淮河下游河網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，隨著蘇南地區的產業結構調整和治污力度的不斷加強，大量排污企業向蘇北轉移，造成該區域內水環境污染日益嚴重，水生態功能退化問題突出，嚴重影響了流域范圍及近岸海域的水生態安全。為此，2013年國家水體污染控制與治理科技重大專項就“淮河下游重污染河流水質改善技術集成與綜合示范”課題進行了立項，旨在為解決該區域內的水環境污染問題提供科技支撐。
在江蘇省環境保護廳水專項管理辦公室的大力支持下，中國科學院生態環境研究中心王愛杰研究員帶領的課題團隊，聯合南京大學、南京大學鹽城環保技術與工程研究院、哈爾濱工業大學及江蘇省水文與水資源勘測局，針對淮河下游區域污染物負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狀，提出了“強化控源、梯級控污、多目標管理”的核心定位，制定了行之有效的污染負荷削減與河流水質改善整體技術路線。
據了解，課題團隊經過5年的科研攻關，自主研發出5項關鍵技術（產業源-生活源混合型污水深度控氮減碳集成技術、入河分散工業集聚區污水提標增效強化處理集成技術、重污染河道水質改善生態凈化與生態修復技術、農業廢棄物資源化防控面源污染集成技術、淮河下游重污染河流水質改善多目標管理綜合技術），形成了針對源頭控污、梯級修復及水質綜合管理的核心技術群及技術集成體系，并在淮河流域治污工程項目中得到大規模應用，達到了預期的技術效果。同時，部分技術在海河流域、太湖流域進行推廣應用，起到了以點帶面的良好示范作用，為地方政府和企業解決水環境污染問題，提供了有力的科技支撐。
源頭減排、深度控污，實現產業源—生活源污染協同治理
淮河下游以清安河為代表的重污染支流流域內經濟發達，人口稠密，匯水范圍內工業源、生活源污染負荷大，支流自身基流匱乏，水體自凈能力差。僅清安河的污染貢獻值就占區域的50%以上。
課題負責人王愛杰介紹，針對清安河流域內污染源和污染物種類繁多、污染負荷大，缺乏行之有效的管理、處理和控制技術的問題，團隊在集成國內外先進成熟技術的基礎上，重點突破了工業園區混合型污水碳、氮污染物穩定達標的問題。
課題組針對淮安某污水處理廠現有混合型低碳氮比污水，開發出高速厭氧-生物電解技術及低碳氮比污水強化脫氮新型工藝技術，并建成了日處理規模4萬噸的示范工程。該技術可以利用既有工藝進行原位改造，能夠有效加速生物難利用大分子有機物及毒害性有機物的降解轉化，從而顯著提升污水的可生化性和出水中易降解有機物的賦存濃度，為后續二級生化處理脫氮工藝提供有力條件，起到良好的水質調理作用。目前，示范工程穩定運行，出水穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。年削減COD144噸、氨氮43.2噸、總氮72噸的環境效益。
針對阜寧澳洋產業園等大型工業園區污水可生化性差、污染物種類繁多、水量不穩定等問題，通過前置物化處理系統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強化生物脫氮能力，并通過后置物化處理系統實現生化尾水深度凈化，從而形成“物化+生化+物化”三級集成處理工藝，并成功地在工業園區污水廠進行了工程示范，出水中COD、氨氮滿足一級A的出水標準，實現了主控指標COD每年削減排放量1620噸、氨氮每年削減排放量162噸，并降低運行藥劑成本30%的顯著效益。
上述兩項源頭控污技術示范工程，為納管區域42.7平方千米內工業源—生活源混合型污水處理廠和不具備納管條件的工業集中區工業源污水處理設施的規范化運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鍵技術研究和應用，可以保證出水優于《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，可以回用到市政用水、生活雜用水、工業冷卻水等。通過工業尾水深度處理及回用關鍵技術研究和應用，可以提高工業廢水回用率，減少污染排放，提高水資源的利用率。
基于上述技術，項目團隊與南京大學合作，提出了淮河下游重污染支流清安河治理點、線、管、面技術體系重污染河流“三三三”治理模式（三級控制、三級循環、三級標準），作為技術支撐方，向淮安市政府提供了《清安河水環境綜合整治初步技術方案》，產生了顯著的社會效益。
生態廊道與人工濕地交替互補，實現原位控氮減碳與梯級截污
淮河下游重污染支流生態退化嚴重，河道自凈能力差，難以高效凈化污水廠尾水。針對重點示范河道修復區域，課題團隊提出了原位修復、輸移凈化的技術策略。通過開發高鹽水體適用的污染河流水質原位生態凈化技術、河道原位水質凈化微生物生態調控技術和支流污水排入端濕地處理場集中凈化達標技術，來實現對重污染河流的生態修復，共建成長度5千米的淮河下游重污染河道水生態凈化與水生態修復示范工程，處理規模達到4萬噸/天。
在該示范工程中，生態修復優先選擇具有高效凈化能力的土著物種，并充分考慮季節更替，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，研究人員以生態廊道和人工濕地處理場作為基本的系統功能單元，二者交替串聯，通過合理配置物候期交替互補的水生植物群落，實現不同季節下兩類系統單元生態功能的交替互補。
根據實際運行過程中的水質分析結果可知，當河水經過生態修復區域處理后，COD 可達到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，且經測算，該段示范工程實現了削減總氮排放的20%，削減了總磷排放的10%，成功實現了對重點示范河道的生態修復，可為其他重污染河道的生態恢復和生態廊道建設提供很好的示范。
變廢為寶、面源管控，農業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業發達，秸稈、農產品加工廢棄物和畜禽糞便量大且分散，處理不當容易造成嚴重的環境污染。
課題團隊全面調查了該區域內畜禽養殖、農產品加工、水產養殖、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據庫，分析污染物的組成和產生量的動態，評價分散點源污染物的生態與環境風險，分析不同資源化利用方式所需的成本和可能帶來的經濟效益和環境風險。基于此，將農業廢物進行高效收集，就地制作成可直接歸田的生物有機肥。
據了解，有機肥料示范工程在淮安某牛奶公司有機肥廠展開，在該廠建立的生物有機肥生產線以畜禽糞便為主要原料，接種高效植物促生菌，經過18天的高溫好氧發酵制備成生物有機肥，將發酵周期縮短了1/3，具有每年消納畜禽糞便1萬噸的能力。生產的生物有機肥質量達到農業行業標準《生物有機肥》（NY884-2012）的要求，有效活菌數可達2億/克，且可以在水產養殖中應用并完全替代餌料，也可以在飼料玉米種植中應用，增產效果明顯，并減少化肥用量30%以上，減少農田氮素流失20%以上。
科學調度、全程管控，形成尾水資源化利用及水質改善長效調控機制
要實現淮河流域水環境質量改善的總體目標，必須強化面源污染控制及其生態系統的良性循環。
研究團隊針對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狀，系統分析重點支流點、面污染源輸移規律，運用3S技術，構建淮河下游水文特征分區的水量—水質—水生態協同控制多目標計算模型系統，制定區域最大日負荷（TMDL）計劃，研究并提出淮河下游重點支流尾水水質水量限值標準建議。
同時，該團隊根據尾水排放水質水量限值標準，有效集成并構建淮河下游尾水污染負荷削減技術體系，優化區域尾水污染負荷削減技術方案；根據區域尾水毒害性及資源化利用可行性，進行尾水資源定位，構建集尾水資源化利用、生態需水和行洪安全保障為一體的入海河流水質改善綜合調度技術方案。
綜合以上兩套體系方案，該團隊有機整合進現有水資源監控網絡，建立淮河下游重要入海河流主要控制斷面在線監控系統，有效集成淮河下游水量—水質協同控制多目標計算模型，構建具有數據診斷、綜合分析和系統評估功能的專家信息監管平臺，為淮河下游尾水資源化調度及水質改善多目標管理提供決策支持平臺。
根據構建出的水質改善多目標管理信息平臺的測算，該團隊對淮河入海水道進行了調水實驗，并對主要考核斷面——蘇嘴南泓斷面和漫水橋斷面水質進行分析。調度前蘇嘴斷面處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，第二次調水實驗蘇嘴及漫水橋斷面均達到Ⅲ類水質標準，與調度方案預計效果一致，這說明調度對沿線水質改善明顯。
總體上，課題團隊通過技術自主創新、技術推廣應用、技術服務地方等途徑，為淮河下游污染減負修復和流域水質改善作出了積極貢獻。而且，結合淮河入海水道二期工程建設，向淮河流域管理委員會提交了《入海水道二期工程對地表水水質影響及應對技術措施》報告，并通過模型推演，評價和預測了流域水質改善的作用效果，為國家和地方管理部門提供了決策依據。（王 林）
