农田农村排水系统农药激素高效降解关键技术及应用-河海大学科技处

项目名称：农田农村排水系统农药激素高效降解关键技术及应用

推荐单位：河海大学

项目简介：针对我国农业生产中农药激素施用引起的水体污染加剧、水生态系统破坏及防控治理技术严重缺乏等突出问题，项目组研发高效降解水体农药激素的新材料、新方法、新工艺和新产品，发明了多孔载体成形、纳米材料镀膜光催化、土著微生物驯化附着等核心技术，攻克了载体孔隙高通透、微生物活性增强等关键技术，建立了农药激素物理钝化（阻控）、化学催化（消减）、生物协同（调控）相结合的高效去除技术系统。主要发明成果包括：(1) 研发了多孔净污载体制备成形方法及性能检测系列技术，发明了载体的级配比例优化、秸秆资源化利用、粘结强度确定、结构形态组合等核心技术，突破了载体散粒体粘合成形、有效孔隙率提升和孔隙贯通能力增强等关键技术瓶颈，提出了抗热疲劳、耐冲蚀等性能测定及恒定压头、水位差和边界流速反求孔隙通透性的检测新方法，解决了多孔载体结构性能、孔隙率和通透性检测的技术难题。(2) 发明了多孔载体孔隙通道纳米材料镀膜和紫外光催化净污的整装成套核心技术，攻克了纳米材料可镀膜性、镀层粘合性、镀层耐久性等关键技术难题，解决了自然条件下载体孔隙紫外光获取和辐射催化纳米材料的关键技术难题，实现了水体中农药激素的高效去除。(3) 发明了农药激素高效降解菌驯化筛选及与多孔净污载体附着耦合的系列核心技术，攻克了不同地域排水系统土著高效降解菌种鉴定、分离、扩繁的关键技术瓶颈，解决了降解农药激素菌株活性、再生及降解菌与载体孔隙附着耦合的稳定性、持久性和高效性的技术难题。(4) 研发了农田农村排水沟河湿地系统农药激素降解去除的整装成套核心技术和产品，突破了野外自然能源获取蓄积供给、紫外光载体孔隙辐射、水体悬浮颗粒阻光、土著微生物菌群作用及载体孔隙泥砂堵塞等关键技术难题，为实现农田农村排水系统农药激素高效降解净化提供重要技术支撑。

研发的多孔净污载体的比表面积和孔隙率与传统无砂混凝土等相比较提高25倍以上，微生物负载量提高30倍以上，对水体中农药的去除能力提高20倍。其中，农田排水沟道便携式多孔净污载体去除：有机磷类36%-42%，除虫菊酯类29%-38%；排水河道全断面组合式多孔净污载体附着纳米材料和微生物菌群去除：有机磷类、除虫菊酯类农药去除达8.3%、5.5%。水体汇集初级排水净化器对雌激

素去除38.5%以上。

申请国家发明专利37项，授权发明专利36项。发表学术论文128篇，其中SCI论文83篇，他引498篇次。已获技术成果广泛应用于我国农田农村污染防控工程的规划建设中，取得了重要的生态环境及社会经济效益。系列技术应用至2016年底，降低农田农村排水系统中各类污染负荷58.5%-90.3%，有效解决了农药激素污染物对河湖水体污染问题，保障了饮用水水源地水质安全，为水生生物和人体健康保护提供了重要的技术支撑。

推广应用情况：本项目系列技术成果被江苏天池环境生态有限公司、无锡惠泽环境工程公司、中水万源生态环境有限公司等多个单位直接应用于农业面源污染防治的规划建设之中，为有效地解决农田退水系统中有机农药高效去除问题提供了技术支撑，显著地降解去除水体中有机农药，降低了农田退水对河湖水环境质量的影响。系列技术实用性强，施工简单，维护管理方便，运行成本低，实现了对水体中有机农药净化的“高效性、稳定性、实用性、长效性”相统一的目标，取得了显著的生态、环境、社会和经济效益。

曾获科技奖励情况：教育部技术发明一等奖。

主要知识产权目录：

主要完成人情况表

(1) 王沛芳，排名1，教授

工作单位：河海大学，完成单位：河海大学

对本项目技术创造性贡献：项目总负责人，主持所有技术发明工作。主要贡献为技术发明点1~4：1) 主持发明点1多孔净污载体制备成形方法及性能检测技术研发，突破载体散粒体粘合成形、有效孔隙率提升等关键技术瓶颈；2) 主持发明点2载体纳米材料镀膜方法及紫外光催化净污技术研发，攻克了纳米材料可镀膜性等关键技术难题；3) 主持发明点3农药激素高效降解菌驯化筛选及与多孔净污载体附着耦合技术研发，攻克载体材料酸碱性对高效降解菌活性影响的关键技术难题；4) 主持发明点4农田农村排水沟河湿地系

统农药激素降解去除装备及其布设应用技术研发，创建了不同类型农田农村排水沟道、河道及湿地系统农药激素高效降解去除的技术系统。

曾获科技奖励情况：1) 生态节水型灌区建设关键技术及应用，2016-J-222-1-01-R01，国家科学技术进步一等奖，2016年，排名第1；

2) 多功能复合的河流综合治理与水质改善技术及其应用，2012-F-304-2-02-R02，国家技术发明二等奖，2012 年，排名第2。

(2) 王超，排名2，教授，中国工程院院士

工作单位：河海大学，完成单位：河海大学

对本项目技术创造性贡献：参与全部技术研发和负责专利申请工作。主要贡献为技术发明点1~4：1) 发明点1中，参与多孔净污载体制备成形方法及性能检测技术研发，解决了有效孔隙率提升和孔隙贯通透水能力增强等关键技术；2) 发明点2中，解决了纳米材料可镀膜性、镀层粘合性、镀层耐久性和镀层开裂脱落等关键技术难题；3) 在技术发明点3中，参与了农药激素高效降解菌驯化筛选及与多孔净污载体附着耦合技术研发工作，解决了高效降解菌与载体孔隙附着耦合的稳定性、持久性和高效性问题；4) 在技术发明点4中，主持了不同类型农田农村排水沟道、河道及湿地系统农药激素高效降解去除技术系统的研发，实现了农田农村排水系统农药激素的高效降解净化。

曾获科技奖励情况：1) 生态节水型灌区建设关键技术及应用，2016-J-222-1-01-R02，国家科学技术进步一等奖，2016年，排名第2；2) 多功能复合的河流综合治理与水质改善技术及其应用，2012-F-304-2-02-R01，国家技术发明二等奖，2012 年，排名第1。

(3) 饶磊，排名3，教授

工作单位：河海大学，完成单位：河海大学

对本项目技术创造性贡献：参与全部技术研发和负责专利申请工作。主要贡献为技术发明1、2、4：1) 在技术发明1中，研发了系列多孔净污载体的制备方法及装置，研发了系列载体结构性能、孔隙率和通透性等检测新技术；2) 在技术发明2中，研发了发明了纳米材料多孔陶瓷基压渗镀膜、高压振动镀膜等纳米膜负载技术，解决了纳米材料可镀膜性、镀层粘合性、镀层耐久性等技术难题。