[发明专利]一种用于净化饮用水的生物电化学偶联系统及其净化方法

权利要求书

1.一种用于净化饮用水的生物电化学偶联系统，其特征在于，所述系统包括第一级生物电化学系统（1）、第二级生物电化学系统（2）、阳极一（3）、隔膜一（4）、阴极一（5）、内置水流导筒（6）、阳极二（7）、隔膜二（8）、阴极二（9），直流电源一（10），直流电源二（11），自动控制器（12），参比电极（13），循环泵（14）、负载（15）、阳极室密封盖（16）、高压开关（17）、超滤膜柱（18）、压力储水桶（19）、进水电磁阀（20）、流量调控开关（21）、水流开关（22）、进水口一（23）、净化水出口一（24）、进水口二（25）、净化水出口二（26）、反冲洗排水口（27）、反冲洗阀（28）、阳极室冲洗口（29）、阳极室冲洗阀（30）；

所述第一级生物电化学系统内置阳极一、阴极一和隔膜一，从内到外分别是阳极一、隔膜一和阴极一，其中隔膜一将阳极一和阴极一分开；系统上部设置进水口一与净化水出口一，进水口一端设置有反冲洗排水口以及反冲洗阀，进水口一与进水电磁阀和水流开关连接，净化水出水口一与第二级生物电化学系统的进水口二连接；直流电源一通过自动控制器与阴极一和阳极一连接；

所述第二级生物电化学系统的阳极二位于阳极室中，阴极二位于阴极室中，阳极室和阴极室间壁中下部设置隔膜二，隔膜二采用质子交换膜，阳极二和阴极二之间通过自动控制器构建2条回路，其中第一条回路是利用负载形成的电池回路，第二条回路则是利用直流电源二形成的反向电压回路；

第一级生物电化学系统与第二级生物电化学系统互相串联，其中第一级生物电化学系统饮用水净化后的净化出水进入第二级生物电化学系统，经第二级生物电化学系统净化后，通过超滤膜柱直接使用或储存于压力储水桶内备用；

两级系统通过循环泵以及回流管路将第二级生物电化学系统的净化出水回流至第一级生物电化学系统，经净化后再进入第二级生物电化学系统。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第一级生物电化学系统的阳极一采用选自石墨片、石墨毡、无定形碳纤维或活性炭颗粒构建的三维电极，三维电极内部设置水流通道；第一级生物电化学系统的阴极一采用选自不锈钢网、板、不锈钢壳体、石墨毡、无定形碳纤维或其组合而成的电极；第一级生物电化学系统的隔膜一采用无纺布、离子交换膜、单层或双层塑料网，优选采用无纺布。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第二级生物电化学系统的外加电源二通过自动控制器分别与阳极二和阴极二相连；阴极室底部设置有进水口二，上部设置净化水出口二，净化水出口二连接外置的超滤膜柱，经超滤膜过滤的出水连接压力储水桶，在超滤膜柱与压力储水桶之间设置高压开关；阳极室底部设置阳极室冲洗阀，阴极室内部设置参比电极，阳极室上部设置密封盖。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第二级生物电化学系统的阳极二采用金属材料，其选自铁及其合金中的一种；阴极二采用金属材料或者碳素材料，金属材料选自不锈钢；碳素材料选自碳毡、碳纸、活性炭或无定形碳钎维。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，直接把阳极室作为独立单元嵌入到阴极室内；当以这样的方式时，隔膜二固定在阳极室的壳体上。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，高压开关与进水电磁阀调控生物电化学偶联系统的进水，水流开关通过自动控制器调控直流电源的开启，流量调控开关调控生物电化学系统的流量大小。