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1、我国工业循环冷却水处理发展现状与展望郑书忠（中海油天津化工研究设计院，天津 300131）CWTC-09-001摘要 本文总结分析了我国工业目前的节水现状、国内外水处理化学品市场的发展现状及趋势和近年来国内外在无磷缓蚀剂、可生物降解阻垢分散剂、絮凝剂、环境友好杀菌灭藻剂等绿色水处理化学品方面的研究现状。指出在新的节水和环保形势下，我国工业循环冷却水处理将面临更大的挑战和更多的机遇，必须进一步挖掘节水潜力、提高工业用水的循环再利用率，根据国际市场的发展趋势，及时调整水处理产业的经营模式，推动工业循环冷却水处理化学品向无磷化、绿色化的方向发展。关键词 工业循环冷却水 工业节水 水处理化学品水是人类
2、赖以生存的基础，是工业生产运行的命脉，也是我国经济安全和社会发展的 “三大战略资源”之一。 “十一五”期间我国工业经济仍将保持 7%以上较高速度增长，工 业用水需求仍将持续增长，现有水资源供需矛盾更加突出。水处理化学品，也称水处理剂， 它包括工业、城建、环保等方面用于水处理过程的各种药剂，在工业用水中应用广泛，是 一类重要的精细化学品。 工业冷却用水在我国工业用水中占了相当大的比重，是我国目前和今后工业节水工作 的重点，已引起了国家政府部门的高度重视。围绕着提高工业循环冷却水的循环再利用率， 实现废水深度处理后的回用，降低对水资源的污染，实现低排放和零排放，工业循环冷却 水处理化学品也将面临着
3、新的市场机遇和挑战。1 工业循环冷却水处理仍需进一步挖掘节水潜力我国水资源总量 28 124 亿立方米，占全球水资源的 6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿 大，居世界第 4 位。但人均水资源量却很少，仅为 2 220 m3，占世界人均量的 1/4、占美国 人均量的 1/5、加拿大人均量的 1/50，在世界上名列 110 位，被视为全球 13 个人均水资源 最贫乏的国家之一1。 我国虽然水资源短缺，但却是工业耗水大国，工业用水总量逐年增加，占全国用水总 量的比例也在逐年增加（如图 1） 。根据中国水利部最新发布的中国水资源公报，2007 年全 国工业用水总量已达 1 402 亿立方米，占全国用水总量
4、的 24.1%。020040060080010001200140016001 19 94 49 91 19 96 65 51 19 98 80 01 19 99 93 31 19 99 97 71 19 99 99 92 20 00 02 22 20 00 03 32 20 00 04 42 20 00 05 52 20 00 06 62 20 00 07 7时时间间（年年）工工业业用用水水总总量量（亿亿m3）051015202530占占全全国国用用水水总总量量比比例例（%）工工业业用用水水总总量量工工业业用用水水占占全全国国用用水水量量的的比比例例图 1 我国工业用水量变化趋势图我国目前的用
5、水总量和美国相当，但水资源的利用效率却明显落后于发达国家。1999 年我国工业用水平均重复利用率约为 53%，远低于发达国家用水重复利用率 75%的水平， 仅相当于美国 60 年代初和日本 70 年代的水平，比日本 1997 年工业用水重复利用率低 25%， 比美国 2000 年的规划指标低 41%2。1999 年每万元 GDP 取水量约为日本的 18 倍，美国 的 22 倍。经过近年来的努力，我国工业节水已取得巨大进步，每万元 GDP 和万元工业增 加值的取水量一直呈递减趋势（图 2） ，但相对于发达国家，我国在工业水资源的利用效率 上尚存在着较大的差距。2004 年全国工业用水重复利用率也
6、只达到 6065，而同期发 达国家的工业用水重复利用率一般都在 8085。2004 年每万元 GDP 取水量仍为世界平 均水平的 3 倍，是国际先进水平的 510 倍。01002003004005006007008001 19 99 97 71 19 99 99 92 20 00 00 02 20 00 01 12 20 00 02 22 20 00 03 32 20 00 04 42 20 00 05 52 20 00 06 62 20 00 07 7时间用用水水量量（m3）0100200300400500600工工业业废废水水排排放放总总量量（亿亿吨吨）万万元元G GD DP P用用水水量
7、量 万万元元工工业业增增加加值值用用水水量量 全全国国工工业业废废水水排排放放总总量量图 2 我国工业用水指标变化趋势图工业用水中循环冷却水的耗水量占了相当大的比重，而我国冶金、发电、石油、化工 等行业工业循环水年耗水量占到工业用水总量的 5080%。由此可见，提高工业用水的循 环利用效率是目前解决我国工业用水紧缺、减少水污染物排放的关键环节。 早在 20 世纪 70 年代我国循环冷却水处理技术刚起步时，发达国家循环冷却水的浓缩 倍率已提高到 35 倍，并开始研究开发循环冷却水零排污技术。目前，发达国家工业循环冷却水的浓缩倍率已普遍达到了 5 倍以上，个别系统甚至达到了 10 倍或者零排污。我
8、国在 “八五” 、 “九五” ，通过对工业节水技术的创新开发，使我国工业循环冷却水处理技术水 平得到极大的提升，浓缩倍数普遍提高到 3 倍左右。国家科技部“十五”期间又重点支持 了“工业循环冷却水节水成套技术开发及应用示范”项目，使我国工业循环冷却水节水技 术进一步得到发展，部分耗水企业的循环冷却水浓缩倍数提高到了 5 倍以上。 尽管我国工业节水技术已取得很大的成绩，但单位工业产品的新鲜水消耗量和污水排 放量来看，与发达国家还存在着不小的差距。例如：国外炼油厂加工吨原油的新鲜水耗量 一般小于 0.5 吨，国内平均水平为 2.4 吨，是国外先进水平的 4 倍多；国外加工吨原油的工 业污水排放量为
9、 0.2 吨，国内平均为 1.78 吨，是国外先进水平的近 9 倍；我国生产 1 吨乙 烯所需的水相当于日本或美国的 36 倍。从表 1 列出的我国不同时期主要工业产品耗水指 标可以看出，十一五期间为建设节水型社会，我国对重点耗水行业的用水指标提出了更高 的要求，各工业行业仍需要不断挖掘节水潜力，中国石油化工总公司就提出，到 2010 年系 统内的工业水重复利用率要普遍达到 96以上。因此，我国工业冷却水节水技术仍有很大 的发展潜力，但技术难度越来越高，节水任务更加艰巨。表 1 我国不同时期主要工业产品耗水指标对比单位产品（增加值）取水量 工业行业 1999 年2005 年2010 年火力发电
10、(不计直流冷却用水) m3/万千瓦时41.331.028石油石化， m3/加工吨原油2.371.111.0钢铁*， m3/吨钢28.88.68.0纺织， m3/万元270191153造纸， m3 /吨纸浆19810385* 重点钢铁企业用水指标我国在今年的 863 计划中已设立了“工业冷却与锅炉系统节水及废水近零排放技术”项 目，旨在通过化学处理技术、热能高效利用技术和信息化技术的相结合，加快形成一批具 有自主知识产权的工业冷却与锅炉系统节水及废水近零排放核心技术，在石化、钢铁、电 力等行业建设 100 套浓缩倍率为 5 倍的节水示范工程，带动推广 1 000 套，使我国工业循 环冷却系统的浓
11、缩倍率普遍达到 5 倍以上，同时建立两套浓缩倍率达到 8 倍的示范工程， 缩小与发达国家的差距。2 水处理化学品仍是工业循环冷却水处理市场的主流水处理化学品是精细化学品中一类重要的专用化学品，也是工业冷却水处理技术中最 基础且最重要的物质，包括缓蚀剂、阻垢分散剂、杀菌灭藻剂、絮凝剂及各类辅助药剂等， 应用广泛、用量大，已为工业企业创造了显著的经济和社会效益。发达国家水处理化学品 发展较早，开始于上世纪三、四十年代，80 年代一直以 8%以上的速度增长，近年来虽然 发展速度变慢，但仍保持着每年 23%的增长速度。我国水处理化学品是上世纪七十年代 随现代水处理技术的引进而发展起来的3，八、九十年代
12、得到快速发展，目前已成为一个 具有相当大规模的精细化学品产业，市场增长率居世界之首，是世界平均水平的 2 倍以上。根据权威机构的统计4，全球水处理专用化学品及服务市场总额已从 2004 年的 81.69亿美元增长到 2007 年的 95.81 亿美元，预计到 2012 年将达到 111.7 亿美元，年平均增速为 3.1%。其中，美国的年增长率为 2.6%，欧洲为 2.9%，日本为 1.1%，中国为 7.6%。相对于 2007 年全球 4 亿美元左右的非化学水处理业务收入来说，水处理化学品仍是水处理市场的 主流。81.6995.81111.7020406080100120200420072012
13、 时间亿美元图 3 全球水处理专用化学品及市场年市场总额从图 4 至图 7 的世界主要水处理市场 2004 年、2007 年以及 2012 年的发展现状不难看 出，世界各国的水处理专用化学品市场差异较大，其中，美国是水处理化学品头号消耗大 国，消耗量占了世界总量的 38%，其次是欧洲，占 17%，日本和中国各占 10%。图4 有机絮凝剂国内外市场对比5.838.9210.34.85.977.2411.662.452.863.053.36024681012200420072012时间（亿美元）美国西欧中国日本图 4 有机絮凝剂国内外市场对比图5 缓蚀剂国内外市场对比12.414.416.22.5
14、62.973.122.53.34.762.352.252.37024681012141618200420072012时间（亿美元）美国西欧中国日本图 5 缓蚀剂国内外市场对比图6 阻垢剂国内外市场对比7.138.189.032.012.42.65 1.82.313.331.811.661.67012345678910200420072012 时间（亿美元）美国西欧中国日本图 6 阻垢剂国内外市场对比图7 杀菌剂国内外市场对比1.952.352.720.411.651.80.290.370.520.420.390.3900.511.522.53200420072012时间（亿美元）美国西欧中国日
15、本图 7 杀菌剂国内外市场对比国内水处理专用化学品市场中，以有机絮凝剂增长速度最快，平均达到 8.1%。其中以 聚丙烯酰胺为主的有机絮凝剂占了有机絮凝剂市场总额的 80%，聚胺和季胺盐类等有机絮 凝剂只占了有机絮凝剂市场总额的 20%。预计未来五年，随着我国城市污水及工业废水处 理率的提高，阳离子聚丙烯酰胺将会是国内增长最迅速的水处理专用化学品市场。 从水处理常用的阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂、絮凝剂等专用化学品的市场发展来看，中 国的水处理产业最为活跃，市场呈快速增长状态，国外公司和国内公司所占市场比例大致 相同。但近年来，越来越多的国外公司看好中国水处理市场，直接或通过收购国内企业不 断进入国内
16、市场，使得原有的国内水处理市场竞争更加激烈。国内企业只有通过加大自主 创新能力，不断提升技术水平，才能在竞争中取得优势。 我国工业水处理化学品在经过引进吸收国产化和创新研发产业化两个重要阶段几十年 的发展，已经成为一个非常成熟的精细化学品行业。自上世纪 90 年代中期起，水处理化 学品新单剂的技术发展趋缓，以化学品为基础的综合技术服务成为水处理化学品产业发展 的重要方向。水处理产业的经营模式不再是单纯的销售水处理化学品，而是向多元化的方 向发展。突出的一个特点就是，供应商同时可以提供的与水处理化学品相关的综合技术服 务能力也变得同样重要。国际化大公司通过纵向联合，使其可提供的水处理技术覆盖范围 不断扩大，形成了从水处理基础设施设计、建造到水处理化学品生产、供应和与水处理化 学品应用、用水设备及设备问题处理等相关咨询服务在内的水处理服务总承包，向客户提 供包括供（原）水处理、监测、药剂投加、污（废）水处理、回用技术及技术培训等技术 服务在内的水处理完全解决方案，从而提
