完全可以想象，水資源在2050年人口暴增的“超級(jí)城市”會(huì)是多么稀缺。以當(dāng)今世界為例，水資源短缺已成為全球最嚴(yán)重的問(wèn)題之一。
眾多國(guó)家把處理廢水和提供飲用水視作兩碼事―――前者是一種支出，后者為一種收入。然而，通過(guò)污水處理，兩者可以息息相關(guān)，許多水權(quán)威專家目前吁請(qǐng)各國(guó)政府及水務(wù)管理機(jī)構(gòu)，對(duì)上述兩大領(lǐng)域進(jìn)行整合，開(kāi)拓一個(gè)可循環(huán)使用的新水源。
A新水源
新生水喚醒“花園城市”
彈丸之地新加坡，處處綠茵噴泉，被評(píng)為最適合人類居住的亞洲城市之一。但回眸上個(gè)世紀(jì)前半葉，新加坡面臨的是水資源不足、河水污染，甚至一直到上世紀(jì)70年代，還有3200公頃的土地常被海水淹沒(méi)。但在本次上海世博會(huì)新加坡館里，我們找到了新加坡變化的答案。
反向滲透甩掉雜質(zhì)病菌
近年來(lái)，新加坡政府花巨資修建了新生水廠，回收生活用水，經(jīng)過(guò)高科技處理使其成為純凈水。新加坡人把這種再生水親切地稱為“新生水”。
新生水利用了“微過(guò)濾”和“反向滲透”兩項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。生產(chǎn)過(guò)程分三步：先用微過(guò)濾將污水中大體積顆粒、細(xì)菌過(guò)濾，再用高壓將污水?dāng)D壓透過(guò)反向滲透隔膜，最后再用紫外線消毒，污水重獲“新生”。
其中，“反向滲透”最為關(guān)鍵。若放大一億倍，滲透隔膜微孔只有網(wǎng)球大小，受污染化學(xué)物質(zhì)體積如同足球，細(xì)菌相當(dāng)于一幢兩層樓。在隔膜的微孔面前，一切都是“龐然大物”，難以通過(guò)。而水分子的體積和乒乓球差不多，能夠順利過(guò)關(guān)。
循環(huán)管網(wǎng)污水與凈水“相接”
新加坡政府還改建了城市的供水管網(wǎng)，把污水處理管線和供水管線對(duì)接，形成全城統(tǒng)一的循環(huán)管網(wǎng)。市民用水后，污水進(jìn)入深隧道陰溝系統(tǒng)收集起來(lái)，再按上述的三個(gè)步驟接受“整容大手術(shù)”，煥然一新后進(jìn)入供水管。
經(jīng)專家鑒定，新加坡生產(chǎn)的新生水清潔度比世界衛(wèi)生組織規(guī)定的國(guó)際飲用水標(biāo)準(zhǔn)高出50倍。然而，考慮到居民的接受程度，新生水中的絕大部分都被用于芯片制造、制藥等需要高度純凈水的工業(yè)，以及工商業(yè)建筑中的冷卻系統(tǒng)用水。僅有1%的新生水和天然水混合后送往自來(lái)水廠，經(jīng)進(jìn)一步處理后成為飲用水。
“新生水”2050年可行性報(bào)告
據(jù)估計(jì)，全世界有半數(shù)以上的國(guó)家和地區(qū)缺乏飲用水。殘酷的現(xiàn)實(shí)使得水科技的研究不僅朝“零能源”方向發(fā)展，甚至還可在處理廢水的過(guò)程中產(chǎn)生能源。目前，少數(shù)幾個(gè)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證明，凈化處理后的廁所污水已成為最具前景的替代水源。
新生水的誕生，不僅讓地球和人類多了一個(gè)水資源,還帶來(lái)了附加的經(jīng)濟(jì)效益。首先是節(jié)約了工業(yè)用水,其次是節(jié)約了用戶的水費(fèi)，新生水的生產(chǎn)成本是海水淡化的一半。新生水案例還證明了一點(diǎn)，即技術(shù)的難題可以攻破。
接下來(lái)5~10年，水科技應(yīng)重點(diǎn)考慮―――如何提高其可續(xù)性，包括延長(zhǎng)過(guò)濾薄膜壽命、減少能源和化學(xué)物的使用，以及過(guò)程中所產(chǎn)生的垃圾等。
B新理念
飲水思源源自馬桶
美國(guó)宇航局為節(jié)約太空飲用水龐大開(kāi)支，創(chuàng)造了一套可以把尿液轉(zhuǎn)化為純凈水的系統(tǒng)。但日常生活中，你會(huì)喝來(lái)自馬桶的水嗎？即便是新加坡如此純凈的“新生水”都難以抹去人們的心理潔癖。“飲水思源”這個(gè)詞對(duì)于再生水來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是個(gè)尷尬。然而，美國(guó)加州橘子郡的居民做出了勇敢的嘗試。
加州圣地亞哥市的橘子郡有著號(hào)稱世界上最大的“從廁所到水龍頭”工程系統(tǒng)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念就是在許多城市的衛(wèi)生間下水道直接取水，經(jīng)過(guò)初步清污之后將一部分水送至管道，通過(guò)過(guò)濾器和儲(chǔ)水槽進(jìn)行凈化。另一部分則用以隔絕闖入地下水系統(tǒng)的海水。
為了完成“一系列處理”，橘子郡花費(fèi)了近5個(gè)億，每天可以把7千萬(wàn)加侖的污水變成飲用水。經(jīng)過(guò)多年的推廣，如今的數(shù)百萬(wàn)名橘子郡居民漸漸開(kāi)始適應(yīng)飲用污水凈化成的飲用水。桔子郡水利官員算過(guò)一筆賬：凈化污水要比淡化海水便宜一半，或者只是其三分之一的價(jià)格。因此，他們相信一旦經(jīng)驗(yàn)推廣，這套系統(tǒng)可以在每一個(gè)干旱的沿海地區(qū)代替淡化海水技術(shù)。本報(bào)記者徐婉玲
C新趨勢(shì)
十八般武藝
“應(yīng)對(duì)”水
像植物一樣凈水
目標(biāo)：用更節(jié)能的方式來(lái)進(jìn)行水處理
現(xiàn)狀：2011年前初步小規(guī)模測(cè)試
植物通過(guò)水通道蛋白利用滲透壓將水吸入根部，這種方式不需要耗能?，F(xiàn)在，一家丹麥公司正開(kāi)發(fā)利用同樣原理凈水的膜，這種膜可將海水凈化為飲用水，其成本只有傳統(tǒng)反滲透系統(tǒng)的1/3，而耗能只有其1/10。膜上的蛋白通道，直徑只有幾個(gè)納米，可以（也只可以）讓水分子通過(guò)。
如“血小板”一樣修復(fù)
目標(biāo)：將橡膠狀碎塊泵入系統(tǒng)中，并能自動(dòng)尋找和修補(bǔ)裂縫。
現(xiàn)狀：2008年已在英國(guó)投入使用
蘇格蘭某公司有一套不用開(kāi)挖地面的管道修復(fù)系統(tǒng)，它模仿了血液在傷口處凝結(jié)的模式。一旦檢測(cè)到泄漏，服務(wù)卡車就會(huì)開(kāi)到附近的消防栓處并泵出“血小板”―――一種糊狀的、像橡膠一樣的、體積從一毫米到兩英寸不等的顆粒，橡膠粒的大小取決于裂縫的大小。“血小板”不斷在管道中運(yùn)行，直到遇到滲漏處外流的壓力。隨后血小板會(huì)在滲漏處凝結(jié)成塊。公用事業(yè)公司甚至不需要知道泄漏的確切位置。
“微創(chuàng)”路面鋪管道
目標(biāo)：用滑入鋪設(shè)法應(yīng)對(duì)水管破裂
現(xiàn)狀：已有幾千英尺的管道被用這種方法修復(fù)
要想修復(fù)破損而又不用開(kāi)挖地面還有另一個(gè)方法，那就是在破裂的管道內(nèi)再鋪一層新的內(nèi)襯。這種技術(shù)目前主要在污水管道系統(tǒng)中應(yīng)用，污水主要依靠重力運(yùn)動(dòng)，對(duì)管壁的壓力較小。美國(guó)密蘇里州一家技術(shù)公司新推出的新管道內(nèi)襯可以承受較高管內(nèi)壓力，因而可被用來(lái)修復(fù)飲用水水管。只需在距斷裂點(diǎn)的700英尺處的管道上開(kāi)兩個(gè)接口，工人從其中一個(gè)接口處注入由玻璃纖維等復(fù)合材料和熱固性環(huán)氧樹(shù)脂組成的內(nèi)襯，并使其鋪在損壞的原管道內(nèi)壁上。然后注入然后注入熱水使內(nèi)襯變硬并密封，并最終緊貼在原管道的內(nèi)壁上。(吳涵)
凈水摩天樓令水系潔凈循環(huán)
2010eVolo摩天大樓建筑競(jìng)賽中，專門為雅加達(dá)附近河流設(shè)計(jì)的凈水摩天大樓令人驚嘆。這部名為“芝利翁改進(jìn)工程”的凈水摩天大樓，旨在解決住房和污染問(wèn)題。多條管道將凈水摩天大樓與河流相連，污水凈水從這些管道中進(jìn)出。大樓采用三種凈水方法。第一種，分支水管道將抽取進(jìn)來(lái)的水分類，剔除水中的垃圾，用以制造化肥。第二種，提取水中的有害物質(zhì)，加入有益的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，再送回河流中。第三種，收集來(lái)自居民的生活廢水，處理、過(guò)濾后再任其匯入河流中。
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