污水處理成為城市發(fā)展不可避免的難題。在中國，治理污水的成本比偷偷排放污水的成本更高，以至于眾多企業(yè)都寧愿冒著風(fēng)險偷偷排污，對附近居民的生活造成直接影響。那么，在美國，他們又是怎么處理污水及進(jìn)行中水回用的呢?
政府主導(dǎo)預(yù)處理項(xiàng)目
環(huán)境保護(hù)局的預(yù)處理?xiàng)l例為各個層級劃分了責(zé)任，包括聯(lián)邦、州、當(dāng)?shù)卣?、企業(yè)和公眾。自1978年發(fā)布至今，條例內(nèi)容經(jīng)歷了多次修訂。
與其他大多數(shù)聯(lián)邦和州政府主導(dǎo)實(shí)施的環(huán)境項(xiàng)目不同，預(yù)處理項(xiàng)目將最主要的責(zé)任分配給了各地政府。具體來說，集中處理系統(tǒng)(公共污水處理廠)自身是該項(xiàng)目的首要管理機(jī)構(gòu)。當(dāng)公共污水處理系統(tǒng)制定的預(yù)處理計(jì)劃獲得批準(zhǔn)后，它即被賦予管控工業(yè)用戶間接排放的權(quán)利，州政府或環(huán)保局審批預(yù)處理計(jì)劃的細(xì)節(jié)。
公共污水處理廠必須通過大量的準(zhǔn)備工作才能獲得執(zhí)行預(yù)處理計(jì)劃的許可，需要明確所有排入其處理系統(tǒng)的企業(yè)名和位置，辨明每家排污企業(yè)的污水性質(zhì)和污染物量，告知排污企業(yè)其預(yù)處理限值和要求，接收和分析企業(yè)的報告，取樣和測定企業(yè)污水，評估緊急控制方案的需求，按時檢查排污企業(yè)，調(diào)查不合規(guī)原因等。最為重要的是，公共污水處理廠必須采取公開告知和公眾參與的形式來保證其運(yùn)行的透明度。
即使污水處理廠被授權(quán)運(yùn)行其預(yù)處理項(xiàng)目，州政府或環(huán)境保護(hù)局仍有監(jiān)督項(xiàng)目執(zhí)行和強(qiáng)制執(zhí)法的責(zé)任。同時，所有的企業(yè)用戶都必須遵守預(yù)處理?xiàng)l例中的禁止條款，執(zhí)行基于濃度或產(chǎn)量的標(biāo)準(zhǔn)限值。在可行的情況下，環(huán)境保護(hù)局優(yōu)先采用單位產(chǎn)品污染物排放限值，可以避免企業(yè)通過稀釋作用降低污染物濃度而不進(jìn)行實(shí)際處理的情況。
為設(shè)定排污許可證限值，公共污水處理廠首先應(yīng)厘清所有排入其處理系統(tǒng)的企業(yè)，并辨明排入污染物的性質(zhì)和總量，進(jìn)而判斷哪些污染物可能導(dǎo)致“穿透”、“干擾”或污泥污染。
所謂“穿透”是指公共污水處理系統(tǒng)沒有能力處理某種污染物，從而使該污染物未經(jīng)任何轉(zhuǎn)化或降解就通過公共處理系統(tǒng)，直接排入通航水域。“干擾”是指污染物單獨(dú)或聯(lián)合排放破壞了公共污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行。
借助這些信息，污水處理廠進(jìn)行技術(shù)評估并確定其最大處理負(fù)荷，在該負(fù)荷下處理系統(tǒng)能夠接收所有許可企業(yè)的排污，同時保證處理廠自身合乎許可，避免“穿透”和“干擾”情況的發(fā)生。最大處理負(fù)荷扣除背景源排放量后，剩余的工業(yè)負(fù)荷進(jìn)行均分或按需分配給各企業(yè)。環(huán)境保護(hù)局為此提供充分的技術(shù)指導(dǎo)，協(xié)助公共污水處理廠開展此項(xiàng)工作。
美國環(huán)保局的預(yù)處理標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)潛在負(fù)面影響區(qū)分重點(diǎn)工業(yè)源和普通工業(yè)源，并分別對這兩類排污者進(jìn)行監(jiān)管。
污水回用日益廣泛
與此同時，回用水作為一種合法的替代水源，在美國正得到越來越廣泛的利用，成為城市水資源的重要組成部分。
發(fā)展污水回用具有不可替代的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。如果把污水回用具備的減少污水排放、維護(hù)生態(tài)平衡、增強(qiáng)供水的穩(wěn)定性和可靠性等社會效益和環(huán)境效益納入到成本計(jì)算之中，與其他拓展水源的方式相比，污水回用具有明顯的綜合效益優(yōu)勢。
據(jù)美國國家工程院院士吉姆˙李克介紹，美國產(chǎn)業(yè)化的污水回用設(shè)施建設(shè)的全面展開，始于20世紀(jì)90年代初期。
“污水回用的成本因地而異。”吉姆˙李克說，“總體而言，原污水的污染程度越嚴(yán)重、輸送回用水的管網(wǎng)越長，污水回用的成本就越高。其中，管網(wǎng)投資是污水回用成本的主要組成部分，通常占污水回用總投資的60%左右。”
目前，美國城鎮(zhèn)污水回用廠供應(yīng)工商業(yè)用戶和居民家庭使用的回用水，一般按供水價的50%—75%收取回用水價。
美國城鎮(zhèn)污水回用的用途十分廣泛，包括非飲用用途的直接利用和飲用用途的間接利用。從回用水的使用構(gòu)成上看，農(nóng)作物灌溉、回灌地下水、景觀與生態(tài)環(huán)境用水以及工業(yè)用水，是目前美國城鎮(zhèn)污水回用最主要的幾項(xiàng)用途。關(guān)于回用水的比例，吉姆˙李克舉例說：“位于美國圣何塞的污水處理廠，回用水的比例可占到60%左右。”
來自加州的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全部回用水總量中，約32%用于農(nóng)業(yè)灌溉，27%用于回灌地下水，17%用于綠化灌溉，7%用于工業(yè)生產(chǎn)，3%用于補(bǔ)充地表徑流、營造濕地和休閑娛樂水面等景觀生態(tài)用水，1%用于屏蔽海水入侵，其余13%用于城鎮(zhèn)公共建筑和居民家庭的多種非飲用用途，包括沖廁、洗車、街道清洗、建筑物的衛(wèi)生保潔、非食品和非飲食用具的洗滌等。
美國正將污水處理為飲用水
眾所周知，城市中消耗的清潔水中大約有一半流入到污水管網(wǎng)進(jìn)而進(jìn)入污水處理廠，然后進(jìn)行處理返回到自然環(huán)境。傳統(tǒng)的污水處理廠設(shè)計(jì)成將污水處理到一定的標(biāo)準(zhǔn)，然后排入自然水體，確保不會影響環(huán)境或?qū)娊】祹碛绊憽?/p>
在許多地方，充足的淡水供應(yīng)越來越難，水資源的缺乏迫使城市進(jìn)行長距離的調(diào)水，能耗非常之高。例如洛杉磯要進(jìn)行大量的調(diào)水滿足城市的所需。一個替代的選擇是將污水處理廠排放的出水進(jìn)一步處理到適合飲用的水平。
將市政污水處理廠的出水處理到飲用水平不是什么新的理念。間接飲用的方式已經(jīng)在世界多地有所嘗試，例如新加坡的NEWater項(xiàng)目，污水處理廠的出水進(jìn)行一系列的高級處理，達(dá)到NEWater的要求標(biāo)準(zhǔn)，之后進(jìn)入自然水庫，達(dá)到間接飲用的目的。
間接飲用作為一種重要的供水手段已經(jīng)使用了數(shù)十年，現(xiàn)在直接飲用的理念在美國正受到越來越廣泛的重視。直接飲用與間接飲用有很大的不同，處理后的水不是排放到自然水體，而是直接進(jìn)入供水管網(wǎng)。直到現(xiàn)在，世界上只有一個直接飲用的再生水工程，這座再生水廠位于納米比亞的溫得和克，從1968年起就已經(jīng)運(yùn)行。但是自從2011年后，在美國新墨西哥州、德克薩斯州的一些地方已經(jīng)在考慮直接飲用。
更引人注目的是，在一些大城市，如圣迭戈、洛杉磯、薩克拉門托正在考慮發(fā)展再生水的直接飲用項(xiàng)目以滿足未來對供水的要求。這促使了美國水工業(yè)的一系列研究項(xiàng)目，包括如何提高處理的可靠性、保障公眾健康以及心理可接受。
直接飲用的一個顯著優(yōu)點(diǎn)是供水接近于用戶，無需遠(yuǎn)距離調(diào)水。這種優(yōu)點(diǎn)是間接飲用所不具備的，間接飲用往往需要長距離將水輸往水庫進(jìn)行存儲，長距離的泵送需要非常高的能耗。
一個例子是德克薩斯州的大斯普林地區(qū)，當(dāng)?shù)厥菄?yán)重的干旱，泵送飲用水是從距離100公里外的一個小型水庫，直接飲用的能耗需求完全可以通過節(jié)省遠(yuǎn)距離泵送的能耗而彌補(bǔ)。
