水化学与水处理技术

0 绪论

一、水资源

水是一种宝贵的自然资源；水是人类和一切生物赖以生存的物质基础；

水是可以更新的自然资源, 能通过自身的循环过程不断地复原。

全球总贮水量估计为 13.9 亿立方千米, 其中海洋就占 97.2％, 而淡水总量仅为

0.36 亿立方千米, 除冰川和冰帽之外, 可利用的淡水总量不足世界总贮水量的 1％。这部分淡水与人类的关系最密切, 并且具有经济利用价值, 虽然在较长时间内可以保持平衡, 但在一定时间、空间范围内, 其数量却是有限的, 并非取之不尽, 用之不竭的。

二、水危机

1. 水的危机

水是生命的源泉，是社会经济发展的命脉。在3月18日，联合国发出警告，除非各国政府采取有力措施，否则到2025年，世界上就将有近1/3的人口(23亿人)无法获得安全的饮用水，其主要原因是这些地区的水资源短缺。

目前，随着人类生产的发展和生活水平的提高，用水量以每年接近5%的速度递增，照此下去，每15年用水总量就翻一番，在2030年以前，地球上将有1/3以上的人面临淡水资源危机。

2. 水危机产生的原因

(1) 自然条件的影响

淡水在地球上的分布极不均匀, 而且受气候变化的影响, 所以许多国家和地区用水甚缺。例如我国华北和西北处于干旱或半干旱气候区, 季节性缺水很严重;

北非和南撒哈拉地区、阿拉伯半岛、伊朗南部、巴基斯坦和西印度是年降雨长期平均变化最大的区域, 其变化的幅度超过40％, 美国西南部、墨西哥西北部、非洲西南部、巴西最东端以及智利部分地区也是如此。

(2) 城市与工业区集中发展

200 多年来, 世界人口趋向于集中在占地球较小部分的城镇和城市中, 在20世纪中期以来, 这种城市化进程已明显加快,；

目前世界上城市居民约占世界人口的41.6％, 而城市占地面积只占地球上土地总面积的0.3％, 在城市和城市周围又大量建设了工业区, 因此集中用水量很大, 超过当地水资源的供水能力。

用水量的增加表现在三个方面: 公共用水、工业用水、农业用水。公共用水仅占很小比例(全球5～6％); 据不完全统计, 近40年来, 全世界工业用水增加近7倍, 农业用水仅增加2倍, 在发达国家工业用水占40％以上, 而在发展中国家工业用水则不到10％。在工业用水中, 主要是能源部门、冶金工业、化学工业等部门的冷却用水量大, 如在热电厂, 每生产1000千瓦时电, 需用水200～500立方米; 农业用水的消耗主要是灌溉用水。

(3) 水体污染破坏了有限的水资源

这是造成水危机的重要原因之一。

(4) 用水浪费

城市生活用水浪费最大的是管网和卫生设备的漏水。据估计北京市漏水量占总用水量的10～40％, 最严重住宅区可达70％。占工业用水的70％的工业冷却水必须采用循环冷却水处理技术。

3. 我国水资源的危机

中国水资源总量为2．8万亿立方米，居世界第4位，次于加拿大、巴西和俄罗斯，略多于美国和印尼，占世界水资源总量的7%。

但中国人均水资源量为2304立方米每人，处于缺水上下限(3000～1000立方米每人)的中值，在世界银行近年做连续资源统计的132个国家中居第82位，只有世界平均水平的31%，属于水资源紧缺的国家(以上均按1998/99世界银行年度报告最新统计)。

中国的水资源分布同样很不均匀。中国北方人均水资源仅为995．4立方米每人，属于严重缺水，并由于水污染和水土流失使情况更为恶化；中国的南方人均水资源量虽然超过人均3000立方米每人的缺水上限，但由于分布不均(如上海仅为185立方米每人)和污染严重，使得工业、农业和人民生活将得不到按现模式发展的足够水资源供应。

三、节水

水资源短缺对于中国大部分地区都是最根本的问题。水资源供需矛盾解决的根本办法也正是节水。这里说的节水是广义的节水，有三方面的含义。

1．节约用水

节约用水指降低每公斤粮食的耗水量、万元工业产值的耗水量和每人的生活用水量。

目前农业用水占工农业和生活用水的75%左右，节水工作应以农业节水灌溉为重点。

目前我国的万元工业产值耗水量一般是发达国家的10～20倍，个别行业达45倍；我国每公斤粮食的耗水量是发达国家的2～3倍；我国城市人均耗水量已接近发达国家的中等水平。

必须把节约用水作为一项长期措施，落实到每个企业、每个村落和千家万户。

2．提高水的重复利用率

提高水的重复利用率指工业生产的循环用水。目前我国工业生产用水的重复利用率约为40%，远低于发达国家75%～85%的水平。

3．污水资源化

污水资源化指通过污水处理提高水的类别，从而使该排放掉的污水分别达到生态、农业、工业或生活用水的标准，使其资源化，是跨类别的广义重复利用。

四、水工业

如果把20世纪称作石油世纪的话，那么21世纪很可能就是水世纪。

与变幻莫测的通讯技术产业相比，水工业广阔的市场、巨额的产值和稳定的收益无疑更具吸引力。难怪纽约一家投资公司的首席专家伊丽莎白把水工业称之为“下一世纪最好的投资领域”。

水处理工业由水工业企业、水工业制造业、水工业高新技术产业三部分组成。

1．水工业企业

水工业企业将给水排水有机地统一起来。水是一种可再生资源：取水是对自然资源水的加工活动；排水是对废水进行处理的工业活动。不可偏废任何一方。

2．水工业制造业

水工业制造业是由生产给水排水行业所需的机电、化工、生物、冶金、材料以及电子等技术装备产品的工业部门无形中组成的工业系统，

它是给排水事业的支柱工业，必须与给排水事业同步发展；

3．水工业高新技术产业

水工业高新技术产业是指在给排水行业中运用高新技术开发出来的产业。

科技进步可以有效地为水工业可持续发展提供可靠的依据和手段，促进水工业管理水平的提高，并提高水资源综合利用效率和经济效益，提供保护水资源和生态环境的有效手段。

五、国外水处理技术发展的特点

1．政府与民营机构联手

目前在美国、南美洲一些国家和亚洲的印尼等国的许多城市都开始和民营水务公司展开合作。仅供水一项，水工业全球的年产值就可以达到4000亿美元，这相当于全球石油工业的40％。