[发明专利]一种用于灌区污水强化处理的双耦合系统

摘要

本发明提出的是一种用于灌区污水强化处理的双耦合系统，其特征在于包括调蓄池、零价铁/厌氧微生物耦合系统、人工湿地/微生物燃料电池耦合系统。污水经过简单过滤均质后进入零价铁/厌氧微生物耦合系统进行生化处理，经过处理后的污水采用升流的方式进入人工湿地系统，进行深度净化的同时与微生物燃料电池系统进行耦合，外接电路收集所产生的电子，激发得到电场用以强化零价铁/厌氧微生物耦合系统，从而提高生物化学效应，加速处理效率。本发明的优点：整个耦合系统相辅相成，互相强化，保证了出水水质；不需要占用地面土地资源，且易于维护和管理；没有额外能源消耗，成本低廉；运行管理方便，污水处理效率高，出水水质稳定。

主权项

1.一种用于灌区污水强化处理的双耦合系统，其特征在于包括调蓄池、零价铁/厌氧微生物耦合系统、人工湿地/微生物燃料电池耦合系统、格栅、灌区污水管道、溢流板、沉淀室；其中人工湿地/微生物燃料电池耦合系统包括人工湿地系统、微生物燃料电池系统；该系统处理污水的方法包括如下步骤：1）经灌区污水收集管道收集后的灌区污水首先进入内置格栅的调蓄池，过滤均质之后，由灌区污水管道输送进入零价铁/厌氧微生物耦合系统；2）经零价铁/厌氧微生物耦合系统处理后的污水经过溢流板进入沉淀室，进行泥水分离，分离之后的污水，通过灌区污水管道进入人工湿地的底部，采用升流的进水方式，进入人工湿地系统；3）在人工湿地系统进行深度净化的同时与微生物燃料电池系统进行耦合，外接电路收集所产生的电能，用于强化零价铁/厌氧微生物耦合系统；所述的人工湿地/微生物燃料电池耦合系统从下至上顺序逐层填入碎小砾石形成砾石层，砾石层主要起到拦截悬浮性固体，提高污水中COD比例的作用；砾石层上面填入活性炭颗粒作为微生物燃料电池的活性炭颗粒阳极层，污水淹没活性炭颗粒阳极层，形成厌氧的环境，活性炭颗粒不但可以作为导电性能良好的阳极材料，同时其较高的比表面积可以吸附大量有机物，为微生物的生长提供良好条件，微生物在降解有机物的同时产生电子，通过阳极材料导出进入外电路；活性炭颗粒阳极层的上面填充廉价的砾石或者膨润土作为砾石分隔层，砾石分隔层作为两极之间的物理屏障，防止阴极的氧气向阳极扩散；砾石分隔层上方布设不锈钢网箱作为电流收集器，不锈钢网箱内部填充活性炭颗粒作为微生物燃料电池的阴极层，阴极层处于好氧环境，O2在阴极层附近发生还原反应，阴极层的活性炭颗粒有如下作用：①为微生物生长提供载体，形成生物阴极更有利于产电；②活性炭颗粒间的孔隙产生毛细作用促进的O2扩散；③活性炭为O2的还原反应提供更多的点位；所述的零价铁/厌氧微生物耦合系统采用厌氧污泥床反应器培养污泥，在厌氧污泥床反应器中布置一对铁板床阳极和石墨板阴极形成复合型的生物电化学反应器，铁板床阳极和石墨板阴极分别与微生物燃料电池的阳极层和阴极层相连接，从而形成电场强化的零价铁/厌氧微生物耦合系统，零价铁/厌氧微生物耦合系统集反应室和沉淀室于一体，便于泥水分离，节约空间；所述的灌区污水包括灌区的生活污水和农田废水；所述的调蓄池内置格栅过滤去除污水中的杂质，调蓄池体本身储存收集到的污水，同时起到调节均质的效果；所述的阴极层上方覆土种植水生植物，水生植物有如下作用：①利用植物的吸附和微生物的降解深度净化污水，保证出水水质；②植物的根系为微生物的生长提供营养，有利于形成生物阴极；②植物的根系提升阴极附近的O2含量，有利于产电；所述的不锈钢网箱以φ12的钢筋作为其骨架，以不锈钢丝网作为其6个面，不锈钢网箱上方的不锈钢网面设置为可开启式，不锈钢丝网的孔径小于活性炭颗粒的直径；所述的阳极活性炭颗粒，其特征在于：拥有较小的粒径大小，粗糙的表面，使其具有较高的比表面积和孔隙率，能够为微生物生长提供良好的介质条件，同时能够与其他层间的材料结合紧密提高产电量；所述的阳极层和阴极层之间采用与其固定的钛丝导线作为导线导出电子，为零价铁/厌氧微生物耦合系统提供弱电场。