（2025.9.10 修訂稿）
李潤生 李凱 柳潔 劉小丹 董章鵬
深圳市中潤水工業(yè)技術發(fā)展有限公司 深圳 518057
摘要：本文介紹了世界水處理藥劑發(fā)展簡史；成都環(huán)境集團在國際上的地位；世界和中國水處理藥劑現狀和存在問題；世界水處理藥劑第二次革命的特征和具體工作。
關鍵詞：水處理藥劑 聚氯化鋁 給水處理 生活污水處理
Greet the second revolution of water treatment agents in the world
Li Runsheng, Li Kai, Liu Jie, Liu Xiaodan, Dong Zhangpeng
Shenzhen Zhongrun Water Industrial Technology Development Co., Ltd. Shenzhen 518057
Abstract: This article introduces a brief history of the development of water treatment agents in the world; the current situation and problems of water treatment agents in the world and China; and the characteristics and specific work of the second revolution of water treatment agents in the world.
Keywords: water treatment agent, poly aluminum chloride, water supply treatment, domestic sewage treatment.
一．世界水處理藥劑的發(fā)展
1.概述
中國、印度、埃及、兩河流域的伊朗、伊拉克同為文明古國，追溯歷史都能找到人類遠古時期用礦物提取物明礬和天然植物汁液凈化水的的記載，我國更有許多文字記載。早在春秋戰(zhàn)國（公元前770～221年）成書的《山海經》、《計倪子》、《吳氏本草》等古籍中都有關明礬的記載。公元1637年宋應星著的《天工開物》更有明礬制造和使用的詳細記載。
我國近代水處理藥劑的發(fā)展始于上世紀四十年代解放區(qū)的山東淄博，用礦物原料自力更生生產出了硫酸鋁，結束了從歐美進口硫酸鋁的歷史，開創(chuàng)了中國現代水處理藥劑的新起點。
硫酸鋁是近代水處理藥劑的里程碑，沿于1884年美國的發(fā)明專利，是取代明礬的重大技術突破，一直沿用了近百年，直到1967年無機高分子混凝劑—聚氯化鋁在日本的首次產業(yè)化生產應用。
六十年代氯化鐵混凝劑從蘇聯引入中國，也曾在國內普遍生產和應用，對中高濁度的地面水 (如長江水、黃河水等）有較好的效果，一九八四年李潤生修訂了三氯化鐵國標并正名為氯化鐵，但氯化鐵對輸水管道系統(tǒng)有較大腐蝕，容易導致飲用水水質發(fā)黃和鐵臭味。
一九六八年一次偶發(fā)事件改變了中國和世界的水處理藥劑進程，成都自來水公司氯化鐵（重慶天原化工生產）因故僅剩三日庫存，時任四川省革委會生產指揮組組長隋部 長（五十四軍后勤部長）召開省革委會緊急會議，李潤生臨危受命就地取材研究水處理新藥劑，解決燃眉之急。
會后成都科委張廷翰處長（后任中央統(tǒng)戰(zhàn)部部長）幫助成立了三結合小組（中國市政工程西南設計研究院、 成都化采部、成都自來水公司），夜以繼日研究，并獲得了總工沈大年的參與和支持，每天兩人騎自行車來回三十公里去成都自來水公司水二廠試驗，功夫不負有心人，小試一年成功，生產和應用試驗兩年成功，李潤生給其初定名“堿式氯化鋁 ”，1980年經四川地礦所X衍射分析確認堿式氯 化鋁為無定形體，李潤生正式將其名定為“聚氯化鋁 ”，氧化鋁≥13%,價格220元/噸，遠優(yōu)于硫酸鋁、氯化鐵，1973年由國家建委主任馬泉親自在成都主持召開了全國水處理新藥劑鑒定推廣會，新研究產品的生產方法不同于日本專利生產工藝，原料是三廢鋁灰，易于取材，工藝酸溶一步法，不耗燃料電力，氧化鋁≥13%，高于日本的10～11%，鹽基度:70～85%,高于日本的50±5%，很快該產品如火如荼在全國推廣開來，繼而在全球推廣開來，凡各地來的學習者，毫無保留，分文不取，包教包會。
二十世紀六十年代，日中首創(chuàng)的無機高分子聚氯化鋁水處理混凝劑的工業(yè)化生產和應用開創(chuàng)了世界水處理藥劑的第一次革命（由無機低分子向無機高分子的質的飛躍）。
日本是聚氯化鋁產業(yè)化生產和應用的首創(chuàng)國（中國起步約晚兩年），但靠日本聚氯化鋁的工藝技術是不可能在全球迅速推廣開來的。中國不是首創(chuàng)國但是中國掀起了世界推廣應用的波瀾，第一是投資，不用說建廠投資，僅日本技術費用就高達千萬（人民幣）計，中國第一個聚氯化鋁廠投資僅以千元（人民幣）計；原料日本用氫氧化鋁，計劃經濟時期的中國冶金部將其定為戰(zhàn)略資源，水處理劑絕對不允許使用，我們的第一項產品工藝用工業(yè)廢渣鋁灰為原料，自熱反應，設備為水缸，沒有能源設備和消耗，投資少成本低，而且聚合度遠高于日本，可謂多、快、好、省，3～4年即在中國普遍推廣，十年也在一帶一路推廣開來。
中潤和日本多木公司及水道機工關系密切，水道機工邀請了李潤生訪日并在公司總部升中國國旗歡迎李潤生，并把中潤混凝試驗機銷往了東京大學和日本全國，多木公司破例讓李潤生參觀了東京工廠，作為回報，李潤生邀請了多木公司考察了上海供應商太倉輕工助劑廠，回贈了專著和論文（多木連夜組織翻譯成日文），中潤也邀請多木參加了中鋁山鋁公司聚氯化鋁項目的投標（雖然中潤以技術領先中標），印尼大洋公司采用多木聚氯化鋁轉讓技術的項目也歡迎中潤技改取代多木技術。
日中兩國同時掀起世界水處理劑第一次革命可謂名正言順。
2.深圳中潤公司李潤生研發(fā)歷程（不申請專利，全部技術毫無保留，向全球無私普及）：
1969年：鋁灰酸溶一步法制備PAC,不耗燃料電力，液體Al2O3 ≥13%，固體Al2O3 ≥36%（日本液體10～11%，固體30～33%），獲1978全國科學大會成果獎。
1970年：酸溶兩步法高嶺土制PAC,獲1970年四川重大成果二等獎。
1972年：四川樂山耐火黏土、四川廣元一水軟鋁石輕燒料制PAC，全國推廣至今。
1972年：氫氧化鋁加壓反應制PAC，氧化鋁≥18%，B:40～50%，沿用至今。
1980年：鋁酸鈣調整制高鹽基度PAC(80～97%)，為中國首創(chuàng)技術,至今仍保持著全球領先的紀錄。
1984年：用煤矸石生產高含量固體PAC（Al2O3 ≥46%）在黑龍江投產，供應大慶引進設備配套使用，并首次出口新加坡，創(chuàng)造并保持了固體PAC氧化鋁含量世界紀錄。
1986年：混合酸一步法生產PACS在內江白馬化工廠投產，在內江自來水公司工業(yè)化應用，大大簡化了日本PAC專利工藝技術工序和成本。
1988年：獲上�？萍汲晒劇�
1994年：復合鋁鐵PAC專利（發(fā)明人：李潤生）在東莞凈化運河污水（150萬m3/天）生產應用（液體PAC 500噸/天）。
1997年：復合PAC（高效處理低溫低濁水）在江蘇昆山、上海、浙江全球首次工業(yè)化應用。
1998年：中潤全世界首創(chuàng)的智能型混凝試驗攪拌機推出市場，助力水處理藥劑的研發(fā)。
2000年：聚氯化鐵研究成功。
2000年：中潤PAC技術首次轉讓泰國，開創(chuàng)中國PAC技術大規(guī)模進軍一帶一路的歷程。
2006年：聚硫酸鋁研究成功，2010年在黃山白岳公司投產。
2007年：轉讓印度尼西亞大洋公司PAC技術,取代了甲方原有正常運行的日本多木公司技術。
2008年：利用中鋁集團下屬的中州、山鋁、長城、貴州、平果和重慶博賽以及國外有關公司的多種鋁土礦和赤泥研究成功了多種水處理劑。
2012年：用三水鋁礦生產PAC在海南投產并在國內推廣。
2013年：武漢中潤用三水鋁礦成功生產高效水處理劑，在武漢龍王潭污水廠成功應用，處理效果遠遠高于普通PAC(開創(chuàng)了PAC退出生活污水處理市場的成功案例)。
2015～2025年：研究成功中潤1-6系列混凝劑產品。
3.中潤主要業(yè)績
中潤公司負責起草的水處理劑及關聯產品的國家和行業(yè)標準約61項，包括全部的聚氯化鋁國家和行業(yè)標準；
中潤公司在國內給數十家企業(yè)轉讓了技術和成套設備，主流聚氯化鋁企業(yè)基本上都采用中潤公司的技術，包括中國鋁業(yè)山東分公司（與日本多木競標）、中國鋁業(yè)中州分公司、上海環(huán)境集團（上海興港環(huán)科公司）、成都環(huán)境集團（成都市匯錦水務有限公司）、大慶油田和勝利油田供水公司凈水劑廠、太倉新星輕工助劑廠、江蘇宜凈環(huán)保、杭州電化、焦作愛爾�？说鹊�。
在一帶一路沿線國家，中潤在與意大利、法國等技術提供企業(yè)的競爭中脫穎而出，給十余家企業(yè)提供了先進的水處理劑生產技術和中國制造的優(yōu)質機電設備和電氣及控制系統(tǒng)，大大改善所在國的飲用水水質和污水處理率，取得巨大的經濟效益和社會效益。
涉及到的國家有泰國、越南、印度尼西亞、韓國、孟加拉、沙特阿拉伯、伊朗等等。
4.世界水處理藥劑主要生產應用狀況
4.1.中國：世界最大生產應用國，給水處理和污（廢）水處理均以PAC為主，其次為聚合硫酸鐵、硫酸鋁、氯化鐵和硫酸亞鐵。
PAC的市場約占所有無機水處理劑的80%以上，產品折算液體計（氧化鋁10%）超1000萬噸/年，液體產銷量超500萬噸/年，中國也是固體PAC生產大國，總產量超500萬噸（Al2O3 ≥28%計）/年。PAC主要用于生活污水處理，功能以除磷為主，也可去除部分COD。PAC的產業(yè)化生產應用普及在七十年代之后，產品出口始于八十年代，成套技術出口始于本世紀初。PAC開始應用始于生活飲用水，但近年市場主要是污水處理， 未來有望拓展污水再生回用和海水淡化預處理市場。主要原料和工藝流程：氫氧化鋁或黏土輕燒料與鹽酸反應，再加鋁酸鈣調鹽基度，固體產品為主。
4.2.日本：是PAC產業(yè)化的生產和應用國，產業(yè)化試驗始于上世紀六十年代，代表工藝流程為多木公司的鹽硫混酸反應，碳酸鈣調鹽基度。缺點是：渣多，工藝復雜，原材料消耗多，混凝效果一般，除磷效果差。
4.3.美國：PAC生產應用始于1984年，代表工藝流程是鋁錠加鹽酸反應。優(yōu)點：投資小，操作簡單， 含量高，穩(wěn)定性好；缺點：原料成本高，混凝效果差，污水除磷效果極差。
4.4.歐共體：1974年開始生產應用，代表工藝為氫氧化鋁與鹽酸加壓反應。優(yōu)點：產品純度高，重金屬含量低；缺點：工藝條件要求高，原料消耗多，產品穩(wěn)定性差，除磷效果差。凱米拉化學公司是全球最大的水處理劑供應商，李潤生曾幫助凱米拉公司進入中國。
在PAC成為主導混凝劑之前，水處理劑除硫酸鋁外，還曾大量使用氯化鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵等作水處理劑，但進入七十年代后，PAC成了主導產品，廣泛應用于全球各種水處理，但PAC進入污水處理應該是一個錯誤的選擇，李潤生將在有生之年促進高效生活污水處理劑全面取代PAC在生活污水處理的應用，并使成本大幅降低，水質提高。生活飲用水處理將用復合高效PAC取代普通PAC。
5.中國的優(yōu)勢和機遇：
5.1.中國技術和產品優(yōu)勢：①技術先進優(yōu)于歐美日；②生產線投資少，能耗低；③產品低耗高效；④研發(fā)力量強，產業(yè)化程度高，生產能力大；⑤原料充足；特別是善于利用各種低品位含鋁原料和副產酸 ⑥設備配套能力強。
5.2.缺點：①行業(yè)混亂，產品市場售價極低，利潤非常薄，內耗大，惡性競爭厲害；②一些落后工藝導致能耗高，污染重 ③低質產品充斥市場；④不注重技術創(chuàng)新。
5.3.出路：①走出去，進入國際市場：技術、設備、原料和人力、產品均可出口；②標準化和行業(yè)組織國際化；③行業(yè)重組。
二．成都環(huán)境集團在國際上的地位
都江堰是蜀文化的代表，成都的搖籃。岷江是長江第一大支流，岷江從都江堰寶瓶口噴薄而出，一瀉千里，氣勢恢宏，都江堰是中國水利史上璀璨明珠，也是世界水利史皇冠上的寶石，雖歷經2300年依然光彩奪目，造福八方。
成都環(huán)境集團每年10多億立方米自來水水源均來自都江堰，它不僅保證了水質優(yōu)良，而且水量穩(wěn)定，確保輸配水低能耗，岷江是四川人民的母親河，僅憑此成都環(huán)境集團可稱世界獨一無二。
成都環(huán)境集團是世界水處理劑第一次革命的策源地。 日本雖是聚氯化鋁產業(yè)化的首創(chuàng)國，但其普及速度和技術水平與中國遠遠不可比擬， 日本1967年首次在東京朝陽水廠試用聚氯化鋁。在李潤生團隊的奮斗下，成都環(huán)境集團下屬成都市自來水有限責任公司二水廠1969年首次試用鋁灰一步法聚氯化鋁，其各項技術指標遠超日本產品。
1971年李潤生團隊在武漢首創(chuàng)PAC滾筒干燥法生產固體PAC，3～4年時間將PAC在中國普及開來，并將產品帶向全世界。
在李潤生團隊幫助下，成都環(huán)境集團下屬成都匯錦水務發(fā)展有限公司（原成都市助洌凈水劑工業(yè)有限責任公司）建起了二十萬噸規(guī)模PAC廠，并將與中潤公司一道點亮世界水處理劑第二次革命的火炬，將新工藝和新產品帶向全世界，讓全球人人擁有潔凈水。
三．世界和中國水處理藥劑存在的問題
1.世界水處理藥劑存在的問題
1.1.缺乏統(tǒng)一的技術標準和資源的因地制宜合理利用。
1.2.水處理藥劑與水處理設計脫節(jié)，合理狀態(tài)是水處理設計人員應充分了解藥劑性能并將其合理應用到設計之中，世界給排水水質和應用方式已發(fā)生改變而藥劑及使用方法依然如故。
1.3.中國產能過剩而世界大部分地區(qū)缺乏供應。
1.4. 缺乏藥劑工藝及應用的創(chuàng)新研究。
2.中國水處理藥劑存在的問題
2.1.存在的根本問題是：缺乏由國家統(tǒng)一領導的水處理科研設計體制，設計缺乏創(chuàng)新技術的支撐，往往沿用過時的和外來的設計規(guī)范和手冊，設計思想不符合中國國情和中國水質條件，如給水設計一律采用水力混合絮凝、平流沉淀、快濾、消毒工藝，脫離了原水低濁度的現實，加藥間設計造成投資大、能耗和藥耗大的缺陷，污水COD偏低卻一律采用國外生化處理工藝。
2.2.受疫情導致政府財政緊張（國有制水企業(yè)欠款急增）、 鋁原料暴漲、制造業(yè)萎縮、市場價格持續(xù)走低諸多因素影響混凝劑行業(yè)面臨空前的困難局面，如何破解，個人見解如下：
2.2.1.生活飲用水用混凝劑：
2.2.1.1.面臨問題：
2.2.1.1.1.隨著環(huán)保加強，水污染減輕，水質向好，造成混凝劑單耗降低。大型工業(yè)企業(yè)搬離城市， 造成供水量減少，生活飲用水用混凝劑用量減少。這是生活飲用水用混凝劑市場萎縮的根本原因，PAC現有產品配方不能完全適應目前給水水質的變化。
2.2.1.1.2.從江河直接取水減少，水庫取水成趨勢，造成原水常年低濁度，pH值升高，造成混凝沉淀效果降低和處理水殘鋁增加的趨勢。
2.2.1.1.3.生活飲用水水質逐年提高，混凝劑標準同步修訂，對重金屬指標的要求越來越嚴。
2.2.1.1.4.混凝劑生產原料：氫氧化鋁、鋁酸鈣不時上漲，人工費用逐年上漲，生產廠家環(huán)保和安全開支不斷加大，而混凝劑價格未能同步上漲。
2.2.1.1.5.對鋁酸鈣要求提高，而鋁酸鈣原料鋁土礦品質逐年下降，價格上漲。混凝劑生產企業(yè)靠減少鋁酸鈣用量來達到降低重金屬的目的，造成鋁酸鈣市場萎縮，生活飲用水處理混凝沉淀效果降低、殘留鋁升高。
2.2.1.1.6.質量監(jiān)控缺失，惡性競爭加劇。濫用危廢生產生活飲用水用混凝劑的現象時有發(fā)生。
2.2.2.非生活飲用水用混凝劑
面臨問題：市場惡性競爭加劇，中標價格低迷。導致部分工廠鋌而走險，采用一些危廢材料（比如含大量重金屬或者有機物的廢酸）作為生產混凝劑的原材料，這既是違反國家環(huán)保法的行為，也是對用戶不負責的行為，導致危險化學品毒理成分的轉移，增加用戶生產管理的難度和出廠水超標的風險。
四．世界水處理藥劑的第二次革命
1.世界水處理藥劑第二次革命的特征
1.1.聚氯化鋁退出生活污水處理市場，代之以高效低成本除磷的水處理劑。
1.2.給排水設計革命。以確定的水源水質篩選對應的水處理劑取得的實驗數據作為設計參數進行設計。池型革命；污水處理工業(yè)革命。
1.3.復合、專用產品風行。
1.4.原料、工藝大變革。
1.5.聚合硫酸鐵工藝原料大變；不用亞鐵、不用氧氣、不用催化劑，成本投資低廉，效果提高，支持新能源電池的發(fā)展。
1.6.粘土礦輕燒料、滾筒干燥機退出市場。
1.7.雅魯藏布江水源新型水處理劑和凈水工藝的開發(fā)。
1.8.技術向中國老邊少和第三世界傾斜。 口號：讓全世界人人擁有潔凈水。
1.9.智能自動加藥系統(tǒng)取代傳統(tǒng)加藥間設計方案，減少投資，節(jié)省藥劑、人工和能耗，減少占地。
1.10.促進混凝試驗的普及，推動藥劑研發(fā)、生產管理和應用管理。
2.世界水處理藥劑第二次革命的具體工作
混凝劑技術的發(fā)展方向：研發(fā)出引領世界混凝劑產業(yè)的創(chuàng)新技術和產品這些技術和產品將有力解決目前的困局。
2.1.逐步讓聚氯化鋁產品退出生活污水處理市場，取而代之以中國污水處理新藥劑，其用量將比聚氯化鋁減半， 生產和使用成本均減少30～50%。同時污水處理廠的污泥量也能大幅減少，有良好的社會效益和經濟效益。
2.2.聚氯化鋁產品標準GB22627、GB15892將全面升級，其技術指標和性能將全面超越日、美、歐。
2.3.給水處理開創(chuàng)中國式設計方法（水質、藥劑進行混凝試驗用于水處理設計）和典型工藝流程，工程費用大幅降低，運行費用大減。
2.4.多功能智能化數字化的混凝試驗機投入市場，并打開全球市場，為水處理的科學高效運行、為新型混凝劑的開發(fā)助力。
2.5.專用混凝劑的開發(fā)：
接觸絮凝過濾專用混凝劑
高含量高混凝性能PAC：Al2O3：35～50% ，等氧化鋁混凝性能提高30～50%,有利于遠距離運輸或產品出口（見樣品實物）。
低溫低濁專用混凝劑，適應中國原水水質現狀；低殘留鋁聚氯化鋁符合歐、美、日和中國北方地區(qū)水質狀況。
高效降COD、磷、重金屬污水處理劑
污水回用處理專用混凝劑
海水淡化專用混凝劑
膜法水處理專用混凝劑
除油專用混凝劑
給水吸附劑
污水處理吸附劑
2.6.聚氯化鋁用鋁酸鈣新產品和新原料的開發(fā)
2.7.中國特有聚氯化鋁生產工藝：鋁酸鈣調整產品工藝和產品性能的全面升級。產品氧化鋁含量高達 35%～45%，混凝效果提高30%～50%，成本降低30%，并共生一項晶須新材料。
2.8.污泥高效脫水劑的開發(fā)
2.9.聚合硫酸鐵新原料新工藝新結構產品的開發(fā)， 以適應新能源電池原料硫酸亞鐵漲價的局面。
2.10.一帶一路混凝劑協會的成立；一帶一路混凝劑標準體系的建立。
2.11.南水北調工程西線將是改變中國未來的偉大世紀工程，雅魯藏布江將是最重要的水源之一，研發(fā) 專用混凝劑和專用給排水工藝流程將是我輩的重大機遇和壓力。
