本实用新型属于污水处理技术领域，更具体涉及一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的装置，可广泛用于各种受污染水体治理。
背景技术：
当今，水污染问题已经严重威胁人们的生存与健康。随着人们对水污染问题的关注及对水污染治理的重视，我国水体治理的力度也日趋加大。当前污水处理技术与措施众多，然而单一的物理、化学、生物治理措施均存在一定的弊端和不足，多种技术的耦合联用可能是解决水污染问题的更好办法。
人工湿地系统是一种目前广泛应用的高效低耗污水处理技术，可用于处理生活污水、控制面源污染及湖泊富营养化等。复合垂直流人工湿地(Integrated Vertical-flow constructed wetland,IVCW)与表面流或潜流人工湿地相比，首次采用了主滤层以下行、上行流为主要单元的污水处理系统工艺。湿地基质的拦截吸附，湿地植物的同化吸收，微生物降解作用是湿地去除水体氮、磷、重金属、有机物的重要机制。实践证明:人工湿地净化效果受污染负荷、温度、季节、运行情况等因素影响较大。在冬季或高负荷时，湿地受植物衰亡，微生物减少等因素限制，其净化效果不太理想。这也是人工湿地进一步发展和应用必须要解决的关键难题之一。
电动修复(Electrokinetic Remediation,EKR)和可渗透反应墙(Permeable reactive barrier,PRB)技术均是近三十年国际上新兴的土壤、地下水原位修复技术。EKR技术通过在污染土壤两侧施加直流电压，通过电迁移、电渗流和电泳的方式使土壤中的污染物质迁移到电极两侧从而修复土壤污染。PRB技术通过吸附、沉淀、离子交换、表面络合、氧化还原和生物降解等作用机理，可有效地去除硝酸盐、毒性较高的砷、镉、铬等重金属及三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)等含氯有机污染物等多种污染物。该技术在国外广泛应用于地下水原位处理，国内目前处于实验室基础理论研究阶段，实际应用的研究较少。而EKR-PRB耦合修复技术是近年新兴起的原位污染场地修复技术，结合了EKR与PRB技术两者的优点，可以有效提高污染物的去除效率，并降低修复成本。其基本原理是用电动力将重金属、有机污染物向电极两端移动，使污染物质与渗透性反应墙内的填料基质等充分反应。然而，单一的EKR修复污染土壤时，处理效果受溶解度的影响很大，对溶解性差和脱附能力弱的污染物以及非极性有机物的去除效果不好。PRB中的填充材料与污染物的作用以及无机矿物沉淀除污染物的方式容易导致PRB堵塞，限制了PRB技术在土壤修复的应用。
该方法结合了ERK、PRB和IVCW三种技术的优势，将新兴的EKR-PRB土壤修复技术与IVCW技术相耦合，综合利用了物理、化学、生物、生态、电化学等作用，一方面，拓展了EKR-PRB土壤修复技术在受污染地表水净化领域的应用，与IVCW技术耦合，也增强了对溶解性差和脱附能力弱的污染物以及非极性有机物的去除效果；另一方面也强化了湿地的净化能力。首先，在温度较低的冬季，耦合技术依靠EKR-PRB作用依然能够保持较高的净化效果。其次，耦合技术不仅能够依靠IVCW将氮、磷、重金属、有机质等拦截吸附，而且能够在EKR-PRB作用下，加速污染物的转化降解过程，实现了有毒物质的无害化，缩短了水力停留时间，强化了湿地在高水力负荷、高污染负荷运行条件下的净化效果。最后，耦合技术使湿地在处理含有高浓度有毒重金属或有机污染物的工业废水领域的广泛应用成为可能。
技术实现要素：
本实用新型的目的是在于提供了一个目的是在于提供了一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的装置，该装置充分利用了电动修复、可渗透反应墙和人工湿地的结构特点，将多种技术相互优化配置、显著提高对污水净化效果，节约污水处理的经济成本，结构简单，使用方便。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的装置，该装置由EKR部分、PRB部分和IVCW部分组成，其中，PRB由传统IVCW中下行池与上行池之间的隔墙重新设计而成，EKR的阳、阴电极分别位于下行池和上行池的外侧；其特征在于：IVCW部分包括下行池、上行池、湿地基质、湿地植物、进水布水管道及出水集水管道；湿地基质填充下行池、上行池，湿地植物种植于基质表面，进水与出水管道分别布置在下行池和上行池基质表面。PRB部分位于湿地下行池、上行池中间，由外侧过滤层和内部填料基质组成，过滤层位于内部填料两侧，将湿地基质与内部填料基质隔开。EKR部分包括低压直流电源、导线、阳极井、阴极井、阳、阴电极及对应电极控制液；其中，阴阳电极通过导线分别与直流电源负极、正极相连；阴阳电极分别置于湿地下行池、上行池外侧的阴极井、阳极井内。阴、阳极控制液充满阴极井、阳极井。
所述的一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的装置，其特征在于：所述的湿地基质为砂石、无烟煤、生物陶粒中的一种或一至三种任意一种；
所述的一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的装置，其特征在于：所述的湿地植物为千屈菜、茭白、美人蕉、水甜茅、风车草、野古草、菖蒲、芦苇、香蒲、花叶芦荻、鸢尾中的一种或一至十一种中任意组合。
所述的一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的装置，其特征在于：所述的阴极电极和阳极电极为石墨、钛、铂、金或不锈钢中的任一种。
所述的一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的装置，其特征在于：所述的阴极控制液和阳极控制液为KCl电解液、KNO3溶液、醋酸/醋酸钠缓冲液中的任意一种。
所述的一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的装置，其特征在于：所述的阴极井和阳极井是为黏土、细沙、活性炭中的一种或三种中任意组合而成的隔层。
所述的一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的装置，其特征在于：所述的PRB填料基质为零价铁、氧化铁、氢氧化亚铁、活性炭、改性沸石、释氧材料、石灰石、活性炭、矾土、木屑、离子交换树脂中的一种或十一种中任意组合。
该装置在不改变IVCW构造的基础上，充分利用电动修复、可渗透反应墙和人工湿地的结构特点，仅通过埋入EKR电极并改造湿地下、上行池中间隔墙的创新手段，将多种技术相互优化配置、显著提高对污水净化效果，节约污水处理的经济成本，结构简单，管理使用方便。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、将IVCW与EKR、PRB技术相耦合，优势互补，较单一的EKR、PRB或IVCW技术而言，出水中总氮、总磷、重金属、有机质等含量去除率均提高了10％-30％，实现了污水处理的提量提标。
2、将物理、化学、电化学技术与生态方法相耦合，一定程度上克服了人工湿地在高负荷、冬季微生物活性较低时段净化能力低的问题。
3、显著地提高了人工湿地硝酸盐、重金属及极性有机污染物的去除效果，实现了重金属、含氯有机物等毒性较高的污染物无害化。
4、将新兴的EKR、PRB土壤修复技术与复合垂直流人工湿地技术相结合，拓展了电动修复技术、可渗透反应墙技术在地表污水处理领域的应用。
5、工艺操作简单，处理效果好，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的装置结构示意图。
其中：1-多孔布水管、2-阳电极、3-阳极控制液、4-阳极井、5-阴电极、6-阴极控制液、7-阴极井、8-PRB外侧过滤层、9-PRB内部填料基质、10-低压直流电源、11-湿地基质、12-湿地植物、13-出水集水管、14-导线。
具体实施方式
以下结合附图对发明的具体实施例进行解释和说明，并不构成对本实用新型的限制。
实施例1：
一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的装置，该装置(2.5m×1m×1m)由EKR部分、PRB部分和IVCW部分组成，其中，PRB部分(0.5m×1m×1m)由传统IVCW中下行池(1m×1m×1m)与上行池(1m×1m×1m)之间的隔墙重新设计而成；EKR的阳、阴电极分别位于下行池和上行池的外侧；其特征在于：IVCW部分包括下行池与上行池中的基质11、湿地植物12、布水管道1及出水集水管道13；下行池与上行池串联，中间用可渗透反应墙(PRB)隔开；湿地基质11填满下行池、上行池，湿地植物12种植于基质表面，进水管道1与出水管道13分别布置在下行池和上行池基质表面。EKR部分包括低压直流电源10、导线14、阳电极2、阴电极5、阳极井4、阴极井7及其阳极控制液3、阴极控制液6；其中，阴电极5、阳电极2分别置于湿地下行池、上行池外侧的阴极井7、阳极井4内，通过导线14分别与直流电源10负极、正极相连。阴极控制液6、阳极控制液3充满阴极井5、阳极井2。PRB部分位于湿地下行池、上行池中间，由外侧过滤层8和内部填料基质9组成，过滤层8位于内部填料基质9两侧，将湿地基质11与内部填料基质9隔开。
在本实施例中，所述的污水是重金属粉剂与农村生活污水的实验配水。
所述的一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的装置，其特征在于：所述的湿地基质11为砂石、无烟煤、生物陶粒中的一种或一至三种任意一种；
所述的一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的装置，所述的湿地植物12为千屈菜、茭白、美人蕉、水甜茅、风车草、野古草、菖蒲、芦苇、香蒲、花叶芦荻、鸢尾中的一种或一至十一种中任意组合。
所述的一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的装置，其特征在于：所述的阴极电极5和阳极电极2为石墨、钛、铂、金或不锈钢中的任一种。
所述的一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的装置，其特征在于：所述的阴极控制液6和阳极控制液3为KCl电解液、KNO3溶液、醋酸/醋酸钠缓冲液中的任意一种。
所述的一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的装置，其特征在于：所述的阴极井7、阳极井4为黏土、细沙、活性炭中的一种或三种中任意组合而成的隔层。
所述的一种电动渗透反应墙和人工湿地耦合处理污水的装置，其特征在于：所述的内部(PRB)填料基质9为零价铁、氧化铁、氢氧化亚铁、活性炭、改性沸石、释氧材料、石灰石、活性炭、矾土、木屑、离子交换树脂中的一种或十一种中任意组合。
实验结果表明：较单一的EKR、PRB或IVCW技术而言，耦合装置出水中总氮、总磷、重金属、有机质等含量去除率均提高了10％-30％。