基于多種認識,從原理尺度、經濟運載、能量密度、多級利用等方面提高水的信息當量,體現城市—農村—企業—家庭的水價值觀的多重性,以工業園、規模農場為示范,追求生態多樣性,充分認識水溶液性質的特征和作用,實現水利工程與水質工程的結合,發揮水文化與水經濟的互益理念,成為未來水工業的發展方向。水的擴散,從天然水體到農村的土地園林,通過動力流或重力流進入城市,再次分配到企業與家庭,用戶成為最終的受體,包括動植物與產品,執行了為人類服務的目的。然后,承載了能量與熱量的污廢水再回到大自然,這個過程實現了熵增/減的物質—能量—電子等信息的交換。特別指出,溶液性質的概念在純水—純凈水—地表水—污水—工業廢水—廢液的自然作用與逆向有序作用過程中,結合元素化合物的離心與向心作用趨勢,識別水合物與溶解態的離子化合物,預測和防治地表水中鹽分持續積累的環境演變,對于構造水環境與生態平衡,控制水質變化向有利于工業、農業等經濟與生態過程的反饋,實現難降解工業廢水循環利用的梯級調控等方面,將發揮重要作用。 有毒/難降解工業廢水的重要特征表現為水質來源多樣、化學組成復雜、危害與價值共存、多受體復合污染、化學反應性不確定等,由此帶來了其處理工藝的多途徑選擇的存在,如相分離、有機物氧化、產能除碳、耗能礦化、脫氮除磷、硫氧化還原、重金屬分離與歸趨、脫鹽除濁、消毒與滅菌、微污染物分離去除等,很顯然,目標的多樣性造成了水處理工藝功能組合的復雜性,這就是復雜工業廢水處理工程造價和運行費用高的根本原因。對此,基于水溶液性質改變的梯度控制,可以成為水工業循環驅動與工藝原理耦合的科學基礎。 在水溶液性質信息群論引導下,我們必須把水處理工藝置之于水工業全鏈條上,把水工業放到全球生態尺度上,認識水的未來價值。人們對水溶液性質的理解還需要借助于多學科如物理、化學、生物、量子等新知識的結合,特別是元素及其化合物的轉化/轉移如何受到物理環境與生物/微生物種類的約束,其過程信息的多樣性發現以及定量化信息及其掌握,成為未來水污染控制工藝的理論基礎。借助于水溶液性質在6類水體之間的相向(正向與逆向)轉變,追求其連續性的理解,成為構建水源保護—給水工程—污水處理—工業廢水污染控制—污泥循環利用—氣相污染物削減與碳減排協同—物質地球化學循環與生態可持續發展的系統集成工藝理念框架,表明無邊界約束的水溶液性質與水質轉化的工藝理論之間存在更大的契合度,基于這種理解,才能夠真正地拓展水的利用與水的保護之間的科學理解與技術創新。 結合水利—水量—水質—水文—水產等不同價值尺度支持的水資源的多重理解,我們需要考慮更加豐富的新概念與新命題,如:水的新功能發現與用途開發,水溶液的信息密度與能量表達,水體富營養化的多因素識別與預測,水循環對全球經濟的承載能力限度,水工業背后的碳減排與碳中和可能新興產業,社會可持續發展的水生態環境,氣候影響水質演變的未來預測包括對生物/生命多樣性的影響等。由此認為,水工業革命的到來必將迎來一系列相關學科的發展作為內在動力,人類的認識還需要站在更高的高度上重塑人水關系,即從“智者樂水、仁者樂山”的境界中意識到“水腐人亡,水活人興”。
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