CN108147537B - 一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化方法。建立一个内产电外翻式水流人工湿地，包括进水管、双层池体，水生植物、多孔集水管、可旋转弯头及U型排水管。污水首先进入产电内层区底部被产电微生物降解，释放电子，完成有机物的高效降解；水流向上流动，溶解氧浓度升高，到产电内层区顶部，发生硝化、反硝化脱氮，水流向四周辅流进入外层区，调节可旋转弯头改变U型排水管的倾斜程度，控制非产电外层的饱和/非饱和状态，加快复氧，并通过过滤、吸附、共沉淀进一步去除水中磷等的污染物。本发明将微生物燃料电池技术与传统人工湿地结合在一起，发挥了二者在有机物降解和脱氮过程中的优势，整个过程无能耗，无外接电路。

Description

一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化方法
技术领域
本发明属一种污水治理方法，具体涉及一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化方法。
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。
人工湿地作为生态修复方法的一种，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，本发明通过一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化方法，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人工湿地中，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，特别适用于分散式生活污水及以碳氮磷为污染物的工业废水的处理。
发明内容
本发明的目的是针对现有人工湿地技术结构不紧凑，占地规模较大的问题，提供了一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化方法。
具体步骤为：
一、建立一个内产电外翻式水流人工湿地，包括进水管、双层池体，水生植物、多孔集水管、可旋转弯头及U型排水管。
双层池体包括产电内层和非产电外层; 产电内层和非产电外层横断面为圆形或多边形；产电内层和非产电外层横断面面积之比为5:1-1:1。
产电内层与进水管相连，产电内层内填充导电颗粒填料，导电颗粒填料为活性炭、生物炭、焦炭和金属矿渣中的一种，导电颗粒填料粒径为1-10mm。
非产电外层与出水相连，非产电外层内填充非导电颗粒填料，非导电颗粒填料为石英砂、石灰石、沸石和火山岩中的一种，非导电颗粒填料粒径为5-20mm；导电颗粒和非导电颗粒填料上均种植水生植物，所述水生植物为美人蕉、芦苇和再力花中的一种。
多孔集水管与U型排水管相连，U型排水管底部伸出双层池体外的部位安装可旋转弯头。
二、污水首先进入产电内层区底部，污水中的有机污染物被产电微生物代谢，释放电子，从而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，溶解氧浓度不断升高，到产电内层区顶部（微生物燃料电池的阴极区），发生硝化、反硝化脱氮过程。
四、水流向四周辅流进入非产电外层区，通过调节可旋转弯头改变U型排水管的倾斜程度，从而控制非产电外层填料中的水位，使其呈现饱和/非饱和状态，增加复氧，并通过过滤、吸附、共沉淀等作用进一步去除水中磷等污染物。
本发明将微生物燃料电池技术与传统人工湿地紧密的结合在一起，充分发挥了二者在有机物降解和脱氮过程中的优势，将高效有机碳代谢、微生物脱氮及吸附共沉淀除磷过程紧凑的控制在同一个人工湿地中。
附图说明
图1为本发明非产电外层初始水位时内产电外翻式水流人工湿地污水净化装置示意图。
图2为本发明非产电外层调整水位后内产电外翻式水流人工湿地污水净化装置示意图。
图中标记：1-进水管；2-双层池体；2a-产电内层；2b-非产电外层；3-水生植物；4-多孔集水管；5-可旋转弯头；6-U型排水管；7-水位。
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、建立一个内产电外翻式水流人工湿地，包括进水管1，双层池体2、水生植物3、多孔集水管4、可旋转弯头5及U型排水管6；
双层池体2包括产电内层2a和非产电外层2b; 产电内层2a横断面为圆形，直径为40cm，非产电外层2b横断面为圆形，直径为50cm；产电内层2a与进水管1相连，产电内层2a内填充焦炭颗粒填料，粒径为5-8mm，填充高度为90cm；非产电外层2b与出水相连，非产电外层2b内填充石英砂填料，粒径为8-10mm, 填充高度为90cm；焦炭颗粒和石英砂填料上均种植水生植物3，水生植物3为美人蕉。
产电内层2a底部中心位置设进水管1，直径为15mm;非产电外层2b底部铺设环形结构多孔集水管4，多孔集水管4直径为20mm，环形直径为45cm，孔间距为5cm;整个人工湿地由有机玻璃材料制成，有效容积为90L,水力停留时间为1d,日处理量为90L/d。
多孔集水管4与U型排水管6相连，U型排水管6底部伸出双层池体外的部位安装可旋转弯头5。
二、污水首先进入产电内层2a区底部，污水中的有机污染物被产电微生物代谢，释放电子，从而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，溶解氧浓度不断升高，到产电内层2a区顶部（微生物燃料电池的阴极区），发生硝化、反硝化脱氮过程。
四、水流向四周辅流进入非产电外层2b区，通过调节可旋转弯头5改变U型排水管6的倾斜程度(见图2)，从而控制非产电外层2b填料中的水位7，使其呈现饱和/非饱和状态，增加复氧；并通过过滤、吸附、共沉淀等作用进一步去除水中磷等污染物。

Claims (1)

1.一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化方法，其特征在于具体步骤为：
一、建立一个内产电外翻式水流人工湿地，包括进水管（1）、双层池体（2）、水生植物（3）、多孔集水管（4）、可旋转弯头（5）及U型排水管（6）；
双层池体（2）包括产电内层（2a）和非产电外层(2b); 产电内层（2a)和非产电外层（2b)横断面为圆形或多边形；产电内层（2a)和非产电外层（2b)横断面面积之比为5:1-1:1；
产电内层（2a)与进水管（1）相连，产电内层（2a)内填充导电颗粒填料，导电颗粒填料为活性炭、生物炭、焦炭和金属矿渣中的一种，导电颗粒填料粒径为1-10mm；
非产电外层（2b)与出水相连，非产电外层（2b)内填充非导电颗粒填料，非导电颗粒填料为石英砂、石灰石、沸石和火山岩中的一种，非导电颗粒填料粒径为5-20mm；导电颗粒和非导电颗粒填料上均种植水生植物（3）；所述水生植物（3）为美人蕉、芦苇和再力花中的一种；
多孔集水管（4)与U型排水管（6)相连，U型排水管（6)底部伸出双层池体外的部位安装可旋转弯头（5)；
二、污水首先进入产电内层（2a)区底部，污水中的有机污染物被产电微生物代谢，释放电子，从而成为微生物燃料电池的阳极，完成有机物的降解；
三、水流向上流动，溶解氧浓度不断升高，到产电内层（2a)区顶部，即微生物燃料电池的阴极区，发生硝化、反硝化脱氮过程；
四、水流向四周辅流进入非产电外层（2b)区，通过调节可旋转弯头（5)改变U型排水管（6)的倾斜程度，从而控制非产电外层（2b)填料中的水位，使其呈现饱和/非饱和状态，增加复氧；并通过过滤、吸附、共沉淀作用进一步去除水中的磷污染物。
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