微生物燃料電池人工濕地產(chǎn)電原位利用水體凈化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬一種污水治理裝置，特別涉及一種微生物燃料電池人工濕地產(chǎn)電原 位利用水體凈化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著中國工業(yè)化進(jìn)程的加快，水環(huán)境污染整治面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。人工濕地 是一種天然凈化與人工強(qiáng)化相結(jié)合的復(fù)合工藝，能夠根據(jù)污水量的大小采取合適的規(guī)模與 之適應(yīng)，可用于污染水體的直接處理及深度處理;人工濕地和傳統(tǒng)的二級(jí)生化處理相比，具 有建造及運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)，比較適合于技術(shù)管理水平不是很高、規(guī)模較小的城 鎮(zhèn)或鄉(xiāng)村的污水處理。在促進(jìn)廢水中污染物質(zhì)良性循環(huán)的前提下，可充分發(fā)揮資源的生產(chǎn) 潛力，防止環(huán)境的再污染，從而獲得污水處理與資源化的最佳效益，得到越來越廣泛的研究 及應(yīng)用。
[0003] 前人對(duì)人工濕地的研究發(fā)現(xiàn)，人工濕地處理中、低有機(jī)負(fù)荷的污水效果較好，當(dāng)處 理高有機(jī)負(fù)荷污水時(shí)，凈化效果有所下降，且處理單位水所需土地面積增大。本實(shí)用新型就 是針對(duì)這一問題，將微生物燃料電池技術(shù)與人工濕地相結(jié)合，將人工濕地的產(chǎn)電功能轉(zhuǎn)化 為提升人工濕地凈化性能的源動(dòng)力，將產(chǎn)生的生物質(zhì)能外輸轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮拥脑焕茫瑥亩?有效的提高人工濕地的凈化性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型的目的是利用具有導(dǎo)電能力填料的填充，將人工濕地主體填料區(qū)自然 分劃為微生物燃料電池陰極和陽極，解決了傳統(tǒng)人工濕地難以處理高有機(jī)負(fù)荷污水的問 題，也解決了傳統(tǒng)外接電路微生物燃料電池人工濕地因兩極間距過大造成的內(nèi)阻過高、凈 化效果不佳的問題。
[0005] 本實(shí)用新型的：微生物燃料電池人工濕地產(chǎn)電原位利用水體凈化裝置，包括布水 區(qū)、主體填料區(qū)、集水區(qū)、濕生挺水植物、導(dǎo)電填料顆粒、進(jìn)水管、陽極區(qū)、陰極區(qū)和出水管。
[0006] 從下到上依次為布水區(qū)、主體填料區(qū)和集水區(qū)，布水區(qū)底部的一側(cè)有進(jìn)水管;主體 填料區(qū)下部為陽極區(qū)、上部為陰極區(qū)，主體填料區(qū)內(nèi)部填充導(dǎo)電填料顆粒;集水區(qū)頂部的一 側(cè)有出水管、上部有濕生挺水植物;布水區(qū)和集水區(qū)內(nèi)部填充粒徑為20mm-50mmi|卵石或碎 石。
[0007] 所述導(dǎo)電填料顆粒為粒徑0.1-15mm的具有導(dǎo)電性能的石墨、活性碳、生物碳和金 屬礦石中的一種。
[0008] 所述濕生挺水植物為美人蕉、蘆葦和香蒲中的一種或兩種。
[0009] 污水由微生物燃料電池人工濕地產(chǎn)電原位利用水體凈化裝置底部的進(jìn)水管流入， 經(jīng)布水區(qū)后，垂直向上流過主體填料區(qū)，在頂端匯入集水區(qū)，最后由出水管流出系統(tǒng)，采用 連續(xù)進(jìn)水方式，進(jìn)水為生活污水，水力停留時(shí)間為Id。
[0010]水中的污染物在流經(jīng)上述微生物燃料電池人工濕地產(chǎn)電原位利用水體凈化裝置 過程中，在電子供體(有機(jī)物)及電子受體(氧或氮氧化物等氧化物)濃差作用下，人工濕地 主體填料區(qū)自然分劃為微生物燃料電池陰極和陽極，形成兩極界面，從而消除了傳統(tǒng)外接 電路微生物燃料電池人工濕地因兩極間距過大造成的內(nèi)阻過高問題。
[0011] 微生物燃料電池人工濕地產(chǎn)電原位利用水體凈化裝置底層的厭氧環(huán)境形成微生 物燃料電池的陽極區(qū)，產(chǎn)電微生物氧化有機(jī)底物釋放電子和質(zhì)子，其中電子通過導(dǎo)電填料、 質(zhì)子通過污水向上傳導(dǎo)至床體表層，表層的好氧/缺氧區(qū)域作為微生物燃料電池人工濕地 的陰極區(qū)，以氧或氮氧化物等作為電子受體發(fā)生反應(yīng)。電子及質(zhì)子不斷傳輸?shù)耐瑫r(shí)，伴隨著 氧化、還原反應(yīng)的持續(xù)發(fā)生，有機(jī)物被高效降解，解決了傳統(tǒng)人工濕地處理有機(jī)負(fù)荷低的難 題，提升了凈化性能。
[0012] 本實(shí)用新型對(duì)城鎮(zhèn)及農(nóng)村生活污水、食品加工業(yè)等工業(yè)有機(jī)廢水進(jìn)行處理，能大 大提高凈化效果，減少占地，在取得高效污染物去除效果的同時(shí)，具有運(yùn)行穩(wěn)定、投資運(yùn)行 費(fèi)用低、管理方便、美觀實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實(shí)用新型微生物燃料電池人工濕地產(chǎn)電原位利用水體凈化裝置示意圖。
[0014] 圖中標(biāo)記：1-布水區(qū)；2-主體填料區(qū)；3-集水區(qū)；4-濕生挺水植物；5 -導(dǎo)電填料顆 粒;6-進(jìn)水管;7-陽極區(qū)；8-陰極區(qū)；9-出水管。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 實(shí)施例：
[0016] 如圖1所示，建立一個(gè)圓柱形微生物燃料電池人工濕地產(chǎn)電原位利用水體凈化裝 置，包括布水區(qū)1、主體填料區(qū)2、集水區(qū)3、濕生挺水植物4、導(dǎo)電填料顆粒5、進(jìn)水管6、陽極區(qū) 7、陰極區(qū)8和出水管9;其中：微生物燃料電池人工濕地產(chǎn)電原位利用水體凈化裝置底面直 徑為160mm，高度為80cm，布水區(qū)1高度為5cm，主體導(dǎo)電填料區(qū)2高度為70cm，集水區(qū)3高度為 5cm，進(jìn)水管6 口徑為15mm，出水管9 口徑為20mm，有效容積為16L，整個(gè)裝置由PVC管制成。
[0017] 微生物燃料電池人工濕地產(chǎn)電原位利用水體凈化裝置從下到上依次為布水區(qū)1、 主體填料區(qū)2和集水區(qū)3,布水區(qū)1底部的一側(cè)有進(jìn)水管6;主體填料區(qū)2下部為陽極區(qū)7、上部 為陰極區(qū)8,主體填料區(qū)2內(nèi)部填充導(dǎo)電填料顆粒5,導(dǎo)電填料顆粒5為直徑具有導(dǎo)電 性能的活性碳;集水區(qū)3頂部的一側(cè)有出水管9、上部有濕生挺水植物4,濕生挺水植物4為 美人蕉，布水區(qū)1和集水區(qū)3內(nèi)部填充粒徑為20mm-50mm鸛卵石。
[0018] 污水由微生物燃料電池人工濕地產(chǎn)電原位利用水體凈化裝置底部的進(jìn)水管6流 入，經(jīng)布水區(qū)1后，垂直向上流過主體填料區(qū)2,在頂端匯入集水區(qū)3,最后由出水管9流出系 統(tǒng)，采用連續(xù)進(jìn)水方式，進(jìn)水為生活污水，水力停留時(shí)間為ld，日處理量為16L/d。
[0019]原水水質(zhì)和經(jīng)過微生物燃料電池人工濕地產(chǎn)電原位利用水體凈化裝置處理后的 出水水質(zhì)見表1。
[0021] 如表1所示，經(jīng)過連續(xù)1個(gè)月運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該微生物燃料電池人工濕地產(chǎn) 電原位利用水體凈化裝置可以有效去除有機(jī)物。
[0022] 以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限 制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾， 均仍屬本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微生物燃料電池人工濕地產(chǎn)電原位利用水體凈化裝置，其特征在于微生物燃料 電池人工濕地產(chǎn)電原位利用水體凈化裝置包括布水區(qū)（1)、主體填料區(qū)（2)、集水區(qū)（3)、濕 生挺水植物(4)、導(dǎo)電填料顆粒(5)、進(jìn)水管(6)、陽極區(qū)（7)、陰極區(qū)(8)和出水管(9); 從下到上依次為布水區(qū)（1)、主體填料區(qū)（2)和集水區(qū)（3)，布水區(qū)（1)底部的一側(cè)有進(jìn) 水管(6);主體填料區(qū)（2)下部為陽極區(qū)（7)、上部為陰極區(qū)（8)，主體填料區(qū)（2)內(nèi)部填充導(dǎo) 電填料顆粒(5);集水區(qū)（3)頂部的一側(cè)有出水管(9)、上部有濕生挺水植物(4);布水區(qū)（1) 和集水區(qū)（3)內(nèi)部填充粒徑為20mm-50mm鵝卵石或碎石； 所述導(dǎo)電填料顆粒(5)為粒徑0.1_15mm的具有導(dǎo)電性能的石墨、活性碳、生物碳和金屬 礦石中的一種； 所述濕生挺水植物(4)為美人蕉、蘆葦和香蒲中的一種或兩種。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種微生物燃料電池人工濕地產(chǎn)電原位利用水體凈化裝置。包括布水區(qū)（1）、主體填料區(qū)（2）、集水區(qū)（3）、濕生挺水植物（4）、導(dǎo)電填料顆粒(5)、進(jìn)水管(6)、陽極區(qū)(7)、陰極區(qū)(8)和出水管(9);從下到上依次為布水區(qū)(1)、主體填料區(qū)(2)和集水區(qū)(3)，布水區(qū)(1)一側(cè)有進(jìn)水管(6)；主體填料區(qū)(2)下部為陽極區(qū)(7)、上部為陰極區(qū)(8)，主體填料區(qū)(2)內(nèi)部填充導(dǎo)電填料顆粒(5)；集水區(qū)(3)頂部的一側(cè)有出水管(9)、上部有濕生挺水植物(4)；布水區(qū)(1)和集水區(qū)(3)內(nèi)部填充粒徑為20mm-50mm鵝卵石或碎石。本實(shí)用新型消除了傳統(tǒng)外接電路微生物燃料電池人工濕地因兩極間距過大造成的內(nèi)阻過高，產(chǎn)電率低，凈化效果差的難題，提升了凈化性能。
【IPC分類】H01M8/16, C02F3/32
【公開號(hào)】CN205346973
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620029597
【發(fā)明人】丁彥禮, 白少元, 錢朝文, 解慶林, 游少鴻, 李艷紅
【申請(qǐng)人】桂林理工大學(xué)
【公開日】2016年6月29日
【申請(qǐng)日】2016年1月13日