[发明专利]一种微曝气耦合微生物燃料电池的黑臭河道治理系统

说明书

本发明公开了一种微曝气耦合微生物燃料电池的黑臭河道治理系统，包括微孔曝气装置以及微生物燃料电池；微孔曝气装置用于将空气以微气泡的形式分散到河道水层中，微生物燃料电池用于分解河道水层以及河道底泥层中的有机质。微孔曝气装置由太阳能电池板、固定支架、空气压缩机、输气管以及纳米微孔曝气管网组成；微生物燃料电池由电极、铜导线、变阻器以及数据采集器组成。本发明可实现自动化控制，人工成本低较低，并且有较好的产电能力，对黑臭污泥进行修复的同时进行了资源化利用，与传统沉积物和水质原位修复技术相比不需要额外投加电子供体，所述装置维修简便，运行成本较低，针对黑臭河道的治理具有较大的市场前景和推广利用价值。

技术领域

本发明涉及环境工程领域，具体涉及一种微曝气耦合微生物燃料电池的黑臭河道治理系统及方法。

背景技术

城市水体黑臭问题主要由水体中藻类和微生物的新陈代谢以及人类向水体中过度排放污染物引起，随着城市规模不断扩大，城市居住人口激增，人口布局相对集中造成城市污水处理能力不足，加之城市地表径流污染负荷较大，造成大量有机污染物排入水体。污水中的糖类、蛋白质、氨基酸、油脂等有机物的分解过程中消耗大量的溶解氧，造成水体缺氧，厌氧微生物大量繁殖并分解有机物产生大量致黑致臭物质，从而引起水体发黑发臭。

在黑臭水体形成原因中，溶解氧是水体发生黑臭的关键性因素，改善水体必须改善水体的缺氧或厌氧环境，修复水体生态系统，恢复水体自净能力。根据国内外相关经验，目前常用的整治措施主要有包括截污纳管，雨污分流等外源污染控制措施，以及以水体清捞维护和底泥清淤等外源污染控制措施，同时被清除的黑臭底泥的处理方式大多是脱水填埋，不能进行资源化回收利用。相应措施处理成本高，处理工程量浩大，需要消耗大量的人力物力，随着对黑臭水体的关注度日益提高，处理力度日渐增强，这些治理方法也面临着巨大挑战。微孔曝气方法有着高效率低能耗的特点，是改善底泥污染，提高水体溶解氧的有效手段

微生物燃料电池是利用微生物细胞中的酶作为生物催化剂，将有机质降解过程中释放的化学能转变为电能的一种技术。黑臭底泥本身含有大量微生物，通过构建微生物燃料电池可有效利用底泥中的土著微生物，对底泥中有机物进行降解，并同时回收电能，能高效，低能耗地对黑臭水体及底质进行改善。

申请号为201510223029.0的中国专利公开了一种一种受污染水体中黑臭底泥资源化处理的方法，以黑臭底泥、EM菌作为阳极底物，以河水或pH＝7的磷酸盐缓冲液作为阴极电解液，以石墨板和碳纤维布为电极材料构建了沉积型微生物燃料电池；申请号为201710996031.0的中国专利公开了一种微生物燃料电池，包括外部装置、绝缘外壳、视液窗、风机、曝气管、内部装置、液仓。但是上述的虽然利用了电化学技术将微生物代谢能直接转化为电能，但是均没有针对黑臭河道中普遍存在的低溶解氧，水体自净能力差的问题提出解决方式，因此其改善黑臭净化水质效果并不理想。

发明内容

本发明的目的在于针对黑臭河道中普遍存在的低溶解氧，水体自净能力差的问题，提供一种微曝气耦合微生物燃料电池的黑臭河道治理系统及方法，通过将微曝气与底泥微生物燃料电池耦合，使得黑臭河道水体中的溶解氧提高，水体自净能力得到恢复，降低底泥中的有机质，同时产生产电效果，达到黑臭河道水质和底质状况的改善和资源化利用的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种微曝气耦合微生物燃料电池的黑臭河道治理系统，包括河道水层以及河道底泥层，所述河道底泥层沉积于河道水层下方，所述系统还包括微孔曝气装置以及微生物燃料电池；所述微孔曝气装置用于将空气以微气泡的形式分散到河道水层中，所述微生物燃料电池用于分解河道水层以及河道底泥层中的有机质；