[发明专利]一种耦合集束式微生物燃料电池的人工湿地装置

说明书

本发明公开了一种耦合集束式微生物燃料电池的人工湿地装置，包括湿地腔体，湿地腔体通过隔板分隔为净化区和集水区两部分，隔板底部设有用于连通净化区和集水区的过水槽。净化区内布设有净水管道，净水管道内布设有集束式微生物燃料电池，净水管道的入水口位于净化区的底部，净水管道的排水口位于净化区的顶部，净化区顶部还设有连接净水管道排水口的布水导流槽，净化区内的其余空间填充湿地填料，并栽种湿地净化植物。本发明具有结构简单，模块化组装等优点，多重过滤结构以及内套管快速更换结构有利于强化系统净化效率、解决系统堵塞问题，达到缩减湿地占地面积、延长湿地使用寿命的目的，实现人工湿地‑微生物燃料电池系统的规模化工程应用。

技术领域

本发明属于环境工程领域，特别是涉及一种耦合集束式微生物燃料电池的人工湿地装置。

背景技术

相比于传统污水集中处理系统，人工湿地具有建造及运行费用低、维护简单、景观良好等优点，已被广泛应用于多种类型污水的分散处理。不过，为保持高效、稳定的净化效率，人工湿地往往需要占用大面积土地。

微生物燃料电池通过微生物在低电势的阳极催化有机物分解，产生电子和质子，然后，电子通过外电路到达高电势阴极并与电子受体(O₂、NO₂^-和NO₃^-等)和来自阳极的质子相结合，实现污染物降解并产生电能。基于人工湿地下部缺氧、上部好氧的氧化还原环境，已有报道将微生物燃料电池植入其中，利于提升单位面积人工湿地对各种污染物的净化效率，从而缩减人工湿地占地面积。然而，相比于已实现规模化应用的人工湿地，人工湿地-微生物燃料电池耦合系统大多停留在实验室小试规模，目前尚未突破规模化实际工程应用的难题。

人工湿地在已有工程实践中经常面临堵塞问题，轻则在湿地床体内部形成短流，重则使得系统运行瘫痪，严重影响人工湿地的使用寿命。虽然通过优化基质级配或停休并投加蚯蚓(CN201410204567.0一种解决湿地堵塞问题的方法)等预防或治理措施可缓解湿地堵塞，延长人工湿地使用寿命，但是仍然无法根治堵塞问题。由于难以定位堵塞具体部位，根治堵塞问题往往需要对湿地床体表层甚至全部滤料进行冲洗或更换，工程量较大且施工较为困难，对湿地植物、微生物和内埋管道均会造成不利影响。此外，滤料冲洗废水或移除的湿地滤料也难以处置。为了应对湿地堵塞问题，需要提供更为简便易行的方案。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种耦合集束式微生物燃料电池的人工湿地装置，解决系统堵塞问题，实现人工湿地-微生物燃料电池系统的规模化工程应用。

技术方案：一种耦合集束式微生物燃料电池的人工湿地装置，包括湿地腔体，所述湿地腔体通过隔板分隔为净化区和集水区两部分，所述隔板底部设有用于连通所述净化区和集水区的过水槽；所述净化区内布设有净水管道，所述净水管道内布设有集束式微生物燃料电池，所述净水管道的入水口位于所述净化区的底部，所述净水管道的排水口位于所述净化区的顶部，所述净化区顶部还设有连接所述净水管道排水口的布水导流槽，所述净化区内的其余空间填充湿地填料，并栽种湿地净化植物；所述集水区的水面上铺设带有种植孔的浮板，所述种植孔内种植净水植物，所述集水区的侧壁上部设有排水管。

进一步的，所述净水管道包括位于所述净化区底部的主管以及垂直设置并连接所述主管的内套管，所述主管包括连接所述入水口的若干支路管道，所述支路管道为多通管，所述支路管通过异径变头连接所述内套管的底端，各内套管的顶端通过异径变头连接所述布水导流槽；所述内套管外侧还套有外套管，所述外套管的底部设有防止所述湿地填料侵入腔体的密封结构。