[发明专利]一种基于微电结构模块化湿地基质及利用其净化黑臭水体方法

权利要求书

1.一种基于微电结构模块化湿地基质，其特征在于：所述湿地基质由若干个模块化湿地基质主体（1）组成，所述若干个模块化湿地基质主体（1）结构均为水平截面为六边形块体的模块化基质，每个模块化湿地基质主体（1）均包含栽种区（2）和基质区（3）；其中：

所述栽种区（2）：为数个均匀分布于基质区（3）中的从顶部到底部的贯穿孔，孔径为3~4cm；

所述基质区（3）：为由混凝土均匀等比例固化废钢渣（3-1）、超细碳纤维（3-3）和铁丝（3-2）构造成型的六边形块体基质，所述六边形块体基质的外接圆直径为500~600mm，厚度为100~300mm，六边形块体基质底部埋入钢制搭钩（1-1）；

所述基质区（3）：按质量比废钢渣（3-1）占比50%、铁丝（3-2）占比10%、超细碳纤维（3-3）占比20%、混凝土（3-4）占比20%；

当若干个模块化湿地基质主体（1）采用平面布设方式时，每相邻两个模块化湿地基质主体（1）均采用钢制搭钩（1-1）连接在一起，所述栽种区（2）内栽种有植物；

当若干个模块化湿地基质主体（1）采用叠放布设方式时，位于上层的若干个模块化湿地基质主体（1）与位于下层的若干个模块化湿地基质主体（1）一一对应设置，每层若干个模块化湿地基质主体（1）的每相邻两个模块化湿地基质主体（1）均采用钢制搭钩（1-1）连接在一起，位于上层的若干个模块化湿地基质主体（1）的若干个栽种区（2）与位于下层的若干个模块化湿地基质主体（1）的若干个栽种区（2）一一对应设置，每个一一对应设置的栽种区（2）内栽种有植物；

所述铁丝（3-2）和超细碳纤维（3-3）复合而成的导电体及铁丝（3-2）和超细碳纤维（3-3）构成的电解池-铁碳微电解为微电结构。

2.根据权利要求1所述的一种基于微电结构模块化湿地基质，其特征在于：所述废钢渣（3-1）中包含大孔和中孔，所述大孔直径为350~400微米，所述中孔直径为80~100微米；

所述超细碳纤维（3-3）中包含有微纳米微孔的碳纤维体，其中纳米孔占比80%；

所述铁丝（3-2）：协同超细碳纤维（3-3）构成原电池和电解池，在产电细菌产电过程中传递电荷，并作为电极参与铁碳微电解反应；

所述微电结构将超细碳纤维（3-3）基质表面和废钢渣（3-1）基质表面附着生长的产电细菌产生的电子由低电位区传递到异位高电位区参与还原反应-氧的还原反应或反硝化细菌利用参与反硝化脱氮反应；同时这种微电结构通过电化学氧化降解有机物高效除臭，利用厌氧菌分解有机物产生电荷。

3.一种利用权利要求1或2所述的基于微电结构模块化湿地基质净化黑臭水体方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤一：黑臭水体流入包含植物的模块化湿地基质主体（1）内，基质区（3）的废钢渣（3-1）和超细碳纤维（3-3）吸附污染物、并利用附着生长的微生物和根际酶协同氧化有机污染物、氨氮，实现对黑臭水体的初步净化，植物也同步吸收氮、磷污染物对黑臭水体进行同步净化；

步骤二：附着于基质区（3）的产电微生物和根际酶氧化有机污染物产生电子，电子通过微电结构中的铁丝（3-2）和超细碳纤维（3-3）快速到达高电位点，实现电子的快速传递与再分配，电子被电子受体、反硝化细菌利用，参与还原反应，完成氧化还原反应过程，实现反硝化脱氮，完成产电；

步骤三：铁丝（3-2）和超细碳纤维（3-3）构成电解池-铁碳微电解；

步骤四：黑臭水体中的铁丝（3-2），在好氧环境下被氧化成铁离子Fe³⁺，铁离子Fe³⁺与磷酸根反应形成沉淀，沉积于基质区（3）内，被植物吸收，进一步强化除磷。