公布日：2023.08.25
申請日：2023.07.03
分類號：C02F3/00(2023.01)I;C02F3/32(2023.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I;B01D29/03(2006.01)I;B01D29/56(2006.01)I;B01D29/96(2006.01)I;C02F101/
16(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本發明公開了一種生物電池耦合人工濕地，涉及人工濕地技術領域，包括設置在布水管上方的下層填料區；設置在下層填料區上側的上層填料區；設置在上層填料區上側的生物膜架體。本發明的生物電池耦合人工濕地，構造簡單、水處理效果良好。本發明公開了一種生物電池耦合人工濕地的水處理方法，首先通過過濾清洗裝置對污泥進行處理后并馴化，其次將污泥加在上層填料的稀土強化的生物膜電極附近，通入污水使得人工濕地進行運行，對水進行處理。本發明，通過生物電池耦合人工濕地強化了人工濕地的脫氮性能，主要為硝酸鹽氮還原作用得到強化。
權利要求書
1.一種生物電池耦合人工濕地，包括濕地主體、種植在濕地主體的凈化植物、設在濕地主體底部的布水管和外接的電源，其特征在于：還包括：設置在布水管上方的下層填料區，以用于承托層填料；設置在下層填料區上側的上層填料區；設置在上層填料區上側的生物膜架體，以用于掛設稀土強化的生物膜電極，從而附著生物膜為進行異養反硝化和自養反硝化的微生物提供更大的附著面積和生長環境。
2.一種生物電池耦合人工濕地水處理方法，包括權利要求1所述的一種生物電池耦合人工濕地，其特征在于：步驟S1.從污水處理廠缺氧池采集污泥，用過濾清洗裝置過濾其中的雜質，并采用去離心水對過濾清洗裝置過濾后的污泥清洗三次，然后將清洗后的污泥轉移至厭氧環境中培養一周，定時投加營養液，定期攪拌，保持污泥活性，直至污泥馴化完成；步驟S2.將馴化好的活性污泥加入到濕地上層填料的稀土強化的生物膜電極附近，啟動人工濕地進水泵，將污水通入布水管，在人工濕地中連續運行，污水覆蓋生物膜電極，進行掛膜，并定期檢測試驗裝置出水污染物濃度，直至生物膜電極的生物膜馴化成功及裝置穩定運行；步驟S3.打開電源并控制電壓值為12-17V，通電時間為2-6小時，生物膜電極調整間距為80mm-120mm，水力停留時間為8-12小時，環境溫度在25至30℃，通過人工濕地對污水進行凈化處理。
3.根據權利要求2所述的一種生物電池耦合人工濕地水處理方法，其特征在于：所述過濾清洗裝置包括多個可沿水平方向往復擺動且用于對污泥進行平攤和過濾的篩分裝置、用于對污泥進行去離子水沖洗的沖洗裝置以及用于收集清洗后的去離子水的收集裝置，多個所述篩分裝置由同一驅動機構分別驅動滑動。
4.根據權利要求3所述的一種生物電池耦合人工濕地水處理方法，其特征在于：所述篩分裝置包括沿水平方向滑動設置在工作箱中的放置框，所述放置框的兩端固定連接有用于放置不銹鋼篩網的限位板，所述不銹鋼篩網下端的放置框沿水平方向開設有用于滑動連接插板的矩形通槽，所述工作箱的兩端設置有用于使插板臨時固定在矩形通槽中的限位組件，所述矩形通槽的上下端的放置框分別設置為供去離子水排出的第一篩網和第二篩網。
5.根據權利要求4所述的一種生物電池耦合人工濕地水處理方法，其特征在于：所述放置框的前側開設有內陷式齒條，所述工作箱的前側開設有多個與內陷式齒條處于同一水平面的裝配槽，所述裝配槽中設置有用于帶動放置框移動的齒輪組件，所述齒輪組件由驅動裝置驅動轉動。
6.根據權利要求5所述的一種生物電池耦合人工濕地水處理方法，其特征在于：所述齒輪組件包括轉動連接在空心軸兩端的安裝板和固定連接在空心軸中部的齒輪，所述空心軸沿垂直方向設置，所述安裝板固定連接在裝配槽上下端的工作箱上，所述齒輪穿過裝配槽并與內陷式齒條嚙合連接，所述驅動裝置用于驅動空心軸轉動。
7.根據權利要求6所述的一種生物電池耦合人工濕地水處理方法，其特征在于：每兩個相鄰的所述齒輪組件之間設置有安裝間隙，所述驅動裝置包括轉動軸和與工控機通信連接的電機，所述電機固定連接在工作箱上，所述轉動軸固定連接在電機的輸出軸上，所述轉動軸和空心軸同軸心、且所述空心軸的內側直徑大于轉動軸的外側直徑，位于所述安裝間隙的轉動軸上滑動設置有能夠單獨與一個所述空心軸臨時固定的連接機構。
8.根據權利要求7所述的一種生物電池耦合人工濕地水處理方法，其特征在于：所述連接機構包括固定連接在空心軸端部的連接套、固定連接在工作箱上且與工控機通信連接的第二氣缸、固定連接在第二氣缸輸出端的連接板、轉動連接在連接板遠離第二氣缸一端的滑動板上和固定連接在滑動板上端的插接套，所述插接套的外側面以及連接套內側面為形狀以及大小一致的第一多棱面，所述空心軸的外側面以及插接套內側面為形狀以及大小一致的第二多棱面，所述插接套滑動連接在空心軸的外側面上。
9.根據權利要求8所述的一種生物電池耦合人工濕地水處理方法，其特征在于：所述沖洗裝置包括沿垂直方向對稱滑動設置在齒輪兩側的工作箱上端的安裝桿，所述工作箱的上端對稱固定連接有與工控機通信連接且用于驅動安裝桿滑動的多節電動伸縮桿，所述安裝桿的下端固定連接有長條形噴頭，所述長條形噴頭的進水口連通有連接管，所述連接管的另一端固定連接在高壓去離心水箱的出水口上。
10.根據權利要求9所述的一種生物電池耦合人工濕地水處理方法，其特征在于：所述第二篩網的下端固定連接有向下傾斜的導流板，所述導流板與第一篩網之間形成用于去離子水流出的空間，所述收集裝置設置在導流板向下傾斜的一側。
發明內容
本發明的目的在于：為了解決現有的水處理方法，在對污泥進行過濾時過濾不充分，對于且對污泥過濾時往往堆積較厚，不便于過濾和清洗的問題，本發明提供一種生物電池耦合人工濕地及水處理方法。
本發明為了實現上述目的具體采用以下技術方案：
一種生物電池耦合人工濕地，包括濕地主體、種植在濕地里的凈化植物、設在濕地主體底部的布水管和外接的電源，其特征在于：
還包括：
設置在布水管上方的下層填料區，以用于承托層填料；
設置在下層填料區上側的上層填料區；
設置在上層填料區上側的生物膜架體，以用于掛設稀土強化的生物膜電極，從而附著生物膜為進行異養反硝化和自養反硝化的微生物提供更大的附著面積和生長環境。
一種生物電池耦合人工濕地水處理方法，包括上述的一種生物電池耦合人工濕地，
步驟S1.從污水處理廠缺氧池采集污泥，用過濾清洗裝置過濾其中的雜質，并采用去離心水對過濾清洗裝置過濾后的污泥清洗三次，然后將清洗后的污泥轉移至厭氧環境中培養一周，定時投加營養液，定期攪拌，保持污泥活性，直至污泥馴化完成；
步驟S2.將馴化好的活性污泥加入到濕地上層填料的稀土強化的生物膜電極附近，啟動人工濕地進水泵，將污水通入布水管，在人工濕地中連續運行，污水覆蓋生物膜電極，進行掛膜，并定期檢測試驗裝置出水污染物濃度，直至生物膜電極的生物膜馴化成功及裝置穩定運行；
步驟S3.打開電源并控制電壓值為12-17V，通電時間為2-6小時，生物膜電極調整間距為80mm-120mm，水力停留時間為8-12小時，環境溫度在25至30℃，通過人工濕地對污水進行凈化處理。
進一步地，所述過濾清洗裝置包括多個可沿水平方向往復擺動且用于對污泥進行平攤和過濾的篩分裝置、用于對污泥進行去離子水沖洗的沖洗裝置以及用于收集清洗后的去離子水的收集裝置，多個所述篩分裝置由同一驅動機構分別驅動滑動。
進一步地，所述篩分裝置包括沿水平方向滑動設置在工作箱中的放置框，所述放置框的兩端固定連接有用于放置不銹鋼篩網的限位板，所述不銹鋼篩網下端的放置框沿水平方向開設有用于滑動連接插板的矩形通槽，所述工作箱的兩端設置有用于使插板臨時固定在矩形通槽中的限位組件，所述矩形通槽的上下端的放置框分別設置為供去離子水排出的第一篩網和第二篩網。
進一步地，所述放置框的前側開設有內陷式齒條，所述工作箱的前側開設有多個與內陷式齒條處于同一水平面的裝配槽，所述裝配槽中設置有用于帶動放置框移動的齒輪組件，所述齒輪組件由驅動裝置驅動轉動。
進一步地，所述齒輪組件包括轉動連接在空心軸兩端的安裝板和固定連接在空心軸中部的齒輪，所述空心軸沿垂直方向設置，所述安裝板固定連接在裝配槽上下端的工作箱上，所述齒輪穿過裝配槽并與內陷式齒條嚙合連接，所述驅動裝置用于驅動空心軸轉動。
進一步地，每兩個相鄰的所述齒輪組件之間設置有安裝間隙，所述驅動裝置包括轉動軸和與工控機通信連接的電機，所述電機固定連接在工作箱上，所述轉動軸固定連接在電機的輸出軸上，所述轉動軸和空心軸同軸心、且所述空心軸的內側直徑大于轉動軸的外側直徑，位于所述安裝間隙的轉動軸上滑動設置有能夠單獨與一個所述空心軸臨時固定的連接機構。
進一步地，所述連接機構包括固定連接在空心軸端部的連接套、固定連接在工作箱上且與工控機通信連接的第二氣缸、固定連接在第二氣缸輸出端的連接板、轉動連接在連接板遠離第二氣缸一端的滑動板上和固定連接在滑動板上端的插接套，所述插接套的外側面以及連接套內側面為形狀以及大小一致的第一多棱面，所述空心軸的外側面以及插接套內側面為形狀以及大小一致的第二多棱面，所述插接套滑動連接在空心軸的外側面上。
進一步地，所述沖洗裝置包括沿垂直方向對稱滑動設置在齒輪兩側的工作箱上端的安裝桿，所述工作箱的上端對稱固定連接有與工控機通信連接且用于驅動安裝桿滑動的多節電動伸縮桿，所述安裝桿的下端固定連接有長條形噴頭，所述長條形噴頭的進水口連通有連接管，所述連接管的另一端固定連接在高壓去離心水箱的出水口上。
進一步地，所述第二篩網的下端固定連接有向下傾斜的導流板，所述導流板與第一篩網之間形成用于去離子水流出的空間，所述收集裝置設置在導流板向下傾斜的一側。
與現有技術相比，本發明的有益效果在于：
1、本發明提供的生物電池耦合人工濕地，構造簡單、水處理效果良好。
2、本發明在水處理的方法中，通過生物電池耦合人工濕地強化了人工濕地的脫氮性能，主要為硝酸鹽氮還原作用得到強化。
3、本發明通過設置過濾清洗裝置，能夠對污泥進行分層處理，使得污泥平攤為薄層，從而對污泥的過濾以及清洗效果均更好，同時也能夠加快對污泥的清洗效率。
4、本發明通過設置篩分裝置，能夠對污泥進行平攤和過濾，通過驅動機構的驅動，能夠防止污泥堵塞。
5、本發明通過電機、轉動軸以及連接機構之間的配合設置，能夠單獨對每層的放置框上的污泥進行清洗，同時還能夠同時對多層的放置框上的污泥進行往復運動，使得未處理過的污泥經過不銹鋼篩網進行過濾。
（發明人：周明;王彥堂;許煜瀟）
