一种利用沉水植物耦合微生物燃料电池削减富营养化水体内源氮的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用沉水植物耦合微生物燃料电池削减富营养化水体内源氮的方法及装置，步骤是：A、在富营养化水体沉积物中种植沉水植物；B、在底泥层‑水界面下处、沉水植物根系附近埋设阳极板；C、在水‑空气界面设置阴极板，使阴极材料悬浮在水面中，阴极板部分暴露在空气中；D、将阳极板和阴极板用导线和外电阻连接，形成电流回路。沉水植物扎根于底泥中，阳极板中部开孔穿过沉水植物植株、位于泥‑水界面下处，上覆水层在泥‑水界面上，阴极板悬浮于上覆水层‑空气界面处，外导线一端与阳极板连接，另一端分别与外电阻、阴极板相连。方法简单，操作便捷，结构简单，通过反硝化过程变成气态氮移除水体，显著的削减了底泥氮营养浓度。

A Method and Device for Reducing Source Nitrogen in Eutrophic Water by Submerged Plant Coupled Microbial Fuel Cell

The invention discloses a method and a device for reducing nitrogen source in eutrophic water by using submerged plant coupled microbial fuel cell. The steps are: A. planting submerged plant in eutrophic water sediment; B. burying anode plate under sediment layer and water interface; C. burying anode plate near submerged plant root; C. water air interface. A cathode plate is arranged so that the cathode material is suspended on the water surface, and the cathode plate is partly exposed to the air; D. The anode plate and the cathode plate are connected with wires and external resistance to form a current loop. Submerged plants take root in the sediment. The holes in the middle of the anode plate pass through the submerged plants and lie below the mud-water interface. The overlying water layer is on the mud-water interface. The cathode plate is suspended at the water-air interface. One end of the outer wire is connected with the anode plate. The other end is connected with the external resistor and the cathode plate respectively. The method is simple, easy to operate and simple in structure. The nitrogen nutrient concentration in sediment is significantly reduced by changing denitrification process into gaseous nitrogen to remove water.

【技术实现步骤摘要】
一种利用沉水植物耦合微生物燃料电池削减富营养化水体内源氮的方法及装置
本专利技术属于湖泊、河道、沟渠等受污染水体的生态修复
，更具体涉及一种富营养化水体内源氮的削减方法，同时还涉及一种利用沉水植物耦合微生物燃料电池削减富营养化水体内源氮的装置，用于富营养化水体尤其是内源氮含量高的水体氮去除。
技术介绍
水体富营养化是全球目前以及今后相当一段时期内面临的重大水环境问题。作为浮游植物生长所必需的营养盐，氮、磷的积累是水体富营养化的重要原因。随着截污、引流等外源控制措施的实施，内源沉积物中的氮磷释放成为了水体富营养化的主导因子。氮是湖泊富营养化的主要限制因子之一，湖泊底泥是氮的主要“源”与“汇”。水体与底泥间氮的交换是水体中氮的来源和去向的主要过程之一。水—泥界面营养盐的交换是一个物理、化学与生物综合的过程。间隙水中营养盐含量往往比上覆水中高许多，这种物质浓度梯度引起的物质扩散转移过程，是水—沉积物界面物质循环的主要过程之一。沉积物是上覆水和间隙水中各形态氮的重要来源，氮在沉积物中存在的形态分为无机氮和有机氮，其中主要以有机氮为主。有机氮主要是以腐殖质与有机质为主。经过微生物的氨化作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用微生物燃料电池‑沉水植物削减富营养化水体内源氮的方法，其步骤是：A、在富营养化水体沉积物中种植沉水植物；B、在底泥层‑水界面下3cm‑10cm处、沉水植物根系附近埋设阳极板；C、在水‑空气界面设置阴极板，使得阴极材料悬浮在水面中，阴极板有30％‑50％的面积暴露在空气中；D、将阳极板和阴极板用导线和外电阻连接起来，形成电流回路；所述沉水植物为苦草、金鱼藻、狐尾藻、黑藻、菹草、篦齿眼子菜、海菜花其中的一种或一至七种的任意组合。所述的阳极材料包括：石墨毡、石墨板、碳毡、不锈钢网、不锈钢板其中的一种。所述的阴极材料包括：石墨毡片、碳毡片其中的一种。所述的阴极板为石墨毡片或碳毡片；所述的导...

【技术特征摘要】
1.一种利用微生物燃料电池-沉水植物削减富营养化水体内源氮的方法，其步骤是：A、在富营养化水体沉积物中种植沉水植物；B、在底泥层-水界面下3cm-10cm处、沉水植物根系附近埋设阳极板；C、在水-空气界面设置阴极板，使得阴极材料悬浮在水面中，阴极板有30％-50％的面积暴露在空气中；D、将阳极板和阴极板用导线和外电阻连接起来，形成电流回路；所述沉水植物为苦草、金鱼藻、狐尾藻、黑藻、菹草、篦齿眼子菜、海菜花其中的一种或一至七种的任意组合。所述的阳极材料包括：石墨毡、石墨板、碳毡、不锈钢网、不锈钢板其中的一种。所述的阴极材料包括：石墨毡片、碳毡片其中的一种。所述的阴极板为石墨毡片或碳毡片；所述的导线为铜丝导线或钛丝导线；所述的外电阻是50-2000欧姆的可调电阻或固定阻值电阻或用电器。2.权利要求1所述的一种利用微生物燃料电池耦合沉水植物削减富营养化水体内源氮的装置，该装置由底泥层(1)、阳极板(2)、沉水植物(3)、上覆水层(4)、阴极板(5)、外导线(6)、外电阻(7)组成，其特征在于：阳极板(2)位于底泥(1)表层下3－10cm，沉水植物(3)的根穿过阳极板(2)的开孔处扎进底泥(1)中，阴极板(5)悬浮于上覆水层(4)中并30％...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩荣，吴振斌，许鹏，龙忆年，武俊梅，鲁汭，徐栋，周巧红，贺锋，
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