[发明专利]一种去除低浓度抗生素的电强化生物滞留系统

说明书

本发明属于污水处理技术领域。为了解决现有微生物燃料电池与人工湿地结合中存在的上述问题，本发明公开了一种可以去除低浓度抗生素的电强化生物滞留系统。该电强化生物滞留系统，包括由上向下依次排列的超高层、过滤层、过渡层、淹没层和排水层，以及进水管和出水管；所述进水管位于所述超高层，所述出水管位于所述排水层并所述出水管的出口位置高度高于所述淹没层的高度；所述过滤层设阴极区，所述淹没层设有阳极区，所述阴极区和所述阳极区之间通过外接导线连接。采用本发明的去除低浓度抗生素的电强化生物滞留系统可以提高对污水的处理效果，达到去除低浓度抗生素的效果。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种去除低浓度抗生素的电强化生物滞留系统。

背景技术

由于抗生素在人类及动物疾病治疗和养殖中的广泛应用，已经出现在各种环境介质中的残留。其中，残留在水环境中的抗生素对水生生物及人体有直接或间接的致毒作用，尤其是低浓度抗生素具有难降解性、生物积累性等作用，对人体健康及生态环境有着极大的潜在危害。

近年来，生物电强化处理技术开始被应用于难降解污染物的处理中，例如采用微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells，MFC)系统降解有机污染物。其中，微生物燃料电池的阳极保持在厌氧环境，微生物在厌氧环境中分解有机物产生电子、质子，在阳极的有机物氧化过程中，质子被释放并移动到阴极通过流体或通过分离器，而电子通过外部电路流向阴极，与最终电子受体发生还原反应，从而产生电能。

为了更好地扩大微生物燃料电池应用范围和使其商业化，提出了基于微生物燃料电池的新型废水处理技术。例如，将微生物燃料电池与传统废水处理工艺的人工湿地进行组合，该结合不仅可以提高对废水的处理效果，而且还具有成为自给自足甚至能源生产者的可能性。

在微生物燃料电池与人工湿地结合的现有研究中，为了获得氧化还原反应梯度的最大化，当前大多数人工湿地耦合微生物燃料电池均采用上流式运行。但是，利用由上流区提供的自然氧化还原梯度会导致大的电极分离，而且虽然流态和结构能够将最大功率密度提高，但是由于溶解氧被异养细菌消耗，导致系统在较高有机负荷下容易出现性能下降。

发明内容

为了解决现有微生物燃料电池与人工湿地结合中存在的上述问题，本发明提出了一种可以去除低浓度抗生素的电强化生物滞留系统。该电强化生物滞留系统，包括由上向下依次排列的超高层、过滤层、过渡层、淹没层和排水层，以及进水管和出水管；所述进水管位于所述超高层，所述出水管位于所述排水层并所述出水管的出口位置高度高于所述淹没层的高度；所述过滤层设阴极区，所述淹没层设有阳极区，所述阴极区和所述阳极区之间通过外接导线连接。

优选的，所述淹没层中设有铁屑，并且分布在所述阳极区的下方区域。

优选的，所述过滤层选用颗粒活性炭作为阴极区，并且采用末端涂环氧树脂的铜线与外接导线连接。

优选的，所述淹没层选用活性炭层作为阳极区，并且采用末端涂环氧树脂的铜线与外接导线连接。

进一步优选的，所述淹没层中设有改性稻壳。

优选的，在上述去除低浓度抗生素的电强化生物滞留系统中还包括通风管；所述通风管布设在所述过滤层并且位于所述阴极区上方。

进一步优选的，所述过滤层由细沙填充构成，所述过渡层由中砂填充构成，所述淹没层由粗砂填充构成，所述排水层由砾石填充构成。

进一步优选的，所述超高层种植有植物。

进一步优选的，所述淹没层接种有污水厂的厌氧污泥以生成微生物菌群。

优选的，所述进水管采用固定式喷嘴布水管结构。

与现有微生物燃料电池与人工湿地的结合相比较，本发明提出的去除低浓度抗生素的电强化生物滞留系统，具有以下有益效果：