劉遂慶

　　水是地球上生命的最重要依賴物質(zhì)，是人類生存和社會(huì)發(fā)展的重要條件，是人類文明和全球可持續(xù)發(fā)展的最基本資源。人類歷史上對(duì)水的利用和保護(hù)活動(dòng)及付出的代價(jià)比對(duì)任何其它物資或資源都更多、更悠久、更深入，同時(shí)，獲得的收益也更多。然而，地球上的任何資源都是有限的，可以供養(yǎng)的生物也是有限的。象其他生物群體一樣，全球人口的發(fā)展，經(jīng)過了漫長(zhǎng)的演變進(jìn)化和發(fā)展過程，人們不斷感受到越來(lái)越沉重的人口壓力。根據(jù)考證，人類出現(xiàn)在300萬(wàn)年前左右，到公元初年，地球上僅約有2.3～3億人口，大部分居住在亞洲和非洲。至1650年，世界人口才增加到5億。隨著人類社會(huì)的發(fā)展，逐漸形成了抵御自然災(zāi)害和疾病的能力，增強(qiáng)了與其他物種的競(jìng)爭(zhēng)能力和生存手段，出現(xiàn)了人口快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。到1850年，人口達(dá)到了10億，200年期間，人口翻了1倍。然而，第二個(gè)10億人口的增長(zhǎng)，僅用了80年時(shí)間，1930年達(dá)到了20億，速率不斷加快，1960年達(dá)到30億，1975年達(dá)到40億，1987年7月11日，僅僅過了12年時(shí)間，人口達(dá)到了50億，聯(lián)合國(guó)將每年的7月11日定為“世界人口日”，以警示全球。目前，世界人口仍以年增8600萬(wàn)的速度增長(zhǎng)，世界人口已經(jīng)超過60億。將人口增長(zhǎng)過程描繪成曲線，我們可以看到，直到100年以前，曲線的延伸一直十分平緩，以后則陡然上升，令人驚嘆。全球有15億人口缺乏清潔飲用水，發(fā)展中國(guó)家的大部分河流受到污染，僅中國(guó)就有300個(gè)城市缺水。這是自然對(duì)人類的報(bào)復(fù)，也是地球無(wú)奈的呻吟。水資源的不足和水環(huán)境的污染已成為全球面臨的首要問題。

1 中國(guó)水資源問題現(xiàn)狀

　　水資源不豐富，已成為制約中國(guó)大多數(shù)地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的重要因素：中國(guó)雖然河川眾多，年徑流量位于世界第6位，但人均徑流量?jī)H為世界平均徑流量的1/4，是世界上27個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家之一。在中國(guó)600余個(gè)城市中有300個(gè)城市缺水，其中100個(gè)缺水嚴(yán)重。
　　水環(huán)境污染嚴(yán)重，加劇了許多地區(qū)缺水嚴(yán)重問題：全國(guó)河流中有80%以上已受到不同程度污染，大部分湖泊達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化或重富養(yǎng)化程度；對(duì)118個(gè)城市調(diào)查研究，約64%的城市地下水污染嚴(yán)重，33%污染較輕，3%基本清潔。上海市水量豐富，但由于河道水體污染而成為水質(zhì)型缺水城市。
　　水利用率低，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重：農(nóng)業(yè)用水利用率僅40%～50%；工業(yè)用水重復(fù)率僅50%～60%，單位產(chǎn)品用水定額高，比發(fā)達(dá)國(guó)家高10倍以上。
　　據(jù)中央電視臺(tái)報(bào)道，我國(guó)地面水體已有1/3不適于魚類生長(zhǎng)，有1/4不適于灌溉。水體污染已嚴(yán)重?fù)p害了生態(tài)和農(nóng)上海的地面水體污染狀況亦相當(dāng)嚴(yán)重，大量的河道水質(zhì)遭到嚴(yán)重破壞污染而不能開采利用，造成了水環(huán)境質(zhì)量低下、水體功能萎縮和遠(yuǎn)距離取水的能源和土地浪費(fèi)，已成為必須解決的重大問題之一。上海為河道網(wǎng)絡(luò)縱橫的水鄉(xiāng)，水體面積占全市土地面積的11%，市轄陸域內(nèi)河道總長(zhǎng)度達(dá)3000 km以上，是一個(gè)水城景觀重要標(biāo)志，也是水運(yùn)通道和巨大蓄水庫(kù)，據(jù)作者粗略測(cè)算，加上淀山湖等湖泊及水庫(kù)，上海市水體總蓄水量可能超過5億m³，而受污染的水體容量可能超過70%。通過水環(huán)境保護(hù)改善陸域中河流水質(zhì)，可以收到改善居民居住質(zhì)量和城市面貌的環(huán)境效益，同時(shí)可以恢復(fù)河道的水資源儲(chǔ)備功能，解決淡水資源缺乏的問題。上海的污水排放仍是目前河道污染的首要來(lái)源。解決河道污染問題，要加大污水處理的直接投入，建立完善的污、廢水截流管道系統(tǒng)和污水處理廠，將目前仍未合格處理的近500萬(wàn)m³/d污、廢水收集、處理和達(dá)標(biāo)排放，應(yīng)是解決水污染問題的關(guān)鍵所在。截流管道系統(tǒng)投資和處理廠投資可達(dá)數(shù)百億元，污水處理費(fèi)用按0.60元/m³估計(jì)，處理廠運(yùn)行費(fèi)用約300萬(wàn)元/d或11億元/a。這樣的投入和代價(jià)，將使全市河道污染問題得到較為徹底地解決。

2 水資源保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展

　　要加強(qiáng)全民資源保護(hù)意識(shí)，使人民認(rèn)識(shí)資源保護(hù)和發(fā)展的密切關(guān)系和人與環(huán)境的共存思想，將使全人類對(duì)環(huán)境保護(hù)和資源利用達(dá)成一致的共識(shí)。據(jù)有關(guān)研究估計(jì)，目前全球的環(huán)境污染已經(jīng)影響了人類健康，破壞和浪費(fèi)了大量的寶貴資源，所造成的損失已超過了30萬(wàn)億美元，相當(dāng)于全世界各國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值的兩倍。多年來(lái)的經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，是建立在以犧牲環(huán)境為代價(jià)的基礎(chǔ)上的，必須以可持續(xù)發(fā)展的思想，確立和完善經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源環(huán)境的關(guān)系。
　　在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，要逐步宣傳和推行環(huán)境成本核算，逐步降低和消除環(huán)境經(jīng)濟(jì)損失，改變生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)價(jià)值及效益觀念。任何生產(chǎn)和建設(shè)項(xiàng)目中，每單位產(chǎn)品的污染物排放應(yīng)計(jì)入生產(chǎn)成本，將環(huán)境污染處理費(fèi)加入產(chǎn)品生產(chǎn)成本中：

　　C = ∑Y_i X_i （元/單位產(chǎn)品）

式中　C ––––環(huán)境污染處理費(fèi)，元/單位產(chǎn)品；
　　　Y_i ––––第i種污染物處理單價(jià)，元/單位產(chǎn)品；
　　　X_i ––––第i種污染物排放量/單位產(chǎn)品。

　　這樣，可以逐步建立和完善資源與環(huán)境價(jià)值理論和方法，加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境聯(lián)動(dòng)意識(shí)，這是可持續(xù)發(fā)展的基本思想。
　　總結(jié)過去的國(guó)際經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，環(huán)境問題的產(chǎn)生和解決走過了一條馬鞍形過程線，環(huán)境質(zhì)量與國(guó)民收入及恩格爾指數(shù)呈現(xiàn)了如下的關(guān)系曲線：

　　且不論該過程是否準(zhǔn)確，上海的經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀已經(jīng)達(dá)到了環(huán)境恢復(fù)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。我們水資源與環(huán)境工作者應(yīng)該積極努力工作，將上海的水環(huán)境保護(hù)工作做好。

3 水污染控制技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用

　　控制水體污染，保護(hù)水體良好的資源功能，是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要任務(wù)。世界上的著名河流、湖泊大多數(shù)都經(jīng)歷了嚴(yán)重污染的悲慘過程。發(fā)達(dá)國(guó)家在過去的百年歷史中，發(fā)展了污水及工業(yè)廢水處理技術(shù)，完善了水處理設(shè)施，已較好地控制了水體污染，水環(huán)境功能得到了恢復(fù)。（我在美國(guó)訪問時(shí)曾聽人戲談，說是五大湖中的水體過于清徹，魚類及其他水生動(dòng)物數(shù)量因營(yíng)養(yǎng)不足而減少，這也可能是值得我們注意的另一個(gè)環(huán)境問題。）城鎮(zhèn)污水二級(jí)處理率達(dá)到90%以上，流域生活污水二級(jí)處理率也高達(dá)50%以上。集中式污水處理是過去百年中的主導(dǎo)技術(shù)方向，最主要困難是管道系統(tǒng)及處理設(shè)施投資很大，運(yùn)行費(fèi)用很高，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的初期階段，實(shí)施完整的水污染控制往往是紙上談兵，難免重蹈“先污染，后治理”的覆轍。而且，處理后的水大部分又需耗費(fèi)大量費(fèi)用，實(shí)施遠(yuǎn)距離排放。
　　近年來(lái)，人們?cè)趯で蟾鼮楹?jiǎn)便、低耗及更加具有環(huán)境要素的水污染控制技術(shù)，利用生態(tài)技術(shù)，使水處理系統(tǒng)更加合理。廢水處理后的資源化利用、小區(qū)域分散式污水處理越來(lái)越受到人們的關(guān)注。
　　采取集中或分散式排水體制，近期規(guī)劃與遠(yuǎn)期目標(biāo)相結(jié)合的分步實(shí)施方針，實(shí)事求是，因地因時(shí)地制定不同實(shí)施階段的污水排放標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)城市污水廠的處理程度要求，著眼于去除污染物總量的效率。
　　在我國(guó)的一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市，應(yīng)盡量采取集中治理的原則，將分散的資金集中，投資建設(shè)大型城市污水處理廠。從我國(guó)的技術(shù)及管理水平來(lái)看，建大型污水處理廠更具有優(yōu)勢(shì)，更能發(fā)揮其規(guī)模效應(yīng)。
　　在資金缺乏和欠發(fā)達(dá)地區(qū)，可采用簡(jiǎn)單的技術(shù)和較少的投資來(lái)解決污水處理的問題。水污染治理工程應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件分步實(shí)施逐步達(dá)到最終規(guī)劃目標(biāo)，例如采用適合我國(guó)分步實(shí)施的實(shí)用技術(shù)，先建AB法的A段，厭氧-好氧法的厭氧段等，待經(jīng)濟(jì)條件許可后再擴(kuò)建成二級(jí)處理工藝。污泥處理工藝也應(yīng)同時(shí)實(shí)施，充分考慮污泥厭氧消化、濕式氧化、熱分解等處理措施，解決污泥處理最終出路問題。
　　地處缺水地區(qū)的城市（如我國(guó)的北方城市和一些內(nèi)陸城市），污水資源化問題突出，在這些城市應(yīng)優(yōu)先考慮污水資源化利用，合理布局和建設(shè)一些區(qū)域性污水處理廠，以便就近進(jìn)行回用。
　　二級(jí)處理采用的工藝有：活性污泥法、氧化溝、AB法、SBR法、A/O法、接觸氧化法、穩(wěn)定塘。我國(guó)已建成的污水處理廠，有70%左右是采用活性污泥法。目前存在的主要問題有以下幾點(diǎn)：
　　· 由于經(jīng)濟(jì)和發(fā)展規(guī)劃等多種因素影響，我國(guó)一般城市較難實(shí)現(xiàn)城市污水集中處理。處理設(shè)施穩(wěn)定性和處理效率不理想，特別是工業(yè)廢水處理設(shè)施和小型處理設(shè)施；
　　· 運(yùn)行費(fèi)用高，管理機(jī)制未完全跟上，因此已建工業(yè)廢水處理設(shè)施與小型污水處理設(shè)施的開工率和達(dá)標(biāo)率不理想；
　　· 含高濃度有毒有害污染物、難生物降解的有機(jī)廢水的處理技術(shù)尚未很好的解決；節(jié)能、節(jié)水型環(huán)保產(chǎn)品與設(shè)備，以及新型水處理藥劑的開發(fā)、實(shí)用尚不普遍。
　　解決上述問題，應(yīng)努力研究開發(fā)下述的關(guān)鍵技術(shù)：經(jīng)濟(jì)、高效、低耗的城市污水除磷脫氮技術(shù)；難生物降解有機(jī)廢水處理技術(shù)；湖泊、水庫(kù)的污染防治技術(shù)；新型處理設(shè)備與技術(shù)（膜技術(shù)、膜生物反應(yīng)器、新型生物反應(yīng)器）。

4　 河道水資源保護(hù)和利用

　　上海河道及湖泊水體是一個(gè)極為豐富的資源，是工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活用水的可靠保障。由于河道污染而失去了大量的水資源，是一項(xiàng)極大的損失。用水區(qū)域不能就近取水，又帶來(lái)了能源和土地的浪費(fèi)。如果用經(jīng)濟(jì)學(xué)觀點(diǎn)進(jìn)行深入研究和環(huán)境損失經(jīng)濟(jì)核算，可能會(huì)得出水污染治理和保護(hù)的巨大經(jīng)濟(jì)效益。如果將廢水很好處理后排入河道水體，保持河道的水資源功能，將意味著上海擁有了豐富的水資源，而不再是缺水城市，且處理后的廢水得到了有效的重復(fù)回收利用，而無(wú)須進(jìn)行遠(yuǎn)距離的輸送和排放。當(dāng)然，廢水處理技術(shù)及經(jīng)濟(jì)費(fèi)用的降低是一個(gè)亟待研究和解決的問題。
　　城市郊區(qū)人口相對(duì)分散，采用分散、簡(jiǎn)易和高效的處理工藝，是可行的工藝技術(shù)路線。同濟(jì)大學(xué)正在研究的下述工藝對(duì)解決這樣的問題具有很好的針對(duì)性：
　　· 高效氧化塘：經(jīng)過預(yù)處理的污水或工業(yè)廢水經(jīng)過氧化塘處理，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)；
　　· 蚯蚓生物處理：經(jīng)過初次沉淀池的污水，通過特殊選種和培養(yǎng)的蚯蚓濾床，可有效地去除BOD和COD，且大幅度的降低剩余污泥量；
　　· 土壤生物處理：初次沉淀后的污水經(jīng)過合理設(shè)計(jì)的土壤生物過濾工藝，達(dá)到排放水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
　　在水源缺乏的地區(qū)，采用以下方法將廢水進(jìn)行深度處理，可用于城市綠地灌溉、工業(yè)冷卻用水或更高級(jí)水質(zhì)要求的用水。
　　· 膜處理技術(shù)，如超濾膜、微濾膜或反滲透膜；
　　· 超細(xì)包泡上浮法，可進(jìn)一步去除中有機(jī)物及雜質(zhì)；
　　· 臭氧氧化和活性炭過濾。
　　加強(qiáng)河道水污染控制是有效保護(hù)和利用河道水資源的重要途徑，對(duì)城市可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。