城市排水技术发展与成就——实施科技攻关前35年历程

许泽美

　　新中国成立之前，我国城市排水设施既少又落后，排水管道多是30年代修建的，主要集中在沿海有外国租界的城市，污水处理厂仅上海有2座小的处理厂，基础极其薄弱，技术人才也很缺乏，仅极个别大学土木系开有排水工程的课程，因而技术水平落后。建国后由于国家重视和经济建设发展需求的拉动，城市排水技术迅速发展，水平也很快提高，现正迈向世界技术发展行列。自从70年代全世界重视环境问题之后，世界排水工程技术有了飞跃发展，我们在一个基础薄弱的条件下起步，能跟上世界技术前进的步伐令人瞩目。但我国排水工程技术的整体水平距世界先进水平还有差距，需要迎头赶上。
　　我国排水技术50年来的进步是螺旋式上升，大体经历了4个阶段，即经济恢复与经济建设初期；科技发展十年规划实施期；全国首次环境保护会议前后与改革开放初期；国家科技攻关计划实施以来。本文只讨论前3个阶段。

1 经济恢复与经济建设初期

　　新中国成立之后百废待兴，还没有比较充裕的经费来进行科学研究，但大力倡导技术革命和技术革新来解决生产中面临的问题。在排水工程方面出现不少的技术革新成果，主要集中在管道施工技术，下水道清通维护机具，排水泵站的水泵开停自动控制等，解决了不少生产问题。
　　随着大规模经济建设的进行，面临的技术问题愈来愈多，也愈来愈大，对技术的需求日益迫切，技术发展已不可待。为了能尽快满足经济建设要求，国家采用学习原苏联的方针，全面引进了原苏联技术，这对技术基础薄弱的我国城市排水工程的技术发展具有十分重要的意义。引进原苏联排水技术之后，很短时间内形成了城市排水工程的系统技术，在设计方面建立了规范和设计手册，引进了先进的施工技术和施工组织方法，形成了施工规程和标准，建立了许多工程和设备、材料标准。虽然这些技术具有明显模仿性，某些部分还不很符合中国实际，但其仍具有两个重要作用，一是满足了当时生产建设的急需，二是在很短时间内奠定排水工程的系统技术的基础，使我们能在此基础上较快地发展成为中国的技术。这一过程也就是引进消化的过程。
　　在这段时期内除了引进前苏联技术之外，我们也进行了一些科研工作，研究的课题集中在排水管网，因为当时面临的问题基本是排水管网方面的问题，污水处理还未提到日程。虽然研究的对象不广，但成果水平高，选题的针对性强，因而在生产中应用效果良好。比较突出的成就有以下几项：
　　· 低含钢量钢筋混凝土管生产技术。我国生产的钢筋混凝土管质量好，但钢筋用量少，较国外用量低得多，引起国外专家的注意。
　　· 不开挖沟槽的盾沟法和顶管法管道施工技术。此种先进的管道施工法至今仍为城市排水管建设的重要方法，尤其是在大城市管道建设中显得尤为重要。当然这种施工法在不断改进发展，已有了许多进步。
　　· 雨水管道的科学计算。以陶葆楷教授为代表的专家们研究得出了我国雨量公式，使有雨量资料的城市都可以导出本地的雨量公式，使雨水管道设计都可以科学的计算。

2 科学技术发展十年规划实施

　　1957年国家制定全国科学技术发展十二年规划，以后又修订为“十年规划”。给水排水列入规划项目，由此实施全国给水排水科研计划。在给水排水项目中城市污水处理系一重要方面，并确定了一些人工生物处理技术及污泥处理专题，而且相当一部分为重点专题。在1958年出现污水灌溉成功的实例之后，一些专家和领导认为在我国经济尚不发达，财政很困难的条件下，污水灌溉等自然处理方法的工程造价低、运行费用少，是解决中国城市污水处理的途径。因而集中进行了污水灌溉和氧化塘技术的研究，人工处理技术只限于工业废水处理。同时对污泥综合利用也进行了大量的试验，期望通过综合利用解决污泥处置问题。这些试验研究的规模极大，比较系统，水平也高。
2.1　 污水灌溉
　　污水灌溉经过排水工程的水质处理、卫生学的流行病与环境卫生、农业栽培与灌溉技术等3方面比较系统的试验和数十万亩的生产实践结果证明：污水经过适当机械处理，水质符合灌溉要求后，灌溉谷物、蔬菜等多种作物均可获得增产，而且还能改良土壤、增进地力。由于污水中含有丰富有机质和较高氮、磷等肥分，每1 m³污水含氮量相当于0.45～0.75 kg硫酸铵。因此，污水灌溉既灌溉了水，同时又施了肥。这对北方地区尤为重要，因它解决了北方地区水资源匮乏的难题。因而污水灌溉技术迅速在全国推广，灌溉面积达到2000万亩以上。但污水灌溉不当，会出现减产、作物受污染、环境卫生恶劣、土地板结甚至盐碱化。出现这些问题主要原因，一是水质不符合标准；二是灌溉方法不科学。我国已制定了“污水灌溉水质标准”，此标准不是严格的标准，在污水灌溉中应当保证执行。至于科学的进行灌溉，污水灌溉和清水灌溉都是同等重要，两种技术的基本点也是相同的。总之污水灌溉具有利用面广和效益好的突出优点，是一项污水利用的很好技术。
　　污水灌溉作为农业利用，只能根据作物生长的需要来灌溉，作物需要时就灌，不需要就停灌。当然在灌溉的同时也处置了污水，但若作为城市污水处理的手段，则须实施终年灌溉。因为城市污水是每日每时不停的排出，而且由于水量大，若建调节水库，不仅占地大还有环境卫生问题，在我国大多数地方无法实现。终年灌溉经多年试验研究的结果在我国大多数地方无法实现，这是我国农业生产条件所决定的，我国绝大多数城市郊区不可能实施国外过去采用的建市政灌溉田、耕地轮休种草等方法来解决污水处理问题。所以，污水灌溉作为城市污水的处理手段难于实现。但这并不妨碍污水灌溉作为效益很好的农业利用。
2.2　 氧化塘
　　根据50年代美国较大范围使用氧化塘的经验，认为它符合工程造价低、运行费少的要求，因而开展了大量的试验研究。在研究中很快发现氧化塘占地面积大，在土地紧张的城市郊区很难寻找到可供作氧化塘空地。因此又研究了“生产性氧化塘”即污水经稻田、藕塘、茭白田、芦苇塘等水田或水塘进行处理。试验结果说明作为污水利用与污水灌溉一样效益是好的，而作为城市污水处理设施则首先遇到的问题与污水灌溉有相似之处，即投放的污水负荷必须保证农业生长需要，过量投放会影响产量和质量，因而只能保持较低的负荷，结果是所需的面积还可能大于氧化塘。当然芦苇塘的负荷是可以高一些，但若水量一大，所需面积仍然很大。一般城市郊区很难有满足需要的水塘面积。而且在北方地区也有与氧化塘一样的越冬问题。由于上述原因氧化塘难于普遍推广采用。
2.3　 污泥综合利用
　　从50年代末到60年代初，我国曾进行了大规模的污泥综合利用试验研究，企图通过污泥制塑料粉、干馏焦油、提取维生素B₁₂等综合利用达到污泥处置的目的。研究结果说明上述综合利用的生产成本高，产品质量由于污泥成分变化较大很难稳定，因而没有实际生产的可能。

3 全国第一次环境保护会议以来

　　在20世纪70年代环境问题成为十分关注的大问题，要求保护环境的呼声极高，喊出了“只有一个地球”的口号。水环境的保护成为首要事情，从而极大地推动了废水处理技术的发展。受国际影响和我国面临的环境污染问题日趋严峻等因素，我国于1973年召开了首次环境保护会议。受此会议影响，国内不少地方和科研设计单位积极开展了城市废水和污泥处理技术研究，取得了很好的成果，水平也较高。这段时期的试验研究具有以下特点：
　　· 研究范围广，研究的技术基本是70年代出现的新技术，在污水生物处理方面既有膜法的塔式生物滤池、生物转盘、接触氧化，也有活性污泥法的氧化沟、A/O（缺氧/好氧）法；在单元工艺和构筑物方面有酸化法和周边进水沉淀池；污泥处理有两相消化等等。
　　· 科研与工程紧密结合，绝大多数专题都有生产性试验成果，而且多数成果已在生产中应用至今。需要指出的是绝大多数专题开始均是以城市废水处理为对象，而在生产性试验和成果推广使用时大多数用于工业废水。其原因主要是当时城市废水处理工程很少建设，需处理的工业废水量却很多，而且这些技术又比较适合它的要求。
　　· 为今后国家科技攻关做了准备。首先是对城市废水处理技术途径做了一定的探索，同时还直接为攻关专题做了基础性工作，如氧化沟、A/O法、酸化法等。
　　回顾这一时期发展历程，虽有一些由于技术观点不同产生了一些曲折和科研经费不足等困难，但排水工程技术还是在发展，在进步。