一种复合垂直潮汐流微生物电解池耦合人工湿地的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种复合垂直潮汐流微生物电解池耦合人工湿地的方法及装置，步骤是：A、将电磁阀分别接入进水管和潮汐管；B、电磁阀能启动，在进水管接入管道过滤器；C、管道过滤器过滤水中砂砾杂志；D、管道增压泵与时控开关连接；E．对于潮汐管，增压泵在水压调节器控制下待机；F、对于潮汐管，得出工作时间，电磁阀控制控制电磁阀开闭；G、复合垂直潮汐流人工湿地潮汐层干湿状态转换；H、在湿地安装；I、在调整湿地潮汐层干湿条件。该装置电磁阀、管道增压泵、过滤器、集水管、布水管、进水管、复合垂直流人工湿地、上下行池、潮汐管。方法易行，操作简便，提高了水质去除率：减少了有机物积累，提高了湿地孔隙率。

Method and device for composite vertical tidal current microbial electrolysis tank coupling artificial wetland

The invention discloses a method for composite vertical tidal flow constructed wetland microbial electrolysis cell coupling and device, comprises the following steps: A, the solenoid valve is respectively connected with a water inlet pipe and tidal tube; B, solenoid valve can be started, and the water inlet pipe access pipe filter; C pipe filter water gravel magazine; D, pipeline booster pump and when the control switch is connected to E.; tidal pipe, booster pump in water pressure regulator under the control of the standby; F, for the tidal tube, obtains the work time, the solenoid valve control solenoid valve opening and closing; G, composite vertical tidal tidal flow constructed wetland dry wet state transition layer; H, I, installed in the wetland; adjust the tidal wetland layer of dry and wet conditions. The device includes solenoid valve, pipeline booster pump, filter, water collecting pipe, water distribution pipe, inlet pipe, composite vertical flow constructed wetland, up and down tank and tidal pipe. The method is easy to operate and easy to operate, which improves the water removal rate: reduces the accumulation of organic matter and improves the porosity of wetland.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水环境治理
，更具体涉及到一种复合潮汐流微生物电解池耦合人工湿地的(TF-MEC-IVCW)方法，同时还涉及一种复合潮汐流微生物电解池耦合人工湿地的装置，适用于处理高污染负荷污水。此技术方法潮汐层通过电磁阀实现干湿状态的切换，强化复氧水平，减少有机物淤积，电解层通过阴阳电极产氢产氧；二者共同作用，从微生物层面，实现温室气体减排，并强化相关脱氮功能微生物代谢，提高系统对于污染物去除效果。
技术介绍
人工湿地作为一种新型的水处理工艺，自推广以来，在处理各种不同类型污水过程中得到了广泛应用；其由基质，植物和微生物三部分组成，并通过这三者共同作用，通过物理吸附，生化降解净化受污染的水体。对于不同类型污水，其净化效果都较好，但受到理化因素，如溶氧量，电子受体，水温，停留时间，植物类型等因素的限制，其净化效果会有所波动，甚至出水水质达不到预期要求。如何提高人工湿地净化效果，一直以来是业界研究的重点。而人工湿地作为一种兼顾工程和生态效益的工艺，在净化水质同时，植物和微生物在温室气体减排的作用，此前常被人们忽视。植物光合作用固定CO2与微生物代谢释放CO2，微生物脱氮路径对N2O生成，以及复氧水平对产甲烷菌代谢活性的影响，已成为业界新的研究热点。如何平衡人工湿地净化水质过程产生的温室效应，最大化其碳汇效应，已成为选择人工湿地工艺的首要考虑因素。从机理角度综合考虑人工湿地工程效益和生态效应，寻求解决问题的方法。CO2主要在有机物作为碳源，为微生物提供电子，由微生物代谢分解过程中产生；N2O主要在含氮有机物由硝化细菌还原为硝态氮过程，及硝态氮进一步通过反硝化细菌还原为氮气过程中产生；而CH4则主要在有机物降解过程中，利用中间产物乙酸，或者厌氧酸性条件下利用氢气，作为底物由乙酸代谢型和嗜氢型产甲烷菌生成。而上述过程中，溶氧量和电子受体，是限制三种温室气体生成的关键因子；同时，也决定有机物降解去除效果。具体来讲，溶氧量和电子数量，决定微生物代谢反应类型，左右有机碳源分解利用程度，和CO2释放量大小；溶氧量对产甲烷菌的抑制作用，可减少其代谢过程中产生的甲烷，并促使中间产物进一步氧化利用。N2O来源于传统好氧硝化过程钟氰胺氧化，硝化细菌还原，以及厌氧反硝化过程中硝态氮被还原为N2O，并进一步还原为N2的过程；而溶氧量影响硝化反应程度，电子数量的不足，又往往导致N2O无法彻底还原为N2，影响脱氮效果，并释放N2O进入环境。人工湿地除磷途径，主要通过基质植物的物理吸附作用，以及聚磷菌“好氧吸磷，厌氧除磷”的生化作用，溶氧量通过影响聚磷菌代谢活动，从而决定除磷效果。经检索未发现一种复合垂直潮汐流微生物电解池耦合人工湿地的方法及装置被公开或使用。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术目的是在于提供了一种复合垂直潮汐微生物电解池耦合人工湿地的方法，方法易行，操作简便，提高了水质去除率：总磷去除率提高40％～60％，总氮去除率提高30％～50％，化学需氧量30％～60％，减少了有机物积累，提高了湿地孔隙率，延长了湿地服务年限，取得了工程效益与生态效应的双赢。本专利技术的另一个目的是在于提供了一种自动控制复合潮汐流微生物电解池耦合人工湿地的装置，结构简单，使用方便。复氧水平和电子含量的提高，实现的技术效果：1.强化脱氮过程中N2O的还原，减少中间产物N2O的积累，使其更多还原为N2进入环境；同时强化CH4的氧化，从而减少温室气体的排放；2.并能提高有机物氧化降解，以及脱氮除磷效果，强化污染去除效果；3.同时减少堵塞，延长使用寿命。为了解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的技术构思是：为提高人工湿地净化污染物效果，并从微生物层面，减少污水净化过程中释放的温室气体，考虑采用有利于复氧和增加电子数量的结构，以实现工程效益和生态效应的双赢，基于此，本专利技术提出一种更利于复氧的复合潮汐流人工湿地，与增加电子数量的微生物电解池耦合工艺。垂直流人工湿地工艺相比水平流人工湿地有更好的复氧效果和净化效果，而本专利技术采用了更利于复氧的复合垂直流结构，并根据其上下行池U型结构所形成的“好氧-兼性-厌氧-厌氧-兼性-好氧”特点，将上下行池底部的“厌氧-厌氧”环境，分别铺设导电基质，并与外部电源连接改造为电解层；在电解层上部铺设潮汐管，通过电磁阀自动控制开闭，改造为潮汐层。通过电解层和潮汐层，形成独特“好氧-兼性-好氧-厌氧-缺氧-兼性”结构，相比于其他非动力运行下的人工湿地技术，其具有更强的复氧能力，以及提供电子能力，以强化相关反应完成程度。阳极电解生成的氧气，在下行池底部起到曝气作用，可提高下行池硝化反应程度，下行池有机物氧化分解程度，以及对含磷有机物的吸附效果。阴极电解形成的氢气，有利于上行池底部形成更严格的厌氧环境，利于进行以甲烷为反应底物，亚硝态氮为电子受体的厌氧甲烷氧化反应；而形成的有氧和缺氧交替环境，有利于以CO2为碳源，亚硝态氮为电子受体，氨氮为反应底物的厌氧氨氧化菌落，作为主要的脱氮途径在系统中富集；这两个反应有别于传统硝化/反硝化反应地方在于，可将含氮有机物一步反应还原为氮气，不形成中间产物N2O。电解层和潮汐层的复氧作用，与厌氧甲烷氧化菌及好氧甲烷氧化菌的作用，进一步促使甲烷氧化为二氧化碳(前者温室效应是后者19倍)的同时，同时强化了上行池中上部有机物的氧化分解，以及生物除磷的效果，另外处理污水过程中，电极具有从空气中蒱获CO2的能力，从而使整个系统在提高净化污染物去除效果的同时，从微生物角度，减少温室气体释放量，从而最大化其生态效应。一种复合垂直潮汐流人工湿地的方法，其步骤是：A、一种复合垂直潮汐流人工湿地，自动控制进水和潮汐管出水的装置，需在湿地建立之初进行安装，将电磁阀分别接入进水管和潮汐管，再用电线与电磁阀控制器连接，通过控制器调节进出水时间。B、第一DN2524V电磁阀、第二DN2524V电磁阀启动需要满足一定的水压(0.04～0.1Mpa，视具体电磁阀类型而定)，为保证第一DN2524V电磁阀、第二DN2524V电磁阀能正常启动，在进水管应先接入第一DN25Y型过滤器，然后接入第一DN25280W管道增压泵，泵出水口位置接入第一DN2524V电磁阀，最后将第一DN2524V电磁阀接入进水管。而潮汐管应先接入第二DN25Y型过滤器，并定期清理管道过滤器，再接入第二DN25280W管道增压泵和第二DN2524V电磁阀，第二DN2524V电磁阀可直接作为出水口，不再接入管道。C、第一DN25Y型过滤器、第二DN25Y型过滤器可过滤水中砂砾等杂志，避免水体所含杂质对第一DN25280W管道增压泵、第二DN25280W管道增压泵和第一DN2524V电磁阀、第二DN2524V电磁阀的损坏，确保水泵叶轮电机正常工作，电磁阀正常闭合。确保管道过滤器，管道增压泵，电磁阀正常安装后，方可通电运行。进水管和潮汐管所述各部分组件连接相同，但两者条件设置不同。D.第一DN25280W管道增压泵、第二DN25280W管道增压泵与时控开关连接，再接入漏宝空开开关并入电网，以保证不同工作环境的用电安全。第一DN25280W管道增压泵、第二DN25280W管道增压泵上接入水压调节器，以确保增压泵只有在电磁阀开启状态下启动，避免第一DN本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合垂直潮汐流人工湿地的方法，其步骤是：A、一种复合垂直潮汐流人工湿地，自动控制进水和潮汐管出水的装置，在湿地进行安装，将电磁阀分别接入进水管和潮汐管，再用电线与电磁阀控制器连接，通过控制器调节进出水时间；B、第一电磁阀、第二电磁阀启动，满足一定的水压：0.04~0.1Mpa，进水管应先接入第一过滤器，然后接入第一管道增压泵，泵出水口位置接入第一电磁阀，最后将第一电磁阀接入进水管；潮汐管先接入第二过滤器，定期清理管道过滤器，再接入第二管道增压泵和第二电磁阀，第二电磁阀直接为出水口，不再接入管道；C、第一过滤器、第二过滤器过滤水中砂砾杂志，水泵叶轮电机正常工作，电磁阀正常闭合，管道过滤器，管道增压泵，电磁阀正常安装后，通电运行；D．第一管道增压泵、第二管道增压泵与时控开关连接，再接入防漏电空气开关，并入电路；第一管道增压泵、第二管道增压泵上接入水压调节器，增压泵在电磁阀开启状态下启动；E．对于潮汐管，第二管道增压泵在水压调节器控制下处于待机，根据水流量，计算工作时间，通过电磁阀控制器开启第二电磁阀，第二管道增压泵自动启动，工作时间结束后，第二电磁阀关闭，第二管道增压泵回到待机，管路停止供水；F、对于潮汐管，根据平均出水流量及上下行池潮汐层水体体积，得出工作时间，电磁阀控制控制第一电磁阀开闭，第二电磁阀在第二管道增压泵作用下正常开启，整个潮汐层处于排水状态，增压泵比计算的工作时间延长1~2分钟，电磁阀在0.04MPa—4MPa下工作，在第二管道增压泵停止后会关闭，整个潮汐层处于蓄水状态；G、复合垂直潮汐流人工湿地潮汐层干湿状态转换，通过机电设备对进水管和潮汐管的控制，实现自动化运行；H、在湿地安装的，除了潮汐管，还有电解层与阴阳电极，整个系统根据基质导电，分为电解层和潮汐层，电解层为上下行池的底部，通过铺设导电基质和电极，与外部电源连接，导电基质选石墨，铁渣导电基质，铺设高度20‑30cm，导电电极选用石墨惰性电极，电极与电线连接后，预埋在导电基质中间，并与外部电源连接通电，实现微生物电解反应；J、在调整湿地潮汐层干湿状态条件，惰性电极电解阳极产氧，阴极产氢，增加电子数量，形成好氧‑兼性交替的环境，强化脱氮除磷，以及有机物分解转化，减少温室气体排放，延长了人工湿地使用寿命。...

【技术特征摘要】
1.一种复合垂直潮汐流人工湿地的方法，其步骤是：A、一种复合垂直潮汐流人工湿地，自动控制进水和潮汐管出水的装置，在湿地进行安装，将电磁阀分别接入进水管和潮汐管，再用电线与电磁阀控制器连接，通过控制器调节进出水时间；B、第一电磁阀、第二电磁阀启动，满足一定的水压：0.04~0.1Mpa，进水管应先接入第一过滤器，然后接入第一管道增压泵，泵出水口位置接入第一电磁阀，最后将第一电磁阀接入进水管；潮汐管先接入第二过滤器，定期清理管道过滤器，再接入第二管道增压泵和第二电磁阀，第二电磁阀直接为出水口，不再接入管道；C、第一过滤器、第二过滤器过滤水中砂砾杂志，水泵叶轮电机正常工作，电磁阀正常闭合，管道过滤器，管道增压泵，电磁阀正常安装后，通电运行；D．第一管道增压泵、第二管道增压泵与时控开关连接，再接入防漏电空气开关，并入电路；第一管道增压泵、第二管道增压泵上接入水压调节器，增压泵在电磁阀开启状态下启动；E．对于潮汐管，第二管道增压泵在水压调节器控制下处于待机，根据水流量，计算工作时间，通过电磁阀控制器开启第二电磁阀，第二管道增压泵自动启动，工作时间结束后，第二电磁阀关闭，第二管道增压泵回到待机，管路停止供水；F、对于潮汐管，根据平均出水流量及上下行池潮汐层水体体积，得出工作时间，电磁阀控制控制第一电磁阀开闭，第二电磁阀在第二管道增压泵作用下正常开启，整个潮汐层处于排水状态，增压泵比计算的工作时间延长1~2分钟，电磁阀在0.04MPa—4MPa下工作，在第二管道增压泵停止后会关闭，整个潮汐层处于蓄水状态；G、复合垂直潮汐流人工湿地潮汐层干湿状态转换，通过机电设备对进水管和潮汐管的控制，实现自动化运行；H、在湿地安装的，除了潮汐管，还有电解层与阴阳电极，整个系统根据基质导电，分为电解层和潮汐层，电解层为上下行池的底部，通过铺设导电基质和电极，与外部电源连接，导电基质选石墨，铁渣导电基质，铺设高度20-30cm，导电电极选用石墨惰性电极，电极与电线连接后，预埋在导电基质中间，并与外部电源连接通电，实现微生物电解反应；J...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺锋，黄涛，吴振斌，张义，武俊梅，周巧红，徐栋，
申请(专利权)人：中国科学院水生生物研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42