淮河下游河網(wǎng)水體以淮河入海水道為主干，西起洪澤湖，東至黃海，北臨廢黃河南岸，南至蘇北灌溉總渠北岸，全長約160公里的區(qū)域，流域面積64600平方千米，地跨江蘇省淮安和鹽城兩市。2010年以來，隨著蘇南地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和治污力度的不斷加強(qiáng)，大量排污企業(yè)向蘇北轉(zhuǎn)移，造成該區(qū)域內(nèi)水環(huán)境污染日益嚴(yán)重，水生態(tài)功能退化問題突出，嚴(yán)重影響了流域范圍及近岸海域的水生態(tài)安全。為此，2013年國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)就“淮河下游重污染河流水質(zhì)改善技術(shù)集成與綜合示范”課題進(jìn)行了立項(xiàng)，旨在為解決該區(qū)域內(nèi)的水環(huán)境污染問題提供科技支撐。
在江蘇省環(huán)境保護(hù)廳水專項(xiàng)管理辦公室的大力支持下，中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心王愛杰研究員帶領(lǐng)的課題團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合南京大學(xué)、南京大學(xué)鹽城環(huán)保技術(shù)與工程研究院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)及江蘇省水文與水資源勘測局，針對(duì)淮河下游區(qū)域污染物負(fù)荷主要來源于重污染支流匯入、面源污染物輸入以及分散污染源直排的現(xiàn)狀，提出了“強(qiáng)化控源、梯級(jí)控污、多目標(biāo)管理”的核心定位，制定了行之有效的污染負(fù)荷削減與河流水質(zhì)改善整體技術(shù)路線。
據(jù)了解，課題團(tuán)隊(duì)經(jīng)過5年的科研攻關(guān)，自主研發(fā)出5項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)（產(chǎn)業(yè)源-生活源混合型污水深度控氮減碳集成技術(shù)、入河分散工業(yè)集聚區(qū)污水提標(biāo)增效強(qiáng)化處理集成技術(shù)、重污染河道水質(zhì)改善生態(tài)凈化與生態(tài)修復(fù)技術(shù)、農(nóng)業(yè)廢棄物資源化防控面源污染集成技術(shù)、淮河下游重污染河流水質(zhì)改善多目標(biāo)管理綜合技術(shù)），形成了針對(duì)源頭控污、梯級(jí)修復(fù)及水質(zhì)綜合管理的核心技術(shù)群及技術(shù)集成體系，并在淮河流域治污工程項(xiàng)目中得到大規(guī)模應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期的技術(shù)效果。同時(shí)，部分技術(shù)在海河流域、太湖流域進(jìn)行推廣應(yīng)用，起到了以點(diǎn)帶面的良好示范作用，為地方政府和企業(yè)解決水環(huán)境污染問題，提供了有力的科技支撐。
源頭減排、深度控污，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)源—生活源污染協(xié)同治理
淮河下游以清安河為代表的重污染支流流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口稠密，匯水范圍內(nèi)工業(yè)源、生活源污染負(fù)荷大，支流自身基流匱乏，水體自凈能力差。僅清安河的污染貢獻(xiàn)值就占區(qū)域的50%以上。
課題負(fù)責(zé)人王愛杰介紹，針對(duì)清安河流域內(nèi)污染源和污染物種類繁多、污染負(fù)荷大，缺乏行之有效的管理、處理和控制技術(shù)的問題，團(tuán)隊(duì)在集成國內(nèi)外先進(jìn)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)突破了工業(yè)園區(qū)混合型污水碳、氮污染物穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的問題。
課題組針對(duì)淮安某污水處理廠現(xiàn)有混合型低碳氮比污水，開發(fā)出高速厭氧-生物電解技術(shù)及低碳氮比污水強(qiáng)化脫氮新型工藝技術(shù)，并建成了日處理規(guī)模4萬噸的示范工程。該技術(shù)可以利用既有工藝進(jìn)行原位改造，能夠有效加速生物難利用大分子有機(jī)物及毒害性有機(jī)物的降解轉(zhuǎn)化，從而顯著提升污水的可生化性和出水中易降解有機(jī)物的賦存濃度，為后續(xù)二級(jí)生化處理脫氮工藝提供有力條件，起到良好的水質(zhì)調(diào)理作用。目前，示范工程穩(wěn)定運(yùn)行，出水穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。年削減COD144噸、氨氮43.2噸、總氮72噸的環(huán)境效益。
針對(duì)阜寧澳洋產(chǎn)業(yè)園等大型工業(yè)園區(qū)污水可生化性差、污染物種類繁多、水量不穩(wěn)定等問題，通過前置物化處理系統(tǒng)去除難降解毒害污染物并提高可生化性，通過組合生化處理系統(tǒng)強(qiáng)化生物脫氮能力，并通過后置物化處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生化尾水深度凈化，從而形成“物化+生化+物化”三級(jí)集成處理工藝，并成功地在工業(yè)園區(qū)污水廠進(jìn)行了工程示范，出水中COD、氨氮滿足一級(jí)A的出水標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了主控指標(biāo)COD每年削減排放量1620噸、氨氮每年削減排放量162噸，并降低運(yùn)行藥劑成本30%的顯著效益。
上述兩項(xiàng)源頭控污技術(shù)示范工程，為納管區(qū)域42.7平方千米內(nèi)工業(yè)源—生活源混合型污水處理廠和不具備納管條件的工業(yè)集中區(qū)工業(yè)源污水處理設(shè)施的規(guī)范化運(yùn)行作出了良好的示范作用。通過淮河下游流域尾水深度處理及回用關(guān)鍵技術(shù)研究和應(yīng)用，可以保證出水優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，可以回用到市政用水、生活雜用水、工業(yè)冷卻水等。通過工業(yè)尾水深度處理及回用關(guān)鍵技術(shù)研究和應(yīng)用，可以提高工業(yè)廢水回用率，減少污染排放，提高水資源的利用率。
基于上述技術(shù)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)與南京大學(xué)合作，提出了淮河下游重污染支流清安河治理點(diǎn)、線、管、面技術(shù)體系重污染河流“三三三”治理模式（三級(jí)控制、三級(jí)循環(huán)、三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)），作為技術(shù)支撐方，向淮安市政府提供了《清安河水環(huán)境綜合整治初步技術(shù)方案》，產(chǎn)生了顯著的社會(huì)效益。
生態(tài)廊道與人工濕地交替互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)原位控氮減碳與梯級(jí)截污
淮河下游重污染支流生態(tài)退化嚴(yán)重，河道自凈能力差，難以高效凈化污水廠尾水。針對(duì)重點(diǎn)示范河道修復(fù)區(qū)域，課題團(tuán)隊(duì)提出了原位修復(fù)、輸移凈化的技術(shù)策略。通過開發(fā)高鹽水體適用的污染河流水質(zhì)原位生態(tài)凈化技術(shù)、河道原位水質(zhì)凈化微生物生態(tài)調(diào)控技術(shù)和支流污水排入端濕地處理場集中凈化達(dá)標(biāo)技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)重污染河流的生態(tài)修復(fù)，共建成長度5千米的淮河下游重污染河道水生態(tài)凈化與水生態(tài)修復(fù)示范工程，處理規(guī)模達(dá)到4萬噸/天。
在該示范工程中，生態(tài)修復(fù)優(yōu)先選擇具有高效凈化能力的土著物種，并充分考慮季節(jié)更替，春夏植物選擇苦草、狐尾藻、金魚藻等，冬季植物選擇菹草和伊樂藻。在整體上，研究人員以生態(tài)廊道和人工濕地處理場作為基本的系統(tǒng)功能單元，二者交替串聯(lián)，通過合理配置物候期交替互補(bǔ)的水生植物群落，實(shí)現(xiàn)不同季節(jié)下兩類系統(tǒng)單元生態(tài)功能的交替互補(bǔ)。
根據(jù)實(shí)際運(yùn)行過程中的水質(zhì)分析結(jié)果可知，當(dāng)河水經(jīng)過生態(tài)修復(fù)區(qū)域處理后，COD 可達(dá)到40毫克/升以下，氨氮在2毫克/升以下，溶解氧含量在5毫克/升以上，且經(jīng)測算，該段示范工程實(shí)現(xiàn)了削減總氮排放的20%，削減了總磷排放的10%，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)重點(diǎn)示范河道的生態(tài)修復(fù)，可為其他重污染河道的生態(tài)恢復(fù)和生態(tài)廊道建設(shè)提供很好的示范。
變廢為寶、面源管控，農(nóng)業(yè)面源污染物資源化助力面源污染控制
淮河下游入海河道和蘇北灌溉總渠周邊農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，秸稈、農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物和畜禽糞便量大且分散，處理不當(dāng)容易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。
課題團(tuán)隊(duì)全面調(diào)查了該區(qū)域內(nèi)畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品加工、水產(chǎn)養(yǎng)殖、村莊的生活垃圾和生活污水、地膜廢棄物等污染源的特征，建立了分散污染源數(shù)據(jù)庫，分析污染物的組成和產(chǎn)生量的動(dòng)態(tài)，評(píng)價(jià)分散點(diǎn)源污染物的生態(tài)與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，分析不同資源化利用方式所需的成本和可能帶來的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)?；诖?，將農(nóng)業(yè)廢物進(jìn)行高效收集，就地制作成可直接歸田的生物有機(jī)肥。
據(jù)了解，有機(jī)肥料示范工程在淮安某牛奶公司有機(jī)肥廠展開，在該廠建立的生物有機(jī)肥生產(chǎn)線以畜禽糞便為主要原料，接種高效植物促生菌，經(jīng)過18天的高溫好氧發(fā)酵制備成生物有機(jī)肥，將發(fā)酵周期縮短了1/3，具有每年消納畜禽糞便1萬噸的能力。生產(chǎn)的生物有機(jī)肥質(zhì)量達(dá)到農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《生物有機(jī)肥》（NY884-2012）的要求，有效活菌數(shù)可達(dá)2億/克，且可以在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用并完全替代餌料，也可以在飼料玉米種植中應(yīng)用，增產(chǎn)效果明顯，并減少化肥用量30%以上，減少農(nóng)田氮素流失20%以上。
科學(xué)調(diào)度、全程管控，形成尾水資源化利用及水質(zhì)改善長效調(diào)控機(jī)制
要實(shí)現(xiàn)淮河流域水環(huán)境質(zhì)量改善的總體目標(biāo)，必須強(qiáng)化面源污染控制及其生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。
研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)淮河下游重污染河道氮、磷排放總量超出河流自凈能力的現(xiàn)狀，系統(tǒng)分析重點(diǎn)支流點(diǎn)、面污染源輸移規(guī)律，運(yùn)用3S技術(shù)，構(gòu)建淮河下游水文特征分區(qū)的水量—水質(zhì)—水生態(tài)協(xié)同控制多目標(biāo)計(jì)算模型系統(tǒng)，制定區(qū)域最大日負(fù)荷（TMDL）計(jì)劃，研究并提出淮河下游重點(diǎn)支流尾水水質(zhì)水量限值標(biāo)準(zhǔn)建議。
同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)根據(jù)尾水排放水質(zhì)水量限值標(biāo)準(zhǔn)，有效集成并構(gòu)建淮河下游尾水污染負(fù)荷削減技術(shù)體系，優(yōu)化區(qū)域尾水污染負(fù)荷削減技術(shù)方案；根據(jù)區(qū)域尾水毒害性及資源化利用可行性，進(jìn)行尾水資源定位，構(gòu)建集尾水資源化利用、生態(tài)需水和行洪安全保障為一體的入海河流水質(zhì)改善綜合調(diào)度技術(shù)方案。
綜合以上兩套體系方案，該團(tuán)隊(duì)有機(jī)整合進(jìn)現(xiàn)有水資源監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，建立淮河下游重要入海河流主要控制斷面在線監(jiān)控系統(tǒng)，有效集成淮河下游水量—水質(zhì)協(xié)同控制多目標(biāo)計(jì)算模型，構(gòu)建具有數(shù)據(jù)診斷、綜合分析和系統(tǒng)評(píng)估功能的專家信息監(jiān)管平臺(tái)，為淮河下游尾水資源化調(diào)度及水質(zhì)改善多目標(biāo)管理提供決策支持平臺(tái)。
根據(jù)構(gòu)建出的水質(zhì)改善多目標(biāo)管理信息平臺(tái)的測算，該團(tuán)隊(duì)對(duì)淮河入海水道進(jìn)行了調(diào)水實(shí)驗(yàn)，并對(duì)主要考核斷面——蘇嘴南泓斷面和漫水橋斷面水質(zhì)進(jìn)行分析。調(diào)度前蘇嘴斷面處COD24.5毫克/升，氨氮3.77毫克/升，DO5.1毫克/升；漫水橋南泓COD66.5毫克/升，氨氮4.09毫克/升，DO2.3毫克/升。調(diào)度后：蘇嘴南泓COD12.2毫克/升，氨氮0.63毫克/升，DO7.3毫克/升；漫水橋南泓COD3.6毫克/升，氨氮0.80毫克/升，DO6.5毫克/升，第二次調(diào)水實(shí)驗(yàn)蘇嘴及漫水橋斷面均達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，與調(diào)度方案預(yù)計(jì)效果一致，這說明調(diào)度對(duì)沿線水質(zhì)改善明顯。
總體上，課題團(tuán)隊(duì)通過技術(shù)自主創(chuàng)新、技術(shù)推廣應(yīng)用、技術(shù)服務(wù)地方等途徑，為淮河下游污染減負(fù)修復(fù)和流域水質(zhì)改善作出了積極貢獻(xiàn)。而且，結(jié)合淮河入海水道二期工程建設(shè)，向淮河流域管理委員會(huì)提交了《入海水道二期工程對(duì)地表水水質(zhì)影響及應(yīng)對(duì)技術(shù)措施》報(bào)告，并通過模型推演，評(píng)價(jià)和預(yù)測了流域水質(zhì)改善的作用效果，為國家和地方管理部門提供了決策依據(jù)。（王 林）
