[发明专利]一种上行垂直流人工湿地耦合微生物电解池强化脱氮的方法及装置

权利要求书

1.一种上行垂直流人工湿地耦合微生物电解池强化脱氮的方法，其步骤是：

A、由系统底部均匀布水，废水首先沿底部非导电填料层（1）呈推流式上升，经填料和微生物的吸附、截留、氧化，有机物得到降解，异养反硝化菌利用有机碳源为电子供体将部分硝酸盐氮还原成氮气；

B、然后废水流入阳极导电填料层（2），未氧化的有机物在这一层去除，部分硝酸盐氮由于异养反硝化得到进一步去除；

C、接着废水流入非导电填料隔离层（3），这一层为阴极导电填料层（4）和阳极导电填料层（2）之间的分隔器；

D、随后废水流入阴极导电填料层（4），阴极导电填料层（4）内放置的阴极集电极（10）接收来自直流电源（8）负极传输的电子，将电子传送给阴极导电填料层（4）内的导电填料，富集在导电填料层上的电化学活性菌接收电子后将H⁺还原成氢气，氢自养型反硝化菌利用产生的氢气为电子供体，将硝酸盐氮还原成氮气；

E、最终废水经上部非导电填料层（5）内的排水管流出，出水中总氮含量大大降低，较常规上行垂直流人工湿地对低碳高硝酸盐氮废水（C/N＜3）的总氮去除率提高了20%-35%。

2.权利要求1所述的一种上行垂直流人工湿地耦合微生物电解池强化脱氮的装置，该装置自下至上铺设有底部非导电填料层（1）、阳极导电填料层（2）、非导电填料隔离层（3）、阴极导电填料层（4）、上部非导电填料层（5），其特征在于：阳极导电填料层（2）分别与非导电填料层（1）、非导电填料隔离层（3）相连，阴极导电填料层（4）分别与非导电填料隔离层（3）、上部非导电填料层（5）相连，上部非导电填料层（5）中种植湿地植物（6），阴极集电极（10）、阳极集电极（7）通过导线（9）分别与直流电源（8）的负极、正极连接组成闭合回路，阴极集电极（10）和阳极集电极（7）分别放置在阴极导电填料层（4）及阳极导电填料层（2）内。

3.根据权利要求2所述的一种上行垂直流人工湿地耦合微生物电解池强化脱氮的装置，其特征在于：所述的底部非导电填料层（1）、非导电填料隔离层（3）及上部非导电填料层（5）内填料为砂石、无烟煤、生物陶粒中的一种或一至三种；上部非导电填料层（5）种植的植物（6）为千屈菜、茭白、美人蕉、水甜茅、大米草、野古草、菖蒲、芦苇、象草、花叶芦荻、鸢尾中的一种或一至十一种中任意组合。

4.根据权利要求2所述的一种上行垂直流人工湿地耦合微生物电解池强化脱氮的装置，其特征在于：所述的阳极导电填料层（2）和阴极导电填料层（4）内填料为颗粒活性炭或石墨颗粒；颗粒活性炭粒径为1-5mm，填充密度为0.45-0.55g/cm³；石墨颗粒粒径为1-5mm，填充密度为1.8-2g/cm³。

5.根据权利要求2所述的一种上行垂直流人工湿地耦合微生物电解池强化脱氮的装置，其特征在于：所述的阳极集电极（7）和阴极集电极（10）为石墨毡、石墨棒或不锈钢材质。

6.根据权利要求2所述的一种上行垂直流人工湿地耦合微生物电解池强化脱氮的装置，其特征在于：所述的上行垂直流人工湿地耦合微生物电解池强化脱氮的装置填料厚度范围为40-110cm。

7.根据权利要求2所述的一种上行垂直流人工湿地耦合微生物电解池强化脱氮的装置，其特征在于：所述的底部非导电填料层（1）厚度为3-20cm；阳极导电填料层（2）厚度为5-25cm；非导电填料隔离层（3）厚度为3-15cm；阴极导电填料层（4）厚度为5-25cm；上部非导电填料层（5）厚度为10-25cm。