一种微生物燃料电池循环井系统

本发明涉及土壤环境修复，具体涉及一种微生物燃料电池循环井系统。

背景技术：

1、地下水循环井修复技术可将多种修复技术结合应用于井内，以增加地下水影响半径、集中污染物并实现地下水的垂向调控，主要耦合的修复技术包括曝气技术、原位化学氧化技术、生物修复技术等。然而，单一的水力循环修复效率较低，难以达到短周期修复的目的和效果。因此，结合微生物强化修复技术是一种环境友好且成本低的选择。

2、生物电化学技术作为一种前景广阔的技术，可在地下水污染修复中应用，并且该技术易于与现有地下水循环井设置相适应。因此，生物电化学技术与地下水循环井技术的耦合应用系统具有重要的环境修复潜力。

3、现有的地下水循环井技术，循环井对于地下水有机污染物的降解速度慢，由于微生物的大量生产或矿物沉淀，容易导致循环井筛孔发生堵塞，影响循环井的正常运行。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的循环井对于地下水中的有机污染物降解速度过慢，生物修复过程易产生大量生物膜造成生物堵塞的缺陷，从而提供一种可实现污染物的高效去除转化的微生物燃料电池循环井系统。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

3、一种微生物燃料电池循环井系统，包括：井体、抽注水组件和电池组件；所述井体的顶部盖设有端盖，所述井体内设有封隔器，所述封隔器适于将所述井体分隔形成上筛段和下筛段，所述上筛段的侧壁设有上筛孔，所述下筛段的侧壁设有下筛孔；所述抽注水组件的一端穿设所述封隔器以延伸至与所述下筛段的腔体连通，所述抽注水组件的另一端与所述上筛段的腔体连通，所述抽注水组件适于实现所述上筛段与所述下筛段的抽注水循环；所述电池组件包括有设于所述上筛段内的电极结构，所述电极结构内设有单室空腔，所述单室空腔的一端与输气泵连通以适于通入空气，所述电池组件包括有设于所述上筛段内的电极结构，所述电极结构内设有单室空腔，所述单室空腔的一端与输气泵连通以适于通入空气，以使得所述电极结构的外壁形成阳极，所述电极结构的内壁形成阴极，地下水中的电活性微生物在所述电极结构的外周壁附着生长。

4、根据本发明的一些实施例，所述电极结构包括电极极管和电极盘，所述电极极管内形成有第一中空腔室，所述电极盘套设于所述电极极管上，所述电极盘内形成有第二中空腔室，所述第一中空腔室和所述第二中空腔室连通以形成所述单室空腔。

5、根据本发明的一些实施例，所述电极极管和所述电极盘均为碳基材料制成。

6、根据本发明的一些实施例，所述电极盘呈网状圆盘结构，所述电极盘设有多个，且自上而下间隔套设于所述电极极管上。

7、根据本发明的一些实施例，所述电极极管呈u型设置，所述电极极管的一端穿设于所述端盖以延伸出所述井体外侧与所述输气泵连通，所述电极极管的另一端连接有曝气结构。

8、根据本发明的一些实施例，所述曝气结构包括曝气板，所述曝气板设有集气腔，电极极管的另一端与所述集气腔连通，所述曝气板的上端面设有多个与所述集气腔连通的曝气喷嘴。

9、根据本发明的一些实施例，所述曝气喷嘴均匀性设置于所述曝气板的上端面，且所述曝气喷嘴呈锥台状。

10、根据本发明的一些实施例，所述封隔器的上表面固定安装有污泥托盘，所述污泥托盘位于所述电池组件的下方以适于承装厌氧污泥。

11、根据本发明的一些实施例，微生物燃料电池循环井系统还包括尾气处理组件，所述尾气处理组件包括尾气收集管，抽气泵和气体分离装置，所述抽气泵设于地面，所述尾气收集管的一端穿设于所述端盖以延伸进所述上筛段，所述尾气收集管的另一端与所述抽气泵的进气端连通，所述气体分离装置与所述抽气泵的出气端连通。

12、根据本发明的一些实施例，所述气体分离装置适于将尾气进行分离处理，所述单室空腔的一端通过所述输气泵与所述气体分离装置的氧气输出端连通。

13、本发明技术方案，具有如下优点：

14、1.本发明提供的微生物燃料电池循环井系统，封隔器将井体分隔形成上筛段和下筛段，抽注水组件连通上筛段和下筛段，以实现井体的上筛段和下筛段之间地下水的循环，电池组件设置于上筛段中，电池组件包括电极结构，电极结构内设有单室空腔，单室空腔的一端与输气泵连通以适于通入空气，直接与电极结构接触，从而使得电极结构的外壁形成阳极，电极结构的内壁形成阴极，阴极和阳极之间直接导通无需导线连接，阳极氧化反应产生的电子无需经过外部电路的电阻，直接传导到阴极，从而减少了电子损耗，使得电池组件产生最大电流，从而提高地下水中的有机物的氧化降解效果。地下水中的电活性微生物在电极结构的外表面即阳极富集生产，电极结构表面形成电场，这种电动力增强可促进微生物与有机物之间的混合和能量传输，使得固定的微生物和有机物重新悬浮，从而增强二者之间的接触，电极结构从而促进生物降解地下水中的有机污染物。向单室空腔中不断地通入空气，空气中的氧气作为电子受体在阴极表面发生还原反应消耗阳极转移过来的电子，以促进阳极表面微生物对有机污染物的降解，避免微生物繁殖形成的生物膜或活性污泥堵塞筛孔或微生物在筛孔的的大量堆积和矿物的沉积造成筛孔的堵塞。

15、2.本发明提供的微生物燃料电池循环井系统，电极结构包括电极极管以及套设在电极极管上的电极盘，电极极管的第一中空腔室和电极盘的第二中空腔室连通以形成单室空气，电极盘的设置增大了电活性微生物的附着面积，从而提高生物降解有机污染物的效率。

16、3.本发明提供的微生物燃料电池循环井系统，从下筛段抽提的地下水经抽吸泵排进上筛段中，上筛孔设于上筛段的顶部侧壁，地下水从上筛段的底部上升至上筛孔排出，将电极盘设置成网状圆盘在结构，在地下水上升过程中，地下水经过电极盘的网孔，地下水中的电活性微生物会附着在电极盘上，从而对地下水中的有机污染物进行生物降解，降解后形成的沉积污泥会在电极盘的网孔的阻拦下沉积，避免氧化降解后的沉积污泥随地下水上升对上筛孔造成堵塞。多个电极盘自上而下间隔套设，提高过滤能力，可有效避免上筛孔的堵塞。

17、4.本发明提供的微生物燃料电池循环井系统，将电极极管设置呈u型管，在电极极管的另一端连接曝气结构，u型管的设置可实现朝上吹气，加速水位的抬升，促进水力循环，同时，曝气可以对可溶性挥发性有机污染物进行吹脱，从而加快吸附态有机污染物的脱附，并让空气中的氧气随上筛段溢出的地下水进入地下水循环井周围含水层中，促进含水层有机污染物的原位好氧生物降解，提高有机物的降解效果。

18、5.本发明提供的微生物燃料电池循环井系统，在封隔器的上表面固定安装有污泥托盘，污泥托盘用于承装从电极盘上脱落的电活性微生物残骸以及有机污染物的沉积，污泥托盘中形成厌氧环境，以促发厌氧微生物的生长，以分解地下水中的有机污染物的残骸，实现资源循环利用。

19、6.本发明提供的微生物燃料电池循环井系统，通过尾气处理组件，将循环井中产生的大量气体进行收集并分离处理，对可实现再利用的气体进行收集利用，实现绿色生产的同时避免环境污染。

20、7.本发明提供的微生物燃料电池循环井系统，通过尾气处理组件将循环井中的尾气进行分离，并通过将电极结构的一端与尾气处理组件的氧气输出端连接，使得氧气重新回到单室空腔中，提高氧化还原反应的效率，分离出来的其他气体进行资源化利用。