关于我国城市给排水科技优先发展领域的探讨

出　　自： 《中国给水排水》 1995年第2期第25页
发表时间： ： 1995-2

宋序彤
( 建设部城市建设研究院)

1 城市给排水的发展

　　1.1 城市给排水是国家重点支持发展的产业
　　水是人类生活和社会经济发展不可缺少的基本物质条件，城市给排水是城市重要的基础设施，对城市社会和经济发展具有全局性和先导性影响。1989年《国务院关于当前产业政策要点的决定》中，将城市给排水列为基本建设领域重点支持的产业；1990年中共中央《关于制定国民经济和社会发展十年规划和“八五”计划的建议》以及1993年国务院批转国家计委《关于全国第三产业发展规划基本思路》中，都将城市给排水作为国家支持的重点发展的产业。
　　1.2 城市给排水设施建设
　　自八十年代以来，我国城市给排水的发展进入了建国以来发展最快的时期。“八五”期间城市公共给水平均每年增加208万m/d(包括新设市增加的能力，下同)；“七五”计划期间增加373万m 3 ；“八五”计划前三年平均每年增加672万m 3 。到1993年底，城市公共给水和单位自建设施给水日综合生产能力已达1.69亿m 3 ，年供水总量已达450亿m 3 ，其中用于生产用水292亿m 3 ，生活用水128.0亿m 3 。城市人口用水普及率为93.1%，人均日生活用水(包括公用设施等非生产用水)已达188.6L。
　　同时，城市排水也有了相应的发展。“六五”计划期间，城市公共排水管道平均每年增加1940余km(包括新设市增加的排水管道，下同)；“七五”期间平均增加3017km；“八五”前三年平均每年增加4900km。城市污水集中处理设施也有了较快增长，污水处理能力由1980 年的70万m 3 /d，增加到1993年的449万m 3 /d。
1.3 城市给排水科技发展
　　“六五”计划以来，特别是“七五”计划和“八五”计划，均把发展城市给排水某些科技项目列入国家科技攻关计划之内。八十年代以来曾先后安排了大量科技项目，如:
　　① 饮用水净化技术:粉末和粒状活性炭净水技术；臭氧/生物活性炭技术；化学氧化、光化学氧化及生物氧化预处理去除微污染技术；高效混合、絮凝沉淀和过滤技术；饮用水除氟、除铁、除锰技术；高浊度和低温低浊水处理技术；饮用水安全消毒技术等。
　　② 污水处理与回用技术:高负荷活性污泥法处理技术；高负荷生物膜处理技术；污水除磷、脱氮技术；污泥消化、脱水技术；城市污水处理后回用于工业和景观用水技术。
　　③ 湖泊、水库为饮用水源的污染防治技术:湖泊、水库外污染源防治技术；湖泊、水库内污染综合防治技术；富营养化湖泊、水库水净化技术；湖泊水库水除藻技术等。
　　④ 城市给排水节能、节水技术:曝气风机节能技术；水泵调速节能技术；自然净化与人工处理相结合污水处理技术；建筑中水和小区污水回用技术；工业节水技术等。
　　⑤ 给排水设备、器材、自动控制仪器、仪表的开发:水工业通用设备，包括新型水泵、风机、阀门等；水工业专用设备，包括截污、刮泥、排泥、投药、混合、消毒、污泥脱水等设备；水工业器材，包括不同管材、管径的管道，过滤介质，曝气、反冲洗器材，混凝药剂，消毒剂等；水工业自控仪器、仪表，包括各种水质检测、化验仪器，监控仪表，计算机控制系统等。
　　随着全国科技体制改革不断深入，给排水科技成果的推广应用和成果商品化、产业化活动迅速发展；一支由高等院校、科研设计单位和企业相结合的科技队伍发挥着骨干作用，同时国家城市给水排水工程技术研究中心的建立以及国家、省市和企业不同层次给排水科研开发机构的发展已初步形成网络，为我国给排水科学技术的发展奠定了坚实的基础。给排水科学技术的发展，对城市给排水事业的贡献率在不断提高。

2 城市给排水未来发展与面临困扰和挑战

　　2.1 预计城市给排水作为国家重点支持发展的产业，将继续与国民经济的发展和城市化的发展相适应。
　　据初步预测，“九五”计划期间城市日供水能力将增加3500万m 3 以上(包括新设城市增加的部分，下同)，日供水能力将突破2亿m 3 ；给水管道将增加2500km；人均日生活用水量(包括公共用水等非生产用水)将达到220-230L。城市排水管道将增加15000km以上，排水管网普及率将由目前60%左右提高到75%，新增污水集中处理设施日处理能力400万m 3 以上。城市供水和排水的发展将为人民生活达到小康水平，为城市居民提供一个清洁、舒适的环境发挥重要作用。
　　2.2 城市给排水的发展将面临着诸多因素的困扰和挑战，很多问题需要依靠科学技术手段予以解决。
　　① 有限水资源的挑战:城市用水重要特点之一是用水量大、用水点集中，单位面积取水强度高。自七十年代开始，供水短缺的城市不断发展，目前已有近300个城市在夏季高峰用水期存在着不同程度的缺水问题，其中近半数城市是属于资源短缺型和水源污染破坏型缺水。特别是位于黄、淮、海、滦、辽河下游地区和山西能源基地地区的城市和某些沿海地区淡水资源短缺的城市矛盾突出，城市供水未来发展受到资源短缺严重威胁。在保持生态环境稳定和可能的财力投入条件下，积极实施远距离或跨流域调水的同时，必须采用科学技术手段努力提高合理用水水平，提高用水效率，逐步使水资源的开发利用从消耗型模式向重复利用模式转化。
　　② 水污染的挑战:我国多次环境质量调查结果表明，城市人口密集、工业聚集，污染物排放量大，90%以上的城市水域污染严重，近50%的重点城镇水源水质不符合饮用水源水质标准。它不但危及到饮用水的安全和居民的健康，而且使有限水资源遭到破坏，不少城市因水污染而使水源井报废，地表水取水口迁移。必须采取科学技术手段保护水资源，去除多种污染物对饮用水源的污染，使净化后的饮用水满足人体健康的需要；同时采用科学技术手段处理污水，满足水环境的要求和重复用水的要求。
　　③ 水工业设备、器材和仪器仪表落后的困扰:目前受材料、工艺和电子、信息等产业发展水平的限制，水工业一些通用和专用设备、某些专用器材和仪器仪表，还不能满足城市给排水发展的需要；水工业所需设备、器材和仪器、仪表的生产还未形成较完整的产业化体系，严重制约着城市给排水现代化的发展。八十年代中期以来，我国近百个城市给排水项目与国外合作，引入国外资金，先后引进排水单项设备近千项。必须采用科学技术手段加速研制开发新型给排水通用设备、器材和仪器、仪表，在消化吸收国外产品优点的同时，逐步形成完整的水工业产品产业体系。
　　④ 给排水管道技术落后的困扰:管道工程投资往往占给排水工程投资的50~60%。目前，新型管材和管件的开发和生产还未形成产业化，有些则处于开发、起步阶段；旧有管道的更新改造技术与国外相比还有相当差距，制约着城市给排水的发展，并影响着给排水设施的服务质量。必须采取科学技术手段，加速新型管材的开发和推广应用，加速研制开发管道更新技术和机具，不断提高给排水工程的经济效益和服务水平。

3 城市给排水科技发展的基本思路

　　① 充分利用水资源可自然再生和人工再生的特性，逐步建立城市水资源可持续开发、利用和保护的体系，使有限的城市水资源支持城市的可持续发展。
　　② 控制城市水环境继续恶化的趋势，逐步提高城市水环境和住区环境质量；要重点解决好城市给水水源水达到“生活饮用水水源水质标准”的问题，满足到2000年人民生活达到小康水平时对城市水环境和住区环境质量的要求。
　　③ 城市给排水科技发展要贯彻“科技与经济一体化”的战略思想，与相关产业发展相结合，与城市给排水设施建设、更新改造和日常生产运行管理相结合，特别要与开发和生产给排水有关设备、器材、仪器、仪表的企业相结合，逐步形成水工业产品产业。
　　④ 城市给排水科技发展要为“三提高一降低”具体目标服务，即提高用水效率、提高饮用水水质、提高水环境质量、降低消耗。

4 城市给排水科技优先发展领域

　　4.1 提高用水效率，节约用水技术的研究
　　① 现状:
　　我国300个左右城市存在不同程度缺水问题，不但影响城市居民生活安定，且影响产值120多亿元；我国目前用水效率还很低，若以从自然界每取单位水量产生的效益与发达国家相比较，我国年取用水量为日本的4倍，但国民生产总值仅为日本的1/8；我国目前城市工业用水重复利用率平均约为50%，日本八十年代末已超过75%，美国工业取用水量自八十年代开始出现负增长，欧洲15个国家中有9个也出现负增长，其余6个国家取用水增长缓慢；国内有关城市污水回用技术、小区污水回用技术、建筑中水回用技术、节水型用水器具、工业节水技术等的研究已经起步，某些方面已取得一定成果，为进一步研究节水技术、提高用水效率奠定了基础。
　　② 研究主要内容:
　　研究评价我国目前城市用水(居民生活用水、生产用水和其他用水)水平；研究提出我国城市节约用水潜力，合理用水水平指标；研究开发城市污水回用于工业的成套技术，小区污水回用和建筑中水成套技术和设备；研究开发节水型卫生器具；研究开发工业节水技术和设备；研究开发海水利用技术和设备；研究开发海水淡化成套技术和设备。
　　4.2 提高饮用水水质技术的研究
　　① 现状:
　　我国现有2亿多人饮用城乡集中供应的自来水，八十年代末中央爱委会组织的“全国生活饮用水水质与水性疾病调查”结果表明，根据14项水质一般指标对2000余个水样检测后评价，仅有36.8%符合国家标准，另有35.2%符合有关标准为“尚可饮用的水”；
　　我国目前城市地表水、地下水污染严重，已检测出有毒化学污染物2000余种，另一项研究表明某些城市自来水中氯仿超标，还检测出其它卤代烃和其前驱物质，富营养化水源和含藻水源水的净化问题也急待研究解决；
　　我国目前饮用水水质标准与国外相比，指标少，控制水平不如国外严格，我国现行标准指标仅35项(目前正在修订)，世界卫生组织饮用水水质指标49项，欧洲共同体66项。日本自1993年12月开始执行的新指标分为两部分，第一部分指标共46项，其中有关人体健康的29项，可接受的指标17项；第二部分指标用于口感舒适的优质水，指标共13项。这些都反映了目前国外饮用水水质指标不断增加，控制水平越趋严格的总趋向；
　　国外有关提高给水水质、保证身体健康方面的研究是国际供水界近些年来最活跃、最重要的研究领域，各国均在加强水源污染防护、改进净水工艺、在提高给水水质方面给予较大投入。
　　② 研究主要内容:
研究评价我国目前城市给水水质；研究提出城市给水水质发展目标；研究开发城市给水水源卫生防护和污染防治技术；研究开发一批改进净水工艺技术；研究开发高效、安全消毒技术；研究开发富营养化湖泊、水库水和含藻水处理技术；研究开发解决给水二次污染(配水管网和高位水箱等)技术；研制新型混凝剂、助凝剂与投配技术。
　　4.3 改善城市水环境质量技术的研究
　　① 现状:
我国城市目前年排污水311亿m 3 ，其中纳入城市排水管网的污水198亿m 3 ，仅有集中污水处理厂108座，处理能力为450万m 3 /d，年处理污水10.8亿m 3 ，污水处理率仅为5.5%。绝大部分城市污水未经处理排入周围水体，恶化了城市水环境；
“八五”计划前三年城市供水能力平均每年增加670万m 3 /d，而城市集中污水处理能力却只增加100万m 3 /d，按照这样的比例发展下去，城市污水处理率不但不会提高，反而会继续下降；
　　“七五”计划和“八五”计划期间已对城市污水多种处理方法进行了研究，包括自然净化与人工净化各种工艺和污泥消化、脱水及沼气利用等，并已取得了一批成果，有些需要试点、应用推广，有些还需进一步深入研究。
　　② 主要研究内容:
　　提高城市污水处理率，逐步改善城市水环境对策措施和有关技术政策的研究；城市污水强化自然净化技术和设备的研究；高效、节能城市污水处理技术的研究；富营养物质(氮、磷等)去除的研究；污泥处理和处置的研究；城市污水、污泥处理节能技术的研究。
　　4.4 水工业常用设备、器材、仪器、仪表的研究
　　① 现状:
　　水工业常用设备、器材、仪器和仪表是支持城市给排水行业发展的重要基础，是用现代高科技装备和改造城市给排水传统产业的关键所在，但我国目前还远未形成较完整的产业体系；
　　目前我国已生产的有关水工业专用设备、器材、仪器、仪表从总体上说品种规格少、性能质量差，是我国给排水行业与国外相比差距较大并影响我国城市给排水发展的关键领域；
　　八十年代中期以来，我国数十个城市给排水项目先后利用国外贷款引进数百个单项设备和仪表，目前已引进、消化、开发了部分设备和产品，但材质要求高、制造工艺复杂、技术含量高的设备和产品还主要依靠购买进口产品；
　　由国家科委、建设部、机械部和国家技术监督局领导的“水工业机械设备、器材、仪器、仪表产品技术评估”工作已完成了首批重点产品评估工作，为确定该产业发展重点和关键技术奠定了基础。
　　② 研究主要内容:
　　研究开发结构先进的高效、节能和城市给排水常用的新型水泵、风机和阀门产品；研究开发性能可靠、自动化程度高的排泥、拦污和污泥脱水设备；研究开发结构简单、运行可靠的自动投药和加氯设备；研究开发配水管网自动化经济调度相关的数据检测与采集、系统运行监督和远程遥控有关系统设备和器件；研究开发净水厂和污水厂运行监控系统有关设备和仪表；研究开发城市给排水其它专用设备、器材，如过滤器材、鼓风曝气器材等。
　　4.5 城市给排水管道技术的研究
　　① 现状:
　　目前全国城市已铺设给水管道12.3万km，城市排水管道7.5万km，预计“九五”期间每年将新增城市给水管道5000余km，新增城市排水管道3000余km。提高管道技术对于提高给排水工程效益，保证供水安全，雨水、污水及时排除，具有重要意义；
　　我国现有中小口径给水干管近80%为灰铸铁管，大口径管道50%以上为预应力钢筋混凝土管，另有一部分钢管或其它管材管道。由于管材、接口、施工及日常维护等原因，我国给水管道漏损、爆管事故率平均为0.5~0.6次/年·km，超过国外发达国家几倍。据测算，每年因供水管漏损和爆管造成的损失达3~5亿元人民币；
我国与国外新型管材和接口技术有较大差距。一些国家球墨铸铁管在取代灰铸铁管，中、小口径塑料管已普遍应用，大口径钢套筒预应力钢筋混凝土管已应用较广，玻璃纤维树脂管的发展已初步显示了可能发展的巨大潜力。这些新型管材的应用在我国还处于起步或准备起步阶段；
　　管道非结构性和结构性更新技术还有较大差距，包括不同管材、管径的防腐、除锈、除垢、内衬技术；不同管材接口技术；不开挖管道结构性更新技术等。
　　② 主要研究内容:
　　引进、消化吸收新型管材管道和管件生产技术，开发规格齐全的配套设备；研究制定有关新型管材的有关技术标准和规范；新型管材效益分析研究和推广应用研究；研究开发管道结构性和非结构性更新技术。
　　(本文在撰写过程中曾得到建设部科技司聂梅生和孙洪兴同志的支持和帮助)

5 参考文献

　　中国土木工程学会给排水学会排水委员会换届会议暨第三届第一次年会将于今年第四季度在浙江省杭州市召开，会议预期三天。
　　这次会议以学术交流为主，主要内容是:排水工程方面的新工艺、新技术以及最新科研成果；排水工程使用的新设备、新装置；最新的监测仪器、仪表；新建的污水处理厂以及污水处理运行的管理经验；近年来国外有关排水方面的新技术综述。目前征集论文工作已经开始，欢迎给排水同行积极涌跃投稿。论文要求内容新颖、文字简炼、未在杂志上发表过的，写清论文名称、单位名称、作者姓名和通讯地址、电话。
　　论文征集截止时间6月30日。论文请寄:天津市河西区气象台路中国市政工程华北设计研究院《排水委员会》张春敏，邮编300074。(胡坚)
　　95年国际水协亚太地区“输配水系统的供水安全”专题会议，将于1995年11月在上海举行。
　　这次会议是中国水协第一次承担国际水协的专题国际会议，将和各国专家交流经验、加强友谊，并使各国更了解我国改革开放以来的经济建设成就和供水建设的成就。储传亨总规划师和汪光焘司长担任会议领导小组的正、副组长。目前正进行征文。
　　中国水协科技委地址:上海市江西中路484号上海市自来水公司内；电话:3215577；联系人:宋仁元；邮政编码:200002。
　　1.中国21世纪议程，中国环境科学出版社.1994.5
　　2.聂梅生:中国城市给水与废水的科研与开发，给水与废水处理国际会议文集(P1-4)，中国建筑工业击版社.1994.6
　　3.城市供水行业2000年技术进步发展规划，中国建筑工业出版社.1993.7
　　4.世界资源研究所，联合国环境规划署，联合国开发计划署；世界资源报告，中国环境科学出版社.1993.11
　　5.“The leaflet of Shmding Committee on Statistics & Economics，IWSA 1993.10
　　作者通讯处:100029 北京市朝阳区惠新南里2号