微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属一种污水治理装置，特别涉及一种微生物燃料电池人工湿地产电原 位利用水体净化装置。
【背景技术】
[0002] 随着中国工业化进程的加快，水环境污染整治面临着越来越大的挑战。人工湿地 是一种天然净化与人工强化相结合的复合工艺，能够根据污水量的大小采取合适的规模与 之适应，可用于污染水体的直接处理及深度处理;人工湿地和传统的二级生化处理相比，具 有建造及运行费用低、维护简单等优点，比较适合于技术管理水平不是很高、规模较小的城 镇或乡村的污水处理。在促进废水中污染物质良性循环的前提下，可充分发挥资源的生产 潜力，防止环境的再污染，从而获得污水处理与资源化的最佳效益，得到越来越广泛的研究 及应用。
[0003] 前人对人工湿地的研究发现，人工湿地处理中、低有机负荷的污水效果较好，当处 理高有机负荷污水时，净化效果有所下降，且处理单位水所需土地面积增大。本实用新型就 是针对这一问题，将微生物燃料电池技术与人工湿地相结合，将人工湿地的产电功能转化 为提升人工湿地净化性能的源动力，将产生的生物质能外输转变为电子的原位利用，从而 有效的提高人工湿地的净化性能。
【发明内容】
[0004] 本实用新型的目的是利用具有导电能力填料的填充，将人工湿地主体填料区自然 分划为微生物燃料电池阴极和阳极，解决了传统人工湿地难以处理高有机负荷污水的问 题，也解决了传统外接电路微生物燃料电池人工湿地因两极间距过大造成的内阻过高、净 化效果不佳的问题。
[0005] 本实用新型的：微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置，包括布水 区、主体填料区、集水区、湿生挺水植物、导电填料颗粒、进水管、阳极区、阴极区和出水管。
[0006] 从下到上依次为布水区、主体填料区和集水区，布水区底部的一侧有进水管;主体 填料区下部为阳极区、上部为阴极区，主体填料区内部填充导电填料颗粒;集水区顶部的一 侧有出水管、上部有湿生挺水植物;布水区和集水区内部填充粒径为20mm-50mmi|卵石或碎 石。
[0007] 所述导电填料颗粒为粒径0.1-15mm的具有导电性能的石墨、活性碳、生物碳和金 属矿石中的一种。
[0008] 所述湿生挺水植物为美人蕉、芦苇和香蒲中的一种或两种。
[0009] 污水由微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置底部的进水管流入， 经布水区后，垂直向上流过主体填料区，在顶端汇入集水区，最后由出水管流出系统，采用 连续进水方式，进水为生活污水，水力停留时间为Id。
[0010]水中的污染物在流经上述微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置 过程中，在电子供体(有机物)及电子受体(氧或氮氧化物等氧化物)浓差作用下，人工湿地 主体填料区自然分划为微生物燃料电池阴极和阳极，形成两极界面，从而消除了传统外接 电路微生物燃料电池人工湿地因两极间距过大造成的内阻过高问题。
[0011] 微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置底层的厌氧环境形成微生 物燃料电池的阳极区，产电微生物氧化有机底物释放电子和质子，其中电子通过导电填料、 质子通过污水向上传导至床体表层，表层的好氧/缺氧区域作为微生物燃料电池人工湿地 的阴极区，以氧或氮氧化物等作为电子受体发生反应。电子及质子不断传输的同时，伴随着 氧化、还原反应的持续发生，有机物被高效降解，解决了传统人工湿地处理有机负荷低的难 题，提升了净化性能。
[0012] 本实用新型对城镇及农村生活污水、食品加工业等工业有机废水进行处理，能大 大提高净化效果，减少占地，在取得高效污染物去除效果的同时，具有运行稳定、投资运行 费用低、管理方便、美观实用等优点。
【附图说明】
[0013] 图1为本实用新型微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置示意图。
[0014] 图中标记：1-布水区；2-主体填料区；3-集水区；4-湿生挺水植物；5 -导电填料颗 粒;6-进水管;7-阳极区；8-阴极区；9-出水管。
【具体实施方式】
[0015] 实施例：
[0016] 如图1所示，建立一个圆柱形微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装 置，包括布水区1、主体填料区2、集水区3、湿生挺水植物4、导电填料颗粒5、进水管6、阳极区 7、阴极区8和出水管9;其中：微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置底面直 径为160mm，高度为80cm，布水区1高度为5cm，主体导电填料区2高度为70cm，集水区3高度为 5cm，进水管6 口径为15mm，出水管9 口径为20mm，有效容积为16L，整个装置由PVC管制成。
[0017] 微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置从下到上依次为布水区1、 主体填料区2和集水区3,布水区1底部的一侧有进水管6;主体填料区2下部为阳极区7、上部 为阴极区8,主体填料区2内部填充导电填料颗粒5,导电填料颗粒5为直径具有导电 性能的活性碳;集水区3顶部的一侧有出水管9、上部有湿生挺水植物4,湿生挺水植物4为 美人蕉，布水区1和集水区3内部填充粒径为20mm-50mm鹳卵石。
[0018] 污水由微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置底部的进水管6流 入，经布水区1后，垂直向上流过主体填料区2,在顶端汇入集水区3,最后由出水管9流出系 统，采用连续进水方式，进水为生活污水，水力停留时间为ld，日处理量为16L/d。
[0019]原水水质和经过微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置处理后的 出水水质见表1。
[0021] 如表1所示，经过连续1个月运行的实验结果表明：该微生物燃料电池人工湿地产 电原位利用水体净化装置可以有效去除有机物。
[0022] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限 制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰， 均仍属本实用新型技术方案的保护范围。
【主权项】
1. 一种微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置，其特征在于微生物燃料 电池人工湿地产电原位利用水体净化装置包括布水区（1)、主体填料区（2)、集水区（3)、湿 生挺水植物(4)、导电填料颗粒(5)、进水管(6)、阳极区（7)、阴极区(8)和出水管(9); 从下到上依次为布水区（1)、主体填料区（2)和集水区（3)，布水区（1)底部的一侧有进 水管(6);主体填料区（2)下部为阳极区（7)、上部为阴极区（8)，主体填料区（2)内部填充导 电填料颗粒(5);集水区（3)顶部的一侧有出水管(9)、上部有湿生挺水植物(4);布水区（1) 和集水区（3)内部填充粒径为20mm-50mm鹅卵石或碎石； 所述导电填料颗粒(5)为粒径0.1_15mm的具有导电性能的石墨、活性碳、生物碳和金属 矿石中的一种； 所述湿生挺水植物(4)为美人蕉、芦苇和香蒲中的一种或两种。
【专利摘要】本实用新型公开了一种微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化装置。包括布水区（1）、主体填料区（2）、集水区（3）、湿生挺水植物（4）、导电填料颗粒(5)、进水管(6)、阳极区(7)、阴极区(8)和出水管(9);从下到上依次为布水区(1)、主体填料区(2)和集水区(3)，布水区(1)一侧有进水管(6)；主体填料区(2)下部为阳极区(7)、上部为阴极区(8)，主体填料区(2)内部填充导电填料颗粒(5)；集水区(3)顶部的一侧有出水管(9)、上部有湿生挺水植物(4)；布水区(1)和集水区(3)内部填充粒径为20mm-50mm鹅卵石或碎石。本实用新型消除了传统外接电路微生物燃料电池人工湿地因两极间距过大造成的内阻过高，产电率低，净化效果差的难题，提升了净化性能。
【IPC分类】H01M8/16, C02F3/32
【公开号】CN205346973
【申请号】CN201620029597
【发明人】丁彦礼, 白少元, 钱朝文, 解庆林, 游少鸿, 李艳红
【申请人】桂林理工大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年1月13日