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我國環(huán)境工程及市政工程領(lǐng)域的著名學(xué)者，給水排水工程學(xué)科的奠基人和開拓者之一。他率先提出“水工業(yè)”概念，給傳統(tǒng)的給水排水指出了發(fā)展方向。
1918年12月31日生于貴州省貴陽市，1942年畢業(yè)于國立中央大學(xué)土木工程系，1949年和1951年在美分獲碩士及博士學(xué)位。1955年后沖破美國封鎖回到祖國，任清華大學(xué)副教授、教授。
曾兼任中國化工學(xué)會工業(yè)水處理學(xué)會副理事長，中國土木工程學(xué)會給水排水學(xué)會理事長、名譽理事長，中國大百科全書《土木工程》卷給水排水分支副主編、《工業(yè)水處理》雜志編委會副主任委員，《中國給水排水》雜志編委會編委，北京市政府專家顧問團(tuán)供水與節(jié)水組組長等職務(wù)。
2012年榮獲“中國水業(yè)人物終身成就獎”，2018年3月清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院授予其“環(huán)境學(xué)院終身貢獻(xiàn)獎”。
4月29日上午，清華大學(xué)迎來第107個校慶日，許保玖先生百歲華誕賀壽會在環(huán)境學(xué)院舉辦。許保玖先生及其家屬，原全國政協(xié)環(huán)資委副主任、原國家環(huán)保總局局長、國家氣候談判特別代表解振華，原城建環(huán)保部部長葉如棠，生態(tài)環(huán)境部副部長、九三學(xué)社中央副主席黃潤秋，清華大學(xué)黨委常務(wù)副書記、副校長姜勝耀，清華大學(xué)黨委原書記方惠堅，清華大學(xué)建筑學(xué)院吳良鏞院士等清華師生，各界校友，許保玖先生的學(xué)生、同事、朋友，環(huán)境保護(hù)與給排水等領(lǐng)域相關(guān)單位代表300余人歡聚一堂，共祝我國環(huán)境工程及市政工程領(lǐng)域著名學(xué)者、給水排水工程學(xué)科奠基人和開拓者之一許保玖先生百歲華誕。
許保玖先生在我國給水排水工程和環(huán)境工程界具有極高的學(xué)術(shù)聲望，在教學(xué)崗位上辛勤耕耘近半個世紀(jì)，主講了多門本科生、研究生課程，直至八十高齡還在講臺上親自為學(xué)生授課。
許保玖先生曾擔(dān)任本刊編委會副主任委員，并于1997年在本刊發(fā)表文章《論水工業(yè)》正式提出“水工業(yè)”這一概念，明確“水工業(yè)”的工業(yè)屬性、闡述了“水工業(yè)”內(nèi)涵，為我國給水排水事業(yè)指明了方向。并于2000年發(fā)表了《論水質(zhì)科學(xué)與工程兼論 21 世紀(jì)的水處理科技》，再次對水工業(yè)的定義和內(nèi)涵進(jìn)行了精煉而深刻的闡述。并提出21世紀(jì)的中國水處理科技時代任務(wù)以及對當(dāng)前水處理科技的三點看法。
今天，讓我們再讀許老這兩篇論文，充分了解“水工業(yè)”概念提出的基礎(chǔ)、過程和內(nèi)涵，充分領(lǐng)會概念中蘊含的哲理、政策和超前意識，滲透著了人與環(huán)境、發(fā)展的關(guān)系，文章還提到了“綠色企業(yè)”。
《工業(yè)水處理》1997年第17卷第1期，許保玖
水污染可導(dǎo)致：水源短缺；水質(zhì)對人類健康產(chǎn)生及時的甚至長效的損害；給水處理出現(xiàn)“疑難雜癥”；生態(tài)環(huán)境遭受破壞；工業(yè)、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)等遭受經(jīng)濟(jì)損失或破壞；水污染災(zāi)害；等等。水工業(yè)的概念是對中國給水排水所處的上述嚴(yán)竣形勢進(jìn)行根源探索，并結(jié)合本行業(yè)的當(dāng)代發(fā)展態(tài)勢形成的。
水工業(yè)由三個部分組成：水工業(yè)企業(yè)；水工業(yè)制造業(yè)；水工業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
水工業(yè)的三個組成部分是水工業(yè)概念內(nèi)涵中的產(chǎn)業(yè)體現(xiàn)部分。水工業(yè)內(nèi)涵有四個觀點：（1）給水排水是由給水與排水組成的一個具有統(tǒng)一體性的整體；（2）給水排水是一門工業(yè)；（3）水工業(yè)制造業(yè)是給水排水事業(yè)的支柱工業(yè)；（4）水工業(yè)表征了給水排水的高新技術(shù)時期。
水工業(yè)企業(yè)是融會了頭兩個觀點的產(chǎn)物，是由現(xiàn)在分開運營的給水和排水兩種事業(yè)融合成的一個運營整體。由于有背于現(xiàn)在的實踐，水工業(yè)企業(yè)是一個最具有挑戰(zhàn)性的概念。但實際上水工業(yè)企業(yè)的概念中蘊涵了哲理、政策和超前意識。這分別指人與環(huán)境、發(fā)展的關(guān)系，兩個根本轉(zhuǎn)變和綠色企業(yè)。這將在本文中加以闡述。
水工業(yè)制造業(yè)直接體現(xiàn)了水工業(yè)內(nèi)涵的第三個觀點。這雖然是最易于接受的內(nèi)容，但往往會把水工業(yè)制造業(yè)誤認(rèn)為水工業(yè)的整體。水工業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)只是水工業(yè)的第四個觀點的部分體現(xiàn)?，F(xiàn)代科技高新技術(shù)的發(fā)展必然要促進(jìn)給水排水行業(yè)從實踐到理論的重新自我認(rèn)識、定位和發(fā)展，這才是表征給水排水高新技術(shù)時期的全部內(nèi)涵。
水工業(yè)內(nèi)涵的四個觀點同時也是如何發(fā)展中國給水排水事業(yè)的策略性意見。
本文將以水工業(yè)企業(yè)和水工業(yè)的頭兩個觀點作為討論的主要內(nèi)容。另外，將根據(jù)對西方發(fā)達(dá)國家給水排水事業(yè)的分析結(jié)果，對兩個重要問題提出初步見解。一個問題是西方有無對應(yīng)于水工業(yè)的三個組成部分，另一個問題是中國為什么要按水工業(yè)的觀點來發(fā)展給水排水事業(yè)。有關(guān)水工業(yè)概念的其它內(nèi)容的討論請見另外兩篇拙著（《中國給水排水》1995年增刊，《給水排水》1996年2月號）。
兩個觀點與兩個根本轉(zhuǎn)變
1給水排水的統(tǒng)一體性
統(tǒng)一體性是指給水排水是由給水與排水兩者所組成的，不得以任何原因或任何形式偏廢排水一方的一個整體。偏廢排水集中表現(xiàn)為偏廢廢水處理。偏廢的原因一般是資金短缺。偏廢的形式則有多種，例如：不建污水廠；只按部分廢水量建污水廠；污水廠降低負(fù)荷運行；污水廠停止運行或假運行；以罰款代替/減輕廢水處理任務(wù)；等等。偏廢廢水處理也就是違背給水排水的統(tǒng)一體性的集中表現(xiàn)。
統(tǒng)一體性是從大自然層次得出的認(rèn)識。給水與排水實際是人類的繁衍和各種經(jīng)濟(jì)活動過程中，參與/干擾大自然水循環(huán)所形成的一個人工子循環(huán)。給水與排水分別代表了人類向大自然“借用”和“歸還”可再生資源“水”的兩步程序。為了保護(hù)這個子循環(huán)能夠持續(xù)地為人類服務(wù)，水在使用后回歸大自然前的“歸還”程序中，必須包括一個廢水再生的處理過程，使水質(zhì)達(dá)到大自然自凈能力的承受水平。這個給水“借用”與排水“歸還”相互間的依存條件實際上是一條給水排水行業(yè)必須遵守的“借與還”規(guī)則，提供了不得偏廢廢水處理的理論依據(jù)。這條規(guī)則可借用“有借有還”這一生動成語來表達(dá)。以未經(jīng)處理的廢水直接排回大自然中，由于欠下再生過程的“債”，是一種“只借不還”，違背規(guī)則的行為。
為了減少廢水量以節(jié)省資源和廢水處理費用，應(yīng)該少借水，并對已借的水盡量做到充分利用。這個“還”字的派生涵義為節(jié)水提供了理論依據(jù)和廣義的內(nèi)涵?！坝盟鸵?jié)水”這一命題具有普遍的意義。
“有借有還”的規(guī)則是可持續(xù)發(fā)展法則在給水排水行業(yè)中的通俗表達(dá)，體現(xiàn)了人與環(huán)境、發(fā)展間的和諧關(guān)系。這一規(guī)則還可以進(jìn)一步說成“誰用水，誰還水”以便凸出“用”字的廣義涵義?！坝谩敝敢磺行问降闹苯佑盟ǔ鞘泻凸I(yè)外，還包括農(nóng)業(yè)和漁業(yè)等）和間接用水（如旅游和航運等）。這與“誰污染，誰治理”的提法相似，只是在提法的角度和內(nèi)涵的廣度有所不同。
給水排水的統(tǒng)一體性是上述“借與還”規(guī)則的理論概括。違背了這個統(tǒng)一體性，也就是“只借不還”的行為，就會受到大自然的懲罰，表現(xiàn)為綜論中所述的種種污染惡果。
2給水排水是一門工業(yè)
給水事業(yè)雖然也包括商業(yè)（指銷售自來水）以及運輸（指給水管網(wǎng)的功能）等業(yè)務(wù)，但其核心業(yè)務(wù)是取水和給水處理。取水是對自然物質(zhì)資源“水”的加工工業(yè)活動。同樣，排水事業(yè)的核心業(yè)務(wù)是廢水處理，是以“廢水”為原料（廢水可看成“低品位”的水）的采掘工業(yè)活動。給水處理是對原料“水”的加工工業(yè)活動。排水管線的功能屬于生產(chǎn)全過程中的廠外運輸活動。把給水排水定位為一門工業(yè)既是它的本質(zhì)屬性的回歸，也是它的經(jīng)濟(jì)屬性的確切定位。這個定位要求把給水排水事業(yè)作為一門工業(yè)來辦，并結(jié)合水工業(yè)企業(yè)有關(guān)商品“水”的概念，按制定商品價格的原則來制定水價，從而徹底解決了長期以來困擾給水排水行業(yè)的資金短缺問題。在水工業(yè)企業(yè)一節(jié)中將再涉及這一問題。
3兩個觀念轉(zhuǎn)變
給水排水的兩個傳統(tǒng)觀念是：給水和排水的兩門互不相關(guān)的事業(yè)；給水排水是一項城市基礎(chǔ)設(shè)施/公用事業(yè)。前一個觀念通過給水和排水事業(yè)的組織、運營、管理形式顯示出來。城市基礎(chǔ)設(shè)施/公用事業(yè)這一用語已為政府及各界所通用的事實說明后一個觀念已深入人心。但這一觀念的具體內(nèi)涵則包括三個潛在觀點：（1）給水排水是靠政府包辦的“事業(yè)”（這里特指無生產(chǎn)收入，由國家經(jīng)費開支，不進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算的事業(yè)）；（2）給水事業(yè)是福利性的；（3）排水事業(yè)特別是廢水處理是消費性的（虧本的）。
頭一個觀念直接排斥了給水排水的統(tǒng)一體性，為偏廢廢水處理提供了依據(jù)，這是出現(xiàn)種種水污染危害的一個根源。
第二個觀念的三個潛在觀點直接排斥了給水排水的工業(yè)屬性。所產(chǎn)生的危害依次為：（1）靠政府包辦的“事業(yè)”觀點是給水排水事業(yè)資金永遠(yuǎn)短缺的根源；（2）給水是福利性事業(yè)的觀點所帶來的福利性便宜水價既導(dǎo)致了自來水行業(yè)在微利、虧損條件下運營，無力籌資發(fā)展給水事業(yè)，成為城市缺水的主要根源；便宜水價又誘發(fā)浪費水，成為難于全面節(jié)水的根源；（3）廢水處理是消費性的觀點為偏廢廢水處理提供了又一個依據(jù)，是出現(xiàn)種種水污染危害的又一根源。
為了消除這些危害給水排水事業(yè)的種種根源，傳統(tǒng)的兩個給水排水觀念就必須來一個轉(zhuǎn)變。這就是：從給水和排水是兩門互不相關(guān)事業(yè)的觀念轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€具有統(tǒng)一體性的整體的觀點；從給水排水是一項城市基礎(chǔ)設(shè)施/公用事業(yè)的觀念轉(zhuǎn)變?yōu)橐婚T工業(yè)的觀點。
傳統(tǒng)的兩個觀念是根深蒂固的，又由于它們構(gòu)成認(rèn)識、發(fā)展給水排水事業(yè)的思想基礎(chǔ)，這就必須對兩個觀念轉(zhuǎn)變的問題“大聲疾呼”了。
最后要特別申明，給水排水是一門工業(yè)的觀點，并未否認(rèn)給水排水所起的城市基礎(chǔ)設(shè)施/公用事業(yè)功能作用，這猶如對從事電力工業(yè)的人來說，電力也起了城市基礎(chǔ)設(shè)施的功能一樣。
4兩個觀念轉(zhuǎn)變與兩個根本轉(zhuǎn)變
為了中國實現(xiàn)“九五”計劃和2010年遠(yuǎn)景目標(biāo)，各行業(yè)要推進(jìn)兩個根本轉(zhuǎn)變。這就是：經(jīng)濟(jì)體制從傳統(tǒng)的計劃經(jīng)濟(jì)體制向社會主義市場經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)變；經(jīng)濟(jì)增長方式從粗放型經(jīng)濟(jì)增長方式向集約型經(jīng)濟(jì)增長方式轉(zhuǎn)變。
對給水排水行業(yè)來說，完成了兩個傳統(tǒng)觀念的轉(zhuǎn)變，也就實現(xiàn)了兩個根本轉(zhuǎn)變。
首先是經(jīng)濟(jì)體制的轉(zhuǎn)變問題。如前節(jié)所述，給水排水的一項城市基礎(chǔ)設(shè)施/公用事業(yè)這一傳統(tǒng)觀念，是通過它所包含的三個潛在觀點起危害作用的。這三個潛在觀點實際是對給水排水事業(yè)經(jīng)濟(jì)體制的計劃經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)體制觀點。特別是認(rèn)為給水排水是由國家包辦的“事業(yè)”的提法，是一個典型的計劃經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)體制觀點。這個觀點是給水排水資金永遠(yuǎn)短缺的根源。
與此相反，給水排水是一門工業(yè)的觀點所提出的以水工業(yè)企業(yè)形式來辦這門事業(yè)以及制定“水價”的原則則完全體現(xiàn)了市場經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)體制的觀點，從而解決了給水排水事業(yè)的資金來源問題。這充分說明，完成了給水排水從一項城市基礎(chǔ)設(shè)施/公用事業(yè)到一門工業(yè)的觀念轉(zhuǎn)變也就實現(xiàn)了這一行業(yè)的經(jīng)濟(jì)體制從計劃經(jīng)濟(jì)的經(jīng)濟(jì)體制到市場經(jīng)濟(jì)的經(jīng)濟(jì)體制的轉(zhuǎn)變。
其次是經(jīng)濟(jì)增長方式的轉(zhuǎn)變問題。在觀念轉(zhuǎn)變的討論中已明確指出，給水和排水是兩門互不相關(guān)事業(yè)的傳統(tǒng)觀念是導(dǎo)致偏廢廢水處理所產(chǎn)生的種種水污染危害的根源。水污染是水資源的極大浪費。也就是說，傳統(tǒng)觀念的實質(zhì)性作用是典型的粗放型的經(jīng)濟(jì)增長方式觀點：以大量浪費資源為代價的經(jīng)濟(jì)增長方式。由于幾乎所有行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長都有賴于給水排水行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長，使這一行業(yè)的粗放型經(jīng)濟(jì)增長方式所帶來的資源浪費問題比其它行業(yè)嚴(yán)重。與之相反，體現(xiàn)給水排水統(tǒng)一體性觀點的“有借有還”概念，既消除了偏廢廢水處理所導(dǎo)致的種種水污染根源，又為節(jié)約水資源提出了要求。這顯然是集約型經(jīng)濟(jì)增長方式的觀點。因此，完成了給水和排水從兩個互不相關(guān)事業(yè)到具有統(tǒng)一體性整體的觀念轉(zhuǎn)變也就實現(xiàn)了這一行業(yè)的經(jīng)濟(jì)增長方式從粗放型的經(jīng)濟(jì)增長方式到集約型的經(jīng)濟(jì)增長方式的轉(zhuǎn)變。
至于字面上無負(fù)面涵義也無經(jīng)濟(jì)涵義的兩個給水排水傳統(tǒng)觀念，為何會演繹出具有負(fù)面效應(yīng)的經(jīng)濟(jì)觀點，將是問題芻議一節(jié)中探討的內(nèi)容。
水工業(yè)企業(yè)
水工業(yè)企業(yè)是融會了給水排水的統(tǒng)一體性和工業(yè)屬性的企業(yè)體現(xiàn)。對一座城市來說，就相當(dāng)于由現(xiàn)在體制應(yīng)該分開運營的自來水公司（包括水廠、管網(wǎng)等所屬部分）、排水管道管理部門和污水處理廠（要按統(tǒng)一體性配合給水廠流量設(shè)計的）等部分有機地組合形成的，并按整體運營的一個嶄新的企業(yè)形式（可稱為水工業(yè)公司以模糊現(xiàn)在的給水與排水間的觀念劃分）。這個水工業(yè)企業(yè)的組合整體使企業(yè)的各個組成部分間，特別是按現(xiàn)有體制劃分的給水與排水部分間的運作關(guān)系，由于必須相互配合而得到加強和優(yōu)化。統(tǒng)一體性和工業(yè)屬性的觀點也通過在水工業(yè)企業(yè)中的融會產(chǎn)生增效作用。
水工業(yè)企業(yè)的獨特處是集商品“水”的生產(chǎn)、供應(yīng)、銷售、回收與再生于一體。自來水公司是商品“水”的生產(chǎn)、供應(yīng)、銷售的部分，排水管道管理部門和污水處理廠是這一商品的回收、再生，最后排放回歸大自然的部分。水工業(yè)企業(yè)是唯一的對所售商品進(jìn)行全面售后回收再生的企業(yè)，并全面地遵守了給水排水統(tǒng)一體性的“有借有還”規(guī)則。城市的水工業(yè)企業(yè)的概念可以擴大運用到一個區(qū)域，并可結(jié)合1.1節(jié)廣義的用水概念，組成相應(yīng)于其它用水形式的水工業(yè)企業(yè)形式。
商品“水”兼有的“售出使用”和“回收再生”特性可稱為商品的“二元性”。因此，自來水的價格，就必須根據(jù)這個“二元性”商品的特點，按市場經(jīng)濟(jì)的原則來制定。也就是說，自來水的價格不僅包括了水工業(yè)企業(yè)的管理部門以及所屬的給水廠等一切設(shè)施的修建、運營、折舊以及擴大再生產(chǎn)的費用，還必須把相應(yīng)產(chǎn)生的廢水的集、回收再生處理廠、排放等全部設(shè)施的各種相應(yīng)費用包括在內(nèi)，當(dāng)然還要加上利潤。
水工業(yè)企業(yè)的實現(xiàn)雖然不會一蹴而就，但應(yīng)該承認(rèn)，它是中國給水排水事業(yè)擺脫資金短缺、城市缺水、水污染的困境，走上健康發(fā)展道路的唯一路子，也是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、推進(jìn)兩個根本轉(zhuǎn)變和下節(jié)所指的“綠色企業(yè)”的必然體現(xiàn)。給水排水行業(yè)所欠的舊債，在水工業(yè)企業(yè)概念指引下，也就有可能訂出還清的時間表來。
問題芻議
最后探討兩個問題：西方發(fā)達(dá)國家有無對應(yīng)于水工業(yè)的三個組成部分形式?為什么中國要按水工業(yè)的觀點發(fā)展給水排水事業(yè)?本節(jié)將以三個組成部分的順序，把兩個問題綜合起來討論。大量的篇幅將用于水工業(yè)企業(yè)和它所依據(jù)的兩個水工業(yè)觀點上。
首先探討西方發(fā)達(dá)國家有無對應(yīng)于水工業(yè)企業(yè)的企業(yè)形式，有無對應(yīng)于給水排水的統(tǒng)一體性和工業(yè)屬性的觀點。這是水工業(yè)概念中最核心的、難于用是或否直接回答的問題。下面將通過三個不同角度分析對這一問題做一個間接性的回答。
（1）在西方市場經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)體制的環(huán)境下，給水排水行業(yè)基本上也和其它行業(yè)一樣，以營利、競爭、科技和市場自我調(diào)節(jié)等因素為推動力，伴隨著社會整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要而同步發(fā)展，一般不出現(xiàn)資金短缺、城市缺水和水污染等現(xiàn)象。這些負(fù)面現(xiàn)象既然不存在，也就不會去探討通過它所引起的，包括給水排水的統(tǒng)一性和工業(yè)屬性在內(nèi)的種種根源性問題，如1節(jié)所做的那樣。這兩個水工業(yè)的觀點未見于西方文獻(xiàn)，原因可能就在這里。但是，在現(xiàn)代有關(guān)西方給水排水事業(yè)的一些做法和用語中，不止可以看出統(tǒng)一體性和工業(yè)屬性的客觀存在，還可看出它們將正式“現(xiàn)身”的預(yù)兆。請看一些例子。
美國的環(huán)保局同時抓給水處理和廢水處理；許多西方國家同時收排水費和自來水費；等等，可看成給水排水統(tǒng)一體性的不同程度體現(xiàn)（中國通過自來水公司收排污費也屬同一現(xiàn)象）。英國的10個大型供水公司為英國75%的消費者解決用水問題，同時負(fù)責(zé)廢水處理全部工作；法國自來水企業(yè)為用戶提供自來水安裝和廢水處理一攬子服務(wù)；等等，不僅反映了給水排水的統(tǒng)一體性，還反映了相當(dāng)于水工業(yè)企業(yè)概念的做法（《參考消息》1996年7月13日世界經(jīng)濟(jì)版）。
近20年來美國也常稱自來水行業(yè)為給水工業(yè)（Water industy，水工業(yè)應(yīng)譯Water and waste water industry）甚至給水公用事業(yè)工業(yè)（Water utility industy）。這不僅直接把給水事業(yè)和公用事業(yè)稱為“工業(yè)”，還間接說明給水事業(yè)是按一門“工業(yè)”來運營的。
（2）1.3和1.4節(jié)的討論說明，中國必須正式提出給水排水的統(tǒng)一體性和工業(yè)屬性以及兩個觀念轉(zhuǎn)變的原因，是由于兩個傳統(tǒng)觀念演繹出具有負(fù)面效應(yīng)的經(jīng)濟(jì)觀念。字面上本無經(jīng)濟(jì)涵義也無負(fù)面涵義的兩個傳統(tǒng)觀念：給水和排水是兩門互不相關(guān)的事業(yè)；給水排水是一項城市基礎(chǔ)設(shè)施/公用事業(yè)，為什么會演繹出具有負(fù)面效應(yīng)的經(jīng)濟(jì)觀點，這個1.4節(jié)提出來的問題，其答案將是這里所進(jìn)行探討的，如下所述。
總的說來，這是中國計劃經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)體制下的產(chǎn)物。分析起來，這是下列五個因素的綜合作用結(jié)果。①舊中國留下來的，總體上比西方國落后至少半個世紀(jì)的給水排水事業(yè)，起了這個事業(yè)“微不足道”的誤導(dǎo)作用；②建國初傳下來的用于給水排水事業(yè)的投入份額與實際需要極不相稱，成為后來資金持續(xù)短缺的根源；③把社會主義的計劃經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)體制理解為由國家永遠(yuǎn)包辦一切；④在各級政府只注重抓重工業(yè)和“創(chuàng)利工業(yè)”的形勢下，給水排水資金短缺的問題也就持續(xù)出現(xiàn)；⑤在社會主義計劃經(jīng)濟(jì)的經(jīng)濟(jì)體制框架內(nèi)，為了從給水排水資金嚴(yán)重短缺的持續(xù)困擾中解脫出來的下意識活動。
第五個因素顯然起了總決性的作用，其結(jié)果因之具有三個特點。一是得出了給水排水資金的來源和使用分配原則；二是在兩個給水排水傳統(tǒng)觀念與資金短缺產(chǎn)生的種種現(xiàn)象間的“相關(guān)”關(guān)系中湊出計劃經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)體制的經(jīng)濟(jì)觀點；三是由于下意識的活動而缺乏邏輯性，又必然是潛在性的。這樣，字面上無負(fù)面涵義也無經(jīng)濟(jì)涵義的兩個傳統(tǒng)觀念也就演繹出具有負(fù)面效應(yīng)的經(jīng)濟(jì)觀點來了，并通過這些觀點成為種種危害給水排水事業(yè)現(xiàn)象的根源，如1.3節(jié)所述（從自來水廠與污水廠分開運營等現(xiàn)象演繹出給水與排水是兩門互不相關(guān)事業(yè)的觀念實際也是一種缺乏邏輯性的下意識活動產(chǎn)生的）。
（3）環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展法則更全面的體現(xiàn)是：一個國家實施“綠色”政策；各種行業(yè)走“綠色”道路對“綠色”的加工企業(yè)來說，其產(chǎn)品要做到力求消耗自然資源最少，力求對環(huán)境的污染最小，并回收銷售后的產(chǎn)品，進(jìn)行資源的回收再生。在各種行業(yè)中，由于大自然水循環(huán)的固有特點，使水工業(yè)企業(yè)足以成為唯一能百分之百地做到這些要求的“綠色”企業(yè)。因此，水工業(yè)企業(yè)應(yīng)該是屬于具“超前”意識的企業(yè)，代表了給水排水事業(yè)在下世紀(jì)的發(fā)展方向。
在探討水工業(yè)制造業(yè)的有關(guān)問題前，先定義水工業(yè)制造業(yè)。由生產(chǎn)給水排水行業(yè)所需的機電、化工、冶金、材料以及電子等技術(shù)裝備產(chǎn)品的相應(yīng)工業(yè)部門無形中組成的工業(yè)系統(tǒng)稱為水工業(yè)制造業(yè)。對這些產(chǎn)品的共同要求是：產(chǎn)品的品種、數(shù)量、質(zhì)量以及它們間的相互配套、協(xié)調(diào)等性能必須符合給水排水行業(yè)的特定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和需要。水工業(yè)制造業(yè)是給水排水事業(yè)的支柱工業(yè)，這一提法凸現(xiàn)了水工業(yè)制造業(yè)必須與給水排水事業(yè)同步發(fā)展的觀點。
西方發(fā)達(dá)國家中雖無水工業(yè)制造業(yè)之“名”，但有水工業(yè)制造業(yè)之“實”。這些國家擁有先進(jìn)的給水排水系統(tǒng)，就是擁有先進(jìn)的、完整的水工業(yè)制造業(yè)的證明。這是在市場經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)體制的市場自我調(diào)節(jié)作用下，為給水排水行業(yè)提供技術(shù)裝備的各門工業(yè)，必然要與給水排水行業(yè)同步發(fā)展、相互配合協(xié)調(diào)的自然結(jié)果。另據(jù)西方市場預(yù)測，水處理設(shè)備將在新興的世界四大市場中的環(huán)保市場中占有重要地位。這個水工業(yè)制造業(yè)中的“領(lǐng)銜”產(chǎn)品以一門行業(yè)產(chǎn)品的面貌出現(xiàn)的現(xiàn)象，既說明水工業(yè)制造業(yè)的實際存在，也反映了對它的重要性的認(rèn)識程度。
中國尚未擁有完整的、達(dá)到現(xiàn)代技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的水工業(yè)制造業(yè)。這是在計劃經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)體制下計劃所產(chǎn)生的結(jié)果。由于給水排水行業(yè)本身在中國的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展計劃中就不足以列為一個項目，為這個行業(yè)生產(chǎn)成套產(chǎn)品的水工業(yè)制造業(yè)也就無從談起。中國給水排水事業(yè)的整體技術(shù)水平落后于西方發(fā)達(dá)國家的原因也在于此。在這種情況下，水工業(yè)制造業(yè)的正式提出來便具有兩個重要意義。一是要從國家層次的力度及時統(tǒng)抓水工業(yè)制造業(yè)，協(xié)調(diào)與這一制造業(yè)有關(guān)的各個工業(yè)部門間的相互關(guān)系，使它與給水排水事業(yè)同步發(fā)展，以彌補過去計劃之不足。二是促進(jìn)有關(guān)的工業(yè)部門以及制造廠家認(rèn)識到水工業(yè)制造業(yè)與發(fā)展中國給水排水事業(yè)的重要關(guān)系以及這一新行業(yè)在世界市場中的機遇。總的說來，是為了建成一門完整的、現(xiàn)代的中國水工業(yè)制造業(yè)。
最后探討水工業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)有關(guān)的問題。在給水排水行業(yè)中運用高新技術(shù)開發(fā)出來的產(chǎn)業(yè)稱為水工業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。這類新型產(chǎn)業(yè)是由兩個重要因素的共同推動產(chǎn)生的。一個因素是高新技術(shù)向傳統(tǒng)行業(yè)擴散、滲透的現(xiàn)代科技發(fā)展共同特點；另一個是傳統(tǒng)的給水排水技術(shù)已遠(yuǎn)不足以應(yīng)付它面臨的時代挑戰(zhàn)已成為尖銳的問題。把水工業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)稱為給水排水事業(yè)在高新技術(shù)時期的一項表征，原因就在于此。
由于西方發(fā)達(dá)國家具有研發(fā)水工業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的三個優(yōu)勢條件，這一新型產(chǎn)業(yè)在這些國家中的出現(xiàn)將是較快之事。三個優(yōu)勢條件指：（1）至少從三四十年代起，西方從事給水排水行業(yè)的研發(fā)人員已包括化學(xué)、化工、流體力學(xué)、微生物以及生物等學(xué)科的專家，具有多科性研發(fā)的傳統(tǒng)；（2）處于高新技術(shù)研發(fā)前沿的環(huán)境；（3）高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)高回報的市場經(jīng)濟(jì)機制的市場推動作用。
對中國來說，運用高新技術(shù)解決給水排水行業(yè)面臨的嚴(yán)重問題是唯一可行的“捷徑”。這些問題是：大面積的受到不同程度污染的水的給水處理；90%以上的廢水得不到應(yīng)有的處理；近半個世紀(jì)的“廢水處理債”。要靠現(xiàn)有的技術(shù)來解決這些問題，由于需要天文數(shù)字的資金，顯然是不可能的。這就構(gòu)成了加速發(fā)展水工業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的巨大推動力。發(fā)展中國的水工業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)還必須發(fā)揮兩個國家級的力量，一個是國家城市給水排水工程技術(shù)研究中心，另一個是國家科技攻關(guān)的五年計劃?！八行摹币寻l(fā)展水工業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)列為中長期的重點目標(biāo)，五年計劃要按這一目標(biāo)制定相應(yīng)的研究項目。
除了水工業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)外，水工業(yè)“表征給水排水的高新技術(shù)時期”的觀點還有三點內(nèi)涵：對傳統(tǒng)給水排水系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)的重新認(rèn)識和革新；發(fā)展水處理基礎(chǔ)理論；清除對給水排水傳統(tǒng)產(chǎn)品的“粗放”生產(chǎn)思想。
（來源：《工業(yè)水處理》1997年第17卷第1期）
工業(yè)水處理，2000年1月，第20卷第1期，許保玖
論文頭一部分提出水質(zhì)科學(xué)與工程是水工業(yè)的匹配學(xué)科，并定義為以高新技術(shù)時代特征為準(zhǔn)繩，以水質(zhì)處理為學(xué)科核心內(nèi)涵，研究水工業(yè)為水資源可持續(xù)提供社會和各種用水服務(wù)所需的科學(xué)技術(shù)的學(xué)科。時代特征指學(xué)科間的高度相互滲透、精確的預(yù)測理論和高新技術(shù)廣泛應(yīng)用。提出當(dāng)代水資源的首要問題是水質(zhì)的普遍惡化以及水質(zhì)科學(xué)與工程具有通過水質(zhì)處理以緩解缺水問題的學(xué)科潛在作用。提出學(xué)科的研究領(lǐng)域是水資源可持續(xù)發(fā)展的依據(jù)。提出水質(zhì)科學(xué)與工程為一門獨立的新工程學(xué)科的定位。 文中并對水工業(yè)的定義和內(nèi)涵進(jìn)行了精煉而深刻的闡述。 論文的后半部分提出21世紀(jì)的中國水處理科技時代任務(wù)以及對現(xiàn)有水處理科技的三點看法：水質(zhì)替代參數(shù)不能精確描述水質(zhì)；缺乏精確理論；對水處理問題的分析要另辟蹊徑。最后是創(chuàng)新設(shè)想：利用新材料對水處理廠整體構(gòu)型以及單元設(shè)備構(gòu)型的創(chuàng)新、為水處理創(chuàng)新需要創(chuàng)制新材料；利用不同層次的生物技術(shù)創(chuàng)制各種水處理微生物制劑；水處理技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科的創(chuàng)設(shè)設(shè)想。 水質(zhì)科學(xué)與工程的學(xué)科概念 1水工業(yè)的基本點 水質(zhì)科學(xué)與工程是水工業(yè)的匹配學(xué)科。中國的給排水界在長期尋求給排水業(yè)走出嚴(yán)竣困境的路子中，迎來了可持續(xù)發(fā)展思想、新的經(jīng)濟(jì)觀念和高新技術(shù)時代。于是形成了水工業(yè)的概念。水工業(yè)是，以給水和排水為統(tǒng)一體，以融入高新技術(shù)的水質(zhì)處理為工業(yè)核心內(nèi)涵，為水資源的可持續(xù)提供社會及各種用水服務(wù)的工業(yè)。水工業(yè)的基本點是： 1）給水和排水的統(tǒng)一體性體現(xiàn)為以“有借有還”作為人類與大自然間關(guān)于用水必須遵守的“游戲規(guī)則”?！敖琛彼干鐣案鞣N行業(yè)通過種種形式的“用”水，“還”指按水資源能接納的水質(zhì)回歸所“借”的水。這一規(guī)則也是可持續(xù)發(fā)展思想在給排水業(yè)的通俗表述。因此，水工業(yè)通過所從事的水資源可持續(xù)提供用水服務(wù)的工作，將成為社會及各種用水行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的公共約束因素。 2）給水和排水的統(tǒng)一體性與工業(yè)定位將出現(xiàn)一門集商品“水”的原料采集、生產(chǎn)、供應(yīng)、銷售、回收再生、回歸自然為一體的水工業(yè)主體產(chǎn)業(yè)。按“生產(chǎn)、銷售、使用”和“回收、再生、回歸”的商品“二元性”制定的水價，將使中國的給排水業(yè)從理論到實際操作擺脫長期困擾的，從建設(shè)到運營完全由國家包辦所導(dǎo)致的資金嚴(yán)重匱乏的困境。 2水質(zhì)科學(xué)與工程的基本點 水工業(yè)的應(yīng)運而生必然伴隨其匹配學(xué)科水質(zhì)科學(xué)與工程的誕生。水質(zhì)科學(xué)與工程是以高新技術(shù)時代特征為準(zhǔn)繩，以水質(zhì)處理/控制為學(xué)科核心內(nèi)涵，研究水工業(yè)為水資源可持續(xù)提供社會和各種用水服務(wù)所需的科學(xué)技術(shù)的學(xué)科。高新技術(shù)時代的特征指高度的學(xué)科間的相互滲透；能形成精確的預(yù)測理論；高新技術(shù)的廣泛應(yīng)用。水質(zhì)科學(xué)與工程是給水排水工程經(jīng)深化改革而成的高新技術(shù)時代學(xué)科。水質(zhì)科學(xué)與工程的定義隱涵了學(xué)科的三個基本點：突出了水質(zhì)概念的重要性；界定了學(xué)科領(lǐng)域；在工程學(xué)科中的獨立學(xué)科定位。 （1） 突出了水質(zhì)概念的重要性 這包括突出兩點認(rèn)識：當(dāng)代的水資源首要問題是水質(zhì)，是水質(zhì)普遍惡化的問題；水質(zhì)是最基本的概念，應(yīng)在涉及它的術(shù)語或用語中占有應(yīng)得的地位。之所以突出是因為從廣大信息來源得到的認(rèn)識往往與之相左。例子很多。從廣為傳播的水資源人均占有率以及缺水國家的國家排名榜這類只論水量的權(quán)威信息中，于是就認(rèn)為水量是水資源的首要問題。在聯(lián)合國以及世行所發(fā)表的涉及飲用水問題的權(quán)威性報告中，所用的“缺乏干凈安全的飲用水”、“不衛(wèi)生的水”一類詞語，就沒“水質(zhì)”的位置?！拔廴尽北緛硎侵杆|(zhì)不良的原因或現(xiàn)象，但在實際使用過程中也起了忽略水質(zhì)概念的作用。 水質(zhì)的重要性還需要論證。首先是水資源水質(zhì)的問題。達(dá)不到一定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水資源，水量再多也不具有使用價值，還可能有不同程度的危害性。中國的許多水鄉(xiāng)缺水，就是水質(zhì)問題。中國人均水資源占有量僅2304m3，在132個國家中居第82位（《科技日報》1999年3月20日綠色周刊吳季松文），當(dāng)然是一個嚴(yán)竣的事實。但應(yīng)該看到，更為嚴(yán)竣的是，由于水質(zhì)平均不良，中國1m3水的使用價值含量不僅會遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于排名前面的一些國家，還會低于排名后面的國家。但是，通過水質(zhì)處理的途徑，不僅1m3的水可以保存它的完整使用價值，還可在重復(fù)使用的過程中起了超過1m3的作用，從而緩解缺水問題。這就是水質(zhì)科學(xué)與工程的學(xué)科目標(biāo)。 水質(zhì)的重要性還可透過水質(zhì)一詞在一些代表性事件中的出現(xiàn)過程總結(jié)出來。1965年美國國會所通過的水質(zhì)法案（Water Quality Act），首次把水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的概念引入了水污染控制法規(guī)中。水污染與水質(zhì)有了直接的關(guān)系。于是開始了水域按水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)劃分等級的時代。美國1972年的水污染控制法案的修正條例導(dǎo)致了成立國家水質(zhì)委員會（National Commission on Water Quality）。水質(zhì)的重要性又進(jìn)了一步。特別是80年代以后學(xué)術(shù)界對水質(zhì)概念有了明顯的變化。1981年首次出現(xiàn)，把傳統(tǒng)中專論水量的水文學(xué)與水質(zhì)并列論述的水資源著作。另一個新現(xiàn)象是，帶有“污染”一詞的學(xué)會名稱逐漸消失了。最值得注意的是，原來以“污染”為學(xué)會名稱主詞的國際水污染控制協(xié)會（IAWPC）改名為以“水質(zhì)”為主詞的國際水質(zhì)協(xié)會（IAWQ）。水質(zhì)科學(xué)與工程的學(xué)科命名也立意于水質(zhì)概念的重要性。 （2） 學(xué)科領(lǐng)域的界定 水質(zhì)科學(xué)與工程的學(xué)科領(lǐng)域是由它的水質(zhì)處理和用水兩者的概念內(nèi)涵界定的，其具體表述是：對有關(guān)社會及各種行業(yè)的直接和間接的種種形式的用水；在使用前以及使用后的回歸自然前必須滿足的水質(zhì)要求；對所需要的種種水處理問題進(jìn)行研究、解決?？梢钥闯觯@個學(xué)科領(lǐng)域是水工業(yè)為水資源可持續(xù)提供各種用水服務(wù)的依據(jù)。 （3） 學(xué)科的定位 根據(jù)上述可以進(jìn)一步把水質(zhì)科學(xué)與工程的學(xué)科特點概括為：它具有通過水質(zhì)處理的途徑緩解缺水問題的潛在作用；它的學(xué)科領(lǐng)域是水資源可持續(xù)發(fā)展的依據(jù)。這些特點既反映了它在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有獨特的重要性，也反映出它是一門有別于現(xiàn)有的其它任何學(xué)科的新的獨立工程學(xué)科。 這個學(xué)科定位與它所匹配的水工業(yè)的獨立工業(yè)定位是對應(yīng)的。 21世紀(jì)的水處理科技 21世紀(jì)的水處理科技是水質(zhì)科學(xué)與工程的學(xué)科核心內(nèi)容，也是學(xué)科水平的集中表現(xiàn)。由于水資源的世界性嚴(yán)竣形勢，21世紀(jì)將成為水處理科技得到迅猛發(fā)展的時代。怎樣發(fā)展？本節(jié)只是對這個極難回答的問題提幾點設(shè)想，以起拋磚的作用。這雖然是一個世界性的問題，但應(yīng)該結(jié)合中國的情況來提問題。 1時代任務(wù) 對中國來說，21世紀(jì)的水處理科技任務(wù)極為艱巨，原因?qū)⒁娤率鰞?nèi)容。具體說來，21世紀(jì)的水處理科技任務(wù)是：防止由于水資源水質(zhì)惡化而對國家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生瓶頸效應(yīng)，并為此開發(fā)新的技術(shù)。中國水資源水質(zhì)惡化主要來源于廢水處理的舊債和新債。中國七大水系中，63.1%的河段水質(zhì)為Ⅳ類、Ⅴ類或劣Ⅴ類，失去作為飲用水水源的功能（1999年6月1日國家環(huán)保總局《中國環(huán)境狀況公報》）。這是舊債。按國家現(xiàn)有規(guī)劃，2000年的城市廢水集中處理率為25%，因此有75%的廢水處理為新債（《水工業(yè)及其學(xué)科體系研討會論文集》張悅文，1997年10月）。但這些并不代表全部債。 可以看出，在現(xiàn)有的水處理科技水平和資金來源機制的條件下，每年將不斷出現(xiàn)新債，2100年的城市廢水規(guī)劃處理率為40%（同樣見張悅文），舊債因之還可能持續(xù)增長。因此，21世紀(jì)可能會出現(xiàn)由于水資源水質(zhì)繼續(xù)惡化，對國家的經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長產(chǎn)生嚴(yán)重的瓶頸效應(yīng)，甚至要警惕可能出現(xiàn)的，可以類比于大面積洪水的水資源水量災(zāi)害的水資源水質(zhì)災(zāi)害。中國水質(zhì)科學(xué)與工程學(xué)科的時代性挑戰(zhàn)與任務(wù)是，通過水處理的技術(shù)途徑防止這一嚴(yán)竣形勢的出現(xiàn)。具體的設(shè)想有：在2025年內(nèi)，開發(fā)出具有突破性的水處理新工藝以及強化現(xiàn)有工藝的改造技術(shù)，使水處理設(shè)施的建造和運行費用比現(xiàn)有同樣規(guī)模的設(shè)施降低約1/4～1/3，甚至更多。這可稱為虛的資金來源。實施水工業(yè)的水價概念將是資金的實在來源。在兩者的結(jié)合下，中國在2025年內(nèi)可能逐步做到每年不再欠水質(zhì)債，并在2050年前水資源不再出現(xiàn)Ⅳ類以及低于Ⅳ類水質(zhì)的現(xiàn)象。 2對水處理技術(shù)的再認(rèn)識 按高新技術(shù)時代的學(xué)科要求，對現(xiàn)有的水處理技術(shù)重新評價，是預(yù)測21世紀(jì)水處理科技如何發(fā)展的頭一步工作。下面試提出現(xiàn)有水處理技術(shù)的三點不足之處，希望引起評論。 （1） 水質(zhì)的替代參數(shù)不能精確描述水質(zhì) 描述水質(zhì)的參數(shù)有兩類，一類僅表示水中的一種成分的濃度，另一類則表示一組成分的濃度，稱水質(zhì)的替代參數(shù)。替代參數(shù)是描述水處理過程的主要參數(shù)。但由于替代參數(shù)不能精確描述水質(zhì)，水處理過程也就得不到精確的描述。濁度的不精確性就是一個最好的例子。濁度是飲用水標(biāo)準(zhǔn)中的一個主要替代參數(shù)。它的大小是以水的透過光或者散射光的能力來度量的。一般說來，濁度越小，水質(zhì)越好。但濁度實際是用來表示水中的性質(zhì)、形狀、大小和質(zhì)量各異的多種微粒物對水質(zhì)所產(chǎn)生的影響的總和。這顯然是一種不精確的水質(zhì)描述。美國Milwaukee市1993年3～4月因飲用自來水出現(xiàn)約40萬人患隱孢子蟲病惡性事件的原因，即可解釋為這個不精確性所致。在這個水傳染疾病大爆發(fā)的期間，該市自來水的濁度本來是符合飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的。遺憾的是，自來水中所含的粒度為4～5μm的致病因子小隱孢子蟲卵囊，濁度則無能力描述出來。 五日生化需氧量（BOD5）這個替代參數(shù)的不精確性也是一個很好的例子。這個以有機物在生物降解過程中的氧氣需要量作為有機物的當(dāng)量代表，概念上完全無瑕。BOD5的不精確性源于測定方法，這包括：測定過程中的微生物生長環(huán)境與生產(chǎn)中的環(huán)境迥異；BOD5與總BOD無精確數(shù)量關(guān)系；不考慮廢水中各有機物物種和濃度所產(chǎn)生的生化過程差別；不考慮接種所用的，由不同物種、不同密度的微生物所組成的生態(tài)系統(tǒng)的生化過程的差別。 另外，以C5H7NO2作為細(xì)菌成分來書寫有機物降解的化學(xué)計量方程式，實際上也是一種替代參數(shù)的概念，應(yīng)該質(zhì)疑。 因此，為了精確地描述水質(zhì)，有必要對這些替代參數(shù)的應(yīng)用作出新的詮釋或修正，或者創(chuàng)設(shè)更好的水質(zhì)參數(shù)。 （2） 缺乏精確理論 這表現(xiàn)出下列一些現(xiàn)象： 1）對一個新的水處理過程和它的每一個階段所產(chǎn)生的處理效率的精確數(shù)據(jù)必需通過中試廠進(jìn)行模擬試驗獲取，無計算理論可循。 2）水處理設(shè)備的構(gòu)型越復(fù)雜，其各部分尺寸的確定越要依賴經(jīng)驗規(guī)則。例如劃分成五個區(qū)的機械攪拌澄清池，每個區(qū)所占池子總?cè)莘e的百分?jǐn)?shù)都是由經(jīng)驗定的。 3）理論和設(shè)計間的突出反差：對某些處理設(shè)備，一方面是存在一序列的用復(fù)雜的數(shù)學(xué)方程描述的理論，另一方面則是，它們的設(shè)計仍然只是按照規(guī)范條文，只需要進(jìn)行簡單的計算?？鞛V池就是一個很好的例子。缺乏精確理論使水處理技術(shù)停留在經(jīng)驗技術(shù)階段。 （3） 分析思路要另辟蹊徑 水處理技術(shù)缺乏精確理論的一個原因，可能是對水處理過程分析的思路不合拍。于是就出現(xiàn)尋求新思路的問題。 按混沌的概念，紊流、微生物群體的生長這些水處理過程常見的現(xiàn)象都屬于混沌，因此混沌也就自然成為一條新思路，值得加以討論。 什么是混沌？可以通過著名的“蝴蝶效應(yīng)”獲得初步概念。“對初始條件的敏感依賴性”是混沌的一個基本條件?！昂?yīng)”是對這一條件的夸大表述。其意思是：南美亞馬遜河流域熱帶雨林中一只蝴蝶的翅膀扇動所引起的擾動氣流，兩周后可能在北美的得克薩斯州引起一場龍卷風(fēng)。Wiener引用一首民謠對“蝴蝶效應(yīng)”做了生動的表述，增加了對它的可理喻性。民謠為：釘子缺，蹄鐵卸；蹄鐵卸，戰(zhàn)馬蹶；戰(zhàn)馬蹶，騎士絕；騎士絕，戰(zhàn)事折；戰(zhàn)事折，國家滅（張建樹《混沌生物學(xué)》第1章）。這里，釘子是“蝴蝶”。 實際上，水處理過程中有許多現(xiàn)象可以認(rèn)為是“蝴蝶效應(yīng)”。上述Milwaukee事件就是一個例子，其中的小隱孢子蟲卵囊是“蝴蝶”，而流行病大爆發(fā)則為“龍卷風(fēng)”。另外，活性污泥法中出現(xiàn)的污泥膨脹現(xiàn)象，也是一個例子。污泥膨脹指，在沉淀池內(nèi)正常狀態(tài)下只占一定池子容積比例的污泥，由于在短時間內(nèi)出現(xiàn)污泥容積突然膨脹，從而打亂了活性污泥法正常運行的現(xiàn)象。這里“龍卷風(fēng)”顯然是污泥膨脹，但“蝴蝶”則有多種“形態(tài)”。 雖然混沌可以引起思路的活躍，但仍只是思路之一例。 3創(chuàng)新芻議 積極創(chuàng)新是中國水處理科技履行時代任務(wù)的必經(jīng)之路。通過創(chuàng)新才能較大幅度地降低水處理設(shè)施的建造和運行費用以及疑難性水處理問題的解決。創(chuàng)新必須充分利用、發(fā)揮高新技術(shù)時代的科技特點和優(yōu)勢。下列芻議多有暢想和臆想之處。 （1） 新材料的利用 主要在兩個方面：水處理設(shè)備的構(gòu)型創(chuàng)新及創(chuàng)制具有獨特水處理性能的新材料。包括： 1）根據(jù)優(yōu)化水處理整體過程的需要，利用新材料創(chuàng)建水處理廠更緊湊的新的整體構(gòu)型，避免傳統(tǒng)的平面式的松散構(gòu)型。 2）根據(jù)優(yōu)化反應(yīng)過程混合狀態(tài)的需要，利用新材料創(chuàng)制新的單元設(shè)備的構(gòu)型，改變傳統(tǒng)的盒子式構(gòu)型。 3）根據(jù)優(yōu)化水處理過程的需要（如膜濾組件、填料、濾料的構(gòu)型以及濾膜的抗堵塞性能等），創(chuàng)制新性能的材料。 （2） 生物技術(shù)的利用 可分兩方面：創(chuàng)制微生物型的水處理制劑及創(chuàng)制具有新材料和生物技術(shù)兩者特點的水處理器材。水處理微生物制劑的創(chuàng)制有三個層次： 1）現(xiàn)有的EM技術(shù)（effective microorganisms有效微生物群）可視為第一層次。EM技術(shù)是指通過投加一種特制的微生物活性制劑以取得生物處理的優(yōu)化效應(yīng)的生物技術(shù)（《給水排水》1995年3月宋昆衡文）。 2）用天然微生物種，按原水水質(zhì)及處理要求專門配制的優(yōu)化生物處理的微生物制劑的出現(xiàn)，可以稱為第二個層次。 3）第三層次是利用生物技術(shù)，為高效水的生物處理生產(chǎn)人工細(xì)菌物種或物種群體，為疑難性水處理問題生產(chǎn)特效的人工細(xì)菌物種或群體。 創(chuàng)制有利于水處理的構(gòu)型同時兼有生物處理功能的填料、吸附劑、濾料甚至水處理組件等器材，可以作為可能出現(xiàn)的新材料與生物技術(shù)結(jié)合利用的例子。 （3） 水處理技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科的建設(shè) 結(jié)合水處理科技特點的需要，創(chuàng)設(shè)幾門水處理的技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科，是促進(jìn)21世紀(jì)水處理創(chuàng)新能力的最根本因素。試列出幾門學(xué)科并略加說明： 1）水處理過程水力學(xué)：特別注重在池子、容器一類的約束條件下的水流結(jié)構(gòu)及其形成的混合狀態(tài)； 2）水處理過程動力學(xué)：包括物理的、化學(xué)的和生物過程的； 3）水處理過程熱力學(xué)：主要是化學(xué)熱力學(xué)和生物化學(xué)熱力學(xué)； 4）水處理過程微生物學(xué)：要包括微生物群體生態(tài)學(xué)和應(yīng)用生物技術(shù)； 5）水處理界面物理化學(xué)； 6）水處理反應(yīng)器理論； 7）水處理過程的模擬、模型理論及實驗技術(shù)； 8）水處理過程的應(yīng)用數(shù)學(xué)方法。 （來源：工業(yè)水處理，2000 年 1 月 第 20 卷第 1 期）
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