“水危机”及其管理策略选择&以无锡市为例_中国水资源论文

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[中图分类号]F127.9 [文献标识码]A [文章编号]1671-6973(2007)06-0057-04

一、人类的水危机和无锡的惊醒

5年前的2002年,由联合国组织编写的《全球环境瞭望》面世,1100名科学家为我们赖以生存的地球勾画出了这样一幅景象:30年后,地球上70%的自然环境将遭严重破坏,许多物种灭绝,一半以上的国家严重缺水,而可怜的地球还要养活20亿的新增人口。科学家们警告,如果人们不改变目前“市场第一、金钱第一”的观念,不放慢向大自然巧取豪夺的步伐,与我们人类为伍的动植物物种将一个接一个死亡消失,能够种植庄稼的农田将逐步恶化和退缩。到2032年,中东地区95%的居民将没有水喝,亚洲65%的地方水资源严重缺乏。随着地中海沿岸国家旅游业、农牧开垦业以及城市化的进程,该地区将不堪重负,生态环境将明显恶化。

水是自然界最基本的要素。缺水导致的社会、政治和经济代价是巨大的。每年有2.5亿人患上和水有关的疾病,主要有霍乱和痢疾,其中有1000万人因此丧生。如果没有足够的可用水,人们的寿命将缩短并丧失劳动力;儿童无法上学;农作物得不到灌溉,导致越来越多的人营养不良;人们要花很多时间来收集能够得到的哪怕一点点水,以至于不能从事其他生产活动。世界银行前副总裁伊斯梅尔·萨拉杰丁甚至说:“下一场世界大战将是对水资源的争夺。”

在我国,水资源短缺是一个困扰了多年的问题。统计数据表明,我国淡水资源总量占全球水资源的6%,但人均占有量仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5,在世界上名列121位,是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。在我国广阔的国土上,几乎每年都有干旱发生,每年因为缺水导致工业大约有2000亿元的损失,每年农业有1500亿元的损失(马军,1999)。全国600多个城市,已有400多个城市供水不足,其中比较严重缺水的城市有110个。

水污染是水资源短缺的重要原因。我国1/3以上的河段受到污染,70%的城市河段不适宜作饮用水源,80%的污水未经处理直接排入江河湖海,90%的城市水域污染严重(人民网,2005)。地下水也未能幸免,据环保部门对118个大中城市的调查,地下水严重污染的占64%,轻污染的占33%。中国90%的城市地下水承受不同程度的污染。水源性缺水、工程性缺水以及水质性缺水,成为制约我国经济、社会发展的瓶颈。

与缺水同时存在的是水资源的低效利用。对水资源的过度开发、利用,使水生态遭受破坏。国际公认的流域水资源利用率警戒线为30-40%,而我国大部分河流的水资源利用率已在60%以上。农业用水约占我国用水总量的72%,但真正被有效利用的水只占农业灌溉用水总量的1/3左右。我国的万元工业产值耗水量一般是发达国家的10倍以上,每公斤粮食的耗水量是发达国家的2-3倍(周君亮,2002)。我国普遍存在水资源浪费现象,有些排污超标的工厂,为了使排出的污水达标,不惜用大量自来水进行稀释(姜文来,1998)。中国科学院院士陈梦熊把缺水主要归结于水的浪费,很多地方完全可以少用水,只是因为用得顺手,就任意多用。用水就像吃自助餐、交一份钱,随你用多少,能不浪费么?

无锡市北靠长江,南临太湖,水源丰富,雨量充沛,但因上世纪后半期加工制造业的过度发展,到90年代后期已成为水质性缺水城市,一级水不复存在,二级水、三级水占5%,四级水占26%,五级以下水占近70%。新世纪以来,无锡通过调整产业结构、清洁生产、减少污水排放等措施。在治理水环境上取得一定的成效,其中颇具特色的有以下几点:

1.工业节约用水,减少排污

无锡济民可信山禾药业股份有限公司是一个制药企业,始建于1956年,前身为无锡中药厂。公司在搬迁到无锡新区新建项目时,根据“节约用水,分质供水,综合利用,开源节流”的用水节水方针,坚持清洁生产,推广应用先进生产工艺、技术和装备,积极推行节水技术改造,新建项目从设计到投产均把节水作为一项重要的考核指标。制定了节约用水方案,配套建设节约用水设施,并与主题工程同时设计,同时施工,同时使用。公司用水节水有详细的原始记录和统计台帐,经常进行节水宣传和用水情况检查,每月都做能源分析报告和用水分析报告。

公司的废水经提取分离,从DMSO废水中提取二甲亚砜,从氨氮废水中提取氨水,供生产回用,既降低了自来水的使用量,又降低废水的排放量,达到了降低成本,洁净化生产的要求。所有废水经污水处理站处理后,达到城市污水接管排放标准,接入城市污水管网。处理后的废水在需要时可以用来浇灌草坪。由于采取了节水措施,企业在产量不断增加的情况下,用水定额不增加,甚至减少,用水效率大幅提高,水的重复利用率达到85%以上。间接冷却水水质稳定处理后循环回用,循环利用率已达95%以上,工艺水回用率达到85%以上。最新一个水处理的节水项目,每天能节约一百多吨自来水。

2.畜牧业减轻粪便污染

随着奶牛养殖业集约化迅速发展,奶牛粪便成为十分突出的农业面污染源。据统计,每头奶牛每天的排泄物为30公斤,由于得不到处理,大多直接排入周边的塘、河、浜,造成环境和水质的严重污染,是一大难题。锡山区八士镇的石家浜村是当地远近闻名的奶牛养殖村,家家户户养奶牛,存栏数高达六七百头。长期来,农户将奶牛屎尿直接排入河浜中,石家浜成了牛屎浜,路上处处见有牛屎堆,臭不可闻。2002年无锡市科技局将这一难题向社会招标,锡山区三鱼渔牧机械有限公司、浙江大学以及八士镇3家联合中标,总投入600余万元。将20多年没有清理过的臭河浜加以清理,建起一座奶牛排泄物无害化处理厂,以每吨40元的价格向周边养殖户收购奶牛粪便,脱水、挤压、过滤、烘干,采用生物——生化——机电一体化技术,使牛粪固液分离,解决了浆状污染物的处理难题。从2003年2月试运行至今,整套污水处理系统运行正常。处理后的粪水基本达到排放标准,余下的干牛粪则运往三鱼渔业机械公司新建的有机肥加工厂加工,做成肥料后销售。

作为主投标单位的无锡三鱼渔牧机械有限责任公司,近几年来在浙江大学的指导下研制开发的新一代畜禽粪便无害化处理及有机肥生产流水线,已先后在浙江、深圳等地使用。其成套设备采用全封闭式运转,无废液、废气、废渣;烘干消毒灭菌工序煤耗低,尤其是水浴式烟道除尘设备、水洗化合式除臭设备在全国处于领先地位,解决了治理过程中的二次污染。他们以干燥灭菌牛粪为主要原料,引入浙江大学“高效微生物态氮”技术,围绕有机肥速效和养分增效两项技术关键,研发有机专用肥。据锡山区科技部门实验鉴定,肥力增加30%,广泛应用于园艺、绿化、蔬菜种植等方面。经过综合治理牛粪排泄物,“牛屎浜”变成“清水浜”。奶牛排泄物无害化处理及加工利用,为无锡市更大规模发展奶牛养殖业打下了可靠的基础。

3.农村减轻面源

据中科院土壤所专家监测,太湖地区施入农田的氮肥有30-40%进入太湖,大量的氮、磷成为太湖富营养化的元凶。针对此,他们在宜兴大浦镇设计了一个“生态拦截系统”:在农田周围设立“生态沟渠”,沟渠里有土,有规则地放置一些特殊材料,可减缓农田污水的排放速度,吸附污水中的营养物质。沟渠里种上狗芽根、黑麦草、空心菜、水芹等植物,用来吸氮吸磷。经过生态沟渠,农田排水中的氮、磷含量大大减少。还利用河港洼地建起人工湿地,种植芦苇、蒲草、胶草等植物,形成又一道“生态隔离带”,进一步过滤、吸收水中的氮磷等物质。此外,宜兴大浦镇还建立起地表径流的“前置库工程”,污水入河之前先被纳入库中,经过沉淀、植物吸收后,变清的水再排入河中。(2004年6月17日《新华日报》)

4.住宅小区节水排污

无锡新区的长江国际花园城,占地13.24平方米,有60幢住宅楼,1367户住户,6000居民。2002年由无锡市民生房地产开发有限公司投资2.2亿元,建管网收集天落雨水。对居民的生活排水,建有一座中水站,将污水集中处理,然后排入花园城内的景观蓄水池中。其流程图示意如下:

经过处理的排进景观蓄水池中的水,清澈透明,无色无臭,可浇洒花木草坪,可冲洗汽车,还可养鱼植莲。

5.宜兴市水处理设备初具规模

宜兴是我国水处理设备起步较早的地方。经过多年的发展,在设备制造、工程设计、施工、运营、管理和技术开发等方面奠定了较强的物质、技术基础。宜兴已成为全国环保企业最密集、环保专利最多、承接工程最多、环保产值最高的县市,号称“环保之乡”,其产品覆盖除西藏、台湾以外的省、市、区,并有部分产品销泰国、印尼等20多个国家和地区。但宜兴除了鹏鹞等几个大中型环保企业外,大多是小型企业,低水平重复产品多,不能满足无锡市环保市场的需求。

2007年5月底6月初,太湖蓝藻暴发,无锡市区断水120小时,令全市上下惊醒:水危机是对经济、社会的根本威胁,以往采取的若干节水、减污的措施远远未能消除这一根本威胁。治理水环境,减轻水污染,保护水资源,是一项长期的、艰巨的、复杂的系统工程,需要从每个企业、每个人、每个社区乃至整个流域的每个角落做起,从工农业清洁生产的每个环节、日常生活的每个细节做起。近5个月来,无锡市采取关闭、拆迁化工企业、撤除保护区内畜禽养殖场、取缔所有向太湖排污的船舶和经营场所、生活污水和生活垃圾集中处理、严格入湖入河排污的封堵、河道清淤、改造污水厂、限制氮磷排放总量等一系列措施,大多已经落实或正在落实,另有论文详述,此不赘言。

二、省内外节水减污的可循之例

环顾省内外各地保护水环境、节约水资源的做法,有一些好的案例值得无锡借鉴、仿循。

1.昆山傀儡湖修复生态,“长大”一半

上世纪60年代中期,傀儡湖边大量的围湖养殖和临湖建窑,使湖面急剧缩小,湖底淤积严重,蓄水量下降;工业、养殖业和生活污染造成水质严重下降。在2002年保护傀儡湖工程实施前,湖面面积仅6400亩,蓄水量不足800万立方米。2002年昆山市政府将傀儡湖保护列为政府重点工程,由昆山市自来水集团公司和巴城镇共同组建昆山市傀儡湖水源生态保护有限公司,实施傀儡湖保护与生态修复工程,当年完成了湖区清淤、浚深和退窑、退塘、退网还湖的“三退工程”。2003年该保护公司大手笔实施了傀儡湖穿湖大堤清除、湖边人工湿地建设、环湖大堤绿化和抛石护坡四项工程。傀儡湖与阳澄湖之间,原来仅有一条野泾河相通。为进一步提高傀儡湖进水量,增强傀儡湖北区水体流动能力,2004年该公司投入2500万元,在两湖之间建成了一条全长1450米的地下箱涵引水渠道,一渠通两湖,满湖水畅流。

环傀儡湖保护区约两平方公里区域都被昆山环保局列为“准保护区”。在“准保护区”内取缔了与保护工程无关的建设项目,新建无污染项目须经苏州市审批,12家企业的污染隐患每月排查一次,从源头上严加控制。在傀儡湖上游下游,环保部门投入300余万元建成了两处水环境质量自动监测站,24小时在线检测傀儡湖上下游水质。来自监测站的数据显示,傀儡湖水全部优于三类水标准,而且下游水质均优于上游阳澄湖进水口断面,俨然已经成为一个巨大的湖水天然“净化器”。经过持续的生态修复,昆山市唯一的饮用水源区——傀儡湖面积已经从过去的6400亩扩大到现在的约10090亩,“长大”了57.7%,蓄水量是过去的2.5倍。

2.浙江农业节水,每年省出8个西湖

浙江的农业用水在全省用水总量中占50%以上。“十五”期间浙江投资37亿元进行节水灌溉工程建设,发展节水灌溉面积4583亩,年节水能力达5.68亿立方米。“十一五”以来加快大中型灌区节水工程改造,推行农业灌溉计量工程,调整种植结构,因地制宜发展旱粮生产,扩大节水型农业的应用范围,从蔬菜瓜果向茶叶、水果等多种经济作物拓展,从平原地区设施栽培向山区、海岛农业拓展。全省农业节水每年5.68亿立方米,相当于8个西湖的蓄水量。

地处浙江中部的义乌,采用喷、滴灌技术进行灌溉,有效节水50%。到2006年底,义乌已推广喷滴灌设备66套,应用面积达8000余亩,广泛应用于花卉、苗木、药材、蔬菜、水果等种植领域,全市每年可节水150万吨。义乌市水务局正在建立水资源管理信息系统,对用水户的用水、节水信息进行采集和评价,实行计划用水数字化和网络化管理。一期投资200万元,已实施运行。

3.中国农业大学的节水抗旱技术在四川、北京郊区推广应用

中国农大以节水抗旱和高产高效为目标的稻田养分资源综合管理技术,其核心是将养分管理、水分管理、覆膜栽培与传统栽培技术综合集成,先在四川成都温江区试验、示范,后从成都平原向广大丘陵区推广,2007年应用面积超过100多万亩。据测算,每亩稻田可减少抽水80元,减少除草90元,农药10元,在正常年份每亩可增产100公斤,在干旱年份不减产,反而“逆势”增产。

北京等大部分城市周边的农业,面临水资源短缺,农业面源、点源污染严重等问题。中国农大与北京市农林科学院合作,在顺义县建立起区域性农业水分利用状况参数库,为农业节水技术开发和布局优化提供科学决策依据,改传统的“以需定供”为现在的“以供定需”,构造区域结构型节水模式及其配套技术体系。以综合工程节水与农业节水措施,最大限度地实现区域生态、经济、社会三方面效益的协调统一。通过节水技术,顺义县2003年比2000年种植业灌溉用水减少3200万立方米,除播种面积减少的因素外,工程节水12%,农艺节水8%,结构节水23%。

4.大连春兴水处理公司创建再生水回用工程

大连春兴水处理科技发展有限公司2005年7月成立以来,与大连理工大学、中科院大连化学物理研究所等科研机构密切合作,共同推动水处理领域的技术进步。“高效生化—膜法城市污水处理厂二级标准出水深度处理回用技术”,是大连春兴水处理公司一项重大研发项目,可使城市污水处理厂二级标准出水经高效生化反应器——纤维束过滤罐——砂滤池——反渗透系统处理后,达到工业循环冷却水水质要求,回用于热电厂循环水补充水,可以节省工业自来水用量,同时减少了向环境排放的污染物。该成果目前已经在大连热电公司成功转化,建成一座处理量14400吨/天的再生水回用工程,总投资2860万元,每年节约自来水320万吨,节约水费550万元,加上企业节省的后续处理费用340万元/年,年产值达1414万元,年节支总额890万元,每年可消减COD排放量300余万吨、总氮排放量160万吨、氨氮排放量140万吨。该工程被评为2006年国家最佳环境保护实用技术示范工程。

2006年,大连春兴水处理公司与世界水领导者基金会合作进行便移式小型直饮水机开发,已获成功。该系列直饮水机可将含氟、砷、苦咸水、地表水处理成可直接饮用的安全饮用水,达到世界卫生组织以及国家饮用水标准,解决没有自来水和纯净水生产厂的广大农村、边远山区、苦咸水地区,以及野外工作人员的饮水问题。目前正在将饮水机向微型直饮水站方向发展,在海岛上推广应用。

5.东莞华中古河公司污水处理设备出口日本

东莞华中古河生物环保工程有限公司近年来攻克了多道水处理难关,研发了国际先进的自动化污水处理系统,絮凝速度快,处理效率高,设备占地面积小,运行成本低,不会产生二次污染,污水处理后可循环利用,实现零排放。他们联合高校研发并掌握了微生物选育、培育技术,形成系统的处理治理江河湖泊和近海等水污染的技术,已成功治理了间歇性流动、每天3000立方米污水排入的东莞珊洲河,主要水质指标从又黑又臭的劣五类提高到五类以上。该技术正在湖南、北京、广西、广东等地推广。应日本客户要求开发制造的100台自动化污水处理设备,价值2000余万元,2007年8月已经签约出口。

三、学习日本、以色列的经验

节能,节水,减污,环保,日本是世界公认的榜样。日本年平均降雨量虽大,因人口密度高,人均降雨量仅为530立方米,是世界平均值的1/5,属资源性缺水国家。但日本在节约用水、减少排污、保护水资源方面做得十分出色。20世纪中期,对公用水域的水质及排水水质即实行经常性监测,发现污染超标,都道府县可限令企、事业单位恢复排放标准。一些缺水性城市将城市污水厂的出水经进一步处理后回用于工业或生活杂用,如东京江东工业水道、名古屋工业水道、川崎市工业水道等。经过处理后的“中水”又称“再生水”、“回用水”,广泛用于农田灌溉、城市绿地灌溉、消防、冲洗汽车、冲洗各种卫生设备等诸多方面。“中水”的概念由日本传遍世界各地,我国也正在推广之中。

日本为保持河水在自然循环中的净化能力,规定只有在河流中的水超过河流正常流量时才可取用。正常流量从航运、渔业、景观、保洁、水生动植物的保护等各方面来确定。将地下水作为后备水资源加以严格保护,禁止含有害物质的水渗入地下,严控垃圾填埋,确保地下水常清不染。相比之下,我们往往不顾河流正常流量而大调大用,不管地下水的清浊而填埋垃圾,应该加以反思和纠正。

湖泊富营养化是一个世界性的问题,日本实施了一系列的治理措施,通过立法来保护湖泊。早在1979年就实施了琵琶湖富营养化防止条例,内容包括工业企业排放管理,含磷洗涤剂禁用,氮磷排放控制等,明确了县、市、町、村、企业、县民的责任,十分具体详细。1984年实施《湖泊水质特别保护措施法》,要求琵琶湖、霞浦湖等10个富营养化严重的湖泊所在地区制定、执行水保护计划。他们首先对湖泊的外源和面源污染强行控制,其次才是去除内源污染负荷、工程修复和生态修复。他们将整个流域环境一并考虑,通盘治理,涉及自然科学、工程技术、社会科学、管理科学和信息技术,其经验值得我国学习,我们应该加强,加深与日本朋友的合作。

以色列在沙漠上建立起高效率的农业灌溉系统,其技术在世界领先。他们在沙漠上种出粮食、蔬菜、西瓜等农产品出口到世界各地,出口的花卉可与花卉著名生产国荷兰竞争,奶牛的单产量排名世界第一。无锡大型牛奶养殖场的设备大多来自以色列,江苏省每年都有数百人到以色列接受农业培训。能者为师,我们应当向一切擅长节水、节能、治污、环保的国家和地区学习,并加强国际、省际、市际合作,建好太湖家园。

[收稿日期]2007-11-10

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