CN117945555A - 一种垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统和处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统和处理方法，该系统布水层、第一承托层、微生物燃料电池阳极层、第二承托层、微生物燃料电池阴极层及互花米草生长层。本系统由互花米草人工湿地和微生物燃料电池进行耦合，通过耦合使得化学、生物、物理过程相互协同作用，通过吸附、植物吸收、微生物硝化与反硝化分解作用、微生物产电来实现对海水养殖尾水中污染物的降解净化与同步产电。本发明的系统和处理方法可以对海水养殖尾水中COD、氨氮、总氮、总磷、重金属离子、抗生素进行高效去除，实现对富营养化水体中氮、磷、重金属及抗生素的高效去除。

Description

一种垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖 尾水的处理系统和处理方法

技术领域

本发明属于污水修复领域，具体涉及一种垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统和处理方法。

背景技术

海水养殖产业是海洋经济的重要组成部分，伴随海水养殖产业的高强度发展和集约化转型，生态环境恶化与产量增长需求之间的矛盾日益加剧。不断扩大的养殖规模导致大量的养殖尾水排入近岸水体，给沿海海域的生态环境造成巨大破坏。海水养殖尾水中典型的污染物包括有机物、氮磷等营养盐、抗生素及重金属等，这些污染物可通过生物链影响人类健康。因此确保养殖尾水达标处理，重视海洋生态环境保护，已成为推动海水养殖产业可持续发展的必然要求。

由于海水养殖尾水具有污染物浓度低、高盐度效应等特点，单一处理技术无法取得理想净化效果。典型的物化处理技术包括混凝沉淀、过滤、吸附和曝气吹脱等，通常只能有效降低水体浊度并去除水体中的悬浮物，对大多数溶解性的氮磷污染物很难有明显的去除效果。此外，海水的盐度效应和污染物结构的特殊性，微生物普遍生存和生长效率不高，且生物过程往往需要较大的占地面积。微生物燃料电池是一种利用微生物催化降解有机物并将其中的化学能转化为电能的新型水处理技术，与传统水处理方式相比不仅能够高效强化对废水中污染物的去除，同时还实现了能源的有效回收。

互花米草是禾本科米草属的一种滨海湿地植物。作为典型的盐生植被，互花米草的叶片上分布有盐腺和气孔。大量重金属胁迫试验表明，互花米草对Cd、Hg、Pb和Zn等重金属胁迫具有较好的耐受性，因而被视为良好的重金属修复植物物种。目前人工湿地耦合微生物燃料电池在各类尾水的深度净化研究逐渐展开，但是微生物燃料电池依然存在效率低，水质净化效果慢等缺陷。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统，该系统主要针对对海水养殖尾水中有机物、氮磷等营养盐、抗生素及重金属等典型污染物，基于物化-生化法耦合处理海水养殖尾水，削减海水养殖尾水中的污染负荷，实现水产养殖尾水的深度净化。

本发明还提供所述垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统的处理方法。

技术方案：为了实现上述目的，本发明所述一种垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统，所述处理系统从下至上依次堆叠设置有包括布水层、第一承托层、微生物燃料电池阳极层、第二承托层、微生物燃料电池阴极层及互花米草生长层。

其中，所述处理系统的最下层为5～10cm的布水层，布水层的底部设置有布水孔板支撑，布水层中填装底部填料并通过布水孔板支撑，所述填料为大小为10～30mm的鹅卵石；布水层以上为第一承托层，高度15～25cm，用陶粒、沸石和沙子混合填充；第一承托层以上为微生物燃料电池阳极层，高度5～10cm，由钛网盒或者不锈钢网盒装盛生物炭构建而成；微生物燃料电池阳极层以上是第二承托层，高度15～25cm，用陶粒、沙子混合填充；再往上为微生物燃料电池阴极层，由空心钛网片构成，其上下各均匀分布着2.5～5cm的活性炭颗粒形成活性炭层；微生物燃料电池阴极层以上为互花米草生长层，互花米草幼苗的根部生长在活性炭层中，互花米草幼苗的种植密度为10～50棵/m²。

其中，所述微生物燃料电池阴极层和微生物燃料电池阳极层通过导线连接，构成闭合回路，接头处用环氧树脂密封，外接导线串联1kΩ电阻以稳定体系电压；所述微生物燃料电池阳极层(4)含有产电细菌随进水时间延长逐渐富集，体系电压逐渐稳定。

其中，所述微生物燃料电池阳极层中由钛网盒装盛生物炭构建而成，为节省成本，可用不锈钢网盒替代，盒内装载的生物炭由城市生活污水处理厂厌氧活性污泥烧制而成或者直接市售购买获得，粒径为1～8mm；该生物炭可为阳极提供有机质作为电子供体。

其中，所述微生物燃料电池阴极层中为一个圆环的钛网电极板，钛网电极板面积与整个处理系统的横断面面积比为0.33～0.5，电极板间距不能超过布水层、承托层、阳极层、承托层、阴极层总高度的一半，即阴极和阳极的间距不能超过整个系统高度的一半。

其中，所述互花米草幼苗由互花米草种子培育而成，互花米草种子在0-4℃避光在海水浸泡1-2天，在质量分数0.1-0.2％的KMnO₄水溶液中表面消毒10～15分钟，然后用蒸馏水冲洗干净，每次处理50～60粒。护花米草种子用MS培养基水培培养萌发后进行移栽土培，待生长至50～60cm以在至反应器中。移栽土培的培养期间光照强度为400～600μmol/(m²·s)，每天光照12h，相对湿度为70±5％。

其中，取城市污水处理厂厌氧池污泥进行接种，用海水稀释从进水口8依次从布水层、第一承托层泵入微生物燃料电池阳极层，连续循环运行进行反应器内部微生物自然富集、驯化得到产电菌或者直接泵入含有产电菌的稀释污泥，整个系统采用底部进水、上部出水的方式倒入海水养殖尾水，尾水在装置内的水力停留时间(HRT)为2-3d。

作为优选，取城市污水处理厂厌氧池污泥进行接种，按1:10比例用海水稀释并泵入微生物燃料电池阳极层。连续循环运行15天进行反应器内部微生物自然富集、驯化，进行体系稳定阶段，15天后构建的处理系统采用底部进水、上部出水的方式开始泵入海水养殖尾水，进水水力停留时间(HRT)为3d。

作为优选，所述处理系统为了增强系统对海水中氮磷的去除效果，可采取两级或多级系统串联的方式。其中，第一级系统进水采用下进上出，后面系统进水采用上进下出。

本发明所述的垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统的处理方法，包括如下步骤：

将含高氮磷、有机质、重金属、抗生素的海水养殖尾水由蠕动泵经由进水口从底部连续泵入的处理系统中，海水养殖尾水从处理系统底部的进水口由下而上分别经过布水层、第一承托层、微生物燃料电池阳极层、第二承托层、微生物燃料电池阴极层及互花米草生长层，出水从处理系统上层的出水口流出，海水养殖尾水流经阳极层后发生厌氧反应，产电细菌在分解有机物的同时产生电子，电子被阳极电极材料收集，通过导线与阴极的钛网片相连，整个处理系统体系的电极电势可由数字采集模块采集，并通过电脑将数据导出，互花米草生长层中的互花米草可持续吸收水体中的氮磷营养盐；体系搭建后，取城市污水处理厂厌氧池污泥进行接种，用海水稀释并泵入装置。连续循环运行15天进行反应器内部微生物自然富集、驯化，构建的人工湿地型微生物燃料电池采用底部进水、上部出水的方式开始泵入海水养殖尾水，进水水力停留时间(HRT)为3d。

其中，主要针对海水养殖尾水中有机物、氮磷等营养盐、抗生素及重金属等典型污染物。通过本发明处理方法，对海水养殖尾水中COD去除率达60％以上，氨氮的去除率达90％以上，总氮的去除率达85％以上，总磷的去除率达85％以上，重金属离子去除率达95％以上，抗生素去除率达40％以上，实现对海水养殖尾水中氮、磷、重金属及抗生素的高效去除。

机理：本发明首次将互花米草和微生物燃料电池进行耦合并将其应用到海水养殖尾水净化，由于人工湿地底部和表面的溶解氧含量不同，底部厌氧区和表层好氧区存在明显的氧化还原电位梯度，阳极进行厌氧及反硝化反应，除碳脱氮，电子通过导线经过外电路后到达阴极，阴极进行好氧硝化反应。对于人工湿地与为微生物燃料电池的耦合系统，则是在人工湿地底部实现厌氧状态、表面好氧状态从而满足微生物燃料电池的实现条件以形成耦合系统，可使水中污染物质得到良性循环，同时实现资源的能源化，从而可同时获得废水净化和能源化的双重收益。同时在这种长期的电位差驯化下，体系阳极区的电化学活性菌会逐渐得到富集并成为优势菌种。垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统在处理含硫的海水养殖尾水时存在着硫化物和硫酸盐的循环转化过程，同时海水尾水中含有的大量硫酸盐还原菌在厌氧条件下会将SO₄ ^2-还原，使得部分硫元素以硫单质和S^2-的形式存在于基质表面或水体中。同时S2-也会与溶液中的Cu²⁺、Zn²⁺等形成CuS、ZnS沉淀，促进海水养殖尾水中重金属离子的高效去除。

此外，人工湿地常采用的植物包括芦苇、黄菖蒲、美人蕉、水芹等，但这些植物大多无法在盐度超过1％的水体中生长。护花米草作为常见的滨海植物，具有极强的耐盐、耐淹能力。利用护花米草构建人工湿地使得其可以利用污水中的氮磷为原料合成生物质，互花米草的耐盐性降低了盐浓度对湿地植物的胁迫影响。同时，利用微生物燃料电池体系的氧化还原功能将抗生素降解，并将溶解态重金属离子以稳定的硫化物形式沉淀去除。通过垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池体系回收了污水中的养分，因此兼具水质净化和养分回收双重功能。本发明从海水养殖尾水中提取能量，将实现化学能-生物能-电能的转变，达到废物综合利用，该系统装置可使水中污染物质得到良性循环，同时实现资源的能源化。

本发明针对海水养殖尾水的特性，也即其高盐度。本发明首次将互花米草和微生物燃料电池进行耦合并将其应用到海水养殖尾水净化。本发明将微生物燃料电池、人工湿地(互花米草湿地)的优势结合，体系增强作用，对水产养殖尾水有极其优异的处理效果。本发明利用海水养殖尾水的特性进行设计的，设计的处理系统和处理方法起到了事半功倍的效果，相较于其它处理工艺有极大优势。而单一使用微生物燃料电池或者人工湿地的话，无法综合去除各种污染物，效率较低。

本发明对海水养殖尾水处理方法的优选特定设计，海水养殖尾水的特点是有机负荷高、抗菌重金属浓度高(Cu²⁺、Zn²⁺等)、以及盐度高(氯离子、硫酸盐等)。垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统在处理含硫废水时存在着硫化物和硫酸盐的循环转化过程，硫酸盐还原菌在厌氧条件下会将SO₄ ^2-还原，使得部分硫元素以硫单质和S^2-的形式存在于基质表面或水体中。同时S2-也会与溶液中的Cu²⁺、Zn²⁺等形成CuS、ZnS沉淀，促进海水养殖尾水中重金属离子的高效去除。同时互花米草的优异特性，增强了体系的抗盐特点。

本发明处理系统可以高效去除海水养殖尾水中的有机物、氮磷等营养盐、抗生素及重金属等典型污染物，实现了海水养殖尾水的深度净化。本发明一是利用海水养殖尾水中硫酸盐还原菌在厌氧条件下会将SO₄ ^2-还原，使得部分硫元素以硫单质和S^2-的形式存在于基质表面或水体中，同时S^2-也会与溶液中的Cu²⁺、Zn²⁺等形成CuS、ZnS沉淀，促进海水养殖尾水中重金属离子的高效去除。二是利用互花米草的抗盐特性进一步增强尾水的净化效果。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明提供了一种垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统和处理方法，相比较于传统方法，微生物燃料电池体系中，由于电刺激的存在可以更快地富集产电微生物并提高微生物的耐盐性，因此可以强化对海水养殖尾水的处理效果。微生物燃料电池系统主要由厌氧阳极区、好氧阴极区和外电路组成，其对海水养殖尾水的处理方面具有明显的优势，盐度有利于提高溶液的质子传递能力、降低体系内阻，因而可极大增强对海水养殖尾水的处理效率。

2、本发明的处理系统由于在较大的电势差刺激下，微生物燃料电池体系还可用于强化某些难降解污染物的去除。海水中含有较高浓度的SO₄ ^2-，同时海水中的硫酸盐还原菌在厌氧条件下会将SO₄ ^2-还原，使得部分硫元素以硫单质和S^2-的形式存在于基质表面或水体中。同时S^2-也会与溶液中的Cu²⁺、Zn²⁺等形成CuS、ZnS沉淀，促进海水养殖尾水中重金属离子的高效去除。

3、本发明的处理系统和方法可以从海水养殖尾水中提取能量，将实现化学能-生物能-电能的转变，达到废物综合利用。该装置可使水中污染物质得到良性循环，同时实现资源的能源化。

4、利用本发明垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统和处理方法，主要针对海水养殖尾水中有机物、氮磷等营养盐、抗生素及重金属等典型污染物。通过本发明处理方法，对海水养殖尾水中COD去除率达60％以上，氨氮的去除率达90％以上，总氮的去除率达85％以上，总磷的去除率达85％以上，重金属离子去除率达95％以上，抗生素去除率达40％以上，实现对富营养化水体中氮、磷、重金属及抗生素的高效去除，实现了海水养殖尾水的深度净化。

附图说明

图1为一种垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统结构示意图。

附图标记：1、布水层；2、承托层；3、阳极层；4、阴极层；5、钛网片；6、互花米草；7、蠕动泵；8、进水口；9、出水口；10、导线；11、电阻；12、数字采集模块；13、电脑。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。下述实施例中所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂家建议的条件。

实施例1

如图1所示，一种垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统，最下层为高度5cm的布水层1，底部填料通过布水层1下方设置的布水孔板支撑，填料为大小为10mm的鹅卵石；布水层1以上为第一承托层2，高度15cm，用陶粒、沸石、沙子按1:1:1比例混合填充；第一承托层2以上为微生物燃料电池阳极层3，高度5cm，由钛网盒装盛生物炭构建而成；微生物燃料电池阳极层3以上是第二承托层4，高度15cm，用陶粒、沙子按1:1比例混合填充；再往上为微生物燃料电池的阴极层5，由空心钛网片构成，钛网片空心方便植物生长，其上下各均匀分布着2.5cm的活性炭颗粒；微生物燃料电池的阴极层5以上为互花米草生长层6，即互花米草幼苗的根部生长在活性炭层中，护花米草的种植密度为50棵/m²。

整个系统中微生物燃料电池阴极层5和微生物燃料电池阳极层3通过导线10连接，构成闭合回路，接头处用环氧树脂密封，同时外接导线串联1kΩ电阻11以稳定体系电压；微生物燃料电池阳极层4中含有产电细菌产生电能，随进水时间延长逐渐富集，体系电压逐渐稳定。微生物燃料电池阳极层3的钛网盒内装载的生物炭由城市生活污水处理厂厌氧活性污泥烧制而成或者直接市售购买获得，粒径为1～8mm；生物炭为阳极提供有机质作为电子供体。微生物燃料电池阴极层5中为一个圆环的钛网电极板，钛网电极板面积与整个处理系统的横断面面积比为0.33，电极板间距不能超过布水层、承托层、阳极层、承托层、阴极层总高度的一半，即阴极和阳极的间距不能超过整个系统高度的一半。处理系统底部设置有进水口8与布水层1连接；处理系统底部设置有出水口9与微生物燃料电池阴极层5连接。

整个系统中植入的互花米草幼苗由互花米草种子培育而成，互花米草种子在4℃避光在海水浸泡1天，在质量分数0.1％的KMnO₄水溶液中表面消毒10分钟，然后用蒸馏水冲洗干净，每次处理50粒，护花米草种子用MS培养基水培培养萌发后进行移栽土培，待生长至50～60cm置于处理系统中；移栽土培的培养期间光照强度为400～600μmol/(m²·s)，每天光照12h，相对湿度为70±5％。

整个系统在处理海水养殖尾水需要先进行体系稳定处理，取城市污水处理厂厌氧池污泥进行接种，按1:10比例用海水稀释，海水稀释后并泵入微生物燃料电池阳极层3，连续循环运行15天进行反应器内部微生物自然富集、驯化得到产电菌或者直接泵入含有产电菌的海水稀释污泥；15天后运行完毕的稳定系统采用底部进水、上部出水的方式倒入海水养殖尾水，尾水在整个系统内的水力停留时间(HRT)为3d。

整个系统为了增强系统对海水中氮磷的去除效果，可采取两级或多级系统串联的方式，其中，第一级系统进水采用下进上出，后面系统进水采用上进下出。

垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池体系净化海水养殖尾水的方法包括如下步骤：

将含高氮磷、有机质、重金属、抗生素的海水养殖尾水由蠕动泵7经由进水口8从底部连续泵入整个处理系统中，尾水由下而上分别经过布水层1、第一承托层2、微生物燃料电池阳极层3、第二承托层4、微生物燃料电池阴极层5及互花米草生长层6，出水从装置上层的出水口9流出。海水养殖尾水流经微生物燃料电池阳极层3后发生厌氧反应，产电细菌在分解有机物的同时产生电子，电子被阳极电极材料收集，通过导线10与微生物燃料电池阴极层5的钛网片相连。为充分保护电路，导线10需串联1kΩ电阻11。整个系统的体系的电极电势可由通过导线10连接的数字采集模块12采集，并通过连接的电脑13将数据导出。互花米草生长层6可持续吸收水体中的氮磷营养盐。为了增强系统对海水中氮磷的去除效果，可采取两级或多级系统串联的方式。其中，第一级系统进水采用下进上出，后面系统进水采用上进下出。整个处理系统体系搭建后，取城市污水处理厂厌氧池污泥进行接种，按1:10比例用海水稀释并泵入，连续循环运行15天进行反应器内部微生物自然富集、驯化，15天后构建的稳定系统采用底部进水、上部出水的方式开始泵入海水养殖尾水，进水水力停留时间(HRT)为3d。

经检测，本实施例通过本发明系统和方法，最终处理后的出水中，COD去除率达65％氨氮的去除率达91％，总氮的去除率达88％，总磷的去除率达85％，重金属离子去除率达99％，抗生素去除率达48％，实现对富营养化水体中氮、磷、重金属及抗生素的高效去除。

Claims (11)

1.一种垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统，其特征在于，所述处理系统从下至上依次堆叠设置有包括布水层(1)、第一承托层(2)、微生物燃料电池阳极层(3)、第二承托层(4)、微生物燃料电池阴极层(5)及互花米草生长层(6)。

2.根据权利要求1所述的垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统，其特征在于，所述处理系统的最下层为5～10cm的布水层(1)，布水层(1)中填装有底部填料并通过底部设置的布水孔板支撑，所述填料为大小为10～30mm的鹅卵石；布水层(1)以上为第一承托层(2)，高度15～25cm，用陶粒、沸石和沙子混合填充；第一承托层(2)以上为微生物燃料电池阳极层(3)，高度5～10cm，由钛网盒或者不锈钢网盒装盛生物炭构建而成；微生物燃料电池阳极层(3)以上是第二承托层(4)，高度15～25cm，用陶粒、沙子混合填充；再往上为微生物燃料电池阴极层(5)，由空心钛网片构成，其上下各均匀分布着2.5～5cm的活性炭颗粒形成活性炭层；微生物燃料电池阴极层(5)以上为互花米草生长层(6)，互花米草幼苗的根部生长在活性炭层中，互花米草幼苗的种植密度为10～50棵/m²。

3.根据权利要求2所述的垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统，其特征在于，所述微生物燃料电池阴极层(5)和微生物燃料电池阳极层(4)通过导线(10)连接，构成闭合回路，接头处用环氧树脂密封，同时外接导线串联电阻(11)；所述微生物燃料电池阳极层(4)中含有产电细菌产生电能。

4.根据权利要求2所述的垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统，其特征在于，所述微生物燃料电池阳极层(3)中由钛网盒装盛生物炭构建而成，盒内装载的生物炭由城市生活污水处理厂厌氧活性污泥烧制而成或者直接市售购买获得，粒径为1～8mm；生物炭为阳极提供有机质作为电子供体。

5.根据权利要求2所述的垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统，其特征在于，所述微生物燃料电池阴极层(5)中钛网电极板面积与整个处理系统的横断面面积比为0.33～0.5，电极板间距不能超过布水层、承托层、阳极层、承托层、阴极层总高度的一半。

6.根据权利要求2所述的垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统，其特征在于，所述互花米草幼苗由互花米草种子培育而成，互花米草种子在0-4℃避光在海水浸泡1-2天，在质量分数0.1-0.2％的KMnO₄水溶液中表面消毒10～15分钟，然后冲洗干净，每次处理50～60粒；护花米草种子用培养基水培培养萌发后进行移栽土培，待生长至50～60cm置于处理系统中；移栽土培的培养期间光照强度为400～600μmol/(m²·s)，每天光照12h，相对湿度为70±5％。

7.根据权利要求2所述的垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统，其特征在于，取城市污水处理厂厌氧池污泥进行接种，用海水稀释并泵入微生物燃料电池阳极层(3)，连续循环运行进行反应器内部微生物自然富集、驯化得到产电菌或者直接泵入含有产电菌的稀释污泥；整个系统采用底部进水、上部出水的方式倒入海水养殖尾水，尾水在整个系统内的水力停留时间(HRT)为2-3d。

8.根据权利要求2所述的垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统，其特征在于，所述处理系统底部设置有进水口(8)与布水层(1)连接；所述处理系统底部设置有出水口(9)与微生物燃料电池阴极层(5)连接。

9.根据权利要求2所述的垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统，其特征在于，所述处理系统为了增强系统对海水中氮磷的去除效果，可采取两级或多级系统串联的方式，其中，第一级系统进水采用下进上出，后面系统进水采用上进下出。

10.一种权利要求1所述的垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

将含高氮磷、有机质、重金属、抗生素的海水养殖尾水由蠕动泵经由进水口从底部连续泵入的处理系统中，海水养殖尾水从处理系统底部的进水口(8)由下而上分别经过布水层(1)、第一承托层(2)、微生物燃料电池阳极层(3)、第二承托层(4)、微生物燃料电池阴极层(5)及互花米草生长层(6)，出水从处理系统上层的出水口(9)流出，海水养殖尾水流经阳极层后发生厌氧反应，产电细菌在分解有机物的同时产生电子，电子被微生物燃料电池阳极层(3)电极材料钛网盒或者不锈钢网盒收集，通过导线(10)与微生物燃料电池阴极层(5)的钛网片相连，整个处理系统体系的电极电势通过导线(10)可由数字采集模块采集(12)，并通过电脑(13)将数据导出，互花米草生长层(6)中的互花米草可持续吸收水体中的氮磷营养盐；整个处理系统体系搭建后，取城市污水处理厂厌氧池污泥进行接种，用海水稀释并泵入系统；连续循环运行10-15天进行反应器内部微生物自然富集、驯化产电菌或者直接泵入含有产电菌的海水稀释污泥，进行体系稳定阶段；构建的处理系统经过体系稳定后采用底部进水、上部出水的方式开始泵入海水养殖尾水，进水水力停留时间(HRT)为3d。

11.根据权利要求10所述的垂直流互花米草湿地耦合微生物燃料电池净化海水养殖尾水的处理系统的处理方法，其特征在于，优选主要针对海水养殖尾水中有机物、氮磷等营养盐、抗生素及重金属等典型污染物。通过本发明处理方法，对海水养殖尾水中COD去除率达60％以上，氨氮的去除率达90％以上，总氮的去除率达85％以上，总磷的去除率达85％以上，重金属离子去除率达95％以上，抗生素去除率达40％以上，实现对海水养殖尾水中氮、磷、重金属及抗生素的高效去除。