一种生物电磁强化的自调节保温式生态浮岛制造技术

本实用新型专利技术公开了一种生物电磁强化的自调节保温式生态浮岛，该生态浮岛包括分为I区、II区和III区的浮岛载体置于水体上，各区域下层厌氧区设有阳极、上层好氧区设有阴极，阳极和阴极通过导线连接电阻形成若干电流回路，电阻R1、电阻R4和电阻R7分别连接于区域内部阳极和阴极之间形成微生物电化学

【技术实现步骤摘要】
一种生物电磁强化的自调节保温式生态浮岛


[0001]本技术属于污水技术处理领域，具体涉及一种生物电磁强化的自调节保温式生态浮岛。

技术介绍

[0002]目前常用的水体修复技术有物理、化学和生物类，物理类存在瞬时性和不稳定性，化学类易造成二次污染，致使理化类水体修复技术不宜推广，生物修复包括植物修复和微生物修复，植物修复是利用植物的吸收、吸附和拦截去除污染物，微生物修复是通过微生物的生长繁殖吸收碳氮磷等物质达到对污染物的降解。生态浮岛是集植物修复和微生物修复于一体，具有净化水质、美化水面景观、提供水生生物栖息空间且对环境友好等优点，能够利用植物吸收、基质吸附、微生物降解等途径有效去除水中污染物，减轻水体由于封闭或自循环不足带来的水体黑臭、富营养化问题，但是在实际应用中仍然存在瓶颈。微生物电化学是利用微生物为催化剂，将有机物中的化学能转化为电能，电流和其形成的微磁场可以提高微生物活性与丰度(尤其是产电菌)，刺激植物更好的生长，增强植物抗逆性，可以使生物更好地发挥功能，强化生态浮岛在实际应用过程中的效果。此外植物的存在和微生物的富集也会增强电化学系统的产电能力，构建微生物电化学
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生态浮岛耦合系统，通过两个系统之间相互协同作用可以强化系统去除常规污染物以及难降解有机物的效能。
[0003]现有的人工湿地型微生物燃料电池(CW
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MFC)通过在人工湿地中构建MFC，将人工湿地的下层厌氧环境改造成MFC的阳极，上层接触空气的漫水区域作为MFC的空气阳极，再将阴极和阳极用导线导出，外电路连接负载电阻形成电流回路，能够高效去除水中有机物、氮磷等污染物，促进染料脱色。人工湿地填料一般采用砾石或石英砂，阴/阳极材料采用活性炭颗粒，并在活性炭中埋设不锈钢丝网片以增加接触面积，促进导电；电极由钛导线导出到外电路，然后用铜导线连接外电阻形成闭合回路，暴露于反应器溶液中的钛导线用环氧树脂密封，与溶液隔绝。上述装置虽然能够提供有效的水体净化，但其植物生长和微生物活性易受到如温度、污染物浓度等因素影响，导致生物功能不能有效发挥，载体基质的选择使得整体保温性差，影响低温条件下植物存活率及微生物存活与生长，从而限制其整体运行和去除效果。此外，由于整个装置占地面积较大且不具备浮动性，连接组装较为复杂，在实际工程应用中也受到限制。

技术实现思路

[0004]为克服现有的生态浮岛保温性差、经济成本过高、运行季节受限以及污染物去除效率较低的问题，本技术的目的是提供一种生物电磁强化的自调节保温式生态浮岛，将微生物电化学与生态浮岛耦合，通过电流微磁场刺激植物生长和微生物富集，优化生态浮岛的去污效果，可以有效去除水中COD及氮、磷等污染物。
[0005]为实现上述技术目的，本技术采用的技术方案是：
[0006]一种生物电磁强化的自调节保温式生态浮岛，包括浮岛载体，依次分为I区、II区
和III区三个区域置于水体上，每个区域的下层厌氧区设有阳极、上层好氧区设有阴极，所述阳极和阴极通过导线连接负载电阻形成若干电流回路；其中：
[0007]所述负载电阻由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7组成，其中，电阻R1、电阻R4和电阻R7分别连接于I区、II区和III区内部阳极和阴极之间形成三个小型微生物电化学
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生态浮岛单元，电阻R2、电阻R3、电阻R5和电阻R6分别串联连接于I区、II区和III区相邻阳极和阴极之间形成内部微生物电化学处理单元；
[0008]还包括若干固定支架均匀分布于所述浮岛载体下方，一端固定于所述浮岛载体上，一端设有固定块可将所述浮岛载体固定在水体中。
[0009]优选地，所述浮岛载体为由矿渣拉丝形成的疏松多孔结构。
[0010]优选地，所述浮岛载体的I区、II区和III区分别种植有挺水植物，包括但不限于菖蒲、鸢尾和美人蕉。
[0011]优选地，所述阳极和所述阴极的材质均为碳毡，电极均经环氧树脂密封的钛导线导出与所述导线连接。
[0012]更优选地，所述导线为铜导线。
[0013]优选地，所述固定支架为防腐蚀性固定支架，所述固定块为防腐蚀性固定块。
[0014]优选地，所述固定块固定于水体底部或经牵引绳固定于水域外周。
[0015]本技术的自调节保温式生态浮岛适用于去除水体中一般污染物如氮、磷、COD、难降解有机物等，采用以矿渣拉丝的材料作为浮岛载体，载体上种植具有不同景观效应的植物，并耦合微生物电化学系统；其中：载体基质由于其疏松多孔、高透水性、保温性强的特性，既具有强的吸附能力，又给植物和微生物的生长提供良好的温床，缓解低温条件下浮岛的运行限制，丰富浮床所附着的微生物种类和丰度，异氧微生物作用时发生电子转移，产生电势差和微电流，进而促使系统周围产生微电流磁场，电磁效应促进植物生长与微生物富集；系统内部由于异养微生物作用产生的微电流磁场对植物、微生物有刺激作用，使得生物更好发挥功能；不同植物的选择与搭配在保证景观效能的同时增强微生物活性，提高浮床系统稳定性、景观性和经济性。通过浮岛载体、电化学、水生植物和微生物四者间的协同作用，既缓解低温条件下浮岛系统的运行限制，又保证系统内部植物生长与微生物生化过程实现对水中各类污染物的有效去除。另外，本技术造以低成本、高效率的特性净化水质，加快降解水体中氮、磷等污染物，实现水体净化、经济环保和景观工程建设的三重效益，为城市黑臭水体、富营养化水体以及河道湖泊的治理工程等应用提供技术支撑。
[0016]与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：
[0017](1)本技术采用矿渣拉丝材料作为浮岛载体，充分利用材料的保温绝热、疏松多孔、透水性强和高保水性等特点，为植物与微生物提供有效生活环境，增加微生物附着面积，促进植物本身吸附截留泌氧能力、微生物硝化反硝化等活性，提高对污染物的吸附能力，增强浮岛对低温的耐受性，降低季节局限性，提高微生物电化学
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生态浮岛系统的去污能力。
[0018](2)本技术通过对植物的筛选以及不同植物的搭配营造不同的景观效果，达到不同的去污效能，同时植物生长能够抑制藻类生长，促进微生物富集且增强系统产电能力，通过与电化学的协同作用优化系统对水体的净化效果。
[0019](3)本技术通过电化学促进微生物富集，提高微生物群落的多样性、活性和丰
度，优化微生物群落结构，刺激植物生长，增强其抗逆性，最大化发挥生物在水处理过程中的作用。
[0020](4)本技术将电化学与生态浮岛耦合，通过微生物、植物、电化与基质之间相互促进、相互协同作用提高对水体的修复能力，形成一种高效、节能、美观、耐低温、操作简单、经济持久且应用范围广的新型水处理技术。
[0021]以下将结合附图对本技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0022]附图作为本申请的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物电磁强化的自调节保温式生态浮岛，其特征在于，包括浮岛载体，依次分为I区、II区和III区三个区域置于水体上，每个区域的下层厌氧区设有阳极、上层好氧区设有阴极，所述阳极和阴极通过导线连接负载电阻形成若干电流回路；其中：所述负载电阻由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电阻R7组成，所述电阻R1、电阻R4和电阻R7分别连接于I区、II区和III区内部阳极和阴极之间形成三个小型微生物电化学
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生态浮岛单元，所述电阻R2、电阻R3、电阻R5和电阻R6分别串联连接于I区、II区和III区相邻阳极和阴极之间形成内部微生物电化学处理单元；还包括若干固定支架均匀分布于所述浮岛载体下方，一端固定于所述浮岛载体上，一端设有固定块可将所述浮岛载体固定在水体中。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志淼，李肖，鲁仙，张饮江，姬芬，
申请(专利权)人：上海海洋大学，
类型：新型
国别省市：