本项目属于环境科学技术领域。

针对湖泊水库水质原位控制技术设备的运行能耗高、水下安装维护难等先天不足，课题组紧密结合我国湖库水质控制的绿色低碳资源化技术需求，以产学研合作为科研背景，提出湖库绿色低碳资源化水质原位控制技术体系，并进行了工程应用。项目组先后依托国家自然科学基金、教育部博士点基金、陕西省社会发展重点项目、陕西省自然科学基金等，围绕新型高效混合充氧、生物修复及技术集成开展了大量研究工作，在人工诱导内波混合、机械混合-负压充氧、组合生物修复系统、等温层曝气器运行优化、水上太阳能供电、多元技术集成等方面取得了系列创新性研究成果。

主要技术内容包括：

（1）开展了深水分层湖库人工诱导内波混合和等温层曝气技术研究，发明了底部水体恒温制冷形成等温层、再利用自然对流形成垂向水温分层的分层水体制备技术，解决了分层湖库水质控制技术定量研究的中试载体问题；通过大量中试与理论分析，提出分层水体稳定内波形成的临界条件及其参数，创造性发明了经济高效的分层水体内波混合技术，混合效率比传统方法提高50%以上，揭示内波强化混合机理，提出内波强化混合技术方法与措施；完善了内波形成理论，完整了分层水体混合理论，填补国内外内波在分层水体混合领域应用的研究空白，为新型经济高效水体混合技术应用和推广奠定基础；提出了基于充氧性能最优的等温层曝气器优化运行方法，解决了目前等温层曝气器设计不科学和运行不理想的技术难题，促进了等温层曝气器在深水湖库水质控制中的应用；

（2）进行了机械混合-负压充氧技术及一体化设备混合充氧性能研究，通过不同设备结构及运行条件下的中试与理论分析，创新性发明了机械混合-表层负压充氧的技术，解决了传统混合充氧设备水下安装维护难的现实问题；确定了文丘里管的最大淹没水深及充氧量，优化了上部提升筒及叶轮结构，确定了新型一体化混合充氧设备的合理安装间距，解决了混合充氧设备推广中的关键设计难题； 

（3）开展了污染水体组合生物修复系统构建技术研究，创造性发明了兼具水生植物吸收与生物膜降解功能的新型高效生态浮岛，提出了大幅增加水生植物有效种植面积的技术方法，使水生植物有效种植面积与浮岛面积的百分比由传统浮岛的20%提高到80%，确定了浮体表面形成生物膜的有效技术措施，构建了集水质净化与生态照明与一体的多功能生态照明浮岛，发明了对生态浮岛水生植物干燥堆肥技术与设备，解决了生态浮岛大量繁殖的水生植物处置的棘手问题，推动了水污染治理过程中的资源循环利用与可持续发展；

（4）对水上太阳能供电技术及设备进行了研究，发明了利用可调式不锈钢支架随时随地调节太阳能电池板最佳倾角的技术方法，提出了太阳能电池板与支撑浮体的活动连接方法，研制了太阳能电池板和蓄电池组的整体绝缘方法，经济安全地解决了湖库水上机械装置的供电问题；

（5）开展了太阳能混合充氧-生物修复技术集成及设计方法研究，针对不同水深、污染类型及程度的湖库，构建了太阳能内波混合、机械混合-负压充氧、等温层曝气、多功能生态照明浮岛等不同组合的协同除污染集成技术与设备，建立了基于FLUENT和MIKE3的集成技术系统的设计方法，填补国内外湖库水体原位水质集成控制工程计算机设计的研究空白；应用该集成技术于多处湖库水质控制工程。

本项目已申请国家核心知识产权21项（其中已授权发明专利11项、实用新型专利2项，受理发明专利8项）；发表SCI/EI学术论文21篇、英文专著1部；先后培养硕博士研究生24名。

成果已成功应用于陕西西安、四川成都等地，累计湖库水域面积近80亩，水体氨氮（以N计）、总氮和总磷（以P计）浓度等主要水质指标范围分别为0.1-0.6 mg/L、2.0-3.0 mg/L、<0.004mg/L，远远低于我国《城市景观用水水质标准》( GB/T18921-2002)对应的指标限值5 mg/L、15 mg/L、0.5 mg/L；以80亩水域计算，采用本技术可以实现水质控制系统零电耗运行、年维护总成本约1万元，而采用传统典型的换水处理和喷水式增氧水泵处理，年运行维护总成本分别约为25万元和22万元，取得了显著的经济效益、环境效益、社会效益，节能减排效果非常明显。