生态文明建设作为国家战略背景下，水生态修复，尤其是城镇河道黑臭水体生态治理及水质提升成为改善城市人居环境的紧迫任务。然而城市水体黑臭成因复杂，尤其是城镇水体是人类高度干扰下的社会-经济-自然复合系统，难以在短时间内杜绝各种污染来源进入水体。借鉴发达国家常规水生态修复技术难以奏效，亟需有效的黑臭水体生态治理和水质提升技术和装备。本项目属于水生态治理及修复技术领域，针对城镇黑臭水体生态治理和水质提升中的三个关键性难点开展技术研发：(1)“三污”源头(漏污、溢污、渗污)难以控制，形成“黑水”。对此，研发出低影响开发三仓式拦污坝技术和装备(LID拦污坝)。利用矿质材料负载催化氧化膜实现对氨氮和COD的吸附降解；利用自养和异养反硝化过滤格，实现高效脱氮；同时具有化学除磷、快速过滤去除SS的能力。(2)断头浜水动力不足，导致“两高两低”(营养盐高、浊度高、C/N低、透明度低)，形成“死水”。对此，研发出新型电子供体旁路人工湿地技术(E-CW人工湿地)。利用填料自供电子、电极生物膜微电场供给电子，及耦合微生物燃料电池的电子传输，快速提升脱氮、除磷效果；利用填料过滤能力，实现有效除藻；通过湿地异位水循环，增强水动力。(3)区域性水质不稳定、恢复缓慢而形成“绿水”。对此，研发出一体化浮岛生物巢技术及装备(BioNest浮岛)。利用其中的厌氧-好氧区及其优化布局，实现TN、TP快速去除；利用研发的改性填料和生物激活剂，提高土著微生物的着床增殖速率；利用好氧区抑藻菌实现对水体蓝绿藻的抑制，提高水体透明度。上述三种关键技术装备可单独应用，也能体系化组合使用，达到快速消除黑臭，恢复水生态系统效果：(1)LID拦污坝对“三污”处理的水力负荷为1m3/m3·d，对TN、TP、COD的处理效率90%以上；(2)E-CW人工湿地出水TN、TP达到地表水IV类标准，COD达到V类标准，叶绿素小于20ug/L，处理负荷为0.7-1.0m/d；(3)BioNest浮岛启动后，雨后连续运行3-5天内能将劣V类地表水(TN、TP、COD、DO)恢复到IV-V类水，每个BioNest浮岛(0.44m2)有效作用水面积达40-50m2，控制叶绿素浓度30ug/L以下。自2016年投入实际应用以来，累计对50余条黑臭河道和劣V类水体进行生态修复，修复河道长度32.4公里，水面积达42.6万平米，工程总量4500多万元。本项目获发明专利9项，实用新型专利1项，发表论文20余篇，拥有完全自主知识产权。修复水体委托第三方水质检测，完全达到修复目标。修复效果得到水务主管部门、群众的良好反映，取得了良好的社会生态环境效益。项目联合东华大学、上海泽耀环保科技有限公司、上海海洋大学，为水生态修复领域培养了一批集科学研究、技术研发、工程实施于一体的专业人才，为城镇黑臭水体生态治理和水质提升提供了有效的技术手段和装备。