CN105502672A - 一种旁侧微氧微生物燃料电池人工湿地水体净化方法 - Google Patents

一种旁侧微氧微生物燃料电池人工湿地水体净化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105502672A
CN105502672A CN201610020188.5A CN201610020188A CN105502672A CN 105502672 A CN105502672 A CN 105502672A CN 201610020188 A CN201610020188 A CN 201610020188A CN 105502672 A CN105502672 A CN 105502672A
Authority
CN
China
Prior art keywords
area
sewage
micro
fuel cell
aeration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610020188.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105502672B (zh
Inventor
白少元
丁彦礼
解庆林
李艳红
游少鸿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guowei Environmental Engineering (Hainan) Co.,Ltd.
Original Assignee
Guilin University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Technology filed Critical Guilin University of Technology
Priority to CN201610020188.5A priority Critical patent/CN105502672B/zh
Publication of CN105502672A publication Critical patent/CN105502672A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105502672B publication Critical patent/CN105502672B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/005—Combined electrochemical biological processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

本发明公开了一种旁侧微氧微生物燃料电池人工湿地水体净化方法。污水由底部进水管流入，经布水区后向上分流为两部分，一部分流入阳极区，另一部分流入曝气硝化区。流入阳极区的有机物被产电微生物氧化释放电子和质子，其中电子通过导电填料向上传导至阴极区，质子通过污水向上传导至阴极区。曝气硝化区中布设微曝气系统，将流入该区污水中的有机氮及氨氮氧化为硝态氮并继续向上汇入阴极区，在阴极区内作为电子受体与阳极区传导过来的电子发生反应，经集水区后由出水管流出。本发明将阳极区产生的电子在床体内部传导，并通过旁侧微曝气形式，将污水中的有机氮及氨氮转化为硝态氮作为阴极区的电子受体发生反硝化作用，对废水进行处理，能够取得很好的净化效果。

Description

一种旁侧微氧微生物燃料电池人工湿地水体净化方法
技术领域
本发明属一种污水治理方法，具体涉及一种旁侧微氧微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化方法。
背景技术
随着中国工业化进程的加快，水环境污染整治面临着越来越大的挑战。人工湿地是一种天然净化与人工强化相结合的复合工艺，能够根据污水量的大小采取合适的规模与之适应，可用于污染水体的直接处理及深度处理；人工湿地和传统的二级生化处理相比，具有建造及运行费用低、维护简单等优点，比较适合于技术管理水平不是很高、规模较小的城镇或乡村的污水处理。在促进废水中污染物质良性循环的前提下，可充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，从而获得污水处理与资源化的最佳效益，得到越来越广泛的研究及应用。
前人对人工湿地的研究发现，人工湿地处理中、低有机负荷的污水效果较好，当处理高有机负荷污水时，净化效果有所下降，且处理单位水所需土地面积增大。本发明就是针对这一问题，将微生物燃料电池技术与人工湿地相结合，将人工湿地的产电功能转化为提升人工湿地净化性能的源动力，将产生的生物质能外输转变为电子的原位利用，从而有效的提高人工湿地的净化性能。
发明内容
本发明的目的是利用具有导电能力填料的填充，使人工湿地填料区自然分划为微生物燃料电池阴极和阳极，并通过旁侧微曝气方式将污水中的有机氮及氨氮氧化为硝态氮，将其作为电子受体在阴极区发生反硝化脱氮，实现了人工湿地同步高效除碳脱氮，解决了传统外接电路微生物燃料电池人工湿地因两极间距过大造成的内阻过高、净化效果不佳的问题。
具体步骤为：
一、建立一个旁侧微氧微生物燃料电池人工湿地水体净化装置，包括布水区、阳极区、曝气硝化区、阴极区、集水区、湿生挺水植物、进水管、微曝气系统、出水管、隔板、导电填料颗粒和常用人工湿地填料颗粒。
二、从下到上依次为布水区、主体填料区和集水区，布水区底部的一侧有进水管；主体填料区左右分成两个区域，一个区域内部填充导电填料颗粒，其下部为阳极区、上部为阴极区；主体填料区另一个区域为曝气硝化区，内部填充常用人工湿地填料颗粒，其底部设置微曝气系统，阳极区与曝气硝化区之间有隔板，水中的有机氮及氨氮转化为硝态氮，汇入阴极区作为电子受体，强化了阴极区中电子受体浓度；集水区顶部的一侧有出水管、上部有湿生挺水植物；布水区和集水区内部填充粒径为20mm-50mm鹅卵石或碎石。
所述导电填料颗粒为粒径0.1-15mm的具有导电性能的石墨、活性炭、生物碳和金属矿石中的一种，以保证电子的原位传导及利用。
所述常用人工湿地填料颗粒为粒径为0.1-15mm的石英砂、沸石、石灰石和陶粒中的一种。
所述湿生挺水植物为美人蕉、芦苇和香蒲中的一种或两种。
二、污水由微曝气微生物燃料电池人工湿地水体净化装置底部的进水管流入，经布水区后向上分流为两部分，一部分流入阳极区，另一部分流入曝气硝化区；阳极区内产电微生物氧化有机底物释放电子和质子，其中电子通过导电填料颗粒向上传导、质子通过污水向上传导至阴极区；曝气硝化区中布设微曝气系统，将污水中的有机氮及氨氮氧化为硝态氮并向上汇入阴极区，在阴极区内作为电子受体与阳极区传导过来的电子发生反硝化，实现氮与有机物的同步去除，最后由出水管流出系统，采用连续进水方式，进水为生活污水，水力停留时间为1d。
水中的污染物在流经上述微生物燃料电池人工湿地系统过程中，在电子供体（有机物）及电子受体（硝态氮）浓差作用下，人工湿地主体填料区自然分划为微生物燃料电池阴极和阳极，形成两极界面，从而消除了传统外接电路微生物燃料电池人工湿地因两极间距过大造成的内阻过高问题。
上述微生物燃料电池人工湿地床体底层的厌氧环境形成微生物燃料电池的阳极区，产电微生物氧化有机底物释放电子和质子，其中电子通过导电填料、质子通过污水向上传导至床体上半部分的阴极区，以曝气硝化区传导过来的氮氧化物作为电子受体发生反应。电子及质子不断传输的同时，伴随着氧化、还原反应的持续发生，有机物及氮被同步高效降解，提升了净化性能。
采用本发明对城镇及农村生活污水、食品加工业等工业有机废水进行处理，能大大提高净化效果，减少占地，在取得高效污染物去除效果的同时，具有运行稳定、投资运行费用低、管理方便、美观实用等优点。
附图说明
图1为本发明实施例旁侧微氧微生物燃料电池人工湿地水体净化装置结构示意图。
图中标记：1-布水区；2-阳极区；3-曝气硝化区；4-阴极区；5-集水区；6-湿生挺水植物；7-进水管；8-微曝气系统；9-出水管；10-隔板；11-导电填料颗粒；12-常用人工湿地填料颗粒。
具体实施方式
实施例：
一、如图1所示，建立一个圆柱形旁侧微氧微生物燃料电池人工湿地水体净化装置，底面尺寸：40cm×20cm，总填充高度为80cm，布水区1高度为5cm，阳极区2高度为35cm，阴极区4高度为35cm，集水区5高度为5cm；其中隔板10位于底面长度方向三分之一处，高度为35cm，将阳极区2与曝气硝化区3分隔；曝气硝化区3底部设置微曝气系统8，由微孔曝气管外接曝气机组成；整个人工湿地由有机玻璃板制成，有效容积为64L,水力停留时间为1d,日处理量为64L/d；在布水区1底部的一侧有进水管7，口径为15mm，在集水区5顶端的一侧有出水管9，口径为20mm，布水区1及集水区5填充粒径为20mm-50mm鹅卵石，阳极区2及阴极区3填充的导电填料颗粒11为直径为5mm-8mm的活性炭颗粒填料，曝气硝化区3填充的常用人工湿地填料颗粒12为直径为5mm-8mm的石英砂填料；床体种植的湿生挺水植物6为美人蕉。
二、污水由微曝气微生物燃料电池人工湿地水体净化装置底部的进水管7流入，经布水区1后向上分流为两部分，一部分流入阳极区2，另一部分流入曝气硝化区3；阳极区2内产电微生物氧化有机底物释放电子和质子，其中电子通过导电填料颗粒11向上传导、质子通过污水向上传导至阴极区4；曝气硝化区3中布设微曝气系统8，将污水中的有机氮及氨氮氧化为硝态氮并向上汇入阴极区4，在阴极区4内作为电子受体与阳极区2传导过来的电子发生反硝化，实现氮与有机物的同步去除，最后由出水管9流出系统，采用连续进水方式，进水为生活污水。
利用微曝气微生物燃料电池人工湿地水体净化装置净化水体，原水水质和经过本系统处理后的出水水质见表1。
如表1所示，经过连续1个月运行的实验结果表明：该均匀流人工湿地处理系统可以有效去除有机物及氨氮。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种旁侧微氧微生物燃料电池人工湿地水体净化方法，其特征在于具体步骤为：
一、建立一个旁侧微氧微生物燃料电池人工湿地水体净化装置，包括布水区（1）、阳极区（2）、曝气硝化区（3）、阴极区（4）、集水区（5）、湿生挺水植物（6）、进水管（7）、微曝气系统（8）、出水管（9）、隔板（10）和导电填料颗粒（11）和常用人工湿地填料颗粒(12);
二、从下到上依次为布水区(1)、主体填料区和集水区(5)，布水区(1)底部的一侧有进水管(7)；主体填料区左右分成两个区域，一个区域内部填充导电填料颗粒(11)，其下部为阳极区(2)、上部为阴极区(4)；主体填料区另一个区域为曝气硝化区(3)，内部填充常用人工湿地填料颗粒(12)，其底部设置微曝气系统(8)，阳极区(2)与曝气硝化区(3)之间有隔板(10)；集水区(5)顶部的一侧有出水管(9)、上部有湿生挺水植物(6)；布水区(1)和集水区(5)内部填充粒径为20mm-50mm鹅卵石或碎石;
所述导电填料颗粒(11)为粒径0.1-15mm的具有导电性能的石墨、活性炭、生物碳和金属矿石中的一种;
所述常用人工湿地填料颗粒（12）为粒径为0.1-15mm的石英砂、沸石、石灰石和陶粒中的一种；
所述湿生挺水植物（6）为美人蕉、芦苇和香蒲中的一种或两种;
二、污水由微曝气微生物燃料电池人工湿地水体净化装置底部的进水管(7)流入，经布水区(1)后向上分流为两部分，一部分流入阳极区(2)，另一部分流入曝气硝化区(3)；阳极区(2)内产电微生物氧化有机底物释放电子和质子，其中电子通过导电填料颗粒(11)向上传导、质子通过污水向上传导至阴极区(4)；曝气硝化区(3)中布设微曝气系统(8)，将污水中的有机氮及氨氮氧化为硝态氮并向上汇入阴极区(4)，在阴极区(4)内作为电子受体与阳极区(2)传导过来的电子发生反硝化，实现氮与有机物的同步去除，最后由出水管(9)流出系统，采用连续进水方式，进水为生活污水。
CN201610020188.5A 2016-01-13 2016-01-13 一种旁侧微氧微生物燃料电池人工湿地水体净化方法 Active CN105502672B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610020188.5A CN105502672B (zh) 2016-01-13 2016-01-13 一种旁侧微氧微生物燃料电池人工湿地水体净化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610020188.5A CN105502672B (zh) 2016-01-13 2016-01-13 一种旁侧微氧微生物燃料电池人工湿地水体净化方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105502672A true CN105502672A (zh) 2016-04-20
CN105502672B CN105502672B (zh) 2017-12-12

Family

ID=55711057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610020188.5A Active CN105502672B (zh) 2016-01-13 2016-01-13 一种旁侧微氧微生物燃料电池人工湿地水体净化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105502672B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108218147A (zh) * 2018-03-20 2018-06-29 沈阳环境科学研究院 一种强化脱氮的微生物燃料电池耦合潜流人工湿地系统
CN112897824A (zh) * 2021-04-26 2021-06-04 桂林理工大学 一种竹炭-光合细菌-人工湿地一体化污水处理系统
CN113072167A (zh) * 2021-04-13 2021-07-06 山东大学 一种适用于人工湿地的基质材料、人工湿地系统及应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01207195A (ja) * 1988-02-10 1989-08-21 Ok Kikaku Kenkyusho:Kk 汚水処理装置
CN102263279A (zh) * 2011-07-06 2011-11-30 武汉理工大学 一种人工湿地水生植物电极的微生物燃料电池装置
CN203513363U (zh) * 2013-09-29 2014-04-02 中国科学院水生生物研究所 一种提高复合垂直流人工湿地脱氮能力的结构
CN103708622A (zh) * 2014-01-02 2014-04-09 东华大学 一种高效处理有机污水的微生物燃料电池人工湿地
CN105024089A (zh) * 2015-06-15 2015-11-04 中国科学院广州能源研究所 一种处理污水并用于湿地供电的微生物燃料电池人工湿地装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01207195A (ja) * 1988-02-10 1989-08-21 Ok Kikaku Kenkyusho:Kk 汚水処理装置
CN102263279A (zh) * 2011-07-06 2011-11-30 武汉理工大学 一种人工湿地水生植物电极的微生物燃料电池装置
CN203513363U (zh) * 2013-09-29 2014-04-02 中国科学院水生生物研究所 一种提高复合垂直流人工湿地脱氮能力的结构
CN103708622A (zh) * 2014-01-02 2014-04-09 东华大学 一种高效处理有机污水的微生物燃料电池人工湿地
CN105024089A (zh) * 2015-06-15 2015-11-04 中国科学院广州能源研究所 一种处理污水并用于湿地供电的微生物燃料电池人工湿地装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
许丹等: "微生物燃料电池与人工湿地耦合系统研究进展", 《化工学报》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108218147A (zh) * 2018-03-20 2018-06-29 沈阳环境科学研究院 一种强化脱氮的微生物燃料电池耦合潜流人工湿地系统
CN113072167A (zh) * 2021-04-13 2021-07-06 山东大学 一种适用于人工湿地的基质材料、人工湿地系统及应用
CN113072167B (zh) * 2021-04-13 2022-03-22 山东大学 一种适用于人工湿地的基质材料、人工湿地系统及应用
CN112897824A (zh) * 2021-04-26 2021-06-04 桂林理工大学 一种竹炭-光合细菌-人工湿地一体化污水处理系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN105502672B (zh) 2017-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105540860A (zh) 一种微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化方法
CN100509664C (zh) 一种适合缺水地区垃圾填埋场渗滤液的处理方法
CN104505529A (zh) 藻菌协同生态型微生物燃料电池及利用其净水产电的方法
CN110143720A (zh) 一种多介质滤料的人工湿地微生物燃料电池耦合装置及其废水处理方法
CN102642978A (zh) 一种适用于污水分散处理的高效循环式垂直流人工湿地及设备
CN102557330A (zh) 一种强化处理低C/N比废水的An/O型复合人工湿地系统
CN202246266U (zh) 一种人工湿地水体净化装置
CN101851023A (zh) 一种焦粉—钢渣复合填料潜流人工湿地系统
CN102897968A (zh) 逆流式垂直流人工湿地系统
Elyasi et al. A comprehensive evaluation of parameters affecting treating high-strength compost leachate in anaerobic baffled reactor followed by electrocoagulation-flotation process
CN105036489A (zh) 一种畜禽养殖废水深度脱氮除磷达标处理装置及其工艺
CN101585607B (zh) 一种垂直流人工湿地基质的制备方法
CN105130118A (zh) 短程硝化联合厌氧氨氧化同步处理城市污水与晚期垃圾渗滤液的脱氮方法与装置
CN105502672A (zh) 一种旁侧微氧微生物燃料电池人工湿地水体净化方法
CN104787884A (zh) 利用净水厂废弃泥强化潮汐流反应器脱氮除磷的方法与系统
CN102583886B (zh) 一种用于处理污水的人工湿地
CN105036490A (zh) 两段式进水矿化垃圾反应器处理垃圾渗滤液脱氮的方法
CN106186317A (zh) 一种强化脱氮的人工快速渗滤系统
CN105366802A (zh) 一种生态滤池装置及其处理污水的方法
CN205088012U (zh) 一种上/下行垂直流人工湿地耦合mec强化脱氮的装置
CN104098245A (zh) 一种污泥源减量处理方法及装置
CN105502832A (zh) 微曝气微生物燃料电池人工湿地水体净化方法
CN102515438B (zh) 一种垃圾渗滤液处理工艺
CN205368048U (zh) 微曝气微生物燃料电池人工湿地水体净化装置
CN105130124B (zh) 一种污染水体中硝氮、氨氮及cod的协同去除方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210727

Address after: 570204 room b3504, 35 / F, office building B, haikuangtian guoruicheng (plot S5), No. 11, Guoxing Avenue, Meilan District, Haikou City, Hainan Province

Patentee after: Hainan Guoweike Environment Co.,Ltd.

Address before: 541004 the Guangxi Zhuang Autonomous Region Guilin Construction Road No. 12

Patentee before: GUILIN University OF TECHNOLOGY

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211117

Address after: 570204 room 1-1801, 18 / F, 1 residential building, haikuangtian guoruicheng (jueshyuan), No. 9, Daying Shandong 1st Road, Meilan District, Haikou City, Hainan Province

Patentee after: Guowei Environmental Engineering (Hainan) Co.,Ltd.

Address before: 570204 room b3504, 35 / F, office building B, haikuangtian guoruicheng (plot S5), No. 11, Guoxing Avenue, Meilan District, Haikou City, Hainan Province

Patentee before: Hainan Guoweike Environment Co.,Ltd.