[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

说明书

本发明提供了一种人工湿地耦合生物电化学系统的水质净化系统和方法。净化系统包括微生物电解池和微生物燃料电池；微生物电解池与微生物燃料电池的池壁上均开有进水口和出水口，微生物电解池的出水口与微生物燃料电池的出水口通过管路连接；在微生物电解池和微生物燃料电池内均装有电池装置；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，微生物燃料电池内的电池装置的阳极设置在基质内；微生物电解池内的电池装置的阳极与微生物燃料电池内的电池装置的阴极通过导电线连接；微生物电解池内的电池装置的阴极与微生物燃料电池内的电池装置的阳极通过导电线连接。本发明采用了湿地与生物电化学的耦合的方式净化城市污水，净化水体效率高。

技术领域

本发明涉及水质净化技术领域，具体地说是一种人工湿地耦合生物电化学系统的水质净化系统和方法。

背景技术

随着我国城市经济的快速发展，城市规模日益膨胀，从而出现了城市环境基础设施不足，导致大量污染物入河，使得水体中COD、氮、磷等污染物浓度超标。河流水体污染严重，生态系统结构严重失衡，出现了季节性或终年黑臭水体的情况，威胁着人类的健康。因此，急需解决城市污水处理的问题。

传统人工湿地是一种常见的生态处理技术，与天然湿地相比，生态系统具有更高的生产力和更好的污染物去除率。传统人工湿地通过在湿地中填料、植物和微生物对污染物的吸附、同化、利用，达到对水中污染物的去除的目的。上述生态处理技术，受植物和微生物对污染物的吸附能力的限制，导致污水处理周期长，需要建设更多的人工湿地来满足城市污水的处理需要，但是在寸土成金的城市，专门开辟大量土地作为人工湿地来处理污水也不现实。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种人工湿地耦合生物电化学系统的水质净化系统，以解决传统人工湿地污水处理能力有限，难以满足城市污水处理的问题。

本发明的目的之二就是提供一种人工湿地耦合生物电化学系统的水质净化方法，以通过人工湿地与生物电化学耦合的方式处理城市污水。

本发明目的之一是这样实现的：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。

所述鹅卵石层内的鹅卵石的直径在2~8cm之间。

所述电池装置的阴极和阳极之间的距离设置在15~20cm之间。

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。

本发明目的之二是这样实现的：一种人工湿地耦合生物电化学系统的水质净化方法，包括以下步骤：

a、设置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；