水处理剂的发展及其重要性

 

1.1 人类生存的地球

人类生存的地球是一切生命的摇篮，人类一直认为宇宙是广袤的，地球是巨大的，自然资源是无穷无尽的。实际上，地球环境也的确是一个绚丽灿烂的世界，它赋予人类赖以生存和发展的物质基础。

 

地球环境可以分为五个圈，即大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈和生物圈。这五个圈都是人类赖以生存的环境。我们抬头看见的天空，即蓝色的天就是大气圈，它约高16km，在1000km高度空气即已经稀薄。真正影响人类生活的是16km高度以内的大气稠密区，各种气候和气象的变化都在这里不断发生，人类生命呼吸代谢也都依赖这个区内的空气。它既提供了人类需要的氧气，又象一层厚厚的罩衣，保护地球上的生物免受过多紫外线辐射的伤害。水圈有丰富的水，它占据着地球表面的70.8%，平均深度为3.8km。其中海水约占97%。水圈的水是恒定的，它既不会增加也不会减少，只是处在不断的循环之中。地面、江、河、湖、 海的水不断蒸发，变成云，在一定条件下，云变成雨雪降到地面，如此不断地循环，形成了人类生活常见的天气变化。岩石圈是地球的地壳层，厚度在100km上下。其中包含着金属和非金属的矿物，这些矿物都是人类生活所必需的物质。土壤圈是岩石圈的表层，约几米到几百米。土壤养育了庄稼、植物和动物，地球上约有1/10面积是耕地或可耕地，大约有1.5亿km2。生物圈是人类生活的区域，生物、空气、水、土壤都是生物圈的组成部分，，由于它与人类关系最密切，所以单独将它划为一个区域。

 

1.2 地球资源的耗竭

地球资源是人类用于生活和生产的物质和能源的总称，包括土地资源、水资源、生物资源、矿产资源、气候资源、太阳能和风力资源等。这些资源有些是可以再生的，如生物资源、水资源、土地资源；有些是不可再生的，如矿产资源等。可再生资源也不是短时间可以更新的，而要一个相当长的时间。

 

土地资源在不断退化，包括水土流失、土地荒漠化的蔓延、土壤污染加剧，耕地面积不断减少，耕地质量日趋下降。我国荒漠化面积已占全国面积的27.32%，沙漠里北京只有12km。

 

水资源赤字扩大，包括地下水过度开采，水位不断下降，地面水调蓄能力减少，地表水污染严重。

 

森林资源由于受到超额采伐，毁林开荒、严重的盗伐及森林虫灾、火灾等灾害的影响，受到严重破坏。我国是少林国家，森林覆盖率只有13%，不到世界平均水平的1/10，现在每年有200hm2林地退化成无林地、疏林地和灌木林地。

 

草场资源面积不断减少，草种退化，草场沙化。我国草地退化面积已达到105万km2，并仍以每年2%的速度发展。

 

野生资源包括植物和动物，涉危物种数目不断增加。

 

矿产资源由于无序开采、非法开采，破坏和浪费严重。

 

1.3 地球环境的恶化

环境是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总和，包括天气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草场‥‥‥城市和乡村等。地球环境的恶化是多方面的。

 

大气污染：主要表现在工业废气、燃煤排放的二氧化硫和飘尘、汽车尾气排放的氮氧化物等毒素物质所造成的烟尘、大气污染造成的酸雨、臭氧层破坏及温室效应导致地球变暖。

 

水污染：江、河、湖、海水体污染，污染物含量超过了水体的自然净化能力。

 

固体废弃物的污染：包括工业固体废弃物、城市垃圾、农业固体废弃物及放射性固体废弃物。

 

噪声污染：工业和交通工具所发出的不同频率和强度杂乱组成的超常声音是使人产生厌烦的声音。

 

上述四种污染，已被人们称为四大公害。我国每年由环境污染造成的损失达1000亿元以上。

 

1.4 水资源的匮乏和污染

长期以来，人们都认为水是取之不尽用之不竭的。

 

我国617个城市中，有300个城市缺水，50多个城市严重缺水。有180个城市平均日缺水1200万m3，相当于全国城市公共自来水供水能力的1/5。

 

我国废水总量1997年为416亿t，其中工业废水为227亿t，生活废水为189亿t。工业废水的处理率为78.9%，达标率为54.4%。生活废水的处理率只有20%。

 

全国约有1/3的工业废水和4/5的生活废水未经过处理直接排入江、河、湖、海，使水环境遭到严重污染。据环保部门监测，全国城镇每天至少有1亿t污水未经处理就直接排入水体。我国仅沿海城市和工厂直接排入的污水每年达86亿t，主要有害物质146万t，海洋成了巨大的垃圾。

 

1.5 出路——持续发展战略

联合国环境计划署负责人劳斯·特普费尔在一份重要的报告中指出：“人口和经济增长对环境造成的影响仍然要超过管理和技术的进步所取得的成果。我们正沿着一条不可持续发展的道路前进。”

 

由上所述，环境问题是我们发展的关键因素。单从现在的经济效益看，我国每年因环境污染造成的经济损失占国民生产总值的3.5%，如果算上职工生病的开支和为环境污染导致的疾病提供医疗保障的开支，以及环境恶化导致森林和耕地减少造成的损失，世界银行估计，污染将消耗高达我国8%的国民生产总值。这就是说，环境污染导致的恶果将使我国每年取得的经济增长化为乌有，全国人民辛苦一年的劳动果实因此而付诸东流。结论只有一个，走持续发展的道路。走持续发展道路将会有两个产业崛起：一个是绿色产业，一个是环保产业。

 

有益于环境的高新科技产业在21世纪将成为迅速崛起的绿色产业，绿色产业是21世纪的朝阳产业。

 

环保产业市场是一个前景广阔、商机无限的新兴市场。环保产业顾名思义，就是从事环保生产、销售、服务、研究、设计的单位都应该属于环保产业。环保产业包括：

 

材料——如金属、塑料、功能高分子等。

 

设备——如污水处理设备、空气净化设备、垃圾处理设备、噪声消除设备，污染监测与科研实验室设备等。

 

工艺——如电镀废水处理工艺、印染废水处理工艺、城市污水处理工艺等。

 

药剂——如絮凝剂、凝聚剂、杀菌剂、脱色剂等。水处理剂应是这个领域的重点。

2.1 水处理剂和节水

节水首先要抓住比较集中使用的工业用水。在工业用水中，冷却水占的比例最大，约占60%—70%，因此节约冷却水就成为工业节水最紧迫的任务。

 

冷却水循环使用后，大大节约了用水量。但由于冷却水不断蒸发，水中盐类被浓缩，加上冷却水与大气接触，溶解氧与细菌含量大大增加，导致循环冷却水出现严重的结垢、腐蚀和菌藻滋生三大弊病，使热交换率大为降低，检修频繁，威胁生产正常进行。为此，必须在冷却水中加入阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂及与其配套的清洗剂、预膜剂、分散剂、消泡剂、絮凝剂等。这种加入化学药剂以防止循环水结垢、腐蚀、菌藻滋生的一套技术叫做化学水处理技术，它包括预处理、清洗、酸洗、预膜、正常投加、杀菌等工序。污水处理中的一级处理使用凝聚剂和絮凝剂也是回收利用污水的重要手段。化学水处理技术是当前国内外公认的工业节水最普遍的有效手段。

 

2.2 水处理剂的主要内容和发展历史

水处理化学品又名水处理剂。它包括工业、城建、环保方面的用于处理水的化学品，涉及冷却水、锅炉水、空调水、饮用水、污水及包括采油用水的工艺水。

 

化学处理就是用化学药剂来消除及防止结垢、腐蚀和菌藻滋生及进行水质净化的处理技术。它使用凝聚剂去除原水中的机械杂质，用阻垢剂防止结2垢，用缓蚀剂抑制腐蚀，用杀菌剂阻止有害微生物的滋生，用清洗剂去除锈渣、老垢、油污等。循环冷却水处理技术在国外是30年代初开始发展的。我国现有水处理剂生产厂200家，品种100多个，年总产量约20万t，年产值约10亿元。

 

絮凝剂、凝聚剂占了水处理剂总量的3/4，其中作为絮凝剂的聚丙烯酰胺（PAM）又占了絮凝剂、凝聚剂的1/2，其余1/2为无机聚合物。

 

2.3 水处理剂与基本建设投资

我国建设急需各种投资，资金缺乏是长期面临的突出矛盾。为此，节省建设资金对“四化”建设有极大意义。

 

工业用水迅速增长，年平均增长率为5.4%，城市居民用水也有相应的增长。为了满足生产和生活用水的增长需要，只能采取开源节流的方针。据城建部门计算，建设一个水厂，平均每天、每立方米供水能力的工程造价约需300~400元，而供水量的85%要排入下水道成为污水。建设污水处理厂形成每天、每立方米污水处理能力的工程投资一般需要300~500元，处理费为0.1~0.15元/m3。若把供水和排水工程合计投资按供水1万t/a工程计算为2.1亿元。据城建部门预测，40个大中城市如年节水量达5亿m3，则可节省投资10.5亿元。

 

节水的渠道，从工业生产方面有三个途径：建设冷却塔，，提高循环水浓缩倍数；改革工艺；污水处理回用。这三个途径的投资费用以建设冷却塔提高循环水浓缩倍数为最低。

 

【1】王洪.高新科技知识漫谈[M].太原:山西教育出版社,1992

 

【2】中国科学报社.国情与决策[M].北京:北京出版社,1990

 

【3】蔡腾龙.开广水处理[G].台北:正文书局,1989