導(dǎo)致種樹種草與本已過重的人口壓力之間矛盾日趨激烈;而“圍欄封育”，建設(shè)“草庫論”，實(shí)行劃區(qū)輪牧的做法，本身沒有把區(qū)域內(nèi)的人畜壓力釋放出去，圍起來的地方，沙漠化有所逆轉(zhuǎn)，沒有圍起來的地方，由于人畜壓力的加大，植被破壞更加嚴(yán)重，勢必造成沙漠化的繼續(xù)加劇。單靠技術(shù)解決沙漠化問題的封閉思維難以從根本上解決沙漠化問題，從而人們轉(zhuǎn)向開放思維解決該問題，即從解決沙漠化土地上過重的人口壓力出發(fā)，從經(jīng)濟(jì)學(xué)、生態(tài)學(xué)和沙漠學(xué)相結(jié)合的角度，把沙漠化治理與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展有機(jī)結(jié)合起來，形成沙漠化防治的生態(tài)經(jīng)濟(jì)模式。在這個模式中，沙漠化治理應(yīng)該按照降低土地上的人口壓力和形成穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)的總體目標(biāo)，有層次、按時序進(jìn)行［1］。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人工可調(diào)節(jié)水肥因子在技術(shù)上具備了越來越大的可操作性，從而為沙漠化治理開發(fā)中新技術(shù)的使用，拓展了廣闊的空間，對作物的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供了保障。吸納農(nóng)村剩余勞動力，轉(zhuǎn)移農(nóng)業(yè)富余人口，也可以帶動多種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，增加群眾收入，緩和西部人口壓力與土地承載力之間的矛盾。實(shí)踐證明，這種開放的思維模式成效顯著。

3.2 城市生活垃圾處理

在城市生活垃圾處理方面也有轉(zhuǎn)向開放思維的工藝應(yīng)用。傳統(tǒng)的城市生活垃圾的處理方式為填埋和堆肥。填埋需要占用大量土地，并且填埋場地選擇要求較高，目前許多城市已很難選到合適的填埋場，甚至無地可選;堆肥涉及土地吸納能力，農(nóng)民使用堆肥意愿下降及農(nóng)產(chǎn)品安全等諸多問題。為了更好地解決城市生活垃圾問題，垃圾處理工藝的轉(zhuǎn)向成為必然，其中垃圾焚燒工藝的應(yīng)用是較成功的轉(zhuǎn)向［2］。

與填埋和堆肥相比，垃圾焚燒法占地少，能大大減少排放量，使垃圾體積縮小90%左右;焚燒溫度高，能徹底消滅病原體;焚燒過程中產(chǎn)生的熱量可用于城市供暖、發(fā)電等，可徹底實(shí)現(xiàn)垃圾資源化、無害化、減量化和安定化;非常符合國家循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，節(jié)能減排效果突出，并可形成新的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)［3］。

3.3 秸稈處理

秸稈通常是指小麥、玉米、棉花、水稻等農(nóng)作物在收獲子粒后的剩余部分，在我國北方平原地區(qū)主要是小麥、玉米秸稈。長期以來，秸稈并沒有被有效利用，在農(nóng)村，秸稈隨意堆放、焚燒的現(xiàn)象到處可見，嚴(yán)重污染了生活環(huán)境，且煙霧影響交通，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。近年來，每逢夏、秋季節(jié)，政府動用行政干預(yù)，工作人員包村包地塊，制止秸稈焚燒，雖然取得了“明顯效果”，但畢竟不是長久之計(jì)。要從根本上解決這一問題，應(yīng)從秸稈綜合利用著手，充分挖掘秸稈存在的價值，變堵為疏，變廢為寶。如今各種技術(shù)相繼開發(fā)并越來越成熟，如將其制作成秸稈飼料、秸稈燃料、秸稈還田、加工成草制品和培養(yǎng)基等。值得一提便是秸稈還田。秸稈還田是當(dāng)今世界范疇內(nèi)改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，發(fā)展持續(xù)農(nóng)業(yè)、旱作農(nóng)業(yè)的重大措施;是節(jié)本增效、發(fā)展質(zhì)量效益型的重要環(huán)節(jié)，也是促進(jìn)綠色食品發(fā)展的有效手段。秸稈還田可增加土壤新鮮有機(jī)質(zhì)，提高土壤肥力，改善土壤的物理性質(zhì)，使土壤耕性變好，秸稈還田增產(chǎn)效果顯著，降低生產(chǎn)成本。據(jù)調(diào)查，秸稈還田后第一季作物平均增產(chǎn)5%～10%，第二季后作物平均增產(chǎn)5%。據(jù)農(nóng)業(yè)科研單位試驗(yàn)，在秸稈還田的地塊上施用化肥，可較好地發(fā)揮化肥的肥效，可提高氮肥利用率15%～20%，磷肥利用率可提高30%左右［4］。

通過研究人員創(chuàng)造性的深度開發(fā)，充分挖掘了秸稈的價值潛力，不僅消除了秸稈利用帶來的危害，又推動了當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。這是由堵為上策轉(zhuǎn)向變堵為疏、變廢為寶的典型事例。

3.4 制革廢水的綜合治理

制革廢水有機(jī)物濃度高、可生化性好，生物抑制濃度不高，所以很多生化處理方法都能取得較好處理效果，實(shí)現(xiàn)廢水達(dá)標(biāo)排放。但是，目前的許多處理工藝都沒有對重金屬鉻采取單獨(dú)處理措施，只是將鞣革廢水和其他廢水混合后進(jìn)行生化處理，雖然廢水中鉻的去除率達(dá)99%以上，可以滿足廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。但是，生物污泥因含鉻濃度過高而產(chǎn)生了二次污染。生產(chǎn)廠家只是將生物污泥濃縮脫水后運(yùn)到城市生活垃圾處理廠進(jìn)行堆放或填埋，甚至進(jìn)行農(nóng)田施肥，給環(huán)境帶來了極大的隱患。所以，有些制革業(yè)發(fā)展歷史久遠(yuǎn)的地方，由于廢水的跑、冒、滴、漏及污泥的處置不當(dāng)，其附近的土壤、地面水甚至地下水的鉻含量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。這種廢水處理方法也不符合國家關(guān)于重金屬廢水必須在車間排放口去除污染物、不得稀釋排放的原則。所以，制革業(yè)廢水徹底有效處理的關(guān)鍵即是對制革含鉻廢水進(jìn)行單獨(dú)處理和回收鉻，鉻回收后的廢水可以和其他生產(chǎn)廢水一起進(jìn)行生化處理［5，6］。

新的工藝將制革業(yè)的鞣革廢水首先除鉻，以防止鉻的二次污染。然后再去除水中的有機(jī)物和懸浮物等其他污染物質(zhì)。這是由單一工序向多工序組合的轉(zhuǎn)向。

3.5 除塵設(shè)計(jì)

除塵器是從含塵氣流中將粉塵分離出來并加以捕集的裝置，是除塵系統(tǒng)的主要設(shè)備。旋風(fēng)除塵器內(nèi)部沒有活動部件，它借助于含塵氣流的離心力將固體粒子從氣流中分離出來，是工業(yè)中應(yīng)用較為廣泛的除塵設(shè)備之一，經(jīng)常應(yīng)用于多級除塵系統(tǒng)的一級除塵。但是旋風(fēng)除塵器壓力損失一般比較大，如高效旋風(fēng)除塵器的壓力損失竟達(dá)1250Pa～1500Pa。此外，這類除塵器不能捕集小于5μm的粉塵粒子。袋式除塵器利用有機(jī)纖維或無機(jī)纖維作為濾袋將氣體中的粉塵過濾出來，尤其對小顆粒粉塵的凈化比較有優(yōu)勢，適作為除塵系統(tǒng)的二級除塵設(shè)備。但是袋式除塵器阻力略高;更換布袋費(fèi)用高;布袋多時，判定破袋位置時間長 (有時不具備更換濾袋條件);當(dāng)煙氣中含水率高或含油高時，容易糊袋;當(dāng)煙氣溫度高時，可能會燒袋等?，F(xiàn)將旋風(fēng)除塵和布袋除塵兩個除塵單元整合在一起，稱之為旋風(fēng)—布袋除塵器。旋風(fēng)—布袋組合式除塵器既簡化了除塵系統(tǒng)，節(jié)省了安裝空間，又提高了除塵效率［7］。

旋風(fēng)布袋組合式除塵器由旋風(fēng)除塵單元和袋式除塵單元組成，旋風(fēng)除塵單元包括:進(jìn)風(fēng)口、外旋體、內(nèi)旋體、排灰閥等。袋式除塵單元包括:出風(fēng)口、氣包、電磁脈沖閥、脈沖控制儀、花紋板、箱體、濾袋、骨架等。袋式除塵單元和旋風(fēng)除塵單元上下直聯(lián)。含塵氣體首先通過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入旋風(fēng)除塵單元進(jìn)行一級除塵后，除掉粗顆粒粉塵，然后進(jìn)入袋式除塵單元進(jìn)行二級除塵，通過濾袋的過濾進(jìn)一步把較細(xì)粉塵從氣體中除去，干凈的氣體從出風(fēng)口排出這樣，使用一臺除塵設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了通常需要兩臺除塵設(shè)備和管路才能達(dá)到的效果。這是由單一處理轉(zhuǎn)向取長補(bǔ)短組合工藝的思維模式。

3.6 水處理

氮磷污染所致的水體富營養(yǎng)化十分嚴(yán)重，已危害農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、旅游業(yè)等諸多行業(yè)，也對飲水衛(wèi)生和食品安全構(gòu)成了巨大的威脅。經(jīng)濟(jì)有效地控制氮磷污染已成為當(dāng)前急待解決的重大環(huán)保課題。目前，廢水生物脫氮主要通過硝化反硝化過程來實(shí)現(xiàn)，而生物除磷則主要通過聚磷菌過量攝磷和排泥來實(shí)現(xiàn)。盡管UCT(University of Cape Town)等傳統(tǒng)的生物除磷脫氮工藝兼顧了除磷和脫氮作用，但實(shí)際運(yùn)行效果并不理想，主要原因是存在碳源供求和泥齡控制的矛盾，除磷過程和脫氮過程相互制約。而反硝化聚磷菌DPB(Denitrifying Phosphorus Removing Bacteria)恰好解決了這一難題。它能利用氧氣，又能利用硝酸鹽作為電子受體進(jìn)行攝磷。由于DPB能在攝磷的同時進(jìn)行反硝化作用，在除磷的同時完成脫氮過程，以DPB為基礎(chǔ)的新型反硝化除磷脫氮工藝可有效克服上述傳統(tǒng)生物除磷脫氮工藝的缺陷。

與常規(guī)生物除磷工藝相比，反硝化除磷工藝在流程設(shè)計(jì)及條件控制上，力圖在厭氧段減輕或消除硝酸鹽對厭氧釋磷的影響，在缺氧段提供足夠的硝酸鹽，強(qiáng)化聚磷菌的缺氧攝磷作用。目前，常見的反硝化除磷工藝主要有BCFS、DEPHANOX工藝和A2NSBR工藝。反硝化除磷工藝是根據(jù)反硝化聚磷菌 (DPB)的攝磷特點(diǎn)而開發(fā)的新型生物脫氮除磷工藝。該工藝以其特有的“一碳兩用”和“雙泥系統(tǒng)”，有效解決了常規(guī)生物脫氮除磷工藝的碳源供求矛盾和泥齡控制問題，可同時獲得較高的除磷和脫氮效率，并具有所需曝氣量少，剩余污泥排放量低等特點(diǎn)［8，9］。這是從傳統(tǒng)菌種轉(zhuǎn)向特定功能菌種處理廢水的典型案例。

綜上所述，多向思維求異思維作重要的的形式，表現(xiàn)為不受點(diǎn)、線、面的限制，不局限于一種模式，既可以從盡可能多的方面去思考同一個問題，也可以從同一思維起點(diǎn)出發(fā)，讓思路呈輻射狀，形成諸多系列，達(dá)到避免思路閉塞、單一和枯竭的效果。

4 轉(zhuǎn)向思維法的哲學(xué)內(nèi)涵

孫子兵法里寫到:“夫兵形象水，水之行避高而趨下，兵之形避實(shí)而擊虛;水因地而制流，兵因敵而制勝。故兵無常勢，水無常形。能因敵變化而取勝者，謂之神。故五行無常勝，四時無常位，日有短長，月有死生?！保?0］兵的性態(tài)就象水一樣，水流動時是避開高處流向低處，用兵取勝的關(guān)鍵是避開設(shè)防嚴(yán)密實(shí)力強(qiáng)大的敵人而攻擊其薄弱環(huán)節(jié);水根據(jù)地勢來決定流向，軍隊(duì)根據(jù)敵情來采取制勝的方略。所以用兵作戰(zhàn)沒有一成不變的態(tài)勢，正如流水沒有固定的形狀和去向。能夠根據(jù)敵情的變化而取勝的，就叫做用兵如神。金、木、水、火、土這五行相生相克，沒有哪一個常勝;4季相繼相代，沒有哪一個固定不移，白天的時間有長有短，月亮有圓也有缺。萬物皆處于流變狀態(tài)。在環(huán)境工藝中也是如此，工藝的出現(xiàn)和發(fā)展是與生產(chǎn)需要、社會發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步相聯(lián)系的，任何一種環(huán)境工藝、方法都是不斷地朝著更為科學(xué)、高效的方向發(fā)展。思維是創(chuàng)造活動，植根于生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，新工藝是思維的產(chǎn)物，但更是實(shí)踐與技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物。

毛澤東在《中國革命戰(zhàn)爭的戰(zhàn)略問題》中說到:“中國是一個大國—— ‘東方不亮西方亮，黑了南方還有北方’。不愁沒有回旋的余地?！笔挛锒际怯啥喾矫妗⒍鄬哟螛?gòu)成的復(fù)合體，事物的發(fā)展也都會受到各種各樣因素的影響，具有多種發(fā)展可能性。因此，當(dāng)我們思考事物和創(chuàng)造事物，在一個方向受到阻力時，便可在事物自身另尋它徑。

《發(fā)展與環(huán)境》一書指出:“你可以不卷入戰(zhàn)爭，你可以不從事生產(chǎn)，但是你不能不關(guān)心環(huán)境，除非你拒絕生產(chǎn)?！边@句話反應(yīng)了人類與環(huán)境的關(guān)系。答案是不確定的、是多元的，思維是發(fā)散的、靈活的，法無定式，貴在有效。正如十六屆五中全會指出的:科學(xué)發(fā)展觀是知道發(fā)展的世界觀和方法論的集中體現(xiàn)。這就要求我們在貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、以之統(tǒng)領(lǐng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全局的過程中，抓住方法論這個關(guān)鍵，擺脫傳統(tǒng)發(fā)展觀形成的發(fā)展目標(biāo)上的片面性、發(fā)展途徑上的短期性、發(fā)展方式上的保守性、發(fā)展機(jī)制上的直線性等思維方法，進(jìn)而建立一套具有系統(tǒng)性、持續(xù)性、創(chuàng)新性、辯證性的思維方法體系，為貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀提供方法論上的支持。

馬克思認(rèn)為理論思維總會走過肯定——否定——否定之否定或正——反——合的道路，因?yàn)楹笕丝偸窃谇叭怂媾R的問題及產(chǎn)生自我矛盾中前進(jìn)的，解決矛盾成了理論探討的原動力和終結(jié)點(diǎn)，然而起點(diǎn)與終點(diǎn)相重合，理論又會被超越，但其革命性則在漫長的人類思想史中寫下了輝煌的一筆:在方法論上馬克思用唯物辯證法作為發(fā)現(xiàn)真理的工具，在兩極對立中尋找到了相互聯(lián)接的橋梁;在本體論上堅(jiān)持唯物主義，在歷史領(lǐng)域把唯心主義從“最后一個避難所趕了出去”;更重要的是他給人類重新樹立了一個觀念，自然不是與人對立的異在，“我們統(tǒng)治自然界，絕不是像征服者統(tǒng)治異民族一樣，絕不像站在自然界以外的人一樣，——相反的，我們連同我們的肉、血和頭腦都是屬于自然界，存在于自然界內(nèi)的”。保護(hù)自然，就如保護(hù)自我，成了現(xiàn)代人類神圣的職責(zé)［11］?！罢J(rèn)識自然、利用自然、改造自然、保護(hù)自然”是江澤民同志對人與自然關(guān)系的總結(jié)。作為“存在之大全”的自然是我們?nèi)祟愔系慕^對主體，人源于自然，最終又只能復(fù)歸于大自然。［12］人們通過自然科學(xué)探究去窺見大自然的奧秘，認(rèn)識自然界內(nèi)部循環(huán)、協(xié)調(diào)作用規(guī)律，掌握自然界萬物之間的共生和競爭關(guān)系，通過思維的轉(zhuǎn)變，摒棄對環(huán)境造成破壞的手段，創(chuàng)造更為先進(jìn)的、綠色的工藝來解決問題，真正做到因地制宜。

5 結(jié)語

轉(zhuǎn)向思維法是環(huán)境工程中的重要方法，正確認(rèn)識和應(yīng)用這一方法對環(huán)境工藝的發(fā)展有重要意義。任何一種環(huán)境問題，都有多種解決方法。人的思維是靈活的，改變思維模式，從不同的方面看待問題，便可找出不同的科學(xué)高效的方法。在其指導(dǎo)下，人們創(chuàng)造出了許多新型環(huán)境工程工藝，不僅節(jié)約資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，而且可以更好地建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。

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