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针对农村生活污水的实际情况,我国目前存在4种关于农村生活污水处理系统:
1、人工湿地处理系统
人工湿地处理系统是将污水有控制地投配到土壤经常处于饱和状态、生长有沼泽生植物的土地上,利用植物根系的吸收和微生物的作用,并经过多层过滤,来达到降解污染、净化水质的目的。具有处理系统工艺设备简单、能耗低、工程基建低、对进水负荷的适应性强,净化出水水质良好、稳定,但是占地面积大,表面径流的臭味显著。
2、地下土壤渗滤净化系统
地下土壤渗滤净化系统是将污水有控制地投配到经一定构造、距地面约50cm深和具有良好扩散性能的土层中,污水缓慢通过布水管周围的碎石和砂层,在土壤毛管作用下向附近土层中扩散,并利用土壤中的大量微生物,将污水中的污染物质过滤、吸附、降解。具有建设容易、运行费用低、不损害景观、不产生臭气,但是负荷较低,不适合人口集中、污水产量较大的地区。
3、好氧生物处理系统
好氧生物处理系统是通过风机等设备给污水输氧,培养生物菌种和微生物,利用菌种和微生物把污水中的大部分有机物分解为无污染的物质,使污水得以净化排放。具有占地面积小,抗气候等外界影响的能力强、处理稳定且,但基建投资、运行成本等相对较高。
4、厌氧生物处理系统
在生活污水处理过程中,许多形式各异的无动力或微动力的低能耗型一体化污水处理装置得到应用,如无动力地埋式生活污水处理装置。该处理工艺流程简单、不耗能、无需专人管理及运行费用,但是建设成本略高,处理效率较低,在一定程度上限制了其应用。
生物电化学技术是利用微生物将可生物降解的原材料中的化学能转化为电能或者其他化学物质的一种技术平台,为废弃物/污水处理与能量和资源回收的结合提供了新的思路。
目前生物电化学技术主要主要采用四类工艺来回收金属,分别为用非生物阴极直接回收金属、用非生物阴极配合外加电源回收金属、用生物阴极作金属转化及用生物阴极加外加电源作金属转化。
四类生物电化学金属回收工艺的反应机制示意图
A用非生物阴极直接回收金属
即利用阴极比阳极高的氧化还原电位,将在非生物阴极上的金属直接还原。这些还原反应都是热力学上可行的,而且这些金属都能直接作为电子受体,无需外接电源。
B用非生物阴极配合外加电源回收金属
即需要外加电源来驱动电子从阳极转移到非生物阴极。有些金属离子(如Ni(II),Pb(II),Cd(II)和Zn(II))因为氧化还原电位较低,不能完成热力学角度的自发反应,这样在外加电源的作用下,阴极上比阳极电位低的金属可以被还原。
C用生物阴极作金属转化
即用生物阴极来还原金属。异化金属还原菌在阴极上将金属氧化物作为呼吸作用的终电子受体,将位于细胞外膜的还原型细胞色素上积累的电子转移给金属氧化物还原金属。
D用生物阴极加外加电源作金属转化
即用生物阴极配合外加电源还原金属。外加电源不仅使不能自发进行的反应发生,而且可以提高金属离子向阴极转移的速率,使其反应更快地进行。