第二节　美国

一、再生水利用总体状况

1920年，美国在亚利桑那州建立了第一个分质供水系统，以缓解当地降雨量少、淡水缺乏的问题。目前，美国城市再生水利用已经从试验研究阶段进入生产应用阶段，再生水已成为一种合法的替代水源。其再生水利用工程主要分布于水资源短缺、地下水严重超采的加利福尼亚州、亚利桑那州和佛罗里达州等地。美国地质调查局（USGS）1995年的调查显示，95％的中水回用发生在亚利桑那州、加利福尼亚州、佛罗里达州和得克萨斯州。不过目前这4个州的回用水总量占比已低于90％，因为近20年来其他一些州的再生水回用也在积极开展，尤其是内华达州、科罗拉多州、新墨西哥州、弗吉尼亚州、华盛顿州和俄勒冈州。此外，美国大西洋地区、东北地区也开始实施中水回用，新泽西州、宾夕法尼亚州、纽约州、马萨诸塞州都在建设中水回用设施。

美国各州对再生水回用管理准则和针对回用对象的标准各有不同。如加利福尼亚州、亚利桑那州和佛罗里达州等推出了再生水资源管理条例和规章制度，明确水质标准及水的加工处理标准，鼓励再生水回用。早在1992年，美国环保署就会同有关方面推出了再生水回用建议指导书，其中涵盖了回用处理工艺、水质要求、监测项目与频率、安全距离和条文说明，为尚无法则可遵循的地方提供了重要的指导信息。

美国许多社区在扩大再生水利用和扩展水资源供应上已经取得了许多成果，然而再生水在全国各地的分配和拓展更高质量的新用途方面仍有改进的空间。全美科学研究委员会（National Research Council）一份有关中水回用的报告称，美国每天产生的12100万m³的市政污水中，回用的潜力达4500万m³。最近评估表明，只有7％~8％的废水在美国实现回用。因此，在美国扩大再生水使用的潜力巨大。

美国再生水利用模式的特点是较少直接用于城市生活杂用，而是主要用于农业、工业、地下水回灌和娱乐等方面。

（一）农业回用

再生水利用于农业在美国有着悠久的历史，将市政的再生水回用于农业拥有许多优势，包括：

•再生水水源的供应非常可靠，随着人口的增长通常会增加。

•废水处理到二级标准（有时甚至更高）的成本普遍低于饮用水处理成本（例如，海水淡化）。

•分配再生水用于灌溉往往是政府最乐意的选择。

•再生水是替代用于灌溉的淡水源的补充和延伸。

在许多地方，再生水可能是向农民提供的最高质量的水，也是一种廉价的肥料来源。再生水用于农业已得到广泛的政策支持。例如，2009年加利福尼亚州通过再生水政策和水回收标准两项政策促进农业再生水的使用。为了应对三角洲生态系统的崩溃、气候变化、人口的持续增长以及科罗拉多河严重的干旱所带来的前所未有的水危机，国家水资源控制委员会鼓励流域内各州使用再生水。因此，未来加利福尼亚州再生水利用估计在2020年之前会达到年均25亿m³，在2030年之前会达到年均30亿m³。加利福尼亚州目前水回用量每年约8亿m³，在过去的20年中增加了一倍，农业占再生水用途的29%。其他再生水用途见图1-8。

佛罗里达州于1966年开始推广使用再生水。目前，该州67个县中有63个县的公用事业安装了再生水系统。最大的再生水项目之一位于奥兰治县。在1986年，那里的农民就已经开始使用再生水灌溉柑橘。再生水利用在美国的另一个长期服务的例子是得克萨斯州拉伯克市。该市自1938年以来开始使用再生水灌溉棉花、高粱、小麦。此外，在亚利桑那州、科罗拉多州和内华达州，再生水也是农业水资源可持续利用的重要组成部分（见表1-4）。

资料来源：改编自Bryk。

（二）城市回用

城市杂用是再生水利用在美国重要的用途之一。如娱乐场地和高尔夫球场的灌溉、园林灌溉和其他杂用，包括防火和冲厕。城市杂用通常分为向公众开放或限制区域的使用，限制区域通常设置围栏或限制访问等。

佛罗里达州的基本模式是非饮用水回用大规模地施行双管供水系统，以自来水40％左右的价格将再生水供给高尔夫球场、城市绿化和建筑物、住宅区的中水道用水；而在得克萨斯州，则根据各自用水的传统和水文地质特点，采取“间接回用”的模式，大规模进行再生水的地下回灌。

（三）环境利用

环境利用主要包括使用再生水建造或恢复湿地以及补充河流。通过再生水回用，可以建造新的湿地，使湿地面积和功能实现净增加。此外，可以对建造和恢复的湿地进行设计和管理，最大限度地提高景观内生多样性。一些州，包括佛罗里达州、南达科他州和华盛顿州，制定了专门针对再生水用于湿地系统的规定。排入天然湿地的再生水水质由联邦、州和地方机构监管，并且必须达到二级处理水平或更高。

（四）工业回用

传统的纸浆、造纸和纺织工业使用再生水回用于冷却塔，是再生水的主要工业用户。自2004年中水回用指南出版，工业用再生水范围从电子产品扩大到食品加工行业，尤其在发电行业得到广泛利用。在过去几年里，这些行业已经将再生水用于工艺用水、锅炉给水、冷却塔、冲厕和浇灌。工业和商业机构寻求能源与环境设计先锋（LEED）的认证，以提高它们的环保形象。此外，这些机构认识到，再生水是一种可以取代更昂贵饮用水的资源，同时不会降低产品性能。可口可乐已在北美和欧洲的12个水处理系统安装了回收循环设施。循环设施回用处理过的水用于冷却、补给锅炉或清洗，每个系统平均每年可节省2200万m³的水资源。

二、加利福尼亚州再生水利用

（一）利用现状

加利福尼亚州再生水利用的历史可以追溯到19世纪初期，但大规模使用是在20世纪后期。2003年，再生水年使用量超过6亿m³，是1970年的3倍。图1-9为2003年加利福尼亚州再生水回用用途分类。目前再生水利用已经成为加利福尼亚州水资源的有机组成部分：再生水被应用于城市绿化杂用（高尔夫球场、墓地、高速路中间绿地带、公园、校园、居民区等灌溉；城市灭火、融雪、冲厕等）、农业灌溉、景观用水（湖泊河流补给水、湿地恢复等）、工业回用（工业冷却水、锅炉用水等）以及地下水回灌等方面。其中，农业和城市绿地灌溉约占加利福尼亚州再生水利用总量的近70%。根据最新的用水规划，加利福尼亚州再生水利用目标是2020年达到年利用25亿m³，占规划新增水源的40%左右。

（二）加利福尼亚州再生水利用的法律法规

在《国家污染物排放削减制度》（The National Pollutant Discharge Elimination System，NPDES）或州《废物排放要求》（The Waste Discharge Requirements）的授权下，加利福尼亚州的9个区域水资源管理局均有权发行排放许可证。向溪流、河流或海洋等自然水体排放处理的污水，要遵循NPDES要求；而排放于陆地的处理污水，如再生水用于灌溉，则需遵循加利福尼亚州《废物排放要求》。再生水使用的相关规章制度由加利福尼亚州各区域水资源管理局、加利福尼亚州公共卫生署及当地卫生署制定并强制执行。在由地区委员会批准颁发给个体再生水经销处或生产厂商的许可证中，通常明确地列出这些规章制度的具体要求。

加利福尼亚州水法明确指出，再生水利用是加利福尼亚州水源的重要组成部分，加利福尼亚州各立法机构应尽可能采取各种措施鼓励再生水利用，以满足其日益增长的用水需求。同时亦指出在可以利用再生水的情况下，将饮用水用于非饮用目的是不合理的，而且是一种浪费。为促进再生水的利用，加利福尼亚州从再生水源水水质控制、再生水生产与输送，以及再生水利用风险控制等多个层面进行了详细立法和管理。为提高再生水源水水质，加利福尼亚州政府要求各区域水质管制局必须对工业排放充分监测并严格执行《工业废水预处理方案》（The Industrial Waste Water Pretreatment Program），确保工业污水在排入市政污水管道之前能充分去除有害物质，并尽可能将工业污水分开处理。为减少再生水中的盐分，加利福尼亚州通过了《水软化与预处理装置法案》（The Water Softening and Conditioning Appliances Bill），要求经授权的当地机构限制或禁止硬水软化设施的使用以减少公共污水处理系统盐分的输入。为了控制非点源污染，加利福尼亚州水资源管理局2004年颁发的备忘录中明确了各相关机构的责任并列出了地表径流的管理方案，以实现地表径流的有效管理，提高再生水源水水质。在加利福尼亚州再生水水质管理标准体系中，对于污水处理水平及消毒效果（总大肠菌群的数量）进行了严格限定，但对一些具体水质指标没有限值规定（其水质指标必须符合加利福尼亚州公共卫生署规定的排放标准）。当利用过程中可能会发生人体接触时，再生水水质必须达到严格的处理水平；无人体接触的情况下，再生水处理水平可相对宽松。

目前，加利福尼亚州再生水水质管理分为三类：二级处理-2.3类再生水，二级处理-2.2类再生水和三级处理类再生水。其中数值代表再生水中总大肠菌群的平均数量（见表1-5）。三级处理类再生水可用于各种非饮用途径（用于地下水回灌需另行评定），而二级处理类再生水只能用于一些规定的类别。除了表1-5中所列再生水用途之外，加利福尼亚州还分别对地下水回灌及工业回用制定了相关法规。当再生水用于地下水回灌时，加利福尼亚州公共卫生署需对提议项目提案中包括提供的处理工艺、出水水质和出水量、传输操作特性、土壤性质、水文地质特点、残留时间以及至取用点的运输距离在内的所有相关方面都进行系统评价，对项目的要求依评价结果而定。当再生水用于提高或维持水生态系统功能时，目前加利福尼亚州并未做出具体要求。

（三）启示

污水资源化不是权宜之计，而是实现可持续发展的必由之路和重大战略。加利福尼亚州再生水得到了广泛成功的应用，有效地缓解了加利福尼亚州水资源短缺的现状，其成功利用主要归结于以下五个方面：

（1）科学的再生水利用规划。再生水可以用于多种途径，而每种利用途径对水质的要求不尽相同。在加利福尼亚州各个区域，其管理部门都结合实际情况制定了详细完备的再生水利用规划，选择其最佳利用途径。如在洛杉矶附近的帕姆代尔市每年排放超过2000万m³污水，根据当地情况，污水处理厂租用了大片的土地，将污水经过二级处理后用于农业灌溉，取得了明显的经济效益。灌溉作物（小麦、玉米、阿尔法草等）长势良好，不需额外施肥。目前的环境监测结果显示，使用了20多年的再生水没有造成任何不良环境影响。与此同时，再生水灌溉也避免了过量的氮污染地表水体（二级处理不能有效除去污水中的氮）。

（2）严格的源水水质控制方案。通常的污水处理过程并不能有效去除那些有潜在危害的物质，如重金属和一些难降解的有机污染物等。从源头上控制这些污染物进入城市公共排污系统，是提高再生水水质、降低其利用风险的有效途径。加利福尼亚州各水资源管理局严格执行《工业废水预处理方案》，根据不同排放情况设定不同标准，同时执行《水软化与预处理装置法案》以及《地表径流的管理方案》。这些方案的实施确保了再生水源水的水质。

（3）简单易操作的再生水水质标准。加利福尼亚州政府认定，如果再生水可以达到要求的处理水平，再生水中的化学物质将不会对人体或者水体构成危害，因而现有的加利福尼亚州再生水水质管理标准主要基于对污水处理水平及消毒效果的限定，对一些具体水质指标没有限值规定，根据处理水平和消毒效果可将再生水的利用标准分为三类，而每一类的使用对象有明确规定。这些简化明了的标准，提高了再生水利用的可操作性，为扩大再生水利用提供了坚实的基础。

（4）明确的管理责任。在加利福尼亚州，再生水的管理主要由两个机构负责：水资源管理局主要负责再生水利用的审批（特殊情况需公共卫生署审核）；而公共卫生署负责再生水利用的监督与管理，确保再生水利用项目符合规定要求。管理机构责任相对明确，申请再生水利用项目程序简单易操作。

（5）完备的风险控制体系。在加利福尼亚州，从再生水的源水水质、生产、输送，到终端用户等多个层面形成了一个详细完善的再生水安全利用风险管理体系。在加利福尼亚州，再生水利用有明显的标识，采取各种措施以降低再生水利用场地公众和放牧牲畜接触再生水的可能性，以有效减缓再生水利用的健康风险，同时，采取各种措施降低再生水利用的环境风险，如盐分的累积等。