最新美国水环境保护工作考察总报告.doc

昆明市环境保护局水资源安全与保障研究培训团美国培训考察报告应美国gmac公司邀请，经国家外专局和云南省外事办批准，昆明市环境保护局组织的水环境安全与保障研究培训团一行15人于2010年10月23日11月13日在美国进行了培训学习、座谈交流、参观考察。代表团在纽约进行了饮用水源安全与保障技术培训；与新泽西州环境保护局针对流域水环境保护工作的多个方面进行了座谈与交流；与新泽西州联合水务公司（united warte）技术人员针对饮用水源保护与自来水供应安全保障等方面进行了研讨交流，实地参观了该公司的饮用水源地（受保护的水库）、自来水处理车间与设备、自来水供应管网、计算机全过程自动监控工作室、水质自动监测与人工监测分析室等；实地考察了伊利湖与安大略湖水环境保护与湖区生态保护工作；与洛杉矶最大的污水处理企业海泊伦污水处理厂（hyperion treatment plant）技术人员进行了交流学习，并实地参观了污水处理装置。代表团主要由昆明市环境保护局下属各事业单位环境科技人员和基层县区环境保护局局长组成，团员们多年来一直从事环境保护工作，工作经验丰富、理论水平较高。通过21天的培训、学习、考察，在掌握美国先进环保技术的前提下，结合中国实际情况，团员们经常进行研讨交流，加深了对环境保护工作的理解与认识，收获很多。现将此次培训与考察工作的成果汇报如下：一、培训与考察掌握的美国环境保护工作的基本情况1、饮用水源保护与城市供水美国饮用水水源地的保护开展得较早，在1974年就通过了安全饮用水法（safe drinking water act），经1986年和1996年两次修改，在联邦体系框架内形成了以法律为基础、以评估和保护计划为支撑、以多元参与为手段、灵活的资金保障为支持的水源地保护系统性工程，形成了比较完备的饮用水水源保护制度。安全饮用水法是从水源地到水龙头的全程保护。它包括：提高对饮用水水源的保护水平，完善法规来控制饮用水中的污染物水平，确保各州饮用水工作的执行法规，提供方法以确保重要水利基础设施安全的全程全套预防处理方案。这套法案有一套强制性的水质安全标准可供对照执行。法案提出了饮用水源达标情况汇报和违法处罚的条款。照片1 团员们在新泽西州联合水务公司会议中心认真听取培训课程美国各州也制定了大量的饮用水水源保护的法律、法规。其立法设计的主要内容包括：一是建立联邦与州政府以及各部门分工明确的管理体制。在联邦与州政府的分工方面，采取以地方行政区域管理为基本单位、联邦政府与州政府相配合的管理模式；在联邦层次，对涉及饮用水水源管理的联邦环境保护局（epa）、美国大城市水局联合会、美国水工协会、国土安全部的联邦紧急事务管理署及其他相关供水管理部门、水信息和分析中心等，进行明确分工，各负其责。二是建立饮用水水源保护区制度，要求各州对水源地进行评价并划定水源地保护范围，同时要求各州制定水源保护区规划，州的水源保护区规划须经联邦环保局审批。三是建立饮用水水源突发事件应急制度，在美国国家紧急状态法等多部法律中规定了在发生饮用水水源突发事件时的应急措施。四是建立地下饮用水源保护制度，特别规定了对地下灌注控制和单一含水岩层保护的措施。五是建立饮用水水源评估制度，要求对每个饮用水水源都要提出一个研究报告，包括确定所要评估的水源的区域界线、确定水源区域内各种可能的污染源的清单、确定供水对各种污染源的敏感程度等，并向公众公布水源评估结果。六是建立饮用水水源地生态补偿制度，政府可以将最接近水源的土地购买收归国有，同时要对饮用水水源地地区进行经济补贴。七是建立严格的法律责任制度，不使违法者从其违法行为中得到好处。 照片（组）2 新泽西州联合水务公司的技术人员现场介绍水源管理与自来水净化过程左上：对照地图介绍公司管理的水源地情况；右上：对照砂滤与碳滤装置模型进行讲解；左下：讲解自来水处理工艺流程；右下：讲解气浮装置工作流程安全饮用水法要求各州政府制定饮用水源保护计划。保护计划包括：农业、工商业地区污染控制，地下水源的保护，地表动植物的栖息地和生态影响，供水设施建设，新的与潜在的饮用水源的建设，应急预案等。美国环保局坚定不移地帮助各州评估作为社区公共供水的水源的河流、湖泊、泉水和地下含水层的水源，并对这些水源采取各种保护措施。大多数的州都在实施经过美国环保总署批准的水源评估计划，并正在制定饮用水水源保护计划。这些计划包括：清洁水行动计划、利用州清洁水周转资金来保护饮用水、污染日负荷最大总量计划（tmdl）、流域保护计划等。美国环保局（epa）认为保护水源的第一要务就是要防止污染物进入水体，并要保证水源在作为饮用水之前一定能够得到必要的处理。此外，还需要避免供水线路的污染风险，特别关注处理方法的变化如何影响污染，考虑到公众未来的需求和可能的成本变化等。对饮用水源水质的监督由各州进行，美国大城市的自来水每月至少都要接受100次细菌含量方面的测试，以确保自来水供应的安全。 照片（组）3 新泽西州联合水务公司管理的饮用水源水库之一，湖边建有白色钢丝隔离网，湖周边生态环境十分良好，湖水水质良好美国联邦政府更加重视地下水源的保护工作。安全饮用水法规定了防止地下灌注活动污染饮用水源的最低要求，由联邦资助进一步研究针对地下水源的各项标准。该条例规定加强对地下饮用水源的监测；对陆上处置有害废物加以控制，把有害废物处置在防污染措施齐全的合适的地方；将人工回灌作为超采地下水的责任方式之一。联邦环保局制定关于防止地下灌注控制计划，用来调节地下水回灌或污水进入地表以下的地点的配置，以解决枯水季节的饮用水供水问题。该计划内容主要有：地下水源使用许可证、现场检查、监测、保存资料和报告、法的执行（行政命令、行政罚款、民事罚款、强制令、刑事制裁）等。联邦环保局编制一份需要控制地下灌注活动的州的名单，凡列入此名单的州必须制定地下灌注控制计划并报联邦环保局审批。美国饮用水源保护资金投入主要采取政府补助金的形式。美国环保局向各州的饮用水保护计划提供补助金，并帮助各州建立专门的饮用水周转基金，这个基金设立于1997年。各州政府可以合法使用州饮用水周转资金来进行饮用水水源评估和实施保护措施，如获取土地作为保护水源缓冲带。州政府运用周转资金建立州饮水安全建设银行，并对公共饮水安全工程进行贷款，公共饮水安全工程由此得到资本的资助，开发商用赚来的钱偿付贷款的利息，银行又用赚来的利息不断扩充基金规模。以此建立了解决饮水安全问题的长效机制。美国在全国层面上开展饮用水源保护宣传教育工作，使公众了解保护饮用水安全是项艰难和代价高昂的工作。一旦饮水发生问题，供水系统就有义务立即通知公众。供水系统还有义务向每一个消费者提交一份水源保护的年报，向消费者说明本年度所采取的水源保护措施以及代价，以引导消费者参与水源保护。美国环保局参与到这项工作中，发现并纠正供水系统违法行为，并采取措施迫使供水企业执行相应标准。在2003年，美国每个社区的供水系统都完成了饮用水水源评估计划，社区参与了整个评估过程和流域管理计划的制定。公众可获得有关地方水源和饮用水的信息。评估报告的复印件和评估结果的简述可在供水机构的年度报告“用户信息报告”中获取。社区的计划制定者、公共供水经营者、地方水源保护组织的成员或任何对保护水源有兴趣的个人都可从环保局的网页上获取水源防护的各种方法。 照片（组）4 新泽西州联合水务公司部分生产装置左：气浮池 右：臭氧发生器美国政府对突发性原因造成的水污染事件有着充分的准备，饮用水源突发污染事故应急管理分别在联邦政府、州政府和地方政府三个层次上开展。包括：评估和降低饮用水源面对恐怖袭击潜在的易损性、制定和演习突发事故的应急预案、发展新的检测和监测污染物的水源安全技术、制止破坏水源安全的行为。各州将饮用水保障系统与其他系统连结起来，以提高应急保障系统的应对能力。首先需要保证在发生问题时，必须如实告知公众发生了什么。美国早期的饮用水源突发污染主要包括有毒化学品污染、石油泄漏、投毒等。在“911”发生后，饮用水源突发污染事件应急管理在美国被上升到了反恐的高度。目前，美国已实现对全国8000多个水源供水系统的易损性评价与制定了应急预案，在一些重要的水源地区，还形成了详细的、可操作的应急预案，充分保障了突发污染应急管理的有效实施。照片5 新泽西州联合水务公司中央计算机监控室，多台计算机联网实时监控水源地、自来水生产、供水系统等全部工作过程，其自动化程度相当高美国将城镇视为一个基本的用水单元，将供水、排水、污水处理和污水回用作为一个完整的水循环过程，由专门机构统一管理。城镇供排水管理机构是政府机构（公共部门），但却是一种相对独立的专门机构，由城镇选举产生的委员与地方政府指派的委员一起组成董事会，负责管理机构的运作。每个城镇供排水管理机构的管辖范围，是按照城镇发展过程中，历史形成的取水、用水、排水实际覆盖范围划定的。在高度城市化的城镇密集地区，往往由多个相邻的城镇水区签订协议，联合组成区域性的大都市水区，负责区域性的城镇供排水设施的共建共享和协调管理。美国90的城镇供水设施是公有设施。私人供水公司有很长的历史，在4万个公共供水系统中，几乎有一半是私人公司。代表团考察访问的新泽西州联合水务公司（united water new jersey）成立于1869年，是美国第二大自来水供应私有企业，服务于24个州的700万人口。该公司在新泽西州片区共掌控着4个饮用水供水水库和7个地下水井，承担了整个新泽西州90%以上的供水任务，占据垄断地位。该公司供水量2亿加仑/天（折合76万立方米/天），供水管线总长2200英里（折合3500公里），管理着超过1.5万个的供水龙头和3万个计量水阀，雇佣员工350名。该公司自主经营、自负盈亏，成本核算十分细致，依靠为广大客户提供优质自来水赢得收益。自来水供应价格由州政府根据公司经营情况报告确定。在进行价格调整时由公司编制详细的经营报告与财务分析报告，由政府发出公告，召开公众听证会做出决议。公司管理的4个水库及周边100米范围界定为水源保护区，由政府出资收购，设置了安全保护区和保护围栏，禁止私人进入水库湖区。水库上游水源区属于各州的管辖范围，由各州负责其水源安全管理和环境保护工作。在水源保护区内严格禁止工业、城市建设、畜牧养殖业和旅游业的发展。 照片（组）6 新泽西州联合水务公司开展水质监测工作左：饮用水源水库边设置的自动采样监测装置 右：水质分析实验室公司在水源区重要点位均建立了水文与水质监测站，并通过无线传输方式将自动监测结果及时传送到中央控制室。在中央控制室，多台计算机联网监控水库调度、自来水净化与出水水质、自来水供应输送管道的运行状况等全部过程。饮用水源水质监测工作主要由企业负责，监测人员执证上岗。主要监测包括营养盐、重金属在内的130余项指标，其中比较关注的是：硝酸盐、亚硝酸盐、总大肠菌群(total coliforms)和大肠杆菌(ecoli)等评价水体污染程度的公认指标。新泽西州环保局负责对饮用水源及供水水质进行不定期抽样监测。在日常工作中，若发现水源水质超标，企业将及时与州政府联系，并按照应急预案的要求采取相应的应急处理措施。该企业饮用水源曾因春季融雪过程带入大量上游道路除冰使用的盐类造成钠离子超标，公司加大监测密度，及时上报州政府及州环保局，积极采取控制措施。该公司现正在研究课题为雨季处理制备优质水回灌地下，防止地层沉降，待缺水季节回补作为供水水源，并密切监控取水点周边的沉降。 照片（组）7 团员们积极与联合水务公司技术人员开展交流与讨论在培训考察过程中，代表团还重点关注了以下两点饮用水源保护中的重点工作：a饮用水源分级保护划界方法美国地方、州及联邦机构主要运用三种方法划分饮用水水源保护区，它们分别是：地形边界划分法、阶梯式后退/缓冲地带法、迁移时间计算法。美国政府要求各州采用地形边界划分方法划分保护区，但是阶梯式后退/缓冲地带划分，迁移时间计算对于地表水饮用水水源保护区的划分也是很重要的方法。阶梯式后退/缓冲地带划分，迁移时间计算可以使不同保护区的管理更容易。三种划分办法介绍如下：（1）地形边界划分法，若不考虑规模，地形边界定义为地带的海拔。分水岭的地形边界是河流的集水区域的周界。类似地，次分水岭的地形边界是河流的支流集水区域的周界。这个集水区域是水源保护区取水口的上坡。划定水源保护区的一个重要的初始步骤就是划定分水岭区域。在地图上划分分水岭区域的方法是，划一条线连接取水口上坡地的最高点，地表径流从这里流到取水口。（2）阶梯式后退/缓冲地带法，是利用地表水的阶梯式后退和缓冲地区降低径流对饮用水源不利影响，主要目的是在更大程度上过滤地表径流，减慢地表径流并增加地下水的渗透。缓冲地区宽度的确定考虑的因素有：地形、当地土地的用途、留出缓冲区的政治和法律上的可行性、坡度、河流大小和土地所有权。河流型饮用水水源地的典型缓冲带是沿着河岸，取水口上游的宽度为50到200英尺的一个生长植被的土地带。类似地湖泊、水库型的也可以同样划分。（3）迁移时间计算法，该方法计算出的保护区实际上是河流所能到达的区域，而不是一个地区。该方法是对于一个污染物以与河流相同的流速计算从上游的监测点到取水口的迁移时间（tot）。得到这个时间使得管理者可以有时间对污染事件做出正确的反映，采取有效的对策。利用水质流动模型，可以通过具体的水文、地理和水质参数计算迁移时间并且计算一旦污染时污染物在取水口时的污染水平。迁移时间（tot）方法常用来警示下游污染已经发生，并且提供给管理者时间关闭下游取水口。因为河流的迁移时间短（一般以天或小时计），因此发生在河流流入取水口的修复可能是有限的。由于挥发作用一些易挥发的污染物的浓度可能明显减少，污染物的浓度常常由于河流中的稀释混合和某些过程而降低，诸如光解作用。另外在这个过程中，部分水传播的污染物可以粘附在粘土或其他颗粒物上，从而从水体中出来沉积到河床。b污染日负荷最大总量计划（tmdl）美国超过40%受测水域尚未达到规定的水质标准，包括了超过2万个独立河段、湖泊和河口。受污染水域有大约30万英里的河流、海岸和大约500万英亩的湖泊。污染主要来源于沉积物、过量养分、有害微生物。约2.18亿人口居住于受污染水域10英里以内。根据1972年联邦净水法案第303(d)节规定：各州、托管领地和授权保留地被要求提供在点污染源已经设立了污染物最小允许排放量控制技术后，仍然没有达到所规定的水环境标准的水域清单。该法律规定各行政区域应为清单上的水域设立保护优先等级并建立污染日负荷最大总量计划（tmdl）。美国环境保护局（epa）负责对各州、联邦托管领地和授权保留地提交的保护水体名单和tmdl计划做出予以核准和不核准的批复。保证在任何规划区域内发展和实施的会影响水质的项目或活动都必须与所在区域的规划保持一致；不能核准与所在区域不协调一致的任何许可。如果一个州的tmdl计划没有被核准，epa必须为之设立一个保护清单和制定tmdl计划。epa于1985年和1992年发布了关于实施净水法案303(d)节的规定，即tmdl条款。污染日负荷最大总量计划（tmdl）是指一个水体在达到水质标准前提下所能接纳某一污染物的总量，以及这一总量分配到所有贡献的点污染源及非点污染源的控制过程。其表达式为：tmdl=wla+la+mos其中：wla是指分配给所有点污染源的污染负荷量；la是指分配给所有非点污染源的污染负荷总量，包括自然界背景值；mos是指安全保障系数。在tmdl计划建立时，将对污染源进行评估，分为定性描述和定量核算，对点源、非点源和背景值进行评估。对水质与污染负荷响应，季节波动/极端情况进行分析。对负荷承载量、污染负荷与废水负荷、安全保障系数进行计算。依据时间表建立tmdl计划（包括：建议tmdl作为水质管理计划的补充，建立tmdl计划并提交epa作为正式核准，采纳tmdl作为水质管理计划的内容）。在联邦环保局（epa）批准后颁布，执行非点污染源控制措施和其它恰当的措施。对计划实施过程进行回顾性监测，对执行情况进行评估。整个过程在公众参与下完成。经过20多年的改进和发展，tmdl计划逐步形成了一套完整系统的总量控制策略和技术方法体系，成为国际水环境管理技术的发展趋势。迄今为止，美国许多州已对各自行政区域内的水质受限水体实施了tmdl计划，仅在2005和2006年，每年被批准或实施tmdl 计划的行政区都超过4 000 个，而且其总数量在2006年已达到22000多个。一些案例表明，实施tmdl计划对改善水体质量的效果非常明显。新泽西州环保局从2002年开始，将305（b）水质概述报告和303（d）清单进行整合，提交给epa一份综合的水质监测与评估报告。新泽西州tmdl计划中整合epa规则，建立自己的5种类别清单：第一类是达到水质目标要求；第二类是部分数据达到水质目标要求；第三类是数据不足难以评价的；第四类是受损水体但不需要tmdl计划的（包括已建立了tmdl计划和可利用其他方法解决受污染问题两个小类）；第五类是未达到水质目标要求的。其中第一至四类构成305(b) 条款报告，第五类构成303（d）条款清单。在日常工作中，新泽西州逐步建立了一些tmdl计划，如：pathogen河、passaic 河、raritan 河、harbor河等的tmdl计划。在污染源评估过程中，具有污染性质的城市源、农业源和工业源的排放都被视为污染因子；地表降雨径流的核算采用单元区域负荷法、最有可能的情况、事件平均浓度法（emc）、水文地理分析法等；在有数据支持的情况下也采用其他一些负荷的核算，例如：空气沉降、腐质系统、地质来源分析等。在制定tmdl计划时，新泽西州环保局还考虑了污染源的类型、tmdl的地理边界、水体断面是否连续、精度要求、时间和资源可行性、数据可得性等多方面因素。制定tmdl时采用的水质模型主要有：流域模型（污染负荷模型），用来核算输入到某个水体的某种污染物量，例如gwlf利用输出系数；水体模型（污染响应），作为水体污染输入状态预测某水体污染物的浓度，例如wasp、hspf等；机械物理模型，从基础过程模拟影响水体污染浓度的因素；统计经验模型，运用统计理论分析测量数据内部的关系。最终目标是实现水质达标，包括监测指标达标，感观、自然条件、流域物理特征等非数值性状达到相应要求。 照片（组）8 在新泽西州环保局会议中心进行的饮用水源保护培训与研讨新泽西州环境保护局技术人员以passaic 河流磷的tmdl计划实例对上述tmdl计划建立过程进行了细致说明。无潮汐的passaic河流流域支流密布，分为14个水文排水单元，因支流监测水质总磷超过水质目标0.1mg/l，因而被列为受污染水体，流域中wanaque水库和pompton河流的总磷浓度超过总磷目标0.05mg/l。passaic河流域上游和中游磷浓度较高，初级生产力较低，溶解氧浓度日间波动较少；passaic河下游磷浓度非常高，初级生产力非常高，藻类生长影响了水质。通过识别流域水环境问题，结合水质目标，建立实用的流域模型模拟污染源与水质响应关系，计算污染负荷总量和分配，建立了tmdl控制计划。通过实施该计划，重点区域点源污水的tp贡献值长期均值（lta）为0.4mg/l ,城市暴雨径流负荷减少60%；wanaque水库-叶绿素a季节平均值小于10ug/l；passaic河dundee段叶绿素a季节平均值小于20ug/l。 照片（组）9 友好的交流，友谊的传播实施tmdl计划是国际水环境管理的发展趋势，在农业面源污染的控制与管理中发挥着举足轻重的作用。它的广泛应用需要深入研究水质模型及污染管理模型，但是现有的流域综合水质模型在精度和适用范围上仍然有限，相当多的模型仍有很大的局限性。面源模型的精确性依赖于输入数据的精确性，需要建立完善的数据库，为环境专业人员提供详细的农业土地管理信息，加强模型的不确定性分析研究。随着gis技术与环境模型集成速度的加快，遥感信息分辨率、准确性和现时性的大幅度提高，基于3s技术的面源污染管理模型将会进一步推动tmdl技术的应用。为确保tmdl计划实施的有效性，必须将其更多地与不同领域的管理措施相结合，加强和重视公众参与程度，定量评估计划实施的成本效益及技术可行性研究。2、城市污水处理与再生水回用1948年制定的“水污染控制法”是美国联邦政府第一部关于污水处理方面的立法。在1956年、1965年、1966年先后对水质控制、水质检测方面进行了补充和完善。1972年联邦政府作了比较系统和全面的修订和补充，颁布了清洁水法，明确提出了排入各类水域需要达到的标准，规定了所有排水必须遵守的基本准则，包括污水处理达标后的排放时间、排放量、排放方式等。1977年再次修正和补充，规定了推动城镇污水处理设施建设和普及的措施，由联邦政府每年拨出70亿美元用于建设污水处理厂，州政府也需将每年财政预算的2%用于污水处理工程，要求城镇污水处理厂的排水水质都必须达到二级处理标准（包括除磷脱氮）。1987年在对净水法进行较大复审的基础上制定了水质法。在准许变更排污许可证和对违法行为执行实质性处罚方面，联邦政府进一步加强了对水质的管理。1988年规定禁止向海洋倾倒污泥，对污泥的处理提出了新的标准。1968年颁布实施的自然和风景河流法对在自然河道上拦河筑坝、截流引水做出了严格的限制，促使美国中西部干旱地区各州开始调整水资源战略，将水管理的重点从扩展新的外地水源，转向本地水资源的保护和水资源利用效率的提高。1970年颁布实施的国家环境质量法规定水资源的开发利用活动，必须符合生态环境保护的各项要求，促使许多城市在提高污水处理率的同时，努力拓展处理后污水的再利用途径，对于美国城镇污水回用的发展，发挥了重要的促进作用。此后，美国环保局制订了一系列更为详细的规章，这些规章直到今天还在继续颁布和修订。对于每项联邦法律，各州基本上都有相应的配套法律法规。在法律法规的驱使下，美国的污水处理工程得到了迅速的发展和完善。自20世纪60年代末至80年代中期，美国用大约15年的时间，完成了城镇污水处理设施的全面普及。特别是1984年设定的实现污染物零排放的目标后，各地强制建设了多处公共污水处理系统。产业化的污水处理与回用设施建设，则是自20世纪90年代初期开始的。美国城镇一般都建有污水处理厂，污水处理厂采取市场运作方式管理，建设和管理运行费用来自于向排放单位（也包括家庭）收取和政府的补贴，环保部门对污水处理厂的运行和排放情况进行严格的管理。城市污水收集管网一般都早已配套，形成了完备的收集系统，污水处理厂不负责污水收集事宜。污水处理厂处理能力较大，处理技术成熟，基本是采用格栅过滤、初沉曝气、活性污泥处理、厌氧处理等成熟技术，全部实行二级处理。曝气工艺大都采用纯氧曝气，对臭气和污泥处理有严格的要求。污水处理厂自动化程度高，全过程使用计算机联网控制。污水处理管理严格，污水处理厂每月向环保部门提供详细的污水处理设施运行情况和排放指标的情况，环保部门不定期对污水处理厂实施检查，只要不能达标和不运转，将受到严厉的处罚。此外，美国还有约有1/4的人口和1/3的新建社区使用分散式污水处理设施。美国环保局分别于2000年和2003年发布分散处理系统管理指南，分散处理系统作为一种永久性的选择来处理和再生利用生活污水。 照片（组）10 在洛杉矶hyperion污水处理厂有关污水处理技术的培训与研讨美国从可持续发展战略的高度重视和加强污水处理和污水回用工作。城镇污水处理设施的普及，为污水回用的启动和产业化发展奠定了良好基础。回用水作为一种合法的替代水源，在美国正在得到越来越广泛的利用，成为城市水资源的重要组成部分。有关污水回用的具体技术规范，由各州在联邦有关法律规定的基本技术准则基础上，根据本州有关法律的特别规定研究制定。加利福尼亚州是美国最早建立专门的污水回用技术规范的州之一，其回用水技术指标也是各州中最详细、最严格的。在气候干旱的美国中西部地区，一些起步较早的城镇，污水回用的产业化运营已经有了近30年的历史。最为成功的是洛杉矶目前的用水量仍维持在25年前的水平，许多高尔夫球场和公共绿地的浇灌用水都是处理回用的中水，水资源的循环使用已成为洛杉矶节水的重要组成部分，城市内建立了多个与下水道系统相连的再回收中心。农作物灌溉、回灌地下水、景观与生态环境用水以及工业用水，是美国城镇污水回用的主要用途。联邦政府主要对污水回用技术与设备的研究开发提供资助，并有选择地对少数大型污水回用项目提供部分投资补助。州政府通常以提供低息贷款的方式，支持地方污水回用设施的建设。美国城镇污水回用厂供应工商业用户和居民家庭使用的回用水，一般按供水价格的5075收取回用水价。污水回用厂必须对出水水质进行不间断的监测，并定期向主管部门报告。政府主管部门会同卫生部门，对回用水质进行不定期的抽查。提供虚假水质报告者，一经发现，将直接由司法机关处理。 照片（组）11 培训团成员认真参观考察洛杉矶hyperion污水处理厂美国污水处理厂污泥一部分运到当地的填埋场进行处置，但大量污泥造成填埋场使用年限的降低。一些污水处理厂对脱水污泥采取焚烧处理，但焚烧炉产生烟气污染使人们提出较多质疑。更多的污水处理厂对在土地上施用污泥进行了多种尝试。美国环保局规定可以施用生物污泥的土地包括农业用地、森林、高尔夫球场、公园、公路两侧、绿地等，但对在土地上使用污泥的环保标准特别是污泥中的病菌微生物提出了严格的要求。污泥在土壤处理前需按照美国环保局所推荐的工艺进行处理，包括灭菌、干燥以及焚烧等。代表团考察的洛杉矶是美国第二大城市，人口约450万人，市区面积为467平方英里，共建有4座污水处理和回用厂，分别为hyperion污水处理厂、tillman污水回用厂、glendale污水回用厂和terminal污水处理厂。洛杉矶市污水收集系统采用分流制，包含两个污水收集管线系统，分别为hyperion服务区（hyperion service area）及terminal岛上的独立收集系统。hyperion服务区面积约为400平方英里，区内人口数约为400万人，污水收集管线总长度约为6500英里，共设置45个抽水站，污水接管率达99.7%以上。 照片（组）12 洛杉矶hyperion污水处理厂的部分处理设施左上：蛋型污泥高温消化槽 右上：加盖密封的纯氧曝气池左中：二沉池 右中：高压纯氧制备装置 左下：进水粗格栅 右下：位于海边的沼气发电厂及其烟囱代表团考察了其中最大的污水处理厂hyperion污水处理厂。该厂设计日平均进流污水量为450mgd（折合170万立方米/天），由于洛杉矶自1985年起推行节约用水，现该厂实际每日平均进流污水量约为349mgd（折合132万立方米/天）。hyperion污水处理厂为洛杉矶市政府直接管理的二级处理厂，污水进口ss平均浓度约为329mg/l，bod5平均浓度约为295mg/l，经二级处理后出水ss平均浓度约为19.8mg/l，bod5平均浓度约为18.9mg/l。每日输送2800万加仑（折合10万立方米）处理出水至另一处理厂深度处理后，可按自来水售价的60%-70%作为市政回用水，部分深度处理水回用于hyperion污水处理厂处理工艺中。城市污水分由五条主干管进入hyperion污水处理厂，先经栅距0.75英吋的格栅去除较大固体物质，筛渣经脱水后送固体废物填埋场处置；废水经格栅后进入矩形曝气沉砂池，平均每日去除砂砾约7500磅（约3.4吨）。一级处理系统设有27座初沉池，初沉池进口设文氏流量计加入三氯化铁和阴离子聚合物，池内设有链条式刮泥机，初沉池污泥与浮渣送厌氧消化槽作后续处理，一级处理装置ss及bod5的去除率分别可达8085及5055。初沉池出水经加压泵站提升高度后进入二级生物处理系统，采用高压冷冻设备提供的纯氧进行曝气。生物反应池内mlss维持在1,0001,500mg/l，出水溶解氧浓度控制在510 mg/l，水力停留时间约6小时，污泥停留时间约为11.5天。生物反应池出水于二级沉淀池中进行固液分离。二级处理ss及bod5去除率可达80以上。经过二级处理后的出水经5英哩长，190英呎深的管道排放于洛杉矶santa monica海湾。 照片13 洛杉矶hyperion污水处理厂先进的自动化控制计算机（控制污泥排放）hyperion污水处理厂二沉池污泥由离心式浓缩机进行浓缩，浓缩污泥与初沉污泥、浮渣一起送至厌氧消化槽进行消化。污水处理厂设有18座蛋型消化槽，采用二段式高温消化法，消化温度由注入蒸汽量及机械搅拌控制在128f（即55），污泥停留时间约11天，挥发性固体物可减少6065，产气量每天可达740万立方英呎，其中甲烷含量约64。每日可供给8mcf的甲烷气至紧邻的scattergood蒸汽发电厂作为燃料，作为交换hyperion污水处理厂可享有该电厂提供的优惠电价，1.3美元/kwh(市价9美元/kwh)；污泥消化产生的甲烷气每年可获得17mw电力，另外不足的3mw电力，则以5.6美元/kwh价格购足，消化污泥每年可为hyperion污水处理厂节省约480万美元的电费。消化后的污泥经离心机脱水，每天产生之污泥饼总量约800吨。hyperion污水处理厂自购了四千多英亩土地种植多种植物用来养牛，高温消化污泥轮流施入农田土壤，每日可覆盖约7英亩。经核算，养殖收益基本可维持污泥运输费用。污水处理厂拥有两只采样监测船，可随时对出水排放管线污染情况进行跟踪监测。3、五大湖区水环境保护与生态建设北美五大湖位于美国和加拿大交界处，70%的水面在美国。按湖体面积大小依次为苏必利尔湖（lake superior）、休伦湖（lake huron）、密歇根湖（lake michigan）、伊利湖（lake erie）、安大略湖（lake untario）,其中，密歇根湖为美国独有，其他四湖为美国和加拿大共有。五大湖素有“北美地中海”之称，是世界上最大的淡水和地表水系统，总面积24.5万平方公里，总蓄水量22.68万亿立方米，所蓄淡水量占世界地表淡水总量的五分之一，占美国地表淡水总量的十分之九。五大湖水位稳定，冬夏变幅仅3060厘米，夏季表层水温1621，冬季有45个月的结冰期；五大湖区水运发达，五湖之间可以通过船闸通航，最大船只通航能力2.5万吨。五大湖地区在美国和加拿大习惯上被称为“大湖区”。15年前大湖区还以“铁锈带”而闻名，是北美至关重要的重工业地带。当地公司所产钢铁占北美总产量的60。芝加哥、底特律等大城市都建于湖边。大湖区还是美国、加拿大两国重要的农业和渔业产地。由于20世纪60年代至80年代美国和加拿大工业发展速度加快，汽车日益普及以及化肥、杀虫剂广泛使用，五大湖受到了严重污染。湖水所含有害化学原素逐年增多，有的是来自于工业废水，有的来自于化肥和有害农药。工业废气、汽车尾气、家用壁炉烟气污染了当地空气，同样也影响了五大湖湖水的质量。从70年代开始，五大湖环境污染的严重局面受到了美、加两国政府、环保机构以及公众的重视。表1 北美五大湖基本概况湖名苏必利尔湖休伦湖密歇根湖伊利湖安大略湖面积/ km28240059600580002570019500平均深度/大深度/m40623028164246蓄水量/km312000354049004801640湖岸线长度km30002700210012001380流域面积/km21277001339001180005880070000捕鱼量/t4184297711432230002300海拔高度/m18017617617475长度/km616330517388311宽度/km2572951909285滞留时间/a19199222.66出口圣玛丽斯河麦基诺水道圣克莱尔河尼亚加拉河韦兰运河圣劳伦斯河湖区人口（人）607121100570262694154116821698150895数据来源：美国环境保护署（epa）1978年，美国、加拿大两国政府签订了大湖区水质协定，建立机构共同努力治理大湖区的环境。大湖区水质协定分为4个阶段：1.完成并明确湖泊问题；2.湖泊污染物负荷削减计划确认并得到通过；3. 完成治理措施方案；4.监测显示主要污染物指标明显下降或被有效削减。一大批旨在改善大湖区环境的政策、项目出台并付诸实施，取得了良好的效果。比如，早在1983年大湖区附近的8个州伊利诺伊、印第安那、密歇根、明尼苏达、纽约、俄亥俄、宾夕法尼亚和威斯康辛就建立了大湖区州长委员会，近年又有加拿大的安大略和魁北克省加入其中。这一委员会的目标很简单，就是“鼓励和促进有利于环境的地区经济增长”。近20年来，尤其是90年代以来，通过这一委员会，大湖区的10个州和省不仅在环境保护方面互通信息、协调行动，制定出许许多多改善环境的项目，而且在当地教育、福利改革、贸易以及土地使用管理方面也十分注重可持续发展。大湖区各州和省声称要成为北美保护自然资源和拥有世界级可持续发展经济的先锋。此外，各大湖环保管理机构还通过建立先进的水质模型和生态模型，为湖泊治理提供科学依据。由于湖泊流域面积大、范围广，很难对水质进行单独测量分析，而且湖泊富营养化通常呈现发展快、危害大、治理难、修复历时长等特点，而恰当的水质和生态模型可以综合反映湖区系统特征，起到模拟和预测的功能，是湖泊管理和治理中特别有效的手段。在北美五大湖治理过程中，各种水质和生态数学模型的建立在很大程度上提高了治理的效率。 照片（组）13 安大略湖近日，美国密歇根州、威斯康星洲、明尼苏达州、宾夕法尼亚州及俄亥俄州5大州的官员一致向法院提出诉讼，要求联邦政府与芝加哥水利当局立刻采取措施，防止亚洲鲤鱼(大头鲢)在美国五大湖区泛滥。虽然美国联邦政府曾在2010年2月宣布投入7850万美元用于防止亚洲鲤鱼的泛滥，包括在芝加哥运河和德斯普兰斯河之间建造新的大坝。但是专家认为，这些努力仍不足以阻止它们的入侵和泛滥。密歇根州司法部长迈克考克斯表示，奥巴马总统同美国陆军工程兵团没能有力抑制亚洲鲢鱼的泛滥。考克斯称：“这些亚洲鲤鱼会夺去渔民的工作，毁掉人们的生活。”美国五大湖环境保护历经了从单纯环境保护水质保证与主要污染物污染防治向综合的生态系统管理环境保护与自然资源协同保护的转变。上世纪20年代，五大湖区环境保护主要关注于捕鱼和一般性污染问题；60年代，工业产业和人口发展增速，污染程度加重，湖泊富营养化问题成为关注焦点；70年代，水污染防治，环境保护焦点主要集中于水体景观、溶解氧及磷、氮的污染防治；80年代，外来入侵物种成为关注对象，例如斑纹蚌，另外湖泊野生生物、鱼类、底质也进入了关注视野；90年代以后，逐步发展成熟为湖泊生态系统综合管理体系，除传统的水污染物控制、富营养化问题外，还更加包括了生态系统健康、人体健康、湿地、鱼类生境恢复、味道与恶臭、水位、贫营养化、持久性有机污染物、海滩湖滩等多方面内容。照片14 伊利湖伊利湖是五大湖中第一个出现严重富营养化问题的大湖，它狭窄的湖泊地理和较浅的水位，使得它成为五大湖中有着最暖湖水和较高生物生产力的大湖，然而不断增长的外来营养物负荷使其在50年代湖泊生产力呈现峰值，成为五大湖中第一个出现富营养化问题的湖泊。蓝藻爆发使得湖水表面覆盖了厚厚一层藻层，并在湖岸交界处堆积出长长的大量绿色和散发恶臭的死藻残体。另外，持续增长的藻体数量，造成了湖中较深水体的厌氧化，这种厌氧化导致了湖底的含羞过程，并导致沉积和化合于底质中的磷素重新向水体中释放，并随水体内部水流流动漫延至全湖。伊利湖富营养化问题从50年代开始，一直到70年代末才得以有效解决，磷被认为是导致湖泊富营养化的主因。从50年代开始，美国和加拿大两国联合制定磷削减计划，大幅度削减伊利湖流域内从城市污水处理厂对外排放的磷总量，并在全流域范围内限制使用含磷洗涤剂，在农业非点源营养物防治中采用了“最佳管理实践”（best management practices, bmps），从非点源富营养化防治的多个方面，包括化肥施用、施肥管理、耕作管理、灌溉调度、水土防治、水源综合利用等，开展和总结实践各个领域的管理实践活动，最后形成各个领域的“最佳管理实践”。到90年代以后，伊利湖的整体富营养化水平已下降到美加两国签订的大湖区水质协定的标准之下，但一些近岸区域的磷浓度仍然较高以至达到了藻华爆发的临界值。在全湖整体富营养化水平低于协议标准之下的情况下，单纯运用增加或减少入湖磷负荷的方法，已不能解决这类局部区域磷浓度高的问题，而应从湖泊生态系统内部的磷素循环角度去解决该类问题。除在富营养化问题上取得成效外，流域综合管理方法体系与土地利用管理在流域管理中的运用，也成为伊利湖泊管理中被广泛接受和普遍运用的基本方法。不同于其他湖，伊利湖流域内城市化与农业耕作发展更为发达，相应的它也是五大湖中支撑人口负荷最大的流域。经过多年管理实践，使已开发土地向自然态土地利用逆转，或者减缓城市化、工业化和农业化的土地利用影响，是修复伊利湖泊生态系统最为有效和最显著的方法和实际行动。不同于伊利湖，五大湖之一的密歇根湖是五大湖中唯一全部属于美国的湖泊。密歇根湖畔的芝加哥，是美国中部最大的城市，市区2200平方公里内有着550万人口。历史上曾因污水直接排入密歇根湖，导致了生活用水受到污染，在当时造成了大约100多人死亡的事件。1889年伊利诺州政府成立芝加哥卫生局，提出一项修建运河计划，使芝加哥河不再流入密歇根湖，而改道汇入密西西比河。l919年，芝加哥卫生局授权建造污水处理厂，要求所有废水必须通过污水管道送入就近废水处理厂，废水经过处理后再排入河道。现在，芝加哥市位于市中心地区的西西南污水处理厂是美国最大的污水处理厂，也是世界上最大的污水处理厂之一，该厂的进水泵站及一级处理能力超过500万m3/d，二级处理能力平均为455万m3/d，最大为545万m3/d。尽管如此，由于芝加哥市及其周边地区的排水系统是合流制，随着城市的发展，暴雨径流增大，污水处理厂经常超负荷，迫使未经处理的污水流人河道。当地市政当局20世纪70年代初期提出的隧道及水库计划(tunnel and reservoir plan)，简称tarp，被美国环境署誉为“国家最佳清洁水法案成功案例”，也是世界范围内城市水环境管理的典范之一。“隧道与水库计划”，tarp，即在地下修建大型隧道，用以截流贮存合流管中的溢流水，将未经处理的污水、雨水引入隧道和水库，待天晴时将水抽出以便污水处理厂处理后排入河道。其目标是防止污水流入密歇根湖，并为洪水提供出路，保护密歇根湖这个芝加哥市及其邻县800万人口的饮用水源持续提供优质饮用水。“隧道与水库计划”分两期，一期由4个独立的隧道系统组成，一期主要设计用途为污染控制；二期由3个大型水库系统组成，主要设计用途为洪水控制，同时也兼具污染控制的用途，并为一期已建成的4个隧道系统产生的污染控制作用发挥改善作用。一期隧道工程被设计为一场暴雨后，泵站系统从已储满合流制污水的隧道系统中将水抽出，至已腾出处理能力的污水处理厂进行再处理，处理达标后排放入河道经密歇根河排出，已腾出的隧道储存容量为下次暴雨又做好准备。一期工程1975年开始建造，1985年部分隧道投入使用，2006年工程全部完工，全部隧道长109.4英里，具有23亿加仑的储水能力。二期工程之一的1个ohare cup水库已于1998年完工，投资4500万美元，每年可减少1.72亿的洪水损失，二期工程计划最晚于2024年建成最后一个水库thornton，全部3个水库建成后将为tarp系统提供175亿加仑的水储存能力，每年可减少洪水损失3.02亿美元。二、此次培训考察的收获1、对美国先进的水环境保护管理水平、技术手段有了较全面的了解，对今后环境保护工作有深远的影响。美国饮用水源的保护法律法规健全，执法力度强；以预防为主，饮用水源保护区内禁止一切的生产与开发建设，划定了合理的保护边界；饮用水源保护职责划分明确清晰，各负其责；饮用水源监控系统分布合理、监测手段与技术水平较高；应急预案健全，反应迅速，保障有力。美国五大湖区曾经受到污染，但1978年与加拿大签署大湖区水质协定后，建立机构共同努力治理大湖区的环境，经过多年努力，控制了湖区水质污染，各湖区生态环境与水质良好。美国城市污水收集处理系统较为健全，处理工艺水平较高；处理装置与设备较为先进，自动化程度高；对废气、污泥等污染物的处理及时规范；处理工艺参数的监控与测量系统健全、自动化程度很高；应急处理装置保障有力。美国环境宣传与教育也深入人心，鼓励发展城市公共交通也都给团员们留下深刻印象。经过培训考察，代表团成员掌握了美国较先进的环境保护理念与技术手段，可以将这些收获运用于昆明市今后的环境保护工作的各方面，对昆明市环境保护工作意义深远。2、在学习中借鉴对比中美两国环境保护工作的异同，分析了存在的问题，探讨了在中国经济发展特色情况下如何开展环境保护工作的思路。代表团在学习之余开展了广泛的、及时的探讨与交流。针对中美两国国情的异同，不断总结，相互借鉴。对美国特色的环境保护工作分析了其存在基础与实用意义，对在昆明本地推广实施提出了深刻的探讨分析。通过交流，代表团成员加深了对美国先进环境保护理念的认识，对引进、消化、吸收先进环保技术取得了一定心得。通过交流与沟通，也促进了团员之间对环保工作的理解与支持。3、与美国地方环境保护机构建立了沟通联系渠道，增进友谊，加强了解。通过相互交流与学习，代表团与美国地方环境保护机构建立了良好的沟通联系渠道。一方面学习了美国的先进理念，一方面也介绍了本地区环境保护工作的经验与体会。通过友好交往，使美国环境保护专业人员理解了我国现阶段环境保护工作的重心与技术需求，为今后长期的交流与技术合作打下了良好基础。为昆明市今后环境保护工作取得发展奠定了良好基础。三、借鉴与启示1、滇池保护和昆明城市发展应以保护饮用水源为最重要环节。饮用水源的保护涉及饮用水源保护区社会经济发展的方方面面，实现社会公平是水源保护的重要前提。应加强饮用水源立法保护工作，加大饮用水源保护力度。合理界定饮用水源保护区边界，合理划分保护区级别，完善分级保护规范，建立污染防控系统。明确各部门水源保护职责，建立目标责任制。逐步开展饮用水源保护区污染源清理与整治工作，防