[实用新型]一种结合微生物燃料电池与厌氧人工湿地的农村生活污水处理系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及水处理和新能源技术领域，具体涉及一种结合微生物燃料电池与厌氧人工湿地的农村生活污水处理系统。

背景技术

随着我国农村经济的发展和农村生活水平的不断提高，农村生活污水引起的环境污染日趋加重。 目前，我国农村生活污水排放量每年约为80亿—90亿t，且不断增加，但处理情况却不容乐观。96%的村庄没有排水渠道和污水处理系统，生活污水随意排放。农村生活污水的随意排放已成为我国农村地区水环境污染的主要致因。

目前我国分散式农村生活污水处理技术中，主要以厌氧沼气池处理技术、稳定塘处理技术、人工湿地处理技术、土壤渗滤技术等为主。其中厌氧—人工湿地技术由于其基建运行费用低、操作简便、抗冲击负荷性能好等优点已被广泛运用于农村生活污水处理中。但厌氧—人工湿地技术对于生活污水的处理效率较低，出水水质常常无法达到排放标准，限制了其进一步的应用。

另一方面，利用微生物的作用进行能量转换(如碳水化合物的代谢或光合作用等)，把呼吸作用产生的电子传递到电极上，这样的装置叫微生物燃料电池（MFC）。用微生物作生物催化剂，可以在常温常压下进行能量转换。近年来，MFC发展迅速，但一直没有得到大规模的实际应用。究其原因，电极材料昂贵，产电效率不高等，是制约其工程应用的主要因素。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有的不足，提供一种经济、实用、处理效果好的结合微生物燃料电池与厌氧人工湿地的农村生活污水处理系统。

结合微生物燃料电池与厌氧人工湿地的农村生活污水处理系统包括进水口、阳极、厌氧池、气体收集口、负载、导线、阴极、导流管、植物区、填料区、出水口；厌氧池内设有阳极、阴极，厌氧池下部设有进水口，厌氧池顶部设有气体收集口收集沼气，阳极和阴极通过导线分别与负载两端相连，厌氧池上部通过导流管与由植物区和填料区组成的人工湿地系统相连，污水经出水口流出。

所述阳极为碳材料、导电聚合物、碳纳米管或导电聚合物/碳纳米管复合材料的电极。所述厌氧池中含有厌氧污泥和污水的混合液。所述负载的电阻为1000欧姆。所述导线采用钛导线或铜导线，并进行连接点的绝缘密封处理。所述阴极为多孔导电材质的电极。所述植物区种植植物为水上植物、水底植物、浮游植物或大型挺水植物。所述填料区由表面土层、中层砾石、下层小砾石组成。

本实用新型由于电极的存在，使得电子转移的速率提高，微生物代谢速率加快；同时，电极的存在将电化学作用引入到污水处理过程中，使得污染物的氧化还原速率加快，提高了污水的处理效果。而污水处理效果的提高，相应地可以减少污水在厌氧池中的停留时间，从而缩小厌氧池的体积，减小系统的占地面积，节约了土地资源并且降低了基建成本。另一方面，由于水生植物的种植成本很低，且整个系统无需采用价格昂贵的选择透过性膜和传统的贵金属如铂、金等电极材料，极大地降低了运行成本。

附图说明

图1是结合微生物燃料电池与厌氧人工湿地的农村生活污水处理系统的结构示意图。

图中:进水口1、阳极2、厌氧池3、气体收集口4、负载5、导线6、阴极7、导流管8、植物区9、填料区10、出水口11。

具体实施方式

如图1所示，结合微生物燃料电池与厌氧人工湿地的农村生活污水处理系统包括进水口1、阳极2、厌氧池3、气体收集口4、负载5、导线6、阴极7、导流管8、植物区9、填料区10、出水口11；厌氧池3内设有阳极2、阴极7，厌氧池3下部设有进水口1，厌氧池3顶部设有气体收集口4收集沼气，阳极2和阴极7通过导线6分别与负载5两端相连，厌氧池3上部通过导流管8与由植物区9和填料区10组成的人工湿地系统相连，污水经出水口11流出。

所述阳极2为碳材料、导电聚合物、碳纳米管或导电聚合物/碳纳米管复合材料的电极。所述厌氧池3中含有厌氧污泥和污水的混合液。所述负载5的电阻为1000欧姆。所述导线6采用钛导线或铜导线，并进行连接点的绝缘密封处理。所述阴极7为多孔导电材质的电极。

所述植物区9种植植物为水上植物、水底植物、浮游植物或大型挺水植物。可选择的挺水植物有：芦苇、茭白、水葱、菖蒲、香蒲、灯芯草等；浮水植物为：凤眼莲、浮萍、睡莲等；沉水植物为：伊乐草、金鱼藻、黑藻等。人工湿地中水面浸没植物根系的深度应均匀。所述植物的种植密度宜为9株/m²—25株/m²。