趙 偉

（安徽工程大學(xué)，安徽 蕪湖 241000）

1 給排水行業(yè)面臨的問題

水是人類生存與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基本需求，也是基礎(chǔ)性自然資源及戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源。給排水行業(yè)主要圍繞水資源的利用進(jìn)行輸送和處理等。當(dāng)下我國給排水行業(yè)在獲得快速發(fā)展的同時(shí)也面臨一系列問題。

1.1 水資源短缺及利用效率低

我國在水資源方面的基本國情是人多水少、水資源時(shí)空分布不均勻。我國人均水資源占有量不足世界平均水平的1/3，被列為全球13 個(gè)人均水資源最缺乏的國家之一[1-2]。此外，我國水資源分布極不均勻。水資源中多數(shù)為洪水徑流（約占2/3），且大量淡水資源集中在南方， 北方淡水資源僅為南方的1/4。 特別是近20 年來，較少的水資源量及不均勻分布，使得水資源短缺在我國已經(jīng)成為十分緊迫的問題。

目前，我國年用水量已達(dá)6 000 億m3，超過美國的淡水利用量。 美國、日本年均淡水利用量不足我國的1/6[3]。 我國農(nóng)業(yè)用水量占總用水量的近60%，但其中一半以上的水量未達(dá)到有效利用。我國工業(yè)萬億元產(chǎn)值用水量約80 億m3， 是發(fā)達(dá)國家的10～20 倍，水的重復(fù)利用率（約40%）遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家的水平（75%～85%）[4]。 全國多數(shù)城市自來水管網(wǎng)漏失率為15%以上，部分甚至達(dá)到20%以上。 我國水資源利用效率地域性差異較大。 在空間上，我國的東、中、西部水資源利用效率由沿海向內(nèi)陸呈遞減趨勢(shì)。

1.2 水環(huán)境污染嚴(yán)重

我國污水的年排放總量已達(dá)到750 多億噸，但其中尚有部分未經(jīng)任何處理直接排入江河湖庫。 2011年，中國環(huán)境狀況總體平穩(wěn)，但在淡水環(huán)境、農(nóng)村環(huán)境方面仍面臨巨大挑戰(zhàn)。全國地表水水質(zhì)總體為輕度污染，湖泊富營養(yǎng)化問題突出。 我國主要大江大河如長江、黃河、珠江、松花江、淮河、海河、遼河、浙閩片河流、西南諸河和內(nèi)陸諸河十大水系的國控?cái)嗝娴乃|(zhì)等級(jí)，見表1 所示[5-6]。

表1 我國地表水及地下水水質(zhì)狀況

我國水體主要水質(zhì)污染物如表2 所示。 目前，我國很多作為城市供水水源的河流湖庫（太湖、巢湖）處于不同程度的富營養(yǎng)化水平，藻類頻發(fā)，藻毒素污染普遍；很多水源檢測(cè)出內(nèi)分泌干擾物質(zhì)、持久性有毒有害物質(zhì)以及幾十甚至上百種有機(jī)物。這些污染物進(jìn)入供水水源會(huì)造成水處理困難及飲用水水質(zhì)變差。

表2 我國水體主要污染物

1.3 飲用水安全問題突出

由于取水水源受到污染，以及傳統(tǒng)的凈水工藝及輸送存儲(chǔ)過程中易受到二次污染，我國很多城市的飲用水水質(zhì)缺乏安全保障。 此外，國家對(duì)飲用水標(biāo)準(zhǔn)不斷提高要求，由1996 年國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的35 項(xiàng)增加到2001 年的96 項(xiàng)，增加至目前達(dá)106 項(xiàng)，并對(duì)飲用水中氨氮、藻毒素、消毒副產(chǎn)物和多種有毒有害物質(zhì)提出了更嚴(yán)格的規(guī)定[7]。目前，有很多城市的飲用水水質(zhì)不能達(dá)到新的飲用水標(biāo)準(zhǔn)。而農(nóng)村由于缺乏基本的處理措施，飲用水問題更為嚴(yán)重。 這些飲用水水質(zhì)問題嚴(yán)重影響威脅到城鄉(xiāng)居民的健康和安全，成為亟待解決的重要問題。

1.4 水的安全輸配水技術(shù)亟待提高

城市規(guī)模的擴(kuò)大造成對(duì)應(yīng)的城市供水管理規(guī)模迅速增大以及水廠供水半徑大大增加。這些都導(dǎo)致管網(wǎng)漏失現(xiàn)象普遍，管網(wǎng)損失嚴(yán)重[8]。 此外，管網(wǎng)對(duì)水質(zhì)的影響問題突出，在許多城市輸配水系統(tǒng)成為制約供水水質(zhì)安全的主要因素。隨著城市化的高速發(fā)展及人居環(huán)境的改善，人們對(duì)景觀用水、雨水利用、中水處理以及建筑的二次供水等輸配水技術(shù)提出了新要求。各種大型公共、商業(yè)、地下建筑、超高層以及地鐵、隧道等交通樞紐工程的發(fā)展，對(duì)消防給水技術(shù)提出了許多新的挑戰(zhàn)。

綜上所述，水已成為制約我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的極為重要的因素。 面對(duì)新形勢(shì)下水資源的短缺，水環(huán)境嚴(yán)重污染及社會(huì)發(fā)展對(duì)水的需求，給排水行業(yè)呈現(xiàn)以下的發(fā)展趨勢(shì)：

（1）開發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的水污染控制新工藝、新技術(shù)，提高城市和工業(yè)廢水的處理效能；

（2）開發(fā)利用新的非傳統(tǒng)水資源，包括污水的再生回用、雨洪水的儲(chǔ)蓄利用、海水的淡化利用；

（3） 開發(fā)與實(shí)施各類建筑的節(jié)水技術(shù)和裝置，推廣水的循序利用、 循環(huán)回用和分質(zhì)利用的工程措施，提高水資源利用效率，緩解資源型缺水、水質(zhì)型缺水等矛盾；

（4）研究飲用水安全保障技術(shù)和安全輸配水技術(shù)以及提高水質(zhì)的關(guān)鍵技術(shù)，以滿足城鄉(xiāng)居民對(duì)飲用水水質(zhì)安全的迫切需要。

給排水行業(yè)的這種發(fā)展趨勢(shì)必然導(dǎo)致高等學(xué)校中給排水專業(yè)的內(nèi)涵發(fā)生變化。 主要變化如下。

1.4.1 水環(huán)境污染導(dǎo)致專業(yè)內(nèi)涵的發(fā)生變化

（1）微污染水處理技術(shù)的重視。目前，由于受到污染，水環(huán)境（河流、湖泊等）存在有復(fù)雜的污染物質(zhì)，如內(nèi)分泌干擾物、微量難降解有機(jī)物（POPs）、藻毒素、微生物等。而澄清、過濾、消毒等常規(guī)的給水處理工藝難以將這些復(fù)雜污染物去除。這種含有復(fù)雜污染物質(zhì)水體作為供水水源必然導(dǎo)致水廠出水水質(zhì)下降，從而影響飲用水水質(zhì)。 此外，國家飲用水安全方面越來越重視，并不斷提高飲用水標(biāo)準(zhǔn)。因此，近年來微污染水處理技術(shù)的研究及發(fā)展逐步成為熱點(diǎn)，并產(chǎn)生了一系列研究成果。這些研究成果促進(jìn)了微污染水源處理技術(shù)的提高。這就要求我們?cè)诮o排水專業(yè)在課程設(shè)置中加大對(duì)于微污染水的學(xué)習(xí)深度，增加該方向的最新研究成果。

（2）氮、磷等營養(yǎng)性物質(zhì)的高效去除。 一方面，隨著“綠水青山就是金山銀山”理念的深入人心，我國對(duì)污水排放標(biāo)準(zhǔn)及地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求不斷提高。另一方面， 我國水體較嚴(yán)重的富營養(yǎng)化仍未得到改善，國家正大力整治黑臭水體。 因此，污水廠出水中N、P 等營養(yǎng)性物質(zhì)的經(jīng)濟(jì)高效利用以及如何降低目前水體中已有營養(yǎng)性物質(zhì)的已成為重要課題[9]。

（3）污廢水的資源化利用得到重視。 隨著循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念深入人心，過去將污水中的污染物完全當(dāng)作有害物質(zhì)的理念也得到更正。 目前，污水處理過程的資源化利用技術(shù)得到重視，并發(fā)展出一系列新的污水資源化利用技術(shù)，如微生物燃料電池、營養(yǎng)物質(zhì)回用等。此外，污水廠中污泥的資源化利用越來越普遍，包括污泥厭氧消化中的產(chǎn)氣利用、 污泥干化焚燒發(fā)電、污泥建材等[10]。

這些行業(yè)新方向的發(fā)展變化必然要求給排水專業(yè)內(nèi)涵發(fā)生一定的變化，并促使專業(yè)體系及教學(xué)課程改革。

1.4.2 新工藝、新材料的發(fā)展促使專業(yè)方向的變化

為了應(yīng)對(duì)當(dāng)前日益突出的水質(zhì)問題，給排水行業(yè)通過不斷實(shí)踐開發(fā)出一系列新的水處理工藝，并逐步成為水處理工藝的發(fā)展方向，如生物技術(shù)、膜技術(shù)、高級(jí)氧化技術(shù)和生態(tài)工程技術(shù)。其中既有水處理工藝體系的改變也有單元處理技術(shù)的改變。如已經(jīng)開發(fā)出包括預(yù)處理、強(qiáng)化常規(guī)處理、深度處理、安全消毒的工藝體系用于處理微污染原水。 另外，膜成本的大幅度降低使得膜技術(shù)在水處理單元中得到大量應(yīng)用，從而產(chǎn)生一系列膜處理工藝。 隨著新工藝的快速發(fā)展，一系列新材料如納米材料在水處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。這些新工藝及新材料的發(fā)展與應(yīng)用對(duì)于給排水專業(yè)來說拓寬了專業(yè)知識(shí)面，對(duì)專業(yè)知識(shí)體系的建立或更新提出了更高的要求，由此帶來專業(yè)知識(shí)體系的變革導(dǎo)致專業(yè)方向的多元化。

1.4.3 高新技術(shù)的發(fā)展成為專業(yè)發(fā)展的新增長點(diǎn)

當(dāng)今給排水工程設(shè)施越來越復(fù)雜，機(jī)電設(shè)備在整個(gè)工程中的投資比例不斷增大，機(jī)電設(shè)備的集成度及技術(shù)含量不斷提高。同時(shí)大數(shù)據(jù)、信息技術(shù)、仿真模擬技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等高新技術(shù)在給排水工程中得到越來越多的應(yīng)用，如大型自來水廠和污水處理廠的智運(yùn)行過程智能化程度越來越高， 操作人員越來越少。高新技術(shù)在給排水工程中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為：（1）設(shè)備化、集成化。 為大型給排水工程的建設(shè)提供良好的條件，大大縮短工期；（2）檢測(cè)手段儀表化、實(shí)時(shí)化。對(duì)水質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為遠(yuǎn)端進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集；（3）運(yùn)行控制自動(dòng)化、智能化。 通過前一步現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集傳輸后，分析是否需要采取措施進(jìn)行遠(yuǎn)程控制， 調(diào)整工藝參數(shù)， 達(dá)到良好的水處理效果。（4）工程設(shè)計(jì)模塊化、數(shù)字化。提高工程的設(shè)計(jì)協(xié)同配合，提高設(shè)計(jì)效率。 高新技術(shù)在給排水行業(yè)中的應(yīng)用必然要求高校給排水專業(yè)的課程中增加智能自動(dòng)化化、編程等課程的開設(shè)學(xué)時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)編程能力及多專業(yè)合作解決問題的能力。

2 結(jié)論與展望

人們對(duì)于高質(zhì)量生活及綠水青山的向往以及國家對(duì)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，倒逼給排水行業(yè)在改善飲用水水質(zhì)及改善水環(huán)境上下工夫，也意味著給排水專業(yè)的內(nèi)涵將發(fā)生變化。 同時(shí)當(dāng)前新材料、新工藝的發(fā)展在給排水行業(yè)帶來發(fā)展的同時(shí)，也讓給排水專業(yè)發(fā)展方向發(fā)生了一定的變化。 隨著信息技術(shù)浪潮的來臨，大數(shù)據(jù)、智能化等技術(shù)應(yīng)用于給排水行業(yè)，給行業(yè)帶來新的增長點(diǎn)，同時(shí)也給高校給排水專業(yè)的內(nèi)涵智能化發(fā)展提供了借鑒。給排水行業(yè)的發(fā)展與給排水專業(yè)未來應(yīng)該努力形成良性的正反饋，促進(jìn)給排水專業(yè)未來更好地發(fā)展。