水處理技術:我國的自然生態(tài)環(huán)境狀況如何？朱總理在今年世界環(huán)境日的電視講話中坦率地說：“污染仍相當嚴重，自然生態(tài)環(huán)境日益惡化的趨勢還沒有得到根本遏制。”作為環(huán)保第一線的科研人員，我們面對的矛盾更尖銳、更復雜、體會更直接、更深切、深感任重而道遠。
現(xiàn)代生活方式對自然生態(tài)環(huán)境的破壞。最突出、最根本的表現(xiàn)，是對自然水資源的大量浪費的嚴重污染。水是生命的基準物資。沒有水，說什么都是白搭。然而，今天的水，誰還敢說取之不盡，用之不竭。水是新世紀寶貴的戰(zhàn)略資源，水的話題，日益沉重。
目前，國內(nèi)外水處理技術都在迅猛發(fā)展，二十多年來，我國的工業(yè)水處理技術，在國外磷系配方的基礎上，也改進成功比較成熟的磷系復合配方，為國民經(jīng)濟的發(fā)展，作出了很大的貢獻。但遺憾的一點是：這種長期統(tǒng)治世界水處理領域的磷系水穩(wěn)劑，是以犧牲自然水域生態(tài)環(huán)境為代價的，還遠遠停留在斤斤計較的濃縮倍數(shù)k值這個老概念上。比如，發(fā)達的國家的k值平均是5，而我國總體水平僅為2.3。這種功過相當白辛苦的老技術，再怎么說，也很難跟上我國新世紀可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略步伐了。
磷系水處理技術的核心機理，是利用有機磷酸鹽或聚磷鹽與水中成垢的離子形成磷氧多面體，提高溶解度。但磷的絡合平衡指數(shù)有其定值。隨著水的蒸發(fā)，這個平衡定值，每天都會被打破。這些高倍濃縮的含磷循環(huán)水，就成為廢水，必須天天排放，否則，就會在換熱設備上，形成堅硬如細瓷的磷酸鈣、磷酸氨鎂絕熱垢層。由于磷的獨特營養(yǎng)效能，排入自然水域后，與生活污水中的氮、鉀營養(yǎng)形成協(xié)同效應，造成水質(zhì)富營養(yǎng)化，促使不良菌藻急劇增殖，導致海洋赤潮泛濫，耗盡水中溶解氧，使水生經(jīng)濟動物，慘遭滅頂之災。切斷地球生命天然食物鏈條，我們?nèi)祟愐部赡芎芸斐蔀闉l危動物了。
問題很清楚，形勢很嚴峻。而我們的目的也非常明確。就是：既要研討戰(zhàn)略決策問題，又要重視尖端戰(zhàn)術武器的合理應用。正象絕塵英哲毛澤東同志生前教導的那樣：我們決不能走外國壟斷資本發(fā)展的老路，我們必須打破常規(guī)，盡量采用先進技術，力爭在不太長的歷史時期內(nèi)，趕上或超過世界的先進水平。
然而，什么是先進技術？怎樣打破常規(guī)？這個問題是決定科技進步與否的首要問題。我國的總體工業(yè)水處理技術，幾十年來之所以不如國外，其根本的原因，就在于人們對高新技術的認識，不夠全面，不夠具體，不夠深刻。
高新技術不單僅是聲、光、電。種田同樣種出高新技術，比如，袁隆平先生，就是很好的典型。能夠在開源節(jié)流方面，創(chuàng)造巨大經(jīng)濟效益、環(huán)境效益，就具有巨大現(xiàn)實意義和深遠歷史意義。俗話說“只增產(chǎn)，不節(jié)約，等于買了無底鍋。”我國水資源并不豐富，但浪費驚人，工業(yè)用水單位指標，是發(fā)達國家的幾十倍。有些單位為了應付上級達標排放的禁令，就玩起了掩耳盜鈴的老把戲，往廢水里面摻了好水，欺上瞞下、蒙混過關。
目前，世界領先的水處理技術，是向無公害境界發(fā)展。把污染消除在生產(chǎn)工藝中，比如，我國化學科學家最新發(fā)現(xiàn)的LHE聚合羥基羧酸鹽系列小質(zhì)穩(wěn)定劑就是一種劃時代的高新水處理技術。該技術可以把原水一步快速凈化至相當于軟水狀態(tài)。雜質(zhì)集中分離，閉路無限循環(huán)，沒有廢水排放。從根本上割了濃縮倍數(shù)這個老概念。節(jié)水節(jié)能與環(huán)保效益極高，使我國工業(yè)水平處理技術，一躍而入世界前列。
LHE聚合羥基酸鹽，是一種新型、多功能、非磷、非金屬有機高分子聚合物。系由天然無毒有機物改性精制而成。該產(chǎn)品和使用技術，經(jīng)歷了二十多年的開發(fā)的研究，目前已形成適應不同行業(yè)使用的系列化專用產(chǎn)品。從化學機理、操作工藝、監(jiān)測控制程序等方面，與磷系配方均不相同。特點是：一種藥劑兼有防垢、緩蝕、抑制菌藻滋生、自行凈化水質(zhì)等多種 功能。在化肥、化工、冶金、發(fā)電、制藥、中央空調(diào)等循環(huán)水系統(tǒng)及低壓蒸氣、熱水采暖鍋爐水處理方面已連續(xù)成功運行多年，而無需化學清洗除垢，設備安全系數(shù)大為提高，壽命延長。最突出的是對含氨、堿、硫化物、氰化物、揮發(fā)酚、油污等廢水，可回收凈化利用，極大限度地、全面保護了自然水域生態(tài)環(huán)境，經(jīng)分離出的沉淀物副產(chǎn)品，又是一種優(yōu)良的土壤疏松改良劑。
現(xiàn)將該項新技術的開發(fā)應用情況介紹如下：
一、突出的節(jié)水、環(huán)保效益
通過河南、陜西、山東、山西、吉林、四川、寧夏、海南等不同地區(qū)近百家工業(yè)企業(yè)，大酒店在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、低壓工業(yè)鍋爐、熱水采暖鍋爐、中央空調(diào)等連續(xù)多年應用的效果，證明：冷卻循環(huán)水、采暖循環(huán)水，可全閉路無限循環(huán)，不排放。只在補充水中加入相應的聚合羥基羧酸鹽，即可使換熱設備完全達到不結(jié)垢、不腐蝕、無菌藻，實現(xiàn)最大限度節(jié)水效能。以河南偃師年產(chǎn)十萬噸合成氨廠為例，噸氨水耗由原來的300噸降至30噸以下，年節(jié)水2000萬噸以上。陜西省的小氮肥企業(yè)，自從使用該技術以后，徹底改變了以往用水非常緊張的被動局面。地下水耗用量減少了80%，基本杜絕了向環(huán)境排放廢水。陜西秦嶺化肥總廠各分廠，嚴格管理，使噸氨水耗降到20噸以下。山西晉城、山東臨沂、吉林長山、河南鄧州、四川威遠等化肥企業(yè)，均由于使用了該項高新技術，而基本實現(xiàn)無廢水排放。僅謂河流域的小氮肥企業(yè)，每年即減少廢水排放量1億多噸。
使用聚合羥基酸鹽，之所以能節(jié)水、防垢。防腐蝕、無菌藻，是由于該水穩(wěn)劑具有離子交換、電子交換、吸附絡和、凝聚螯合等多種 功能，會與水中成垢離子和有害雜質(zhì)形成一種畸變態(tài)、超微細懸浮體。這種懸浮體與換熱設備帶有相同的電荷，同性相斥的本能，決定了它們在換熱設備和管道中難以附著，并容易隨著一定流速的循環(huán)水，而在水流較緩的旁濾池中集中沉淀、有效分離。
與現(xiàn)行占據(jù)市場90%的磷系水技術相比LHE聚合羥基羧酸鹽由于不控制水的濃縮倍數(shù)，從而使含氨、含堿、高硬度廢水，得以有效回收，用于補充水。既節(jié)約了大量水資源，又保護了環(huán)境。某廠冰機冷卻塔列管在檢修時，發(fā)現(xiàn)大量蜂窩狀點蝕坑，經(jīng)分析，均是由于投加殺菌滅藻劑所致。目前世界上其他化學處理技術大都離不開共菌滅藻劑，而LHE新技術卻根本不需要，所以，在防垢、節(jié)水、防菌藻、防腐蝕及環(huán)保效果上，確有獨特之處。
采用該項技術，鍋爐長期無垢、無腐蝕、安全運行。洛陽強國包裝材料有限公司、洛陽五環(huán)裝潢廠，各有四噸快裝鍋爐兩臺，已連續(xù)運行十年和七年以上，每年檢驗鍋爐，內(nèi)壁黑亮如新，沒有任何腐蝕的水垢。洛陽酒家、三九集團伊川杜康酒廠、河洛大廈、洛陽廣州酒家等蒸氣低壓鍋爐，在連續(xù)八年的應用中，不僅達到了良好的防垢防腐蝕、無需清洗的效果，而且改善了蒸氣品質(zhì)、對包子、米飯、生產(chǎn)白酒、啤酒、飲食等無任何不良影響。在陜西、寧夏、山西、河南等省，大量冬季采暖熱水循環(huán)鍋爐上的長期應用表明，可徹底防止結(jié)垢、腐蝕和堵塞，不需配制軟水和除氧設備，不用專職水質(zhì)化驗人員，不用樹脂、食鹽、石灰和其它任何水處理設備、藥品、省時、省工、省錢。升溫、升壓快、好管理。據(jù)國內(nèi)外科學研究資料證明，水垢的傳熱效率僅有鋼鐵的1%，每一毫米水垢浪費燃料8%，2毫米以上，浪費燃料20%—30%多。而每使用一噸LHT聚合羥基羧酸鹽，可節(jié)煤三百噸，節(jié)約循環(huán)水一百萬噸。處長設備使用壽命10年以上。
鍋爐使用該技術，與鈉離子交換軟水相比，效果一點不差，但卻沒有再生樹脂的高鈣高氯廢水排放的弊病，這種有害廢水滲透能力極強，會加據(jù)地下水質(zhì)的惡化。根據(jù)北京有關環(huán)保研究單位的資料證明，北京市地下水水位，近20多年來直線下降，而地下水中鈣、鎂離子、氯離子等含量卻成直線一升趨勢，而如采用LHE水處理技術，鈣鎂被固定，就可以從根本上消除這個怪圈。
該項高新技術的另一個特點，是能夠在正常生產(chǎn)運行是，清除堅硬老垢，倍受企業(yè)歡迎。山東沂水、河南偃師、鄧州、陜西岐山等化肥廠，海口明陽大酒店等中央空調(diào)循水系統(tǒng)，結(jié)垢嚴重，有的出水管道嚴重出水不足，從割開的地下水管道來看，垢厚最嚴重的達幾十毫米。在使用該技術幾個月后，堅硬如石的垢層變得酥松、細碎、逐漸脫落下來。某化肥廠500噸循環(huán)水系統(tǒng)，清理出的砂狀、碎貝殼狀細垢竟有兩大卡車。這些東西，大部分是用強酸也無可奈何。
南偃師東風橡膠制品廠、山東莒縣食品肉聯(lián)廠、洛陽第二橡膠制廠、寧夏永寧造紙廠、陜西省委招待所、山西晉城市房地產(chǎn)公司、寧夏銀川三和金屬防腐研究所、寶雞華美水技術研究所、山東沂水藍龍水處理服務部等，對含有硫酸鹽、硅酸鹽的水垢，用強酸加緩蝕劑清除無效情況下，改用LHE聚合羥基羧酸鹽，在正常生產(chǎn)壓力下運行一段時間后，這些頑固的垢物，逐漸碎裂、脫落下來。一般情況下，哪怕水垢厚達3毫米。只要堅持正確使用LHE聚合羥基羧酸鹽，換熱設備就不必再進行清洗。再不用擔心因除垢，多耗能源，發(fā)生事故。因此有人說，如果推廣了這種新技術，鍋爐、中央空調(diào)清洗業(yè)，將慘遭滅頂之災。事實上，清洗是被動的，結(jié)垢帶來的能源耗量增加，換熱設備過熱疲勞，清洗造成的氧化膜損傷，使設備安全系數(shù)降低，使用壽命縮短。清洗過程中產(chǎn)生的大量有害廢液污染，都是很值得重視的問題。從目前國內(nèi)外水處理大市場現(xiàn)狀看，既需要防垢劑，又離不了清洗劑，這種“自相矛盾”的窩里斗內(nèi)耗，不能不令人遺憾，而且益火爆的化學清洗業(yè)，更反過來說明，水處理技術亟待提高。
還有一類污垢，例如廁所尿垢、化肥廠氨垢尿素垢，這些垢含有有機成份，往往與硅酸鹽、硫酸鹽、生物雜質(zhì)、有機污物混合而成，用一般的酸類不易清除且易對設備造成損害。經(jīng)實驗研究，用聚合羥基羚酸鹽清除這些復雜污垢，效果很好。在對洛陽市委大廈、伊川工商局等衛(wèi)生間，偃師化肥廠碳化塔鋁水箱，及一些大酒店客房熱水洗澡管線的清洗中證明，使用安全，除垢徹底，而腐蝕性大為減輕。同時，還能除去騷臭味，因此在清潔衛(wèi)生中得到大量應用。
研究表明，聚合羥基羧酸鹽含有多種活性基團，其中的羥基、羧基、甲氧基和醌基最多，有著極為可觀的比表面積，可以吸附、絡合復雜的氣味和毒物。除能與鈣鎂離子絡合、螯合而具有防垢、除垢功能外，還能使硫化物、氰化物、酚類、胺類、油污等轉(zhuǎn)化為巰基基團與鹽類，脫除臭味，使有毒物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害物。用防臭專用的LHE產(chǎn)品，可立即去除難聞氣味，防止空氣污染。為垃圾處理、水產(chǎn)市場環(huán)境處理等特殊行業(yè)使用，帶來福音。
二、水處理成本低
使用LHE水處理新技術，一種藥劑完全可以達到磷系配方多種配合的效果，所以成本極低。河南偃師化廠10萬噸合成氨，原采用磷系配方，水處理成本每年達35萬元，而采用LHE技術每年僅7萬元左右。吉林長山化肥廠年產(chǎn)30萬噸合成氨，原用磷系藥劑，每年水處理費用近百萬元，菌藻粘泥殺而不退，影響生產(chǎn)。改用LHE技術，水處理費用僅為原來的三分之一左右，而且不用殺菌劑，也沒有粘泥影響換熱問題。山東臨沂化工總廠，在多次使用不同水穩(wěn)劑試驗后，認定LHE藥劑最經(jīng)濟，效果最好。在北京、海南、陜西，山東等地應用中，水處理成本比原來節(jié)省開支70%以上，設備不堵塞、不結(jié)垢。無菌藻、老垢脫落，新垢不長，免去定期清洗需要幾萬元的費用開支。
三、獨創(chuàng)性的發(fā)明
本項水處理技術，是中國人自己的獨立發(fā)明。最早始于1974年，洛陽伊川平等化學材料研究所的研究人員，在向鍋爐供水中添加一種天然有機物之后，發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)硬垢疏松脫落。經(jīng)多年研究，于1978年6月首次在僵綜合利用會議上發(fā)表該項研究的論文。1989年申請發(fā)明專利，1990年被英國，得溫特世界專利》刊載。1991年通過國家技術鑒定，1992年5月在中國環(huán)境科學院召開的《全國化學藥劑處理工業(yè)廢水學術交流會》上，《聚合羥基羧酸鹽在工業(yè)循環(huán)冷卻水和鍋爐水處理中的應用技術研究》論文，獲優(yōu)秀論文獎，專家評價這項技術，是最有發(fā)展前途的環(huán)保水處理技術之一。
1992年，該項水處理新產(chǎn)品新技術榮獲聯(lián)合國TIPS系統(tǒng)中國國家部分“發(fā)明創(chuàng)新科技之星”獎。1994年、1998年分別獲得第六屆、第十屆中國新技術新產(chǎn)品博覽會金獎。1995年通過建設部中國工程建設標準化協(xié)會產(chǎn)品評審委員會評審，被載入《中國八五科學技術成果選》和《世界優(yōu)秀專利技術精選》（中國卷香港版）1998年世界經(jīng)濟評價中心將該項成果評審為《世界華人重大科學技術成果》，發(fā)明人載入《當代中國科學家與發(fā)明家大辭典》、《中國專家人才庫》（人民日報出版社會 2000年）。
據(jù)《世界華人重大科學技術成果公報》披露：LHE聚合羥基羧酸鹽水處理技術成果，為我國工業(yè)循環(huán)冷卻水處理提供了理想的多功能藥品和最佳適用技術，該技術在石油、化工、冶金、發(fā)電、空調(diào)等行業(yè)循環(huán)冷卻水處理中具有推廣應用的廣闊前景。其社會效益和環(huán)境效益十分顯著。
LHE系列聚合羥基酸鹽防垢除垢靈的研究和應用，已走過了二十多年的艱難歷程。目前，已在不處理行業(yè)嶄露頭角，發(fā)揮威力。展望新世界，節(jié)水、節(jié)能和保護環(huán)境，將是人們關注的焦點話題。我們相信，這項科技新成果，將培養(yǎng)新的經(jīng)濟增長點，帶動整個新興優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)大發(fā)展。
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