CN105540860A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
CN105540860A
CN105540860A CN201610020185.1A CN201610020185A CN105540860A CN 105540860 A CN105540860 A CN 105540860A CN 201610020185 A CN201610020185 A CN 201610020185A CN 105540860 A CN105540860 A CN 105540860A
Authority
CN
China
Prior art keywords
area
fuel cell
electrogenesis
water
cell artificial
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.)
Pending
Application number
CN201610020185.1A
Other languages
English (en)
Inventor
白少元
钱朝文
丁彦礼
解庆林
游少鸿
李艳红
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.)
Guilin University of Technology
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 CN201610020185.1A priority Critical patent/CN105540860A/zh
Publication of CN105540860A publication Critical patent/CN105540860A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
    • 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

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)

Abstract

本发明公开了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。建立一个微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置，污水由底部进水管流入，经布水区后向上流入床体底部，床体底层的厌氧环境形成微生物燃料电池人工湿地的阳极区，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表层，表层的好氧/缺氧区域作为微生物燃料电池人工湿地的阴极区，以氧或氮氧化物等作为电子受体发生氧化反应，处理后出水由出水管流出。本发明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，产电率低，净化效果差的难题，提升了净化性能。

Description

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
技术领域
本发明属一种污水治理方法，具体涉及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。
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，将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，解决了传统人工湿地难以处理高有机负荷污水的问题，也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、建立一个微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置，包括布水区、主体填料区、集水区、湿生挺水植物、导电填料颗粒、进水管、阳极区、阴极区和出水管。
从下到上依次为布水区1、主体填料区2和集水区3，布水区1底部的一侧有进水管6；主体填料区2下部为阳极区7、上部为阴极区8，主体填料区2内部填充导电填料颗粒5；集水区3顶部的一侧有出水管9、上部有湿生挺水植物4；布水区1和集水区3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。
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、污水由微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置底部的进水管6流入，经布水区1后，垂直向上流过主体填料区2，在顶端汇入集水区3，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，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产电原位利用水体净化装置过程中，在电子供体（有机物）及电子受体（氧或氮氧化物等氧化物）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。
微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置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表层，表层的好氧/缺氧区域作为微生物燃料电池人工湿地的阴极区，以氧或氮氧化物等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，有机物被高效降解，解决了传统人工湿地处理有机负荷低的难题，提升了净化性能。
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为本发明实施例微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置示意图。
图中标记：1-布水区；2-主体填料区；3-集水区；4-湿生挺水植物；5-导电填料颗粒；6-进水管；7-阳极区；8-阴极区；9-出水管。
具体实施方式
实施例：
一、如图1所示，建立一个圆柱形微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置，包括布水区1、主体填料区2、集水区3、湿生挺水植物4、导电填料颗粒5、进水管6、阳极区7、阴极区8和出水管9；其中：微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置底面直径为160mm，高度为80cm，布水区1高度为5cm，主体导电填料区2高度为70cm，集水区3高度为5cm，进水管6口径为15mm，出水管9口径为20mm，有效容积为16L，整个装置由PVC管制成。
微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置从下到上依次为布水区1、主体填料区2和集水区3，布水区1底部的一侧有进水管6；主体填料区2下部为阳极区7、上部为阴极区8，主体填料区2内部填充导电填料颗粒5，导电填料颗粒5为直径5mm-8mm具有导电性能的活性炭；集水区3顶部的一侧有出水管9、上部有湿生挺水植物4,湿生挺水植物4为美人蕉，布水区1和集水区3内部填充粒径为20mm-50mm鹅卵石。
二、污水由微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置底部的进水管6流入，经布水区1后，垂直向上流过主体填料区2，在顶端汇入集水区3，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，水力停留时间为1d，日处理量为16L/d。
原水水质和经过微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置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：该微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置可以有效去除有机物。
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)

1.一种微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化方法，其特征在于具体步骤为：
一、建立一个微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置，包括布水区（1）、主体填料区（2）、集水区（3）、湿生挺水植物（4）、导电填料颗粒(5)、进水管(6)、阳极区(7)、阴极区(8)和出水管(9);
从下到上依次为布水区(1)、主体填料区(2)和集水区(3)，布水区(1)底部的一侧有进水管(6)；主体填料区(2)下部为阳极区(7)、上部为阴极区(8)，主体填料区(2)内部填充导电填料颗粒(5)；集水区(3)顶部的一侧有出水管(9)、上部有湿生挺水植物(4)；布水区(1)和集水区(3)内部填充粒径为20mm-50mm鹅卵石或碎石;
所述导电填料颗粒(5)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;
所述湿生挺水植物(4)为美人蕉、芦苇和香蒲中的一种或两种;
二、污水由微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置底部的进水管(6)流入，经布水区(1)后，垂直向上流过主体填料区(2)，在顶端汇入集水区(3)，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。
CN201610020185.1A 2016-01-13 2016-01-13 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 Pending CN105540860A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610020185.1A CN105540860A (zh) 2016-01-13 2016-01-13 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

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610020185.1A CN105540860A (zh) 2016-01-13 2016-01-13 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

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105540860A true CN105540860A (zh) 2016-05-04

Family

ID=55820491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610020185.1A Pending CN105540860A (zh) 2016-01-13 2016-01-13 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

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105540860A (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107024720A (zh) * 2017-06-07 2017-08-08 环境保护部南京环境科学研究所 一种基于微生物燃料电池评测人工湿地堵塞状况的装置和方法
CN108046412A (zh) * 2018-01-05 2018-05-18 桂林理工大学 一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化方法
CN108046411A (zh) * 2018-01-05 2018-05-18 桂林理工大学 一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化系统
CN108059249A (zh) * 2018-01-05 2018-05-22 桂林理工大学 一种外产电内汇式水流人工湿地污水净化方法
CN108059248A (zh) * 2018-01-05 2018-05-22 桂林理工大学 一种内导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化方法
CN108147537A (zh) * 2018-01-05 2018-06-12 桂林理工大学 一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化方法
CN108163982A (zh) * 2018-01-05 2018-06-15 桂林理工大学 一种内导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化系统
CN108191063A (zh) * 2018-01-05 2018-06-22 桂林理工大学 一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化系统
CN108217941A (zh) * 2018-01-05 2018-06-29 桂林理工大学 一种外产电内汇式水流人工湿地污水净化系统
CN108845359A (zh) * 2018-06-25 2018-11-20 桂林理工大学 围墙嵌入监测电极的堵塞原位监测方法
CN111592115A (zh) * 2020-06-20 2020-08-28 中冶节能环保有限责任公司 一种微生物燃料电池-人工湿地耦合系统
CN113735262A (zh) * 2021-08-16 2021-12-03 天津大学 同步脱氮产电微生物燃料电池型升流垂直流人工湿地设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002346566A (ja) * 2001-05-21 2002-12-03 Yamato:Kk 水処理装置および水処理方法
CN202246266U (zh) * 2011-10-10 2012-05-30 桂林理工大学 一种人工湿地水体净化装置
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
CN104003580A (zh) * 2014-06-04 2014-08-27 东南大学 一种处理生活污水的湿地产电并用于湿地出水电化学消毒的系统
CN104829065A (zh) * 2015-05-19 2015-08-12 东华大学 一体化硝化反硝化自驱动微电场强化人工湿地的装置
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 (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002346566A (ja) * 2001-05-21 2002-12-03 Yamato:Kk 水処理装置および水処理方法
CN202246266U (zh) * 2011-10-10 2012-05-30 桂林理工大学 一种人工湿地水体净化装置
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
CN104003580A (zh) * 2014-06-04 2014-08-27 东南大学 一种处理生活污水的湿地产电并用于湿地出水电化学消毒的系统
CN104829065A (zh) * 2015-05-19 2015-08-12 东华大学 一体化硝化反硝化自驱动微电场强化人工湿地的装置
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
杨广伟等: "生物产电人工湿地系统对处理生活污水的效能", 《浙江大学学报（工学版）》 *

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107024720A (zh) * 2017-06-07 2017-08-08 环境保护部南京环境科学研究所 一种基于微生物燃料电池评测人工湿地堵塞状况的装置和方法
CN107024720B (zh) * 2017-06-07 2024-04-02 环境保护部南京环境科学研究所 一种基于微生物燃料电池评测人工湿地堵塞状况的装置和方法
CN108217941A (zh) * 2018-01-05 2018-06-29 桂林理工大学 一种外产电内汇式水流人工湿地污水净化系统
CN108046411B (zh) * 2018-01-05 2020-02-18 桂林理工大学 一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化系统
CN108059248A (zh) * 2018-01-05 2018-05-22 桂林理工大学 一种内导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化方法
CN108147537A (zh) * 2018-01-05 2018-06-12 桂林理工大学 一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化方法
CN108163982A (zh) * 2018-01-05 2018-06-15 桂林理工大学 一种内导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化系统
CN108191063A (zh) * 2018-01-05 2018-06-22 桂林理工大学 一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化系统
CN108046411A (zh) * 2018-01-05 2018-05-18 桂林理工大学 一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化系统
CN108046412A (zh) * 2018-01-05 2018-05-18 桂林理工大学 一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化方法
CN108191063B (zh) * 2018-01-05 2019-11-26 桂林理工大学 一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化系统
CN108046412B (zh) * 2018-01-05 2019-11-26 桂林理工大学 一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化方法
CN108059249A (zh) * 2018-01-05 2018-05-22 桂林理工大学 一种外产电内汇式水流人工湿地污水净化方法
CN108217941B (zh) * 2018-01-05 2020-02-18 桂林理工大学 一种外产电内汇式水流人工湿地污水净化系统
CN108845359A (zh) * 2018-06-25 2018-11-20 桂林理工大学 围墙嵌入监测电极的堵塞原位监测方法
CN111592115A (zh) * 2020-06-20 2020-08-28 中冶节能环保有限责任公司 一种微生物燃料电池-人工湿地耦合系统
CN113735262A (zh) * 2021-08-16 2021-12-03 天津大学 同步脱氮产电微生物燃料电池型升流垂直流人工湿地设备

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
CN105217796B (zh) 一种下行垂直流人工湿地耦合微生物电解池强化脱氮的方法及装置
CN102351387B (zh) 人工湿地耦合mfc系统提高有机物去除效能的方法
CN105502673B (zh) 一种以钢渣为阳极的同步产电与污水净化的装置
CN105236584B (zh) 一种上行垂直流人工湿地耦合微生物电解池强化脱氮的方法及装置
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
CN105217797B (zh) 一种复合垂直流人工湿地耦合微生物电解池强化脱氮的方法及装置
CN101851023A (zh) 一种焦粉—钢渣复合填料潜流人工湿地系统
Elyasi et al. A comprehensive evaluation of parameters affecting treating high-strength compost leachate in anaerobic baffled reactor followed by electrocoagulation-flotation process
CN202390287U (zh) 处理印染废水的内置铁炭uasb-sbr联用系统
CN104829076B (zh) 一种受污染水体中黑臭底泥资源化处理的方法
CN103482773B (zh) 一种农村生活污水的除磷药剂及其应用
CN106602101A (zh) 一种自养型反硝化生物阴极型的微生物燃料电池
CN104787958A (zh) 养殖场污水处理系统及其处理方法
CN105417765B (zh) 一种城市污水有机碳富集回收利用装置及其使用方法
CN106986501A (zh) 一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的方法及装置
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
Yang et al. Activated carbon clogging analysis in an integration of constructed wetland with microbial fuel cell
CN205088012U (zh) 一种上/下行垂直流人工湿地耦合mec强化脱氮的装置
CN105502832A (zh) 微曝气微生物燃料电池人工湿地水体净化方法
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
Sukkasem et al. Development of a UBFC biocatalyst fuel cell to generate power and treat industrial wastewaters
CN205368048U (zh) 微曝气微生物燃料电池人工湿地水体净化装置
CN102515438B (zh) 一种垃圾渗滤液处理工艺
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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160504

RJ01 Rejection of invention patent application after publication