流的刺激下，可使微生物的细胞膜增大，从而增强底物基质的通过细胞膜的运输，促进微生物的生长，提高抗生素的降解率；
[0038]b)经BER处理后的微污染地表水即预处理水含已降解的抗生素中间产物及尚未降解的抗生素，从BER出水口 4也是植物根系分泌物生成区进水口流入植物根系分泌物生成区，微污染地表水经各级植物生长池逐级流下，通过对植物根系分泌物生成区中的植物进行空间胁迫以强化其根系生长与根系分泌物的产生水平，植物根系将分泌出大量的植物根系分泌物；
[0039]c)此时的微污染水中含有大量植物根系分泌物和已降解的抗生素中间产物及尚未降解的抗生素，最后进入强化产电型人工湿地，经处理后排放，产电型人工湿地产生的电能向BER供电。大量的植物根系分泌物可作为产电共基质，与被BER预降解的抗生素中间产物共同作为产电基质被后续的产电型人工湿地中的产电菌利用，这将大大提高产电型湿地的输出功率，另外根系分泌物中的环状分子结构物质有可能在湿地填料生物膜中选择驯化出丰富的具有开环能力的功能微生物菌群，将提高抗生素在湿地中的降解；富含植物根系分泌物的地表水经产电型人工湿地的深度处理，进一步去除抗生素及其中间产物后排放，产电型人工湿地的阴、阳极通过外电路与BER池的阳、阴极相连，其所产生的电能“反哺” BER池，提升BER对抗生素的降解转化作用，形成良性循环。
[0040]下面实施例对本发明的进行详细的描述。实施例给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明并不限于以下实施例。
[0041]实施例1:
[0042]参照图1和图2、图3和图4，一种利用根系分泌物强化湿地耦合系统去除地表水中抗生素的方法，主要是将含抗生素的地表水引入生物膜电极反应池，停留时间为1?2h ;经生物膜电极池预处理后的地表水进入植物根系分泌物生成区，停留1天左右；经过植物根系分泌物生成区后，富含植物根系分泌物的地表水流入强化产电型人工湿地，停留1?2天，抗生素在湿地填料-微生物-植物-电化学多种联合作用下被去除；水生植物湿地负荷为0.1?0.2m3.m 2.d \强化产电型人工湿地所产生的电能供给生物膜电极反应区。
[0043]生物膜电极反应区中设有阴极电极1，阳极电极2，两电极由钛铁丝和碳纤维制成，阴极上附着生长生物膜，生物膜电极反应池的左侧下部设有原地表水的进水口 3，右侧顶部设有生物膜电极反应池的出水口 4同时也是植物根系分泌物生成区进水口。生物膜电极反应池内的电极由碳纤维和钛丝制成，以两根钛丝为骨架，等距的若干碳纤维夹于两根钛丝之间，再由两根钛丝互相绕合缠紧形成刷状电极；其中在阴极刷状电极上驯化生长微生物形成生物膜；当生物膜颜色变为黄褐色，微生物密度在2?3X 107个/cm2，且微生物相组成主要以厌氧发酵功能菌群、芽孢杆菌群、枯草杆菌群及硝化细菌群等为主时，表明生物膜驯化成熟。
[0044]植物根系分泌物生成区包括两种略有差异的植物生长池；植物生长池中植物采用水培法悬挂生长，所种植物为芦苇；顶层植物生长池为矩形池，下两层为“回”字型槽，其左、右两侧纵槽为进(布)水及出水区，前后两侧横槽为植物生长区，其内侧槽壁高于外侧槽壁20cm;内侧槽壁作为植物生长池之间的支架，用环氧树脂胶粘合于上一层底部；植物生长槽两端设穿孔板5以便水流可以折流逐级流到下一层的进水区，再通过穿孔板5均匀流入此层的植物生长池区，余下各层以此类推，穿孔板5作为穿孔隔板，图2中的穿孔板5，其具体的结构如图4所示；下两层植物生长槽两侧种植芦苇，植物伸出外槽壁生长；支撑植物生长的板架6固定于内外槽壁上，板架6上穿孔以固定植物生长；植物根系分泌物生成区顶层植物生长池的一侧顶部设有植物根系分泌物生成区进水口 4，底层植物生长槽的右侧底部设有植物根系分泌物生成区出水口 7同时也是强化产电型人工湿地进水口。
[0045]强化产电型人工湿地内部均匀填充有填料8，主体从下到上依次设置为填料8、阴极10、填料8、阳极9以及湿地植物，湿地植物选为空心菜，强化产电型人工湿地主体的左侧下部设有强化产电型人工湿地进水口 7，右侧顶部设有强化产电型人工湿地出水口 11用以出水。
[0046]由于经生物膜电极池处理后的地表水含有难降解的抗生素及大量的其中间产物，直接输入产电型人工湿地将难以被利用，所产生的电压较低，不能满足生物膜电极所需的电压，因此将产电型人工湿地前段耦合一段植物根系分泌物生成区，其利用对芦苇的空间胁迫诱导植物根系大量生长并分泌出大量的根系分泌物，由于植物根系分泌物易生物降解，因此含有大量植物根系分泌物的水进入产电型人工湿地可极大地提高其产电性能，为生物膜电极区供电，在不需要外加能源的情况下，原地表水中含有的大量抗生素的降解效果得以提高，产电型人工湿地对残留的抗生素及其中间产物进行深度去除，处理后的出水回用或排放。
[0047]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种利用根系分泌物强化湿地耦合系统去除地表水中抗生素的系统，其特征在于:包括生物膜电极反应池，和利用植物根系分泌物强化产电型人工湿地的植物根系分泌物生成区、强化产电型人工湿地，所述生物膜电极反应池、植物根系分泌物生成区、强化产电型人工湿地依次连接。2.根据权利要求1所述的利用根系分泌物强化湿地耦合系统去除地表水中抗生素的系统，其特征在于:所述生物膜电极反应池内的阴极电极(1)、阳极电极(2)分别通过导线与所述强化产电型人工湿地的阳极电极(9)、阴极电极(10)相连。3.根据权利要求1所述的利用根系分泌物强化湿地耦合系统去除地表水中抗生素的系统，其特征在于:所述生物膜电极反应池内的电极由碳纤维和钛丝制成，以两根钛丝为骨架，等距的若干碳纤维夹于两根钛丝之间，再由两根钛丝互相绕合缠紧形成刷状电极；其中在阴极刷状电极上驯化生长微生物形成成熟生物膜。4.根据权利要求1所述的利用根系分泌物强化湿地耦合系统去除地表水中抗生素的系统，其特征在于:所述植物根系分泌物生成区由上下三层植物生长池搭建而成，种植植物为芦苇属植物，种植密度为20?22株/m2。5.根据权利要求4所述的利用根系分泌物强化湿地耦合系统去除地表水中抗生素的系统，其特征在于:所述植物根系分泌物生成区进水口位于顶部左侧，植物根系分泌物生成区出水口位于底部右侧； 所述植物根系分泌物生成区由上下三层植物生长池搭建而成，左右池壁为垂直方向设置的穿孔板(5)用以进出水；其中，顶层为矩形池，由左侧进水布水，右侧出水并跌流至下一层的进水区；下两层为“回”型槽结构，前后两侧为植物生长区，内侧槽壁作为植物生长池之间的支架，固定于上一层植物生长池的底部构成塔状结构；在上下三层植物生长池的内侧槽壁与外侧槽壁之间固设有多孔的板架(6)。6.根据权利要求5所述的利用根系分泌物强化湿地耦合系统去除地表水中抗生素的系统，其特征在于:所述下两层植物生长池的“回”字型植物生长槽结构，其内侧矩形槽壁高于外侧矩形槽壁；对应的穿孔板(5)为两侧接触部分为穿孔，植物生长区不穿孔的局部穿孔板，将“回”字型槽的左右两侧纵槽与前后两侧横槽隔开，分别作为进水区与出水区，所述穿孔板(5)高度不高于内侧槽壁高度。7.根据权利要求1所述的利用根系分泌物强化湿地耦合系统去除地表水中抗生素的系统，其特征在于:所述强化产电型人工湿地的湿地进水口位于左侧底部，湿地出水口位于右侧顶部；强化产电型人工湿地的主体内填充有填料(8)，且从下到上依次设置有阴极(10)、阳极(9)以及湿地植物，种植的湿地植物为蔓生型水生植物，湿地负荷为0.1?0.2m3.m 2.d、8.根据权利要求1至7任一所述的利用根系分泌物强化湿地耦合系统去除地表水中抗生素的系统的方法，其特征在于:包括以下步骤: a)含有抗生素的地表水流入所述生物膜电极反应池进行初次降解，得到预处理水； b)所述预处理水流入所述植物根系分泌物产生区，其中的植物根系分泌出植物根系分泌物，得到二次处理水； c)所述二次处理水流入所述强化产电型人工湿地，进行再次降解和产电。9.根据权利要求8所述的利用根系分泌物强化湿地耦合系统去除地表水中抗生素的系统的方法，其特征在于:步骤a)中的生物膜电极反应池的停留时间为I?2h ;步骤b)中植物根系分泌物生成区的停留时间为20?30h ?’步骤c)中在强化产电型人工湿地中的停留时间为24?48h。10.根据权利要求8所述的利用根系分泌物强化湿地耦合系统去除地表水中抗生素的系统的方法，其特征在于:所述强化产电型人工湿地的阴、阳电极分别与所述生物膜电极反应池的阳、阴电极相连，并将其所产生的电能反哺供给给生物膜电极反应池。
【专利摘要】本发明公开了一种利用根系分泌物强化湿地耦合系统去除地表水中抗生素的方法，包括以下步骤：a)含抗生素的地表水经生物膜电极电解；b)预处理后的地表水经植物根系分泌物强化产电型人工湿地处理后排放。本发明还涉及该处理方法所采用的系统，由电极生物膜段区、植物根系分泌物强化产电型人工湿地组成。本发明方法充分利用植物根系分泌物来强化CW-MFC的产电性能，并利用CW-MFC产生的电能为BER供电，加强BER对抗生素的降解效果，去除效果良好，且无需外加能源，是一种低碳化的水处理技术。
【IPC分类】C02F9/14
【公开号】CN105330094
【申请号】CN201510559543
【发明人】宋海亮, 夏岩, 张帅, 杨小丽
【申请人】东南大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年9月6日