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峻形势的出现。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,是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Ⅴ类水质的现象。
2.2
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。它的大小是以饮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4~5um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。