申请日2017.12.20
公开(公告)日2018.05.15
IPC分类号C02F3/32; C02F3/30; C02F3/34
摘要
本发明提供的一种人工湿地与微生物燃料电池废水处理耦合装置，包括双室长方体板材箱、配水箱、进水管和进水蠕动泵，配水箱与进水管、进水蠕动泵、双室长方体板材箱依次连接。双室长方体板材箱中间设有隔板，分成阳极室和阴极室，阳极室和阴极室在双室长方体板材箱底部两室相通。双室长方体板材箱底部设有砾石连通层，阳极室自下而上依次设有阳极下行活性炭填料层、阳极中层导电填料层和阳极表面填充表层，阴极室自下而上依次设有阴极上行活性炭填料层、阴极上行砾石填充层和阴极顶层导电材料层。本发明公开的一种人工湿地与微生物燃料电池废水处理耦合装置，结构简单、操作方便。
权利要求书
1.一种人工湿地与微生物燃料电池废水处理耦合装置，其特征在于：包括双室长方体板材箱(1)、配水箱(2)、进水管(3)和进水蠕动泵(4)，所述配水箱(2)与所述进水管(3)连接，所述进水管(3)与所述进水蠕动泵(4)连接，所述进水蠕动泵(4)与所述双室长方体板材箱(1)连接;所述双室长方体板材箱(1)中间设有隔板(11)，所述隔板(11)将所述双室长方体板材箱(1)分为阳极室(12)和阴极室(13)，所述阳极室(12)和阴极室(13)在双室长方体板材箱(1)底部50mm处两室相通;所述双室长方体板材箱(1)底部设有砾石连通层(14)，所述阳极室(12)自下而上依次设有阳极下行活性炭填料层(15)、阳极中层导电填料层(16)和阳极表面填充表层(17)，所述阴极室(13)自下而上依次设有阴极上行活性炭填料层(18)、阴极上行砾石填充层(19)和阴极顶层导电材料层(20);所述阳极表面填充表层(17)和阴极顶层导电材料层(20)上都设有导线(21)，所述导线(21)与外接电路连接;所述阳极表面填充表层(17)和阴极顶层导电材料层(20)上种植湿地植物(22)，所述阴极顶层导电材料层(20)上方设有出水集水管(5)。
2.如权利要求1所述的一种人工湿地与微生物燃料电池废水处理耦合装置，其特征在于：所述砾石连通层(14)采用直径为6mm～8mm表面光滑的砾石材料，所述砾石连通层(14)高度为50mm。
3.如权利要求1所述的一种人工湿地与微生物燃料电池废水处理耦合装置，其特征在于：所述阳极下行活性炭填料层(15)的活性炭颗粒直径为3mm～5mm，填充密度为0.45g/cm3～0.55g/cm3，所述阳极下行活性炭填料层(15)的高度为50mm。
4.如权利要求1所述的一种人工湿地与微生物燃料电池废水处理耦合装置，其特征在于：所述阳极中层导电填料层(16)的导电材料采用不锈钢丝网材质包裹颗粒活性炭，钢丝直径为0.42mm，孔径为1.70mm，活性炭颗粒直径为3mm～5mm，填充密度为0.45g/cm3～0.55g/cm3，所述阳极中层导电填料层(16)的高度为100mm。
5.如权利要求1所述的一种人工湿地与微生物燃料电池废水处理耦合装置，其特征在于：所述阳极表面填充表层(17)选用直径为6mm～8mm表面光滑的砾石材料，所述阳极表面填充表层(17)高度为300mm。
6.如权利要求1所述的一种人工湿地与微生物燃料电池废水处理耦合装置，其特征在于：所述阴极上行活性炭填料层(18)的活性炭颗粒直径为3mm～5mm，填充密度为0.45g/cm3～0.55g/cm3，所述阴极上行活性炭填料层(18)的高度为50mm。
7.如权利要求1所述的一种人工湿地与微生物燃料电池废水处理耦合装置，其特征在于：所述阴极上行砾石填充层(19)的砾石选用直径为6mm～8mm表面光滑的砾石材料，所述阴极上行砾石填充层(19)的高度为400mm。
8.如权利要求1所述的一种人工湿地与微生物燃料电池废水处理耦合装置，其特征在于：所述阴极顶层导电材料层(20)的导电材料采用石墨毡，所述阴极顶层导电材料层(20)的厚度为50mm。
说明书
人工湿地与微生物燃料电池废水 处理耦合装置
技术领域
本发明属于废水处理、微生物同步产电技术领域，具体涉及一种人工湿地与微生物燃料电池废水处理耦合装置。
背景技术
当前我国规模化、集约化养猪场不断增多，提高了养猪场的管理水平，并且降低生产成本，提高经济效益。但是，养猪场生产废水产量巨大，需要处理。
发明内容
本发明所要解决上述技术问题，提供一种人工湿地与微生物燃料电池废水处理耦合装置，结构简单、操作简便，畜禽废水在经过处理后，其排放废水能达到GB18596-2001《畜禽养殖业污染物排放标准》。
为了解决本发明的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种人工湿地与微生物燃料电池废水处理耦合装置，包括双室长方体板材箱1、配水箱2、进水管3和进水蠕动泵4，所述配水箱2与所述进水管3连接，所述进水管3与所述进水蠕动泵4连接，所述进水蠕动泵4与所述双室长方体板材箱1连接;所述双室长方体板材箱1中间设有隔板11，所述隔板11将所述双室长方体板材箱1分为阳极室12和阴极室13，所述阳极室12和阴极室13在双室长方体板材箱1底部50mm处两室相通;所述双室长方体板材箱1底部设有砾石连通层14，所述阳极室12自下而上依次设有阳极下行活性炭填料层15、阳极中层导电填料层16和阳极表面填充表层17，所述阴极室13自下而上依次设有阴极上行活性炭填料层18、阴极上行砾石填充层19和阴极顶层导电材料层20;所述阳极表面填充表层17和阴极顶层导电材料层20上都设有导线21，所述导线21与外接电路6连接;所述阳极表面填充表层17和阴极顶层导电材料层20上种植湿地植物22，所述阴极顶层导电材料层20上方设有出水集水管5。
优选地，所述砾石连通层14采用直径为6mm～8mm表面光滑的砾石材料，所述砾石连通层14高度为50mm。
优选地，所述阳极下行活性炭填料层15的活性炭颗粒直径为3mm～5mm，填充密度为0.45g/cm3～0.55g/cm3，所述阳极下行活性炭填料层15的高度为50mm。
优选地，所述阳极中层导电填料层16的导电材料采用不锈钢丝网材质包裹颗粒活性炭，钢丝直径为0.42mm，孔径为1.70mm，活性炭颗粒直径为3mm～5mm，填充密度为0.45g/cm3～0.55g/cm3，所述阳极中层导电填料层16的高度为100mm。
优选地，所述阳极表面填充表层17选用直径为6mm～8mm表面光滑的砾石材料，所述阳极表面填充表层17高度为300mm。
优选地，所述阴极上行活性炭填料层18的活性炭颗粒直径为3mm～5mm，填充密度为0.45g/cm3～0.55g/cm3，所述阴极上行活性炭填料层18的高度为50mm。
优选地，所述阴极上行砾石填充层19的砾石选用直径为6mm～8mm表面光滑的砾石材料，所述阴极上行砾石填充层19的高度为400mm。
优选地，所述阴极顶层导电材料层20的导电材料采用石墨毡，所述阴极顶层导电材料层20的厚度为50mm。
畜禽废水由配水箱2经进水蠕动泵4持续不断进入阳极表面填充表层17，再垂直下行，畜禽废水依次进入至阳极中层导电填料层16和阳极下行活性炭填料层15，通过砾石连通层14进入阴极室13，在阳极未被分解的大分子有机物在阴极上行活性炭填料层18被再次吸附分解，最终上行至阴极顶层导电材料层20，畜禽废水最终通过阴极室13上端出水集水管5流出。同时，畜禽废水在阳极室12发生厌氧反应，氨氮、硝酸盐氮、有机物等由大分子分解成小分子，产电细菌在分解有机物的同时产生电子，电子被阳极电极材料收集，通过导线21传递到外接电路6，到达阴极室13，在阴极顶层导电材料层20表面参与还原反应。
与现有技术相比，本发明获得的有益效果是：
本发明提供的一种人工湿地与微生物燃料电池废水处理耦合装置，是微生物燃料电池与人工湿地的耦合，这种耦合使得化学、生物、物理相互协同作用，通过吸附、植物吸收、微生物硝化与反硝化分解作用、微生物产电来实现对畜禽废水处理净化与同步产电。在阳极未被分解的大分子有机物在阴极上行活性炭填料层被再次截留，从而被兼性厌氧型细菌菌落作用彻底分解。
本发明提供的一种人工湿地与微生物燃料电池废水处理耦合装置，富养能力强、菌种活性稳定、占地面积小、装置方便简洁。
本发明提供的一种人工湿地与微生物燃料电池废水处理耦合装置，采用阴阳室底部直接连通，通过底部连通增加厌氧流通区域，提高装置的好氧缺氧厌氧区域的区域性能，更好的促进装置内的氧化还原反应效果提高氧化还原电势差，提高产电效果，阳极中层导电填料层的采用不锈钢丝网材质包裹颗粒活性炭，用于收集电子，增强产电。
本发明提供的一种人工湿地与微生物燃料电池废水处理耦合装置，采用阴阳双室活性炭填充，增大畜禽废水与微生物菌群的接触比表面积。