CN108046411B - 一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化***。包括进水管、双层池体，水生植物、多孔集水管、可旋转弯头及U型排水管。污水首先进入产电内层区底部，污水中的有机污染物被产电微生物降解，释放电子；水流向上流动，溶解氧浓度升高，到产电内层区顶部，发生硝化、反硝化脱氮，水流向四周辅流进入外层区，调节可旋转弯头改变U型排水管的倾斜程度，控制非产电外层的饱和/非饱和状态，加快复氧，并通过过滤、吸附、共沉淀进一步去除水中磷等的污染物。本发明将微生物燃料电池技术与传统人工湿地结合在一起，发挥了二者在有机物降解和脱氮过程中的优势，整个过程无能耗，无外接电路。

Description

一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化***
技术领域
本发明属一种污水治理领域，具体涉及一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化***。
背景技术
随着社会经济的快速发展，我国水环境形势日益严峻。水体污染引发的众多问题令人堪忧，各地都相继开展了污染水体的整治工作。在此情况下，城市点源污染治理取得了一定的成果，但在广大农村地区，水体污染问题却愈加突显。农村污水治理已成为当下水环境事业的重中之重。
农村污染具有量大面广、分散性、空间异质性等特点，加之农村的污染治理及运行维护技术力量薄弱，急需投资及运行成本低、处理效果好、运行稳定、维护管理简单的水处理技术。
人工湿地作为生态修复方法的一种，与传统的二级生化处理相比，具有建造及运行费用低、维护简单等优点，适合于技术管理水平不高、规模较小的城镇或乡村的污水处理。然而工程实践发现，为保证水中碳、氮的去除，通常需要较大面积来完成有机碳去除及硝化、反硝化过程，限制了该技术的工程推广。
针对这一问题，本发明通过一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化***，将污水中的有机碳代谢、微生物脱氮及吸附共沉淀除磷过程紧凑的控制在同一个人工湿地中，并实现高效去除。该***具有投资省、运行管理方便，兼具美观的功能，特别适用于分散式生活污水及以碳氮磷为污染物的工业废水的处理。
发明内容
本发明的目的是针对现有人工湿地技术结构不紧凑，占地规模较大的问题，提供了一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化***。
本发明是这样实现的：内产电外翻式水流人工湿地污水净化***包括进水管、双层池体，水生植物、多孔集水管、可旋转弯头及U型排水管。
双层池体包括产电内层和非产电外层; 产电内层和非产电外层横断面为圆形或多边形；产电内层和非产电外层横断面面积之比为5:1-1:1。
产电内层与进水管相连，产电内层内填充导电颗粒填料，导电颗粒填料为活性炭、生物炭、焦炭和金属矿渣中的一种，导电颗粒填料粒径为1-10mm；
非产电外层与出水相连，非产电外层内填充非导电颗粒填料，非导电颗粒填料为石英砂、石灰石、沸石和火山岩中的一种，非导电颗粒填料粒径为5-20mm，导电颗粒和非导电颗粒填料上均种植水生植物，所述水生植物为美人蕉、芦苇和再力花中的一种。
多孔集水管与U型排水管相连，U型排水管底部伸出双层池体外的部位安装可旋转弯头；通过调节可旋转弯头改变U型排水管的倾斜程度，从而控制非产电外层填料中的水位，使其呈现饱和/非饱和状态，增加复氧。
利用上述装置进行污水处理的步骤为：
一、污水首先进入产电内层区底部，污水中的有机污染物被产电微生物代谢，释放电子，从而成为微生物燃料电池的阳极，完成有机物的高效降解。
二、水流向上流动，溶解氧浓度不断升高，到产电内层区顶部（微生物燃料电池的阴极区），发生硝化、反硝化脱氮过程。
三、水流向四周辅流进入非产电外层区，利用可旋转U型排水管调整水位，加快复氧，并通过过滤、吸附、共沉淀等作用进一步去除水中磷等污染物。
本发明将微生物燃料电池技术与传统人工湿地紧密的结合在一起，充分发挥了二者在有机物降解和脱氮过程中的优势，将高效有机碳代谢、微生物脱氮及吸附共沉淀除磷过程紧凑的控制在同一个人工湿地中。
附图说明
图1为本发明实施例非产电外层初始水位时示意图。
图2为本发明实施例非产电外层调整水位后示意图。
图中标记：1-进水管；2-双层池体；2a-产电内层；2b-非产电外层；3-水生植物；4-多孔集水管；5-可旋转弯头；6-U型排水管；7-水位。
具体实施方式
以下仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。
实施例：
如图1所示，内产电外翻式水流人工湿地污水净化***包括进水管1，双层池体2、水生植物3、多孔集水管4、可旋转弯头5及U型排水管6。
双层池体2包括产电内层2a和非产电外层2b; 产电内层2a横断面为圆形，直径为40cm，非产电外层2b横断面为圆形，直径为50cm；产电内层2a与进水管1相连，产电内层2a内填充焦炭颗粒填料，粒径为5-8mm，填充高度为90cm；非产电外层2b与出水相连，非产电外层2b内填充石英砂填料，粒径为8-10mm, 填充高度为90cm；焦炭颗粒和石英砂填料上均种植水生植物3，水生植物3为美人蕉。
产电内层2a底部中心位置设进水管1，直径为15mm;非产电外层2b底部铺设环形结构多孔集水管4，多孔集水管4直径为20mm，环形直径为45cm，孔间距为5cm;整个人工湿地由有机玻璃制成，有效容积为90L,水力停留时间为1d,日处理量为90L/d。
多孔集水管4与U型排水管6相连，U型排水管6底部伸出双层池体外的部位安装可旋转弯头5。
利用上述***进行污水处理的步骤为：
一、污水首先进入产电内层2a区底部，污水中的有机污染物被产电微生物代谢，释放电子，从而成为微生物燃料电池的阳极，完成有机物的高效降解。
二、水流向上流动，溶解氧浓度不断升高，到产电内层2a区顶部（微生物燃料电池的阴极区），发生硝化、反硝化脱氮过程。
三、水流向四周辅流进入非产电外层2b区，通过调节可旋转弯头5改变U型排水管6的倾斜程度(见图2)，从而控制非产电外层2b填料中的水位7，使其呈现饱和/非饱和状态，增加复氧，并通过过滤、吸附、共沉淀等作用进一步去除水中磷等污染物。

Claims (1)

1.一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化***，其特征在于内产电外翻式水流人工湿地污水净化***包括进水管（1）、双层池体（2）、水生植物（3）、多孔集水管（4）、可旋转弯头（5）及U型排水管（6）；
双层池体（2）包括产电内层（2a）和非产电外层(2b); 产电内层（2a)和非产电外层（2b)横断面为圆形或多边形；产电内层（2a)和非产电外层（2b)横断面面积之比为5:1-1:1；
产电内层（2a)与进水管（1）相连，产电内层（2a)内填充导电颗粒填料，导电颗粒填料为活性炭、生物炭、焦炭和金属矿渣中的一种，导电颗粒填料粒径为1-10mm；
非产电外层（2b)与出水相连，非产电外层（2b)内填充非导电颗粒填料，非导电颗粒填料为石英砂、石灰石、沸石和火山岩中的一种，非导电颗粒填料粒径为5-20mm；导电颗粒和非导电颗粒填料上均种植水生植物（3），所述水生植物（3）为美人蕉、芦苇和再力花中的一种；
多孔集水管（4)与U型排水管（6)相连，U型排水管（6)底部伸出双层池体外的部位安装可旋转弯头（5)；
利用上述***进行污水处理的步骤为：
一、污水首先进入产电内层区底部，污水中的有机污染物被产电微生物代谢，释放电子，从而成为微生物燃料电池的阳极，完成有机物的降解；
二、水流向上流动，溶解氧浓度不断升高，到产电内层区顶部，即微生物燃料电池的阴极区，发生硝化、反硝化脱氮过程；
三、水流向四周辅流进入非产电外层区，通过调节可旋转弯头改变U型排水管的倾斜程度，从而控制非产电外层填料中的水位，使其呈现饱和/非饱和状态，增加复氧，并通过过滤、吸附、共沉淀作用进一步去除水中的磷污染物。
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Denomination of invention: A sewage purification system with internal power generation and external overturning flow constructed wetland

Granted publication date: 20200218

License type: Common License

Record date: 20221229

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