近年來(lái)，隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的全面實(shí)施，農(nóng)村污水治理作為鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境治理體系的薄弱環(huán)節(jié)。由于農(nóng)村地區(qū)的人口密度較低，房屋不聚集，建設(shè)統(tǒng)一管網(wǎng)集中處理污水將耗資巨大，尤其是隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化率突破65%，農(nóng)村空心化導(dǎo)致的污水治理缺位問(wèn)題日益突出。如何低成本、高效能處理農(nóng)村排版存在的分散污水問(wèn)題，已經(jīng)成為不少環(huán)境專(zhuān)家急于重點(diǎn)攻克的課題之一。
近日，由浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)生滕曉文、劉震宇團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)研發(fā)的“基于炭菌耦合與智能調(diào)控的污水資源化處理設(shè)備”，憑借其“炭菌耦合生物治理+智能水質(zhì)調(diào)控”雙輪驅(qū)動(dòng)體系，為分散式農(nóng)村污水處理提供行之有效的解決方案。目前，該成果已經(jīng)獲得專(zhuān)利授權(quán)。
據(jù)悉，該學(xué)生團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的污水處理裝置，主要通過(guò)集成式技術(shù)突破，創(chuàng)新性地構(gòu)建了“分散式處理——資源化回用——智能化調(diào)控”三位協(xié)同治理體系，突破傳統(tǒng)污水治理技術(shù)壁壘，破解鄉(xiāng)村振興生態(tài)治理難題。
和傳統(tǒng)技術(shù)相比，該設(shè)備結(jié)合了生物炭膠連定殖菌群技術(shù)與智能調(diào)控系統(tǒng)，成功解決了傳統(tǒng)生物炭吸附效率低、處理效果不穩(wěn)定的技術(shù)瓶頸。通過(guò)生物炭吸附與微生物降解的有機(jī)結(jié)合，形成了“吸附-降解-再生”動(dòng)態(tài)循環(huán)模式，不僅實(shí)現(xiàn)了污水的高效凈化，還使氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)得以回收利用。其核心技術(shù)包括毫米級(jí)至納米級(jí)孔徑層疊調(diào)控、表面功能化改性及智能監(jiān)控調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)數(shù)據(jù)并動(dòng)態(tài)調(diào)整處理參數(shù)，確保處理效率始終保持在85%以上。
“我們研發(fā)的技術(shù)主要攻克了三個(gè)方面的問(wèn)題?！彪鴷晕慕榻B說(shuō)，一是研發(fā)了炭菌耦合梯度凈化技術(shù)，采用三級(jí)梯度生物炭板，通過(guò)膠連定殖技術(shù)將枯草芽孢桿菌定向固定于孔隙內(nèi)，功能菌存活率提高20%，抗沖擊負(fù)荷能力提升2.3倍。二是建立了智能調(diào)控水質(zhì)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，新型水質(zhì)分級(jí)模型的準(zhǔn)確率達(dá)到90.2%，構(gòu)建了數(shù)字孿生系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化，響應(yīng)時(shí)間縮短至15分鐘，較傳統(tǒng)技術(shù)提升40%。三是建成了模塊化自動(dòng)運(yùn)維體系，創(chuàng)新滑軌-雙軸電機(jī)-電動(dòng)吸盤(pán)協(xié)同控制系統(tǒng)，2分鐘內(nèi)完成炭板更換/翻轉(zhuǎn)，配合模塊化單元組合設(shè)計(jì)，使建設(shè)與運(yùn)營(yíng)成本降低30%-40%。
“我們?cè)谘邪l(fā)過(guò)程中，嘗試將炭材料與功能微生物進(jìn)行耦合，發(fā)現(xiàn)這種‘炭菌協(xié)同’的機(jī)制在提升污染物降解效率方面表現(xiàn)非常出色。同時(shí)，加入智能調(diào)控系統(tǒng)后，整個(gè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了對(duì)處理過(guò)程的動(dòng)態(tài)感知和精準(zhǔn)控制，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和資源化利用效率。”項(xiàng)目組成員楊紫清表示，這個(gè)項(xiàng)目不僅是技術(shù)上的突破，更讓大家感受到團(tuán)隊(duì)跨學(xué)科合作的力量，從材料選擇到系統(tǒng)集成，每一步都凝聚了大家的智慧。他希望這項(xiàng)技術(shù)能夠盡快落地應(yīng)用，為污水處理行業(yè)帶來(lái)綠色、智能的新方案。
https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2025/4/541890.shtm 《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：2025.4.10
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