CN113024039A - 生物电强化型潜流湿地系统及污染物处理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供有一种生物电强化型潜流湿地系统及污染物处理方法。本申请利用生物电水解区中所设置的正极水解电极和负极水解电极对农业废弃物中的生物质进行水解释碳，同时利用生物电水解区所排出的废水在生物电湿地中形成上向垂直潜流湿地，通过在湿地的基质上部分层铺设相应的阴极板和阳极板构成微生物燃料电池为生物电水解区的正极水解电极和负极水解电极供电，促进生物电水解区生物质水解释碳。本申请通过生物电促进生物质水解、强化湿地微生物活性，能够在不增加能耗的情况下解决湿地系统碳源短缺难题，提升湿地脱氮效果，同时提高除磷效率，方便维护。
Description
技术领域
本申请涉及污水处理技术领域，具体而言涉及一种生物电强化型潜流湿地系统及污染物处理方法。
背景技术
农村生活污水的收集治理是解决农村环境污染的重要举措，其对农村人口密集地区的环境治理尤为重要。经过近年来的治理和提升，国家和各地方政府先后出台了多项指南和建设标准，但在污水治理的规划设计、维护管理等多方面仍存在一定问题，农村水环境质量仍然有待提升。
农村污水排放占比巨大，而农村污水的实际处理率仍然较低。农村污水经过常规的A/O、生物转盘、复合生物滤池、膜生物反应器等分散式污水处理设施处理后，其出水水质中仍然含有大量的氮磷等污染物。这种处理后的污水直接排放水体依旧会使得河湖污染加重。
面对日益严苛的环境治理要求和蓬勃发展的美丽乡村建设，农村生活污水的深度处理技术亟待得到更大的重视和发展。
尤其，目前针对农村污水的生物生态耦合技术，其对污水进行深度处理时，常常会面临碳源不足、脱氮除磷效果有限及基质堵塞等问题。目前，微生物燃料电池技术逐渐被视为未来农村污水处理的革新性代表技术方向。虽然农村污水分散式处理设施（如人工湿地等）耦合微生物燃料电池技术具有技术可行、风险可控等优势，但是如何收集利用微生物燃料电池所产生的电能依旧研究甚少。
发明内容
本申请针对现有技术的不足，提供一种生物电强化型潜流湿地系统及污染物处理方法，本申请通过将潜流湿地系统产生的生物电用于生物电水解区的生物质强化电解，既解决了农业废弃物水解释碳的困难，又促进了生物电湿地微电流的合理利用。本申请具体采用如下技术方案。
首先，为实现上述目的，提出一种生物电强化型潜流湿地系统，其包括：生物电水解区，其内部填充有农业废弃物，并设置有正极水解电极和负极水解电极，生物电水解区用于接收污水，并通过正极水解电极和负极水解电极所提供的微电流促进农业废弃物中的生物质进行水解释碳；生物电湿地，其连接生物电水解区，所述生物电湿地由下至上地布置有：底部布水管，其连接在生物电水解区和生物电湿地之间，用于将生物电水解区中生物质水解释碳补充碳源后的废水引入生物电湿地；粗粒径基质，其铺设在底部布水管的上方；细粒径基质，其铺设在粗粒径基质的上方，细粒径基质中种植有植物；其中，细粒径基质的上下两侧分别布置有阴极板和阳极板，所述阴极板和阳极板分别与生物电水解区的正极水解电极和负极水解电极电连接，为生物电水解区提供电能。
可选的，如上任一所述的生物电强化型潜流湿地系统，其中，所述生物电湿地的外部还通过溢流堰连接有除磷强化区，所述除磷强化区的内部填充有吸附除磷填料，用于吸附通过溢流堰进入除磷强化区的水体中的磷。
可选的，如上任一所述的生物电强化型潜流湿地系统，其中，所述阳极板为阳极石墨毡，其水平铺设在细粒径基质与粗粒径基质的交界位置，通过第一导线连接生物电水解区中的负极水解电极；所述阴极板为阴极石墨毡，其水平铺设在细粒径基质的气水交界面位置，通过第二导线连接生物电水解区中的正极水解电极。
可选的，如上任一所述的生物电强化型潜流湿地系统，其中，所述正极水解电极为垂直设置在生物电水解区污水中的正极石墨棒；所述负极水解电极为垂直设置在生物电水解区污水中并包围在正极石墨棒外周的负极石墨毡；负极石墨毡与正极石墨棒之间形成生物质水解区，生物质水解区的内部填充有农业废弃物。
可选的，如上任一所述的生物电强化型潜流湿地系统，其中，所述生物电水解区的上部连接有污水进水管，用于接收污水；所述生物电水解区的下部与生物电湿地的底部布水管连接，所述底部布水管包括：布水主管，其一端设置有布水进口，其另一端水平铺设在生物电湿地的底部，设置在粗粒径基质的下方，所述布水进口与生物电水解区的底部连通以接收生物电水解区中水解释碳后所得废水；布水支管，其沿布水主管的两侧均匀地水平排列在粗粒径基质的底部，每一个布水支管的上侧均分别开设有若干布水孔；生物电水解区中水解释碳后所得废水通过布水进口进入布水主管后分流至各布水支管，再通过各布水支管上方的布水孔由下至上浸润生物电湿地。
可选的，如上任一所述的生物电强化型潜流湿地系统，其中，所述粗粒径基质为砾石，其粒径为10-20 mm；所述细粒径基质为沙砾，其粒径为0.5-1.5 mm；生物电湿地中，砾石和沙砾的厚度之比为4:3；生物电湿地中，阳极板与阴极板之间的垂直距离在0.15m至0.3 m之间。
可选的，如上任一所述的生物电强化型潜流湿地系统，其中，所述除磷强化区与生物电水解区分别设置在生物电湿地的两侧；除磷强化区中所填充的吸附除磷填料为高钙粉煤灰陶粒，所述高钙粉煤灰陶粒的填充高度达到0.6 m，低于溢流堰的排水高度以及阴极板的设置高度；所述除磷强化区的底部还连接有出水管，用于向外排出经高钙粉煤灰陶粒吸附处理后的尾水。
同时，为实现上述目的，本申请还提供一种污染物处理方法，其步骤包括：第一步，接收来自生物电水解区的污水，将污水引入生物电湿地并由下至上浸润生物电湿地中的基质形成微生物燃料电池，通过分层水平铺设在生物电湿地基质上部的阴极板和阳极板获取微生物燃料电池所产生的微电流；第二步，向生物电水解区中设置在污水内的正极水解电极和负极水解电极之间填充农业废弃物，利用生物电湿地中阴极板和阳极板所获得的微电流对正极水解电极和负极水解电极供电，以对农业废弃物中的生物质进行水解释碳；其中，所述生物电湿地为上向垂直潜流湿地，并且其基质上还种植有植物。
可选的，上述的如上任一所述的污染物处理方法，其中，还包括第三步：通过设置在生物电湿地侧边的溢流堰排出生物电湿地处理后的水体，将水体灌入除磷强化区中，利用填充在除磷强化区内部的高钙粉煤灰陶粒吸附水体中的磷，然后从除磷强化区的下方排出吸附后所得尾水。
可选的，如上任一所述的污染物处理方法，其中，第一步中，具体通过铺设在生物电湿地底部的丰字形排列的底部布水管将由生物电水解区底部引入的污水由下至上先浸润铺设在生物电湿地下层的粗粒径基质，再浸润铺设在生物电湿地上层的细粒径基质；生物电湿地中，阳极板水平铺设在细粒径基质与粗粒径基质的交界位置；阴极板水平铺设在细粒径基质的气水交界面位置；所述阴极板和阳极板分别通过导线与生物电水解区中的正极水解电极和负极水解电极连接。
有益效果
本申请利用生物电水解区中所设置的正极水解电极和负极水解电极对农业废弃物中的生物质进行水解释碳，同时利用生物电水解区所排出的废水在生物电湿地中形成上向垂直潜流湿地，通过在湿地的基质上部分层铺设相应的阴极板和阳极板构成微生物燃料电池为生物电水解区的正极水解电极和负极水解电极供电，促进生物电水解区生物质水解释碳。本申请通过生物电促进生物质水解、强化湿地微生物活性，能够在不增加能耗的情况下解决湿地系统碳源短缺难题，提升湿地脱氮效果，同时提高除磷效率，方便维护。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。
附图说明
附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本申请的实施例一起，用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：
图1是本申请的生物电强化型潜流湿地系统的立面示意图；
图2是本申中所采用的微生物燃料电池的原理示意图；
图3是本申请中底部布水管的平面结构示意图；
其中：污水进水管标记为1，生物电水解区标记为2，负极石墨毡标记为3，正极石墨棒标记为4，生物质水解区标记为5，底部布水管标记为6，生物电湿地标记为7，植物标记为8，阴极石墨毡标记为9，阳极石墨毡标记为10，导线标记为11，除磷强化区标记为12，出水管标记为13，布水进口标记为14，布水主管标记为15，布水支管标记为16，布水孔标记为17。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请中所述的“内、外”的含义指的是相对于生物电水解区本身而言，由其外壁指向内部所设置的正极石墨棒的方向为内，反之为外；而非对本申请的装置机构的特定限定。
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
本申请中所述的“上、下”的含义指的是使用者正对生物电强化型潜流湿地系统时，由基质中阳极板指向基质中所种植的植物的叶片方向即为上，反之即为下，而非对本申请的装置机构的特定限定。
图1为根据本申请的一种生物电强化型潜流湿地系统，其包括：
生物电水解区2，其通过污水进水管1接收污水，并在内部填充有农业废弃物，农业废弃物中设置有正极水解电极和负极水解电极，用于通过正极水解电极和负极水解电极所提供的微电流促进农业废弃物中的生物质进行水解释碳；
生物电湿地7，设置在生物电水解区2的外侧，所述生物电湿地7由下至上地布置有：
底部布水管6，其连接在生物电水解区2和生物电湿地7之间，进水口设置在生物电水解区2的底部，用于将生物电水解区2中生物质水解释碳补充碳源后所得的废水引入生物电湿地7；
粗粒径基质，其铺设在底部布水管6的上方，由生物电水解区2中生物质水解释碳补充碳源后所得的废水浸润；
细粒径基质，其铺设在粗粒径基质的上方，其颗粒之间同样浸润有废水，并且，该细粒径基质上还种植有植物8；
生物电湿地7中，细粒径基质的上下两侧分别布置有阴极板和阳极板，所述阴极板和阳极板分别与生物电水解区2的正极水解电极和负极水解电极电连接，生物电湿地7内部的厌氧环境形成微生物燃料电池，其中的阳极板作为不溶性电子受体，在产电细菌氧化可降解底物的过程中将电子转移到阳极，这些电子通过外部电路转移到该微生物燃料电池型人工湿地（MFC）中的阴极板。阳极板上的底物氧化也会产生质子，质子会通过基质转移到阴极并使系统保持电荷中性。电子和质子在阴极的还原反应中被消耗，进而实现电路的稳定运行和污染物的脱除。人工湿地耦合微生物燃料电池的基本运行原理可参考图2所示。图2中等效负载电阻R表示生物电水解区2正极水解电极和负极水解电极所对应的电能消耗。
由此，本发明的生物电强化型潜流湿地系统中，经过常规的A/O、生物转盘、复合生物滤池、膜生物反应器等生物污水处理设施处理后的分散污水通过进水管1进入生物电水解区2，通过生物质水解释碳及微电流电解进行深度处理，可有效提高污水的可生化性及碳氮比。水解释碳过程中，微生物分解、微电解等作用使得污水内所浸润的纤维素、半纤维素、木质素等大分子的高聚物等有机物经过微生物分解及电促水解等作用分解为小分子烷烃化合物、含氧有机酸酰化物、脂类化合物等能够被生物、微生物直接利用的小分子有机物，可通过具有相对简单结构的小分子有机物提高生物质碳源的可利用性，形成混合在污水中的生物质浸出液。水解释碳后所获得的生物质浸出液，通过底部的布水管6进入生物电湿地7，生物电湿地中的污水受粗、细两种粒径的基质影响而自下而上分别经过粗粒径基质和细粒径基质。由此，生物电湿地内部，污水可通过微生物反硝化脱氮、阴极脱氮和植物吸收等途径实现对氮的高效去除，并通过植物的吸收作用和湿地内部聚磷菌的摄磷作用去除部分磷，并在此过程中形成微生物燃料电池，通过正极水解电极和负极水解电极对生物电水解区2内所填充的秸秆等农业废弃物进行水解释碳。本申请所提供的结合有微生物燃料电池的生物质水解系统能够就地取材，以废治废，实现对农业废弃物的资源化利用。本申请的生物电强化型潜流湿地系统能够通过对农业废弃物中生物质的水解，解决污水深度处理过程中所面临的碳源不足和碳源利用效率不高难题。其中的生物电湿地7能够自动产生电能，从而直接用于生物电水解区2的电解强化。由此，本申请能够在不增加附加能耗的情况下提高生物质水解区5的生物质释碳能力及污水的可生化性，解决了微生物产电的收集和利用难题。
生物电湿地内部，污水可通过微生物反硝化脱氮的方式，在有溶解氧的条件下,利用水体中或生物膜内部的微生物将氨氮转变为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮；或在厌氧、缺氧条件下, 利用厌氧细菌实现反硝化过程。微生物反硝化脱氮过程中，生物电湿地中转变获得的硝酸盐作为最终电子受体, 而有机碳作为电子供体, 可在提供微电流的同时实现对氮的去除，从而提高水体碳氮比。微生物反硝化脱氮过程中所需微生物，一般只需在普通人工湿地中经过一段时间的稳定培养期即可实现此类微生物的产生富集。微生物反硝化脱氮过程中所需微生物一般不需要单独布置，但人为投加菌剂或者污泥等可以加快对上述微生物的培养，实现系统的快速运行。
生物电湿地内部，污水可通过阴极脱氮的方式，通过生物电湿地所形成的的生物燃料电池，利用其阴极和阳极所形成的好氧和厌氧两个区域, 分别进行降解和氧化过程，提高系统整体的脱氮效率。由于生物电湿地底部为厌氧区（常被作为阳极）, 有机物质在这一区域中被细菌氧化分解，此过程中有部分有机物作为电子供体为阳极提供电子。系统上层氧气较为充足为好氧区,此区域中硝化作用得到很好地进行，氨氮、有机氮可以被氧化为硝酸盐氮。该生物电湿地内部，通过阴极将硝酸盐作为阴极室的电子受体, 以微生物作为催化剂, 直接从阴极上得到电子而将硝酸盐还原成氮气，实现阴极脱氮。
生物电湿地内部，为提高植物的吸收作用和湿地内部聚磷菌的摄磷作用可优选水葫芦作为湿地植物8。
为进一步的提高系统对污水中磷元素的吸收效率，本申请的其他实现方式下，还可进一步的在生物电湿地7的外部设置额外的除磷强化区12，通过除磷强化区12内部所填充的高钙粉煤灰陶粒等吸附除磷填料，吸附进入除磷强化区12的水体中的磷。其中，除磷强化区12与生物电湿地7之间可通过溢流堰实现水体的流通。除磷强化区12独立于生物电湿地7单独通过溢流堰连接填充吸附除磷填料的沟渠可方便对填料进行更替和维护。
具体实现时，生物电水解区2可设置为一个垂直埋入生物电湿地7区域一侧的水池，水池的上部设置污水进水管1接收污水，水池的下部连接底部布水管6的布水进口14，水流由上至下流动通过底部布水管6进入生物电水解区2。生物电水解区2中，以粒径在10-20mm之间的砾石作为粗粒径基质，以粒径在0.5-1.5 mm之间的沙砾作为细粒径基质，通过底部向上布水形成上向垂直潜流湿地。其中砾石和沙砾的厚度之比可设置为4:3。其中，粗颗粒的砾石在下层，可利用反粒度理论，使得补水管供给的水解释碳后所得废水沿着向砂砾的方向向上流动，污水引入生物电湿地7并逐步的由下至上浸润生物电湿地7中基质的颗粒间隙。由下至上基质颗粒粒径减小有利于减小水流流动时发生堵塞的风险。下部设置粗粒度基质不易堵塞，上部设置细砂粒还可进一步提高过滤截留作用。由此，基质表面的产电微生物所产生的电离子可通过填充在基质颗粒间隙的水体在阳极板和阴极板之间流动，形成微电流，为生物电水解区2提供加速水解释碳的电能。生物电湿地7另一侧通过溢流堰连接同样垂直埋入地下的除磷强化区12。由此，上述系统可进一步的通过除磷强化区12中所填充的吸附除磷填料为进一步的吸收水体中的磷。除磷强化区12中高钙粉煤灰陶粒等吸附除磷填料的填充高度可设置为低于溢流堰的排水高度以及生物电湿地7中阴极板的设置高度，形成自上而下的水流方向。除磷强化区12的出水管13可进一步的选择设置在其底部，由此，通过溢流堰进入的水体可通过整个除磷强化区12中填充的吸附除磷填料，高效吸附剩余的磷。
具体实现时，生物电湿地7中基质颗粒的总厚度可设置为约0.7 m，其中，粗颗粒砾石的厚度可设置为40cm左右，细颗粒沙砾的厚度可设置为30cm左右。生物电湿地7中的阳极板和阴极板均可选择石墨毡材质实现。其中，阳极石墨毡10可水平铺设在细粒径基质与粗粒径基质的交界位置，通过第一导线连接生物电水解区2中的负极水解电极；阴极石墨毡9，可水平铺设在细粒径基质的气水交界面位置，通过第二导线连接生物电水解区2中的正极水解电极，生物电湿地7中分别用于阳极板和阴极板的两层石墨毡之间间距可设置在0.15m至0.3 m之间，对于厚度为30cm的沙砾基质，阳极板与阴极板之间的垂直距离可设置为约0.2 m。对于0.7m厚度的生物电湿地7其所连接的与生物电水解区2相对设置的除磷强化区12中可填充0.6 m的高钙粉煤灰陶粒。除磷强化区12可具体在其底部连接有出水管13，用于向外排出经高钙粉煤灰陶粒吸附处理后的尾水。
在具体实现时，为提高生物电水解区2中对污水中生物质进行水解的效率，本申请还可具体将正极水解电极设置为垂直浸没在生物电水解区2污水中的正极石墨棒4，将负极水解电极设置为垂直浸没在生物电水解区2污水中并包围在正极石墨棒4外周的负极石墨毡3；负极石墨毡3与正极石墨棒4之间形成生物质水解区5，秸秆等农业废弃物可填充在该生物质水解区5的内部，以充分的置于电场中，提高生物质水解的效率。
生物电湿地7中的阳极板和阴极板以及负极水解电极均可通过聚丙烯腈基石墨毡实现。阳极板、阴极板以及负极石墨毡3所采用的聚丙烯腈基石墨毡上均可设置有贯通孔，以增加与湿地内基质或污水中农业废弃物的接触，便于接收电离子，形成电流通路。其中，构成阳极板、阴极板的阳极石墨毡10与阴极石墨毡9上的贯通孔可设置为5mm孔径均匀分布在石墨毡表面，构成负极水解电极的负极石墨毡3上的贯通孔可设置为10mm孔径均匀分布在石墨毡表面，该负极石墨毡3采用石墨缝合制备成筒状以将正极石墨棒设置在筒状的负极石墨毡3内部。负极石墨毡3上的贯通孔可进一步提供水解后小分子有机物的流通通道，使其充分均匀的分布在污水中，进入生物电湿地7，供支撑反硝化细菌等微生物正常生命活动所需养料，从而促进反硝化脱氮作用，以提高系统硝酸盐去除效果，保证出水氮含量达标。
生物电湿地7底部的底部布水管6具体可采用图3所示的丰字形排列结构，包括：
布水主管15，其一端设置有布水进口14，其另一端水平铺设在生物电湿地7的底部，设置在粗粒径基质的下方，其中，布水进口14与生物电水解区2的底部连通以接收生物电水解区2中水解释碳后所得废水；
布水支管16，其沿布水主管15的两侧均匀地水平排列在粗粒径基质的底部，每一个布水支管16的上侧均分别开设有若干布水孔17，分别供水解后富含小分子有机物的污水逐层浸润生物电湿地，提供生物电反应燃料。
本申请所提供的污水处理系统同样适用于对城市污水厂尾水的深度处理。其与上述经过常规的A/O、生物转盘、复合生物滤池、膜生物反应器等生物污水处理设施处理后的分散污水类似，一般呈现出碳氮比较低的水质特征，可通过本系统的微电解和生物质湿地方式进一步实现深度的脱氮除磷。本系统中，污水进水管1所接收的污水符合一般人工湿地进水水质要求即可，污水中悬浮物一般设置为低于70mg/L。
由此，生物电水解区2中水解释碳后所得废水通过布水进口14进入布水主管15后分流至各布水支管16，再通过各布水支管16上方的布水孔17由下至上浸润生物电湿地7。
综上，本申请通过基于电活性微生物的强化型人工湿地，使电子在湿地基质中高效转移，能够在强化对湿地中水体污染物质降解的同时产生电能，为生物电水解区2提供微电流，强化生物电水解区2中生物质水解释碳作用，同时提高生物电湿地中微生物的活性和丰度，提高生物电水解区污水的分解反应，加速物质交换，提升湿地进水碳氮比和可生化性。本申请为降低农业污水处理系统能耗提供了有益思路。
以上仅为本申请的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种生物电强化型潜流湿地系统，其特征在于，包括：
生物电水解区（2），其内部填充有农业废弃物，并设置有正极水解电极和负极水解电极，生物电水解区（2）用于接收污水，并通过正极水解电极和负极水解电极所提供的微电流促进农业废弃物中的生物质进行水解释碳；
生物电湿地（7），其连接生物电水解区（2），所述生物电湿地（7）由下至上地布置有：
底部布水管（6），其连接在生物电水解区（2）和生物电湿地（7）之间，用于将生物电水解区（2）中生物质水解释碳补充碳源后的废水引入生物电湿地（7）；
粗粒径基质，其铺设在底部布水管（6）的上方，；
细粒径基质，其铺设在粗粒径基质的上方，细粒径基质中种植有植物（8）；
其中，细粒径基质的上下两侧分别布置有阴极板和阳极板，所述阴极板和阳极板分别与生物电水解区（2）的正极水解电极和负极水解电极电连接，为生物电水解区（2）提供电能。
2.如权利要求1所述的生物电强化型潜流湿地系统，其特征在于，所述生物电湿地（7）的外部还通过溢流堰连接有除磷强化区（12），所述除磷强化区（12）的内部填充有吸附除磷填料，用于吸附通过溢流堰进入除磷强化区（12）的水体中的磷。
3.如权利要求1所述的生物电强化型潜流湿地系统，其特征在于，所述阳极板为阳极石墨毡（10），其水平铺设在细粒径基质与粗粒径基质的交界位置，通过第一导线连接生物电水解区（2）中的负极水解电极；
所述阴极板为阴极石墨毡（9），其水平铺设在细粒径基质的气水交界面位置，通过第二导线连接生物电水解区（2）中的正极水解电极。
4.如权利要求3所述的生物电强化型潜流湿地系统，其特征在于，所述正极水解电极为垂直设置在生物电水解区（2）污水中的正极石墨棒（4）；
所述负极水解电极为垂直设置在生物电水解区（2）污水中并包围在正极石墨棒（4）外周的负极石墨毡（3）；
负极石墨毡（3）与正极石墨棒（4）之间形成生物质水解区（5），生物质水解区（5）的内部填充有农业废弃物。
5.如权利要求1-4所述的生物电强化型潜流湿地系统，其特征在于，所述生物电水解区（2）的上部连接有污水进水管（1），用于接收污水；
所述生物电水解区（2）的下部与生物电湿地（7）的底部布水管（6）连接，所述底部布水管（6）包括：
布水主管（15），其一端设置有布水进口（14），其另一端水平铺设在生物电湿地（7）的底部，设置在粗粒径基质的下方，所述布水进口（14）与生物电水解区（2）的底部连通以接收生物电水解区（2）中水解释碳后所得废水；
布水支管（16），其沿布水主管（15）的两侧均匀地水平排列在粗粒径基质的底部，每一个布水支管（16）的上侧均分别开设有若干布水孔（17）；
生物电水解区（2）中水解释碳后所得废水通过布水进口（14）进入布水主管（15）后分流至各布水支管（16），再通过各布水支管（16）上方的布水孔（17）由下至上浸润生物电湿地（7）。
6.如权利要求1-2所述的生物电强化型潜流湿地系统，其特征在于，所述粗粒径基质为砾石，其粒径为10-20 mm；
所述细粒径基质为沙砾，其粒径为0.5-1.5 mm；
生物电湿地（7）中，砾石和沙砾的厚度之比为4:3；
生物电湿地（7）中，阳极板与阴极板之间的垂直距离在0.15m至0.3 m之间。
7.如权利要求1-6所述的生物电强化型潜流湿地系统，其特征在于，所述除磷强化区（12）与生物电水解区（2）分别设置在生物电湿地（7）的两侧；
除磷强化区（12）中所填充的吸附除磷填料为高钙粉煤灰陶粒，所述高钙粉煤灰陶粒的填充高度达到0.6 m，低于溢流堰的排水高度以及阴极板的设置高度；
所述除磷强化区（12）的底部还连接有出水管（13），用于向外排出经高钙粉煤灰陶粒吸附处理后的尾水。
8.一种污染物处理方法，其特征在于，步骤包括：
第一步，接收来自生物电水解区（2）的污水，将污水引入生物电湿地（7）并由下至上浸润生物电湿地（7）中的基质形成微生物燃料电池，通过分层水平铺设在生物电湿地（7）基质上部的阴极板和阳极板获取微生物燃料电池所产生的微电流；
第二步，向生物电水解区（2）中设置在污水内的正极水解电极和负极水解电极之间填充农业废弃物，利用生物电湿地（7）中阴极板和阳极板所获得的微电流对正极水解电极和负极水解电极供电，以对农业废弃物中的生物质进行水解释碳；
其中，所述生物电湿地（7）为上向垂直潜流湿地，并且其基质上还种植有植物（8）。
9.如权利要求8所述的污染物处理方法，其特征在于，还包括第三步：通过设置在生物电湿地（7）侧边的溢流堰排出生物电湿地（7）处理后的水体，将水体灌入除磷强化区（12）中，利用填充在除磷强化区（12）内部的高钙粉煤灰陶粒吸附水体中的磷，然后从除磷强化区（12）的下方排出吸附后所得尾水。
10.如权利要求8-9所述的污染物处理方法，其特征在于，第一步中，具体通过铺设在生物电湿地（7）底部的丰字形排列的底部布水管（6）将由生物电水解区（2）底部引入的污水由下至上先浸润铺设在生物电湿地（7）下层的粗粒径基质，再浸润铺设在生物电湿地（7）上层的细粒径基质；
生物电湿地（7）中，阳极板水平铺设在细粒径基质与粗粒径基质的交界位置；阴极板水平铺设在细粒径基质的气水交界面位置；
所述阴极板和阳极板分别通过导线（11）与生物电水解区（2）中的正极水解电极和负极水解电极连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210625 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |