CN108046412A - 一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化方法。建立一个生态水体净化系统，包括进水管、多孔布水管、双层池体、多孔集水管、可旋转弯头和U型排水管和水生植物；双层池体包括非产电内层、产电外层和自由水层；产电外层与非产电内层底部分隔，顶部相连通形成自由水层，产电外层与进水相连，填充导电颗粒填料，颗粒填料顶部设自由水层，里面生长水生藻类；水从自由水层上方溢流进入非产电内层后经U型排水管流出系统，非产电内层填充非导电颗粒填料。本发明将微生物燃料电池技术与生态净化技术集成，将产电微生物与水藻的净化功能相耦合，整个过程无能耗，无外接电路，特别适用于以碳氮磷为污染物的生活污水及工业废水的处理。

Description

一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化方法
技术领域
本发明属于一种污水治理方法，具体涉及一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化方法。
背景技术
随着社会经济的快速发展，我国水环境形势日益严峻。水体污染引发的众多问题令人堪忧，各地都相继开展了污染水体的整治工作。在此情况下，城市点源污染治理取得了一定的成果，但在广大农村地区，水体污染问题却愈加突显。农村污水治理已成为当下水环境事业的重中之重。
农村污染具有量大面广、分散性、空间异质性等特点，加之农村的污染治理及运行维护技术力量薄弱，急需投资及运行成本低、处理效果好、运行稳定、维护管理简单的水处理技术。
生态修复方法与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，适合于技术管理水平不高、规模较小的城镇或乡村的污水处理。然而工程实践发现，为保证水中碳、氮的去除，通常需要较大面积来完成有机碳去除及硝化、反硝化过程，限制了该技术的工程推广。
针对这一问题，本发明通过周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化方法，利用产电微生物及水生藻类的协同作用，将污水中的有机碳代谢、微生物脱氮及吸附共沉淀除磷过程紧凑的控制在同一个生态水体净化系统中，并实现高效去除。该方法具有投资省、运行管理方便，兼具美观的功能，特别适用于以碳氮磷为污染物的生活污水及工业废水的处理。
发明内容
本发明的目的是针对现有生态水体净化系统结构不紧凑，占地规模较大的问题，提供了一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化方法。
具体步骤为：
一、建立一个周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化系统，包括进水管、多孔布水管、双层池体、多孔集水管、可旋转弯头和U型排水管和水生植物，双层池体包括非产电内层、产电外层和自由水层；
产电外层与非产电内层底部分隔，顶部相连通形成自由水层；产电外层底部与进水相连，中部填充导电颗粒填料，导电颗粒填料上方为自由水层；产电外层导电颗粒填料填充区与自由水层高度比例为10:1-3:1；非产电内层填充非导电颗粒填料；导电颗粒填料及非导电颗粒填料上均种植水生植物；自由水层的水面中生长水生藻类。
所述导电颗粒填料为活性炭、生物炭、焦炭和金属矿渣中的一种，粒径为1-10mm。
所述非导电颗粒填料为石英砂、石灰石、沸石和火山岩中的一种，粒径为5-20mm。
所述水生植物为美人蕉、芦苇和再力花中的一种。
所述水生藻类为小球藻、螺旋藻、金藻、水网藻中的一种或几种。
二、污水首先进入产电外层底部，污水中的有机污染物被产电微生物降解，释放电子，从而使该区域成为微生物燃料电池的阳极，完成有机物的高效降解。
三、水流向上流动，大气复氧、水生植物根系泌氧及水生藻类光合作用释放氧气，使水体溶解氧浓度不断升高，到产电外层区顶部（微生物燃料电池的阴极区），进行生物脱氮。
四、水流从自由水层上方溢流进入非产电内层，通过调节可旋转弯头改变U型排水管的倾斜程度，来控制非产电内层的饱和/非饱和状态，加快复氧。非产电内层通过填料的过滤作用截留自由水层中的水生藻类，同时进一步去除水中污染物。
本发明将微生物燃料电池技术与传统生态水体净化技术集成，并将产电微生物与水藻的净化功能相耦合，充分发挥了各因素在污染物代谢过程中的优势，将高效有机碳代谢、氮磷的去除紧凑的控制在同一个生态水体净化系统中。
附图说明
图1 为本发明一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化方法示意图。
图中标记：1-进水管；2-多孔布水管；3-双层池体；3a-非产电内层;3b-产电外层；3c-自由水层；4-多孔集水管；5-可旋转弯头；6-U型排水管;7水生植物。
具体实施方式
以下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。
实施例：
一、建立一个周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化系统，如图1所示，包括进水管1、多孔布水管2、双层池体3、多孔集水管4、可旋转弯头5和U型排水管6和水生植物7。
双层池体3为同心圆柱结构，产电外层3b横断面直径为50cm，非产电内层3a横断面为圆形，直径为30cm，总高度为110cm。
产电外层3b填充焦炭颗粒填料，粒径为5-8mm，填充区域高度80cm，自由水层3c高度为10cm，二者比例为8：1；非产电内层3a填充石英砂填料，粒径为8-10mm，填充高度为80cm，焦炭颗粒和石英砂填料上均种植水生植物7，水生植物7为美人蕉。
产电外层3b底部一侧设进水管1，与多孔布水管2相连，二者管径均为15mm，多孔布水管2为环形结构，环形直径为40cm；非产电内层3a底部铺设环形多孔集水管4，多孔集水管4管径为20mm，环形直径为25cm，孔间距为5cm。整个生态水体净化系统由有机玻璃制成，有效容积为90L,水力停留时间为1d,日处理量为90L/d，将U型排水管6垂直放置，使非产电内层3a呈饱和状态。
二、污水首先进入产电外层3b底部被产电微生物降解，释放电子，从而使该区域成为微生物燃料电池的阳极，完成有机物的高效降解。
三、水流向上流动，大气复氧、美人蕉根系泌氧及水生藻类光合作用释放氧气，使水体溶解氧浓度不断升高，到产电外层3b区顶部（微生物燃料电池的阴极区），进行生物脱氮。
四、水流从自由水层3c上方溢流进入非产电内层3a，通过调节可旋转弯头改变U型排水管6的倾斜程度，来控制非产电内层3a的饱和/非饱和状态，加快复氧，通过填料的过滤作用截留自由水层3c中的小球藻和螺旋藻，同时进一步去除水中污染物。

Claims (1)

1.一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化方法，其特征在于具体步骤为：
一、建立一个周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化系统，包括进水管（1）、多孔布水管（2）、双层池体（3）、多孔集水管（4）、可旋转弯头（5）和U型排水管（6）和水生植物（7），双层池体（3）包括非产电内层（3a）、产电外层(3b)和自由水层(3c)；
产电外层(3b)与非产电内层(3a)底部分隔，顶部相连通形成自由水层(3c)；产电外层(3b)底部与进水相连，中部填充导电颗粒填料，导电颗粒填料上方为自由水层(3c)；产电外层(3b)导电颗粒填料填充区与自由水层(3c)高度比例为10:1-3:1；非产电内层(3a)填充非导电颗粒填料；导电颗粒填料及非导电颗粒填料上均种植水生植物(7)；自由水层(3c)的水面中生长水生藻类；
所述导电颗粒填料为活性炭、生物炭、焦炭和金属矿渣中的一种，粒径为1-10mm；
所述非导电颗粒填料为石英砂、石灰石、沸石和火山岩中的一种，粒径为5-20mm；
所述水生植物(7)为美人蕉、芦苇和再力花中的一种；
所述水生藻类为小球藻、螺旋藻、金藻、水网藻中的一种或几种；
二、污水首先进入产电外层(3b)底部，污水中的有机污染物被产电微生物降解，释放电子，从而使该区域成为微生物燃料电池的阳极，完成有机物的高效降解；
三、水流向上流动，大气复氧、水生植物(7)根系泌氧及水生藻类光合作用释放氧气，使水体溶解氧浓度不断升高，到产电外层(3b)区顶部即微生物燃料电池的阴极区，进行生物脱氮；
四、水流从自由水层（3c）上方溢流进入非产电内层(3a)，通过调节可旋转弯头(5)改变U型排水管(6)的倾斜程度，来控制非产电内层(3a)的饱和/非饱和状态，加快复氧；非产电内层(3a)通过填料的过滤作用截留自由水层（3c）中的水生藻类，同时进一步去除水中污染物。
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