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【绿色低碳】上海建工园林集团研发基于温室气体减排的人工湿地强化脱氮技术

【绿色低碳】上海建工园林集团研发基于温室气体减排的人工湿地强化脱氮技术 上海园林集团工程研究院
2026-10-27
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我国的双碳政策为水体净化提出了新的挑战,污水处理型人工湿地以每年新增约75座的速度,已成为水处理界的碳排大户。面临人工湿地碳排量增加,反硝化能力不足等卡脖子问题,上海园林(集团)有限公司凭借在水环境治理领域长期的科研攻关与项目实践,研发了针对低C/N污水处理的强化反硝化人工湿地技术,在不额外添加碳源的情况下实现脱氮效果提升,同时实现温室气体减排目标,为该技术在我国的推广应用了提供技术支撑。


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 1  构建新型人工湿地系统:实现污水脱氮及温室气体减排双重增效


技术团队以温室气体减排及脱氮为主要目标,通过人工湿地基质研究寻求可替代碳源的电子供体,考察了不同湿地基质及基质组合、湿地植物等构建因子对人工湿地脱氮效果及N2O排放量的影响,明确了强化反硝化人工湿地构建中的材料、组成、比例等关键构建要素,形成具有强化脱氮及温室气体减排效果的新型人工湿地系统。结果表明,所研发的强化反硝化人工湿地与常规湿地相比,可实现TN去除率提升24.52%,N2O排放量减少74.38%。


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 2  制备植物友好型稻壳生物炭:突破新型人工湿地构建关键技术壁垒


针对铁碳基质人工湿地形成的酸性环境不利于湿地植物生长的技术难点,技术团队通过自主研发植物友好型的稻壳生物炭,降低湿地微环境对植物生长的影响。通过把控稻壳生物炭的制备时长、温度控制,从官能团制备及提高吸附性能等角度,形成植物友好且环境友好的稻壳生物炭产品。结果表明,所研发的稻壳生物炭有助于改善人工湿地环境,明显提高出水pH值,利于反硝化细菌生长及N2O还原酶活性提升,使其能够转化为N2,减少N2O的排放量。


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 3  利用分子生物学技术:深层剖析新型人工湿地微生物作用机制


技术团队从微生物种群入手,解析了影响人工湿地脱氮及N2O排放的微生物作用机制。结果表明,铁碳基质对人工湿地内微生物群落结构产生了较大的影响,明显提高了变形菌门和拟杆菌门的相对丰度,促进了硝化和反硝化的进行,进而提高人工湿地脱氮效果。此外,铁碳的存在也提高了nosZ/(nirK+nirS)的基因比值,从而实现N2O减排。


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应用效果


上海园林(集团)有限公司形成了基于温室气体减排的人工湿地强化脱氮技术的综合示范,在农业面源污染、污水厂尾水、轻污染地表水的三个治理维度均取得了良好应用效果,服务面积近100万平方米,有效实现了人工湿地减污降碳。


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以神农湖水环境治理与生态修复工程为例,针对农业面源污染,技术团队采用“生态溪流-厌氧调蓄塘-新型人工湿地-生态涵养湖”多级生态净化工艺,水质由劣V类提升为IV类水。新型人工湿地TN去除率较常规人工湿地提高了18.23%,同时其温室气体排放综合全球变暖潜能值(GWP)较低,减排效果更好。


目前,该项成果已荣获中国环境保护产业协会环境技术进步一等奖。发表相关论文6篇(含3篇SCI);主(参)编行业、团体标准3部;申请发明和实用新型专利20项,其中发明专利授权3项,实用新型专利授权10项;注册商标2项;完成上海市高新技术成果转化项目2项。


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未来展望


下一步,上海园林(集团)有限公司将依托现有技术成果与工程经验,持续优化低污染水体生态处理技术,着力拓展技术应用场景、完善成套工艺与应用标准,推动水环境治理领域形成减污、降碳、生态、经济协同共进的新发展范式。


文章来源:上海建工科技创新平台微信公众号



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