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我國國內水處理藥劑的發展現狀

發布:jzyqhb 瀏覽:1799次

  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。用水結構發生很大轉變,自1980年以來,全國農業灌溉和農村生活用水(統稱農村用水)基本持平,而工業用水和城鎮生活用水則有較大的增長。

  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。國外學者認為,人均占有水資源量1 000 m3是實現現代化的最低標準,從現狀和未來發展來看,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,已造成嚴重的經濟損失和社會環境問題。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、治理污水和開發新水源具有同等重要的意義。大力發展水處理化學品對節約用水、治理污水起著重要的作用。

  水處理劑屬于精細化工的范疇,相對于常用化學品,它具有精細化學品的許多特性,如生產規模一般不大,因此建廠設備投資少,產量小;產品品種多,品種的更新換代快;附加產值大;技術服務必不可少;各種產品,尤其是復配產品,具有很強的專用性。

一、國外水處理劑發展現狀:

  目前,國外業已形成了“水處理工業”這一概念。按照美國工業分析專家Jean M.Kennay的觀點,該工業可分為3個部分,即產品制造、服務和系統建設。產品制造包括水處理設備和化學品制造,系統建設指水處理工程建設,服務指提供水處理技術服務。通常,化學品制造商也是服務商。

  目前世界上水處理工業市場銷售額約300億美元,設備制造和系統建設約占該工業的73%。其余為化學品銷售和技術服務營業額。化學品約占20%,估計不會超過60億美元。

二、水處理劑在我國的生產及應用狀況:

  1、我國水處理劑的品種:

  我國水處理藥劑是在70年代引進大化肥裝置后才引起重視和逐步發展起來的;此后,自行研制開發了一系列水處理劑。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、無機凝聚劑、有機絮凝劑等幾大類。

  (1) 阻垢劑:

  70年代以來,我國在引進和消化吸收基礎上開發和應用的水處理阻垢劑主要有兩類,一類是有機膦酸鹽如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。另一類是聚羧酸如PAA(聚丙烯酸)、HPMA(聚馬來酸酐)等水溶性聚合物。在水溶性聚合物或共聚物中,還有一個分支,即含磷聚合物。

  (2) 緩蝕劑:

  無機鹽類是相當重要的一類緩蝕劑品種。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機鹽,特別是重金屬無機鹽,以降低藥劑對環境的污染。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,即氧化型殺菌劑和非氧化型殺菌劑。氧化型殺菌劑中應用最廣泛的是氯及其制品,如NaOCl、Ca(OCl)2等,近年來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,其商品名稱為“1227”。二硫氰基甲烷和戊二醛是另外兩類常用的非氧化型殺菌劑。

  (4) 無機凝聚劑:

  作為低分子的無機凝聚劑,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。無機高分子凝聚劑是一類新型的水處理藥劑。近幾年,無機凝聚劑發展迅速,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種都有定型產品,聚合氯化鐵尚處于研制開發階段。復合型無機高分子凝聚劑的開發是近年來發展的明顯趨勢,開發的復合品種很多,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: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、多糖類和蛋白質等類別的衍生物,目前產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和應用雖然起步較晚,但由于不同水處理領域發展的歷史背景不同,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年代以后陸續投產的,這些產品除少數是我國自行研制的外,大部分是剖析、仿制或依據國外專利研制的,再加上我國水處理劑工業發展歷史較短,科研經費有限,因此具有基礎薄弱、技術比較落后、整體水平不高的特點。按以下幾方面分析國內外差距。

  (1) 產量:

  與先進國家相比,我國水處理劑的產量很低。美國1997年各種水處理劑銷售總額約為35.2億美元。我國水處理劑的總產值與美國相差甚遠。

  (2) 品種:

  循環冷卻水處理劑: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。大類品種國內基本配套齊全,已能大量替代進口,并能部分出口。通過對不同年代3次大型技術引進(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)的及時消化和開發,大大縮短了我國與國外先進水平的差距,基本掌握了國外一些著名的水處理公司如美國的Nalco、Drew、Betz、日本的栗田、片山等公司的技術和配方特點。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。“八五”期間雖經努力開發了某些新品種,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,但多半未形成生產規模。

  殺菌劑:如工業用水殺菌劑,目前我國投入生產用的僅液氯、季銨鹽等少數品種,而國外近幾年發展了有機硫季膦鹽、噻唑膦等,目前不少水處理劑在鄉鎮企業生產,部分產品質量得不到保證。

  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、低毒品種和陽離子品種(特別是粉末產品)遠落后于國外。

  從品種的總體看,我國已經具有配套的、系列化的水處理劑品種,各個類別國外有的,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品,有很多專用的品種,而我國一般只有1~2種。

  (3) 質量:

  我國的水處理劑約80%是由鄉鎮企業生產的。經過長期發展,出現一批在生產技術及設備、生產規模及管理上達到相當水平的優秀企業,但從整體看,隨著鄉鎮企業潛力的枯竭,管理的滑坡,有不少企業的產品質量有待提高。從全行業看,各家產品質量參差不齊,致使整體質量欠佳。

  但以國內先進水平而論,則情況有所不同。循環冷卻水處理劑,就國內某些主要生產廠家來說,其生產技術水平雖不能與國外先進水平全面相比,但其產品質量與國外相差不很大,有的品種質量與國外產品完全相當或超過國外產品,打入了國外市場。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) 應用與技術服務:

  水處理技術應用面不夠廣,中小型企業應用較少。如冷卻水,不少企業至今仍采用直流式,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%。

  國內各生產廠現都有自己的技術服務隊伍,針對用戶的水質、材質、工藝,提供應用配方、適用藥劑和使用方法。許多大的用戶,如石化廠、大化肥廠也有自己的水處理隊伍和儀器設備,并在技術服務方面,尤其對冷卻水處理積累了較豐富的經驗。目前的問題是,技術服務的對象和內容尚有局限性,一是在行業方面,如對電力、洗煤、造紙行業還缺乏經驗;二是在污水處理方面,還不能滿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組織正式成立,行業管理也列入了化工部的生產管理系列。這標志著精細化工的該領域已經由起步、開發、試生產、小規模推廣正式進入了成長和發展的階段。幾年來,水處理劑的生產廠家、研究單位、推廣單位積極投入市場。隨著我國改革開放形勢的進一步發展,水處理劑行業會有一個長足的甚至是突破性的進展。但是面對關貿總協定締約國地位的恢復和知識產權公約的簽訂,外國水處理公司將加強對國內市場的開拓,面對歷史賦予水處理劑行業的機遇和挑戰,如何把握目前的有利時機,使水處理劑行業得到快速的發展,需要領導者保持清醒的頭腦,使決策更加科學化。

  研究水處理劑的戰略發展離不開當前國民經濟運行的新特點,尤其不能忽視我國短缺經濟已經在大多數領域基本結束,部分行業出現生產相對過剩的情況。在水處理劑這樣的競爭性行業,短缺經濟已經結束的特點更為明顯。在這種情況下,國家將加快國有經濟的戰略性改組,解決好“退出”和“集中”兩個問題,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,哪些是通過市場規律應由企業辦的。只有這樣,國家才能集中精力和財力辦好為數不多的事情。從這個觀點出發,建議:

  ①水處理劑的科技開發已經與市場充分接軌,絕大部分的研究課題都是從市場出發,成果有自己的市場,也有可觀的效益,大部分研究單位都有能力自籌資金進行開發研究。因此,國家在財力緊張的情況下,并不需要增大投資力度。

  ②目前國內水處理劑的生產能力已大于市場需求,因此,國家也不宜在這方面進行投資。

  ③水處理劑的研究方向主要應是改進老工藝,以降低消耗,提高質量,減少自身生產的污染;根據用戶需要,研究無磷或少磷的水處理配方;研究可以進行計算機控制的能在線測定濃度的水處理劑及其應用技術;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多或無用的開發,在水處理劑品種已基本配套并滿足市場要求的情況下,多一個品種或少一個品種對水處理行業并無大礙。國家應在計算機控制的能在線測定濃度的水處理劑及其應用技術、海水利用及生物絮凝劑3個方面加以資助。

  ④水處理劑目前面臨的主要問題是推廣速度跟不上形勢需求。不管在行業上還是在工廠數目上,都還沒有全面推廣,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。在利用經濟杠桿方面,如提高水價、限期治理,國家都已或將要采取措施,相信會有一定作用。在每個領域、每個行業都應大力加強宣傳和推廣力度。化肥行業這幾年推廣兩水閉路循環,有很大成績,可以借鑒。

  ⑤現階段推廣的重點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,最好是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;第三推廣不停車清洗技術和藥劑,以保證現代化工廠的連續、高效、長周期運行,利于節能、高產;第四是大力推廣絮凝劑使用,以加速污水治理的速度。

  ⑥在推廣方式上,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。可以以中小企事業單位為主,分散就地服務。但是需要加以聯合,取長補短。應該鼓勵小型技術服務單位的成立,建立為數不多的基本藥劑工廠,配以大量可合成藥劑。進行復配生產和技術服務的企業,通過水處理行業組織進行聯合和交流,使企業間形成既有競爭又有聯合的良好關系。

  ⑦目前在推廣上還有一定的人為阻力,各行業都相繼成立了自己的監測中心。應該用正常的產品質量監測體系(如地方質量監測站),采用已有的國家質量標準,加上用戶自己的質量監測,來代替上述行業保護性監測。

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