1 水處理劑發展的背景——地球已變得不堪負重
1.1 人類生存的地球
人類生存的地球是一切生命的搖籃，人類一直認為宇宙是廣袤的，地球是巨大的，自然資源是無窮無盡的。實際上，地球環境也的確是一個絢麗燦爛的世界，它賦予人類賴以生存和發展的物質基礎。
地球環境可以分為五個圈，即大氣圈、水圈、巖石圈、土壤圈和生物圈。這五個圈都是人類賴以生存的環境。我們抬頭看見的天空，即藍色的天就是大氣圈，它約高16km，在1000km高度空氣即已經稀薄。真正影響人類生活的是16km高度以內的大氣稠密區，各種氣候和氣象的變化都在這里不斷發生，人類生命呼吸代謝也都依賴這個區內的空氣。它既提供了人類需要的氧氣，又象一層厚厚的罩衣，保護地球上的生物免受過多紫外線輻射的傷害。水圈有豐富的水，它占據著地球表面的70.8%，平均深度為3.8km。其中海水約占97%。水圈的水是恒定的，它既不會增加也不會減少，只是處在不斷的循環之中。地面、江、河、湖、 海的水不斷蒸發，變成云，在一定條件下，云變成雨雪降到地面，如此不斷地循環，形成了人類生活常見的天氣變化。巖石圈是地球的地殼層，厚度在100km上下。其中包含著金屬和非金屬的礦物，這些礦物都是人類生活所必需的物質。土壤圈是巖石圈的表層，約幾米到幾百米。土壤養育了莊稼、植物和動物，地球上約有1/10面積是耕地或可耕地，大約有1.5億km2。生物圈是人類生活的區域，生物、空氣、水、土壤都是生物圈的組成部分，，由于它與人類關系密切，所以單獨將它劃為一個區域。
1.2 地球資源的耗竭
地球資源是人類用于生活和生產的物質和能源的總稱，包括土地資源、水資源、生物資源、礦產資源、氣候資源、太陽能和風力資源等。這些資源有些是可以再生的，如生物資源、水資源、土地資源；有些是不能再生的，如礦產資源等。可再生資源也不是短時間可以更新的，而要一個相當長的時間。
土地資源在不斷退化，包括水土流失、土地荒漠化的蔓延、土壤污染加劇，耕地面積不斷減少，耕地質量日趨下降。我國荒漠化面積已占全國面積的27.32%，沙漠里北京只有12km。
水資源赤字擴大，包括地下水過度開采，水位不斷下降，地面水調蓄能力減少，地表水污染嚴重。
森林資源由于受到超額采伐，毀林開荒、嚴重的盜伐及森林蟲災、火災等災害的影響，受到嚴重破壞。我國是少林國家，森林覆蓋率只有13%，不到世界平均水平的1/10，現在每年有200hm2林地退化成無林地、疏林地和灌木林地。
草場資源面積不斷減少，草種退化，草場沙化。我國草地退化面積已達到105萬km2，并仍以每年2%的速度發展。
野生資源包括植物和動物，涉危物種數目不斷增加。
礦產資源由于無序開采、非法開采，破壞和浪費嚴重。
1.3 地球環境的惡化
環境是指影響人類生存和發展的各種天然的和經過人工改造的自然因素的總和，包括天氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草場‥‥‥城市和鄉村等。地球環境的惡化是多方面的。
大氣污染：主要表現在工業廢氣、燃煤排放的二氧化硫和飄塵、汽車尾氣排放的氮氧化物等毒素物質所造成的煙塵、大氣污染造成的酸雨、臭氧層破壞及溫室效應導致地球變暖。
水污染：江、河、湖、海水體污染，污染物含量超過了水體的自然凈化能力。
固體廢棄物的污染：包括工業固體廢棄物、城市垃圾、農業固體廢棄物及放射性固體廢棄物。
噪聲污染：工業和交通工具所發出的不同頻率和強度雜亂組成的超常聲音是使人產生厭煩的聲音。
上述四種污染，已被人們稱為四大公害。我國每年由環境污染造成的損失達1000億元以上。
1.4 水資源的匱乏和污染
長期以來，人們都認為水是取之不盡用之不竭的。
我國617個城市中，有300個城市缺水，50多個城市嚴重缺水。有180個城市平均日缺水1200萬m3，相當于全國城市公共自來水供水能力的1/5。
我國廢水總量1997年為416億t，其中工業廢水為227億t，生活廢水為189億t。工業廢水的處理率為78.9%，達標率為54.4%。生活廢水的處理率只有20%。
全國約有1/3的工業廢水和4/5的生活廢水未經過處理直接排入江、河、湖、海，使水環境遭到嚴重污染。據環保部門監測，全國城鎮每天至少有1億t污水未經處理就直接排入水體。我國僅沿海城市和工廠直接排入的污水每年達86億t，主要有害物質146萬t，海洋成了巨大的垃圾。
1.5 出路——持續發展戰略
聯合國環境計劃署負責人勞斯·特普費爾在一份重要的報告中指出：“人口和經濟增長對環境造成的影響仍然要超過管理和技術的進步所取得的成果。我們正沿著一條不可持續發展的道路前進。”
由上所述，環境問題是我們發展的關鍵因素。單從現在的經濟效益看，我國每年因環境污染造成的經濟損失占國民生產總值的3.5%，如果算上職工生病的開支和為環境污染導致的疾病提供醫療保障的開支，以及環境惡化導致森林和耕地減少造成的損失，世界銀行估計，污染將消耗高達我國8%的國民生產總值。這就是說，環境污染導致的惡果將使我國每年取得的經濟增長化為烏有，全國人民辛苦一年的勞動果實因此而付諸東流。結論只有一個，走持續發展的道路。走持續發展道路將會有兩個產業崛起：一個是綠色產業，一個是環保產業。
有益于環境的高新科技產業在21世紀將成為迅速崛起的綠色產業，綠色產業是21世紀的朝陽產業。
環保產業市場是一個前景廣闊、商機無限的新興市場。環保產業顧名思義，就是從事環保生產、銷售、服務、研究、設計的單位都應該屬于環保產業。環保產業包括：
材料——如金屬、塑料、功能高分子等。
設備——如污水處理設備、空氣凈化設備、垃圾處理設備、噪聲消除設備，污染監測與科研實驗室設備等。
工藝——如電鍍廢水處理工藝、印染廢水處理工藝、城市污水處理工藝等。
藥劑——如絮凝劑、凝聚劑、殺菌劑、脫色劑等。水處理劑應是這個領域的重點。
2 水處理劑與可持續發展
2.1 水處理劑和節水
節水首先要抓住比較集中使用的工業用水。在工業用水中，冷卻水占的比例大，約占60%—70%，因此節約冷卻水就成為工業節水緊迫的任務。
冷卻水循環使用后，大大節約了用水量。但由于冷卻水不斷蒸發，水中鹽類被濃縮，加上冷卻水與大氣接觸，溶解氧與細菌含量大大增加，導致循環冷卻水出現嚴重的結垢、腐蝕和菌藻滋生三大弊病，使熱交換率大為降低，檢修頻繁，威脅生產正常進行。為此，必須在冷卻水中加入阻垢劑、緩蝕劑、殺菌滅藻劑及與其配套的清洗劑、預膜劑、分散劑、消泡劑、絮凝劑等。這種加入化學藥劑以防止循環水結垢、腐蝕、菌藻滋生的一套技術叫做化學水處理技術，它包括預處理、清洗、酸洗、預膜、正常投加、殺菌等工序。污水處理中的一級處理使用凝聚劑和絮凝劑也是回收利用污水的重要手段。化學水處理技術是當前國內外公認的工業節水普遍的有效手段。
2.2 水處理劑的主要內容和發展歷史
水處理化學品又名水處理劑。它包括工業、城建、環保方面的用于處理水的化學品，涉及冷卻水、鍋爐水、空調水、飲用水、污水及包括采油用水的工藝水。
化學處理就是用化學藥劑來消除及防止結垢、腐蝕和菌藻滋生及進行水質凈化的處理技術。它使用凝聚劑去除原水中的機械雜質，用阻垢劑防止結2垢，用緩蝕劑抑制腐蝕，用殺菌劑阻止有害微生物的滋生，用清洗劑去除銹渣、老垢、油污等。循環冷卻水處理技術在國外是30年代初開始發展的。我國現有水處理劑生產廠200家，品種100多個，年總產量約20萬t，年產值約10億元。
絮凝劑、凝聚劑占了水處理劑總量的3/4，其中作為絮凝劑的聚丙烯酰胺（PAM）又占了絮凝劑、凝聚劑的1/2，其余1/2為無機聚合物。
2.3 水處理劑與基本建設投資
我國建設急需各種投資，資金缺乏是長期面臨的突出矛盾。為此，節省建設資金對“四化”建設有極大意義。
工業用水迅速增長，年平均增長率為5.4%，城市居民用水也有相應的增長。為了滿足生產和生活用水的增長需要，只能采取開源節流的方針。據城建部門計算，建設一個水廠，平均每天、每立方米供水能力的工程造價約需300~400元，而供水量的85%要排入下水道成為污水。建設污水處理廠形成每天、每立方米污水處理能力的工程投資一般需要300~500元，處理費為0.1~0.15元/m3。若把供水和排水工程合計投資按供水1萬t/a工程計算為2.1億元。據城建部門預測，40個大中城市如年節水量達5億m3，則可節省投資10.5億元。
節水的渠道，從工業生產方面有三個途徑：建設冷卻塔，，提高循環水濃縮倍數；改革工藝；污水處理回用。這三個途徑的投資費用以建設冷卻塔提高循環水濃縮倍數為低。
