我國是水資源短缺和污染比較嚴重的國家之一。1993年全國總取用水量與1980年相比增加18.43%,達到5 255億m3,人均用水量為450 m3。用水結構發(fā)生很大轉變,自1980年以來(lái),全國農業(yè)灌溉和農村生活用水(統稱(chēng)農村用水)基本持平,而工業(yè)用水和城鎮生活用水則有較大的增長(cháng)。
1993年黃、淮、海河三流域人均占有水資源量分別為543、500和351 m3,而人均用水量為393、301和347 m3。國外學(xué)者認為,人均占有水資源量1 000 m3是實(shí)現現代化的低標準,從現狀和未來(lái)發(fā)展來(lái)看,我國北方黃、淮、海河三流域要達到人均占有水資源量1 000 m3是極其困難的,即使要達到500 m3也需進(jìn)行很大的投入。
從全國情況看,目前城市缺水嚴重,已造成嚴重的經(jīng)濟損失和社會(huì )環(huán)境問(wèn)題。缺水城市分布將由目前集中在三北(華北、東北、西北)地區及東部沿海城市逐漸向全國蔓延。節約用水、治理污水和開(kāi)發(fā)新水源具有同等重要的意義。大力發(fā)展水處理化學(xué)品對節約用水、治理污水起著(zhù)重要的作用。
水處理劑屬于精細化工的范疇,相對于常用化學(xué)品,它具有精細化學(xué)品的許多特性,如生產(chǎn)規模一般不大,因此建廠(chǎng)設備投資少,產(chǎn)量小;產(chǎn)品品種多,品種的更新?lián)Q代快;附加產(chǎn)值大;技術(shù)服務(wù)必不可少;各種產(chǎn)品,尤其是復配產(chǎn)品,具有很強的專(zhuān)用性。
一、國外水處理劑發(fā)展現狀:
目前,國外業(yè)已形成了“水處理工業(yè)”這一概念。按照美國工業(yè)分析專(zhuān)家Jean M.Kennay的觀(guān)點(diǎn),該工業(yè)可分為3個(gè)部分,即產(chǎn)品制造、服務(wù)和系統建設。產(chǎn)品制造包括水處理設備和化學(xué)品制造,系統建設指水處理工程建設,服務(wù)指提供水處理技術(shù)服務(wù)。通常,化學(xué)品制造商也是服務(wù)商。
目前世界上水處理工業(yè)市場(chǎng)銷(xiāo)售額約300億美元,設備制造和系統建設約占該工業(yè)的73%。其余為化學(xué)品銷(xiāo)售和技術(shù)服務(wù)營(yíng)業(yè)額?;瘜W(xué)品約占20%,估計不會(huì )超過(guò)60億美元。
二、水處理劑在我國的生產(chǎn)及應用狀況:
1、我國水處理劑的品種:
我國水處理藥劑是在70年代引進(jìn)大化肥裝置后才引起重視和逐步發(fā)展起來(lái)的;此后,自行研制開(kāi)發(fā)了一系列水處理劑。目前,我國水處理劑的品種主要有阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑、無(wú)機凝聚劑、有機絮凝劑等幾大類(lèi)。
(1) 阻垢劑:
70年代以來(lái),我國在引進(jìn)和消化吸收基礎上開(kāi)發(fā)和應用的水處理阻垢劑主要有兩類(lèi),一類(lèi)是有機膦酸鹽如HEDP(羥基亞乙基二膦酸鹽)、EDTMP(乙二胺四亞甲基膦酸鹽)以及ATMP(氨基三亞甲基膦酸鹽)等。另一類(lèi)是聚羧酸如PAA(聚丙烯酸)、HPMA(聚馬來(lái)酸酐)等水溶性聚合物。在水溶性聚合物或共聚物中,還有一個(gè)分支,即含磷聚合物。
(2) 緩蝕劑:
無(wú)機鹽類(lèi)是相當重要的一類(lèi)緩蝕劑品種。目前采用的鉻系、磷系、鋅系、硅系、鉬系、鎢系和全有機配方,系分別指在配方中采用了鉻酸鹽、磷酸鹽、硫酸鋅、硅酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽和有機膦酸鹽。全有機配方則不采用無(wú)機鹽,特別是重金屬無(wú)機鹽,以降低藥劑對環(huán)境的污染。在全有機配方中常以有機膦酸鹽作緩蝕劑。芳香唑類(lèi)是用于銅及其合金的緩蝕劑,國內常用的是苯并三氮唑和巰基苯并三 唑。
(3) 殺菌滅藻劑:
目前常用的水處理殺菌滅藻劑主要有兩大類(lèi),即氧化型殺菌劑和非氧化型殺菌劑。氧化型殺菌劑中應用廣泛的是氯及其制品,如NaOCl、Ca(OCl)2等,近年來(lái)ClO2和氯胺的應用有所增加,臭氧和溴化物的應用也值得重視。另一類(lèi)為非氧化型殺菌劑,目前國內使用較普遍的是季銨鹽如十二烷基二甲基芐基氯化銨,其商品名稱(chēng)為“1227”。二硫氰基甲烷和戊二醛是另外兩類(lèi)常用的非氧化型殺菌劑。
(4) 無(wú)機凝聚劑:
作為低分子的無(wú)機凝聚劑,硫酸鋁、硫酸亞鐵和三氯化鐵在水處理中仍具有較大的市場(chǎng)。無(wú)機高分子凝聚劑是一類(lèi)新型的水處理藥劑。近幾年,無(wú)機凝聚劑發(fā)展迅速,目前主要品種有聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鋁(PAS)、聚合硫酸鐵(PFS)和聚合氯化鐵(PFC)幾種。前3種都有定型產(chǎn)品,聚合氯化鐵尚處于研制開(kāi)發(fā)階段。復合型無(wú)機高分子凝聚劑的開(kāi)發(fā)是近年來(lái)發(fā)展的明顯趨勢,開(kāi)發(fā)的復合品種很多,如陰離子復合型(如PAC中引入SO42-、PFS中引入氯根等),陽(yáng)離子復合型(如PAC中引入Fe3+等),多種離子復合型(鐵、硫酸根、氯根的復合),無(wú)機-有機復合型(PAC與聚丙烯酰胺復合)等,如聚合氯化硫酸鐵、聚合鋁硅、聚合鋁磷,聚合鋁鐵等。
(5) 有機絮凝劑:
有機絮凝劑中分為4類(lèi):合成高分子絮凝劑、天然高分子改性絮凝劑、微生物絮凝劑和多功能水處理劑。合成高分子絮凝劑主要是聚丙烯酰胺(PAM)及其衍生物。天然高分子改性絮凝劑包括淀粉、纖維素、含膠植物、多糖類(lèi)和蛋白質(zhì)等類(lèi)別的衍生物,目前產(chǎn)量約占高分子絮凝劑總量的20%,微生物絮凝劑是指利用某些微生物分泌的高分子物質(zhì)作絮凝劑。國內中科院微生物研究所等單位已有良好的研究成果
2、我國水處理劑與國外的差距:
我國水處理劑的生產(chǎn)和應用雖然起步較晚,但由于不同水處理領(lǐng)域發(fā)展的歷史背景不同,因此對目前所體現的國內外差距不能一概而論。整體上看,由于我國水處理劑是70年代以后陸續投產(chǎn)的,這些產(chǎn)品除少數是我國自行研制的外,大部分是剖析、仿制或依據國外專(zhuān)利研制的,再加上我國水處理劑工業(yè)發(fā)展歷史較短,科研經(jīng)費有限,因此具有基礎薄弱、技術(shù)比較落后、整體水平不高的特點(diǎn)。按以下幾方面分析國內外差距。
(1) 產(chǎn)量:
與先進(jìn)國家相比,我國水處理劑的產(chǎn)量很低。美國1997年各種水處理劑銷(xiāo)售總額約為35.2億美元。我國水處理劑的總產(chǎn)值與美國相差甚遠。
(2) 品種:
循環(huán)冷卻水處理劑:主要包括緩蝕劑、阻垢劑、殺菌劑及配套的預膜劑、清洗劑和消泡劑等。大類(lèi)品種國內基本配套齊全,已能大量替代進(jìn)口,并能部分出口。通過(guò)對不同年代3次大型技術(shù)引進(jìn)(70年代13套大化肥裝置、80年代的石油化工裝置和80年代末的寶鋼冶金裝置的配套水處理技術(shù))的及時(shí)消化和開(kāi)發(fā),大大縮短了我國與國外先進(jìn)水平的差距,基本掌握了國外一些水處理公司如美國的Nalco、Drew、Betz、日本的栗田、片山等公司的技術(shù)和配方特點(diǎn)。目前在品種上與國外的差距主要體現在新型水溶性共聚物、新型膦羧酸、氧化型殺菌劑和含溴殺菌劑上?!鞍宋濉逼陂g雖經(jīng)努力開(kāi)發(fā)了某些新品種,如AA-STA(丙烯酸-磺化苯乙烯共聚物)、AA-AMPS(丙烯酸-磺化丙烯酰胺共聚物)、膦羧酸(如PBTC、HPA)等,但多半未形成生產(chǎn)規模。
殺菌劑:如工業(yè)用水殺菌劑,目前我國投入生產(chǎn)用的僅液氯、季銨鹽等少數品種,而國外近幾年發(fā)展了有機硫季膦鹽、噻唑膦等,目前不少水處理劑在鄉鎮企業(yè)生產(chǎn),部分產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證。
有機高分子絮凝劑:品種單一,除聚丙烯酰胺外,只有聚丙烯酸鈉和少量聚胺,聚丙烯酰胺的系列化水平很低。高分子量和超高分子量品種、低毒品種和陽(yáng)離子品種(特別是粉末產(chǎn)品)遠落后于國外。
從品種的總體看,我國已經(jīng)具有配套的、系列化的水處理劑品種,各個(gè)類(lèi)別國外有的,國內基本也有。但值得指出的是,國外上述品種很多是系列產(chǎn)品,有很多專(zhuān)用的品種,而我國一般只有1~2種。
(3) 質(zhì)量:
我國的水處理劑約80%是由鄉鎮企業(yè)生產(chǎn)的。經(jīng)過(guò)長(cháng)期發(fā)展,出現一批在生產(chǎn)技術(shù)及設備、生產(chǎn)規模及管理上達到相當水平的企業(yè),但從整體看,隨著(zhù)鄉鎮企業(yè)潛力的枯竭,管理的滑坡,有不少企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量有待提高。從全行業(yè)看,各家產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊,致使整體質(zhì)量欠佳。
但以國內先進(jìn)水平而論,則情況有所不同。循環(huán)冷卻水處理劑,就國內某些主要生產(chǎn)廠(chǎng)家來(lái)說(shuō),其生產(chǎn)技術(shù)水平雖不能與國外先進(jìn)水平相比,但其產(chǎn)品質(zhì)量與國外相差不很大,有的品種質(zhì)量與國外產(chǎn)品完全相當或超過(guò)國外產(chǎn)品,打入了國外市場(chǎng)。我國有機高分子絮凝劑除品種少外,在分子量、毒性和速溶性等方面也體現了質(zhì)量上的差距,這些差距在水處理劑中還是很突出的。
(4) 應用與技術(shù)服務(wù):
水處理技術(shù)應用面不夠廣,中小型企業(yè)應用較少。如冷卻水,不少企業(yè)至今仍采用直流式,耗水量普遍高于國外的水平。并且,水的重復使用率低,如我國目前城市用水的重復使用率為45%左右,而美國1985年即達75%,日本則為82.5%。
國內各生產(chǎn)廠(chǎng)現都有自己的技術(shù)服務(wù)隊伍,針對用戶(hù)的水質(zhì)、材質(zhì)、工藝,提供應用配方、適用藥劑和使用方法。許多大的用戶(hù),如石化廠(chǎng)、大化肥廠(chǎng)也有自己的水處理隊伍和儀器設備,并在技術(shù)服務(wù)方面,尤其對冷卻水處理積累了較豐富的經(jīng)驗。目前的問(wèn)題是,技術(shù)服務(wù)的對象和內容尚有局限性,一是在行業(yè)方面,如對電力、洗煤、造紙行業(yè)還缺乏經(jīng)驗;二是在污水處理方面,還不能滿(mǎn)足各種污水處理的要求。
三、結論與對策:
1990年我國水處理劑行業(yè)組織正式成立,行業(yè)管理也列入了化工部的生產(chǎn)管理系列。這標志著(zhù)精細化工的該領(lǐng)域已經(jīng)由起步、開(kāi)發(fā)、試生產(chǎn)、小規模推廣正式進(jìn)入了成長(cháng)和發(fā)展的階段。幾年來(lái),水處理劑的生產(chǎn)廠(chǎng)家、研究單位、推廣單位積極投入市場(chǎng)。隨著(zhù)我國改革開(kāi)放形勢的進(jìn)一步發(fā)展,水處理劑行業(yè)會(huì )有一個(gè)長(cháng)足的甚至是突破性的進(jìn)展。但是面對關(guān)貿總協(xié)定締約國地位的恢復和知識產(chǎn)權公約的簽訂,外國水處理公司將加強對國內市場(chǎng)的開(kāi)拓,面對歷史賦予水處理劑行業(yè)的機遇和挑戰,如何把握目前的有利時(shí)機,使水處理劑行業(yè)得到快速的發(fā)展,需要領(lǐng)導保持清醒的頭腦,使決策更加科學(xué)化。
研究水處理劑的戰略發(fā)展離不開(kāi)當前國民經(jīng)濟運行的新特點(diǎn),尤其不能忽視我國短缺經(jīng)濟已經(jīng)在大多數領(lǐng)域基本結束,部分行業(yè)出現生產(chǎn)相對過(guò)剩的情況。在水處理劑這樣的競爭性行業(yè),短缺經(jīng)濟已經(jīng)結束的特點(diǎn)更為明顯。在這種情況下,國家將加快國有經(jīng)濟的戰略性改組,解決好“退出”和“集中”兩個(gè)問(wèn)題,貫徹“有所為,有所不為”的原則。分清哪些是國家和政府應該干的,哪些是通過(guò)市場(chǎng)規律應由企業(yè)辦的。只有這樣,國家才能集中精力和財力辦好為數不多的事情。從這個(gè)觀(guān)點(diǎn)出發(fā),建議:
?、偎幚韯┑目萍奸_(kāi)發(fā)已經(jīng)與市場(chǎng)充分接軌,絕大部分的研究課題都是從市場(chǎng)出發(fā),成果有自己的市場(chǎng),也有可觀(guān)的效益,大部分研究單位都有能力自籌資金進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。因此,國家在財力緊張的情況下,并不需要增大投資力度。
?、谀壳皣鴥人幚韯┑纳a(chǎn)能力已大于市場(chǎng)需求,因此,國家也不宜在這方面進(jìn)行投資。
?、鬯幚韯┑难芯糠较蛑饕獞歉倪M(jìn)老工藝,以降低消耗,提高質(zhì)量,減少自身生產(chǎn)的污染;根據用戶(hù)需要,研究無(wú)磷或少磷的水處理配方;研究可以進(jìn)行計算機控制的能在線(xiàn)測定濃度的水處理劑及其應用技術(shù);研究苛刻條件下有特殊要求的水處理劑;研究海水代用淡水作冷卻水的水處理劑;研究天然或半天然及生物絮凝劑。此外,不宜在水處理劑品種上作過(guò)多或無(wú)用的開(kāi)發(fā),在水處理劑品種已基本配套并滿(mǎn)足市場(chǎng)要求的情況下,多一個(gè)品種或少一個(gè)品種對水處理行業(yè)并無(wú)大礙。國家應在計算機控制的能在線(xiàn)測定濃度的水處理劑及其應用技術(shù)、海水利用及生物絮凝劑3個(gè)方面加以資助。
?、芩幚韯┠壳懊媾R的主要問(wèn)題是推廣速度跟不上形勢需求。不管在行業(yè)上還是在工廠(chǎng)數目上,都還沒(méi)有推廣,需要加大推廣力度,應在法規法制的制訂、完善和貫徹上下功夫,也應該在行政上加以引導和干預。在利用經(jīng)濟杠桿方面,如提高水價(jià)、限期治理,國家都已或將要采取措施,相信會(huì )有一定作用。在每個(gè)領(lǐng)域、每個(gè)行業(yè)都應大力加強宣傳和推廣力度?;市袠I(yè)這幾年推廣兩水閉路循環(huán),有很大成績(jì),可以借鑒。
?、莠F階段推廣的重點(diǎn)應繼續放在冷卻水處理劑上,并把冷卻水濃縮倍數由2提高到2.5以上,好是2.5~3.5,以提高節水水平;第二應大力推廣污水回用作冷卻水的水處理技術(shù)和藥劑,這對于節約用水、減少污染都有很大的效益;第三推廣不停車(chē)清洗技術(shù)和藥劑,以保證現代化工廠(chǎng)的連續、長(cháng)周期運行,利于節能、高產(chǎn);第四是大力推廣絮凝劑使用,以加速污水治理的速度。
?、拊谕茝V方式上,由于水處理劑多為水劑,規模效應不太明顯,因此不宜搞大公司、大廠(chǎng)??梢砸灾行∑笫聵I(yè)單位為主,分散就地服務(wù)。但是需要加以聯(lián)合,取長(cháng)補短。應該鼓勵小型技術(shù)服務(wù)單位的成立,建立為數不多的基本藥劑工廠(chǎng),配以大量可合成藥劑。進(jìn)行復配生產(chǎn)和技術(shù)服務(wù)的企業(yè),通過(guò)水處理行業(yè)組織進(jìn)行聯(lián)合和交流,使企業(yè)間形成既有競爭又有聯(lián)合的良好關(guān)系。
?、吣壳霸谕茝V上還有一定的人為阻力,各行業(yè)都相繼成立了自己的監測中心。應該用正常的產(chǎn)品質(zhì)量監測體系(如地方質(zhì)量監測站),采用已有的國家質(zhì)量標準,加上用戶(hù)自己的質(zhì)量監測,來(lái)代替上述行業(yè)保護性監測。