本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，涉及一種火電廠脫硫廢水的生物處理系統(tǒng)，用于火力發(fā)電廠濕法煙氣脫硫廢水處理。

背景技術(shù)：

目前，濕法煙氣脫硫技術(shù)主要包括石灰石－石膏、鈉基法、海水法、氨法等。在石灰石－石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中，為維持系統(tǒng)氯離子平衡，保證脫硫效率，使系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須外排一定量的廢水。因脫硫廢水中含有大量溶解鹽、固體懸浮物、重金屬離子及難降解有機(jī)物等有害污染物，不能直接排放。目前，通常的脫硫廢水處理方法有化學(xué)沉淀法和蒸發(fā)濃縮法。

化學(xué)沉淀法可以有效減少脫硫廢水中的SS、F-、重金屬離子等，不過此方法處理后的含鹽量仍然很高，使廢水難以回收且不能達(dá)標(biāo)排放。蒸發(fā)濃縮能夠使脫硫廢水分離成為高質(zhì)量的水或水蒸氣以及固體廢棄物，但投資較高，限制了此方法的應(yīng)用。

微生物燃料電池的原理是利用酶或者微生物作為陽極催化劑，通過其代謝作用將有機(jī)物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能。它屬于生物質(zhì)能利用技術(shù)中的生物化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為電能。將微生物燃料電池應(yīng)用到污水處理中，在處理污水的同時(shí)獲得電能，是緩解當(dāng)前能源危機(jī)和污水污染問題的有效途徑，也是環(huán)境能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究課題之一。

人工濕地是利用填料、植物和微生物的物理、化學(xué)、生物化學(xué)等過程協(xié)同作用來完成污水的凈化，其作用機(jī)理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化、殘留物積累以及各類原生動(dòng)物和后生動(dòng)物的作用，是一種環(huán)境友好型污水處理方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種占地面積小、建造成本低、能夠?qū)痣姀S廢水進(jìn)行處理并使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，處理過程能夠產(chǎn)生電能、處理過程無二次污染的火電廠脫硫廢水的生物處理系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的火電廠脫硫廢水的生物處理系統(tǒng)包括內(nèi)含堿性藥劑的廢水調(diào)節(jié)池、提升泵、微生物燃料電池和人工濕地；

廢水調(diào)節(jié)池設(shè)有進(jìn)水口和出水口，廢水調(diào)節(jié)池的出水口通過管路連接所述提升泵的進(jìn)水口，所述提升泵的出水口通過管路連接所述微生物燃料電池的進(jìn)水口；所述微生物燃料電池的出水口通過管路連接所述人工濕地的進(jìn)水口；人工濕地連接有出水口；人工濕地的頂部低于微生物燃料電池的底部。

所述微生物燃料電池包括筒體，筒體底端向下連接有上大下小的喇叭形進(jìn)水部，進(jìn)水部的底端設(shè)有進(jìn)水口，該進(jìn)水口作為微生物燃料電池的進(jìn)水口；進(jìn)水部的頂端設(shè)有用于布水的孔板；所述孔板上由下向上依次設(shè)有第一礫石層、陽極電極層、第二礫石層和空氣陰極電極層；所述筒體頂部外側(cè)壁沿周向設(shè)有環(huán)形的筒體集水槽，筒體集水槽的出水口作為微生物燃料電池的出水口。第一礫石層處的筒體側(cè)壁和第二礫石層處的筒體側(cè)壁分別連接有兩個(gè)取樣口。

所述陽極電極層由活性炭層包埋鈦絲網(wǎng)構(gòu)成；

所述空氣陰極電極層由活性炭層包埋不銹鋼絲網(wǎng)構(gòu)成；所述鈦絲網(wǎng)與所述不銹鋼絲網(wǎng)之間連接有直徑為0.8毫米的鈦導(dǎo)線。

所述人工濕地包括池體，池體底面設(shè)有3%的坡度且其上鋪設(shè)有防滲層；以水流方向?yàn)榍跋?，池體內(nèi)由前至后間隔設(shè)有兩道相互平行的布水墻，布水墻將池體由前至后分隔為第一腔、第二腔和第三腔；所述布水墻中空設(shè)置并設(shè)有若干開口向前的出水口；

第一腔底部的防滲層上設(shè)有一腔填料層，一腔填料層采用料徑為80－100毫米的礫石；一腔填料層的底部設(shè)有布水管，布水管后端連接有濕地進(jìn)水管，濕地進(jìn)水管的進(jìn)水口作為人工濕地的進(jìn)水口；布水管上設(shè)有若干開口向上的布水孔；

第二腔底部的防滲層上設(shè)有二腔填料層，二腔填料層由下至上包括有粒徑為50－80毫米的大顆粒石子層、粒徑為20－40毫米的中顆粒石子層和粒徑為5－10毫米的石英砂層；

第三腔底部的防滲層上設(shè)有三腔填料層，三腔填料層由下至上包括有粒徑為50－80毫米的大顆粒石子層、粒徑為20－40毫米的中顆粒石子層和粒徑為5－10毫米的石英砂層；

一腔填料層、二腔填料層和三腔填料層頂部均設(shè)有覆土層，第三腔頂部的覆土層栽種有蘆葦；

所述一腔填料層頂部設(shè)有一腔集水槽，一腔集水槽與第一腔與第二腔之間的布水墻的頂部相連通；所述二腔填料層頂部設(shè)有二腔集水槽，二腔集水槽與第二腔與第三腔之間的布水墻的頂部相連通；

所述池體的前側(cè)壁內(nèi)設(shè)有出水通道，所述三腔填料層頂部設(shè)有三腔集水槽，三腔集水槽與所述出水通道相連通；池體前側(cè)壁底部連接有朝前設(shè)置的出水口，該出水口作為人工濕地的出水口。

第一腔頂部的覆土層的厚度為一腔填料層的五分之一，第二腔頂部的覆土層的厚度為二腔填料層的四分之一，第三腔頂部的覆土層的厚度為三腔填料層的四分之一。

所述濕地進(jìn)水管穿過所述池體的后側(cè)壁。

所述鈦導(dǎo)線上設(shè)有外接電阻。

所述生物燃料電池3與人工濕地4之間的管路5連接有回流管，生物燃料電池3與提升泵之間的管路連接所述回流管的另一端。

其中，廢水調(diào)節(jié)池的進(jìn)水口連接產(chǎn)生脫硫廢水的裝置的出口，用于收集脫硫廢水、調(diào)節(jié)廢水的酸堿性、沉淀澄清及控制所述廢水調(diào)節(jié)池出水口處的水量；提升泵用于將所述廢水調(diào)節(jié)池中的水送入微生物燃料電池；所述微生物燃料電池用于去除廢水中的難降解有機(jī)物及去除、富集廢水中的重金屬；所述人工濕地用于去除廢水中的COD、無機(jī)懸浮物（SS）及殘留重金屬等。廢水調(diào)節(jié)一般使用堿性藥劑，主要有NaOH、CaCO3、石灰等。

微生物燃料電池的工作原理是：廢水進(jìn)入微生物燃料電池，經(jīng)布水用孔板均勻進(jìn)入第一礫石層、陽極電極層、第二礫石層和空氣陰極電極層后流入集水槽，部分出水回流至微生物燃料電池進(jìn)水口；接種的厭氧污泥中產(chǎn)電菌促成電流的產(chǎn)生，同時(shí)輸出電壓，使得土壤中的重金屬在內(nèi)部電場的作用下發(fā)生遷移，且方向?yàn)閺年枠O電極層向空氣陰極電極層移動(dòng)，并在空氣陰極電極層富集；陽極電極層富集的產(chǎn)電菌降解有機(jī)物產(chǎn)生質(zhì)子和電子，電子一部分用于還原難降解有機(jī)物，一部分傳入陽極，經(jīng)外接電路至空氣陰極電極層，質(zhì)子隨反應(yīng)器內(nèi)溶液至空氣陰極電極層，在氧氣的參與下，發(fā)生電極反應(yīng)生成水，完成重金屬富集、難降解有機(jī)物去除及產(chǎn)電的全過程。

廢水經(jīng)布水管均勻流入第一腔，向上流動(dòng)匯入一腔集水槽，由一腔集水槽進(jìn)入第一腔與第二腔中間的布水墻，均勻分配后向前水平流入第二腔，匯入二腔集水槽后進(jìn)入第二腔與第三腔中間的布水墻，均勻分配后向前水平流入第三腔，匯入三腔集水槽后通過出水通道和人工濕地的出水口流出人工濕地。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）現(xiàn)有化學(xué)沉淀法處理后的廢水含鹽量仍然很高，廢水難以回收且不能達(dá)標(biāo)排放；現(xiàn)有蒸發(fā)濃縮法但投資較高，應(yīng)用受到限制。本實(shí)用新型構(gòu)造簡單、操作方便、施工造價(jià)低、處理效果好；

2）現(xiàn)有技術(shù)以化學(xué)方法為主，所用藥劑易造成二次污染，本發(fā)明采用生物方法，無二次污染，環(huán)境友好；

3）現(xiàn)有技術(shù)后期運(yùn)行電耗較大、運(yùn)行費(fèi)用高，本發(fā)明在處理脫硫廢水同時(shí)產(chǎn)生電能，實(shí)現(xiàn)了能源的回收利用；

4）現(xiàn)有技術(shù)占地面積大，一般需要獨(dú)立廠房，本發(fā)明占地面積小，景觀效果好。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是人工濕地的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

各附圖中的箭頭所示方向?yàn)樵撎幩鞯姆较颉?/p>

如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型的火電廠脫硫廢水的生物處理系統(tǒng)包括內(nèi)含堿性藥劑的廢水調(diào)節(jié)池1、提升泵2、微生物燃料電池3和人工濕地4；

廢水調(diào)節(jié)池1設(shè)有進(jìn)水口和出水口，廢水調(diào)節(jié)池1的出水口通過管路5連接所述提升泵2的進(jìn)水口，所述提升泵2的出水口通過管路5連接所述微生物燃料電池3的進(jìn)水口；所述微生物燃料電池3的出水口通過管路5連接所述人工濕地4的進(jìn)水口；人工濕地4連接有出水口；人工濕地4的頂部低于微生物燃料電池3的底部。

所述微生物燃料電池3包括筒體6，筒體6底端向下連接有上大下小的喇叭形進(jìn)水部7，進(jìn)水部7的底端設(shè)有進(jìn)水口，該進(jìn)水口作為微生物燃料電池3的進(jìn)水口8；進(jìn)水部7的頂端設(shè)有用于布水的孔板9；所述孔板9上由下向上依次設(shè)有第一礫石層10、陽極電極層、第二礫石層12和空氣陰極電極層；所述筒體6頂部外側(cè)壁沿周向設(shè)有環(huán)形的筒體集水槽14，筒體集水槽14的出水口作為微生物燃料電池3的出水口11。第一礫石層10處的筒體6側(cè)壁和第二礫石層12處的筒體6側(cè)壁分別連接有兩個(gè)取樣口15。

所述陽極電極層由活性炭層17包埋鈦絲網(wǎng)18構(gòu)成；活性炭顆粒粒徑為3-5mm，比表面積為300-500m2/g。陽極電極層的活性炭層17接種有厭氧污泥，用于系統(tǒng)的掛膜。

所述空氣陰極電極層由活性炭層17包埋不銹鋼絲網(wǎng)19構(gòu)成；所述鈦絲網(wǎng)18與所述不銹鋼絲網(wǎng)19之間連接有直徑為0.8毫米的鈦導(dǎo)線20。并在連接點(diǎn)用絕緣倒帶進(jìn)行絕緣密封處理。

所述人工濕地4包括池體22，池體22底面沿水流方向設(shè)有3%的坡度且其上鋪設(shè)有防滲層23；以水流方向?yàn)榍跋颍伢w22內(nèi)由前至后間隔設(shè)有兩道相互平行的布水墻24，布水墻24將池體22由前至后分隔為第一腔、第二腔和第三腔；所述布水墻24中空設(shè)置并設(shè)有若干開口向前的出水口（出水口為常規(guī)結(jié)構(gòu)，圖未示此處出水口）；

第一腔底部的防滲層23上設(shè)有一腔填料層25，一腔填料層25采用料徑為80－100毫米的礫石；一腔填料層25的底部設(shè)有布水管26，布水管26后端連接有濕地進(jìn)水管27，濕地進(jìn)水管27的進(jìn)水口作為人工濕地4的進(jìn)水口；布水管26上設(shè)有若干開口向上的布水孔28；

第二腔底部的防滲層23上設(shè)有二腔填料層29，二腔填料層29由下至上包括有粒徑為50－80毫米的大顆粒石子層、粒徑為20－40毫米的中顆粒石子層和粒徑為5－10毫米的石英砂層；利用石子、石英砂設(shè)置不同粒徑的層狀結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)，圖未示各粒徑不同的石子層或石英砂層。

第三腔底部的防滲層23上設(shè)有三腔填料層30，三腔填料層30由下至上包括有粒徑為50－80毫米的大顆粒石子層、粒徑為20－40毫米的中顆粒石子層和粒徑為5－10毫米的石英砂層；

一腔填料層25、二腔填料層29和三腔填料層30頂部均設(shè)有覆土層31，第三腔頂部的覆土層31栽種有蘆葦32；

所述一腔填料層25頂部設(shè)有一腔集水槽33，一腔集水槽33與第一腔與第二腔之間的布水墻24的頂部相連通；所述二腔填料層29頂部設(shè)有二腔集水槽34，二腔集水槽34與第二腔與第三腔之間的布水墻24的頂部相連通；

所述池體22的前側(cè)壁內(nèi)設(shè)有出水通道36，所述三腔填料層30頂部設(shè)有三腔集水槽35，三腔集水槽35與所述出水通道36相連通；池體22前側(cè)壁底部連接有朝前設(shè)置的出水口37，該出水口37作為人工濕地4的出水口。

第一腔頂部的覆土層31的厚度為一腔填料層25的五分之一，第二腔頂部的覆土層31的厚度為二腔填料層29的四分之一，第三腔頂部的覆土層31的厚度為三腔填料層30的四分之一。

所述濕地進(jìn)水管27穿過所述池體22的后側(cè)壁。所述鈦導(dǎo)線20上設(shè)有外接電阻21。所述生物燃料電池3與人工濕地4之間的管路5連接有回流管16，生物燃料電池3與提升泵2之間的管路5連接所述回流管16的另一端。

其中，包埋是利用包埋劑將需包埋的材料或結(jié)構(gòu)包裹起來以提供性能支撐或化學(xué)保護(hù)的方法，為現(xiàn)有技術(shù)，其具體操作方法不再詳述。

本實(shí)用新型的使用方法包括以下步驟：

1）脫硫廢水收集至廢水調(diào)節(jié)池1中，使用堿性藥劑（主要有NaOH、CaCO3、石灰等）調(diào)節(jié)廢水的酸堿性，沉淀澄清，上層清液溢出，由提升泵2抽取進(jìn)入微生物燃料電池3；

2）廢水由提升泵2抽取進(jìn)入微生物燃料電池3，經(jīng)底部布水孔28板9均勻進(jìn)入礫石層，通過陽極電極層、礫石層、空氣陰極電極層后流入筒體集水槽14，部分出水經(jīng)回流管16回流至微生物燃料電池3進(jìn)水口；接種的厭氧污泥中產(chǎn)電菌促成電流的產(chǎn)生，同時(shí)輸出電壓，使得土壤中的重金屬在內(nèi)部電場的作用下發(fā)生遷移，且方向?yàn)閺年枠O電極層向空氣陰極電極層移動(dòng)，并在空氣陰極電極層富集；陽極電極層富集的產(chǎn)電菌降解有機(jī)物產(chǎn)生質(zhì)子和電子，電子一部分用于還原難降解有機(jī)物，一部分傳入陽極，經(jīng)鈦導(dǎo)線20傳至空氣陰極電極層，質(zhì)子隨反應(yīng)器內(nèi)廢水至空氣陰極電極層，在氧氣的參與下，發(fā)生電極反應(yīng)生成水，完成了重金屬富集、難降解有機(jī)物去除及產(chǎn)電的全過程。

3）微生物燃料電池3出水未回流部分通過自流進(jìn)入人工濕地4，廢水經(jīng)布水管26均勻流入第一腔，向上流動(dòng)匯入集水槽，第一腔主要作用是對廢水進(jìn)行物理過濾，去除SS；廢水由集水槽進(jìn)入第一腔與第二腔中間的布水墻24，均勻分配后沿水平方向流入第二腔，匯入第二腔集水槽34，第二腔主要通過多級填料的離子交換、吸附滯留、螯合作用降低廢水中含鹽量、吸附殘留重金屬、進(jìn)一步去除SS；廢水進(jìn)入第二腔與第三腔中間的布水墻24，均勻分配后沿橫向（即水平方向）流入第三腔，匯入第三腔集水槽35后流入出水通道36，第三腔主要通過植物根系吸收作用，降低廢水中COD含量及殘留重金屬含量。

以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本實(shí)用新型的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本實(shí)用新型進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。