公布日：2023.08.25
申请日：2023.07.03
分类号：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
本发明公开了一种生物电池耦合人工湿地，涉及人工湿地技术领域，包括设置在布水管上方的下层填料区；设置在下层填料区上侧的上层填料区；设置在上层填料区上侧的生物膜架体。本发明的生物电池耦合人工湿地，构造简单、水处理效果良好。本发明公开了一种生物电池耦合人工湿地的水处理方法，首先通过过滤清洗装置对污泥进行处理后并驯化，其次将污泥加在上层填料的稀土强化的生物膜电极附近，通入污水使得人工湿地进行运行，对水进行处理。本发明，通过生物电池耦合人工湿地强化了人工湿地的脱氮性能，主要为硝酸盐氮还原作用得到强化。
权利要求书
1.一种生物电池耦合人工湿地，包括湿地主体、种植在湿地主体的净化植物、设在湿地主体底部的布水管和外接的电源，其特征在于：还包括：设置在布水管上方的下层填料区，以用于承托层填料；设置在下层填料区上侧的上层填料区；设置在上层填料区上侧的生物膜架体，以用于挂设稀土强化的生物膜电极，从而附着生物膜为进行异养反硝化和自养反硝化的微生物提供更大的附着面积和生长环境。
2.一种生物电池耦合人工湿地水处理方法，包括权利要求1所述的一种生物电池耦合人工湿地，其特征在于：步骤S1.从污水处理厂缺氧池采集污泥，用过滤清洗装置过滤其中的杂质，并采用去离心水对过滤清洗装置过滤后的污泥清洗三次，然后将清洗后的污泥转移至厌氧环境中培养一周，定时投加营养液，定期搅拌，保持污泥活性，直至污泥驯化完成；步骤S2.将驯化好的活性污泥加入到湿地上层填料的稀土强化的生物膜电极附近，启动人工湿地进水泵，将污水通入布水管，在人工湿地中连续运行，污水覆盖生物膜电极，进行挂膜，并定期检测试验装置出水污染物浓度，直至生物膜电极的生物膜驯化成功及装置稳定运行；步骤S3.打开电源并控制电压值为12-17V，通电时间为2-6小时，生物膜电极调整间距为80mm-120mm，水力停留时间为8-12小时，环境温度在25至30℃，通过人工湿地对污水进行净化处理。
3.根据权利要求2所述的一种生物电池耦合人工湿地水处理方法，其特征在于：所述过滤清洗装置包括多个可沿水平方向往复摆动且用于对污泥进行平摊和过滤的筛分装置、用于对污泥进行去离子水冲洗的冲洗装置以及用于收集清洗后的去离子水的收集装置，多个所述筛分装置由同一驱动机构分别驱动滑动。
4.根据权利要求3所述的一种生物电池耦合人工湿地水处理方法，其特征在于：所述筛分装置包括沿水平方向滑动设置在工作箱中的放置框，所述放置框的两端固定连接有用于放置不锈钢筛网的限位板，所述不锈钢筛网下端的放置框沿水平方向开设有用于滑动连接插板的矩形通槽，所述工作箱的两端设置有用于使插板临时固定在矩形通槽中的限位组件，所述矩形通槽的上下端的放置框分别设置为供去离子水排出的第一筛网和第二筛网。
5.根据权利要求4所述的一种生物电池耦合人工湿地水处理方法，其特征在于：所述放置框的前侧开设有内陷式齿条，所述工作箱的前侧开设有多个与内陷式齿条处于同一水平面的装配槽，所述装配槽中设置有用于带动放置框移动的齿轮组件，所述齿轮组件由驱动装置驱动转动。
6.根据权利要求5所述的一种生物电池耦合人工湿地水处理方法，其特征在于：所述齿轮组件包括转动连接在空心轴两端的安装板和固定连接在空心轴中部的齿轮，所述空心轴沿垂直方向设置，所述安装板固定连接在装配槽上下端的工作箱上，所述齿轮穿过装配槽并与内陷式齿条啮合连接，所述驱动装置用于驱动空心轴转动。
7.根据权利要求6所述的一种生物电池耦合人工湿地水处理方法，其特征在于：每两个相邻的所述齿轮组件之间设置有安装间隙，所述驱动装置包括转动轴和与工控机通信连接的电机，所述电机固定连接在工作箱上，所述转动轴固定连接在电机的输出轴上，所述转动轴和空心轴同轴心、且所述空心轴的内侧直径大于转动轴的外侧直径，位于所述安装间隙的转动轴上滑动设置有能够单独与一个所述空心轴临时固定的连接机构。
8.根据权利要求7所述的一种生物电池耦合人工湿地水处理方法，其特征在于：所述连接机构包括固定连接在空心轴端部的连接套、固定连接在工作箱上且与工控机通信连接的第二气缸、固定连接在第二气缸输出端的连接板、转动连接在连接板远离第二气缸一端的滑动板上和固定连接在滑动板上端的插接套，所述插接套的外侧面以及连接套内侧面为形状以及大小一致的第一多棱面，所述空心轴的外侧面以及插接套内侧面为形状以及大小一致的第二多棱面，所述插接套滑动连接在空心轴的外侧面上。
9.根据权利要求8所述的一种生物电池耦合人工湿地水处理方法，其特征在于：所述冲洗装置包括沿垂直方向对称滑动设置在齿轮两侧的工作箱上端的安装杆，所述工作箱的上端对称固定连接有与工控机通信连接且用于驱动安装杆滑动的多节电动伸缩杆，所述安装杆的下端固定连接有长条形喷头，所述长条形喷头的进水口连通有连接管，所述连接管的另一端固定连接在高压去离心水箱的出水口上。
10.根据权利要求9所述的一种生物电池耦合人工湿地水处理方法，其特征在于：所述第二筛网的下端固定连接有向下倾斜的导流板，所述导流板与第一筛网之间形成用于去离子水流出的空间，所述收集装置设置在导流板向下倾斜的一侧。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决现有的水处理方法，在对污泥进行过滤时过滤不充分，对于且对污泥过滤时往往堆积较厚，不便于过滤和清洗的问题，本发明提供一种生物电池耦合人工湿地及水处理方法。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种生物电池耦合人工湿地，包括湿地主体、种植在湿地里的净化植物、设在湿地主体底部的布水管和外接的电源，其特征在于：
还包括：
设置在布水管上方的下层填料区，以用于承托层填料；
设置在下层填料区上侧的上层填料区；
设置在上层填料区上侧的生物膜架体，以用于挂设稀土强化的生物膜电极，从而附着生物膜为进行异养反硝化和自养反硝化的微生物提供更大的附着面积和生长环境。
一种生物电池耦合人工湿地水处理方法，包括上述的一种生物电池耦合人工湿地，
步骤S1.从污水处理厂缺氧池采集污泥，用过滤清洗装置过滤其中的杂质，并采用去离心水对过滤清洗装置过滤后的污泥清洗三次，然后将清洗后的污泥转移至厌氧环境中培养一周，定时投加营养液，定期搅拌，保持污泥活性，直至污泥驯化完成；
步骤S2.将驯化好的活性污泥加入到湿地上层填料的稀土强化的生物膜电极附近，启动人工湿地进水泵，将污水通入布水管，在人工湿地中连续运行，污水覆盖生物膜电极，进行挂膜，并定期检测试验装置出水污染物浓度，直至生物膜电极的生物膜驯化成功及装置稳定运行；
步骤S3.打开电源并控制电压值为12-17V，通电时间为2-6小时，生物膜电极调整间距为80mm-120mm，水力停留时间为8-12小时，环境温度在25至30℃，通过人工湿地对污水进行净化处理。
进一步地，所述过滤清洗装置包括多个可沿水平方向往复摆动且用于对污泥进行平摊和过滤的筛分装置、用于对污泥进行去离子水冲洗的冲洗装置以及用于收集清洗后的去离子水的收集装置，多个所述筛分装置由同一驱动机构分别驱动滑动。
进一步地，所述筛分装置包括沿水平方向滑动设置在工作箱中的放置框，所述放置框的两端固定连接有用于放置不锈钢筛网的限位板，所述不锈钢筛网下端的放置框沿水平方向开设有用于滑动连接插板的矩形通槽，所述工作箱的两端设置有用于使插板临时固定在矩形通槽中的限位组件，所述矩形通槽的上下端的放置框分别设置为供去离子水排出的第一筛网和第二筛网。
进一步地，所述放置框的前侧开设有内陷式齿条，所述工作箱的前侧开设有多个与内陷式齿条处于同一水平面的装配槽，所述装配槽中设置有用于带动放置框移动的齿轮组件，所述齿轮组件由驱动装置驱动转动。
进一步地，所述齿轮组件包括转动连接在空心轴两端的安装板和固定连接在空心轴中部的齿轮，所述空心轴沿垂直方向设置，所述安装板固定连接在装配槽上下端的工作箱上，所述齿轮穿过装配槽并与内陷式齿条啮合连接，所述驱动装置用于驱动空心轴转动。
进一步地，每两个相邻的所述齿轮组件之间设置有安装间隙，所述驱动装置包括转动轴和与工控机通信连接的电机，所述电机固定连接在工作箱上，所述转动轴固定连接在电机的输出轴上，所述转动轴和空心轴同轴心、且所述空心轴的内侧直径大于转动轴的外侧直径，位于所述安装间隙的转动轴上滑动设置有能够单独与一个所述空心轴临时固定的连接机构。
进一步地，所述连接机构包括固定连接在空心轴端部的连接套、固定连接在工作箱上且与工控机通信连接的第二气缸、固定连接在第二气缸输出端的连接板、转动连接在连接板远离第二气缸一端的滑动板上和固定连接在滑动板上端的插接套，所述插接套的外侧面以及连接套内侧面为形状以及大小一致的第一多棱面，所述空心轴的外侧面以及插接套内侧面为形状以及大小一致的第二多棱面，所述插接套滑动连接在空心轴的外侧面上。
进一步地，所述冲洗装置包括沿垂直方向对称滑动设置在齿轮两侧的工作箱上端的安装杆，所述工作箱的上端对称固定连接有与工控机通信连接且用于驱动安装杆滑动的多节电动伸缩杆，所述安装杆的下端固定连接有长条形喷头，所述长条形喷头的进水口连通有连接管，所述连接管的另一端固定连接在高压去离心水箱的出水口上。
进一步地，所述第二筛网的下端固定连接有向下倾斜的导流板，所述导流板与第一筛网之间形成用于去离子水流出的空间，所述收集装置设置在导流板向下倾斜的一侧。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的生物电池耦合人工湿地，构造简单、水处理效果良好。
2、本发明在水处理的方法中，通过生物电池耦合人工湿地强化了人工湿地的脱氮性能，主要为硝酸盐氮还原作用得到强化。
3、本发明通过设置过滤清洗装置，能够对污泥进行分层处理，使得污泥平摊为薄层，从而对污泥的过滤以及清洗效果均更好，同时也能够加快对污泥的清洗效率。
4、本发明通过设置筛分装置，能够对污泥进行平摊和过滤，通过驱动机构的驱动，能够防止污泥堵塞。
5、本发明通过电机、转动轴以及连接机构之间的配合设置，能够单独对每层的放置框上的污泥进行清洗，同时还能够同时对多层的放置框上的污泥进行往复运动，使得未处理过的污泥经过不锈钢筛网进行过滤。
（发明人：周明;王彦堂;许煜潇）
