[发明专利]一种用于污水净化并同步持续产电的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术和新能源领域，具体涉及一种用于污水净化并同步持续产电的方法，同时还涉及一种污水净化并同步持续产电的装置，尤其涉及人工湿地生态工程技术在净化污水的同时通过湿地中的植物和微生物将太阳能、化学能转换为电能的应用。

背景技术

能源危机和环境污染以及由此产生的社会、气候问题等已经成为全世界关注的焦点。以“减量化、资源化和再利用”为原则发展清洁能源和循环经济，是建设资源节约型、环境友好型社会和实现可持续发展的重要途径。开发、利用以太阳能、核能、风能、生物质能为主的清洁能源是替代传统能源，解决能源危机的必然选择，也是我国未来能源发展的战略要求。

微生物太阳能电池作为一种将太阳能直接转化为电能的技术是最近几年发展起来的，通过高等植物或光合微生物在太阳光照射下进行光合作用，产生的有机物质进一步被微生物燃料电池转化成电能（D.P.B.T.B.Strik,H.V.M.Hamelers,and C.J.N.Buisman,Solar EnergyPowered Microbial Fuel Cell with a Reversible Bioelectrode,in Environmental Science&Technology,2010,pp.532-537；D.P.B.T.B.Strik,R.A.Timmers,M.Helder,K.J.J.Steinbusch,H.V.M.Hamelers,and C.J.N.Buisman,Microbial solar cells:applying photosynthetic andelectrochemically active organisms,in Trends in Biotechnology,2011,pp.41-49.）。

人工湿地是模仿自然生态系统基础上的强化和改造，利用不同自然条件下水生生物多样性进行群落时空优化的污水净化系统，是最接近自然的人工生态系统之一，是植物的温床（吴振斌,复合垂直流人工湿地,科学出版社,北京,2008.）。根据最新的调查统计，截止到2010年，在欧洲至少有1200座处理城市污水的人工湿地，北美地区有超过1500座处理城市污水和多种工业废水的湿地系统(Knight R L,and K.R.H,Constructed treatment wetlands-a global technology,in water21,2000,pp.57-58；J.Vymazal,Constructed Wetlands for Wastewater Treatment:Five Decades of Experience,in Environmental Science&Technology,2011,pp.61-69.)；在我国，已经建造与运行的各类人工湿地约有700例，而且处理规模和数量均呈现逐年上升趋势(T.Zhang,D.Xu,F.He,Y.Zhang,and Z.Wu,Application of constructed wetlandfor water pollution control in China during1990-2010,in Ecological Engineering,2012,pp.189-197.)。复合垂直流人工湿地（IVCW）（专利号：ZL00114693.9）采用独特的下行、水平、上行结构，以低廉的投资运行成本、较高的N、P去除率、简单的管理维护、较好的生态环境效益等诸多优势广泛应用于污水的处理或受污染水体的修复中。

人工湿地与微生物太阳能电池可通过湿地植物、微生物、基质、电极实现一体化结合，形成湿地-微生物太阳能电池（CW-MSC）耦合系统，可利用湿地植物光合作用将太阳能直接转化为电能，在污水净化同时回收电能，将成为分散式持续可再生能源发电的一种新模式，具有良好的发展前景。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种用于污水净化并同步持续产电的方法，该方法简单易行，操作简便，在实现污水的净化的同时同步持续回收电能。

本发明的另一个目的是在于提供了一种用于污水净化和同步产电的装置，该装置可实现污水的净化，并以污水中的有机物以及湿地植物根系分泌的有机物作为营养，通过产电微生物将太阳能转化为电能后加以回收利用；可成为分散式持续可再生能源发电的一种新模式。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：