[发明专利]人工湿地耦合生物电化学系统的水质净化系统和方法

权利要求书

1.一种人工湿地耦合生物电化学系统的水质净化系统，包括微生物电解池和微生物燃料电池，在两池内填充有上下两层物质，位于下层的为鹅卵石层，位于上层的为基质层，所述基质层上种植有可净化水体的植物；所述微生物电解池与所述微生物燃料电池的池壁上均开有进水口和出水口，其中两池的所述进水口均位于与鹅卵石层相对的池壁上，两池的所述出水口略高于池内基质的上层面，所述微生物电解池的出水口与所述微生物燃料电池的出水口通过管路连接；

在所述微生物电解池和所述微生物燃料电池内均装有电池装置，所述电池装置包括阴极和阳极，所述阴极为碳基电极，所述阳极为铁基电极；所述微生物电解池内的电池装置的阴极和阳极均设置在基质内，所述微生物燃料电池内的电池装置的阳极设置在基质内，阴极为空气阴极，放置在所述基质的上方；所述微生物电解池内的电池装置的阳极与所述微生物燃料电池内的电池装置的阴极通过导电线连接；所述微生物电解池内的电池装置的阴极与所述微生物燃料电池内的电池装置的阳极通过导电线连接。

2.根据权利要求1所述的人工湿地耦合生物电化学系统的水质净化系统，其特征是，所述鹅卵石层内的鹅卵石的直径在2~8cm之间。

3.根据权利要求1所述的人工湿地耦合生物电化学系统的水质净化系统，其特征是，所述电池装置的阴极和阳极之间的距离设置在15~20cm之间。

4.根据权利要求1所述的人工湿地耦合生物电化学系统的水质净化系统，其特征是，所述微生物电解池和所述微生物燃料电池内的阴极和阳极均水平设置。

5.一种人工湿地耦合生物电化学系统的水质净化方法，其特征是，包括以下步骤：

a、设置权利要求1所述的水质净化系统；

b、通过微生物电解池的进水口向微生物电解池和微生物燃料电池内充入生活污水；

c、向微生物燃料电池内放入驯化好的电化学微生物；

c、微生物燃料电池和微生物电解池内的植物吸收污水体中的有害物质，同时，微生物燃料电池内的电化学微生物进行新陈代谢，将污水中的有机物的化学能转化为电能，并通过电极输送给微生物电解池；

d、微生物电解池接收微生物燃料电池输送的电能，在池内发生电解反应，电解反应中会产生二价铁离子和三价铁离子，以去除污水中的磷；同时，微生物电解池内也进行着氧化分解反应以及反硝化反应，其中氧化分解反应是通过微生物燃料电池输送的电能，使微生物电解池内的阴阳极产生电势差，进而促进电化学活性菌氧化分解污水中的有机污染物；反硝化反应是将电解反应析出的二价铁离子作为电子供体，污水中的硝酸盐为电子受体，进行铁型自养反硝化，从而实现污水的脱氮；

e、经微生物电解池除磷、脱氮以及部分有机污染后的污水从微生物电解池的出水口排出，流入到微生物燃料电池内，微生物燃料电池将流入的污水中剩余的COD作为碳源产生电子，在产电的同时去除剩余有机污染物；

f、最后处理好的污水从微生物燃料电池的排水口排出。