排阵型微生物燃料电池人工湿地污水处理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种排阵型微生物燃料电池人工湿地污水处理系统，包括由若干个小型湿地微生物燃料电池组成的排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区，小型湿地微生物燃料电池通过阵列方式布置，每排电池并联组成一个微生物燃料电池组，各个电池组采用依次串联的方式与集电储能装置连接；在排阵型微生物燃料电池型人工湿地主体区的两侧设置布水区和集水区，将排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区分成至少两个流路区域，每个流路区域含有一条污水处理流路，污水处理流路依次通过流路区域内的各个小型湿地微生物燃料电池。与传统人工湿地相比，排阵型微生物燃料电池型人工湿地对污水的处理效果更好，输出电压大幅增加，处理效率通过多级处理大幅提高。

Array type microbial fuel cell artificial wetland sewage treatment system

The invention discloses an array type microbial fuel cell artificial wetland sewage treatment system, composed by several small wetland microbial fuel cell array type microbial fuel cell artificial wetland body area, a small wetland microbial fuel cell through the array layout, each row of parallel battery to form a microbial fuel cell battery, each battery the series and set the electrical energy storage device is connected with the water distribution area and catchment area in the set; on both sides of array type microbial fuel cell type artificial wetland body area, the array type microbial fuel cell main area of artificial wetland is divided into at least two flow path, each flow path includes a sewage treatment sewage flow path processing flow path followed by flow path within the area of each small wetland microbial fuel cell. Compared with the traditional artificial wetland, array type microbial fuel cell type artificial wetland for sewage treatment effect is better, the output voltage increases greatly, greatly improve the processing efficiency by multistage processing.

【技术实现步骤摘要】
排阵型微生物燃料电池人工湿地污水处理系统
本专利技术涉及污水处理与绿色能源领域，具体涉及一种污水处理并用于对外供电的排阵型微生物燃料电池人工湿地污水处理系统。
技术介绍
微生物燃料电池(Microbialfuelcells,简称MFC)是一种利用产电微生物将有机物的化学能转化为电能的新兴技术。微生物在低电势的阳极催化有机物分解，产生电子和质子，电子通过外电路到达高电势阴极并与最终的电子受体(通常为O2)和来自阳极的质子相结合，实现污染物降解并同时回收电能。人工湿地(CW)通过物理、化学及微生物三重协同作用实现污水的净化，同时是一种处理效果较好、投资节省、具有景观功能的生态污水处理技术，并已经广泛应用于市政及工农业废水的处理。但是其由于水力停留时间长、占地面积大同时由于处理污水负荷相对较低而受到一定的限制。研究发现，通过调整人工湿地的流态和湿地的深度可以获得微生物燃料电池所需要的氧化还原梯度从而将两者结合构建微生物燃料电池型人工湿地(MFC-CW)，可以充分将两种污水处理技术的优势相结合。但传统的微生物燃料电池型人工湿地都存在内阻较大，输出电压和功率较低的问题，从而限制了其实际应用。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供了一种排阵型微生物燃料电池人工湿地污水处理系统，可解决传统的微生物燃料电池型人工湿地存在内阻较大，输出电压和功率较低的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种排阵型微生物燃料电池人工湿地污水处理系统，包括污水收集装置、布水区、排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区、集水区以及集电储能装置；所述排阵型微生物燃料电池型人工湿地主体区包括若干个相对独立的小型湿地微生物燃料电池，将所有小型湿地微生物燃料电池通过阵列方式布置成x排y列，x为正偶数，y为正整数，每排小型湿地微生物燃料电池均通过并联的方式组成一个微生物燃料电池组，各个微生物燃料电池组采用依次串联的方式与集电储能装置连接；在排阵型微生物燃料电池型人工湿地主体区的一侧设置布水区，布水区填充有滤料一，污水收集装置连通布水区，在排阵型微生物燃料电池型人工湿地主体区的另一侧设置集水区，集水区填充有滤料二，最终排放管路连通集水区；将排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区分成至少两个流路区域，每个流路区域含有一条污水处理流路，污水处理流路依次通过流路区域内的各个小型湿地微生物燃料电池；所述布水区与排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区之间设置第一隔板，第一隔板上设置进水孔，集水区与排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区之间设置第二隔板，第二隔板上设置出水孔，进水孔、出水孔与污水处理流路的数量相同，并且一一对应，污水处理流路的一端与进水口连通，污水处理流路的另一端与出水口连通，同一污水处理流路上相邻两个小型湿地微生物燃料电池之间均设有集水槽，集水槽上设置导水孔。进一步的，2≤x≤6，2≤y≤4。进一步的，每个小型湿地微生物燃料电池包括从下到上依次设置的防渗层、承托层、阳极填料层、承托层、阴极填料层、湿地植物层，阳极填料层与阴极填料层通过导线接入电路中；第一隔板的进水孔设置在与阳极填料层相对应的位置，第二隔板的出水孔设置在与阴极填料层相对应的位置，集水槽的导水孔分别设置在与阳极填料层、阴极填料层相对应的位置。进一步的，所述集水区通过回流管路连通布水区，回流管上设置有流量调节阀，流量调节阀可以根据进水水质的变化灵活调节回流量。进一步的，所述防渗层为高密度聚乙烯膜，所述承托层为黄沙；所述阳极填料层和阴极填料层均填充有活性碳；所述湿地植物层种植有水雍菜和水芹菜。进一步的，所述阳极填料层和阴极填料层的活性碳粒径在10～20mm之间；所述黄沙粒径在0.5～3mm之间；所述湿地植物层的植物种植密度在25～30株/m2之间。进一步的，所述滤料一为鹅卵石和砾石，所述滤料二为石英砂和活性碳。进一步的，所述鹅卵石和砾石的粒径在20～30mm之间；所述石英砂和活性碳的填充比例为1：1。本专利技术具有如下的优点及效益：(1)与传统的人工湿地相比，排阵型微生物燃料电池型人工湿地对污水的处理效果更好，输出电压大幅增加，处理效率通过多级处理大幅提高；(2)通过布水区和集水区的设计可以更好地增加系统的处理效果，并且减少了进水水质的波动，同时由于布水区中填充滤料作用可以有效去除水体中的大颗粒悬浮物质，有效减少了排阵型人工湿地的堵塞；(3)回流管路的设置可以灵活方便的调节进水有机物浓度，当进水有机物浓度变高时增大回流用以稀释进水，当进水有机物浓度低时减少回流；(4)排阵型微生物燃料电池人工湿地，微生物燃料电池阵列布置情况可以根据进水有机物浓度灵活设置，方便实用。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2为排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区的进水流向示意图；图3为排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区的电路连接示意图图4为排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区的进水孔、出水孔以及导水孔的布置示意图。图中：1-污水管道，2-集水箱，3-进水调节阀，4-流量计，5-布水区，6-滤料一，7-防渗层，8-阳极填料层，9-承托层，10-阴极填料层，11-湿地植物层，12-集水区，13-滤料二，14-排放管路，15-第一隔板，16-进水口，17-第二隔板，18-出水口，19-集水槽，20-导水孔，21-回流管路，22-回水调节阀，23-集电储能装置。S1-第一流路区域，L1-第一污水处理流路，S2-第二流路区域，L2-第二污水处理流路。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。如图1所示，本专利技术的一种排阵型微生物燃料电池人工湿地污水处理系统，包括污水收集装置、布水区5、排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区、集水区12以及集电储能装置。所述排阵型微生物燃料电池型人工湿地主体区包括若干个相对独立的小型湿地微生物燃料电池。每个小型湿地微生物燃料电池包括从下到上依次设置的防渗层、承托层、阳极填料层、承托层、阴极填料层、湿地植物层。所述防渗层为高密度聚乙烯膜；所述阳极填料层和阴极填料层均填充有活性碳，活性碳粒径在10～20mm之间；所述承托层为黄沙，黄沙粒径在0.5mm～3mm之间；所述湿地植物层种植有水雍菜和水芹菜，植物种植密度在25～30株/m2之间。阳极填料层与阴极填料层通过外部铜导线接入电路中并进行绝缘处理，阳极填料层作为小型湿地微生物燃料电池正极，阴极填料层作为小型湿地微生物燃料电池负极。将所有小型湿地微生物燃料电池通过阵列方式布置成x排y列，x为正偶数，y为正整数，优选的，2≤x≤6，2≤y≤4。每排小型湿地微生物燃料电池均通过并联的方式组成一个微生物燃料电池组，各个微生物燃料电池组通过依次串联的方式与集电储能装置连接。所述集电储能装置选用电容器的额定电压为2.5V，容量为10F。污水中有机物在阳极填料层降解过程中产生的电子通过外导线达到阴极填料层区产生电流，再通过导线与所述电能储存装置相连为其充电。如图2和3所示，本实施例中，排阵型微生物燃料电池型人工湿地主体区包括二十四个小型湿地微生物燃料电池A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3、C4、D1、D2、D3、D4、E1、E2、E3、E4、F1、F2、F3、F4，所有小型湿地微生物燃料电池通过阵列方式布置成六排四列，小型湿地微生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种排阵型微生物燃料电池人工湿地污水处理系统，其特征在于：包括污水收集装置、布水区、排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区、集水区以及集电储能装置；所述排阵型微生物燃料电池型人工湿地主体区包括若干个相对独立的小型湿地微生物燃料电池，将所有小型湿地微生物燃料电池通过阵列方式布置成x排y列，x为正偶数，y为正整数，每排小型湿地微生物燃料电池均通过并联的方式组成一个微生物燃料电池组，各个微生物燃料电池组采用依次串联的方式与集电储能装置连接；在排阵型微生物燃料电池型人工湿地主体区的一侧设置布水区，布水区填充有滤料一，污水收集装置连通布水区，在排阵型微生物燃料电池型人工湿地主体区的另一侧设置集水区，集水区填充有滤料二，排放管路连通集水区；将排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区分成至少两个流路区域，每个流路区域含有一条污水处理流路，污水处理流路依次通过流路区域内的各个小型湿地微生物燃料电池；所述布水区与排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区之间设置第一隔板，第一隔板上设置进水孔，集水区与排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区之间设置第二隔板，第二隔板上设置出水孔，进水孔、出水孔与污水处理流路的数量相同，并且一一对应，污水处理流路的一端与进水口连通，污水处理流路的另一端与出水口连通，同一污水处理流路上相邻两个小型湿地微生物燃料电池之间均设有集水槽，集水槽上设置导水孔。...

【技术特征摘要】
1.一种排阵型微生物燃料电池人工湿地污水处理系统，其特征在于：包括污水收集装置、布水区、排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区、集水区以及集电储能装置；所述排阵型微生物燃料电池型人工湿地主体区包括若干个相对独立的小型湿地微生物燃料电池，将所有小型湿地微生物燃料电池通过阵列方式布置成x排y列，x为正偶数，y为正整数，每排小型湿地微生物燃料电池均通过并联的方式组成一个微生物燃料电池组，各个微生物燃料电池组采用依次串联的方式与集电储能装置连接；在排阵型微生物燃料电池型人工湿地主体区的一侧设置布水区，布水区填充有滤料一，污水收集装置连通布水区，在排阵型微生物燃料电池型人工湿地主体区的另一侧设置集水区，集水区填充有滤料二，排放管路连通集水区；将排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区分成至少两个流路区域，每个流路区域含有一条污水处理流路，污水处理流路依次通过流路区域内的各个小型湿地微生物燃料电池；所述布水区与排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区之间设置第一隔板，第一隔板上设置进水孔，集水区与排阵型微生物燃料电池人工湿地主体区之间设置第二隔板，第二隔板上设置出水孔，进水孔、出水孔与污水处理流路的数量相同，并且一一对应，污水处理流路的一端与进水口连通，污水处理流路的另一端与出水口连通，同一污水处理流路上相邻两个小型湿地微生物燃料电池之间均设有集水槽，集水槽上设置导水孔。2.根据权利要求1所述的一种排阵型微生物燃料电池人工湿地污水处理系统，其特征在于：2≤x≤6，2≤y≤4。3.根据权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋海亮，李骅，杨小丽，张帅，黄珊，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32