[發明專利]一種生態浮島耦合沉積型微生物燃料電池水體修復系統

在審

• 申請號: 201610983371.5
• 申請日: 2016-11-08
• 公開（公告）號: CN106630158A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 仝心怡;吳明松;趙晴;王子祎;馮振萍;馬仕慈;張騏棟;李雪琪
• 申請（專利權）人: 東北大學秦皇島分校
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F11/02;H01M8/16
• 代理公司: 北京聯創佳為專利事務所(普通合伙)11362
• 代理人: 郭防,王培境

技術領域

本發明涉及一種生態浮島耦合沉積型微生物燃料電池水體修復系統，具體屬于水體修復技術領域。

背景技術

隨著人口增長、工業化和城鎮化進程的迅速推進，人類的生活和生產活動產生了大量的污染物質。這些污染物質或者未經任何處理，或者處理程度不夠，或者排放總量太高，排放到河流、湖泊等天然水體中。由于污染負荷超過了水體的自凈能力，造成水質變差和惡化，水體發黑發臭，大量生活污水或含氮、磷工業廢水排入水體，使水中有機氮和各種無機氮化物、磷酸鹽含量增加，多類持久性有機污染物(POPs)在水體底泥中富集，難于自然降解，使水體惡化。景觀水體污染主要表現為兩個方面，一是景觀水的污染，二是景觀水底泥的污染，兩者污染情況都不容小覷。

目前景觀水體處理技術主要有外源性污染物質的控制技術，包括水體周邊廢水的集中處理、恢復和重建濱岸帶生態系統；內源性污染物質的控制技術，包括采用工程性措施(稀釋和沖刷、底泥疏浚、底泥覆蓋、氣體抽提技術、空氣吹脫技術)、化學方法(投加石灰法、原位化學反應技術)、生物－生態強化法(水生植物修復技術、生物調控、仿生植物凈化技術、土地處理技術、深水曝氣技術)等。但工程量大，成本高，易造成二次污染，操作復雜，不易管理。為了解決上述問題，研究一種水體修復系統，利用生態浮島耦合沉積型微生物燃料電池從而有效凈化水體，顯得尤為必要。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種生態浮島耦合沉積型微生物燃料電池水體修復系統，能夠有效去除水體中的污染物，成本低，易于控制管理。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

一種生態浮島耦合沉積型微生物燃料電池水體修復系統，包括生態浮島、微生物燃料電池、傳感器組、加藥裝置和若干塊太陽能板，所述微生物燃料電池設置于生態浮島周圍；所述傳感器組設置于生態浮島的下表面，所述太陽能板和加藥裝置均設置于生態浮島上表面；微生物燃料電池和太陽能板均通過電能采集板與蓄電池相連；傳感器組和加藥裝置均與蓄電池相連；所述加藥裝置通過投藥管與微生物燃料電池相連。

前述生態浮島耦合沉積型微生物燃料電池水體修復系統中，生態浮島的骨架采用不銹鋼、纖維強化塑料、不銹鋼加發泡聚苯乙烯、鹽化乙烯合成樹脂或混凝土制成，生態浮島內部填充海綿或泡沫，還設有供植物生長的圓形孔、三角形孔或方形孔。

前述生態浮島耦合沉積型微生物燃料電池水體修復系統中，生態浮島中種植的植物為燈芯草、梭魚草、細葉莎草、花葉蘆竹、美人蕉、黃菖蒲、水禾、聚草、旱傘草、千屈菜、香菇草、紅蓮子草、大花皇冠、小香蒲或水葫蘆。

前述生態浮島耦合沉積型微生物燃料電池水體修復系統中，傳感器組為實時監測水體溫度、流速、pH、溶解氧和濁度以及微生物燃料電池的電壓和電流的傳感器，并將數據記錄在數據卡中，通過移動網絡發送數據。優選地傳感器組采用單片機、PLC、ARM或DSP。

前述生態浮島耦合沉積型微生物燃料電池水體修復系統中，加藥裝置包括依次連接的藥劑箱、加藥泵、軟管和投藥管，所述藥劑箱和加藥泵設置在生態浮島上，所述投藥管設置于底泥中。

前述生態浮島耦合沉積型微生物燃料電池水體修復系統中，投藥管為螺旋形有機玻璃投藥管，管表面間隔5～10cm設置一圓形小孔；每隔1～5天，加藥泵將藥劑箱中表面活性劑通過軟管和投藥管加入底泥中。

前述生態浮島耦合沉積型微生物燃料電池水體修復系統中，表面活性劑為吐溫系列表面活性劑、Span系列表面活性劑、脂肪醇聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚乙二醇、二芐基聯苯基聚氧乙烯醚、烷基二苯醚二磺酸鈉、特辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸鹽或蓖麻油聚氧乙烯醚。

前述生態浮島耦合沉積型微生物燃料電池水體修復系統中，投藥管的下面設有鐵錐。

前述生態浮島耦合沉積型微生物燃料電池水體修復系統中，微生物燃料電池包括陰極、陽極和導線，所述陰極纏繞在生態浮島周圍，通過導線與電能采集板相連；所述陽極設置于底泥中，通過導線與陰極相連；所述陽極纏繞在投藥管上。

前述生態浮島耦合沉積型微生物燃料電池水體修復系統中，陰極和陽極均由碳刷構成。