团队简况
水体环境与水生态修复研究室现有在岗人员13人,其中研究员2人,副研究员4人,助理研究员4人,项目聘用4人,在读硕士研究生3名。其中,江苏省“六大人才高峰”高层次人才培养对象1人,江苏省“333工程”第三层次培养对象1人,江苏省农科院三级重点人才青年拔尖人才1人。以污染水体生态修复、水生态功能调控及回收养分资源化利用为研究方向,重点开展水体氮、磷及有机污染物等迁移转化与去除机制、水体污染治理与蓝藻消除工程技术研发与提升、回收氮磷养分再利用等方面的研究。近五年来,获得江苏省科学技术奖二等奖2项,获得中国产学研合作创新成果奖一等奖1项,获得江苏省农业技术推广奖二等奖1项,6项技术入选江苏省科技厅水污染防治主推技术,2项技术入选全国河湖长制适用技术指南。
团队负责人简介
团队首席:
张志勇,博士,研究员。主要从事污染水体生态修复方面的工作,先后主持“国家科技支撑计划”、“十二五、十三五国家水体污染控制与治理专项”、科技惠民计划等国家级及多个省级课题。针对富营养化湖泊、河道与生活污水尾水生态治理,解析了水生植物种群扩繁特征、氮磷富集能力、脱氮除磷机理以及对水体环境生态安全性影响等;研制了水生植物打捞脱水成套生产线专用装备;构建了水生植物“安全控养-机械收获-加工处置-资源化利用”工程技术体系,创建了“污染水体修复与养分回收再利用”生态治理新模式。在太湖、滇池建立了水生植物生态治理示范基地;在高淳区建立了生活污水尾水深度净化示范基地。技术体系在太湖、滇池等污染治理工程中得以应用推广,对消减湖泊内源污染起到了积极作用,实现了污染水体生态治理和回收养分再利用的有机结合。发表论文50余篇,获授权专利10余项,制定地方标准2项,制定省级主推技术4项;获“江苏省科学技术二等奖”、“江苏省农业科学院科学技术一等奖”和“昆明市科学技术二等奖”各1项。
团队助理:
张迎颖,博士,研究员。研究方向:水环境污染过程与控制。近年来,主要开展富营养化水体磷去除机制、养殖水体与农田径流汇水河道治理、村镇污水处理厂尾水深度净化、农村集中居住区清洁小流域构建技术体系及污染水体取出物资源化利用等方面的研究工作,先后在江苏太湖、云南滇池、苏州西山、南京高淳、常州武进等地驻点,并在美国亚利桑那州立大学生物设计研究所访学1年。主持国家及省部级课题5项,作为技术骨干参与或完成课题15项。作为主要完成人,荣获省市级科技进步奖3项;作为主要作者,出版英文专著1部,中文专著1部;发表论文40余篇;授权专利18项,包括实用新型专利12项,发明专利6项,其中1项实用新型专利实现技术转让;形成地方标准2项,4项技术成果入选江苏省科技厅水污染防治主推技术,1项技术入选全国河湖长制适用技术细则。
联系方式:025-84391231 E-mail:fly8006@163.com
重点研究领域
1. 污染物迁移转化与去除机制
2. 蓝藻治理与回收氮磷养分再利用
3. 水生态修复工程技术研发与提升
技术与产品简介
(一)成熟技术与产品
1.针对规模猪场粪污无害化处理回用农田导致径流污染问题,在宿迁市泗洪县四河乡建设了与猪场和沼液消纳农田规模匹配、水系相连的种养单元径流流失养分高效拦截生态工程,包括生态拦截沟渠1000m,原位净化生态塘工程总面积3500m2,通过收获植物回收径流氮磷,并开展水生植物有机肥堆制与农田施用工作,明确了工程技术参数,研制出植物打捞处置专用设备,技术应用实现了种养单元污染物趋零排放目标。
2.鉴于达标排放的污水处理厂尾水氮、磷浓度仍远高于地表V类水,以污染物源头减量为目标,以高淳区东坝镇生活污水尾水为处理对象,构建组合镶嵌、规模匹配的漂浮植物多级净化生态工程,日处理尾水2000吨,尾水总氮、总磷削减率分别达88.2%和75.2%。出水水质优于地表水V类标准。并配套植物打捞、脱水等后端处置装备,采收水生植物制成生物有机肥约500吨,农田养分回用替代80吨化肥,实现尾水深度处理与氮磷资源回收再利用的有机结合。
3.规模连片农田径流导致汇水区河道水体污染,利用近岸生态拦截屏障源头削减入河污染物,再经导流、曝气、植物、微生物联合原位强化净化水体,通过植物收获回收氮、磷并资源化。技术应用实现了污染水体治理和养分再利用的有机结合。“镇江市上社河农田汇水区重污染河道水质综合改善”工程,园区稻麦种植区面积共2000亩,生态修复工程水面面积60000m2,收获水生植物380吨,植物吸收带出水体氮0.58吨,磷0.06吨,生产有机肥200吨。
4.研制芦苇纤维化工艺,成功研发出芦苇木塑复合材料的工业化生产配方,开发混杂芦苇的全利用技术,产品性能均达到国家、地方的木塑复合材料相关标准。在宜兴建成了生产能力300t/年示范工程,产品中芦苇利用率为53%,产品性能指标均达到或超过国家、地方标准。
5.充分利用梭鱼、脊尾白虾和常规鱼的生态位互补,延长了食物链,提高饲料利用率;形成了养殖尾水净化循环利用技术,通过生态沟渠沉淀,生物膜耦合曝气,多级高密度植物塘强化净化,再经消毒处理的逐级净化工艺,出水达到渔业水质标准循环利用。在盐城开展示范应用,通过梭鱼、脊尾白虾和常规鱼的生态位互补,提高饲料利用率,经济效益提高32.51%。养殖尾水中总氮、总磷、CODCr的平均排放率分别减少60%、72%、50%以上,年节约用水2000吨/亩以上。
6.采用新型生物膜材料持续补充碳源;增加硝化、反硝化和除磷菌数量,提高微生物脱氮、磷作用;耦合漂浮湿地、生物膜与微孔曝气技术及工艺,在河道内营造缺氧-好氧交替的微环境,大幅度提高氮、磷的去除能力;采用低成本、高效除磷的生态絮凝剂、再悬浮、絮凝物取出的技术与设备,大幅度降低水体磷含量。在合肥关镇河建成示范工程后,水质得到明显好转,黑臭得到了根制,通过第三方监测机构----巢湖管理局环境保护监测站评估。
代表性成果
1.代表性技术
(1)污染水体生态治理与回收养分再利用技术体系
针对农田径流与退水、农村地表径流及分散生活污水汇入导致农村河道污染问题,利用近岸带生态拦截屏障滞留削减入河污染物,再经定向导流、植物浮岛、微生物膜、微孔曝气等多重手段强化净化河道,通过植物收获将氮、磷从河道水体中提取,并生产有机肥、青贮饲料或沼气等实现氮、磷资源化利用;构建了“氮磷陆源拦截削减-水生植物微生物联合修复-水生植物加工处置-回收养分再利用”工程技术;明确了治污技术参数,研制出植物打捞、处置专用设备。技术工程化应用实现了污染水体生态治理与养分再利用有机结合。该技术成果荣获江苏省科学技术奖二等奖。
(2)“海涂资源高效利用及湿地保护技术体系创建与应用” 技术体系
针对海涂资源利用率低,土壤脱盐、培肥周期长和成本高的科技难题,创建海涂资源高效利用技术和工程体系,形成海涂大水面养鱼改土模式;创新海涂湿地的生态环境保护技术,提升了海涂湿地功能,降低了海涂资源利用对环境的压力;形成了具有江苏特色的高质、高效、生态的海涂渔-农产业,构建了海涂资源高效利用与保护产业模式。形成的“海涂资源高效利用及湿地保护技术体系创建与应用”重要技术成果获江苏省科学技术奖二等奖。
2. 承担项目
近五年来承担国家及省级课题19项,其中国家自然基金4项,国家科技重大专项4项。
序号 | 项目名称 | 项目来源和编号 | 主持人 | 起止年限 | 经费 (万元) |
1 | 集中居住区清洁小流域(新运小桥浜)构建与综合示范 | 国家水体污染控制与治理科技重大专项 027141931804 | 张迎颖 | 2017-2020 | 364 |
2 | 滨湖城市河道截污及岸带修复技术与示范 | 国家水体污染控制与治理科技重大专项 027221931810 | 张志勇 | 2017-2020 | 171 |
3 | 藻粉高效资源化技术研发及应用 | 国家水体污染控制与治理科技重大专项 2017ZX07203001 | 韩士群 周庆 | 2017-2020 | 245 |
4 | 滩涂养殖水源水质改善及养殖尾水净化与循环利用技术研究与示范 | 国家科技支撑计划 2015BAD13B0401 | 韩士群 | 2015-2019 | 93 |
5 | 水华蓝藻促使凤眼莲氮素富集能力升高的机理研究 | 国家自然科学基金 41501545 | 秦红杰 | 2016-2018 | 24 |
6 | 水华铜绿微囊藻影响细菌溶藻效应的机制研究 | 国家自然科学基金 31800426 | 周庆 | 2019-2021 | 20 |
7 | 水华蓝藻诱导凤眼莲根系氮素高效跨膜转运的机理 | 国家自然科学基金 41877510 | 秦红杰 | 2019-2022 | 61 |
8 | 富营养化水体凤眼莲生态修复过程中的磷去向和磷平衡研究 | 国家自然科学基金 41201533 | 张迎颖 | 2012-2015 | 25 |
3. 标准、专利
近5年来,制定标准3项。
(1)刘海琴,严少华,高长洲,罗佳,张志勇,张迎颖,《发酵床垫料有机肥堆制技术规程》,江苏省地方标准,DB32/T3473-2018
(2)刘海琴,严少华,罗佳,刘丽珠,张振华,《发酵床垫料基质化技术规程》,江苏省地方标准,DB32/T3474-2018
(3)张志勇,严少华,刘海琴,张迎颖,刘国峰,黄志芳,《凤眼莲机械采收、减容一体化作业规程》,江苏省地方标准,DB32/T1876-2011
近5年来,授权发明专利11项,实用新型专利13项。
(1) 韩士群,周庆,刘杰,罗佳,王涛,水产养殖水质改善及尾水净化用填料颗粒、其制备方法及包含其的反应器,ZL201710050390.7 (发明专利)
(2) 张志勇,严少华,宋伟,张迎颖,闻学政,王岩,秦红杰,刘海琴,一种水生植物脱水处理系统,ZL201610475952.8 (发明专利)
(3) 严少华,张志勇,宋伟,闻学政,张迎颖,秦红杰,刘海琴,一种用于水生植物脱水的三辊压榨装置,ZL201610473299.1 (发明专利)
(4)周庆,韩士群,邱敬云,张燕,富营养水体除磷、除藻的生态型絮凝剂制备方法,ZL 201510159308.5(发明专利)
(5) 张迎颖,张志勇,宋伟,闻学政,王岩,刘海琴,秦红杰,宋雪飞,复合污染型支浜水体汇流前动态治理结构, ZL201921585848.X (实用新型)
(6) 张志勇,闻学政,张迎颖,姚一丹,杜浩,宋雪飞,刘海琴,王岩,一种防鱼环境下水体原位修复系统,ZL201821927531.5(实用新型)
(7) 张志勇,闻学政,张迎颖,刘海琴,秦红杰,王岩,宋伟, 一种城市硬质驳岸带生态修复植物种植装置, ZL201720853495.1(实用新型)
(8)张志勇,闻学政,王岩,刘海琴,张迎颖,秦红杰,宋伟,一种居民生活区初期雨水径流拦截、净化装备, ZL201720845059.X(实用新型)
(9) 刘海琴,张志勇,闻学政,张迎颖,宋伟,王岩,秦红杰, 一种农村分散式生活污水深度处理专用小型装备,ZL201720838291.0(实用新型)
(10)张迎颖,张志勇,宋伟,闻学政,刘海琴,秦红杰,王岩, 一种农田汇水区污染河道水体生态修复装置,ZL201720838292.5(实用新型)
4. 主推技术
(1)污染水体水生植物生态治理与回收养分再利用工程技术,完成人:张志勇,张迎颖,刘海琴,闻学政,秦红杰,王岩。
(2)农牧结合种养单元径流污染物高效拦截与养分回收再利用工程技术,完成人:张迎颖,张志勇,闻学政,刘海琴,王岩。
(3)规模经营农田汇水区重污染河道水质综合改善技术,完成人:张志勇,宋伟,张迎颖,刘海琴,王岩。
(4)漂浮植物组合镶嵌多级净化生活污水尾水与回收养分再利用工程技术,完成人:张志勇,闻学政,宋伟,张迎颖,刘海琴,秦红杰,王岩。
(5)池塘养殖污染物排放及水循环利用技术,完成人:韩士群,周庆。
(6)工厂化高密度水产养殖尾水处理及回用技术,完成人:韩士群,周庆,巫佳杰。
5. 代表性论文
发表论文的总体情况。条目式列出能够代表研究团队相关研究领域水平的代表性论文10篇。
近5年来,发表SCI论文9篇,学报级论文30余篇。
(1) Qing Zhou, Shiqun Han, Yingying Zhang, Corresponding Responses of Microcystis aeruginosa to Eichhornia crassipes (Mart.) Solms Stress. Polish Journal of Environmental Studies, 2020, 29(6):1-9.
(2) Shi-Qun Han , Jin-Lian Lan , Qing Zhou, et al. Harmless disposal and resource utilization of wastes from the lake in China: Dewatering, composting and safety evaluation of fertilizer. Algal Research, 2019, 43:101623.
(3) Yingying Zhang, Haiqiu Liu, Shaohua Yan, Xuezheng Wen, Hongjie Qin, ZhiWang, Zhiyong Zhang. Phosphorus removal from the hyper-eutrophic Lake Caohai (China) with large-scale water hyacinth cultivation. Environmental Science and Pollution Research, 2019, 26(13): 12975-12984.
(4) Wenjie Xu, Quanlin Zhao, Zhilin Li, Xinyue Lu, Shiqun Han, Zhengfang Ye. Biodegradation of dinitrotoluene sulfonates and other nitro-aromatic compounds by Pseudomonas sp. X5 isolated from TNT red water contaminated soil. Journal of Cleaner Production, 2019, 214, 782-790.
(5)Qing Zhou, Ting Chen, Shiqun Han. Characteristics of Bacterial Communities in Cyanobacteria-Blooming Aquaculture Wastewater Influenced by the Phytoremediation with Water Hyacinth. Water, 2017, 9, 956.
(6) Hongjie Qin, Zhiyong Zhang, Minhui Liu, Yan Wang, Xuezheng Wen, Shaohua Yan, Yingying Zhang, Haiqin Liu. Efficient assimilation of cyanobacterial nitrogen by water hyacinth. Bioresource Technology, 2017, 241:1197-1200.
(7) Hongjie Qin, Zhiyong Zhang, Minhui Liu, Haiqin Liu, Yan Wang, Xuezheng Wen, Yingying Zhang, Shaohua Yan. Site test of phytoremediation of an open pond contaminated with domestic sewage using water hyacinth and water lettuce. Ecological Engineering, 2016, 95: 753-762.
(8) Hongjie Qin, Zhiyong Zhang, Haiqin Liu, Dunhai Li, Xuezheng Wen, Yingying Zhang, Yan Wang, Shaohua Yan. Fenced cultivation of water hyacinth for cyanobacterial bloom control. Environmental Science AND Pollution Research, 2016, 23 (17): 17742-17752.
(9) Zhiyong Zhang, Zhi Wang, Zhenghua Zhang, Junqian Zhang, Junyao Guo, Enhua Li, Xuelei Wang, Haiqin Liu, Shaohua Yan. Effects of engineered application of Eichhornia crassipes on the benthic macroinvertebrate diversity in Lake Dianchi, an ultra-eutrophic lake in China. Environmental Science and Pollution Research, 2016, 23(9):8388-8397.
6. 科技奖励
(1)池塘养殖水多级生物净化和循环利用技术创新与推广,2020年度江苏省农业技术推广奖二等奖,第二完成单位,韩士群(第二完成人)。
(2)海涂资源高效利用及其湿地化保护技术体系创建与应用,2018年度江苏省科学技术奖二等奖,第一完成单位,韩士群(第一完成人)。
(3)沿海滩涂高效渔-农技术体系创制与应用推广,2017年度中国产学研合作创新成果奖一等奖,第一完成单位,韩士群(第一完成人)。
(4)水葫芦在污染水体净化用的应用、风险控制及其资源化利用,2015年度江苏省科学技术奖二等奖,第一完成单位,严少华(第一完成人)。