CN219585896U - 一种铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于污水处理技术领域，涉及一种铁碳微电解‑人工湿地‑微生物燃料电池，包括容器主体，以隔板将容器沿纵向从上至下分成两部分，两部分的组成结构相同，隔板高度低于阴极所处的平面；其中，容器内从下往上依次为砾石层和铁碳微电解填料层；在铁碳微电解填料层的底部填埋阳极，在其顶部填埋有阴极，阴极的底部设有曝气管；导线连接阳极，另一端连经电阻与阴极相连；曝气导管连接曝气管并与曝气泵相连。本实用新型所公开电池，组成材料廉价易得，结构简单，所用的铁碳微电解填料“以废治废”，能够通过物理、化学和生物多途径处理高磷废水，在适当的条件下也可用于抗生素、重金属、低碳氮比等同种类的污水处理。
Description
技术领域
本实用新型属于污水处理技术领域，涉及微生物燃料电池，尤其涉及一种铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池。
背景技术
在工业化生产磷肥、金属表面处理、制药行业等均会排放出磷浓度较高的废水。磷是引起水体富营养的根源，磷超过一定浓度会引起藻类过度繁殖，造成富营养化污染，最终导致水体生态系统失衡。人长期饮用高磷的水会造成人体骨质疏松，发生下颌骨坏死等病变。使得开发出可有效处理高磷废水、可持续和环境友好型的污废水处理装置，受到广泛关注。
铁碳微电解是一种化学耦合生物法去除有机污染物的方法，一般采用铸铁屑和活性炭作为基质，当浸没于污水中时，铸铁内的碳化铁和纯铁存在较大的氧化还原电势差，形成细微的原电池；铸铁屑和周围的炭粉又形成了较大的原电池，目前在废水处理中已经得到广泛的运用。
人工湿地系统是在湿地基质、植物、微生物等共同作用下，利用基质吸附、植物吸收和微生物降解等自然过程去除废水中的污染物。微生物燃料电池是微生物和电池技术相互结合的产物，能够利用微生物作为催化剂净化废水的同时又能收获电能，是目前广泛受到人们关注的生物电化学清洁能源技术。鉴于人工湿地系统自然分层的氧化还原梯度与微生物燃料电池系统运行过程中所需要的条件高度相似，为人工湿地-微生物燃料电池系统相耦合提供了可行性的条件。近年来，人工湿地-微生物燃料电池耦合系统受到了人们的关注。
尽管铁碳微电解和人工湿地-微生物燃料电池都对污水具有良好的处理效果，但是将两者处理方式结合处理污水的研究尚不多见。传统人工湿地-微生物燃料电池中阴极需要在好氧环境下能有较好的污水处理效果，将曝气管组合可增强其污水去除能力。因此，将铁碳微电解和人工湿地-微生物燃料电池结合，并以曝气进行加强，实现污水的高效处理具有重要意义。
本实用新型公开了一种铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池，并结合曝气可达到较好的污水处理效果。
发明内容
本实用新型的目的在于公开一种铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池。
技术方案
一种铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池，包括容器主体，以隔板将容器沿纵向从上至下分成两部分，两部分的组成结构相同，隔板高度低于阴极所处的平面；其中，容器内从下往上依次为砾石层和铁碳微电解填料层；在铁碳微电解填料层的底部填埋阳极，在其顶部填埋有阴极，阴极的底部设有曝气管；导线连接阳极，另一端连经电阻与阴极相连；曝气导管连接曝气管并与曝气泵相连。
本实用新型较优公开例中，容器被分成的两部分，按体积比为1～3:3～1，优选1:1。
本实用新型较优公开例中，所述砾石层高度150～250cm；所述铁碳微电解填料层高度400～600mm，优选500mm。
本实用新型较优公开例中，所述隔板为亚克力板，厚度不大于1.0cm，高度低于阴极所处的平面0.5～2.0cm。
本实用新型较优公开例中，所述曝气管为微孔曝气管，以间歇曝气的方式曝气充氧，曝气充氧的曝气量为0.5～0.1L·min-1，每日曝气3～4h。
本实用新型较优公开例中，在阴极上种植湿地植物美人蕉，种植密度为10～40株·m-2。
本实用新型较优公开例中，在容器两部分的底部各设有进水口和出水口。
本实用新型较优公开例中，所述阴极与阳极由不锈钢网制包裹着活性炭颗粒制成；所述导线为铜线。
本实用新型较优公开例中，还包括废水桶，经布水管通过蠕动泵与进水口相连。
进一步的，所述废水桶的容积为5～20L，蠕动泵的调节转速为50ml/min，布水管的DN0.5cm。
有益效果
本实用新型所公开的铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池装置，组成材料廉价易得，结构简单，便于携带组装，可根据相应的处理水质条件调整曝气量和水力停留时间，以达到良好的处理效果。所用的铁碳微电解填料主要由废铁屑/废铁定制而成，实现了“以废治废”，做到了资源的充分化利用。区别于传统人工湿地单纯处理污水，本实用新型还可在处理过程中达到产电效果。能够通过物理、化学和生物多途径处理高磷废水，在适当的条件下也可用于抗生素、重金属、低碳氮比等同种类的污水处理。
附图说明
图1.铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池装置的结构示意图；
其中，各部件名称分别为：1、废水桶；2、蠕动泵；3、布水管；4、进水口；5、砾石层；6、阳极；7、铁碳微电解填料层；8、电阻；9、导线；10、曝气管；11、阴极；12、植物；13、出水口；14、曝气导管；15、曝气泵。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本实用新型，但本实用新型并不局限于以下实施例。
下面结合附图对本实用新型作详细的描述。
一种铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池，包括容器主体，以隔板将容器沿纵向从上至下分成两部分，按体积比为1～3:3～1两部分的组成结构相同，所述隔板为亚克力板，厚度不大于1.0cm，高度低于阴极11所处的平面0.5～2.0cm；其中，容器内从下往上依次为砾石层5和铁碳微电解填料层7；所述砾石层5高度150～250cm，所述铁碳微电解填料层7高度400～600mm。在铁碳微电解填料层7的底部填埋阳极6，在铁碳微电解填料层7的顶部填埋有阴极11，阴极11的底部设有曝气管10；导线9连接阳极6，另一端连经电阻8与阴极11相连；曝气导管14连接曝气管10并与曝气泵15相连；在容器两部分的底部各设有进水口4和出水口13。
所述曝气管10为微孔曝气管，以间歇曝气的方式曝气充氧，曝气充氧的曝气量为0.5～0.1L·min-1，每日曝气3～4h。
在阴极11上种植湿地植物美人蕉，种植密度为10～40株·m-2。
还包括废水桶1，经布水管3通过蠕动泵2与进水口4相连。
进一步的，所述废水桶1的容积为5～20L，蠕动泵2的调节转速为50ml/min，布水管3的DN0.5cm。
所述阴阳电极由不锈钢网包裹碳毡，并以尼龙扎带固定位置，导线与电极的连接处使用环氧树脂涂抹包裹，避免运行过程中导线的接口直接与处理水接触产生不利影响，导线9为铜线；微生物主要附着在阴极和阳极电极层。
系统运行过程中，蠕动泵从人工模拟废水桶1取水，从进水口4进水，在装置左侧形成垂直升流式运行模式，进水超过中间隔板时，经过左侧处理后的水流入右侧，形成垂直潜流式运行模式，依次经过装置左右侧处理后的污水从出水口13排出。在阴极11之上种植湿地植物美人蕉，并合理设置曝气量和水力停留时间，可高效去除高磷废水并产生电。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池，包括容器主体，以隔板将容器沿纵向从上至下分成两部分，两部分的组成结构相同，隔板高度低于阴极（11）所处的平面；其特征在于：容器内从下往上依次为砾石层（5）和铁碳微电解填料层（7），在铁碳微电解填料层（7）的底部填埋阳极（6），在其顶部填埋有阴极（11），阴极（11）的底部设有曝气管（10）；导线（9）连接阳极（6），另一端连经电阻（8）与阴极（11）相连；曝气导管（14）连接曝气管（10）并与曝气泵（15）相连；在容器两部分的底部各设有进水口（4）和出水口（13）。
2.根据权利要求1所述的铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池，其特征在于：容器被分成的两部分，按体积比为1～3: 3～1。
3.根据权利要求1所述的铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池，其特征在于：容器被分成的两部分，按体积比为1: 1。
4.根据权利要求1所述的铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池，其特征在于：所述砾石层（5）高度150～250cm，所述铁碳微电解填料层（7）高度400～600mm。
5.根据权利要求1所述的铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池，其特征在于：所述铁碳微电解填料层（7）高度500mm。
6.根据权利要求1所述的铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池，其特征在于：所述隔板为亚克力板，厚度不大于1.0cm，高度低于阴极（11）所处的平面0.5～2.0cm。
7.根据权利要求1所述的铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池，其特征在于：所述曝气管（10）为微孔曝气管，以间歇曝气的方式曝气充氧，曝气充氧的曝气量为0.5～0.1L×min-1，每日曝气3～4h。
8.根据权利要求1所述的铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池，其特征在于：在阴极（11）上种植湿地植物美人蕉，种植密度为10～40株×m-2。
9.根据权利要求1所述的铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池，其特征在于：所述阴极（11）与阳极（6）由不锈钢网制包裹着活性炭颗粒制成。
10.根据权利要求1所述的铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池，其特征在于：所述导线（9）为铜线。
11.根据权利要求1-10任一所述的铁碳微电解-人工湿地-微生物燃料电池，其特征在于：还包括废水桶（1），经布水管（3）通过蠕动泵（2）与进水口（4）相连。
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| CN117401859A (zh) * | 2023-11-24 | 2024-01-16 | 江苏龙腾工程设计股份有限公司 | 一种节能减碳型村镇污水处理系统 |
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| CN117401859B (zh) * | 2023-11-24 | 2024-04-05 | 江苏龙腾工程设计股份有限公司 | 一种节能减碳型村镇污水处理系统 |
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