一種結合微生物燃料電池與厭氧人工濕地的農村生活污水處理系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及水處理和新能源技術領域，具體涉及一種結合微生物燃料電池與厭氧人工濕地的農村生活污水處理系統。
【背景技術】
[0002]隨著我國農村經濟的發展和農村生活水平的不斷提高，農村生活污水引起的環境污染日趨加重。目前，我國農村生活污水排放量每年約為80億一90億t，且不斷增加，但處理情況卻不容樂觀。96%的村莊沒有排水渠道和污水處理系統，生活污水隨意排放。農村生活污水的隨意排放已成為我國農村地區水環境污染的主要致因。
[0003]目前我國分散式農村生活污水處理技術中，主要以厭氧沼氣池處理技術、穩定塘處理技術、人工濕地處理技術、土壤滲濾技術等為主。其中厭氧一人工濕地技術由于其基建運行費用低、操作簡便、抗沖擊負荷性能好等優點已被廣泛運用于農村生活污水處理中。但厭氧一人工濕地技術對于生活污水的處理效率較低，出水水質常常無法達到排放標準，限制了其進一步的應用。
[0004]另一方面，利用微生物的作用進行能量轉換(如碳水化合物的代謝或光合作用等)，把呼吸作用產生的電子傳遞到電極上，這樣的裝置叫微生物燃料電池(MFC)。用微生物作生物催化劑，可以在常溫常壓下進行能量轉換。近年來，MFC發展迅速，但一直沒有得到大規模的實際應用。宄其原因，電極材料昂貴，產電效率不高等，是制約其工程應用的主要因素。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的在于克服現有的不足，提供一種經濟、實用、處理效果好的結合微生物燃料電池與厭氧人工濕地的農村生活污水處理系統。
[0006]結合微生物燃料電池與厭氧人工濕地的農村生活污水處理系統包括進水口、陽極、厭氧池、氣體收集口、負載、導線、陰極、導流管、植物區、填料區、出水口 ；厭氧池內設有陽極、陰極，厭氧池下部設有進水口，厭氧池頂部設有氣體收集口收集沼氣，陽極和陰極通過導線分別與負載兩端相連，厭氧池上部通過導流管與由植物區和填料區組成的人工濕地系統相連，污水經出水口流出。
[0007]所述陽極為碳材料、導電聚合物、碳納米管或導電聚合物/碳納米管復合材料的電極。所述厭氧池中含有厭氧污泥和污水的混合液。所述負載的電阻為1000歐姆。所述導線采用鈦導線或銅導線，并進行連接點的絕緣密封處理。所述陰極為多孔導電材質的電極。所述植物區種植植物為水上植物、水底植物、浮游植物或大型挺水植物。所述填料區由表面土層、中層爍石、下層小爍石組成。
[0008]本實用新型由于電極的存在，使得電子轉移的速率提高，微生物代謝速率加快；同時，電極的存在將電化學作用引入到污水處理過程中，使得污染物的氧化還原速率加快，提高了污水的處理效果。而污水處理效果的提高，相應地可以減少污水在厭氧池中的停留時間，從而縮小厭氧池的體積，減小系統的占地面積，節約了土地資源并且降低了基建成本。另一方面，由于水生植物的種植成本很低，且整個系統無需采用價格昂貴的選擇透過性膜和傳統的貴金屬如鉑、金等電極材料，極大地降低了運行成本。
【附圖說明】
[0009]圖1是結合微生物燃料電池與厭氧人工濕地的農村生活污水處理系統的結構示意圖。
[0010]圖中:進水口 1、陽極2、厭氧池3、氣體收集口 4、負載5、導線6、陰極7、導流管8、植物區9、填料區10、出水口 11。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示，結合微生物燃料電池與厭氧人工濕地的農村生活污水處理系統包括進水口 1、陽極2、厭氧池3、氣體收集口 4、負載5、導線6、陰極7、導流管8、植物區9、填料區10、出水口 11 ;厭氧池3內設有陽極2、陰極7，厭氧池3下部設有進水口 1，厭氧池3頂部設有氣體收集口 4收集沼氣，陽極2和陰極7通過導線6分別與負載5兩端相連，厭氧池3上部通過導流管8與由植物區9和填料區10組成的人工濕地系統相連，污水經出水口 11流出。
[0012]所述陽極2為碳材料、導電聚合物、碳納米管或導電聚合物/碳納米管復合材料的電極。所述厭氧池3中含有厭氧污泥和污水的混合液。所述負載5的電阻為1000歐姆。所述導線6采用鈦導線或銅導線，并進行連接點的絕緣密封處理。所述陰極7為多孔導電材質的電極。
[0013]所述植物區9種植植物為水上植物、水底植物、浮游植物或大型挺水植物。可選擇的挺水植物有:蘆葦、茭白、水蔥、菖蒲、香蒲、燈芯草等；浮水植物為:鳳眼蓮、浮萍、睡蓮等；沉水植物為:伊樂草、金魚藻、黑藻等。人工濕地中水面浸沒植物根系的深度應均勻。所述植物的種植密度宜為9株/m2 — 25株/m2。
[0014]所述填料區10由表面土層、中層礫石、下層小礫石三層組成。表面土層鈣含量在
2.0-2.5kg/100kg，石樂石層粒徑在5_50mm，鋪設厚度為0.4-0.7m。人工濕地種植土壤的質地為粘土一壤土，土壤厚度為20—40cm，滲透系數為0.025cm/h一0.35cm/h。
[0015]結合微生物燃料電池與厭氧人工濕地的農村生活污水處理系統的污水處理方法是:待處理污水從進水口 I流入厭氧池3中，和其中的厭氧污泥充分混合，在電化學和厭氧消化的雙重作用下得到處理，然后通過導流管8流入人工濕地中。流入人工濕地的污水由表面縱向流至床底，在縱向流動的過程中依次經過由表面土層、中層礫石、下層小礫石組成的填料區10和植物區9，污水通過微生物，植物根系的物理、化學和生物的共同途徑完成凈化，然后從出水口 11流出。
【主權項】
1.一種結合微生物燃料電池與厭氧人工濕地的農村生活污水處理系統，其特征在于:包括進水口(I)、陽極(2)、厭氧池(3)、氣體收集口(4)、負載(5)、導線(6)、陰極(7)、導流管(8)、植物區(9)、填料區(10)、出水口(11);厭氧池(3)內設有陽極(2)、陰極(7)，厭氧池(3 )下部設有進水口( I)，厭氧池(3 )頂部設有氣體收集口( 4)收集沼氣，陽極(2 )和陰極(7 )通過導線(6)分別與負載(5)兩端相連，厭氧池(3)上部通過導流管(8)與由植物區(9)和填料區(10)組成的人工濕地系統相連，污水經出水口(11)流出。2.根據權利要求1所述的一種結合微生物燃料電池與厭氧人工濕地的農村生活污水處理系統，其特征在于:所述陽極(2)為碳材料、導電聚合物、碳納米管或導電聚合物/碳納米管復合材料的電極。3.根據權利要求1所述的一種結合微生物燃料電池與厭氧人工濕地的農村生活污水處理系統，其特征在于:所述厭氧池(3)中含有厭氧污泥和污水的混合液。4.根據權利要求1所述的一種結合微生物燃料電池與厭氧人工濕地的農村生活污水處理系統，其特征在于:所述負載(5)的電阻為1000歐姆。5.根據權利要求1所述的一種結合微生物燃料電池與厭氧人工濕地的農村生活污水處理系統，其特征在于:所述導線(6)采用鈦導線或銅導線，并進行連接點的絕緣密封處理。6.根據權利要求1所述的一種結合微生物燃料電池與厭氧人工濕地的農村生活污水處理系統，其特征在于:所述陰極(7)為多孔導電材質的電極。7.根據權利要求書I所述的一種結合微生物燃料電池與厭氧人工濕地的農村生活污水處理系統，其特征在于:所述植物區(9)種植植物為水上植物、水底植物、浮游植物或大型挺水植物。8.根據權利要求1所述的一種結合微生物燃料電池與厭氧人工濕地的農村生活污水處理系統，其特征在于:所述填料區(10)由表面土層、中層礫石、下層小礫石組成。
【專利摘要】本實用新型公開一種結合微生物燃料電池與厭氧人工濕農村生活污水處理系統。它包括進水口、陽極、厭氧池、氣體收集口、負載、導線、陰極、導流管、植物區、填料區、出水口；厭氧池內設有陽極、陰極，厭氧池下部設有進水口，厭氧池頂部設有氣體收集口收集沼氣，陽極和陰極通過導線分別與負載兩端相連，厭氧池上部通過導流管與由植物區和填料區組成的人工濕地系統相連，污水經出水口流出。本實用新型具有的有益效果在于：①水生植物的種植成本很低。②由于電極的存在，將電化學作用引入到傳統的厭氧生物處理中，提高了污水的處理效果。③減少污水在厭氧池中的停留時間，從而縮小厭氧池的體積，減小系統的占地面積，節約了土地資源并且降低了基建成本。
【IPC分類】C02F9/14
【公開號】CN204661489
【申請號】CN201520131872
【發明人】吳東雷, 孫國棟, 丁阿強
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年3月9日