[发明专利]一种水体净化微生物燃料电池滤坝

说明书

技术领域

本发明涉及环保，特别是应用于沉积型生物阴极微生物燃料电池去除河道等低碳氮比水体中污染物，完成水体净化一种水体净化微生物燃料电池滤坝。

背景技术

水资源短缺和水污染严重已是各国所关心要解决的技术问题，特别是我国面临水资源短缺和水污染严重的双重压力，部分河流湖泊纳污超过其环境容量，水生态功能退化，严重制约经济和社会发展。河道等水体治理不同于其他生产生活等点源治理(可用各种生化工艺)，有其自身特殊性，须在线处理且不能影响河道其他功能(如行洪、景观等)，具有一定难度。另外，由于污染长久积累，底泥污染严重，其缓慢释放也是造成水体“久治不愈”的重要原因。

现虽有治理河流生态的滤坝，用于面源污染控制、河流污染降解、水产养殖、湖泊水库保护的生态透水坝、生态坝，如专利CN200610039961.9、CN201010138059.9、CN201110365049.3、CN201310126610.1、CN201310675290.5以及CN201410215507.9等，但由于结构上的问题，水流透过坝体渗滤材料(石块、砖陶以及人工材料等)时，经附着微生物(或/和植物协同作用)降解，去除污染物(主要为COD、N及P)。然而，自然水体多呈低C/N比特征，N污染物经硝化后难以保证充足碳源进行反硝化，最终仍以氧化态形式存在水体中。

微生物燃料电池(microbialfuelcell，MFC)利用产电菌作用，可将水中有机污染物作为“燃料”，将生物质能一步转化为电能，实现水体净化和产电功能的统一，可在技术上支持和推动“低碳经济”发展。生物阴极负载的微生物可以直接以电极作为电子供体获得电子，以硝酸盐或亚硝酸盐作为最终电子受体，进行电化学反硝化，提高低碳氮比废水的脱氮效率。沉积型MFC是最初的MFC模型，一般阳极置于底泥之中，阴极浮于水体表面(以氧气为电子受体)，用于分解海洋底泥中有机物，回收所含能量。但至今未见有该技术在治理河流生态环境领域中应用的公开报导。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种水体净化微生物燃料电池滤坝，可有效解决降解底泥有机污染物，获得电能输出，通过水体自有氧气及植物根系供氧完成硝化，通过阴极内缺氧微环境进行电化学反硝化，以利于河流等水体在线污染控制的问题。

本发明解决的技术方案是，包括滤坝型生物阴极和铺设于底泥内的沉积阳极，综合水体地形地貌、水系形态及水体污染的情况，在河流缓流段构建生态滤坝，河流水面宽≥15m、河槽深≥10m、河漫滩≥35m处设置坝体，坝体上游的底泥内有沉积阳极，坝体高于液位，坝体的上游面和下游面呈斜面，构成坝顶高于液位的空心梯形，坝体内的空心中填充有导电性与生物相容性好的导电填料，导电填料内垂直置有伸出坝顶的碳棒，构成滤坝型生物阴极结构；沉积阳极与构成滤坝型生物阴极结构的碳棒之间经导线装有电压表，导电填料上部种植有伸出坝顶的水生植物，水生植物的根系植入导电填料中，坝体阻挡沉淀污染物沉积于坝体上游，成底泥，经阳极微生物降解，释放电子，供滤坝生物阴极电化学反硝化，导电填料上在水流过程中附着生物膜，从而实现同时硝化电化学反硝化功能脱氮，坝顶水生植物通过根系改善水体溶解氧的条件，沉积阳极与滤坝生物阴极通过外部导线、碳棒经电压表连接在一起，沉积阳极降解污染物释放电子，通过外电路传递到阴极，供氧化态N污染物还原去除，以电压表的电压变化，监控水质的实时变化。

本发明结构简单，新颖独特，易建造，成本低，使用效果好，有效解决去除污染，防止河流生态恶化，有巨大的经济和社会效益。

附图说明

图1为本发明的结构主视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体情况对本发明的具体实施方式作详细说明。