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创新实现清洁饮用水和处理污水两手抓
 
慧聪网   2005年11月14日9时4分   信息来源:科技日报    

    从20世纪初开始,美国与很多国家一样,对水的需求日益增大,水已成为制约经济发展的重要因素。

  但美国当时的供水系统状况令人担忧,不清洁的水对公众健康造成很大威胁。房屋内部的下水道极为少见,特别是在农村地区。在若干户合住的约有2000人的经济公寓里,没有一户安装浴缸,污水也往往直接排入街道或街沟内。未经处理的工业废水径直排入河流或湖泊,而大部分河湖是饮用水的水源。此外,生产清洁水的设施也十分短缺。

  结果,通过饮用水传染的疾病十分猖獗。每年仅伤寒就造成万分之二点五的死亡率,两种最常见的饮水疾病———痢疾和腹泻,成为美国第三大死亡病,霍乱大爆发更成为常见威胁。

  保证有良好的水质和供应充足的水,成为土木工程师面临的两大挑战。由于他们多年来坚持不断的创新,很多由饮水引起的疾病在美国已基本杜绝。安全的供水系统将清洁水输送到家庭、公寓和工厂。

  采用氯气处理自来水得到广泛应用。氯气被证明是极为有效的消毒剂,它能杀死多种细菌,因之可获得安全的饮用水。1908年,新泽西州的泽西市成为对市政供水实行氯处理的第一座美国城市。紧随其后的是芝加哥市,也建造了水处理厂。

  由于引入氯处理和其他消毒技术,因饮水引发疾病的死亡率、特别是伤寒的死亡率开始下降。到1918年,已有1000多个美国城市采用氯气处理自来水,每天氯化30亿加仑的水。二战之初,美国已不再发生伤寒、霍乱和痢疾。

  由于水处理的好处显而易见,美国公共卫生局制定了水清洁标准,以后随着不断鉴别出新的污染物,这一标准也在不断修改。目前,计算机化的监测装置可在整个处理过程中监视水中化学物和微生物,一些灵敏的装置可探测出含量仅一万亿分之一的污染物。最近,紫外辐照和臭氧消毒法也开始应用于清洁水设施中。

  随着用水量的不断增加,芝加哥和其他一些美国城市开始认识到,除了应该对日常用水进行消毒处理外,对人类产生的废水也应该进行处理。不久,工程师研发出处理废水的工艺,污水处理厂理所当然地成为清洁水系统的重要组成部分。

  此外,工程师还建造了大量的水坝、水库和储水池,以确保水的供应。

  1951年,采矿工程师罗宾斯建造了第一台硬岩石隧道掘进机。他发现,如果将边缘锐利的金属轮以正确的压力压到硬岩石表面,岩石就会粉碎。如果将这种金属轮或一组金属轮连续地靠在岩石上转动,并保持压力恒定,每次金属轮转动就会掘进很深。巨型隧道掘进机由此诞生,并成为建造市政主供水管线的主要手段。

  美国的加利福尼亚州是一个阳光充足、富有冲积土壤的地方,很适合发展农业,但却面临着缺水问题。特别是洛杉矶,情况更糟。洛杉矶的人口不断增长,而年降雨量又不均匀,加重了洛杉矶河供水的负担。

  为了应对这一问题,1902年,该市成立了第一个官方供水部,将具有创新意识的穆里霍兰德任命为该部主管。他首先改进了已有的供水系统,增加水库,扩大整个供水网,并实施加装水表以阻止浪费水的行为。由于穆里霍兰德的远见,1905年,该市市民批准了15亿美元债券的发行,使其大胆的计划得以实施。该计划建造了高架水渠,引入了来自东内华达州欧文斯河的清洁水。在穆里霍兰德的指挥下,有约5000名工人投入建设。该计划完成时,人们对穆里霍兰德仅利用重力就将河水引入的才能惊讶不止。

  穆里霍兰德只解决了洛杉矶地区的供水问题,美国西部大部分地区仍然面临缺水。于是,在上世纪30年代和40年代初,美国工程技术人员又建造了胡佛水坝和科罗拉多河高架水渠。胡佛水坝产生了综合效益:它形成了一个可防止干旱的大水库,满足了1400万人的用水需求;可更好地管理科罗拉多河的水量和控制危险的洪水;还为内华达州、亚利桑那州和加州提供大量的水电。高架水渠让科罗拉多州丰富的水源,经过沙漠和山区导向南加州的130多个社区。

  美国西部建水坝及引水渠的工作,已成为世界各国的样板。埃及在1970年建成的阿斯旺水坝,成为世界第三大水库。它驯服了曾每年造成水灾的尼罗河,并对600万亩干旱农田提供可以控制的灌溉水。阿斯旺水坝是一个巨大的工程挑战,涉及成千上万人的搬迁以及很多古遗址保护问题。该水坝使埃及增加了30%的可灌溉农田,并提高了远至阿尔及利亚的撒哈拉沙漠地区的地下水位。

  为了解决清洁水的供应,美国也很重视海水淡化的研发和利用。目前,海水淡化已成为实际可行的、提供新鲜水的重要手段之一。全世界已有7500多座海水淡化工厂投入运营,其中大部分是在中东的沙漠国家。

 
作者:张孟军 
 
 
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