劉遂慶

　　水是地球上生命的最重要依賴物質，是人類生存和社會發展的重要條件，是人類文明和全球可持續發展的最基本資源。人類歷史上對水的利用和保護活動及付出的代價比對任何其它物資或資源都更多、更悠久、更深入，同時，獲得的收益也更多。然而，地球上的任何資源都是有限的，可以供養的生物也是有限的。象其他生物群體一樣，全球人口的發展，經過了漫長的演變進化和發展過程，人們不斷感受到越來越沉重的人口壓力。根據考證，人類出現在300萬年前左右，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。隨著人類社會的發展，逐漸形成了抵御自然災害和疾病的能力，增強了與其他物種的競爭能力和生存手段，出現了人口快速增長的趨勢。到1850年，人口達到了10億，200年期間，人口翻了1倍。然而，第二個10億人口的增長，僅用了80年時間，1930年達到了20億，速率不斷加快，1960年達到30億，1975年達到40億，1987年7月11日，僅僅過了12年時間，人口達到了50億，聯合國將每年的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8600萬的速度增長，世界人口已經超過60億。將人口增長過程描繪成曲線，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，發展中國家的大部分河流受到污染，僅中國就有300個城市缺水。這是自然對人類的報復，也是地球無奈的呻吟。水資源的不足和水環境的污染已成為全球面臨的首要問題。

1 中國水資源問題現狀

　　水資源不豐富，已成為制約中國大多數地區可持續發展的重要因素：中國雖然河川眾多，年徑流量位于世界第6位，但人均徑流量僅為世界平均徑流量的1/4，是世界上27個嚴重缺水的國家之一。在中國600余個城市中有300個城市缺水，其中100個缺水嚴重。
　　水環境污染嚴重，加劇了許多地區缺水嚴重問題：全國河流中有80%以上已受到不同程度污染，大部分湖泊達到富營養化或重富養化程度；對118個城市調查研究，約64%的城市地下水污染嚴重，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型缺水城市。
　　水利用率低，水資源浪費嚴重：農業用水利用率僅40%～50%；工業用水重復率僅50%～60%，單位產品用水定額高，比發達國家高10倍以上。
　　據中央電視臺報道，我國地面水體已有1/3不適于魚類生長，有1/4不適于灌溉。水體污染已嚴重損害了生態和農上海的地面水體污染狀況亦相當嚴重，大量的河道水質遭到嚴重破壞污染而不能開采利用，造成了水環境質量低下、水體功能萎縮和遠距離取水的能源和土地浪費，已成為必須解決的重大問題之一。上海為河道網絡縱橫的水鄉，水體面積占全市土地面積的11%，市轄陸域內河道總長度達3000 km以上，是一個水城景觀重要標志，也是水運通道和巨大蓄水庫，據作者粗略測算，加上淀山湖等湖泊及水庫，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%。通過水環境保護改善陸域中河流水質，可以收到改善居民居住質量和城市面貌的環境效益，同時可以恢復河道的水資源儲備功能，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、廢水截流管道系統和污水處理廠，將目前仍未合格處理的近500萬m³/d污、廢水收集、處理和達標排放，應是解決水污染問題的關鍵所在。截流管道系統投資和處理廠投資可達數百億元，污水處理費用按0.60元/m³估計，處理廠運行費用約300萬元/d或11億元/a。這樣的投入和代價，將使全市河道污染問題得到較為徹底地解決。

2 水資源保護與可持續發展

　　要加強全民資源保護意識，使人民認識資源保護和發展的密切關系和人與環境的共存思想，將使全人類對環境保護和資源利用達成一致的共識。據有關研究估計，目前全球的環境污染已經影響了人類健康，破壞和浪費了大量的寶貴資源，所造成的損失已超過了30萬億美元，相當于全世界各國國民生產總值的兩倍。多年來的經濟快速增長，是建立在以犧牲環境為代價的基礎上的，必須以可持續發展的思想，確立和完善經濟發展和資源環境的關系。
　　在經濟發展和工農業生產過程中，要逐步宣傳和推行環境成本核算，逐步降低和消除環境經濟損失，改變生產經營價值及效益觀念。任何生產和建設項目中，每單位產品的污染物排放應計入生產成本，將環境污染處理費加入產品生產成本中：

　　C = ∑Y_i X_i （元/單位產品）

式中　C ––––環境污染處理費，元/單位產品；
　　　Y_i ––––第i種污染物處理單價，元/單位產品；
　　　X_i ––––第i種污染物排放量/單位產品。

　　這樣，可以逐步建立和完善資源與環境價值理論和方法，加強經濟與環境聯動意識，這是可持續發展的基本思想。
　　總結過去的國際經驗和教訓，環境問題的產生和解決走過了一條馬鞍形過程線，環境質量與國民收入及恩格爾指數呈現了如下的關系曲線：

　　且不論該過程是否準確，上海的經濟發展現狀已經達到了環境恢復的轉折點。我們水資源與環境工作者應該積極努力工作，將上海的水環境保護工作做好。

3 水污染控制技術發展和應用

　　控制水體污染，保護水體良好的資源功能，是人類社會可持續發展的一項重要任務。世界上的著名河流、湖泊大多數都經歷了嚴重污染的悲慘過程。發達國家在過去的百年歷史中，發展了污水及工業廢水處理技術，完善了水處理設施，已較好地控制了水體污染，水環境功能得到了恢復。（我在美國訪問時曾聽人戲談，說是五大湖中的水體過于清徹，魚類及其他水生動物數量因營養不足而減少，這也可能是值得我們注意的另一個環境問題。）城鎮污水二級處理率達到90%以上，流域生活污水二級處理率也高達50%以上。集中式污水處理是過去百年中的主導技術方向，最主要困難是管道系統及處理設施投資很大，運行費用很高，在經濟發展的初期階段，實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大量費用，實施遠距離排放。
　　近年來，人們在尋求更為簡便、低耗及更加具有環境要素的水污染控制技術，利用生態技術，使水處理系統更加合理。廢水處理后的資源化利用、小區域分散式污水處理越來越受到人們的關注。
　　采取集中或分散式排水體制，近期規劃與遠期目標相結合的分步實施方針，實事求是，因地因時地制定不同實施階段的污水排放標準和對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。
　　在我國的一些經濟發達城市，應盡量采取集中治理的原則，將分散的資金集中，投資建設大型城市污水處理廠。從我國的技術及管理水平來看，建大型污水處理廠更具有優勢，更能發揮其規模效應。
　　在資金缺乏和欠發達地區，可采用簡單的技術和較少的投資來解決污水處理的問題。水污染治理工程應根據經濟條件分步實施逐步達到最終規劃目標，例如采用適合我國分步實施的實用技術，先建AB法的A段，厭氧-好氧法的厭氧段等，待經濟條件許可后再擴建成二級處理工藝。污泥處理工藝也應同時實施，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。
　　地處缺水地區的城市（如我國的北方城市和一些內陸城市），污水資源化問題突出，在這些城市應優先考慮污水資源化利用，合理布局和建設一些區域性污水處理廠，以便就近進行回用。
　　二級處理采用的工藝有：活性污泥法、氧化溝、AB法、SBR法、A/O法、接觸氧化法、穩定塘。我國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：
　　· 由于經濟和發展規劃等多種因素影響，我國一般城市較難實現城市污水集中處理。處理設施穩定性和處理效率不理想，特別是工業廢水處理設施和小型處理設施；
　　· 運行費用高，管理機制未完全跟上，因此已建工業廢水處理設施與小型污水處理設施的開工率和達標率不理想；
　　· 含高濃度有毒有害污染物、難生物降解的有機廢水的處理技術尚未很好的解決；節能、節水型環保產品與設備，以及新型水處理藥劑的開發、實用尚不普遍。
　　解決上述問題，應努力研究開發下述的關鍵技術：經濟、高效、低耗的城市污水除磷脫氮技術；難生物降解有機廢水處理技術；湖泊、水庫的污染防治技術；新型處理設備與技術（膜技術、膜生物反應器、新型生物反應器）。

4　 河道水資源保護和利用

　　上海河道及湖泊水體是一個極為豐富的資源，是工業、農業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，是一項極大的損失。用水區域不能就近取水，又帶來了能源和土地的浪費。如果用經濟學觀點進行深入研究和環境損失經濟核算，可能會得出水污染治理和保護的巨大經濟效益。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回收利用，而無須進行遠距離的輸送和排放。當然，廢水處理技術及經濟費用的降低是一個亟待研究和解決的問題。
　　城市郊區人口相對分散，采用分散、簡易和高效的處理工藝，是可行的工藝技術路線。同濟大學正在研究的下述工藝對解決這樣的問題具有很好的針對性：
　　· 高效氧化塘：經過預處理的污水或工業廢水經過氧化塘處理，達到國家排放標準；
　　· 蚯蚓生物處理：經過初次沉淀池的污水，通過特殊選種和培養的蚯蚓濾床，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過合理設計的土壤生物過濾工藝，達到排放水質標準。
　　在水源缺乏的地區，采用以下方法將廢水進行深度處理，可用于城市綠地灌溉、工業冷卻用水或更高級水質要求的用水。
　　· 膜處理技術，如超濾膜、微濾膜或反滲透膜；
　　· 超細包泡上浮法，可進一步去除中有機物及雜質；
　　· 臭氧氧化和活性炭過濾。
　　加強河道水污染控制是有效保護和利用河道水資源的重要途徑，對城市可持續發展具有十分重要的意義。