一种复合垂直潮汐流微生物电解池耦合人工湿地装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种复合垂直潮汐流微生物电解池耦合人工湿地装置，复合垂直潮汐流微生物电解池耦合人工湿地由下行池、上行池组成，在下行池、上行池中装有排空管，在下行池电解层电极和导电基质表面布设布水管，在上行池电解层电极和导电基质表面铺有集水管，上行池和下行池基质高度一致，通过布水管和集水管高度差，形成表面复氧层。管道增压泵分别与过滤器、电磁阀相连，进水管水流依次经过过滤器、管道增压泵和电磁阀。管道增压泵分别与过滤器、电磁阀相连，潮汐管依次与过滤器、管道增压泵、电磁阀相连。结构简单，使用方便。减少了温室气体的排放，提高了有机物氧化降解，强化了污染去除的效果，减少了堵塞，延长了使用寿命。

A composite vertical tidal current microorganism electrolyzer coupled artificial wetland

The utility model discloses a composite vertical tidal flow constructed wetland microbial electrolysis cell coupling device, composite vertical tidal flow constructed wetland microbial electrolysis cell coupling consists of downlink, uplink pool pool, emptying pipe is arranged in the downlink uplink pool, pool, pool in the downstream electrolytic layer electrode and the conductive substrate surface layout of water distributor, in the upstream cell electrolysis electrode and the conductive substrate surface layer with a set of pipes, the upstream pool and pool downstream matrix is highly consistent, through pipes and pipe height difference, the formation of complex surface oxide layer. The pipe booster pump is connected with the filter and the electromagnetic valve respectively. The water flow of the inlet pipe passes through the filter, the pipe supercharging pump and the solenoid valve. The pipe booster pump is connected with the filter and the electromagnetic valve respectively. The tide tube is connected with the filter, the pipe supercharging pump and the electromagnetic valve in turn. The structure is simple and easy to use. Reducing the emission of greenhouse gas, improving the oxidation and degradation of organic matter, strengthening the effect of pollution removal, reducing the blockage and prolonging the service life.

【技术实现步骤摘要】
一种复合垂直潮汐流微生物电解池耦合人工湿地装置
本技术涉及水环境治理
，更具体涉及一种复合垂直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。
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
本技术的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，从而减少了温室气体的排放；2.并能提高了有机物氧化降解，以及脱氮除磷效果，强化了污染去除的效果；3.同时减少了堵塞，延长了使用寿命。为了解决以上技术问题，本技术采用以下技术方案：其技术构思是：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，本技术提出一种更利于复氧的复合垂直潮汐流人工湿地，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，电极具有从空气中捕获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微生物电解池耦合人工湿地的方法，其步骤是：A、一种复合垂直潮汐流微生物电解池人工湿地，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DN2524V电磁阀、第二DN2524V电磁阀失灵状态下，增压泵空转烧毁电机。E.对于潮汐管，第二DN25280W管道增压泵会在水压调节器控制下处于待机状态。根据水流量，计算好工作时间，通过电磁阀控制器开启第二DN2524V电磁阀，第二DN25280W管道增压泵会随之自动启动。工作时间结束后，第二DN2524V电磁阀关闭，第二DN25280W管道增压泵回到待机状态，管路停止供水。F、对于潮汐管，根据平均出水流量以及上下行池潮汐层水体体积，尽可能精确得出工作时间。电磁阀控制控制第二DN252本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合垂直潮汐流微生物电解池耦合人工湿地装置，它包括第一电磁阀（1A）、第一管道增压泵（2A）、第一过滤器（3A）、集水管（4）、布水管（5）、空气开关断路器（7）、排空管（10）、复合垂直流人工湿地（11）、下行池电解层电极和导电基质（12）、上行池电解层电极和导电基质（13）、潮汐管（15），其特征在于：复合垂直微生物人工湿地（11）由下行池、上行池组成，两个独立1m×1m×1m带贮水箱的复合垂直流人工湿地（11）底部开孔，在下行池电解层电极和导电基质（12）、上行池电解层电极和导电基质（13）之间串有排空管（10），形成一个U型结构；在其上部铺设有潮汐管（15），在下行池基质表面装有布水管（5），在上行池基质表面下8－12cm装有集水管（4），进水管（6）分别与复合垂直流人工湿地（11）、第一DN2524V电磁阀（1A）相连，第一管道增压泵（2A）分别与第一过滤器（3A）、第一电磁阀（1A）相连；第二管道增压泵（2B）分别与第二过滤器（3B）、第二电磁阀（1B）相连，第二过滤器（3B）与潮汐管（15）相连，排空管（10）通过转换头与第二过滤器（3B）连接，外加电源（14）分别与上行池电解层电极和导电基质（13）、下行池电解层电极和导电基质（12）相连，第一管道增压泵（2A）、第二管道增压泵（2B）通过电线先后与微电脑时控开关（8）、空气开关断路器（7）串联。...

【技术特征摘要】
1.一种复合垂直潮汐流微生物电解池耦合人工湿地装置，它包括第一电磁阀（1A）、第一管道增压泵（2A）、第一过滤器（3A）、集水管（4）、布水管（5）、空气开关断路器（7）、排空管（10）、复合垂直流人工湿地（11）、下行池电解层电极和导电基质（12）、上行池电解层电极和导电基质（13）、潮汐管（15），其特征在于：复合垂直微生物人工湿地（11）由下行池、上行池组成，两个独立1m×1m×1m带贮水箱的复合垂直流人工湿地（11）底部开孔，在下行池电解层电极和导电基质（12）、上行池电解层电极和导电基质（13）之间串有排空管（10），形成一个U型结构；在其上部铺设有潮汐管（15），在下行池基质表面装有布水管（5），在上行池基质表面下8－12cm装有集水管（4），进水管（6）分别与复合垂直流人工湿地（11）、第一DN2524V电磁阀（1A）相连，第一管道增压泵（2A）分别与第一过滤器（3...

【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：新型
国别省市：湖北,42