一种上行垂直流人工湿地耦合微生物电解池强化脱氮的方法及装置

本发明公开了一种上行垂直流人工湿地耦合微生物电解池强化脱氮的方法及装置，步骤：A、由系统底部均匀布水，废水首先沿底部非导电填料层呈推流式上升；B、废水流入阳极导电填料层；C、接着废水流入非导电填料隔离层，为阴极导电填料层和阳极导电填料层之间分隔器；D、废水流入阴极导电填料层，硝酸盐氮得到自养反硝化去除；E、废水经上部非导电填料层内排水管流出。阳极导电填料层分别与非导电填料隔离层、底部非导电填料层相连，阴极导电填料层分别与上部非导电填料层、非导电填料隔离层相连，阴极集电极和阳极集电极分别放置在阴极导电填料层及阳极导电填料层内。操作简单，大幅度提高上行垂直流人工湿地对低碳高硝氮这类废水的去除效能。</p

STUDIES ON PURIFICATION TECHNOLOGY OF THE INTEGRATED SYSTEM OF MEMBRANE BIOREACTOR- CONSTRUCTED WETLAND

单一污水处理技术难以满足不同水质、不同处理要求的需要；多种技术的组合与优化是解决这一问题的必然趋势。研究不同处理技术的组合工艺优化将对提高污水处理的质量和效率有着重要意义。膜生物反应器技术(SMBR)以占地面积小，处理效率高、操作简单而广泛应用于高浓度及难降解污水的处理中。它对有机物、悬浮固体的去除效果甚佳，但处理后的出水氮(N)、磷(P)浓度偏高。人工湿地技术(CW)以其价格低廉、较高的N、P去除率、易于管理、环境效益好等诸多优势得到广泛的应用。但是人工湿地存在着占地面积过大并且受季节和温度影响严重等问题。 膜生物反应器-人工湿地复合工艺则取两者之长、补两者之短，利用SMBR的高效降解性能及人工湿地的高效脱氮除磷能力，在城镇人口集中的生活小区、高校及工厂宿舍的生活污水及暴雨径流等污水的处理与回用中将有良好的应用前景。本论文以一体式膜生物反应器-复合垂直流人工湿地(SMBR-IVCW)复合系统作为典型代表，从以下三方面进行工艺组合及优化研究，具体结果如下： 1、首先开展一体式膜生物反应器(SMBR)的运行条件优化研究。通过对膜通量(JV)、污泥浓度(MLSS)、曝气量(Q气)、泵抽吸/停止时间(tR/tS)、反应器上升流面积/下降流面积(Ar/Ad)这五个操作参数进行L16(45)的五因素四水平正交试验，得到了SMBR达到高净化效果、低膜污染速率双赢的优化操作条件：JV=10L/m2•h，MLSS=7g/L，Q气=6m3/h，tR/tS=4min/1min，Ar/Ad=1.7。同时发现溶解性胞外多聚物(EPSS)是膜污染形成和发展的主要物质，其蛋白和多糖比例(M)与膜压差上升速率(K)存在线性关系。 2、在此运行条件优化的基础之上，应用SMBR-IVCW复合系统处理不同浓度综合污水。在高、中、低三种进水浓度下，设置了11种水力负荷组合，进行净化效果和运行稳定性的比较，得到了满足不同需要的优化水力组合条件： (1) 在高浓度进水条件下，最好的水力负荷组合方式为：SMBR，1000L/d；IVCW，375mm/d。在此水力负荷组合下，SMBR-IVCW系统总停留时间为19.22h，处理后出水中CODCr、TP、NH3-N等指标达到或优于地表水环境质量标准Ⅲ类；TN < 6mg /L。 (2) 在中浓度进水条件下，较好的水力负荷组合为：SMBR，1000L/d；IVCW，375mm/d。此条件下，出水中CODCr、TP、NH3-N等指标均达到或优于地表水Ⅲ类，TN达到Ⅴ类。 (3) 在低浓度进水条件下，较好的水力负荷组合为：SMBR，1000L/d；IVCW，500mm/d。在此条件下，出水中COD、TP、NH3-N等指标达到或优于地表水Ⅱ类，TN达到Ⅳ类。 3、针对实际工程中可能出现的SMBR-IVCW复合系统冬季处理效果下降的情况，开展了SMBR-IVCW复合系统的季节性差异研究，进行植物生长季节和非生长季节复合系统处理效果的比较，得到： (1) SMBR-IVCW在植物非生长季节(低温)时的运行稳定性及总体净化效果均降低。非生长季节(低温)时，SMBR中膜组件截留分离的负担增加，膜污染形成加快，运行稳定性降低；而IVCW单元的TN去除率却高于生长季节(常温)。 (2) 在实际工程中，通过调整SMBR-IVCW系统的组合方式以及水力负荷匹配量可以消除因水质、水量变化以及季节性差异造成的复合系统处理效果的差别。对高浓度进水，生长季较好的水力负荷组合为：SMBR，1000L/d，IVCW，375mm/d；植物非生长季的较佳水力负荷组合为：SMBR，1000L/d，IVCW，250mm/d。对中浓度进水，植物生长季的较佳水力负荷组合为：SMBR，1000L/d，IVCW，500mm/d；植物非生长季的较佳水力负荷组合为：SMBR，1000L/d，IVCW，375mm/d。对低浓度进水，植物生长季的较佳水力负荷组合为：SMBR，1500L/d，IVCW，500mm/d；植物非生长季的较佳水力负荷组合为：SMBR，1000L/d，IVCW，500mm/d。 根据不同的需要，SMBR-IVCW复合系统可以通过串联、并联、部分分流等多种组合方式及条件优化，达到高净化效果、高处理效率、低成本的目标

污水处理中的人工湿地强化技术研究

人工湿地作为一种新型污水生态处理工艺受到越来越广泛的重视，在生活污水、特种工业废水、采矿污水、农业和畜牧业污水以及水产养殖废水等处理中得到了广泛的应用。但是其本身的局限却限制了它在高浓度废水、某些工业废水处理等方面的应用，在寒冷地区的应用也受到限制。本研究分析了一些强化技术（如湿地内部要素强化、工艺强化和工程强化等）在提高人工湿地的净化效能以及扩大其应用范围的可能性

污水处理中的人工湿地强化技术研究

人工湿地作为一种新型污水生态处理工艺受到越来越广泛的重视,在生活污水、特种工业废水、采矿污水、农业和畜牧业污水以及水产养殖废水等处理中得到了广泛的应用。但是其本身的局限却限制了它在高浓度废水、某些工业废水处理等方面的应用,在寒冷地区的应用也受到限制。本研究分析了一些强化技术(如湿地内部要素强化、工艺强化和工程强化等)在提高人工湿地的净化效能以及扩大其应用范围的可能性

微生物燃料电池与人工湿地耦合系统研究进展

将微生物燃料电池（microbial fuel cell, MFC）与人工湿地（constructed wetland, CW）相结合是近几年来出现的一种新型产能及废水净化工艺。在综述CW-MFC耦合系统产电机理及其发展的基础上进一步分析讨论了当前研究中影响系统性能的组成要素（植物、微生物、电极及分隔材料）和运行参数（碳源、氧化还原电位及水力停留时间）两个方面，最后总结了当前尚未解决的关键问题，对今后耦合系统的潜在应用进行了展望

水生植物能源化利用技术与方法研究进展

水生植物资源极其丰富,在水体生态系统中起着举足轻重的作用,但其巨大的生物量会造成水体二次污染。文章介绍了水生植物资源化利用的现状,并重点综述了水生植物在厌氧发酵产气、微藻生物柴油及微生物燃料电池产电能源化利用的研究进展,为实现水生植物能源化发展提供可靠的依据

微生物燃料电池与人工湿地耦合系统研究进展

将微生物燃料电池（microbial fuel cell, MFC）与人工湿地（constructed wetland, CW）相结合是近几年来出现的一种新型产能及废水净化工艺。在综述CW-MFC耦合系统产电机理及其发展的基础上进一步分析讨论了当前研究中影响系统性能的组成要素（植物、微生物、电极及分隔材料）和运行参数（碳源、氧化还原电位及水力停留时间）两个方面，最后总结了当前尚未解决的关键问题，对今后耦合系统的潜在应用进行了展望

水生植物能源化利用技术与方法研究进展

水生植物资源极其丰富,在水体生态系统中起着举足轻重的作用,但其巨大的生物量会造成水体二次污染。文章介绍了水生植物资源化利用的现状,并重点综述了水生植物在厌氧发酵产气、微藻生物柴油及微生物燃料电池产电能源化利用的研究进展,为实现水生植物能源化发展提供可靠的依据