无公害水处理技术的研究和发展

海南宇星环保有限公司
翟明高

　　我国的垂危生态环境状况如何？朱总理在今年世界环境日的电视讲话中坦率地说：“污染仍相当严重，自然生态环境日益恶化的趋势还没有得到根据遏制。”作为环保第一线的科研人员，我们面对的矛盾更尖锐、更复杂、体会更直接、更深切，深感任重而道远。
　　现代生活方式对自然生态环境的破坏，最突出、最根本的表现，是对自然水资源的大量浪费的严重污染，水是生命的的基准物资。没有水，说什么都是白搭。然而，今天的水，谁还敢说取之不尽，用之不竭。水是新世纪宝贵的战略资源，水在话题，日益沉重。
　　目前国内外水处理技术都在迅猛发展，二十多年来，我国的工业水处理技术，在国外磷系配方的基础上，也改进成功比较成熟的磷系复合配方，为国民经济的发展，作出了很大的贡献。但遗憾的一点是：这种长期统治世界水处理领域的磷系水稳剂，是以牺牲自然水域生态环境为代价的，还远远停留在斤斤计较的浓缩倍数K值这个老概念上。比如，发达的国家的K值平均是5，而我国总体水平仅为2.3。这种功过相当白辛苦的老技术，再怎么说，也很难跟上我国新世纪可持续发展的战略步伐了。
　　磷系水处理技术的核心机理，是利用有机磷酸盐或聚磷酸盐与水中成垢的离子形成磷氧多面体，提高溶解度。但磷的络合平均指数有其定值。随着水的蒸发，这个平均定值，每天都会被打破。这些高倍浓缩的含磷循环水，就成为废水，必须天天排放，否则，就会在换热设备上，形成坚硬如细瓷的磷酸钙、磷酸氨镁绝热垢层。由于磷的独特营养效能，排入自然水域后，与生活污水中的氮、钾营养形成协同效应，造成水质富营养化，促使不良菌藻急剧增殖，导致海洋赤潮泛滥，耗尽水中溶解氧，使水生经济动物，惨遭灭顶之灾。切断地球生命天然食物链条，我们人类也可能很快成为濒危动物了。
　　问题很清楚，形势很严峻。而我们的目的也非常明确，就是：既要研讨战略决策问题，又要重视尖端战术武器的合理应用。正象绝尘英哲毛泽东贱卖生前教导的那样：我们决不能走外国垄断资本发展的老路，我们必须打破常规，昼采用先进技术，力争在不太长的历史暑期内，赶上或超过世界的先进水平。
　　然而，什么是先进技术？怎样打破常规？这个问题是决定科技进步与否的首要问题。我国的总体工业水处理技术，几十年来之所以不如国外，其根本的原因，就在于人们对高新技术的认识，不够全面，不够具体，不够深刻。
　　高新技术不单仅是声、光、电。种田同样种出高新技术，比如，袁隆平先生，就是很好的典型。能够在开源节流方面，创造巨大经济效益、环境效益，就具有巨大现实意义和浣历史意义。俗话说“只增产，不节约，等于买了无底锅。”我国水资源并不丰富，但浪费惊人，工业用水单位指标，是发达国家的几十倍。有些单位为了应付上级达标排放的禁令，就玩起了掩耳盗铃的老把戏，往废水里面掺杂了好水，欺上瞒下、蒙混过关。
　　目前，世界领先的水处理技术，是向无公害境界发展。把污染消除在生产工艺中，比舅，我国化学科学家最新发明的LHE聚合羟酸盐系列水质稳定剂就是一种划时代的高新水处理技术。该技术可以把原一步快速净化至相当于软水状态。杂质集中分离。闭路无限循环，没有废水排放。从根本上阉割了浓缩倍数这个老概念。节水节能与环保效益极高，使我国工业水平处理技术，一跃而入世界前列。
　　LHE聚合差劲基酸盐，是一种新型、多功能、非磷、非金属有机高分子聚合物。系由天然无毒有机物改性精制而成。该产品和使用技术，经历了二十多年的开发的研究，目前已形成适当不同行业使用的系列化专用产品。从化学机理、操作工艺、监测控制程序等方面，与磷系配方均不相同。特点是：一种药剂兼有防垢、缓蚀、抑制菌藻滋生、自行净化水质等多种功能。在化肥、化工、冶电、发电、制药、中央空调等循环水系统及低压蒸气、热水采暖锅炉水处理方面，已连续成功运行多年，而无需化学清洗除垢，设备安全系数大为提高，寿命延长。最突出的是对含氨、碱、硫化物、氰化物、挥发酚、油污等废水，要回收净化利用，极大限度地、全面保护了自然水域生态环境，经分离出的沉淀副产品，又是一种优良的土壤疏松改良剂。
　　现将该项新技术的开发应用情况介绍如下：

　　一、突出的节水、环保效益

　　通过河南、陕西、山东、山西、吉林、四川、宁夏、海南等不同地共近百家工业企业、大酒店在循环冷却水系统、低压工业锅炉、中央空调等连续多年应用的效果，证明：冷却循环水、采暖循环水，可全闭路无限循环，不排放。只在补充水中加入相应的聚合羟基羧酸盐，即可使换热设备完全达到不结垢、不腐蚀、无菌藻，实现最大限度节水效能。以河南偃师年产十万吨合成氨厂为例，吨氨水耗由原来的300吨降至30吨以下，年节水2000万吨以上。陕西省的小氮肥企业，自从使用该技术以后，彻底改变了以往用水非常紧张的被动局面。地下水耗用量减少了80%，基本杜绝了向环境排放废水。陕西秦岭化肥总厂各分厂，严格管理，使吨氨水耗降到20吨以下。山西晋城、山东临沂、吉林长山、河南邓州、四川威远等化肥企业，均由于使用了该项高新技术，而基本实现无废水排放。仅渭河流域的小氮肥企业，每年即可减少废水排放量1亿多吨。
　　使用聚合差劲基酸盐，之所以能节水、防垢。防腐蚀、无菌藻，是由于该水稳剂具有离子交换、电子交换、吸附络和、凝聚螯合等多种功能，会与水中成垢离子和有害杂质形成一种畸变态、超微细悬浮体。这种悬浮体与换热设备带有相同的电荷，同性相拆的本能，决定了它们在换热设备和管道中难以附着，并容易随着一定流速的循环水，而在水流较缓的旁滤池中集中沉淀、有效分离。
　　与现行占据市场90%的磷系水技术相比LHE聚合羟基羧酸盐由于不控制水的浓缩倍数，从而使含氮、含碱、高硬度废水，得以有效回收，用于补充水。既节约了大量水资源，又保护了环境。某厂冰机冷却塔列管在检修时，发现大量蜂窝状点蚀坑，经分析，均是由于投加杀菌灭藻剂所致。目前世界上其他化学处理技术大都离不开杀菌灭藻剂，而LHE新技术却根本不需要，所以，在防垢、节水、防菌藻、防腐蚀及环保效果上，确有独特之处。
　　采用该项技术，锅炉长期无垢、无腐蚀、安全运行。洛阳强国包围材料有限公司、洛阳五环装潢厂，各有四吨快装锅炉两台，已连续运行十的和七年以上，每年检验锅炉，内壁黑亮如新，没有任何腐蚀的水垢。洛阳酒家、三九集团伊川杜康酒厂、河洛大厦、洛阳广州酒家等蒸气低压锅炉，在连续八年的应用中，不仅达到了良好的防垢腐蚀、需清洗的效果，而且发送了蒸气品质，对包子、米饭、生产白酒、啤酒、饮食等无任何不良影响。在陕西、宁夏、山西、河南等省，大量冬季采暖热水循环锅炉上的长期应用表明，可彻底防止结垢、腐蚀和堵塞，不需配制软水和除氧设备，不用专职水质化验人员，不用树脂、食盐、石灰和其它任何水处理设备、药品、省时、省工、省钱。升温、升压快、好管理。据国内外科学研究资料证明，水垢的传热效率仅有钢铁的1%，每一毫米水垢浪费燃料8%，2毫米以上，浪费燃料20%-30%多。而每使用一吨LHT聚合差劲基羧酸盐，可节煤三百吨，节约循环水一百万吨。延长设备使用寿命10年以上。
　　锅炉使用该技术，与钠离子交换软水相比，效果一点不差，但却没有再生树脂的高钙高氯废水排放的弊病，这种有害废水渗碳透能力极强，会加据地下水质的恶化。根据北京有关环保研究单位的资料证明，北京市地下水水位，近20多年来直线下降，而地下水中钙、镁离子、氯离子等含量却成直线一升趋势，而如采用LHE水处理技术，钙镁被固定，就可以从根本上消除这个怪圈。
该项高新技术的另一个特点，是能够正常生产运行是，清除坚硬老垢，倍受企业欢迎。山东沂水，河南偃师邓州、陕西岐山等化肥厂，海口明阳大酒店等中央空调循环水系统，结垢严重，有的出水管道严重出水不足，从割开的地下管道来看，垢 厚最严重的达几十毫米。在使用该技术几个月后，坚硬如石的垢层变得酥松、细碎、逐渐脱落下来。某化肥厂500吨循环水系统，清理出的砂状、碎贝壳状细垢竟有两大卡车。这些东西，大部分是用强酸也无可奈何的。
　　河南偃师东风橡胶制品厂、山东莒县食品肉联厂、洛阳第二橡胶制品厂、宁夏永宁造纸厂、陕西省委招待所、山西晋城市房地产公司、宁夏银川三和金属防腐研究所、宝鸡华美水技术研究所、山东沂水蓝龙水处理服务部等，对含有硫酸盐、硅酸盐的水垢，用强酸加缓蚀剂清除无效情况下，改用LHE聚羟基酸盐，换热设备就不必再进行清洗。再不用担心因除垢，用强酸加缓蚀剂清除无效情况下，改用LHE聚合差劲基羧酸盐，在正常生产压力下运行一段时间后，这些顽固的垢物，逐渐碎裂、脱落下来。一般情况下，哪怕水垢厚达3毫米。只要坚持正确使用LHE聚合差劲基羧酸盐，换热设备就不必再进行清洗。再不用担心因除垢，多耗能源，发生事故。因此有人说，如果推广了这种新技术，锅炉、中央空调清洗业，将惨遭灭顶之灾。事实上，清洗是被动的，结垢带来的能源泉耗量增加，换热设备过热疲劳，清洗造成的氧化膜损伤，使设备安全系数降低，使用寿命缩短。清洗过程中产生的大量有害废液污染，都是很值得重视的问题。从目前国内外水处理大市场现状看，既需要防垢剂，又离不了清洗剂，这种“自相矛盾”的窝里斗内耗，不能不令人遗憾，，而日益火爆的化学清洗业，更反过来说明，水处理技术亟待提高。
　　还有一类污垢，例如厕所尿垢、化肥厂氨垢 尿素垢，这些垢含有有机成份，往往与硅酸盐、硫酸盐、生物杂质、有机污物混合而成，用一般的酸类不易清除且易对设备千万损害。经实验研究，用聚合差劲基羚酸盐清除这些复杂污垢，效果很好。在对洛阳市委大厦、伊川工商局等卫生间，除垢 彻底，而腐蚀性大为减轻。同时，还能除去骚臭味，因此在清洁卫生中得到大量应用。
　　研究表明，聚合羟基羧酸盐含有多种活性基团，其中的羟、羧基、甲氧基和醌基最多，有着极为可观的比表面积，可以吸附、络合复杂的气味和毒物。除能与钙镁离子络合、螯合而具有防垢、除垢功能外，还能使硫化物、氰化物、酚类、胺类、油污等转化为巯基基团与盐类，脱除臭味，使有毒物转变为无害物。用防臭专用的LHE产品，可立即去除难闻气味，防止空气污染。为垃圾处理、水产市场环境处理等特殊行业使用，带来福音。

　　二、水处理成低

　　使用LHE水处理新技术，一种药剂完全可以达到磷系配方多种配合的效果，所以成本极低。河南偃师化厂10万吨合成氨，原采用磷系配方，水处理成本每年达35万元，而采用LHE技术每年仅7万元左右。吉林长山化肥厂年产30万吨合成氨，原用磷系药剂，每年水处理费用近百万元，菌藻粘泥杀而不退，影响生产。改用LHE技术，水处理费用仅为原来的三分之一左右，而且不用杀菌剂，也没有粘泥影响换热问题。山东临沂化工总厂，在多次使用不同水稳剂试验后，认定LHE药剂是经济，效果最好。在北京、海南、陕西，山东等地应用中，水处理成本比原来节省开支70%以上，设备不堵塞、不结垢、无菌藻、老垢脱落，新垢不长，免去定期清洗需要几万元的费用开支。

　　三、独创性的发明

　　本项水处理技术，是中国人自己的独立发明。最早始于1974年，洛阳伊川平等化学材料研究所的研究人员，在向锅炉供水中添加一种天然有机物之后，发现炉内硬垢疏松脱落。经多年研究，于1978年6月首次在全国综合利用会议上发表该项研究的论文。　　　　1989年申请发明专利，1990年被英国《得温特世界专利》刊载。1991年通过国家技术鉴定，1992年5月在中国环境科学院召开的《全国化学药剂处理工业废水学术交流会》上，《聚合羟基羧酸盐在工业循环冷却水和锅炉水处理的应用技术研究》论文，获优秀论文奖，专家评价这项技术，是最有发展前途的环保水处理技术之一。
　　1992年，该项水处理新产品新技术荣获联合国TIPS系统中国国家分部“发明创新科技之星”奖。1994年、1998年分别获得第六届、第十届中国新技术新产品博览会金奖。1995年通过建设部中国工程建设标准化协会产品评审委员会评审，被载入《中国八隔开科学技术成果选》和《世界优秀专利技术精选》（中国卷香港版）1998年世界经济评价中心将该项成果评审为《世界华人重大科学技术成果》发明人载入《当代中国科学家与发明家大辞典》、《中国专家人才库》（人民日报出生社2000年）。
　　据《世界华人重大科学技术成果公报》披露：LHE聚合羟基羧酸盐水处理技术成果，为我国工业循环冷却水处理提供了理想的多功能药品和最佳适用技术，该技术在石油、化工、冶金、发电、空调等行业循环冷却水处理中具有失言应用的广阔前景。其社会效益和环境效益十分显著。
　　LHE系列聚合羟基酸盐防垢除垢灵的研究和应用，已走过了二十多年的艰难历程。目前，已在水处理行业崭露头角，发挥威力。展望新世界，节水、节能和保护环境，将是人们关注的焦点话题。我们相信，这项科技新成果，将培养新的经济增长点，带动带个新兴优势产业大发展。