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我国水处理药剂行业发展现状以及应用领域

来源:南京纯水设备      2019/7/22 20:00:39      点击:

www.szxqccs.com南京纯水设备】水处理是指基于需要处理的水的水质,采用不同的水处理供需和化学品,使水质满足生产、生活和环境要求的全过程。按照应用领域,可以分为工业水处理与生活水处理。水处理方式主要有物理、化学和生物方法。

水处理化学方法是指使用化学药剂来消除及防止结垢、腐蚀和菌藻滋生及进行水质净化的处理技术。化学水处理技术是当前国内外公认的工业节水最普遍使用的有效手段。

水处理药剂广泛应用于电力、钢铁、化工、石油、轻工、纺织、印染、建筑、冶金、机械和城乡环保等行业。南京工业纯水处理设备水处理剂是当前工业用水、污染治理与节水回用处理工程技术中应用最为广泛的产品,包括缓蚀阻垢剂、杀生剂、絮凝剂、净化剂、清洗剂、预膜剂等,主要用于去除水中悬浮固体和有毒物质,控制水垢、污泥的形成,减少对水接触材料的腐蚀,除臭杀菌、脱色、软化、稳定水质及海水淡化等。

我国水处理剂分为单剂和复配产品,单剂为有明确的分子式、结构式、可以用明确化学物命名的水处理剂;复配产品没有明确的分子式和化合物名称,而以其用途、性能特点命名的产品,由多个相互间不产生化学反应的单剂产品组成,满足不同水质、工艺要求。

单剂我们以阻垢剂为例介绍,阻垢剂是主要通过对水中金属离子的螯合、对微晶的吸附分散和晶格畸变等作用,阻止水中致垢盐类在设备表面沉积的化学物质。在水处理中应用较多的为有机、高分子类阻垢剂,该类阻垢剂包含:①有机膦酸类如乙二胺四亚甲基膦酸(简称EDTMP)、羟基亚乙基二膦酸(简称HEDP)等;②聚合物,如聚丙烯酸盐、水解聚马来酸酐等。

其中,HEDP 作为一种有机膦酸类阻垢缓蚀剂,能与铁、铜、锌等多种金属离子形成稳定的络合物,能溶解金属表面的氧化物,在250℃下仍能起到良好的缓蚀阻垢作用,在高pH 下仍很稳定,不易水解,一般光热条件下不易分解。HEDP 具有良好的化学稳定性,药剂用量小,并兼具缓蚀和阻垢效果的特点,药剂自身基本无毒,无公害污染。

一、中国水处理药剂行业发展阶段及特点

中国水处理剂的发展是随着现代水处理技术的引进而发展起来的,开发时间比发达国家晚约30 年,但发展速度很快,现已形成了自主研制、产业化的体系。中国水处理剂的发展历程可分为三个阶段:

1974-1989 年,即引进吸收和国产化阶段,目标是建立中国水处理剂研究及制造体系;

1990-2000 年,是创新研发及产业化阶段,目标是建立起中国具有自主知识产权的水处理剂及技术体系。

2001年以后为产业化阶段,至今,中国已有水处理产品100种以上。各种水处理剂从产量到质量已基本满足国内需求,且部分产品出口。从技术上讲,有些产品的生产技术和性能已处于国际领先水平。

我国水处理药剂行业发展特点如下:

技术水平和应用服务经验日益提高与丰富。已能满足国内各水处理市场的需求。水处理剂的技术包括水处理剂的制造技术和水处理剂应用技术,前者属于化工技术,后者属为水处理技术。水处理剂的制造技术,包括有机磷制造、聚合物制造和杀菌剂制造三大部分。有机磷以HEDP为代表,聚合物以聚丙烯酸共聚物和聚丙烯酰胺为代表。杀菌剂以异噻唑啉酮为代表都已完成了万吨级生产技术的开发。从工艺、设备、质量控制、环保等方面都保证了产品的稳定生产。并在节能、节材等成本控制上取得突破。在水处理剂应用技术即水处理技术方面,通过30年的不断探索实践,已造就了一批经验丰富,有理论功底的技术专家队伍。

我国水处理化学品在国际上的地位已经举足轻重。合肥纯水设备据《中国水处理剂行业的现状和发展》数据,2010年全球水处理剂销售市场为104亿美元,同比我国为20.2亿美元,占世界总量的19.4%左右,某些主力产品如有机磷、聚丙烯酰胺,其产量已占据在世界首位,并且大量出口,具有良好的国际竞争力。

水处理剂类别品种齐全:水处理剂有十四大类,每一大类中都有7-8个产品,而每个产品又有7-8个牌号。所以我国现已可生产100来个产品,800来个牌号。以有机磷类为例,我国已可生产HEDPEDTMPATMPHPAPOCAPAPEMA,同时还可生产晶体产品、高浓度产品。而每种产品中又根据需要改变共聚物单体组分、分子量、产品浓度,形成100来个牌号。国外有的水处理剂产品,国内基本都已生产。

二、水处理药剂应用领域

水处理药剂的应用领域按照终端客户水处理对象的不同和方式的不同,一般可以分为工业水处理、市政/饮用水处理、污水/废水处理、海水淡化。

工业用水在整个国家工业体系中担负着非常重要的角色。目前,我国工业用水量于2011年达到1461.8亿立方米的高位,近几年一直下滑,2017年下滑至1277亿立方米,2018年出现小幅回升至1285亿立方米。2018年工业用水占用水总量的21%,占城市水资源使用量的80%左右。

其中,工业用水中冷却水用量居首位,一般在60%以上。工业节水是保护水资源的重要环节,节水首先要从工业用水入手冷却水成为首要目标,节约冷却水的主要方式就是采用循环冷却方式,并提高浓缩倍数。

工业用冷却水一般分为直流冷却水和循环冷却水。南京实验室纯水处理设备直流冷却水把用于冷却的水直接排放到江河湖泊,属于一次性使用。循环冷却水是把使用过的水通过冷却塔降温后再次用于冷却,整个水系统是处于一个不断循环的动态过程之中,属于多次使用。

敞开式循环水冷却系统的冷却水在循环过程中会与空气接触,水量会发生变化,水中的各种矿物质和高子含量会不断浓缩增加,需对系统定量补水,并排出定量的浓缩水。封闭式循环冷却水系统采用封闭式冷却设备,水在管中流动,不直接暴露在空气中,回水的热量被其它换热介质取走达到降温的作用,循环水冷却系统要解决管线和设备的结聚、腐蚀和微生物问题。

工业锅炉用水也是工业用水的重要部分。工业锅炉用水的水源一般为自来水和地下水,使用未经处理的水容易对锅炉造成结垢、腐蚀和汽水共腾等危害。结垢直接影响传热和汽水正常循环,形成垢下腐蚀,浪费燃料,缩短锅炉寿命,严重时引发胀管、变形或爆管事故。工业循环水处理使用的药剂主要有阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂、清洗剂预膜剂等。

市政/饮用水处理:为了确保公众卫生安全、减少或消除水源性疾病的出现,在生产合格生活用水的过程中必须添加合适的水处理化学品使出厂的水质达到国家标准。重点需要处理的环节有:藻类控制、絮凝过程、软化过程、腐铁控制、杀菌消毒等。市政饮用水处理沙及到的水处理药剂一般有:杀菌灭藻剂、絮凝剂、缓蚀剂等。

污水/废水处理:污水经过深度处理后可以除去污水中的悬浮物、有机物、溶解盐类。深度处理后的污水水质较好,可以直接投入工业生产使用中。污水处理中设计的水处理药剂一般有絮凝剂、污泥脱水剂、消泡剂、螯合剂和脱色剂等。

海水淡化:海水淡化发展始于20世纪60年代,经过几十年的发展,海水淡化的技术以及相对成熟。目前蒸馏法和膜法以成为主流技术。膜法主要采用膜的选择透过性进行水盐分离达到海水淡化的目的,主要包括反渗透法(RO)和电渗透法(ED)。对于膜法而言,海水淡化过程中,由于海水温度、PH、离子浓度的变化,海水中的钙镁离子可能生成碳酸盐、硫酸盐等沉淀,因此需要加入阻垢缓蚀剂、清洁剂、絮凝剂、阻垢分散剂等药剂,减少结构沉积对反渗透的影响。

三、市场空间有多少

随着全球水资源短缺问题日益严重以及人们对环境的关注度逐步提升,全球对水处理药剂需求持续增加。根据BBC Research的数据,2015年到2018年全球水处理药剂市场规模为268.5亿美元、284.9亿美元和324.5亿美元,增长率分别为6.1%13.9%,预计到2023年将达到465.6亿美元,复合增长率为6.2%

其中2018年的全球工业/生产水处理的药剂市场规模为116.75亿美元,预计到2018年到2023年复合增长率为6.8%2023年市场规模达到162.3亿美元。南京反渗透纯水处理设备根据BCC Research的预测,2018年到2023年工业/生产水处理中电力、油气、造纸、冶金、化工及其他行业的水处理药剂市场规模复合增长率分别为6.9%6.7%6.8%6.8%6.7%6.8%,预计2023年分别达到39.75亿美元、32.40亿美元、28.45亿美元、23.30亿美元、19.60亿美元、18.80亿美元。

欧洲和美洲等西方市场一直是水处理市场的重心,但近年来欧美市场规模增速开始放缓。同时,亚洲和非洲等新兴市场因城市的扩张和快速的工业化水处理药剂市场需求快速增长。根据TechSci Research 的数据,2017年美国占全球水处理药剂市场份额的19.58%,亚太地区占比31.27%,北美的市场份额为30.66%,欧洲占比为25.21%

我国的水处理药剂市场主要应用于电力、石化、冶金、矿业、造纸、印染、防治、污水处理、海水淡化等领域的水处理。电力、石化、冶金是国民经济中重要产业之一,其市场稳定性较高。根据MarketsandMarkets的数据,2013年中我国水处理药剂工业需求占比为62%,市政需求占38%

目前我国水处理药剂市场处于快速增长的阶段,根据MarketsandMarkets的数据,2017年我国的水处理药剂市场总规模为37.10亿美元,到2022年将达到55.49亿美元,复合增长率为8.38%

2017年,我国市政处理、电力、油气、采矿、化工、食品和饮料、造纸、其他领域水处理药剂市场规模为12.88亿美元、5.53亿美元、4.97亿美元、2.50亿美元、2.69亿美元、2.42亿美元、2.13亿美元、3.98亿美元,南京EDI纯水处理设备2017年到2022年上述行业水处理药剂市场规模复合年增长率分别为9.7%9.1%8.8%7.5%6.6%5.7%6.3%,预计2022年分别达到20.50亿美元、8.55亿美元、7.57亿美元、3.59亿美元、3.70亿美元、3.37亿美元、2.82亿美元和5.40亿美元。

四、行业分散 ,集中度逐步提升

发达国家水处理药剂行业发展比中国早约几十年,从药剂研发、生产、服务以及设备提供、一体化解决方案方面均较为成熟,形成了许多提供专业化水处理药剂生产与服务的大型跨国公司。

国外水处理行业企业可分为两类,第一类主要从事水处理药剂生产的公司,如Itamatch(意特麦琪)、AquapharmZschimmerLanxess(朗盛)、DowDupont(陶氏杜邦)、BASF SE(巴斯夫)等;第二类是主要做水处理服务的公司,如 Ecolab(艺康,含 Nalco(纳尔科))、GE(通用,水处理业务已被苏伊士水务收购)、Solenis(索理思)、Buckman(巴克曼)、Kemira(凯米拉)等。由于跨国企业通常规模较大且业务多元化,水处理药剂生产业务一般仅是其业务体系中的一个小部分或某个业务单元,公司主要与第一类企业中的相关业务公司或业务单元存在竞争关系。

近年来,行业内领先企业之间的并购重组已成为常态,例如艺康集团(Ecolab2011 年收购纳尔科(Nalco),Nalco 在美国水处理药剂市场中常年占据市场第一(2010 年市占率 29%)的位置,且以提供配方产品为主,在全球拥有 8%的市占率。同时,行业内知名企业越来越重视中国市场,例如意特麦琪化工集团 2018 年收购中国常州佳友化工有限公司(以前隶属于江海环保)。

我国对于磷矿石出口实行配额制度,限制黄磷等高能耗、高排放的初级资源品出口。我国是全球最大的黄磷生产国,产能占全球产能的 80%,国外水处理剂生产企业受限于黄磷供应不足因素的影响,有机膦类水处理剂需从我国进口。我国有机膦类水处理剂的出口将随国外市场需求增长而稳步增长。

我国水处理剂行业生产企业较为分散,目前有 20 余家较大规模企业、200余家小型技术服务型企业。根据智研数据中心的数据,2008 年我国水处理剂产品产量为 160.1 万吨;2014 年,水处理剂产品产量为 269.9 万吨,年均复合增长率 7.75%。需求方面,2014 年我国水处理剂产品需求量为213.8 万吨,整体处于供大于求的状态。

近两年来,随着环保督查趋严,不具备规模化优势以及环保不达标的中小型水处理剂生产企业逐渐退出市场,尤其在中小型水处理剂生产企业较为密集的江苏、山东等省份,由于当地产业结构升级的需要,更加快了中小型水处理剂企业退出的速度。在市场需求稳步提升的情况下,市场供求呈现出一定的供给偏紧状态。在这种情况下,行业内产能规模较大的企业凭借技术、生产规模、质量及成本方面的优势不断巩固市场地位,扩大市场份额。

我们预计 2014 年到 2018 年需求量增速维持在 6%-7%左右,2018 年需求量约为 280 万吨。根据智研数据中心的数据,2018 年行业产能约为 300万吨。

五、两年时间解决“三磷”污染问题

今年429日,生态环境部召开例行新闻发布会, “三磷”的整治是长江保护修复攻坚战的重要内容之一,由于一些历史原因和产业布局因素,长江经济带集中了我国大部分磷化工产能。湖北、贵州、云南、四川、湖南、重庆、江苏等7省市都集中了大量的磷矿和磷化工企业。由于一些地方和企业发展粗放、环境管理滞后,对长江水环境,特别是产业相中集中的区域造成一定的影响。

为打好长江保护修复攻坚战,生态环境部近日印发《长江“三磷”专项排查整治行动实施方案》,主要目的是防范环境风险、促进达标排放、推动结构调整。南京超纯水处理设备《实施方案》大体可以概括为三个重点,五个阶段。所谓“三个重点”就是指磷矿、磷化工和磷石膏库的整治工作,“五个阶段”即查问题、定方案、校清单、督进展和核成效五个阶段。一是查问题,即组织“三磷”问题的排查,掌握问题清单,梳理行业特点。二是定方案,制定“一企一策”整改方案,形成整改台账,分类开展整治,推进整治任务。三是校清单,开展强化监督,进行查漏补缺。四是督进展,督促推动整改。五是核成效,核查验收“三磷”专项整治的成效。

长江经济带地区大约涉及834家企业,目前生态环境部正在组织地方开展自查,核查基本情况,现在来看,企业实际数量要超过这个数。生态环境部的总体安排上,今年先行完成黄磷企业环境整治。磷石膏库情况较为特殊、差异较大,客观上整治难度也较大,需要针对具体情况,因地制宜推动整治工作。通过以上方式,力争用两年左右的时间全面摸清“三磷”的数量,消除重大环境隐患,切实解决生态环境突出问题,为长江修复攻坚战奠定好的基础。

此轮“三磷”专项排查整治行动历时两年,目标全面摸清“三磷”的数量,消除重大环境隐患,切实解决生态环境突出问题。目前先完成黄磷企业的环境整治,后续继续完成磷化工和磷石膏库的整治工作。并且,关停企业需要复产需要经过安装环保设备、验收通过等一系列流程,需要经过一定时间。另外,第二轮中央环境生态督察刚刚开始,今明两年完成对所有省市区的督察任务。