[实用新型]厌氧流化床串联人工湿地型微生物燃料电池装置

说明书

本实用新型公开了厌氧流化床串联人工湿地型微生物燃料电池装置，包括：相串联的厌氧流化床及人工湿地型微生物燃料电池；所述厌氧流化床培养活性附着有生物膜的载体作为人工湿地型微生物燃料电池的阳极；本实用新型相对于传统的活性污泥法来说，本方案提出的厌氧流化床+人工湿地型微生物燃料电池的新型污水处理系统，两项装置串联可实现对污水的深度处理，提高水质处理效果；厌氧流化床能培养活性附着有生物膜的载体，用于人工湿地型微生物燃料阳极，可加快微生物燃料电池的启动。

技术领域

本实用新型涉及水处理利用技术领域，特别是涉及厌氧流化床串联人工湿地型微生物燃料电池装置。

背景技术

(1)能源是人类赖以生存和社会持续发展的重要物质基础。化石燃料维持了工业以及经济的发展，但能源消耗随着人口的增长而加剧，化石燃料已无法满足人口和经济快速增长的需求，能源紧缺问题不仅限制了工业与经济的发展，还造成了水资源短缺问题。

(2)随着世界人口的增长，世界耗水量急速增加，水污染问题日益严重，全球约有10亿人无法享有充足的饮用水，我国也成为13个缺水国家之一。常规的给水及废水处理需要较高的能源投入，这在一定程度上导致了用水紧张。在美国，水资源的基础管理就会消耗电能的4％-5％；约有1.5％的耗电单独用于污水的处理，每年水处理约投入250亿元，20年后预计会达600亿美元。

(3)厌氧微生物在流化床内与被处理的介质充分接触在其表面形成了生物薄膜，促进了传质，加快了固液反应速率，克服了现有固定床的堵塞问题，因此处理高浓度的有机废水。运行一段时间后在装置内可以形成活性附着有生物膜的载体。由于其负荷高，高径比比较大，因此装置占地面积较小。但厌氧流化床在处理高浓度有机废水时，若要达到污水排放标准，需进一步进行处理。

(4)人工湿地是利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用处理污水一种技术。人工湿地因其表层好氧、底部厌氧，与微生物燃料电池阴极好氧、阳极厌氧的环境条件相吻合，因此可以将两者相结合，形成人工湿地型微生物燃料电池(Constructed Wetlands-Microbial Fuel Cell,CW-MFC)。CW-MFC系统在处理污水的同时能回收电能，并且加速污水中有机物的厌氧降解过程。

现有文献中，李先宁等人研究水力停留时间为2d以葡萄糖为底物采用连续进水的的CW-MFC系统处理污水及产电性能，得出系统对COD的去除率大于90％，获得电流密度为2A/m³。Asheesh等人研究了CW-MFC系统对于废水燃料系统对于染料废水中COD及燃料的降解情况，取得良好后CW-MFC的处理效果。Zhao等研究了CW-MFC和CW系统发现，CW-MFC系统较CW系统能获得更高的COD去除率和功率密度。Villasenor等采取水平表面流式人工湿地系统-微生物燃料电池系统对不同浓葡萄糖进水进行处理取得良好的效果。因此在处理污水方面，人工湿地型微生物燃料电池具有较强的能力。

现有技术中公开了CN200910013757-厌氧流化床空气阴极微生物燃料电池装置，该专利将微生物燃料电池阳极厌氧与厌氧流化床厌氧的环境相结合，厌氧流化床为其电子的来源，对于污水的处理是厌氧反应机理，高COD(以其文中提及的啤酒废水为例，其COD值一般在1000-5000mg/L)去除率为80％的话，处理后的水仍是不达标的(GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中规定污水排放COD最高为一级B 60mg/L)，排放的污水需进一步处理。

综上所述，现有技术存在的问题是设备在运行方面受水质水量影响较大，出水水质不稳定，生成的污泥不容易沉淀去除。高COD进水需要进一步处理。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了厌氧流化床串联人工湿地型微生物燃料电池装置，厌氧流化床及人工湿地型微生物燃料电池这两项装置串联可实现对污水的深度处理，提高水质处理效果。