CN108191063B - 一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化*** - Google Patents

一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化*** Download PDF

Info

Publication number
CN108191063B
CN108191063B CN201810010491.6A CN201810010491A CN108191063B CN 108191063 B CN108191063 B CN 108191063B CN 201810010491 A CN201810010491 A CN 201810010491A CN 108191063 B CN108191063 B CN 108191063B
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
layer
electricity production
electricity
fuel cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810010491.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108191063A (zh
Inventor
莫凌云
白少元
高旭涛
丁彦礼
解庆林
王敦球
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hengsheng Water Environment Treatment Co ltd
Original Assignee
Guilin University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Technology filed Critical Guilin University of Technology
Priority to CN201810010491.6A priority Critical patent/CN108191063B/zh
Publication of CN108191063A publication Critical patent/CN108191063A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108191063B publication Critical patent/CN108191063B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/005—Combined electrochemical biological processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
    • C02F3/322—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae use of algae
    • C02F3/325—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae use of algae as symbiotic combination of algae and bacteria
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/16—Biochemical fuel cells, i.e. cells in which microorganisms function as catalysts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化***。包括进水管、多孔布水管、双层池体、多孔集水管、可旋转弯头和U型排水管和水生植物；双层池体包括非产电内层、产电外层和自由水层；产电外层与非产电内层底部分隔，顶部相连通形成自由水层，产电外层与进水相连，填充导电颗粒填料，颗粒填料顶部设自由水层，里面生长水生藻类；水从自由水层上方溢流进入非产电内层后经U型排水管流出***，非产电内层填充非导电颗粒填料。本发明将微生物燃料电池技术与传统生态水体净化技术集成，将产电微生物与水藻的净化功能相耦合，整个过程无能耗，无外接电路，特别适用于以碳氮磷为污染物的生活污水及工业废水的处理。

Description

一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化***
技术领域
本发明属于污水治理领域，具体涉及一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化***。
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。
生态修复方法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，本发明通过周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化***，利用产电微生物及水生藻类的协同作用，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生态水体净化***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，特别适用于以碳氮磷为污染物的生活污水及工业废水的处理。
发明内容
本发明的目的是针对现有生态水体净化技术结构不紧凑，占地规模较大的问题，提供了一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化***。
本发明是这样实现的：周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化***包括进水管、多孔布水管、双层池体、多孔集水管、可旋转弯头和U型排水管和水生植物，双层池体包括非产电内层、产电外层和自由水层；
产电外层与非产电内层底部分隔，顶部相连通形成自由水层；产电外层底部与进水相连，中部填充导电颗粒填料，导电颗粒填料上方为自由水层；产电外层导电颗粒填料填充区与自由水层高度比例为10:1-3:1；非产电内层填充非导电颗粒填料；导电颗粒填料及非导电颗粒填料上均种植水生植物；自由水层的水面中生长水生藻类。
所述导电颗粒填料为活性炭、生物炭、焦炭和金属矿渣中的一种，粒径为1-10mm。
所述非导电颗粒填料为石英砂、石灰石、沸石和火山岩中的一种，粒径为5-20mm。
所述水生植物为美人蕉、芦苇和再力花中的一种。
所述水生藻类为小球藻、螺旋藻、金藻、水网藻中的一种或几种。
利用上述***处理污水的步骤为：
一、污水首先进入产电外层底部，污水中的有机污染物被产电微生物降解，释放电子，从而使该区域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，大气复氧、水生植物根系泌氧及水生藻类光合作用释放氧气，使水体溶解氧浓度不断升高，到产电外层区顶部（微生物燃料电池的阴极区），进行生物脱氮。
三、水流从自由水层上方溢流进入非产电内层，通过调节可旋转弯头改变U型排水管的倾斜程度，来控制非产电内层的饱和/非饱和状态，加快复氧。非产电内层通过填料的过滤作用截留自由水层中的水生藻类，同时进一步去除水中污染物。
本发明将微生物燃料电池技术与传统生态水体净化技术集成，并将产电微生物与水藻的净化功能相耦合，充分发挥了各因素在污染物代谢过程中的优势，将高效有机碳代谢、氮磷的去除紧凑的控制在同一个生态水体净化***中。
附图说明
图1 为本发明一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化***结构示意图。
图中标记：1-进水管；2-多孔布水管；3-双层池体；4-多孔集水管；5-可旋转弯头；6-U型排水管；7-水生植物。
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：
一、建立一个周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化***，如图1所示，包括进水管1、多孔布水管2、双层池体3、多孔集水管4、可旋转弯头5和U型排水管6和水生植物7。
双层池体3为同心圆柱结构，产电外层3b横断面直径为50cm，非产电内层3a横断面为圆形，直径为30cm，总高度为110cm。
产电外层3b填充焦炭颗粒填料，粒径为5-8mm，填充区域高度80cm，自由水层3c高度为10cm，二者比例为8：1；非产电内层3a填充石英砂填料，粒径为8-10mm，填充高度为80cm，焦炭颗粒和石英砂填料上均种植水生植物7, 水生植物7为美人蕉。
产电外层3b底部一侧设进水管1，与多孔布水管2相连，二者管径均为15mm，多孔布水管2为环形结构，环形直径为40cm；非产电内层3a底部铺设环形多孔集水管4，多孔集水管4管径为20mm，环形直径为25cm，孔间距为5cm。整个生态水体净化***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，将U型排水管6垂直放置，使非产电内层3a呈饱和状态。
利用上述***处理污水的步骤为：
一、污水首先进入产电外层3b底部被产电微生物降解，释放电子，从而使该区域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，大气复氧、美人蕉根系泌氧及水生藻类光合作用释放氧气，使水体溶解氧浓度不断升高，到产电外层3b区顶部（微生物燃料电池的阴极区），进行生物脱氮。
三、水流从自由水层3c上方溢流进入非产电内层3a，通过调节可旋转弯头5改变U型排水管6的倾斜程度，来控制非产电内层3a的饱和/非饱和状态，加快复氧，通过填料的过滤作用截留自由水层3c中的水生藻类，同时进一步去除水中污染物。

Claims (1)

1.一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化***，其特征在于具体步骤为：周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化***包括进水管（1）、多孔布水管（2）、双层池体（3）、多孔集水管（4）、可旋转弯头（5）和U型排水管（6）和水生植物（7），双层池体（3）包括非产电内层（3a）、产电外层(3b)和自由水层(3c)；
产电外层(3b)与非产电内层(3a)底部分隔，顶部相连通形成自由水层(3c)；产电外层(3b)底部与进水相连，中部填充导电颗粒填料，导电颗粒填料上方为自由水层(3c)；产电外层(3b)导电颗粒填料填充区与自由水层(3c)高度比例为10:1-3:1；非产电内层(3a)填充非导电颗粒填料；导电颗粒填料及非导电颗粒填料上均种植水生植物(7)；自由水层(3c)的水面中生长水生藻类；
所述导电颗粒填料为活性炭、生物炭、焦炭和金属矿渣中的一种，粒径为1-10mm；
所述非导电颗粒填料为石英砂、石灰石、沸石和火山岩中的一种，粒径为5-20mm；
所述水生植物(7)为美人蕉、芦苇和再力花中的一种；
所述水生藻类为小球藻、螺旋藻、金藻、水网藻中的一种或几种；
污水处理步骤包括：
一、污水首先进入产电外层(3b)底部，污水中的有机污染物被产电微生物降解，释放电子，从而使该区域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，大气复氧、水生植物根系泌氧及水生藻类光合作用释放氧气，使水体溶解氧浓度不断升高，到产电外层(3b)顶部，即微生物燃料电池的阴极区，进行生物脱氮；
三、水流从自由水层(3c)上方溢流进入非产电内层，通过调节可旋转弯头（5）改变U型排水管（6）的倾斜程度，来控制非产电内层(3a)的饱和/非饱和状态，加快复氧；非产电内层(3a)通过填料的过滤作用截留自由水层(3c)中的水生藻类，同时进一步去除水中污染物。
CN201810010491.6A 2018-01-05 2018-01-05 一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化*** Active CN108191063B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810010491.6A CN108191063B (zh) 2018-01-05 2018-01-05 一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810010491.6A CN108191063B (zh) 2018-01-05 2018-01-05 一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108191063A CN108191063A (zh) 2018-06-22
CN108191063B true CN108191063B (zh) 2019-11-26

Family

ID=62588417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810010491.6A Active CN108191063B (zh) 2018-01-05 2018-01-05 一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108191063B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111138058A (zh) * 2019-12-16 2020-05-12 广东省微生物研究所（广东省微生物分析检测中心） 一种污染水体底泥环境修复的简便方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004087584A1 (en) * 2003-03-31 2004-10-14 Council Of Scientific And Industrial Research System and method for the treatment of wastewater using plants
CN101792228A (zh) * 2009-12-30 2010-08-04 中国科学院生态环境研究中心 一种强化污水脱氮除磷的双层人工湿地***及其操作方法
CN105540860A (zh) * 2016-01-13 2016-05-04 桂林理工大学 一种微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化方法
CN206188578U (zh) * 2016-09-30 2017-05-24 南昌大学 一种多级一体化生活污水处理装置
CN107055754A (zh) * 2017-01-24 2017-08-18 河海大学 一种强化处理农村生活污水的循环零价铁生物滤池
CN208071412U (zh) * 2018-01-05 2018-11-09 桂林理工大学 一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004087584A1 (en) * 2003-03-31 2004-10-14 Council Of Scientific And Industrial Research System and method for the treatment of wastewater using plants
CN101792228A (zh) * 2009-12-30 2010-08-04 中国科学院生态环境研究中心 一种强化污水脱氮除磷的双层人工湿地***及其操作方法
CN105540860A (zh) * 2016-01-13 2016-05-04 桂林理工大学 一种微生物燃料电池人工湿地产电原位利用水体净化方法
CN206188578U (zh) * 2016-09-30 2017-05-24 南昌大学 一种多级一体化生活污水处理装置
CN107055754A (zh) * 2017-01-24 2017-08-18 河海大学 一种强化处理农村生活污水的循环零价铁生物滤池
CN208071412U (zh) * 2018-01-05 2018-11-09 桂林理工大学 一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108191063A (zh) 2018-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102531187B (zh) 一种层叠式垂直流-水平潜流组合湿地处理生活污水的方法
CN204848564U (zh) 一种处理农村生活污水的家用型***
CN110668575A (zh) 一种全自动高效脱氮除磷潮汐流人工湿地及其使用方法
CN216890553U (zh) 处理农村污水的人工湿地污水处理***
CN108147537A (zh) 一种内产电外翻式水流人工湿地污水净化方法
CN208071412U (zh) 一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化装置
CN102249488B (zh) 一种处理农村生活污水的复合花园式人工湿地
CN109020045B (zh) 一种一体化分散式农村生活污水处理装置
CN108191063B (zh) 一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化***
CN108046412B (zh) 一种周导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化方法
CN218478654U (zh) 一种微污染河流人工湿地治理***
CN207811348U (zh) 一种人工湿地污水净化装置
CN108059248B (zh) 一种内导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化方法
CN108163982B (zh) 一种内导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化***
CN207811372U (zh) 一种内导式菌藻一体微生物燃料电池生态水体净化装置
CN105712491A (zh) 脱氮装置
CN102107949A (zh) 曝气强化型垂直流滤床
CN211226526U (zh) 一种改性碳纤维填料污水处理装置
CN207811371U (zh) 一种外产电内汇式水流人工湿地污水净化装置
CN107540174A (zh) 一种农村生活污水净化处理工艺
CN208517068U (zh) 一种多氧态水体生态修复***
CN114149083A (zh) 一种植物碳源基新型复合人工湿地***及其应用
CN207811369U (zh) 一种变流速污染水体生态净化***
CN108569767B (zh) 一种水平流人工湿地***及生活污水处理方法
CN112047477A (zh) 一种复合流人工湿地生活污水净化***

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210203

Address after: 541199 room 1215, 12 / F, building T6, Feiyang international, intersection of Xicheng Avenue and Century Avenue, Lingui Town, Lingui District, Guilin City, Guangxi Zhuang Autonomous Region

Patentee after: GUANGXI HENGSHENG WATER ENVIRONMENT MANAGEMENT Co.,Ltd.

Address before: 541004 the Guangxi Zhuang Autonomous Region Guilin City Seven Star District Building Road No. 12

Patentee before: GUILIN University OF TECHNOLOGY

CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 541199 room 1215, 12 / F, building T6, Feiyang international, intersection of Xicheng Avenue and Century Avenue, Lingui Town, Lingui District, Guilin City, Guangxi Zhuang Autonomous Region

Patentee after: Hengsheng water environment treatment Co.,Ltd.

Address before: 541199 room 1215, 12 / F, building T6, Feiyang international, intersection of Xicheng Avenue and Century Avenue, Lingui Town, Lingui District, Guilin City, Guangxi Zhuang Autonomous Region

Patentee before: GUANGXI HENGSHENG WATER ENVIRONMENT MANAGEMENT CO.,LTD.