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我国环境工程及市政工程领域的著名学者，给水排水工程学科的奠基人和开拓者之一。他率先提出“水工业”概念，给传统的给水排水指出了发展方向。
1918年12月31日生于贵州省贵阳市，1942年毕业于国立中央大学土木工程系，1949年和1951年在美分获硕士及博士学位。1955年后冲破美国封锁回到祖国，任清华大学副教授、教授。
曾兼任中国化工学会工业水处理学会副理事长，中国土木工程学会给水排水学会理事长、名誉理事长，中国大百科全书《土木工程》卷给水排水分支副主编、《工业水处理》杂志编委会副主任委员，《中国给水排水》杂志编委会编委，北京市政府专家顾问团供水与节水组组长等职务。
2012年荣获“中国水业人物终身成就奖”，2018年3月清华大学环境学院授予其“环境学院终身贡献奖”。
4月29日上午，清华大学迎来第107个校庆日，许保玖先生百岁华诞贺寿会在环境学院举办。许保玖先生及其家属，原全国政协环资委副主任、原国家环保总局局长、国家气候谈判特别代表解振华，原城建环保部部长叶如棠，生态环境部副部长、九三学社中央副主席黄润秋，清华大学党委常务副书记、副校长姜胜耀，清华大学党委原书记方惠坚，清华大学建筑学院吴良镛院士等清华师生，各界校友，许保玖先生的学生、同事、朋友，环境保护与给排水等领域相关单位代表300余人欢聚一堂，共祝我国环境工程及市政工程领域著名学者、给水排水工程学科奠基人和开拓者之一许保玖先生百岁华诞。
许保玖先生在我国给水排水工程和环境工程界具有极高的学术声望，在教学岗位上辛勤耕耘近半个世纪，主讲了多门本科生、研究生课程，直至八十高龄还在讲台上亲自为学生授课。
许保玖先生曾担任本刊编委会副主任委员，并于1997年在本刊发表文章《论水工业》正式提出“水工业”这一概念，明确“水工业”的工业属性、阐述了“水工业”内涵，为我国给水排水事业指明了方向。并于2000年发表了《论水质科学与工程兼论 21 世纪的水处理科技》，再次对水工业的定义和内涵进行了精炼而深刻的阐述。并提出21世纪的中国水处理科技时代任务以及对当前水处理科技的三点看法。
今天，让我们再读许老这两篇论文，充分了解“水工业”概念提出的基础、过程和内涵，充分领会概念中蕴含的哲理、政策和超前意识，渗透着了人与环境、发展的关系，文章还提到了“绿色企业”。
《工业水处理》1997年第17卷第1期，许保玖
水污染可导致：水源短缺；水质对人类健康产生及时的甚至长效的损害；给水处理出现“疑难杂症”；生态环境遭受破坏；工业、农业、渔业等遭受经济损失或破坏；水污染灾害；等等。水工业的概念是对中国给水排水所处的上述严竣形势进行根源探索，并结合本行业的当代发展态势形成的。
水工业由三个部分组成：水工业企业；水工业制造业；水工业高新技术产业。
水工业的三个组成部分是水工业概念内涵中的产业体现部分。水工业内涵有四个观点：（1）给水排水是由给水与排水组成的一个具有统一体性的整体；（2）给水排水是一门工业；（3）水工业制造业是给水排水事业的支柱工业；（4）水工业表征了给水排水的高新技术时期。
水工业企业是融会了头两个观点的产物，是由现在分开运营的给水和排水两种事业融合成的一个运营整体。由于有背于现在的实践，水工业企业是一个最具有挑战性的概念。但实际上水工业企业的概念中蕴涵了哲理、政策和超前意识。这分别指人与环境、发展的关系，两个根本转变和绿色企业。这将在本文中加以阐述。
水工业制造业直接体现了水工业内涵的第三个观点。这虽然是最易于接受的内容，但往往会把水工业制造业误认为水工业的整体。水工业高新技术产业只是水工业的第四个观点的部分体现。现代科技高新技术的发展必然要促进给水排水行业从实践到理论的重新自我认识、定位和发展，这才是表征给水排水高新技术时期的全部内涵。
水工业内涵的四个观点同时也是如何发展中国给水排水事业的策略性意见。
本文将以水工业企业和水工业的头两个观点作为讨论的主要内容。另外，将根据对西方发达国家给水排水事业的分析结果，对两个重要问题提出初步见解。一个问题是西方有无对应于水工业的三个组成部分，另一个问题是中国为什么要按水工业的观点来发展给水排水事业。有关水工业概念的其它内容的讨论请见另外两篇拙著（《中国给水排水》1995年增刊，《给水排水》1996年2月号）。
两个观点与两个根本转变
1给水排水的统一体性
统一体性是指给水排水是由给水与排水两者所组成的，不得以任何原因或任何形式偏废排水一方的一个整体。偏废排水集中表现为偏废废水处理。偏废的原因一般是资金短缺。偏废的形式则有多种，例如：不建污水厂；只按部分废水量建污水厂；污水厂降低负荷运行；污水厂停止运行或假运行；以罚款代替/减轻废水处理任务；等等。偏废废水处理也就是违背给水排水的统一体性的集中表现。
统一体性是从大自然层次得出的认识。给水与排水实际是人类的繁衍和各种经济活动过程中，参与/干扰大自然水循环所形成的一个人工子循环。给水与排水分别代表了人类向大自然“借用”和“归还”可再生资源“水”的两步程序。为了保护这个子循环能够持续地为人类服务，水在使用后回归大自然前的“归还”程序中，必须包括一个废水再生的处理过程，使水质达到大自然自净能力的承受水平。这个给水“借用”与排水“归还”相互间的依存条件实际上是一条给水排水行业必须遵守的“借与还”规则，提供了不得偏废废水处理的理论依据。这条规则可借用“有借有还”这一生动成语来表达。以未经处理的废水直接排回大自然中，由于欠下再生过程的“债”，是一种“只借不还”，违背规则的行为。
为了减少废水量以节省资源和废水处理费用，应该少借水，并对已借的水尽量做到充分利用。这个“还”字的派生涵义为节水提供了理论依据和广义的内涵。“用水就要节水”这一命题具有普遍的意义。
“有借有还”的规则是可持续发展法则在给水排水行业中的通俗表达，体现了人与环境、发展间的和谐关系。这一规则还可以进一步说成“谁用水，谁还水”以便凸出“用”字的广义涵义。“用”指一切形式的直接用水（除城市和工业外，还包括农业和渔业等）和间接用水（如旅游和航运等）。这与“谁污染，谁治理”的提法相似，只是在提法的角度和内涵的广度有所不同。
给水排水的统一体性是上述“借与还”规则的理论概括。违背了这个统一体性，也就是“只借不还”的行为，就会受到大自然的惩罚，表现为综论中所述的种种污染恶果。
2给水排水是一门工业
给水事业虽然也包括商业（指销售自来水）以及运输（指给水管网的功能）等业务，但其核心业务是取水和给水处理。取水是对自然物质资源“水”的加工工业活动。同样，排水事业的核心业务是废水处理，是以“废水”为原料（废水可看成“低品位”的水）的采掘工业活动。给水处理是对原料“水”的加工工业活动。排水管线的功能属于生产全过程中的厂外运输活动。把给水排水定位为一门工业既是它的本质属性的回归，也是它的经济属性的确切定位。这个定位要求把给水排水事业作为一门工业来办，并结合水工业企业有关商品“水”的概念，按制定商品价格的原则来制定水价，从而彻底解决了长期以来困扰给水排水行业的资金短缺问题。在水工业企业一节中将再涉及这一问题。
3两个观念转变
给水排水的两个传统观念是：给水和排水的两门互不相关的事业；给水排水是一项城市基础设施/公用事业。前一个观念通过给水和排水事业的组织、运营、管理形式显示出来。城市基础设施/公用事业这一用语已为政府及各界所通用的事实说明后一个观念已深入人心。但这一观念的具体内涵则包括三个潜在观点：（1）给水排水是靠政府包办的“事业”（这里特指无生产收入，由国家经费开支，不进行经济核算的事业）；（2）给水事业是福利性的；（3）排水事业特别是废水处理是消费性的（亏本的）。
头一个观念直接排斥了给水排水的统一体性，为偏废废水处理提供了依据，这是出现种种水污染危害的一个根源。
第二个观念的三个潜在观点直接排斥了给水排水的工业属性。所产生的危害依次为：（1）靠政府包办的“事业”观点是给水排水事业资金永远短缺的根源；（2）给水是福利性事业的观点所带来的福利性便宜水价既导致了自来水行业在微利、亏损条件下运营，无力筹资发展给水事业，成为城市缺水的主要根源；便宜水价又诱发浪费水，成为难于全面节水的根源；（3）废水处理是消费性的观点为偏废废水处理提供了又一个依据，是出现种种水污染危害的又一根源。
为了消除这些危害给水排水事业的种种根源，传统的两个给水排水观念就必须来一个转变。这就是：从给水和排水是两门互不相关事业的观念转变为一个具有统一体性的整体的观点；从给水排水是一项城市基础设施/公用事业的观念转变为一门工业的观点。
传统的两个观念是根深蒂固的，又由于它们构成认识、发展给水排水事业的思想基础，这就必须对两个观念转变的问题“大声疾呼”了。
最后要特别申明，给水排水是一门工业的观点，并未否认给水排水所起的城市基础设施/公用事业功能作用，这犹如对从事电力工业的人来说，电力也起了城市基础设施的功能一样。
4两个观念转变与两个根本转变
为了中国实现“九五”计划和2010年远景目标，各行业要推进两个根本转变。这就是：经济体制从传统的计划经济体制向社会主义市场经济经济体制转变；经济增长方式从粗放型经济增长方式向集约型经济增长方式转变。
对给水排水行业来说，完成了两个传统观念的转变，也就实现了两个根本转变。
首先是经济体制的转变问题。如前节所述，给水排水的一项城市基础设施/公用事业这一传统观念，是通过它所包含的三个潜在观点起危害作用的。这三个潜在观点实际是对给水排水事业经济体制的计划经济经济体制观点。特别是认为给水排水是由国家包办的“事业”的提法，是一个典型的计划经济经济体制观点。这个观点是给水排水资金永远短缺的根源。
与此相反，给水排水是一门工业的观点所提出的以水工业企业形式来办这门事业以及制定“水价”的原则则完全体现了市场经济经济体制的观点，从而解决了给水排水事业的资金来源问题。这充分说明，完成了给水排水从一项城市基础设施/公用事业到一门工业的观念转变也就实现了这一行业的经济体制从计划经济的经济体制到市场经济的经济体制的转变。
其次是经济增长方式的转变问题。在观念转变的讨论中已明确指出，给水和排水是两门互不相关事业的传统观念是导致偏废废水处理所产生的种种水污染危害的根源。水污染是水资源的极大浪费。也就是说，传统观念的实质性作用是典型的粗放型的经济增长方式观点：以大量浪费资源为代价的经济增长方式。由于几乎所有行业的经济增长都有赖于给水排水行业的经济增长，使这一行业的粗放型经济增长方式所带来的资源浪费问题比其它行业严重。与之相反，体现给水排水统一体性观点的“有借有还”概念，既消除了偏废废水处理所导致的种种水污染根源，又为节约水资源提出了要求。这显然是集约型经济增长方式的观点。因此，完成了给水和排水从两个互不相关事业到具有统一体性整体的观念转变也就实现了这一行业的经济增长方式从粗放型的经济增长方式到集约型的经济增长方式的转变。
至于字面上无负面涵义也无经济涵义的两个给水排水传统观念，为何会演绎出具有负面效应的经济观点，将是问题刍议一节中探讨的内容。
水工业企业
水工业企业是融会了给水排水的统一体性和工业属性的企业体现。对一座城市来说，就相当于由现在体制应该分开运营的自来水公司（包括水厂、管网等所属部分）、排水管道管理部门和污水处理厂（要按统一体性配合给水厂流量设计的）等部分有机地组合形成的，并按整体运营的一个崭新的企业形式（可称为水工业公司以模糊现在的给水与排水间的观念划分）。这个水工业企业的组合整体使企业的各个组成部分间，特别是按现有体制划分的给水与排水部分间的运作关系，由于必须相互配合而得到加强和优化。统一体性和工业属性的观点也通过在水工业企业中的融会产生增效作用。
水工业企业的独特处是集商品“水”的生产、供应、销售、回收与再生于一体。自来水公司是商品“水”的生产、供应、销售的部分，排水管道管理部门和污水处理厂是这一商品的回收、再生，最后排放回归大自然的部分。水工业企业是唯一的对所售商品进行全面售后回收再生的企业，并全面地遵守了给水排水统一体性的“有借有还”规则。城市的水工业企业的概念可以扩大运用到一个区域，并可结合1.1节广义的用水概念，组成相应于其它用水形式的水工业企业形式。
商品“水”兼有的“售出使用”和“回收再生”特性可称为商品的“二元性”。因此，自来水的价格，就必须根据这个“二元性”商品的特点，按市场经济的原则来制定。也就是说，自来水的价格不仅包括了水工业企业的管理部门以及所属的给水厂等一切设施的修建、运营、折旧以及扩大再生产的费用，还必须把相应产生的废水的集、回收再生处理厂、排放等全部设施的各种相应费用包括在内，当然还要加上利润。
水工业企业的实现虽然不会一蹴而就，但应该承认，它是中国给水排水事业摆脱资金短缺、城市缺水、水污染的困境，走上健康发展道路的唯一路子，也是实现可持续发展、推进两个根本转变和下节所指的“绿色企业”的必然体现。给水排水行业所欠的旧债，在水工业企业概念指引下，也就有可能订出还清的时间表来。
问题刍议
最后探讨两个问题：西方发达国家有无对应于水工业的三个组成部分形式?为什么中国要按水工业的观点发展给水排水事业?本节将以三个组成部分的顺序，把两个问题综合起来讨论。大量的篇幅将用于水工业企业和它所依据的两个水工业观点上。
首先探讨西方发达国家有无对应于水工业企业的企业形式，有无对应于给水排水的统一体性和工业属性的观点。这是水工业概念中最核心的、难于用是或否直接回答的问题。下面将通过三个不同角度分析对这一问题做一个间接性的回答。
（1）在西方市场经济经济体制的环境下，给水排水行业基本上也和其它行业一样，以营利、竞争、科技和市场自我调节等因素为推动力，伴随着社会整体经济发展的需要而同步发展，一般不出现资金短缺、城市缺水和水污染等现象。这些负面现象既然不存在，也就不会去探讨通过它所引起的，包括给水排水的统一性和工业属性在内的种种根源性问题，如1节所做的那样。这两个水工业的观点未见于西方文献，原因可能就在这里。但是，在现代有关西方给水排水事业的一些做法和用语中，不止可以看出统一体性和工业属性的客观存在，还可看出它们将正式“现身”的预兆。请看一些例子。
美国的环保局同时抓给水处理和废水处理；许多西方国家同时收排水费和自来水费；等等，可看成给水排水统一体性的不同程度体现（中国通过自来水公司收排污费也属同一现象）。英国的10个大型供水公司为英国75%的消费者解决用水问题，同时负责废水处理全部工作；法国自来水企业为用户提供自来水安装和废水处理一揽子服务；等等，不仅反映了给水排水的统一体性，还反映了相当于水工业企业概念的做法（《参考消息》1996年7月13日世界经济版）。
近20年来美国也常称自来水行业为给水工业（Water industy，水工业应译Water and waste water industry）甚至给水公用事业工业（Water utility industy）。这不仅直接把给水事业和公用事业称为“工业”，还间接说明给水事业是按一门“工业”来运营的。
（2）1.3和1.4节的讨论说明，中国必须正式提出给水排水的统一体性和工业属性以及两个观念转变的原因，是由于两个传统观念演绎出具有负面效应的经济观念。字面上本无经济涵义也无负面涵义的两个传统观念：给水和排水是两门互不相关的事业；给水排水是一项城市基础设施/公用事业，为什么会演绎出具有负面效应的经济观点，这个1.4节提出来的问题，其答案将是这里所进行探讨的，如下所述。
总的说来，这是中国计划经济经济体制下的产物。分析起来，这是下列五个因素的综合作用结果。①旧中国留下来的，总体上比西方国落后至少半个世纪的给水排水事业，起了这个事业“微不足道”的误导作用；②建国初传下来的用于给水排水事业的投入份额与实际需要极不相称，成为后来资金持续短缺的根源；③把社会主义的计划经济经济体制理解为由国家永远包办一切；④在各级政府只注重抓重工业和“创利工业”的形势下，给水排水资金短缺的问题也就持续出现；⑤在社会主义计划经济的经济体制框架内，为了从给水排水资金严重短缺的持续困扰中解脱出来的下意识活动。
第五个因素显然起了总决性的作用，其结果因之具有三个特点。一是得出了给水排水资金的来源和使用分配原则；二是在两个给水排水传统观念与资金短缺产生的种种现象间的“相关”关系中凑出计划经济经济体制的经济观点；三是由于下意识的活动而缺乏逻辑性，又必然是潜在性的。这样，字面上无负面涵义也无经济涵义的两个传统观念也就演绎出具有负面效应的经济观点来了，并通过这些观点成为种种危害给水排水事业现象的根源，如1.3节所述（从自来水厂与污水厂分开运营等现象演绎出给水与排水是两门互不相关事业的观念实际也是一种缺乏逻辑性的下意识活动产生的）。
（3）环境保护、可持续发展法则更全面的体现是：一个国家实施“绿色”政策；各种行业走“绿色”道路对“绿色”的加工企业来说，其产品要做到力求消耗自然资源最少，力求对环境的污染最小，并回收销售后的产品，进行资源的回收再生。在各种行业中，由于大自然水循环的固有特点，使水工业企业足以成为唯一能百分之百地做到这些要求的“绿色”企业。因此，水工业企业应该是属于具“超前”意识的企业，代表了给水排水事业在下世纪的发展方向。
在探讨水工业制造业的有关问题前，先定义水工业制造业。由生产给水排水行业所需的机电、化工、冶金、材料以及电子等技术装备产品的相应工业部门无形中组成的工业系统称为水工业制造业。对这些产品的共同要求是：产品的品种、数量、质量以及它们间的相互配套、协调等性能必须符合给水排水行业的特定技术标准和需要。水工业制造业是给水排水事业的支柱工业，这一提法凸现了水工业制造业必须与给水排水事业同步发展的观点。
西方发达国家中虽无水工业制造业之“名”，但有水工业制造业之“实”。这些国家拥有先进的给水排水系统，就是拥有先进的、完整的水工业制造业的证明。这是在市场经济经济体制的市场自我调节作用下，为给水排水行业提供技术装备的各门工业，必然要与给水排水行业同步发展、相互配合协调的自然结果。另据西方市场预测，水处理设备将在新兴的世界四大市场中的环保市场中占有重要地位。这个水工业制造业中的“领衔”产品以一门行业产品的面貌出现的现象，既说明水工业制造业的实际存在，也反映了对它的重要性的认识程度。
中国尚未拥有完整的、达到现代技术标准的水工业制造业。这是在计划经济经济体制下计划所产生的结果。由于给水排水行业本身在中国的国民经济发展计划中就不足以列为一个项目，为这个行业生产成套产品的水工业制造业也就无从谈起。中国给水排水事业的整体技术水平落后于西方发达国家的原因也在于此。在这种情况下，水工业制造业的正式提出来便具有两个重要意义。一是要从国家层次的力度及时统抓水工业制造业，协调与这一制造业有关的各个工业部门间的相互关系，使它与给水排水事业同步发展，以弥补过去计划之不足。二是促进有关的工业部门以及制造厂家认识到水工业制造业与发展中国给水排水事业的重要关系以及这一新行业在世界市场中的机遇。总的说来，是为了建成一门完整的、现代的中国水工业制造业。
最后探讨水工业高新技术产业有关的问题。在给水排水行业中运用高新技术开发出来的产业称为水工业高新技术产业。这类新型产业是由两个重要因素的共同推动产生的。一个因素是高新技术向传统行业扩散、渗透的现代科技发展共同特点；另一个是传统的给水排水技术已远不足以应付它面临的时代挑战已成为尖锐的问题。把水工业高新技术产业称为给水排水事业在高新技术时期的一项表征，原因就在于此。
由于西方发达国家具有研发水工业高新技术产业的三个优势条件，这一新型产业在这些国家中的出现将是较快之事。三个优势条件指：（1）至少从三四十年代起，西方从事给水排水行业的研发人员已包括化学、化工、流体力学、微生物以及生物等学科的专家，具有多科性研发的传统；（2）处于高新技术研发前沿的环境；（3）高新技术产业高回报的市场经济机制的市场推动作用。
对中国来说，运用高新技术解决给水排水行业面临的严重问题是唯一可行的“捷径”。这些问题是：大面积的受到不同程度污染的水的给水处理；90%以上的废水得不到应有的处理；近半个世纪的“废水处理债”。要靠现有的技术来解决这些问题，由于需要天文数字的资金，显然是不可能的。这就构成了加速发展水工业高新技术产业的巨大推动力。发展中国的水工业高新技术产业还必须发挥两个国家级的力量，一个是国家城市给水排水工程技术研究中心，另一个是国家科技攻关的五年计划。“水中心”要把发展水工业高新技术产业列为中长期的重点目标，五年计划要按这一目标制定相应的研究项目。
除了水工业高新技术产业外，水工业“表征给水排水的高新技术时期”的观点还有三点内涵：对传统给水排水系统的功能和结构的重新认识和革新；发展水处理基础理论；清除对给水排水传统产品的“粗放”生产思想。
（来源：《工业水处理》1997年第17卷第1期）
工业水处理，2000年1月，第20卷第1期，许保玖
论文头一部分提出水质科学与工程是水工业的匹配学科，并定义为以高新技术时代特征为准绳，以水质处理为学科核心内涵，研究水工业为水资源可持续提供社会和各种用水服务所需的科学技术的学科。时代特征指学科间的高度相互渗透、精确的预测理论和高新技术广泛应用。提出当代水资源的首要问题是水质的普遍恶化以及水质科学与工程具有通过水质处理以缓解缺水问题的学科潜在作用。提出学科的研究领域是水资源可持续发展的依据。提出水质科学与工程为一门独立的新工程学科的定位。 文中并对水工业的定义和内涵进行了精炼而深刻的阐述。 论文的后半部分提出21世纪的中国水处理科技时代任务以及对现有水处理科技的三点看法：水质替代参数不能精确描述水质；缺乏精确理论；对水处理问题的分析要另辟蹊径。最后是创新设想：利用新材料对水处理厂整体构型以及单元设备构型的创新、为水处理创新需要创制新材料；利用不同层次的生物技术创制各种水处理微生物制剂；水处理技术基础学科的创设设想。 水质科学与工程的学科概念 1水工业的基本点 水质科学与工程是水工业的匹配学科。中国的给排水界在长期寻求给排水业走出严竣困境的路子中，迎来了可持续发展思想、新的经济观念和高新技术时代。于是形成了水工业的概念。水工业是，以给水和排水为统一体，以融入高新技术的水质处理为工业核心内涵，为水资源的可持续提供社会及各种用水服务的工业。水工业的基本点是： 1）给水和排水的统一体性体现为以“有借有还”作为人类与大自然间关于用水必须遵守的“游戏规则”。“借”水指社会及各种行业通过种种形式的“用”水，“还”指按水资源能接纳的水质回归所“借”的水。这一规则也是可持续发展思想在给排水业的通俗表述。因此，水工业通过所从事的水资源可持续提供用水服务的工作，将成为社会及各种用水行业可持续发展的公共约束因素。 2）给水和排水的统一体性与工业定位将出现一门集商品“水”的原料采集、生产、供应、销售、回收再生、回归自然为一体的水工业主体产业。按“生产、销售、使用”和“回收、再生、回归”的商品“二元性”制定的水价，将使中国的给排水业从理论到实际操作摆脱长期困扰的，从建设到运营完全由国家包办所导致的资金严重匮乏的困境。 2水质科学与工程的基本点 水工业的应运而生必然伴随其匹配学科水质科学与工程的诞生。水质科学与工程是以高新技术时代特征为准绳，以水质处理/控制为学科核心内涵，研究水工业为水资源可持续提供社会和各种用水服务所需的科学技术的学科。高新技术时代的特征指高度的学科间的相互渗透；能形成精确的预测理论；高新技术的广泛应用。水质科学与工程是给水排水工程经深化改革而成的高新技术时代学科。水质科学与工程的定义隐涵了学科的三个基本点：突出了水质概念的重要性；界定了学科领域；在工程学科中的独立学科定位。 （1） 突出了水质概念的重要性 这包括突出两点认识：当代的水资源首要问题是水质，是水质普遍恶化的问题；水质是最基本的概念，应在涉及它的术语或用语中占有应得的地位。之所以突出是因为从广大信息来源得到的认识往往与之相左。例子很多。从广为传播的水资源人均占有率以及缺水国家的国家排名榜这类只论水量的权威信息中，于是就认为水量是水资源的首要问题。在联合国以及世行所发表的涉及饮用水问题的权威性报告中，所用的“缺乏干净安全的饮用水”、“不卫生的水”一类词语，就没“水质”的位置。“污染”本来是指水质不良的原因或现象，但在实际使用过程中也起了忽略水质概念的作用。 水质的重要性还需要论证。首先是水资源水质的问题。达不到一定水质标准的水资源，水量再多也不具有使用价值，还可能有不同程度的危害性。中国的许多水乡缺水，就是水质问题。中国人均水资源占有量仅2304m3，在132个国家中居第82位（《科技日报》1999年3月20日绿色周刊吴季松文），当然是一个严竣的事实。但应该看到，更为严竣的是，由于水质平均不良，中国1m3水的使用价值含量不仅会远远低于排名前面的一些国家，还会低于排名后面的国家。但是，通过水质处理的途径，不仅1m3的水可以保存它的完整使用价值，还可在重复使用的过程中起了超过1m3的作用，从而缓解缺水问题。这就是水质科学与工程的学科目标。 水质的重要性还可透过水质一词在一些代表性事件中的出现过程总结出来。1965年美国国会所通过的水质法案（Water Quality Act），首次把水质标准的概念引入了水污染控制法规中。水污染与水质有了直接的关系。于是开始了水域按水质标准划分等级的时代。美国1972年的水污染控制法案的修正条例导致了成立国家水质委员会（National Commission on Water Quality）。水质的重要性又进了一步。特别是80年代以后学术界对水质概念有了明显的变化。1981年首次出现，把传统中专论水量的水文学与水质并列论述的水资源著作。另一个新现象是，带有“污染”一词的学会名称逐渐消失了。最值得注意的是，原来以“污染”为学会名称主词的国际水污染控制协会（IAWPC）改名为以“水质”为主词的国际水质协会（IAWQ）。水质科学与工程的学科命名也立意于水质概念的重要性。 （2） 学科领域的界定 水质科学与工程的学科领域是由它的水质处理和用水两者的概念内涵界定的，其具体表述是：对有关社会及各种行业的直接和间接的种种形式的用水；在使用前以及使用后的回归自然前必须满足的水质要求；对所需要的种种水处理问题进行研究、解决。可以看出，这个学科领域是水工业为水资源可持续提供各种用水服务的依据。 （3） 学科的定位 根据上述可以进一步把水质科学与工程的学科特点概括为：它具有通过水质处理的途径缓解缺水问题的潜在作用；它的学科领域是水资源可持续发展的依据。这些特点既反映了它在经济建设中具有独特的重要性，也反映出它是一门有别于现有的其它任何学科的新的独立工程学科。 这个学科定位与它所匹配的水工业的独立工业定位是对应的。 21世纪的水处理科技 21世纪的水处理科技是水质科学与工程的学科核心内容，也是学科水平的集中表现。由于水资源的世界性严竣形势，21世纪将成为水处理科技得到迅猛发展的时代。怎样发展？本节只是对这个极难回答的问题提几点设想，以起抛砖的作用。这虽然是一个世界性的问题，但应该结合中国的情况来提问题。 1时代任务 对中国来说，21世纪的水处理科技任务极为艰巨，原因将见下述内容。具体说来，21世纪的水处理科技任务是：防止由于水资源水质恶化而对国家经济的可持续发展产生瓶颈效应，并为此开发新的技术。中国水资源水质恶化主要来源于废水处理的旧债和新债。中国七大水系中，63.1%的河段水质为Ⅳ类、Ⅴ类或劣Ⅴ类，失去作为饮用水水源的功能（1999年6月1日国家环保总局《中国环境状况公报》）。这是旧债。按国家现有规划，2000年的城市废水集中处理率为25%，因此有75%的废水处理为新债（《水工业及其学科体系研讨会论文集》张悦文，1997年10月）。但这些并不代表全部债。 可以看出，在现有的水处理科技水平和资金来源机制的条件下，每年将不断出现新债，2100年的城市废水规划处理率为40%（同样见张悦文），旧债因之还可能持续增长。因此，21世纪可能会出现由于水资源水质继续恶化，对国家的经济持续增长产生严重的瓶颈效应，甚至要警惕可能出现的，可以类比于大面积洪水的水资源水量灾害的水资源水质灾害。中国水质科学与工程学科的时代性挑战与任务是，通过水处理的技术途径防止这一严竣形势的出现。具体的设想有：在2025年内，开发出具有突破性的水处理新工艺以及强化现有工艺的改造技术，使水处理设施的建造和运行费用比现有同样规模的设施降低约1/4～1/3，甚至更多。这可称为虚的资金来源。实施水工业的水价概念将是资金的实在来源。在两者的结合下，中国在2025年内可能逐步做到每年不再欠水质债，并在2050年前水资源不再出现Ⅳ类以及低于Ⅳ类水质的现象。 2对水处理技术的再认识 按高新技术时代的学科要求，对现有的水处理技术重新评价，是预测21世纪水处理科技如何发展的头一步工作。下面试提出现有水处理技术的三点不足之处，希望引起评论。 （1） 水质的替代参数不能精确描述水质 描述水质的参数有两类，一类仅表示水中的一种成分的浓度，另一类则表示一组成分的浓度，称水质的替代参数。替代参数是描述水处理过程的主要参数。但由于替代参数不能精确描述水质，水处理过程也就得不到精确的描述。浊度的不精确性就是一个最好的例子。浊度是饮用水标准中的一个主要替代参数。它的大小是以水的透过光或者散射光的能力来度量的。一般说来，浊度越小，水质越好。但浊度实际是用来表示水中的性质、形状、大小和质量各异的多种微粒物对水质所产生的影响的总和。这显然是一种不精确的水质描述。美国Milwaukee市1993年3～4月因饮用自来水出现约40万人患隐孢子虫病恶性事件的原因，即可解释为这个不精确性所致。在这个水传染疾病大爆发的期间，该市自来水的浊度本来是符合饮用水水质标准的。遗憾的是，自来水中所含的粒度为4～5μm的致病因子小隐孢子虫卵囊，浊度则无能力描述出来。 五日生化需氧量（BOD5）这个替代参数的不精确性也是一个很好的例子。这个以有机物在生物降解过程中的氧气需要量作为有机物的当量代表，概念上完全无瑕。BOD5的不精确性源于测定方法，这包括：测定过程中的微生物生长环境与生产中的环境迥异；BOD5与总BOD无精确数量关系；不考虑废水中各有机物物种和浓度所产生的生化过程差别；不考虑接种所用的，由不同物种、不同密度的微生物所组成的生态系统的生化过程的差别。 另外，以C5H7NO2作为细菌成分来书写有机物降解的化学计量方程式，实际上也是一种替代参数的概念，应该质疑。 因此，为了精确地描述水质，有必要对这些替代参数的应用作出新的诠释或修正，或者创设更好的水质参数。 （2） 缺乏精确理论 这表现出下列一些现象： 1）对一个新的水处理过程和它的每一个阶段所产生的处理效率的精确数据必需通过中试厂进行模拟试验获取，无计算理论可循。 2）水处理设备的构型越复杂，其各部分尺寸的确定越要依赖经验规则。例如划分成五个区的机械搅拌澄清池，每个区所占池子总容积的百分数都是由经验定的。 3）理论和设计间的突出反差：对某些处理设备，一方面是存在一序列的用复杂的数学方程描述的理论，另一方面则是，它们的设计仍然只是按照规范条文，只需要进行简单的计算。快滤池就是一个很好的例子。缺乏精确理论使水处理技术停留在经验技术阶段。 （3） 分析思路要另辟蹊径 水处理技术缺乏精确理论的一个原因，可能是对水处理过程分析的思路不合拍。于是就出现寻求新思路的问题。 按混沌的概念，紊流、微生物群体的生长这些水处理过程常见的现象都属于混沌，因此混沌也就自然成为一条新思路，值得加以讨论。 什么是混沌？可以通过著名的“蝴蝶效应”获得初步概念。“对初始条件的敏感依赖性”是混沌的一个基本条件。“蝴蝶效应”是对这一条件的夸大表述。其意思是：南美亚马逊河流域热带雨林中一只蝴蝶的翅膀扇动所引起的扰动气流，两周后可能在北美的得克萨斯州引起一场龙卷风。Wiener引用一首民谣对“蝴蝶效应”做了生动的表述，增加了对它的可理喻性。民谣为：钉子缺，蹄铁卸；蹄铁卸，战马蹶；战马蹶，骑士绝；骑士绝，战事折；战事折，国家灭（张建树《混沌生物学》第1章）。这里，钉子是“蝴蝶”。 实际上，水处理过程中有许多现象可以认为是“蝴蝶效应”。上述Milwaukee事件就是一个例子，其中的小隐孢子虫卵囊是“蝴蝶”，而流行病大爆发则为“龙卷风”。另外，活性污泥法中出现的污泥膨胀现象，也是一个例子。污泥膨胀指，在沉淀池内正常状态下只占一定池子容积比例的污泥，由于在短时间内出现污泥容积突然膨胀，从而打乱了活性污泥法正常运行的现象。这里“龙卷风”显然是污泥膨胀，但“蝴蝶”则有多种“形态”。 虽然混沌可以引起思路的活跃，但仍只是思路之一例。 3创新刍议 积极创新是中国水处理科技履行时代任务的必经之路。通过创新才能较大幅度地降低水处理设施的建造和运行费用以及疑难性水处理问题的解决。创新必须充分利用、发挥高新技术时代的科技特点和优势。下列刍议多有畅想和臆想之处。 （1） 新材料的利用 主要在两个方面：水处理设备的构型创新及创制具有独特水处理性能的新材料。包括： 1）根据优化水处理整体过程的需要，利用新材料创建水处理厂更紧凑的新的整体构型，避免传统的平面式的松散构型。 2）根据优化反应过程混合状态的需要，利用新材料创制新的单元设备的构型，改变传统的盒子式构型。 3）根据优化水处理过程的需要（如膜滤组件、填料、滤料的构型以及滤膜的抗堵塞性能等），创制新性能的材料。 （2） 生物技术的利用 可分两方面：创制微生物型的水处理制剂及创制具有新材料和生物技术两者特点的水处理器材。水处理微生物制剂的创制有三个层次： 1）现有的EM技术（effective microorganisms有效微生物群）可视为第一层次。EM技术是指通过投加一种特制的微生物活性制剂以取得生物处理的优化效应的生物技术（《给水排水》1995年3月宋昆衡文）。 2）用天然微生物种，按原水水质及处理要求专门配制的优化生物处理的微生物制剂的出现，可以称为第二个层次。 3）第三层次是利用生物技术，为高效水的生物处理生产人工细菌物种或物种群体，为疑难性水处理问题生产特效的人工细菌物种或群体。 创制有利于水处理的构型同时兼有生物处理功能的填料、吸附剂、滤料甚至水处理组件等器材，可以作为可能出现的新材料与生物技术结合利用的例子。 （3） 水处理技术基础学科的建设 结合水处理科技特点的需要，创设几门水处理的技术基础学科，是促进21世纪水处理创新能力的最根本因素。试列出几门学科并略加说明： 1）水处理过程水力学：特别注重在池子、容器一类的约束条件下的水流结构及其形成的混合状态； 2）水处理过程动力学：包括物理的、化学的和生物过程的； 3）水处理过程热力学：主要是化学热力学和生物化学热力学； 4）水处理过程微生物学：要包括微生物群体生态学和应用生物技术； 5）水处理界面物理化学； 6）水处理反应器理论； 7）水处理过程的模拟、模型理论及实验技术； 8）水处理过程的应用数学方法。 （来源：工业水处理，2000 年 1 月 第 20 卷第 1 期）
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