近年來，隨著鄉村振興戰略的全面實施，農村污水治理作為鄉村生態環境治理體系的薄弱環節。由于農村地區的人口密度較低，房屋不聚集，建設統一管網集中處理污水將耗資巨大，尤其是隨著中國城鎮化率突破65%，農村空心化導致的污水治理缺位問題日益突出。如何低成本、高效能處理農村排版存在的分散污水問題，已經成為不少環境專家急于重點攻克的課題之一。
近日，由浙江農林大學學生滕曉文、劉震宇團隊主導研發的“基于炭菌耦合與智能調控的污水資源化處理設備”，憑借其“炭菌耦合生物治理+智能水質調控”雙輪驅動體系，為分散式農村污水處理提供行之有效的解決方案。目前，該成果已經獲得專利授權。
據悉，該學生團隊自主研發的污水處理裝置，主要通過集成式技術突破，創新性地構建了“分散式處理——資源化回用——智能化調控”三位協同治理體系，突破傳統污水治理技術壁壘，破解鄉村振興生態治理難題。
和傳統技術相比，該設備結合了生物炭膠連定殖菌群技術與智能調控系統，成功解決了傳統生物炭吸附效率低、處理效果不穩定的技術瓶頸。通過生物炭吸附與微生物降解的有機結合，形成了“吸附-降解-再生”動態循環模式，不僅實現了污水的高效凈化，還使氮磷等營養物質得以回收利用。其核心技術包括毫米級至納米級孔徑層疊調控、表面功能化改性及智能監控調節系統，能夠實時監測水質數據并動態調整處理參數，確保處理效率始終保持在85%以上。
“我們研發的技術主要攻克了三個方面的問題。”滕曉文介紹說，一是研發了炭菌耦合梯度凈化技術，采用三級梯度生物炭板，通過膠連定殖技術將枯草芽孢桿菌定向固定于孔隙內，功能菌存活率提高20%，抗沖擊負荷能力提升2.3倍。二是建立了智能調控水質預測系統，新型水質分級模型的準確率達到90.2%，構建了數字孿生系統，實現參數動態優化，響應時間縮短至15分鐘，較傳統技術提升40%。三是建成了模塊化自動運維體系，創新滑軌-雙軸電機-電動吸盤協同控制系統，2分鐘內完成炭板更換/翻轉，配合模塊化單元組合設計，使建設與運營成本降低30%-40%。
“我們在研發過程中，嘗試將炭材料與功能微生物進行耦合，發現這種‘炭菌協同’的機制在提升污染物降解效率方面表現非常出色。同時，加入智能調控系統后，整個設備實現了對處理過程的動態感知和精準控制，大大提高了系統運行的穩定性和資源化利用效率。”項目組成員楊紫清表示，這個項目不僅是技術上的突破，更讓大家感受到團隊跨學科合作的力量，從材料選擇到系統集成，每一步都凝聚了大家的智慧。他希望這項技術能夠盡快落地應用，為污水處理行業帶來綠色、智能的新方案。
https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2025/4/541890.shtm 《中國科學報》：2025.4.10
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