节水需要技术创新

 

        随着中国改革开放的发展，城市建设、小城镇化的普及和工业化进程的加速，对水资源的需求日益增长，环境保护也愈来愈被各级政府和广大群众关注。因此，节约用水、废水处理和综合利用，保护环境尽可能不受或减少污染，应该成为科技工作者首先关注的课题。

        我国工业循环冷却水处理技术，是70年代随着大化肥项目的引进而引入的，主要是磷系配方技术，包括有机磷酸盐、聚磷酸盐、磷酸脂类或聚磷酸盐与聚羧酸盐复配等延伸配方。该技术的基本特点是在工业循环冷却水中加上上述药品，使冷却水中的结垢离子增加溶解度，防止钙镁等在换热面上呈有序排列结晶析出，防止水垢产生。

 

        磷系配方技术在国外已研究使用了几十年，是成熟的技术，它的一整套基础理论、药剂、生产工艺、使用技术等，已被我国移植成功，有关这方面的教学、技术规范等已成为工业水处理的主要基础技术。我国水处理方面的技术人才所接受的水处理教育，基本是以磷系水处理技术为主。

 

        但是，在工业应用实践中发现，磷系技术虽然有较好的防垢效果，但其存在着不可忽视的弊端。主要有以下几个方面：

 

        1、采用磷系水处理，循环水中一般要保持总磷（含有机磷）在5-7ppm以上，才能达到钙镁离子不析出的效果。这种高浓度含磷循环冷却水看起来清洁透明，但由于磷是营养物质，易滋生微生物，因而需配合杀菌灭藻剂，而杀菌灭藻剂一般均为有毒或毒性较强。

 

        2、高浓度含磷循环水不能无限与补充水中的钙镁离子络合，加上循环水的蒸发损失，其中的含磷络合物极易水解变成磷酸钙沉淀，这种沉淀一旦在换热器上沉积，就很难清除并严重影响换热，为此需不断排放出一些循环水，即控制浓缩倍率，节水效益差。

 

        3、排放的高浓度含磷废水，对环境影响很大，最主要是使环境水体（河流、湖泊、海洋等）富营养化，促使藻类过量滋生，使水体缺氧，水体发绿、发黑、发臭，有益微生物、鱼类等死亡，频繁发生的湖水变味，海洋赤潮造成的损害触目惊心。

 

        4、排放的含杀菌灭藻剂的废水危害严重，这些毒害性物质很难降解，进入环境水体后，又二次污染。其残留物被农产品、水产品吸收后，有可能危及人类，毒害后果尚不清楚。

 

        此外，我国的锅炉用水处理一般是采用软化水、去离子水。使用软化水可以免去水垢的干扰，这在大型电站锅炉或大型工业锅炉是必要的。但软化水必须要用食盐（氯化钠）来再生树脂，或要用大量酸碱来再生离子膜。这就必然要有高浓度氯离子的废水排放，这种水不仅腐蚀性大，也难以净化回用。象城市的采暖、中央空调补充水，乡镇企业小型锅炉水处理等压力较低的补充水，也强调必须用软化水，忽视了软化水所带来的高含氯离子废水排放所造成的危害。这种危害是隐性的，带来的地下水氯离子上升，腐蚀性加剧，水的硬度大副增加等严重后果，人们不易看到。

 

        北京在冬季使用食盐和氯化钙（即所谓环保融雪剂），带来的危害实际上是氯离子危害，由于它是显性的危害，例如花草树木枯死，道路、管道、汽车轮胎、车身腐蚀损害等，人们看得见。其实，软化水技术，排放的有害物与上述的危害是一样的，尚未引起人们的关注罢了。还有电子水处理技术，存在有水中可溶性氧的腐蚀问题尚未解决。

        为了适应节水、环保需要的技术，研究的主要方面是选择无磷的水处理配方，重点是放在水的自行净化、闭路循环使用，尽量不排放废水，同时考虑直接用自来水作补充水，去掉软化水这一步。

 

        锅炉补水和工业循环水不用软化水，闭路运行，在70年代是不可想象的。首先需要水处理理论上的创新。软化水的机理是将水中可能结垢的钙、镁等多价离子去掉，而换成不能结垢的一价钠离子。如果利用某些有机高分子聚合物与水中的多价成垢离子络合，变成一种有机微粒。这种有机微粒在循环水或锅炉水运行扰动状态下，不易沉淀，随水流动，不影响换热，又不会结垢，通过一定的方式在循环水沉淀池、低压锅炉下联箱等部位成为蓬松的沉淀物与水分离，循环水自然澄清净化复用，锅炉水可通过排污泥得以保持正常运行。

 

        有了这种设想与新的水处理理论，从1990年开始，我国先后在合成氨化肥厂循环水系统和不同类型低压锅炉炉内水处理，中央空调水处理、小型发电循环冷却水处理以及钢铁、轻纺等不同行业水处理上进行试用一种新的水处理LHE聚合物，均取得了较好的效果：

 

        1.水处理理论上的创新，取得了显著的节水效果。变过去投加有机磷等富营养性水处理剂，改为投加可与水中多价离子络合、使之成为不溶物而沉淀分离的多功能LHE聚合物。循环水中缺乏营养，微生物和菌藻之类难以大量繁殖生长，因而也不需要投加任何杀菌灭藻剂，水处理管理变得简便，降低了成本。

 

        2. 技术上的创新。过去的理论是防止循环水钙镁物质析出。现在变成为加LHE聚合物使这些物质成为有机络合物析出，并设计出特别而简便的方法，使这些络合不溶物自动从循环水中分离，达到水质的自行净化，重复使用，减少废水排放。过去每生产一吨合成氨，需要耗费300吨水，通过采用新技术，使吨氨水耗下降到20-15吨以下的先进水平。一个普通化肥厂，每年可节约80-200万吨新鲜水。仅我国的化肥行业，每年即可减少排放有害废水数千万吨，环保、节水效益可观，为缺水地区工业循环水节水环保创出了新路。

 

        3、药剂品种、性能上的创新。LHE聚合物变过去水处理的弱酸性运行为偏碱性运行，可以回收利用化肥厂的废氨水、尿素解吸废液等难以处理的有害废水，使这些排入环境产生严重污染的污水，可回用作循环水补充水。其中的氨可与聚合物和钙镁络合成不溶性泥垢，净化了水质，可循环复用。沉出的污泥又是优良的含有机氮土壤改良剂。化害为利，还可省去很多排污费。

 

        4、缓蚀机理上的创新。高分子有机聚合物在正常运行情况下，使水处理系统的金属面上逐渐形成一层有机保护膜，有效抵御了多种因素的腐蚀，延长了设备运行寿命，减少大修次数。为工厂的高产、稳产、安全、低消耗、长周期经济运行提供了可靠的技术保障。

 

        5、除垢方法上的创新。过去除去设备上的老垢，是敲、铲和用酸类化学清洗，因而化学清洗业十分兴盛。但是，酸洗废液污染环境、腐蚀设备等问题不易解决。采用新型多功能LHE聚合物，在循环水正常生产运行中，聚合物会与已有的老水垢逐渐反应，渗入垢物内部，使之慢慢变得疏松、散裂、细碎，分散成细小微粒而随流动的循环水到沉集池中，成为泥垢沉出。这种除垢方法虽然缓慢，但由于是在循环水正常运行中实现的，不需停产，没有污染，不腐蚀设备。垢物去除后，金属面上自然形成一层有机防护膜，以后只要正常投加聚合物药剂，系统再无结垢腐蚀之虑。对循环水系统和锅炉的安全运行十分有利，有很多使用新技术的企业多年来再不需化学清洗。

 

        上述五大创新，免去了要严格控制浓缩倍数、测定络合指数、有机磷、电导率、浊度、细菌数、余氯数等繁杂的各类水质数据等。使水处理操作变得既简便易操作，又高效节水环保。设备运转良好。我国的缺水地区，正在普及推广LHE聚合物的使用，很多企业过去因地下水不足出现用水危机。改用新技术后，水已不再是制约企业发展的老大难问题。

 

        还有相当多的地方，过去对新技术重视不够，不采用节水环保的技术。近年来由于国家加大了对水污染的惩治力度，对排污进行严格限制，提高水资源的价格，也促进了节水环保工作的开展，有利于节水环保新技术新产品的推广。有的地区水资源丰富，废水大量排入江河，企业只不过多交点排污费而已。近年实施限制排放污染废水的措施，促使企业下决心采用节水环保新技术，有利于解决含氨有害污水的排放。企业节约了新鲜水的用量，也减少排污的费用。

 

        北京市委市政府提出“绿色北京，绿色奥运”的口号，得到了企业的响应。很多单位在中央空调水处理中积极采用LHE聚合物，减少了废水排放，使中央空调循环水的节水效率由30%提高到90%以上，免去了化学清洗对设备带来的危害，有效保障了中央空调安全长周期良好运行。北京的清华同方大厦、清华同方科技广场、中苑宾馆、太阳宫宾馆、昆仑饭店、海淀科技大厦等中央空调，循环水上多年使用LHE聚合物，在实现防止结垢、正常安全运行前提下，由于闭路运行，减少了新鲜水补充量和废水排放量，最大限度取得了显著的节水、环保效益。昆仑饭店每年仅空调用水就可节水万吨以上。这些单位用实际行动为“绿色北京，绿色奥运”做出了贡献。为北京同类企业的节水环保工作提供了可借鉴的经验。

 

        生活污水就地处理，就地绿化使用技术，效果较好，节约了大量新鲜水，为城市绿化用水提供了新的用水途径。

        由于节水环保新技术、新产品、新理论与传统的方法技术不一样，因而在推广中遇到了很多困难。这种困难最多的还是来自企业的专业技术人员和专业管理人员，因为他们所学的水处理专业知识与新技术不一样，这些技术人员往往是出于谨慎，不愿首先去冒使用新技术而可能带来的风险。因而抵制新技术、新理论、新产品就在所难免。往往要看到别的同类企业使用新技术确实有好处、无风险后才会愿意采用此类技术。但他们没有受过新技术、新理论、新产品有关的技术培训，所以，在推广中新技术的培训成了首要问题。

 

        经过培训的人员，还必须经历大量实践经验的磨练，才会成为有应变能力的专业技术人员。这些人员应对新技术的理论有透彻的了解，对新技术要点掌握的好，对新产品在使用中可能出现的问题有熟练的解决能力。同时，对在推广使用中还会遇到的新的技术性问题，有随时解决的能力，并能为企业技术改造提出中肯有效的建议，方能促进新技术的推广。

 

        以上这些，不仅需要理论研究、技术创新不断发展，而且更需要向企业的水处理管理、药剂采购、使用操作、水质监测等人员普及新的节水环保专业知识。这项事业关系到科技兴国的大计，任重而道远。新技术新产品的推广需要培养大批专业人才，才能为我国的节水环保事业作出真正有价值的贡献。