1.一种光电微生物耦合黑臭水体处理单元,其特征在于:包括透明箱体(1),便于太阳光照射进箱体内,透明箱体(1)上设有若干用于进水的通孔(11);
水处理机构(3),其倾斜设置在透明箱体(1)内的支架(2)上,以使得水流动方向与水处理机构(3)之间形成一定的夹角,增大水与水处理机构的接触面积和水的停留时间;水处理机构(3)包括从上至下依次接触设置的改性光电极板(31)、粒子电极层(32)和生物阴极层(33),粒子电极层(32)和生物阴极层(33)上均接种微生物反硝化细菌;
蓄电池(5),设置在能够漂浮在水面上的防水箱中,防水箱与透明箱体(1)连接;改性光电极板(31)与蓄电池(5)的正极连接,生物阴极层(33)与蓄电池(5)的负极连接;太阳光照射在改性光电极板(31)上,改性光电极板(31)在太阳光的激发下产生电子‑空穴对,具有氧化性的空穴用于与有机物反应实现降解污染物除碳,光生电子转移到粒子电极层(32)上的反硝化细菌形成的生物膜中,供微生物反硝化脱氮;同时改性光电极板(31)与生物阴极层(33)连接电源形成电解,电解产生的电子转移至生物阴极层,供生物阴极层上的微生物反硝化脱氮;
太阳能板(6),与蓄电池(5)电连接,并将太阳能转化的电能储存在蓄电池(5)中;
浮力机构(7),设置在透明箱体(1)上,并为透明箱体(1)提供浮力,以使得透明箱体(1)刚好淹没于水下而不影响改性光电极板(31)的光催化效果;
穿绳环(8),设置在透明箱体(1)侧壁上,穿绳环(8)内穿插有用于限制透明箱体(1)放置位置的绳索(9);
粒子电极层(32)为复合有低价金属氧化物或金属单质的绝缘材料或高电阻材料,低价金属氧化物或金属单质能够与绝缘材料之间形成粒子电极而保护电极板,降低能耗。
2.根据权利要求1所述的光电微生物耦合黑臭水体处理单元,其特征在于:所述改性光电极板(31)为通过电沉积负载光催化纳米粒子并采用贵金属改性的钛板或RGO或金属氧化物板;贵金属为ruPd纳米晶、Pt、Mn、NiO、g‑C3N4、CuI、TiO2、CdSe或Cs中的一种或两种以上,金属氧化物板为光电极材料TiO2、WO2、ZnO、BiVO4、CuFeO2、α‑Fe2O3、NiO、Cu2O中的一种或两种以上。
3.根据权利要求2所述的光电微生物耦合黑臭水体处理单元,其特征在于:光催化纳米粒子为TiO2、γ‑ Fe2O3、SiO2、n‑Cu2O、g‑CsN4、Ag、ZnO‑ CdSe或钨系多酸盐中的任一种。
4.根据权利要求1所述的光电微生物耦合黑臭水体处理单元,其特征在于:水流动方向与水处理机构(3)之间的夹角为5°‑35°。
5.根据权利要求1所述的光电微生物耦合黑臭水体处理单元,其特征在于:透明箱体(1)的顶面与水面距离0‑10cm。
6.根据权利要求1所述的光电微生物耦合黑臭水体处理单元,其特征在于:所述浮力机构(7)包括固定环(71)、连接绳(72)和浮子(73),固定环(71)设有若干个,且均匀分布设置在透明箱体(1)的顶部或上部,浮子(73)通过连接绳(72)固定在固定环(71)上。
7.根据权利要求1所述的光电微生物耦合黑臭水体处理单元,其特征在于:改性光电极板(31)、粒子电极层(32)、生物阴极层(33)的厚度比为1:2‑3:3‑5。
8.根据权利要求1所述的光电微生物耦合黑臭水体处理单元,其特征在于:生物阴极层(33)为填充型石墨颗粒或石墨刷。
9.根据权利要求1所述的光电微生物耦合黑臭水体处理单元,其特征在于:透明箱体(1)中从上至下设有若干个水处理机构(3),且上下相邻的2个水处理机构(3)之间通过隔板(4)隔开,以防止位于上方的生物阴极层(33)上的生物膜脱落掉在阳极上而影响阳极的功能。
10.一种光电微生物耦合黑臭水体处理装置,其特征在于:该装置由若干个权利要求1‑
9任一项所述的光电微生物耦合黑臭水体处理单元通过绳索(9)串联排成一排或链接在同一块太阳能板上排成一排,每隔一段距离设置一个处理单元,该装置与水流方向呈角度设置,绳索(9)固定在河道两侧的岸边。