(2025行业年会论文）

李润生 李凯 柳洁 刘小丹

深圳市中润水工业技术发展有限公司

提 纲：
1.世界水处理药剂的发展
2.中国水处理药剂在国际上的地位
3.中国水处理药剂存在的问题
4.水处理药剂的未来
5.水处理药剂的评价

一．世界水处理药剂的发展

我国和印度、埃及、两河流域的伊朗、伊拉克同为文明古国，追溯历史都能找到人类远古时期用矿物提取物明矾和天然植物汁液净化水的的记载，我国更有许多文字记载。早在春秋战国（公元前770～221年）成书的《山海经》、《计倪子》、《吴氏本草》等古籍中都有关明矾的记载。公元1637年宋应星著的《天工开物》更有明矾制造和使用的详细记载。

我国近代水处理药剂的发展始于上世纪四十年代解放区的山东淄博，用矿物原料自力更生生产出了硫酸铝，结束了从欧美进口硫酸铝的历史。

硫酸铝是近代水处理药剂的里程碑，沿于1884年美国的发明专利，是取代明矾的重大技术突破，一直沿用了近百年，直到1967年无机高分子混凝剂PAC在日本的首次产业化生产应用。

六十年代氯化铁混凝剂从苏联引入中国，也曾在国内普遍应用，对中高浊度的地面水（如长江水、黄河水等）有较好的效果，一九八四年李润生修订了三氯化铁国标并正名为氯化铁，但氯化铁对管道系统有较大腐蚀，并且生活饮用水水质发黄有铁臭味。

一九六八年文革武斗期一次偶发事件改变了中国和世界的水处理药剂进程，成都自来水公司氯化铁（重庆天原生产）因武斗仅剩三日库存，时任四川省革委会生产指挥组组长隋部长（五十四军后勤部长）召开省革委会紧急会议，李润生临危受命就地取材研究水处理新药剂，解决燃眉之急。

会后成都科委张廷翰处长（后任中央统战部部长）帮助成立了三结合小组（西南院、成都化采部、成都自来水公司），夜以继日研究，并获得了总工沈大年的参与和支持，每天两人骑自行车来回三十公里去成都二水厂试验，功夫不负有心人，小试一年成功，生产试验两年成功，李润生给其初定名“碱式氯化铝”（1980年经四川地矿所X衍射分析确认为无定形体，李润生正式将其名定为“聚氯化铝”），氧化铝A≥13%,价格220元/吨，远优于硫酸铝、氯化铁，1973年由国家建委主任马泉亲自在成都主持召开了水处理新药剂鉴定推广会，新研究产品的生产方法不同于日本专利生产工艺，原料是三废铝灰，易于取材，工艺酸溶一步法，不耗燃料电力，氧化铝A≥13%，高于日本10%，B:70～85%,高于日本50±5%，很快如火如荼在全国推广开来，凡各地来的学习者，毫无保留，分文不取，包教包会。

中润公司李润生研发历程（不申请专利，全部技术毫无保留，来学者有求必应）：

1969年：铝灰酸溶一步法制PAC,不耗燃料电力，液体Al₂O₃≥13%，固体Al₂O₃≥36%（日本固体30～33%），获1978全国科学大会成果奖。

1970年：酸溶两步法高岭土制PAC,获1970年四川重大成果二等奖。

1972年：四川乐山耐火黏土、四川广元一水软铝石轻烧料制PAC，全国推广至今。

1972年：氢氧化铝加压反应制PAC，氧化铝:18%，B:40～50%，沿用至今。

1980年：铝酸钙调整制高盐基度PAC，为中国首创技术。

1984年：用煤矸石生产高含量固体PAC（Al₂O₃≥46%）在黑龙江投产，供应大庆引进设备配套使用，并首次出口新加坡，创造保持了固体PAC氧化铝含量世界纪录。

1986年：混合酸一步法生产PACS在内江白马化工厂投产，在内江自来水公司工业化应用，简化了日本PAC专利工艺技术。

1988年：获上海科技成果奖。

1994年：复合铝铁PAC专利（发明人：李润生）在东莞生产应用（液体500吨/天）。

1997年：复合PAC（高效处理低温低浊水）在江苏昆山、上海、浙江工业化应用。

2000年：聚氯化铁研究成功。

2000年：中润PAC技术首次转让国外（泰国），开创了中国PAC技术大规模进军一带一路的历程。

2006年：聚硫酸铝研究成功，2010年在黄山白岳公司投产。

2007年：转让印度尼西亚大洋公司PAC技术,取代了日本多木公司技术。

2012年：用三水矿生产PAC在海南投产并在国内推广。

2013年：武汉中润用三水矿成功生产高效水处理剂，在武汉龙王潭污水厂成功应用，处理效果远远高于普通PAC。
2015～2025年：研究成功中润1-6系列混凝剂产品。

中润公司负责起草的水处理剂及相关部分国家标准和行业标准：

中润公司国内转让技术或成套设备（部分客户列表）：

中润公司国外转让技术或成套设备（部分客户列表）：

世界水处理剂主要生产应用状况：

1.中国：世界最大生产应用国，给水处理和污（废）水处理均以PAC为主，其次为聚硫酸铁、硫酸铝、氯化铁和硫酸亚铁。

深圳中润公司可能是世界上转让水处理药剂成套技术最多的企业，制订水处理药剂标准最多的企业，也是研发成套水处理药剂技术最多的企业，欢迎全球企业共同学习与探讨！

PAC的市场约占所有无机水处理剂的80%以上，产品以Al₂O₃10%液体计超1000万吨/年，液体产销量超500万吨/年，中国也是固体PAC生产大国，总产量超500万吨（Al₂O₃≥28%计）/年。PAC主要用于生活污水处理，功能以除磷为主，也可去除COD。PAC的产业化生产应用普及在七十年代之后，产品出口始于八十年代，成套技术出口始于本世纪初。PAC开始应用始于生活饮用水，但近年市场主要是污水处理，未来有望拓展污水再生回用和海水淡化预处理市场。主要原料和工艺流程：氢氧化铝或黏土轻烧料与盐酸反应，再加铝酸钙调盐基度，固体产品为主。

2.日本：是PAC产业化的生产和应用国，产业化试验始于上世纪六十年代，代表工艺流程为多木公司的盐硫混酸反应，碳酸钙调盐基度。缺点是：渣多，工艺复杂，原材料消耗多，混凝效果一般，除磷效果差。

3.美国：PAC生产应用始于1984年，代表工艺流程是铝锭加盐酸反应。优点：投资小，操作简单，含量高，稳定性好；缺点：原料成本高，混凝效果差，污水除磷效果极差。

4.欧共体：1974年开始生产应用，代表工艺为氢氧化铝与盐酸加压反应。优点：产品纯度高；缺点：工艺条件要求高，原料消耗多，产品稳定性差，除磷效果差。凯米拉化学公司是全球最大的水处理剂经销商，李润生曾帮助凯米拉公司进入中国。

在PAC成为主导混凝剂之前，水处理剂除硫酸铝外，还曾大量使用氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁等作水处理剂，但进入七十年代后，PAC成了主导产品，广泛应用于全球各种水处理，但PAC进入污水处理应该是一个错误的选择，李润生将在有生之年促进高效生活污水处理剂全面取代PAC在生活污水处理的应用，并使成本大幅降低，水质提高。生活饮用水处理将用复合高效PAC取代普通PAC。

中国的优势和机遇：

（一）中国技术和产品优势：①技术先进优于欧美日；②投资少，能耗低；③产品低耗高效；④研发力量强，产业化程度高，生产能力大；⑤原料充足；⑥设备配套能力强。

（二）缺点：①行业混乱，内耗大，恶性竞争厉害；②滚筒干燥、轻烧料原料污染环境；③劣质产品充斥市场；④不注重技术创新。

（三）出路：①走出去，进入国际市场：技术、设备、原料和人力、产品均可出口；②标准化和行业组织国际化；③行业重组。

二．中国水处理药剂在国际上的地位

中国的水处理剂标准体系是当今世界上最完善的水处理剂标准体系，没有之一。

中国的无机水处理剂产品是世界上最齐全的。主要水处理混凝剂产品：聚氯化铝丶硫酸铝、聚硫酸铁、硫酸铝铁、氯化铝铁、硫酸亚铁、聚硫酸铝、聚氯化铁等。技术创新、生产规模、产量、用量均为世界第一。产品和技术出口多国。研究发表论文也是世界上最多的，但是近年来东南亚和西亚混凝剂产业发展也很快，当地铝资源丰富，固体干燥用天然气非常便宜，干燥成本低廉。如果国内水处理剂行业技术不思进取，产品粗制乱造，五到十年国外产品可能反向销往中国市场，中润提供给越南化工部的技术，固体PAC氧化铝含量已达37%，随时可返销中国。

中润负责起草的中国新的饮用水用聚铝标准（GB15892-2020）重金属指标与日本和欧美齐平，但是对标混凝效果的聚合度指标（盐基度）要比二者高很多。只有中国是分开制订了饮用水用聚铝和工业用聚铝的标准，工业级聚铝无须全部使用合成盐酸和氢氧化铝来生产，工业聚铝全球用量是饮用水聚铝用量的近十倍，分开制订二者的标准，能节约大量资源。

中国在无机混凝剂技术上处于世界领先水平，我们向一带一路沿线国家提供成套技术、设备和工程，建设了近二十家混凝剂工厂，大大改善了当地的水环境，取得了较大的社会效益和经济效益。积极响应了国家一带一路的政策。

三．中国水处理药剂存在的问题

存在的根本问题是：缺乏由国家统一领导的科研设计体制，设计没有创新技术的支撑，沿用过时的和外来的设计规范和手册，设计思想不符合中国国情和中国水质条件，如给水设计一律采用混凝沉淀过滤工艺，脱离了原水低浊度的现实，加药间设计造成投资大、能耗和药耗大的缺陷，污水COD偏低，却一律采用国外生化处理工艺。

具体的问题是：受疫情、 铝原料暴涨、制造业萎缩、市场低迷诸多因素影响混凝剂行业面临空前的困难局面，如何破解，个人见解如下：

1.生活饮用水用混凝剂：

1.1 面临问题：

1.1.1 随着环保加强，水污染减轻，水质向好，造成混凝剂单耗降低。大型工业企业搬离城市，造成供水量减少，生活饮用水用混凝剂用量减少。这是生活饮用水用混凝剂市场萎缩的根本原因，PAC现有产品配方不能完全适应目前给水水质的变化。

1.1.2 从江河直接取水减少，水库取水成趋势，造成原水常年低浊度，pH值升高，造成混凝沉淀效果降低和处理水残铝增加的趋势。

1.1.3 生活饮用水水质逐年提高，混凝剂标准同步修订，对重金属指标的要求越来越严。

1.1.4 混凝剂生产原料：氢氧化铝、铝酸钙不时上涨，人工费用逐年上涨，生产厂家环保和安全开支不断加大，而混凝剂价格未能同步上涨。

1.1.5 对铝酸钙要求提高，而铝酸钙原料铝土矿品质逐年下降，价格上涨。混凝剂生产企业靠减少铝酸钙用量来达到降低重金属的目的，造成铝酸钙市场萎缩，生活饮用水处理混凝沉淀效果降低、残留铝升高。

1.1.6 质量监控缺失，恶性竞争加剧。滥用危废生产生活饮用水用混凝剂的现象时有发生。

2.非生活饮用水用混凝剂

面临问题： 市场恶性竞争加剧，中标价格低迷。导致部分工厂铤而走险，采用一些危废材料（比如含重金属或者有机物的废酸）作为生产混凝剂的原材料，这既是违反国家环保法的行为，也是对用户不负责的行为，导致危险化学品毒理成分的转移，增加用户生产管理的难度和出厂水超标的风险。

四．水处理药剂的未来

混凝剂技术的发展方向：研发出引领世界混凝剂产业的创新技术和产品，这些技术和产品将有力解决目前的困局。

1. 逐步让聚氯化铝产品退出污水处理，取而代之以中国污水处理新药剂，其用量将比聚氯化铝减半，生产和使用成本均减少30～50%。同时污水处理厂的污泥量也能大幅减少，有良好的社会效益和经济效益。

2. 聚氯化铝产品标准GB22627、GB15892将全面升级，其技术指标和性能将全面超越日、美、欧。

3. 给水处理开创中国式设计方法和典型工艺流程，工程费用大幅降低，运行费用大减。

4. 多功能智能化数字化的混凝试验机投入市场，并打开全球市场，为水处理的科学高效运行、为新型混凝剂的开发助力。

5. 专用混凝剂的开发：

接触絮凝过滤专用混凝剂

高含量高混凝性能PAC：Al₂O₃：35～50% ，等氧化铝混凝性能提高30～50%,有利于远距离运输或产品出口

低温低浊专用混凝剂，适应中国原水水质现状

高效降COD、磷、重金属污水处理剂

污水回用处理专用混凝剂

海水淡化专用混凝剂

膜法水处理专用混凝剂

除油专用混凝剂

给水吸附剂

污水处理吸附剂

6. 聚氯化铝用铝酸钙新产品和新原料的开发

7. 中国特有聚氯化铝生产工艺：铝酸钙调整产品工艺和产品性能的全面升级。产品氧化铝含量高达35%～45%，混凝效果提高30%～50%，成本降低30%，并共生一项新材料 。

8. 污泥高效脱水剂的开发

9. 聚硫酸铁新原料新工艺新结构产品的开发，以适应新能源电池原料硫酸亚铁涨价的局面。

10. 一带一路混凝剂协会的成立；一带一路混凝剂标准体系的建立。

11.南水北调工程西线将是改变中国未来的伟大世纪工程，雅鲁藏布江将是最重要的水源之一，研发专用混凝剂和专用给排水工艺流程将是我辈的重大机遇和压力。

图1：不同混凝剂性能比较试验

图2：不同混凝剂除浊性能比较图

图3：不同混凝剂除磷除浊试验

五、水处理药剂的评价

水处理药剂的评价是水处理药剂最核心的问题，涉及给排水工程设计参数的取得；水厂和污水厂运行管理；新型设备的研究；新型药剂的研究；水处理剂的市场营销等。

水处理药剂的评价最基本手段是混凝试验（见“水处理混凝剂的评价”一文），混凝试验搅拌机又是试验的关键，该设备由美国1921年发明，由深圳中润公司发展为高精度智能一体机。该机最主要性能是每个杯的平行误差。

中润公司最新机型已将六个杯的出水平行误差或组别误差控制在0.3NTU以内，以确保评价的准确性。

□参考文献：

1 、CECS 130:2001:  中国工程建设标准化协会标准：混凝沉淀烧杯试验方法；

2 、 日本标准JIS K1475-2006 水处理用聚氯化铝；

3、 许保玖 给水处理理论 中国建工出版社2000年 P201-212；

4、 水处理手册  中国建工出版社  1987年；

5、 许保玖  烧杯搅拌试验的发展     中国给水排水 1985 No.1    P7-11；

6、 罗辉荣  混凝搅拌实验方法的探讨   工业水处理  1984 No.1 P30-36；

7、 译文   烧杯试验的实施及用途    供水1984 .Nol      P34-40；

8、 吴今明 改善混凝沉淀效能的探讨(上)  城市公用事业1995 No.1 P20-22；

9、 吴今明  改善混凝沉淀效能的探讨(下) 城市公用事业1995 No.2     P19-20；

10、ZR4-6 型混凝试验搅拌机使用说明书   深圳中润公司；

11、GB/T12496.10-1999 木质活性炭试验方法  亚甲基兰吸附值的测定；

12、 林星杰等 UV254 在水质监测中应用的研究 能源与环境 2006 No.1  P22-24；

13、 金伟紫外吸光值(UV254) 作为有机物替代参数的探讨 工业水处理1997.17(6）P30-33；

14 、 林荟  胶体滴定法在废水处理技术中的应用 水处理技术1995.21(6)P363-366；

15 、ASTM D2035-2008 Standard Practice for Coagulation Flocculation Jar Test；

16、聂梅生 水资源及给水处理[M].北京：中国建筑工业出版社，2001；

17、李润生 水处理新药剂碱式氯化铝  中国建筑工业出版社，1981年；

18、李润生 水处理剂混凝剂评价  无机盐工业第49卷第5期2017年5月。