本实用新型专利技术涉及污水处理技术领域，具体涉及一种电辅助垂直流人工湿地反应器，包括反应器体，所述反应器体内自下而上设置厌氧区、曝气区和好氧区，对应所述厌氧区、曝气区和好氧区分别设置第一出水端部、第二出水端部和第三出水端部，所述曝气区设置有曝气口，所述反应器体的下方设置有进水端部，所述厌氧区设置有厌氧阴极，所述好氧区设置有好氧阳极，所述厌氧阴极和所述好氧阳极的上下均填充有砾石，所述厌氧阴极和所述好氧阳极通过钛片连接外部电路。在电刺激作用下，微生物群落结构发生变化，刺激植物生长发育、提高酶活性，改变污染物的化学形态，可以促进其对抗生素类污染物的去除。除。除。
【技术实现步骤摘要】
一种电辅助垂直流人工湿地反应器
[0001]本技术涉及污水处理
，特别涉及一种电辅助垂直流人工湿地反应器。
技术介绍
[0002]传统的抗生素废水及城市污水中均含有抗生素等抗生素类污染物。近年来，大量的生产和生活污水进入自然水体，显著的超过了自然水环境的承载能力，引起了严重的水环境污染。由于抗生素无法被人类和动物有效降解或代谢，大量抗生素以未受损的活性排放到环境中，导致其在各种环境中积累。抗生素的滥用会增加环境中抗性基因(Antibiotic resistant genes, ARGs)的含量，而ARGs可在生物体内和环境中长时间残留，对人类健康和生态安全造成巨大威胁。环境中持久存在且不易被降解的抗生素不仅会直接造成有机污染，还会诱导产生ARGs和耐药菌。同时广泛存在于自然水体的抗生素类污染物和层出不群的内分泌干扰素等不仅严重影响着水体和生命体的安全性，也对水处理技术提出了严峻的挑战。鉴于水质的复杂性和多样性，传统水处理工艺已然无法达到有效的去除效果，寻求不同工艺的高效结合成为了保障水环境安全的技术关键。目前应用于污水处理的技术主要有厌氧处理工艺、生物膜法处理技术等方法。这些常规污水生物处理技术对一些难降解抗生素类污染物处理效率不高，并且受污染水体中污染物浓度的限制。此外一些难降解抗生素类污染物会抑制传统生物方法中微生物的生长及活性，影响污水中抗生素类污染物污染物的去除效果。
[0003]人工湿地(Constructed wetlands,CWs)作为一种成熟的生态型污水处理技术在去除抗生素类污染物是可行的。人工湿地具有去除效果稳定、成本低、易于操作和维护等特点，被用于处理污染废水已有几十年。在人工湿地中，植物、基质和微生物协同作用，通过植物的吸收富集、基质的吸附和过滤以及微生物分解等过程实现废水中氮、磷、有机污染物等污染物的去除。在以往的研究表明，简单地通过改变湿地的流态(水平、潜流、垂直流)、运行方式(间歇流、连续流)、运行参数(停留时间、有机负荷) 等途径并不能使人工湿地对有机类污染物的去除效果有“质”的提升。为此，研究强化CWs对于抗生素类污染物的去除效果有待进一步深入探讨，找到一种有效去除抗生素类污染物的强化CWs系统成为目前需要解决的问题。
[0004]生物电化学(Bioelectrochemical system，BES)系统是一种有效的有机类污染物降解途径，并且与其他各种技术联用，达到了很好的去除效果。 BES系统主要是利用微生物的功能来实现阴极还原或者阳极氧化的电化学体系，主要包括微生物燃料电池(Microbial fuel cell，MFC)和微生物电解池(Microbial electrolysis cell，MEC)两种形式，BES系统可以被用来还原降解包括抗生素在内的多种难降解的污染物质。
[0005]通过人工湿地与生物电化学耦合系统，改变植物和微生物生长、代谢活性、微生物群落结构、微生物和植物所在的微生态环境等，以达到提升有机物类污染物的去除效果。耦合系统将生物电化学植入人工湿地中有助于调节湿地的氧化还原电位并为厌氧区的污染
物提供了更多的电子受体，从而加快的微生物代谢作用，从而增强抗生素类污染物污染物的去除。其基本原理是通过电极系统的电解作用改变污染物的化学形态利用氧化还原、电絮凝、电沉积等作用去除污染物。通过利用电场对植物的诱导、微生物的活化以及污染物的迁移作用加快污染物的迁移、转化速率强化了生物转化能力从而促进抗生素类污染物的去除。
[0006]由于具有这些特点，近些年强化复合型人工湿地受到了全球学者的广泛关注，其性能也得到了大幅度提高。其中性能最优且最具实用潜力的构型是人工湿地耦合生物电化学系统，其具有以下优点：
[0007](1)运行稳定：人工湿地耦合生物电化学系统能持续进水，通过阴阳极室对抗生素类污染物进行有效去除，持续运行较好。
[0008](2)强化污水处理：人工湿地耦合生物电化学系统利用微生物的分解作用、植物吸收富集和基质的吸附和过滤等协同作用对抗生素类污染物进行降解。具有稳定且优良的去除效果。
[0009](3)生态环保：与传统工艺想比，兼具良好去除效果及生态环保价值。
[0010]然而，人工湿地耦合生物电化学系统方面的研究相对较少，具有以下局限：
[0011]1、系统对抗生素类污染物去除效果及最优运行模式尚未清楚，尤其是难以对难降解污染物进行降解去除。
[0012]2、阳极区溶解氧浓度低，导致不能为微生物代谢活动提供充足氧气。
[0013]3、水力停留时间较长，悬浮态微生物及脱落生物膜容易造成反应器堵塞。
技术实现思路
[0014]本技术的目的在于提供一种电辅助垂直流人工湿地反应器，以解决
技术介绍
中存在的技术问题。
[0015]因此，本技术提供一种电辅助垂直流人工湿地反应器，其采用的技术方案如下：
[0016]一种电辅助垂直流人工湿地反应器，包括反应器体，所述反应器体内自下而上设置厌氧区、曝气区和好氧区，对应所述厌氧区、曝气区和好氧区分别设置第一出水端部、第二出水端部和第三出水端部，所述曝气区设置有曝气口，所述反应器体的下方设置有进水端部，所述厌氧区设置有厌氧阴极，所述好氧区设置有好氧阳极，所述厌氧阴极和所述好氧阳极的上下均填充有砾石，所述厌氧阴极和所述好氧阳极通过钛片连接外部电路。
[0017]进一步地，所述厌氧阴极是由两块钛网夹心的导电生物膜载体，所述导电生物膜载体上附着有阴极厌氧微生物。
[0018]进一步地，所述好氧阳极是附着有阳极好氧微生物的电极层。
[0019]进一步地，所述曝气口通过进气管连通增氧泵。
[0020]进一步地，所述进气管上设置玻璃转子气体流量计和止回阀。
[0021]进一步地，所述外部电路至少包括直流电源。
[0022]进一步地，所述进水端部通过第一进水管连接进水泵的一端，所述进水泵的另一端通过第二进水管连接污水源。
[0023]进一步地，所述好氧阳极上方的砾石种植有人工湿地植物。
[0024]进一步地，所述人工湿地植物包括美人蕉、旱伞草、香蒲、再力花、黄菖蒲中的一种及其组合。
[0025]进一步地，所述反应器体为圆柱状，并采用有机玻璃制造而成。
[0026]本技术的有益效果是：根据本技术实施例的一种电辅助垂直流人工湿地反应器，厌氧阴极的微生物可以对难降解抗生素类污染物进行分解，好氧阳极的微生物及植物可以使污水中的抗生素进一步去除，可以去除抗生素类污染物等。在电刺激作用下，微生物群落结构发生变化，刺激植物生长发育、提高酶活性，改变污染物的化学形态，可以促进其对抗生素类污染物的去除。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电辅助垂直流人工湿地反应器，其特征在于，包括反应器体，所述反应器体内自下而上设置厌氧区、曝气区和好氧区，对应所述厌氧区、曝气区和好氧区分别设置第一出水端部、第二出水端部和第三出水端部，所述曝气区设置有曝气口，所述反应器体的下方设置有进水端部，所述厌氧区设置有厌氧阴极，所述好氧区设置有好氧阳极，所述厌氧阴极和所述好氧阳极的上下均填充有砾石，所述厌氧阴极和所述好氧阳极通过钛片连接外部电路。2.如权利要求1所述的电辅助垂直流人工湿地反应器，其特征在于，所述厌氧阴极是由两块钛网夹心的导电生物膜载体，所述导电生物膜载体上附着有阴极厌氧微生物。3.如权利要求1所述的电辅助垂直流人工湿地反应器，其特征在于，所述好氧阳极是附着有阳极好氧微生物的电极层。4.如权利要求1所述的电辅助垂直流人工湿地反应器，其特征在于，所述曝气口通过...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯愉燃，艾力江，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：新型
国别省市：
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