[发明专利]一种能够控制水体内源磷释放的净化体系和方法

说明书

本发明公开了一种能够控制水体内源磷释放的净化体系和方法，属于环境净化领域。它包括一种能够控制水体内源磷释放的净化体系，其特征在于：包括悬浮于上覆水中的阴极、与底泥相接触的阳极、供氧装置以及电能收集及存储装置；其中，所述供氧装置包括靠近阳极并位于底泥上方的钝化剂，所述钝化剂为能够进行缓释供氧的多孔矿物材料；所述多孔矿物材料为经过氧改性的多孔矿物材料；能够向上覆水中提供微、纳米级别的含氧气泡。本发明具有结构简单、设计合理、易于制造的优点。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，更具体地说，涉及一种能够控制水体内源磷释放的净化体系和方法。

背景技术

水体污染问题在我国已经比较严重。我国也加大对水体的治理力度，但多数是通过外源控制的手段来修复受损水体。此方法的优势在于见效快，但无法形成有效的持续控制作用，因此单单只通过外源控制的方法无法彻底修复受损水体，尤其是黑臭水体。黑臭水体不仅给群众带来了极差的感官体验，也是直接影响生产生活的突出水环境问题，现有《水污染防治行动计划》中尤其针对黑臭水体的治理提出了控制性目标。黑臭水体具有以下特点：溶解氧含量低，一般在1mg/L以下；水体中的有机质、总氮、总磷含量很高；底泥中的有机质、总氮、总磷及重金属污染严重含量很高。而正是由于溶解氧含量偏低低，才导致水体中很多金属硫化物、硫化氢形成，致使水体变黑发臭。

沉积物微生物燃料电池随着研究的不断深入已经应用于修复水体污染中，比如申请号201911147719.7的中国专利申请中，公开了一种利用废铁屑和沉积物微生物燃料电池联合降解水体底泥中有机质的装置及方法。该方法采用碳纤维刷作为沉积物微生物燃料电池的阳极和阴极，将受污染的底泥放入装置中，添加废铁屑，再添加上覆水，潜水电机的旋转中轴与碳纤维刷阳极连接。该装置运行120天后有机质去除率达80.6％以上，是自然降解的近3倍。但其仍然存在以下问题：1、仅对水体中的有机质具有一定的去除作用，无法进行水体中氮、磷的去除，尤其是无法解决底泥中的磷向上覆水的释放；2、利用外置曝气的方式进行充氧，会给上覆水造成扰动，致使受污染底泥中污染物释放，尤其是底泥-水界面的磷，大量扩散释放，造成水体环境的冲击；3、需要外加铁屑提升有机质的去除率，产生二次污染的风险极大；而不加铁屑，其有机质去除能力又非常有限；4、仅对水体具有改善作用，无法对底泥进行改善，指标不治本。

发明内容

1.要解决的问题

针对上述问题，本发明的目的之一在于提供一种能够控制水体内源磷释放的净化体系，以能够进行缓释供氧的多孔矿物材料，来替代传统的曝气装置；能够对上覆水的扰动降到最低，最大幅度的避免底物污染物释放，对水体造成的冲击；

本发明的目的之二提供一种能够控制水体内源磷释放的净化方法，将能够进行缓释供氧的多孔矿物材料和微生物燃料电池耦合，降解底泥中有机质、氮、磷含量的同时产生电能并加以收集再利用。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种能够控制水体内源磷释放的净化体系，包括悬浮于上覆水中的阴极、与底泥相接触的阳极、供氧装置以及电能收集及存储装置；

其中，所述供氧装置包括靠近阳极并位于底泥上方的钝化剂，所述钝化剂为能够进行缓释供氧的多孔矿物材料；

所述多孔矿物材料为经过氧改性的多孔矿物材料；能够向上覆水中提供微纳米级别的含氧气泡(以下简称为MNBs)。

需要进一步说明的是，本发明中利用阳极周围的厌氧微生物分解有机物并产生电子(电子供体)，阳极材料活性碳纤维毡作为中间电子受体，电子经导线连接到阴极，阴极利用上覆水中的氧气作为最终电子受体，从而达到降解底泥和水中有机物的目的；而且需要说明的是，对于黑臭水体而言，钝化剂对上覆水的增氧效果最明显。