南水北調中線工程水源區是我國典型的欠發達地區，特色中藥材種植與加工是傳統重點產業，坡耕地比重大、氮磷流失突出，鄉鎮生活污水處理率和達標排放率低，導致一系列地表水環境問題，對湖北漢庫水質安全構成了威脅。

　　由中國地質大學（北京）負責的“湖北漢庫匯水流域水質安全保障關鍵技術研究與示范課題”針對水源區湖北漢庫突出的水污染問題，通過開展工程化的中藥材加工廢水達標處理技術、中藥材生態種植與氮磷污染負荷削減技術、落后山區“一高三低”（高出水水質、低投資、低動力、低成本）的鄉鎮污水處理技術和入河生態屏障污染削減技術等研究，為順利實施《丹江口水源區水污染防治和水土保持規劃》和《丹江口庫區及上游地區經濟社會發展規劃》，保障南水北調中線工程丹江口水庫匯水流域水質安全提供了技術支撐。

　　當地傳統重點產業污染大

　　建立中藥材種植—加工廢水處理生態鏈

　　水源區中藥材種植業屬于當地傳統重點產業，種植面積達212萬畝，其對進入庫區的面源污染貢獻率較高。傳統中藥材種植多集中在坡耕地，用肥量大、水土流失嚴重，導致水源區入庫氮磷量超標。

　　課題組充分利用各類中藥材在氮磷和有機質養分需求量、時間、光熱水條件的差異，以及抗病蟲害能力和根系水土保持作用的不同，開發了水源區坡耕地中藥材生態種植模式、肥水調控與病蟲無害化治理技術、多級阻控的生態凈化技術，使得入庫總氮總磷得到大規模削減，入庫水質達到地表水Ⅲ類標準，經濟效益得到很大提高，同時編制并發布了5項中藥材生態種植地方規程。

　　中藥材加工企業是當地經濟體量重要組成部分，分布廣、數量多、加工品種與工藝各異，廢水具有排放量大、污染因子多、濃度高、波動大、難生化降解的特點，其達標處理技術一直是廢水處理行業的難點。課題組在實驗和應用研究的基礎上開發了工程化的處理中藥材加工廢水的工藝——“強化物化預處理+雙循環厭氧—好氧”達標處理技術，解決了常規厭氧處理反應器處理高濃度含有毒物質工業廢水效能差、抗沖擊負荷能力弱、運行成本高的問題。這一技術特別適合在中藥材加工行業推廣應用，與現有中藥廢水污染治理技術相比，化學需氧量排放總量減半，出水急性毒性穩定達標，處理成本低于同行業平均成本。

　　水源區無法照搬城市治污技術

　　在落后山區進行“一高三低” 污水處理

　　水源區是我國典型的欠發達地區，且大多屬于山地和丘陵地區，發達城市采用的傳統生活污水處理技術因其投資和運行費用高、技術要求難度大，很難在水源區鄉鎮推廣應用。為此，在傳統人工快滲系統的基礎上，按照“工程設備化、設備模塊化、模塊自動化”的原則，研發了適用于落后山區且利用自然坡降的“一高三低”的鄉鎮污水處理技術——強化人工快速滲濾系統（SCRI系統）。

　　SCRI系統通過增加微氧水解池、快滲池處理單元分級組合、采用復合流布水方式、設立獨立緩釋碳源池、添加特殊除磷介質、表面增加植被覆蓋等一系列的強化技術措施，具有耐沖擊負荷大、溶解氧分區精確控制、系統不易堵塞、各單元自動化操作、維護保養方便等優點，并強化了脫氮除磷和景觀效果的統一。

　　實際應用證明，化學需氧量、氨氮、總氮、總磷的去除率均得到大幅度提升，比傳統工藝氨氮去除率提高30.99%，出水各項指標能滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A標準。這一技術特別適合在落后地區尤其是山區鄉鎮推廣應用。

　　污水處理廠尾水難達水環境質量標準

　　研發生態緩沖帶污染削減技術

　　針對水源區生活污水處理廠尾水排放標準與水環境質量之間存在較大落差、神定河控制斷面水環境質量不達標的問題，研發了適合水源區的多重人工強化生態緩沖帶污染削減技術。

　　這一技術包括土壤包氣帶緩沖屏障、水平潛流人工濕地、表面流人工濕地、復合生物基生態浮島、微氣泡曝氣—菌藻生物膜污染削減技術，通過其有機結合解決微超標、低濃度氮磷污染地表水的經濟修復技術問題。

　　復合生物基生態浮島除具有傳統生態浮島的植物凈化作用外，還具有吸附、沉淀、離子交換、生物降解等性能，明顯提高了對河流水質凈化的效率，比傳統生態浮島對污染物的去除率提高了21%~35%。

　　此外，微曝氣—藻菌生物膜體系由彈性填料構建，在水中呈立體均勻排列輻射狀態，比表面積大、透光性好，利于藻類的生長，微生物和藻類的共生關系強化了水體的自凈功能，對污染物的去除率均得到有效提升，適合高水質要求的水源區入河污染削減及河道原位水質凈化。