白丝美女被狂躁免费视频网站,500av导航大全精品,yw.193.cnc爆乳尤物未满,97se亚洲综合色区,аⅴ天堂中文在线网官网

首頁(yè) / 專(zhuān)利庫(kù) / 水處理 / 厭氧池 / 耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的生物電化學(xué)裝置和方法

耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與體的生物電化學(xué)裝置和方法

閱讀:1046發(fā)布:2020-07-30

專(zhuān)利匯可以提供耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與體的生物電化學(xué)裝置和方法專(zhuān)利檢索,專(zhuān)利查詢,專(zhuān)利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 公開(kāi)了一種耦合 凈化 養(yǎng)殖池塘底泥與 水 體 的 生物 電化學(xué)裝置。裝置包括:設(shè)于養(yǎng)殖池塘底泥中的生物電化學(xué) 陽(yáng)極 ,漂浮于養(yǎng)殖池塘水體上的生物電化學(xué) 陰極 ,生物電化學(xué)陽(yáng)極與生物電化學(xué)陰極之間通過(guò) 導(dǎo)線 連接;其中,所述生物電化學(xué)陽(yáng)極包括兩個(gè)金屬網(wǎng),以及夾在兩個(gè)金屬網(wǎng)之間的活性 碳 氈;所述的生物電化學(xué)陰極包括金屬 支撐 網(wǎng),金屬支撐網(wǎng)上覆有導(dǎo)電 纖維 棉 或?qū)щ姾>d,種植水生 植物 。本發(fā)明還公開(kāi)了利用該裝置耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的方法。本發(fā)明通過(guò)在養(yǎng)殖池塘中構(gòu)建生物電化學(xué)系統(tǒng),利用底泥和水體中 氧 化還原電位的不同,強(qiáng)化底泥中有機(jī)物的降解和礦化,促進(jìn)水體中硝態(tài)氮的反硝化以及污染物的去除,在原位實(shí)現(xiàn) 污泥 減量化、無(wú)害化和水質(zhì)凈化。,下面是耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與體的生物電化學(xué)裝置和方法專(zhuān)利的具體信息內(nèi)容。

1.一種耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與體的生物電化學(xué)裝置,其特征在于,包括:設(shè)于養(yǎng)殖池塘底泥中的生物電化學(xué)陽(yáng)極,漂浮于養(yǎng)殖池塘水體上的生物電化學(xué)陰極,生物電化學(xué)陽(yáng)極與生物電化學(xué)陰極之間通過(guò)導(dǎo)線連接;其中,所述生物電化學(xué)陽(yáng)極包括兩個(gè)金屬網(wǎng),以及夾在兩個(gè)金屬網(wǎng)之間的活性氈;所述的生物電化學(xué)陰極包括金屬支撐網(wǎng),金屬支撐網(wǎng)上覆有導(dǎo)電纖維或?qū)щ姾>d,種植水生植物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的生物電化學(xué)裝置,其特征在于,所述的生物電化學(xué)陽(yáng)極為豎直設(shè)置的多個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的生物電化學(xué)裝置,其特征在于,所述的導(dǎo)電纖維棉或?qū)щ姾>d為多孔結(jié)構(gòu),厚度為2~5cm,孔徑為20~50PPI。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的生物電化學(xué)裝置,其特征在于,陰陽(yáng)極投影面積比例為1:1~1:2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的生物電化學(xué)裝置,其特征在于,生物電化學(xué)陰極設(shè)置于浮床內(nèi)。
6.一種耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的方法,其特征在于,包括:利用權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的生物電化學(xué)裝置;
(1)將生物電化學(xué)陽(yáng)極富集厭微生物后水平或豎直插入養(yǎng)殖池塘底泥中,使生物電化學(xué)陰極漂浮于養(yǎng)殖池塘水體上,連接生物電化學(xué)陽(yáng)極與生物電化學(xué)陰極,去除養(yǎng)殖池塘底泥中的有機(jī)污染物并凈化水體;
(2)在生物電化學(xué)裝置的啟動(dòng)階段,將外電路開(kāi)路放置2至3天,監(jiān)測(cè)開(kāi)路電壓,當(dāng)開(kāi)路電壓達(dá)到500mV時(shí),閉合外電路;
(3)監(jiān)測(cè)養(yǎng)殖池塘水體與底泥的污染物濃度變化,達(dá)到處理目標(biāo)時(shí)移除裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的方法,其特征在于,所述的生物電化學(xué)陽(yáng)極在水平放置時(shí)處于泥水界面15cm以下;所述的生物電化學(xué)陽(yáng)極豎直放置時(shí)處于泥水界面10cm以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的方法,其特征在于,所有的生物電化學(xué)陽(yáng)極等間距豎直插入養(yǎng)殖池塘底泥中。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的方法,其特征在于,所述的生物電化學(xué)陰極鄰近養(yǎng)殖池塘曝氣裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的方法,其特征在于,當(dāng)生物電化學(xué)裝置的兩極電勢(shì)差低于200mV時(shí),將生物電化學(xué)陽(yáng)極重新富集厭氧微生物或移至新的待處理底泥區(qū)域。

說(shuō)明書(shū)全文

耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與體的生物電化學(xué)裝置和方法

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域,特別涉及一種耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的生物電化學(xué)的裝置和方法。

背景技術(shù)

[0002] 中國(guó)水域廣闊,水產(chǎn)資源種類(lèi)豐富,是世界上從事水產(chǎn)養(yǎng)殖歷史最悠久的國(guó)家之一。近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高,國(guó)民對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品的需求也與日俱增,因此水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)得到迅猛發(fā)展。然而,高速發(fā)展的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)也伴隨著諸多環(huán)境問(wèn)題。最典型的環(huán)境污染源是水產(chǎn)養(yǎng)殖中的剩余餌料和水產(chǎn)動(dòng)物代謝物,據(jù)統(tǒng)計(jì),在魚(yú)類(lèi)養(yǎng)殖過(guò)程所投放的飼料中氮、磷大約只有9.1%和17.4%被魚(yú)同化,剩余餌料和排泄物中大量的氮磷等元素或沉積于底泥當(dāng)中,或溶解于水體,并在底泥和水體中不斷轉(zhuǎn)變。殘余餌料和糞便的腐敗分解導(dǎo)致水體溶解降低、pH下降、COD升高,滋生病原菌,并且產(chǎn)生大量底泥。不僅如此,藥物在養(yǎng)殖業(yè)中被廣泛使用甚至濫用,消毒劑、抗生素、激素、疫苗等都是潛在的環(huán)境污染物。這些藥物難以被生物降解,從而不斷在水體和底泥中富集,不僅影響水產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量,更可能通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體,威脅著人類(lèi)的健康和安全。水產(chǎn)養(yǎng)殖污染同樣受到人類(lèi)活動(dòng)的影響,工業(yè)中常見(jiàn)的難降解污染物(如多環(huán)芳、多氯聯(lián)苯等)以及農(nóng)業(yè)廣泛使用的農(nóng)藥、化肥,都會(huì)通過(guò)地表徑流進(jìn)入養(yǎng)殖水域并沉積于土壤、底泥中,構(gòu)成潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
[0003] 生物電化學(xué)系統(tǒng)結(jié)合了生物技術(shù)和電化學(xué)氧化/還原技術(shù)的特點(diǎn),利用微生物的胞外電子傳遞能將有機(jī)物等底物中的能量轉(zhuǎn)化為電能。近期關(guān)于生物電化學(xué)的研究始終受制于較低的庫(kù)倫效率而難以成為較好的能源獲取手段,但是其展現(xiàn)出的污染物降解能力讓研究人員對(duì)生物電化學(xué)系統(tǒng)有了新的應(yīng)用領(lǐng)域。在生物電化學(xué)的陽(yáng)極,微生物處于厭氧環(huán)境中,底物降解產(chǎn)生的電子通過(guò)外電路傳遞到陰極,最終與電子受體結(jié)合。而陰極將外電路的電子與最終電子受體結(jié)合,電子受體可以是氧氣或其他氧化性物質(zhì)。由于存在陰陽(yáng)極不同的氧化還原條件,使得兩極的微生物生理生化過(guò)程不斷被促進(jìn)。目前,以生物電化學(xué)為原理設(shè)計(jì)的污染物去除裝置已經(jīng)有人工濕地型微生物燃料電池、土壤生物燃料電池等,用以去除環(huán)境中的重金屬、難降解有機(jī)物、水體COD等。目前尚未有利用該原理處理水產(chǎn)養(yǎng)殖塘底泥或水體的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

[0004] 發(fā)明目的:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)新穎、利用生物電化學(xué)原理來(lái)耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的生物電化學(xué)裝置,本發(fā)明的另一目的是提供一種耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的方法。
[0005] 技術(shù)方案:本發(fā)明所述的耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的生物電化學(xué)裝置,包括:設(shè)于養(yǎng)殖池塘底泥中的生物電化學(xué)陽(yáng)極,漂浮于養(yǎng)殖池塘水體上的生物電化學(xué)陰極,生物電化學(xué)陽(yáng)極與生物電化學(xué)陰極之間通過(guò)導(dǎo)線連接;其中,所述生物電化學(xué)陽(yáng)極包括兩個(gè)金屬網(wǎng),以及夾在兩個(gè)金屬網(wǎng)之間的活性氈;所述的生物電化學(xué)陰極包括金屬支撐網(wǎng),金屬支撐網(wǎng)上覆有導(dǎo)電纖維或?qū)щ姾>d,種植水生植物。
[0006] 水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘的底泥處于厭氧環(huán)境,富含有機(jī)質(zhì)和疏水性污染物,利于生物電化學(xué)陽(yáng)極微生物對(duì)于底物的降解。與此同時(shí),養(yǎng)殖環(huán)境中,水產(chǎn)養(yǎng)殖水體布置有曝氣增氧裝置,水體中的溶解氧利于生物電化學(xué)系統(tǒng)中電子的消耗。本發(fā)明巧妙的利用水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘的環(huán)境條件特性,構(gòu)建生物電化學(xué)系統(tǒng),生物電化學(xué)陽(yáng)極的微生物在底泥中進(jìn)行厭氧降解,不會(huì)受制于電子積累,而生物電化學(xué)陰極有氧氣分子不斷與外電路電子結(jié)合,反過(guò)來(lái)促進(jìn)了生物電化學(xué)陽(yáng)極進(jìn)一步降解有機(jī)質(zhì)或污染物來(lái)產(chǎn)生電子。生物電化學(xué)陰極與水生植物結(jié)合,植物根系分泌物以及根系泌氧作用都能促進(jìn)陰極微生物的活性,在增快電子與氧氣結(jié)合的同時(shí),去除水中污染物。
[0007] 所述的生物電化學(xué)陽(yáng)極為豎直設(shè)置的多個(gè)生物電化學(xué)陽(yáng)極。相較于同等面積的單個(gè)陽(yáng)極,多個(gè)陽(yáng)極的構(gòu)型一方面可以在更大的空間區(qū)域作用于底泥污染物的降解;另一方面,多個(gè)陽(yáng)極構(gòu)型有更好的機(jī)械強(qiáng)度和抗剪切力特性,利于陽(yáng)極在底泥中的布置、回收和轉(zhuǎn)移。所述多個(gè)是指數(shù)量≥2,生物電化學(xué)陽(yáng)極的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際處理環(huán)境的需要進(jìn)行設(shè)置。
[0008] 生物電化學(xué)陰極結(jié)構(gòu)中,所述的導(dǎo)電纖維棉或?qū)щ姾>d為多孔結(jié)構(gòu),多孔結(jié)構(gòu)有利于微生物的大量增值,提高水處理效果,所述的導(dǎo)電纖維棉或?qū)щ姾>d的厚度為2~5cm,孔徑為20~50PPI。在該范圍內(nèi)的生物電化學(xué)陰極材料能夠較好地富集電化學(xué)活性微生物,較快在孔隙中形成生物膜,利于微生物催化外電路電子與電子受體(如氧氣)結(jié)合。
[0009] 所述生物電化學(xué)陰極設(shè)置于浮床內(nèi)。浮床為生物電化學(xué)陰極的漂浮提供浮力,使陰極剛好浸沒(méi)于水面,可由PVC管或泡沫管制成。
[0010] 陰陽(yáng)極投影面積比例在1:1~1:2。兩極生物電化學(xué)活性微生物的生物量和代謝活性是設(shè)置陰陽(yáng)極面積比的主要影響因素之一。處在陽(yáng)極區(qū)域的厭氧電化學(xué)活性菌消耗底物產(chǎn)生胞外電子,這些電子經(jīng)由外電路傳遞至陰極。當(dāng)陰極上電子與電子受體結(jié)合的速率與陽(yáng)極產(chǎn)生電子的速率相匹配時(shí),系統(tǒng)展現(xiàn)出最佳的污染物去除效能。
[0011] 連接生物電化學(xué)系統(tǒng)陰陽(yáng)兩極的導(dǎo)線應(yīng)包裹防水膠皮,并在電路中連接10~1000Ω的電阻以控制兩極電位和電子流速,來(lái)達(dá)到最適氧化還原電位。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的方法,包括:利用所述的生物電化學(xué)裝置;
[0013] (1)將生物電化學(xué)陽(yáng)極富集厭氧微生物后水平或豎直插入養(yǎng)殖池塘底泥中,使生物電化學(xué)陰極漂浮于養(yǎng)殖池塘水體上,連接生物電化學(xué)陽(yáng)極與生物電化學(xué)陰極,構(gòu)建生物電化學(xué)裝置。
[0014] (2)在生物電化學(xué)裝置的啟動(dòng)階段,將外電路(即陰陽(yáng)極之間的電路連接)開(kāi)路放置2至3天,使生物電化學(xué)陽(yáng)極區(qū)域的分子氧被充分消耗,形成嚴(yán)格的厭氧環(huán)境,利于陽(yáng)極電化學(xué)活性微生物的生長(zhǎng)和代謝。同時(shí)監(jiān)測(cè)開(kāi)路電壓,當(dāng)開(kāi)路電壓達(dá)到500mV時(shí),閉合外電路,由外電路將產(chǎn)生的胞外電子傳遞至浮床的陰極區(qū)。
[0015] (3)監(jiān)測(cè)養(yǎng)殖池塘水體與底泥的污染物濃度變化,達(dá)到處理目標(biāo)時(shí)移除裝置。
[0016] 步驟(1)中,所述的生物電化學(xué)陽(yáng)極水平放置時(shí)處于泥水界面15cm以下;所述的生物電化學(xué)陽(yáng)極豎直放置時(shí)處于泥水界面10cm以下。陽(yáng)極放置時(shí),須固定于底泥層中,使其不受上覆水?dāng)_動(dòng)的干擾。同時(shí)陽(yáng)極插入的深度可以保證陽(yáng)極充分接觸沉積于底泥的污染物。以上深度可以滿足要求。
[0017] 其中,豎直放置方式更加有利于生物電化學(xué)陽(yáng)極的布置、回收和轉(zhuǎn)移,所有的生物電化學(xué)陽(yáng)極等間距豎直插入養(yǎng)殖池塘底泥中。
[0018] 所述的生物電化學(xué)陰極鄰近養(yǎng)殖池塘曝氣裝置,可為陰極提供較高的溶解氧濃度,有利于陰極反應(yīng)的進(jìn)行。
[0019] 在處理過(guò)程中,當(dāng)生物電化學(xué)裝置的兩極電勢(shì)差低于200mV時(shí),說(shuō)明電化學(xué)活性微生物產(chǎn)電性能降低,最好將生物電化學(xué)陽(yáng)極重新富集厭氧微生物或移至新的待處理底泥區(qū)域。
[0020] 有益效果:
[0021] 本發(fā)明通過(guò)在養(yǎng)殖池塘中構(gòu)建生物電化學(xué)系統(tǒng),利用底泥和水體中氧化還原電位的不同,強(qiáng)化底泥中有機(jī)物的降解和礦化,并促進(jìn)水體中硝態(tài)氮的反硝化以及污染物的去除,在原位實(shí)現(xiàn)污泥減量化、無(wú)害化和水質(zhì)凈化,不僅節(jié)約能源,更能提升凈化效能。
[0022] 本發(fā)明的方法可用于降解底泥中沉積的有機(jī)物(包括且不限于腐殖質(zhì)、纖維素、淀粉、揮發(fā)性脂肪酸)以及難降解的污染物(如多環(huán)芳烴、抗生素等),同時(shí)抑制耐藥菌和病原菌的增殖和擴(kuò)散。附圖說(shuō)明
[0023] 圖1為本發(fā)明耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的生物電化學(xué)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0024] 圖2為本發(fā)明耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的生物電化學(xué)裝置的剖面圖。

具體實(shí)施方式

[0025] 下面結(jié)合具體實(shí)施例,進(jìn)一步闡明本發(fā)明,應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍,在閱讀了本發(fā)明之后,本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0026] 如圖1、圖2,本實(shí)施例耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的生物電化學(xué)裝置,包括:設(shè)于養(yǎng)殖池塘底泥中的生物電化學(xué)陽(yáng)極1,漂浮于養(yǎng)殖池塘水體上的生物電化學(xué)陰極2,生物電化學(xué)陽(yáng)極與生物電化學(xué)陰極之間通過(guò)導(dǎo)線3連接。
[0027] 生物電化學(xué)陽(yáng)極呈“三明治型”,包括兩個(gè)金屬網(wǎng)101,以及夾在兩個(gè)金屬網(wǎng)101之間的活性碳?xì)?02,兩個(gè)金屬網(wǎng)可以通過(guò)固定件如絲將活性碳?xì)謯A緊固定。由于活性碳?xì)謴?qiáng)度不夠,金屬網(wǎng)一方面起支撐作用,使得生物電化學(xué)陽(yáng)極可以順利插入養(yǎng)殖塘底泥中,另一方面作為集流體,將生物電化學(xué)陽(yáng)極的電流引出,金屬網(wǎng)可以采用不銹金屬網(wǎng)?;钚蕴?xì)值暮穸葹?0mm~20mm,過(guò)厚的碳?xì)謺?huì)導(dǎo)致內(nèi)部活性微生物難以與底物充分接觸,使陽(yáng)極存在無(wú)效區(qū)域,過(guò)薄的碳?xì)蛛y以富集足量的功能微生物,限制了陽(yáng)極效能。活性碳?xì)挚梢詾閳A形、矩形等,可以根據(jù)實(shí)際情況放大或縮小,如半徑或邊長(zhǎng)為10~100cm?;钚蕴?xì)值膮捬跷⑸锔患捎贸R?guī)方法,如用清水洗滌塵屑后,分別依次用1mol/L鹽酸和1mol/L氫氧化鈉浸泡12h,再以清水洗凈后風(fēng)干,將活性碳?xì)衷谟?a href='/zhuanli/list-15461-1.html' target='_blank'>偏壓厭氧反應(yīng)器中培養(yǎng)1周以上,即可富集具有電化學(xué)活性的厭氧微生物。生物電化學(xué)陽(yáng)極為豎直設(shè)置且大小一致的3個(gè),等間距(間距沒(méi)有特別嚴(yán)格的要求,防止碳?xì)痔拷斐晌⑸飳?duì)底物的競(jìng)爭(zhēng)不均衡即可)插入在養(yǎng)殖塘底泥中,通過(guò)堆棧形式連接同一個(gè)生物電化學(xué)陰極。生物電化學(xué)陽(yáng)極也可以水平插入在養(yǎng)殖塘底泥中。
[0028] 生物電化學(xué)陰極2包括金屬支撐網(wǎng)201,金屬支撐網(wǎng)上覆有導(dǎo)電纖維棉或?qū)щ姾>d202,種植水生植物203。金屬支撐網(wǎng)201發(fā)揮支撐和集流體的作用,可以采用不銹鋼材料制成,導(dǎo)電纖維棉或?qū)щ姾>d202的厚度在20mm以上,孔徑約為30PPI,在導(dǎo)電纖維棉或?qū)щ姾>d上開(kāi)口,栽種浮水或挺水植物,包括其不限于生菜、水芹、空心菜、黑麥草等,并在金屬支撐網(wǎng)上裁剪出孔洞給植物根系生長(zhǎng)。生物電化學(xué)陰極與生物電化學(xué)陽(yáng)極投影面積比為1:1,生物電化學(xué)陰極設(shè)置于浮床4內(nèi),浮床可以為包裹泡沫的空心的塑料管材制成的框架結(jié)構(gòu)。
[0029] 生物電化學(xué)陽(yáng)極的金屬網(wǎng)與生物電化學(xué)陰極的金屬支撐網(wǎng)之間通過(guò)導(dǎo)線3連接,導(dǎo)線應(yīng)包裹防水膠皮,并在電路中連接10~1000Ω的電阻5,形成閉合回路,電阻以控制兩極電位和電子流速,來(lái)達(dá)到最適氧化還原電位。
[0030] 采用上述裝置耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的方法,包括以下步驟:
[0031] (1)對(duì)待處理的水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)地進(jìn)行調(diào)查,獲取水產(chǎn)養(yǎng)殖水體與底泥的污染種類(lèi)、污染程度以及底泥的基本理化性質(zhì),從而確定污染量;
[0032] (2)將活性碳?xì)智逑春蟆⒓舨煤蠓湃腚p室電化學(xué)厭氧反應(yīng)器的陽(yáng)極室,在閉合外電路條件下培養(yǎng)富集厭氧產(chǎn)電菌等功能菌。或者通過(guò)外加偏壓(-400mV,vs甘汞電極)加快微生物的篩選和富集速度。在穩(wěn)定運(yùn)行的富集反應(yīng)器內(nèi),1至2周即可富集完成,富集完成后與金屬網(wǎng)制為本發(fā)明裝置的生物電化學(xué)陽(yáng)極;
[0033] (3)將生物電化學(xué)陽(yáng)極豎直插入養(yǎng)殖池塘底泥中,位于泥水界面以下10cm,使生物電化學(xué)陰極漂浮于養(yǎng)殖塘水體上,生物電化學(xué)陰極鄰近養(yǎng)殖池塘曝氣裝置;導(dǎo)線連接生物電化學(xué)陽(yáng)極與生物電化學(xué)陰極,接入電阻,構(gòu)建生物電化學(xué)裝置;
[0034] (4)在生物電化學(xué)裝置的啟動(dòng)階段,將外電路(即陰陽(yáng)極之間的電路連接)開(kāi)路放置2至3天,監(jiān)測(cè)開(kāi)路電壓,當(dāng)開(kāi)路電壓達(dá)到500mV時(shí),閉合外電路;
[0035] (5)監(jiān)測(cè)養(yǎng)殖池塘水體與底泥的污染物濃度變化,達(dá)到處理目標(biāo)時(shí)移除裝置;當(dāng)生物電化學(xué)裝置的兩極電勢(shì)差低于200mV時(shí),說(shuō)明電化學(xué)活性微生物產(chǎn)電性能降低,最好將生物電化學(xué)陽(yáng)極重新富集厭氧微生物或移至新的待處理底泥區(qū)域。
[0036] 應(yīng)用例1
[0037] 本試驗(yàn)裝置材料采用有機(jī)玻璃,構(gòu)型為空心筒狀單室生物電化學(xué)系統(tǒng),內(nèi)徑24cm,高150cm(含底座高200cm),由下向上分別填充底泥層25cm和上覆水層(分別為25cm、50cm、75cm),上覆水按照養(yǎng)殖池塘水的成份采用人工配水,裝置豎直放置,模擬實(shí)際水產(chǎn)養(yǎng)殖池塘的縱向環(huán)境。生物電化學(xué)裝置的結(jié)構(gòu)同上所述,生物電化學(xué)陽(yáng)極材料為兩面雙層不銹鋼絲網(wǎng)包夾的活性碳?xì)?直徑20cm的圓形),單片生物電化學(xué)陽(yáng)極水平放置于底泥層中部,位于泥水界面以下15cm處。生物電化學(xué)陰極中,采用厚度20cm、孔徑為30PPI的蜂窩活性炭纖維棉,以不銹鋼金屬網(wǎng)作為襯底。陰陽(yáng)極之間以1mm粗的鈦絲相連,接入1000Ω電阻。
[0038] 建立多組處理實(shí)驗(yàn),通過(guò)對(duì)底泥中碳源種類(lèi)、上覆水導(dǎo)電特性和生物電化學(xué)裝置啟動(dòng)方法等的研究,分析耦合凈化養(yǎng)殖池塘底泥與水體的生物電化學(xué)技術(shù)方法的可行性和關(guān)鍵影響因素。
[0039] 在裝置的底泥中分別投加葡萄糖、乙酸鈉、可溶性淀粉、微晶纖維素,每升底泥中添加1g底物,作為生物電化學(xué)陽(yáng)極的能源底物,此實(shí)驗(yàn)中,上覆水層的深度為25cm。結(jié)果表明,葡萄糖和乙酸鈉處理組在前3天呈現(xiàn)高電勢(shì)差500~600mV,隨后快速下降,在持續(xù)2個(gè)月的連續(xù)監(jiān)測(cè)階段,其兩極電勢(shì)緩慢下降,維持在200至300mV間;而淀粉和纖維素的處理組的產(chǎn)電性能緩慢升高,并在近4個(gè)月的時(shí)間保持電勢(shì)差在500mV左右。該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明,本發(fā)明的生物電化學(xué)裝置,陽(yáng)極微生物能夠降解利用碳源進(jìn)行產(chǎn)電,在裝置啟動(dòng)階段,通過(guò)額外添加葡萄糖或乙酸鈉可以快速提升裝置兩極間的開(kāi)路電壓,也有益于長(zhǎng)周期的產(chǎn)電性能。
[0040] 上覆水與底泥的比例(泥水比,即深度比)也對(duì)生物電化學(xué)性能有顯著影響,在25cm底泥厚度條件下,對(duì)陰陽(yáng)極電勢(shì)差進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),在連續(xù)監(jiān)測(cè)2個(gè)月的周期內(nèi),上覆水深度為25cm、50cm、75cm時(shí)對(duì)應(yīng)的最大電勢(shì)差分別為603mV、510mV、369mV,上覆水越深,傳質(zhì)阻力越大,電化學(xué)活性微生物活性越低,表現(xiàn)為兩極電勢(shì)差減小,產(chǎn)電性能降低。但上覆水的深度不宜過(guò)淺,以免氧氣進(jìn)入生物電化學(xué)陽(yáng)極區(qū)域,影響陽(yáng)極的厭氧條件,抑制微生物活性,一般,上覆水深度不小于15cm,可以較好維持底泥的厭氧環(huán)境。
[0041] 當(dāng)?shù)啄嘀泻须y降解有機(jī)物(如多環(huán)芳烴等)時(shí),這些積累在底泥的污染物可以被生物電化學(xué)陽(yáng)極高效降解。在采用1:1泥水比例并向每升底泥中添加1g可溶性淀粉作為碳源物質(zhì)的條件下,用丙溶解三種多環(huán)芳烴(、苊、芘)混入底泥中,多環(huán)芳烴濃度均為1g/L,研究本生物電化學(xué)裝置對(duì)三種多環(huán)芳烴的去除作用。試驗(yàn)研究顯示,生物電化學(xué)陰陽(yáng)極電勢(shì)差和外電路微弱的電流都可以大幅促進(jìn)底泥中萘、苊、芘的降解,相較于斷開(kāi)外電路的處理組,接入1000Ω電阻的閉合電路使萘、苊、芘的去除率從35.1%、15.1%、13.7%分別提升至76.1%、65.3%、56.2%,呈現(xiàn)高效的污染凈化能力,對(duì)底泥中有機(jī)物,尤其是對(duì)難降解有機(jī)物的高效去除,可以減輕底泥中污染物擴(kuò)散導(dǎo)致的水體污染。與此同時(shí),浮床部分通過(guò)好氧微生物代謝和植物吸收作用可以實(shí)現(xiàn)上覆水的脫氮除磷,實(shí)現(xiàn)底泥與上覆水的耦合凈化。
高效檢索全球?qū)@?/div>

專(zhuān)利匯是專(zhuān)利免費(fèi)檢索,專(zhuān)利查詢,專(zhuān)利分析-國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利查詢檢索分析平臺(tái),是提供專(zhuān)利分析,專(zhuān)利查詢,專(zhuān)利檢索等數(shù)據(jù)服務(wù)功能的知識(shí)產(chǎn)權(quán)數(shù)據(jù)服務(wù)商。

我們的產(chǎn)品包含105個(gè)國(guó)家的1.26億組數(shù)據(jù),免費(fèi)查、免費(fèi)專(zhuān)利分析。

申請(qǐng)?jiān)囉?/a>

QQ群二維碼
意見(jiàn)反饋