李圭白

　　水是生命之源。水是人類社會發展不可少的和不可替代的資源，所以水資源應成為人類可持續利用的寶貴資源。地球上水的循環，可分為水的自然循環和水的社會循環。水的自然循環有多種，對人類最重要的是淡水的自然循環。水從海洋蒸發，蒸發的水汽被氣流輸送到大陸，然后以雨、雪等降水形式落到地面，一部分形成地面水，一部分滲入地下形成地下水，一部分又重新蒸發返回大氣。地面水和地下水最終流回海洋，這就是淡水的自然循環。
　　城市是人口和工業集中的地方。城市用水主要是人們的生活飲用水和工業用水。城市由天然水體取水，供人們生活和工業使用，用過的水又排回天然水體，這就是水的社會循環，在水的社會循環過程中，用過的水中常會有許多廢棄物。一般天然水體都是一個生態系統，對排入的廢棄物有一定的凈化能力，稱為水體的自凈能力。由于社會循環的水量不斷增大，排入水體的廢棄物不斷增多，一旦超出了水體的自凈能力，水質就會惡化，從而使水體遭到污染。受污染的水體，將喪失和部分喪失使用功能，從而影響水資源的可持續利用，并加劇水資源短缺的危機。水環境污染，現已成為世界性的重大問題，而我國的水環境污染尤其嚴重，已使國民經濟遭受重大損失。
　　對城市污水進行處理，使其排入水體不會造成污染，從而實現水資源的可持續利用，稱為水的良性社會循環。城市由未受污染的天然水體取水，一般是比較經濟的，因為為滿足用水對水質的要求（特別是生活飲用水）而進行的水處理比較易行。當水資源短缺危機出現時，為減少由天然水體取水的量，可以采取循環回用使用過的污、廢水的方法。將清潔的冷卻水循環使用于工業用水，比較簡單，也比較經濟。將含廢棄物較多的城市污水和工業廢水回用于工業，為滿足工業用水水質要求而進行的水處理會復雜得多，且也比較昂貴。將盡量多的污、廢水回用于工業，可以顯著減少由天然水體的取水量，緩解水資源危機。
　　現代的水處理新技術，已能將城市污水處理到符合人們生活飲用水水質標準要求的程度。在國外，已建起了一定規模的水處理實驗廠，也就是說，現在在技術上有可能實現城市污水回用做生活飲用水，甚至做到城市污、廢水的零排放，這不僅將最大限度地緩解水資源危機，并完全消除城市對水環境的污染。在載人宇宙飛船中，已經實現了水的封閉循環和零排放。美國公共法規92-500規定，到1983年美國實現城市污水零排放作為全國性目標（后來美國已由這一目標后退）。當然，要將城市污水回用做生活飲用水，以及實現城市污水的零排放，費用是很高的。但是，這說明城市水資源短缺，只是相對的，并且主要是一個經濟問題。
　　從水的良性社會循環角度看，人們生活和工業生產用過的污、廢水排入天然水體以前需要經過處理，為此需要花費一定的費用。如果回用污、廢水的處理費不高于上述回用費用，無疑是比較合理的，否則便需從多種方案中進行選擇。
　　為解決水資源短缺危機，可行的有以下途徑：
　　（1）節水
　　我國許多地區，由于水價過低等原因，一方面水資源短缺，一方面又存在著大量浪費水的現象，所以節水，杜絕浪費，是緩解水資源危機的首要任務。在水資源短缺地區，應發展節水型工業，各種工業宜采用節水型工藝，減少單耗。生活方面采用節水型用水器具。提高器具質量，加強管理，減少跑冒滴漏。一般城市管道漏損量很大，可達10%以上，所以減少漏損是非常重要的。
　　節水不僅可減少從天然水體的取水量，緩解水資源危機，并且可減少供水和給水處理費用。此外，節水還可同時減少排水量和污、廢水處理費用。據測算，隨著我國城市化進程和經濟的發展，城市用水量會不斷增加，相應地排水量也會不斷增加，為實現水的良性社會循環，城市供排水所需費用將增大到國民經濟難以承受的程度，只有節水，顯著減少城市供、排水量，才能將費用降下來，所以不僅水資源貧乏地區要節水，水資源充足的地區也要節水，在國外，這也成為目前發達國家的共識。從戰略角度，節水應受到高度重視。
　　（2）污、廢水回用 前已述及，污、廢水回用可以減少城市由天然水體的取水量，緩解水資源危機，所以污、廢水回用也是節水的重要方面。可行的污、廢水回用有多方面，工業企業內部水的循環利用和重復利用是應用最廣的一種，但是我國在這方面與發達國家尚有不少差距。
　　城市污水回用于工業，需要進行比排入天然水體更復雜的水處理，但對水資源短缺的地區，它在許多方案中仍是比較經濟合理的一種，在國外已是一種成熟技術，但在我國尚處于起步階段，今后潛力是很大的。將城市污水回用于公用設施和住宅沖洗廁所、澆灌綠地，景觀用水，澆灑道路等，一般稱為中水道技術，也是很值得推廣的。
　　（3）優質優用、合理調配
　　城市附近的農業灌溉用水，用水量很大，大都取自天然水體。城市用水為滿足人們生活飲用需要，也要求取自天然水體。在水資源短缺地區，這就形成了城市和農業爭水的矛盾。如將城市污水回用于農業灌溉，將原來用于灌溉的水供給城市，就能緩解爭水矛盾和水資源危機。我國已有不少城市污水用于農田灌溉，但有的使用未經處理的污水或雖經處理但水質尚達不到灌溉要求的水灌溉，結果使農產品受到污染，是有待改進的。如將城市污水經適當處理，使其水質滿足農業灌溉的要求，則城市污水回用于農業灌溉是可以得到迅速發展的。
　　（4）海水
　　海水可大量用于工業冷卻用水，從而減少城市對淡水的需求。對沿海地區的城市，利用海水是緩解水資源危機的重要途徑。
　　（5）雨水
　　雨水是一種重要的淡水資源。現代大城市市區面積很大，大部分地面為不透水鋪面覆蓋，遇到暴雨會形成洪澇災害。如將雨水部分貯積起來，則可獲得可觀的水資源。對年降水量為500mm的半干旱地區，1km²年降水體積為50萬m³，例如100 km²市區面積，年降水體積可達5000萬m³。在城市住宅小區或適當地方貯積雨水，可用于澆灑綠地、道路、水景以及下滲補充地下水，改善生態環境，并緩解水資源危機。
　　（6）飲用水除污染
　　由江河取水的城市，若水質受到上游城市或其他污染源的污染而不宜再作水源時，稱作水質型水資源短缺。現代的飲用水除污染技術，能將受到一定程度污染的源水處理到符合生活飲用水水質標準的要求，為此只要在現有城市自來水傳統處理工藝基礎上，再增加除污染處理設施就可以了，為此當然需要增加一些費用，但比城市污水的處理費用要低。飲用水除污染，可以緩解水質型水資源危機。但要完全解決水質型資源危機，需要大力治理污染源，即需要對城市排出的污、廢水進行處理。對一個水系而言，上游城市由水系水體取水，用過后又排入水系，下游城市再由水系水體取水，這可稱為水的間接回用。現代的城市化進程和經濟發展，已使水的這種間接回用達到很高的比例。例如，對美國這樣水資源充沛的國家，80年代已有40%的水被城市和工業用過一次，所以對排入水體的城市污、廢水進行處理，是實現水的良性社會循環的重要環節。
　　我國城市污水的二級處理率至今僅為不到15%，再加上工業廢水及農業面污染源，致使城市水域90%受到污染。所以城市水質型水資源危機是我國普遍存在的現象。據測算，即使到2050年，我國城市污水處理率達到80%，由于城市污、廢水量相應增加，那時水環境污染狀況仍得不到根本改善，如果不進行飲用水除污染，人們肯定難以接受長達數十年飲用受污染水。所以，飲用水除污染與污染源治理應該同時給以重視。但現實是，污染源治理已受到高度重視，而飲用水除污染卻重視不足，特別是未給予資金支持，致使我國城市受污染水源的飲用水除污染率僅為1%左右，不能不說是一個偏差。
　　若將水的間接回用作為水的社會循環的一部分來看，上游城市污水處理的程度與下游城市取水的水質有關。所以，在經濟上存在一個上游城市污水處理與下游城市飲用水除污染處理總費用的問題。顯然，上游城市污水處理程度愈高，即費用愈多，下游城市的飲用水除污染處理費用就會愈少。極端情況是，上游城市污水處理的程度使排放的水質達到天然水體的水質，下游城市只需對源水進行常規處理而不需再增設飲用水除污染設施，但這時上游城市污水處理費用會高到經濟發展現階段無法承受的地步。將上游城市污水處理程度和費用適當降低（當然還要兼顧其他方面的影響），這時排出的污水對水體水質會造成一定程度的污染，下游城市就需要增加飲用水除污染費用，但總費用會比上述極限情況低許多，可能是目前比較合理的方案。所以，飲用水除污染應是整個水環境污染治理的一環。
　　（7）遠距離調水
　　當城市出現水資源危機時，也可以由遠處的水體調水。當然遠距離調水需要比較高的費用，且與調水的距離相關，即調水距離愈長，費用愈高。遠距離調水應在充分節水的基礎上進行。因為若不節水，用水浪費嚴重，用水效率低，必然要調更多的水，并且調來的水也會有相當部分被浪費掉，不能充分發揮調水效益。調水愈多，城市污水增加的也愈多，不僅增大調水費用，同時也增大了污水處理和排放的費用，若不能同步建設污水處理設施，還會加重對水體的污染。
　　遠距離調水應與節水及污、廢水回用進行經濟比較。城市節水及污、廢水回用在許多情況下比遠距調水經濟。對水質型水資源短缺，遠距離調水應與飲用水除污染進行經濟比較。據測算，在城市自來水廠因進行飲用水除污染而增加的投資約和25～50km輸水投資相當，即當調水距離超過25～50km時，其投資將比飲用水除污染工程投資要高。為降低遠距調水的成本，有的工程采用明渠輸水，據調查明渠輸水大多數會受到污染，調來的水也需進行飲用水除污染處理，使水的成本更高。
　　水對于人類社會，雖然是不可替代的，卻是可以再生的。水在城市用水過程中，不是被消耗掉了，即水量上不發生變化（理論上），而只是水質發生了變化，失去了使用功能。用水處理的方法改變水質，使之無害化、資源化、特別是再生回用，就能實現水的良性社會循環，既減少了對水資源的需求，又減少了水的排放，減少對水環境的污染，一舉兩得，這對人類社會發展是有重大意義的。美國工程院在世紀之交，以改善人類生活質量為評選標準，評出20世紀20項最重大工程技術成就中，“水處理”在電氣化、汽車、飛機之后，排名第4，足見其重要性。
　　遠距離調水，對水資源有限的地區，只能愈調愈少，是資源消耗型的做法。水如再生回用，實現水的良性社會循環，才是資源節約型的做法。只有將遠距離調水與水的再生回用進行經濟上的、技術上的和工程可行性等全面論證的基礎上統籌考慮，才是合理的。
　　鑒于人們決策時對城市節水及污、廢水再生回用的認識不足，有必要制定優先進行城市節水及污、廢水再生回用的政策，促使城市水資源的可持續利用和水工業發展步入節水型的軌道。