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“十四五”以来,我国生态环境保护理念、目标与措施发生深刻变革,“水清岸绿、鱼翔浅底”成为“美丽中国”建设的重要目标,同时也是当前水环境治理和水生态重构面临的重要需求。以自然方式恢复河湖水生态健康,显著提升水体透明度,成为我国不少发达省区水环境质量综合改善面临的关键难题。
作为碳氮磷物质循环代谢“热区”,湿地在提升河湖水质与重构水生态系统上受到国内外高度关注。然而湿地也存在脱氮效率低、占地面积大、低温期净化率下降、植物生长单一等问题,如何通过优化湿地基质、功能微生物与微生境,实现河湖水体透明度提升与水生态系统的重构,对于解决我国河湖普遍面临的水体富营养化问题极为关键。
针对上述问题,我院申报团队在过去18年中,会同业内著名高校、领军企业与科研院所,组建产学研用联合体,阐明生物生境过程耦合与定向调控技术原理,突破3项关键技术,创制4套新型产品与装备,实施应用示范100多项,主要成果包括:
1、硝酸盐污染长期困扰许多国家,中国超过50%的地下水被硝酸盐污染。基于此,团队揭示了反硝化酶活性与电子定向转移调控机制,突破了低成本、深度脱硝的清洁电子供体技术(ZL109650561B),发明了高活性的硫化型零价铁多孔活性填料制备方法,实现单位体积脱氮负荷达到文献报道的7.1-20.2倍。
2、针对受纳河湖草型清水稳态恢复困难的问题,揭示了浅水湖泊沉水植物群落稳态维持机制,创新研发了一种基于微包覆技术的湿地水生植物种群规模化扩繁技术,实现氮磷污染胁迫下植物发芽率提升24%;阐清了污水厂尾水排放对受纳河湖敏感水生影响,创新城市污水处理厂尾水湿地“可游、可渔、可观”的构建理念,编制了全国第一个以城市水生态系统重构为目标的污水厂尾水湿地建设标准,并用于指导苏州、内江、常熟、营山等地近20个湿地设计/建设,拓展了“工程水”向“生态水”的转变模式。
3、针对传统湿地藻类滋生,及低温期净化效率降低等问题,创新自主产权功能微生物菌剂,如耐低温净化微生物和噬菌体除藻剂,实现低温期湿地氨氮去除率提升10-25%。
4、集成创新出多种湿地工艺包(ZL105645675B、ZL105645593B、ZL105461075B、ZL103058383B),技术应用于辽河流域44个项目中,实现年产值15754.3万元,年减排COD 3109.8吨、氨氮341.2吨。
相关研究和技术成果出版专著6部,发表论文175篇,获授权专利34项和软件著作权5件;主持编制我国第一个以城市水生态系统重构为目标的污水厂尾水湿地标准,参编生态环境部2项标准;技术产品已在江苏、四川、辽宁、湖北、重庆等地的100多个项目中应用,实现年产值超1.6亿。
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