技术成果:小微流域生态环境修复技术集成

发布人:陈英敏

(一)技术名称:
       小微流域生态环境修复技术集成
(二)技术提供方:
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(三)适用范围:

       本技术在小微流域河涌治理全过程中,建立水环境评价体系,重点解决氮磷等污染物积累,重建完善微生态系统,从根本上解决主要污染、改善水环境和提升水质。主要针对水环境生态健康和自我修复能力的诊断,控藻、脱氮和重金属稳定等特殊基因功能微生物的开发和应用,以及以功能微生物为基础强化常规治理措施的技术集成及工程示范,总结得到一项“小微流域河涌污染治理关键技术”。
(四)技术内容:

       1、技术原理
       本技术筛选驯化多种含硝化反硝化、嗜磷、控藻、重金属稳定等不同功能的微生物菌剂,根据菌剂的不同功能,在一体化应急处理设备、底泥重金属稳定、藻类水华控制和水生态修复等工艺结合使用,全面强化提升工艺治理效果。
       同时,根据研究发现脱氮除磷功能菌携带的特性基因,基于水生动物、底栖生物对水环境生态健康的价方法基础上结合水质指标,创新性提出微生物功能基因+水质指标的评价方法。利用nirS、nirK、napA、narG、nosZ 以及 amoA 等脱氮除磷功能基因,结合地表水水质标准,通过检测水体中的功能基因含量和丰度,构建基因与水质的相关性公式,快速高效的诊断水环境健康状态及自我修复能力。

图1 功能基因参与代谢原理图


       2、技术创新性
       1)改进水环境诊断方法:创新性的提出一种基于分子生物学手段,结合水质指标的水环境诊断方法。通过 PCR 技术,快速准确分析水体中氮磷转化功能基因的丰度,结合水质指标,准确判断水体生态系统的现状及其自我修复能力。该方法可有效节约水质检测成本,提高前期污染情况分析的效率,提升后期工艺方案的选择的准确性和适用性。 
       2)开发不同功能微生物菌剂:通过研发筛选具有控藻、脱氮除磷、重金属吸附等特殊功能的微生物制剂,并在小微流域河涌治理过程中验证和应用,提升水体治理效果,保持生态友好。 
       3)强化河涌水处理设备:以脱氮除磷功能微生物的应用技术为依托,结合小微流域中前期截污常用工艺中一体化应急处理设备的使用,形成组合工艺,通过膜分离技术实现水质的脱氮除磷,强化其处理效果,提升水质改善能力。 
       4)技术集成:系统整理小微流域河涌治理技术体系,形成以微生物技术为依托,结合一体化应急处理设施、原位底泥修复、水生态修复等工艺措施的组合技术集成,有效提升治理效果,节约成本,解决小微河涌治理中的痛点和难点问题,提升组合技术的适用性。
       3、技术优势

       本技术通过广州市科学技术成果登记,成果类型:应用技术,登记号:GK20210060。通过建立生物功能基因与水质指标之间的评价方法,更加精确诊断水体污染现状及自我修复能力;同时筛选驯化多种含有硝化反硝化、嗜磷、控藻、重金属稳定等不同功能微生物,与传统河涌治理常用工艺结合,全面系统提升其治理效果。
       4、工艺流程

图2 技术工艺流程图

       5、技术获奖及成果情况
       1)2021年广东省环境技术进步奖二等奖
       2)项目已获得 1 项国家自然基金、1 项广东省水利厅科技创新项目和 1 项广州市科技创新项目支持。
       3)获得 5项发明专利、8项实用新型专利授权;发表 SCI 论文十余篇,形成1项前沿关键技术收录于广东省科技情报研究中心。
       6、技术推广情况

       近年来,本项目技术成果应用于广东、广西、江西等几十项国家、省市重点环境治理和生态建设工程中。直接研发经费投入超过 1000 万,工程总投资超 12000 万元,为企业带来累计利润近4000 万元,治理改善小微流域河涌长度超 100km。并得到了政府部门、国家权威机构、媒体公众、项目业主的充分肯定和高度评价,为我国小微流域河涌治理提供了有力的技术保障。

图3  项目现场图