发明内容
[0007] 本发明所要解决的技术问题是，生物吸附技术在净化农田灌溉水中镉过程中，存在处理量大，镉浓度极低，吸附去除速率慢，去除效率低；而且生物吸附重金属后不易脱附，再生困难；微生物吸附重金属过程受限于自身的胞外聚合物浓度，胞外聚合物的含量少不利去除灌溉水中的镉；灌溉水处理系统设置在野外，无法提供常规的稳定持续电源，其用电受到极大的限制。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：提供一种太阳能辅助微生物三维电极去除灌溉水中镉的装置，其包括连接太阳能电板的蓄电池及电压调节器，该蓄电池及电压调节器的正、负输出端分别连接阳极电极和阴极电极，该阳极电极和阴极电极设置于由聚乙烯板组成的电吸附池内，该电吸附池一侧壁上部设置进水口，该电吸附池上与进水口相对的另一侧壁上设置出水口，且该阴极电极与设置于电吸附池内的负载微生物的多孔微球接触，该阳极电极、阴极电极和负载微生物的多孔微球形成三维电极，该负载微生物的多孔微球与阳极电极之间设置绝缘多孔板。
[0009] 上述方案的进一步改进为，该电吸附池的上层板可开关地设置于该电吸附池上，以便于补充和更换负载微生物的多孔微球及阳极电极、阴极电极。
[0010] 上述方案的进一步改进为，负载微生物的多孔微球主要由两种材料组成，其一为多孔碳材料A，另一材料为多孔的掺有零价纳米锰的聚乙烯酸基保水剂微球B组成，A/B的量在0.5-10范围内，使用时通过调节A/B比例值以防止电导过高，造成负荷过大。保水剂中零价纳米锰具有提供电子的作用，以保证电压中断时，系统能正常运行，其原理为自身被氧化成锰离子的过程中向外提供电子，以促进微生物生长和强化镉离子吸附；当电压恢复时，锰离子又会被还原形成零价纳米锰。
[0011] 该负载微生物的多孔微球上微生物负载过程为：取稻田土壤溶液，调节土壤溶液中碳C/氮N/磷P之比为100/5/1，关闭电吸附池的进、出水口，向装有多孔微球的电吸附池内添满调好的土壤溶液，将蓄电池及电压调节器的输出电压调整为0.1-10.0V，中间根据土壤溶液消耗的情况，每隔2天添加一次调好的土壤溶液，使电吸附池中始终充满土壤溶液，保证微生物生长的营养需求，驯化时间为7-10天，多孔微球上即会有明显大量紧凑的微生物膜。
[0012] 本发明公开的太阳能辅助微生物三维电极去除农田灌溉水中镉的方法包括吸附方法和再生方法，其中：
[0013] 吸附方法为：将电压调节器的输出电压设定为0.1-30.0V，电吸附池的进水口连接3
灌溉水源，出水口连接直接用于灌溉的输水管，并使进水速率为0.1-1.0m/s；
[0014] 再生方法为：当装置经过30天的处理后，负载微生物的多孔微球体积缩小50％，或电流强度降低50％，表明吸附电极需要再生时，将电压调节器的输出端连接的阳极电极、阴极电极反接，电压调节器的输出电压调整为5.0-30.0V，并保持电流强度不超过100mA，兼用清洁的水冲洗多孔微球，运行时间为2h，整个再生过程仅利用电场和水流清洗，无需其他的盐和酸。
[0015] 本发明利用太阳能电板及其蓄电池给系统供电，很好地解决了野外电源的问题。另外，为了提高灌溉水中镉处理的生物吸附过程中的生物吸收速率，适应农田灌溉水处理高效大量的要求，本发明提出电场辅助微生物吸附技术，利用电场使水中镉离子及其带电胶体主动向负载微生物的多孔微球与阴极电极接触形成的三维电极(生物电极)迁移，增加吸附速率，提高吸附效率。而且，利用电场能促进吸附也能促进脱附的原理，本发明利用反电场技术促进负载微生物的多孔微球的吸附基质脱附，促进其再生。
[0016] 本发明的使用有效解决了微生物吸附技术去除效率低，再生困难的问题，且具有能耗低，运行稳定，微生物在弱电刺激下产生大量胞外聚合物，除镉效率高，再生简单，非常适合农田灌溉水的处理要求。
