1 水處理劑發(fā)展的背景——地球已變得不堪負(fù)重
1.1 人類生存的地球
人類生存的地球是一切生命的搖籃，人類一直認(rèn)為宇宙是廣袤的，地球是巨大的，自然資源是無(wú)窮無(wú)盡的。實(shí)際上，地球環(huán)境也的確是一個(gè)絢麗燦爛的世界，它賦予人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。
地球環(huán)境可以分為五個(gè)圈，即大氣圈、水圈、巖石圈、土壤圈和生物圈。這五個(gè)圈都是人類賴以生存的環(huán)境。我們抬頭看見(jiàn)的天空，即藍(lán)色的天就是大氣圈，它約高16km，在1000km高度空氣即已經(jīng)稀薄。真正影響人類生活的是16km高度以內(nèi)的大氣稠密區(qū)，各種氣候和氣象的變化都在這里不斷發(fā)生，人類生命呼吸代謝也都依賴這個(gè)區(qū)內(nèi)的空氣。它既提供了人類需要的氧氣，又象一層厚厚的罩衣，保護(hù)地球上的生物免受過(guò)多紫外線輻射的傷害。水圈有豐富的水，它占據(jù)著地球表面的70.8%，平均深度為3.8km。其中海水約占97%。水圈的水是恒定的，它既不會(huì)增加也不會(huì)減少，只是處在不斷的循環(huán)之中。地面、江、河、湖、 海的水不斷蒸發(fā)，變成云，在一定條件下，云變成雨雪降到地面，如此不斷地循環(huán)，形成了人類生活常見(jiàn)的天氣變化。巖石圈是地球的地殼層，厚度在100km上下。其中包含著金屬和非金屬的礦物，這些礦物都是人類生活所必需的物質(zhì)。土壤圈是巖石圈的表層，約幾米到幾百米。土壤養(yǎng)育了莊稼、植物和動(dòng)物，地球上約有1/10面積是耕地或可耕地，大約有1.5億km2。生物圈是人類生活的區(qū)域，生物、空氣、水、土壤都是生物圈的組成部分，，由于它與人類關(guān)系密切，所以單獨(dú)將它劃為一個(gè)區(qū)域。
1.2 地球資源的耗竭
地球資源是人類用于生活和生產(chǎn)的物質(zhì)和能源的總稱，包括土地資源、水資源、生物資源、礦產(chǎn)資源、氣候資源、太陽(yáng)能和風(fēng)力資源等。這些資源有些是可以再生的，如生物資源、水資源、土地資源；有些是不能再生的，如礦產(chǎn)資源等?？稍偕Y源也不是短時(shí)間可以更新的，而要一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
土地資源在不斷退化，包括水土流失、土地荒漠化的蔓延、土壤污染加劇，耕地面積不斷減少，耕地質(zhì)量日趨下降。我國(guó)荒漠化面積已占全國(guó)面積的27.32%，沙漠里北京只有12km。
水資源赤字?jǐn)U大，包括地下水過(guò)度開(kāi)采，水位不斷下降，地面水調(diào)蓄能力減少，地表水污染嚴(yán)重。
森林資源由于受到超額采伐，毀林開(kāi)荒、嚴(yán)重的盜伐及森林蟲(chóng)災(zāi)、火災(zāi)等災(zāi)害的影響，受到嚴(yán)重破壞。我國(guó)是少林國(guó)家，森林覆蓋率只有13%，不到世界平均水平的1/10，現(xiàn)在每年有200hm2林地退化成無(wú)林地、疏林地和灌木林地。
草場(chǎng)資源面積不斷減少，草種退化，草場(chǎng)沙化。我國(guó)草地退化面積已達(dá)到105萬(wàn)km2，并仍以每年2%的速度發(fā)展。
野生資源包括植物和動(dòng)物，涉危物種數(shù)目不斷增加。
礦產(chǎn)資源由于無(wú)序開(kāi)采、非法開(kāi)采，破壞和浪費(fèi)嚴(yán)重。
1.3 地球環(huán)境的惡化
環(huán)境是指影響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經(jīng)過(guò)人工改造的自然因素的總和，包括天氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草場(chǎng)‥‥‥城市和鄉(xiāng)村等。地球環(huán)境的惡化是多方面的。
大氣污染：主要表現(xiàn)在工業(yè)廢氣、燃煤排放的二氧化硫和飄塵、汽車尾氣排放的氮氧化物等毒素物質(zhì)所造成的煙塵、大氣污染造成的酸雨、臭氧層破壞及溫室效應(yīng)導(dǎo)致地球變暖。
水污染：江、河、湖、海水體污染，污染物含量超過(guò)了水體的自然凈化能力。
固體廢棄物的污染：包括工業(yè)固體廢棄物、城市垃圾、農(nóng)業(yè)固體廢棄物及放射性固體廢棄物。
噪聲污染：工業(yè)和交通工具所發(fā)出的不同頻率和強(qiáng)度雜亂組成的超常聲音是使人產(chǎn)生厭煩的聲音。
上述四種污染，已被人們稱為四大公害。我國(guó)每年由環(huán)境污染造成的損失達(dá)1000億元以上。
1.4 水資源的匱乏和污染
長(zhǎng)期以來(lái)，人們都認(rèn)為水是取之不盡用之不竭的。
我國(guó)617個(gè)城市中，有300個(gè)城市缺水，50多個(gè)城市嚴(yán)重缺水。有180個(gè)城市平均日缺水1200萬(wàn)m3，相當(dāng)于全國(guó)城市公共自來(lái)水供水能力的1/5。
我國(guó)廢水總量1997年為416億t，其中工業(yè)廢水為227億t，生活廢水為189億t。工業(yè)廢水的處理率為78.9%，達(dá)標(biāo)率為54.4%。生活廢水的處理率只有20%。
全國(guó)約有1/3的工業(yè)廢水和4/5的生活廢水未經(jīng)過(guò)處理直接排入江、河、湖、海，使水環(huán)境遭到嚴(yán)重污染。據(jù)環(huán)保部門監(jiān)測(cè)，全國(guó)城鎮(zhèn)每天至少有1億t污水未經(jīng)處理就直接排入水體。我國(guó)僅沿海城市和工廠直接排入的污水每年達(dá)86億t，主要有害物質(zhì)146萬(wàn)t，海洋成了巨大的垃圾。
1.5 出路——持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略
聯(lián)合國(guó)環(huán)境計(jì)劃署負(fù)責(zé)人勞斯·特普費(fèi)爾在一份重要的報(bào)告中指出：“人口和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)環(huán)境造成的影響仍然要超過(guò)管理和技術(shù)的進(jìn)步所取得的成果。我們正沿著一條不可持續(xù)發(fā)展的道路前進(jìn)?！?/p>
由上所述，環(huán)境問(wèn)題是我們發(fā)展的關(guān)鍵因素。單從現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)效益看，我國(guó)每年因環(huán)境污染造成的經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民生產(chǎn)總值的3.5%，如果算上職工生病的開(kāi)支和為環(huán)境污染導(dǎo)致的疾病提供醫(yī)療保障的開(kāi)支，以及環(huán)境惡化導(dǎo)致森林和耕地減少造成的損失，世界銀行估計(jì)，污染將消耗高達(dá)我國(guó)8%的國(guó)民生產(chǎn)總值。這就是說(shuō)，環(huán)境污染導(dǎo)致的惡果將使我國(guó)每年取得的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)化為烏有，全國(guó)人民辛苦一年的勞動(dòng)果實(shí)因此而付諸東流。結(jié)論只有一個(gè)，走持續(xù)發(fā)展的道路。走持續(xù)發(fā)展道路將會(huì)有兩個(gè)產(chǎn)業(yè)崛起：一個(gè)是綠色產(chǎn)業(yè)，一個(gè)是環(huán)保產(chǎn)業(yè)。
有益于環(huán)境的高新科技產(chǎn)業(yè)在21世紀(jì)將成為迅速崛起的綠色產(chǎn)業(yè)，綠色產(chǎn)業(yè)是21世紀(jì)的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。
環(huán)保產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)是一個(gè)前景廣闊、商機(jī)無(wú)限的新興市場(chǎng)。環(huán)保產(chǎn)業(yè)顧名思義，就是從事環(huán)保生產(chǎn)、銷售、服務(wù)、研究、設(shè)計(jì)的單位都應(yīng)該屬于環(huán)保產(chǎn)業(yè)。環(huán)保產(chǎn)業(yè)包括：
材料——如金屬、塑料、功能高分子等。
設(shè)備——如污水處理設(shè)備、空氣凈化設(shè)備、垃圾處理設(shè)備、噪聲消除設(shè)備，污染監(jiān)測(cè)與科研實(shí)驗(yàn)室設(shè)備等。
工藝——如電鍍廢水處理工藝、印染廢水處理工藝、城市污水處理工藝等。
藥劑——如絮凝劑、凝聚劑、殺菌劑、脫色劑等。水處理劑應(yīng)是這個(gè)領(lǐng)域的重點(diǎn)。
2 水處理劑與可持續(xù)發(fā)展
2.1 水處理劑和節(jié)水
節(jié)水首先要抓住比較集中使用的工業(yè)用水。在工業(yè)用水中，冷卻水占的比例大，約占60%—70%，因此節(jié)約冷卻水就成為工業(yè)節(jié)水緊迫的任務(wù)。
冷卻水循環(huán)使用后，大大節(jié)約了用水量。但由于冷卻水不斷蒸發(fā)，水中鹽類被濃縮，加上冷卻水與大氣接觸，溶解氧與細(xì)菌含量大大增加，導(dǎo)致循環(huán)冷卻水出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)垢、腐蝕和菌藻滋生三大弊病，使熱交換率大為降低，檢修頻繁，威脅生產(chǎn)正常進(jìn)行。為此，必須在冷卻水中加入阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑及與其配套的清洗劑、預(yù)膜劑、分散劑、消泡劑、絮凝劑等。這種加入化學(xué)藥劑以防止循環(huán)水結(jié)垢、腐蝕、菌藻滋生的一套技術(shù)叫做化學(xué)水處理技術(shù)，它包括預(yù)處理、清洗、酸洗、預(yù)膜、正常投加、殺菌等工序。污水處理中的一級(jí)處理使用凝聚劑和絮凝劑也是回收利用污水的重要手段?；瘜W(xué)水處理技術(shù)是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的工業(yè)節(jié)水普遍的有效手段。
2.2 水處理劑的主要內(nèi)容和發(fā)展歷史
水處理化學(xué)品又名水處理劑。它包括工業(yè)、城建、環(huán)保方面的用于處理水的化學(xué)品，涉及冷卻水、鍋爐水、空調(diào)水、飲用水、污水及包括采油用水的工藝水。
化學(xué)處理就是用化學(xué)藥劑來(lái)消除及防止結(jié)垢、腐蝕和菌藻滋生及進(jìn)行水質(zhì)凈化的處理技術(shù)。它使用凝聚劑去除原水中的機(jī)械雜質(zhì)，用阻垢劑防止結(jié)2垢，用緩蝕劑抑制腐蝕，用殺菌劑阻止有害微生物的滋生，用清洗劑去除銹渣、老垢、油污等。循環(huán)冷卻水處理技術(shù)在國(guó)外是30年代初開(kāi)始發(fā)展的。我國(guó)現(xiàn)有水處理劑生產(chǎn)廠200家，品種100多個(gè)，年總產(chǎn)量約20萬(wàn)t，年產(chǎn)值約10億元。
絮凝劑、凝聚劑占了水處理劑總量的3/4，其中作為絮凝劑的聚丙烯酰胺（PAM）又占了絮凝劑、凝聚劑的1/2，其余1/2為無(wú)機(jī)聚合物。
2.3 水處理劑與基本建設(shè)投資
我國(guó)建設(shè)急需各種投資，資金缺乏是長(zhǎng)期面臨的突出矛盾。為此，節(jié)省建設(shè)資金對(duì)“四化”建設(shè)有極大意義。
工業(yè)用水迅速增長(zhǎng)，年平均增長(zhǎng)率為5.4%，城市居民用水也有相應(yīng)的增長(zhǎng)。為了滿足生產(chǎn)和生活用水的增長(zhǎng)需要，只能采取開(kāi)源節(jié)流的方針。據(jù)城建部門計(jì)算，建設(shè)一個(gè)水廠，平均每天、每立方米供水能力的工程造價(jià)約需300~400元，而供水量的85%要排入下水道成為污水。建設(shè)污水處理廠形成每天、每立方米污水處理能力的工程投資一般需要300~500元，處理費(fèi)為0.1~0.15元/m3。若把供水和排水工程合計(jì)投資按供水1萬(wàn)t/a工程計(jì)算為2.1億元。據(jù)城建部門預(yù)測(cè)，40個(gè)大中城市如年節(jié)水量達(dá)5億m3，則可節(jié)省投資10.5億元。
節(jié)水的渠道，從工業(yè)生產(chǎn)方面有三個(gè)途徑：建設(shè)冷卻塔，，提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)；改革工藝；污水處理回用。這三個(gè)途徑的投資費(fèi)用以建設(shè)冷卻塔提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)為低。
