南水北調(diào)中線工程水源區(qū)是我國典型的欠發(fā)達地區(qū)，特色中藥材種植與加工是傳統(tǒng)重點產(chǎn)業(yè)，坡耕地比重大、氮磷流失突出，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理率和達標排放率低，導(dǎo)致一系列地表水環(huán)境問題，對湖北漢庫水質(zhì)安全構(gòu)成了威脅。

　　由中國地質(zhì)大學（北京）負責的“湖北漢庫匯水流域水質(zhì)安全保障關(guān)鍵技術(shù)研究與示范課題”針對水源區(qū)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(shù)、中藥材生態(tài)種植與氮磷污染負荷削減技術(shù)、落后山區(qū)“一高三低”（高出水水質(zhì)、低投資、低動力、低成本）的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理技術(shù)和入河生態(tài)屏障污染削減技術(shù)等研究，為順利實施《丹江口水源區(qū)水污染防治和水土保持規(guī)劃》和《丹江口庫區(qū)及上游地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)劃》，保障南水北調(diào)中線工程丹江口水庫匯水流域水質(zhì)安全提供了技術(shù)支撐。

　　當?shù)貍鹘y(tǒng)重點產(chǎn)業(yè)污染大

　　建立中藥材種植—加工廢水處理生態(tài)鏈

　　水源區(qū)中藥材種植業(yè)屬于當?shù)貍鹘y(tǒng)重點產(chǎn)業(yè)，種植面積達212萬畝，其對進入庫區(qū)的面源污染貢獻率較高。傳統(tǒng)中藥材種植多集中在坡耕地，用肥量大、水土流失嚴重，導(dǎo)致水源區(qū)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(zhì)養(yǎng)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(fā)了水源區(qū)坡耕地中藥材生態(tài)種植模式、肥水調(diào)控與病蟲無害化治理技術(shù)、多級阻控的生態(tài)凈化技術(shù)，使得入庫總氮總磷得到大規(guī)模削減，入庫水質(zhì)達到地表水Ⅲ類標準，經(jīng)濟效益得到很大提高，同時編制并發(fā)布了5項中藥材生態(tài)種植地方規(guī)程。

　　中藥材加工企業(yè)是當?shù)亟?jīng)濟體量重要組成部分，分布廣、數(shù)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(shù)一直是廢水處理行業(yè)的難點。課題組在實驗和應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上開發(fā)了工程化的處理中藥材加工廢水的工藝——“強化物化預(yù)處理+雙循環(huán)厭氧—好氧”達標處理技術(shù)，解決了常規(guī)厭氧處理反應(yīng)器處理高濃度含有毒物質(zhì)工業(yè)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(shù)特別適合在中藥材加工行業(yè)推廣應(yīng)用，與現(xiàn)有中藥廢水污染治理技術(shù)相比，化學需氧量排放總量減半，出水急性毒性穩(wěn)定達標，處理成本低于同行業(yè)平均成本。

　　水源區(qū)無法照搬城市治污技術(shù)

　　在落后山區(qū)進行“一高三低” 污水處理

　　水源區(qū)是我國典型的欠發(fā)達地區(qū)，且大多屬于山地和丘陵地區(qū)，發(fā)達城市采用的傳統(tǒng)生活污水處理技術(shù)因其投資和運行費用高、技術(shù)要求難度大，很難在水源區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)推廣應(yīng)用。為此，在傳統(tǒng)人工快滲系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，按照“工程設(shè)備化、設(shè)備模塊化、模塊自動化”的原則，研發(fā)了適用于落后山區(qū)且利用自然坡降的“一高三低”的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理技術(shù)——強化人工快速滲濾系統(tǒng)（SCRI系統(tǒng)）。

　　SCRI系統(tǒng)通過增加微氧水解池、快滲池處理單元分級組合、采用復(fù)合流布水方式、設(shè)立獨立緩釋碳源池、添加特殊除磷介質(zhì)、表面增加植被覆蓋等一系列的強化技術(shù)措施，具有耐沖擊負荷大、溶解氧分區(qū)精確控制、系統(tǒng)不易堵塞、各單元自動化操作、維護保養(yǎng)方便等優(yōu)點，并強化了脫氮除磷和景觀效果的統(tǒng)一。

　　實際應(yīng)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(tǒng)工藝氨氮去除率提高30.99%，出水各項指標能滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）一級A標準。這一技術(shù)特別適合在落后地區(qū)尤其是山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)推廣應(yīng)用。

　　污水處理廠尾水難達水環(huán)境質(zhì)量標準

　　研發(fā)生態(tài)緩沖帶污染削減技術(shù)

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

　　這一技術(shù)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(fù)合生物基生態(tài)浮島、微氣泡曝氣—菌藻生物膜污染削減技術(shù)，通過其有機結(jié)合解決微超標、低濃度氮磷污染地表水的經(jīng)濟修復(fù)技術(shù)問題。

　　復(fù)合生物基生態(tài)浮島除具有傳統(tǒng)生態(tài)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(zhì)凈化的效率，比傳統(tǒng)生態(tài)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(gòu)建，在水中呈立體均勻排列輻射狀態(tài)，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(guān)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(zhì)要求的水源區(qū)入河污染削減及河道原位水質(zhì)凈化。