CN110615533A - 基于生物电强化的水体修复装置及其应用 - Google Patents

Abstract

一种基于生物电强化的水体修复装置，包括：壳体，所述壳体的侧壁设有第一通孔；和中空部件，所述中空部件设置于所述壳体内，所述中空部件的侧壁设有第二通孔；所述壳体与所述中空部件之间的区域构成好氧区域，所述中空部件的内部中空区域构成厌氧区域，所述好氧区域中设有第一电极，所述厌氧区域中设有第二电极。本发明提供的水体修复装置是具有壳体以及壳体内部的中空部件的双层复合结构，实现了好氧区域和厌氧区域的一体化设计。本发明提供的水体修复装置直接利用土著微生物实现了污染河道水体的原位修复，具有较高的脱氮效率，同时能够有效除磷和抑制藻类生长，是一种低成本投入的河道水体长效修复装置。

Description

基于生物电强化的水体修复装置及其应用

技术领域

本发明涉及污水处理及生态修复领域，尤其涉及一种基于生物电强化的水体修复装置。

背景技术

城镇河道是城市生态系统的重要组成部分。由于工业废水、生活污水和农业径流等的汇入，导致河道水体日益恶化。水体黑臭现象和藻华频发已经成为我国部分地区 水污染的主要问题。污染水体修复的实质是消除水体中的有机污染物和无机污染物等， 恢复水体生态并使其逐步具备自净能力。异位修复由于成本高昂不适合大面积水体的 修复，因此，目前河道污染水体的治理一般采取原位修复方式。

水体污染的原位治理手段主要分为化学修复、物理修复和生物修复。其中，利用化学手段治理污染水体需投入大量的化学药剂，不仅费用高，也容易引起二次污染； 物理修复往往用于生物修复等措施之前，其单独使用对污染水体的治理效果通常不具 有可持续性；生物修复技术则是最具有发展前景的水体污染修复技术，其利用特定生 物对水体中污染物进行吸收、转化或降解，以实现缓解水体污染状况，并逐步恢复水 体生态。生物修复运行费用低、环境影响小，是一种长效可持续性的修复技术。

在传统生物反应器中耦合微生物燃料电池可以加速电子在微生物和电子受体之间 的传递，促进有机物及氮素污染物的生化降解。然而，传统的微生物燃料电池型生物 巢具有较高的内阻、脱氮效率低、往往不具有除磷和抑制藻类生长的功效。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种高效、低内阻的水体修复装置，以实现氮、磷和有机污染物的同时去除，并能够抑制水体中藻类的生长。

发明内容

鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高效、低内阻的水体修复装置，用于解决现有技术中的生物巢所具有的内阻较高、脱氮效率低、往往不能够同 时除磷和抑制藻类生长等问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于生物电强化的水体修复装置，包括：

壳体，所述壳体的侧壁设有第一通孔；和

中空部件，设置于所述壳体内，所述中空部件的侧壁设有第二通孔；

所述壳体与所述中空部件之间的区域构成好氧区域，所述中空部件的内部中空区域构成厌氧区域，所述好氧区域中设有第一电极，所述厌氧区域中设有第二电极。

壳体以及壳体内部的中空部件，使得基于生物电强化的水体修复装置近似为双层复合结构，实现了好氧区域和厌氧区域的一体化设计。

壳体和中空部件的形状可以为柱形、长方体形、正方体形或者不规则体形，只要能够形成好氧区域和厌氧区域即可。

壳体上设有第一通孔，能够实现壳体内的污水与壳体外的污水之间的动态交换。

好氧区域中的第一电极可以沿着壳体的内壁设计，也可以均匀分布在好氧区域中； 厌氧区域中的第二电极可以沿着中空部件的内壁设计，也可以均匀分布在厌氧区域中。

进一步地，第一电极与第二电极通过导线连接。本领域常规的导线均可使用，优选的使用钛导线。钛导线材质轻，不容易被腐蚀，并且不对环境造成污染。

进一步地，第一电极与第二电极之间串联有电阻，例如750-1000Ω的电阻，这样水体修复装置在使用时形成了微生物燃料电池，第一电极构成微生物燃料电池的阴极， 第二电极构成微生物燃料电池的阳极。

串联电阻后通过导线连接构成的微生物燃料电池，加速了基于生物电强化的水体修复装置中的电子传递，有利于污染物的去除。

进一步地，厌氧区域中填充有用于富集厌氧微生物的填料，所述填料中含有有机固相碳源。当然，填料也可以只包含有机固相碳源。填料的填充量约占厌氧区域 体积的1/5-2/3。

有机固相碳源既可以为异养微生物提供碳源，也可作为厌氧区域中的微生物 载体。

进一步地，填料中还可以含有铁硫矿物、铁和导电介质中的一种或多种。

铁硫矿物在厌氧区域的缓慢腐蚀可以富集铁自养反硝化微生物和硫自养反硝化微生物用于脱氮，铁硫矿物释放的Fe²⁺和Fe³⁺可以参与水体中磷的去除，并降低微生 物燃料电池反应体系的内阻进一步提高体系的电子传递效率。

铁可以直接作为化学反硝化电子供体，也可以通过析氢腐蚀产生氢气后供氢 自养反硝化微生物利用，铁自身氧化进而产生的多核羟基络合物可以有效去除水 体中的磷。

导电介质作为厌氧区域中的微生物载体并起到电子传递介质的作用。

进一步地，有机固相碳源为生物基塑料，例如3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的 共聚物(PHBV)、聚-β-羟丁酸(PHB)、聚-ε-己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)、 聚丁二酸-丁二醇酯(PBS)、聚羟基烷酸酯等。

所述铁硫矿物为黄铁矿；所述铁为海绵铁；所述导电介质为活性炭。

进一步地，填料为生物基塑料、黄铁矿、海绵铁和活性炭的混合物。

进一步地，生物基塑料、黄铁矿、海绵铁和活性炭的粒径分别为2-4mm、3-5 mm，3-5mm和0.5-1.0mm；生物基塑料:黄铁矿:海绵铁:活性炭的质量比为 1:1:3:5、1:3:1:5、3:2:2:3或2:2:2:4。

进一步地，好氧区域中填充有用于作为好氧微生物的载体的纤维材料，例如无机生态多孔棉等。

进一步地，纤维材料的填充密度为70-120g/L，填充高度为40-50cm。

进一步地，好氧微生物和厌氧微生物均来源于水体中的土著微生物，因为无需 额外添加微生物，实现了水体修复的低成本和长效性。

进一步地，第一电极沿着壳体的内壁设置，第二电极沿着中空部件的内壁设置。

进一步地，第一电极和第二电极均为碳毡电极。

进一步地，第一电极的宽度为5-8cm，贴壁布置于壳体高度的中轴，即位于壳 体的中间部位；第二电极贴壁布置于中空部件的整个内壁，第二电极的厚度为2-3 cm。

进一步地，中空部件的外壁包覆有海绵毡或离子交换膜。

中空部件的整个外壁包覆有海绵毡或离子交换膜，主要目的是避免或尽可能减少空气进入中空部件内，以维持厌氧区域的厌氧环境。如果从成本考虑，优选使 用密度为25-35kg/m³的海绵毡，包覆厚度为1.5-2cm。

进一步地，壳体的上部具有开口，以便于从第一通孔进入壳体内部的污水从上部开口流出，这样实现了壳体内和壳体外的污水循环流动，提高了污水处理效率。

当然，壳体的上部也可以封口，然后在壳体侧壁的上方开设孔径较大的通孔，例如孔径5-10cm。

进一步地，壳体为第一管状结构，例如PVC管，第一管状结构的下部封口。

进一步地，第一管状结构的内径为20-40cm、高度为50-60cm，第一管状结构的 侧壁的孔洞率为45-60％，第一通孔的孔径为0.5-1.0cm。

进一步地，中空部件为第二管状结构，例如PVC管，第二管状结构的上部和下部 均封口，例如通过盖子封口。上部和下部均封口主要是为了避免空气进入，维持厌氧 区域的厌氧环境。

进一步地，第二管状结构的内径为8-12cm、高度为50-60cm，第二管状结构的侧 壁的孔洞率为30-40％，第二通孔的孔径为0.3-0.8cm。

进一步地，好氧区域中设有用于曝气的微孔曝气装置，微孔曝气装置与第一气泵连接，微孔曝气装置与第一气泵之间还设有蝶阀，用以控制气体流量，曝气量约为25-40 L/min。微孔曝气装置可以是中空纤维膜和/或微孔曝气管，中空纤维膜可富集好氧硝 化微生物和抑藻微生物；微孔曝气管可设于壳体的底部，用于空气大量并均匀地从底 部向上排出，以维持好氧区域的好氧环境。。

进一步地，中空纤维膜的内径为0.9-1.1mm、外径为2.0-2.2mm、膜表面孔径 0.04-0.05μm、平均孔隙度为50-70％，中空纤维膜的布置密度为5-8条/dm²。

进一步地，中空部件内设有微孔曝气管，该微孔曝气管与第二气泵连接。

设置微孔曝气管的目的在于，当本发明的装置连续运行一段时间后，例如30-40天后，微孔曝气管的短时间曝气可用于疏松厌氧区域中的填料及微生物膜以 维持装置的高效运行，进气流速约30-40L/min，通气时间1-2min。当然，微孔曝 气管也可以替换成其他结构，例如搅拌装置等，只要能够起到疏松厌氧区域中的 填料及微生物膜的作用即可。

进一步地，微孔曝气管的内径为8-12mm，微孔孔径为0.03-0.06mm，微孔密 度为700-1200个/m。

本发明还提供了一种基于生物电强化的水体修复方法，包括如下步骤：

1)提供上述水体修复装置；

2)使待修复水体中的污水依次流经所述壳体的第一通孔、所述好氧区域、所述中空部件的第二通孔和所述厌氧区域。

污水从壳体进入好氧区域，然后再进入壳体内部的厌氧区域，随着壳体内的 污水中的污染物的去除，壳体内的污染物浓度变低，壳体外的高浓度污染物的污 水会再进入，壳体内外污水中的污染物浓度差实现了污水的流动和连续处理。

本发明还提供了上述基于生物电强化的水体修复装置在水体修复中的应用，可以用于污染水体的原位修复，当然也可以用于污染水体的异位修复。

本发明提供的基于生物电强化的水体修复装置具有以下技术效果：

1、本发明提供了一种高效、低内阻的水体修复装置，可以促进氮、磷和有机污染物的同时去除，并有效抑制藻类的生长。

2、本发明提供的水体修复装置是具有壳体以及壳体内部的中空部件的双层复合结 构，实现了好氧区域和厌氧区域的一体化设计。

3、本发明提供的水体修复装置可以直接利用土著微生物实现污染水体的原位修复，具有较高的脱氮效率，同时能够有效除磷和抑制微藻类生长，是一种低成本投入 的水体长效修复系统。

4、厌氧区域中的填料原位释放的Fe²⁺和Fe³⁺可降低微生物燃料电池内阻并进一步提高电子传递效率，也有助于水体中磷的去除。此外，厌氧区域中的填料促进了自养 反硝化微生物在厌氧区域的富集。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的基于生物电强化的水体修复装置的一个较佳实施例的结构示意图。

图2是图1装置中的中空部件的截面图，其中中空部件的外部包覆有海绵毡。

其中，1-壳体，2-纤维材料，3-中空部件，4-填料，5-第二电极，6-海绵毡；7-第 一电极，8-第一导线，9-第二导线，10-电阻，11-第二气泵，12-第二蝶阀，13-微孔曝 气管，14-中空纤维膜，15-第一蝶阀，16-第一气泵，18-第一通孔，19-好氧区域，20- 厌氧区域。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具 体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在 没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以 下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想， 遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局 型态也可能更为复杂。实施例中所引用的如“上”、“下”、“中间”及“一”等用语，仅为便 于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无 实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

图1-2示出了本发明的基于生物电强化的水体修复装置的一种实现方式，其包括壳体1和设置于壳体1内的中空部件3，壳体1和中空部件3均为PVC管。

壳体1的侧壁设有第一通孔18，在本实施例中第一通孔18为圆形孔，以实现壳 体1内的污水与壳体1外的污水之间的动态交换。壳体1的内径为20cm、高度为50cm， 壳体1的侧壁的孔洞率为45％，第一通孔18的孔径为0.5cm。壳体1的上部具有开口， 以便于从第一通孔18进入壳体内部的污水从上部开口流出，实现壳体1内和壳体1 外的污水循环流动。

中空部件3的上部和下部均封口，以维持厌氧环境。中空部件3的内径为8cm、 高度为50cm，其侧壁的孔洞率为30％，第二通孔的孔径为0.3cm。

壳体1与中空部件3之间的区域构成了好氧区域19，中空部件3的内部中空区域 构成了厌氧区域20，好氧区域19中设有第一电极7，厌氧区域20中设有第二电极5。 第一电极7与第二电极5通过第一导线8和第二导线9连接，第一导线8和第二导线 9为钛导线。第一电极7与第二电极5之间串联有750Ω的电阻10，这样水体修复装 置在使用时构成了微生物燃料电池，第一电极7构成微生物燃料电池的阴极，第二电 极5构成微生物燃料电池的阳极。

厌氧区域20中填充有填料4，用以富集厌氧微生物，该填料为3-羟基丁酸酯和 3-羟基戊酸酯的共聚物(PHBV)、黄铁矿、海绵铁和活性炭的混合物，3-羟基丁 酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物(PHBV)、黄铁矿、海绵铁和活性炭的粒径分别为2mm、3mm、3mm和0.5mm，3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物(PHBV): 黄铁矿:海绵铁:活性炭的质量比为1:1:3:5。

好氧区域19中填充有纤维材料2，该纤维材料为无机生态多孔棉，用以作为好氧微生物的载体。填充密度为70g/L，填充高度为40cm。

第一电极7沿着壳体1的内壁设置，第一电极的宽度为5cm，贴壁布置于壳体 高度的中轴，即位于壳体的中间部位；第二电极5沿着中空部件3的整个内壁设置， 第二电极5的厚度为2cm。第一电极7和第二电极5均为碳毡电极。

中空部件3的整个外壁包覆有海绵毡，海绵毡的密度为25kg/m³，海绵毡的厚 度为2cm。

好氧区域19中设有用于曝气的中空纤维膜14，其富集好氧硝化微生物和抑藻微生物，中空纤维膜14的内径为0.9mm、外径为2.0mm、膜表面孔径为0.04μm、 平均孔隙度为50％，中空纤维膜的布置密度为5条/dm²。中空纤维膜14与第一气 泵16连接，第一气泵16与中空纤维膜14之间还设有第一蝶阀15，用以控制气体流 量，曝气量约为25-40L/min。当然，蝶阀也可以无需设置。另外，壳体的底部还可以 设有微孔曝气管(图中未示出)，用于空气大量并均匀地从底部向上排出，以维持好 氧区域的好氧环境。

中空部件3内设有微孔曝气管13，微孔曝气管13与第二气泵11连接。微孔曝 气管13与第二气泵11之间还设有第二蝶阀12，用以控制气体流量。微孔曝气管 13的内径为8mm，微孔孔径0.03mm，微孔密度为700个/m。当本实施例的装置 连续运行一段时间后，例如30-40天后，微孔曝气管13的短时间曝气可用于疏松 厌氧区域20中的填料及微生物膜以维持水体修复装置的高效运行，进气流速约 30-40L/min，通气时间1-2min。

实施例2

本实施例示出了本发明的基于生物电强化的水体修复装置的另一种实现方式，主体结构与实施例1中的结构相似(因此未以附图示出)，其包括壳体和设置于壳体内 的中空部件，壳体和中空部件均为PVC管。

壳体的侧壁设有第一通孔，壳体的上部具有开口，以便于从第一通孔进入壳体内部的污水从上部开口流出。壳体的内径为40cm、高度为60cm，壳体的侧壁的孔洞率 为60％，第一通孔的孔径为1.0cm。

中空部件的上部和下部均封口，以维持厌氧环境。中空部件的内径为12cm、高度为60cm，其侧壁的孔洞率为40％，第二通孔的孔径为0.8cm。

壳体与中空部件之间的区域构成了好氧区域，中空部件的内部中空区域构成了厌氧区域，好氧区域中设有第一电极，厌氧区域中设有第二电极。第一电极与第二电极 通过钛导线连接。第一电极与第二电极之间串联有1000Ω的电阻，这样水体修复装置 在使用时构成了微生物燃料电池，第一电极构成微生物燃料电池的阴极，第二电极构 成微生物燃料电池的阳极。

厌氧区域中填充有填料，该填料为3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物(PHBV)、黄铁矿、海绵铁和活性炭的混合物，PHBV、黄铁矿、海绵铁和活性 炭的粒径分别为4mm、5mm，5mm和1.0mm，PHBV:黄铁矿:海绵铁:活性 炭的质量比为2:2:2:4。

好氧区域中填充有无机生态多孔棉，填充密度为120g/L，填充高度为50cm。

第一电极沿着壳体的内壁设置，第一电极的宽度为8cm，贴壁布置于壳体高度 的中轴，即位于壳体的中间部位；第二电极沿着中空部件的整个内壁设置，第二电 极的厚度为3cm。第一电极和第二电极均为碳毡电极。

中空部件的整个外壁包覆有密度为35kg/m³、厚度为2cm的海绵毡。

好氧区域中设有用于曝气的中空纤维膜，其内径为1.1mm、外径为2.2mm、膜 表面孔径为0.05μm、平均孔隙度为70％，中空纤维膜的布置密度为8条/dm²。中 空纤维膜与第一气泵连接，第一气泵与中空纤维膜之间还设有第一蝶阀，用以控制气 体流量，曝气量约为25-40L/min。

中空部件内设有微孔曝气管，微孔曝气管与第二气泵连接。微孔曝气管与第二 气泵之间还设有第二蝶阀，用以控制气体流量。微孔曝气管的内径为12mm，微孔 孔径为0.06mm，微孔密度为1200个/m。当本实施例的装置连续运行一段时间后， 例如30-40天后，微孔曝气管的短时间曝气可用于疏松厌氧区域中的填料及微生物 膜以维持水体修复装置的高效运行，进气流速约30-40L/min，通气时间1-2min。

需要说明的是，实施例1-2中的装置有很多替换结构或等同结构，例如：

壳体和中空部件并非仅限于管状结构，也可以替换为长方体形、正方体形或者不规则体形；

壳体的上部也可以封口，然后在壳体侧壁的上方开设孔径较大的通孔，例如孔径5-10cm；

通孔也可以设计为方形孔、三角形孔或者不规则形孔等；

壳体的内径、高度、侧壁的孔洞率和第一通孔的孔径可以分别从20-40cm、 50-60cm、45-60％和0.5-1.0cm中任选一个数值，也可以在这些数值范围外选择一个数 值，只要能实现本发明的功效即可；

中空部件的内径、高度、侧壁的孔洞率和第二通孔的孔径可以分别从8-12cm、 50-60cm、30-40％和0.3-0.8cm中任选一个数值，也可以在这些数值范围外选择一个数 值，只要能实现本发明的功效即可；

钛导线也可以替换成具有导电功能的其他导线；

厌氧区域填充的填料可以只含有有机固相碳源，例如生物基塑料；也还可以含 有铁硫矿物、铁和导电介质中的一种或多种。生物基塑料、铁硫矿物、铁和导电 介质的粒径可分别从2-4mm、3-5mm、3-5mm和0.5-1.0mm中任选一个数值，铁 硫矿物、铁和导电介质中的一种或多种与生物基塑料的质量比可以根据实际情况 进行选择和更改，不仅仅限于本发明公开的数值；

好氧区域纤维材料的填充密度和填充高度可以分别从40-50cm和70-120g/L中任选一个数值，也可以在这些数值范围外选择一个数值，只要能实现本发明的功效即可；

第一电极可以无需贴壁设计，直接均匀分布于好氧区域中即可；第二电极也可以无需贴壁设计，直接均匀分布于厌氧区域中即可；

中空部件的外壁也可以包覆有离子交换膜以替代海绵毡，以避免或尽可能减少空气进入中空部件内；

好氧区域中也可以无需设置用于曝气的中空纤维膜，如果设置中空纤维膜，其内径、外径、膜表面孔径、平均孔隙度、布置密度可以分别从0.9-1.1mm、2.0-2.2mm 0.04-0.05μm、50-70％、2-10条/dm²中任远一个数值，也可以在这些数值范围外选 择一个数值，只要能实现本发明的功效即可；

壳体的底部还可以设有微孔曝气管，用于空气大量并均匀地从底部向上排出，以维持好氧区域的好氧环境。

中空部件内也可以无需设置微孔曝气管等。

当启动和运行实施例1-2或其等同实施例中的基于生物电强化的水体修复装置以进行水体修复时，需执行以下操作：

1、将基于生物电强化的水体修复装置置于污染水体中，顺序开启第一蝶阀15 和第一气泵16，维持约30天以实现土著微生物的驯化及挂膜，当在电阻10两端 检测到稳定的电压时，说明水体修复装置启动成功；

2、关闭第一蝶阀15和第一气泵16，只有当水体溶解氧浓度低于2.5mg/L时 再次开启；

3、当水体修复装置运行约40天后，顺序打开第二蝶阀12与第二气泵11以向 厌氧区域中曝气，用于疏松厌氧区域中的填料及微生物膜以维持装置的高效运行， 进气流速约35L/min，通气时间为1min。

下表示出了根据实施例1的基于生物电强化的水体修复装置进行污染河道水体修复的实验结果(以100L污水为例)，其中实施例2及实施例1和2的等同实施例 的实验结果与其类似：

表1-第一污染河道水体修复结果

表2-第二污染河道水体修复结果

表3-第三污染河道水体修复结果

上述结果表明，该装置在48小时内对100L污染河道水体的CODcr去除效 率超过60％，NH₄ ⁺-N去除率高于70％，NO₃ ^--N去除率可达60％，总磷去除率约 60％，同时对蓝绿藻的去除率约60％；该装置在72小时内对100L污染化河道水 体的CODcr去除效率超过70％，NH₄ ⁺-N去除率高于80％，NO₃ ^--N去除率可达 75％，总磷去除率约85％，同时对蓝绿藻的去除率超过70％。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。 因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想 下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于生物电强化的水体修复装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体的侧壁设有第一通孔；和

中空部件，设置于所述壳体内，所述中空部件的侧壁设有第二通孔；

所述壳体与所述中空部件之间的区域构成好氧区域，所述中空部件的内部中空区域构成厌氧区域，所述好氧区域中设有第一电极，所述厌氧区域中设有第二电极。

2.如权利要求1所述的基于生物电强化的水体修复装置，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极通过导线连接。

3.如权利要求2所述的基于生物电强化的水体修复装置，其特征在于，所述导线为钛导线，所述第一电极与所述第二电极之间串联有电阻。

4.如权利要求3所述的基于生物电强化的水体修复装置，其特征在于，所述厌氧区域中填充有用于富集厌氧微生物的填料，所述填料中含有有机固相碳源。

5.如权利要求4所述的基于生物电强化的水体修复装置，其特征在于，所述填料中还含有铁硫矿物、铁和导电介质中的一种或多种。

6.如权利要求5所述的基于生物电强化的水体修复装置，其特征在于，所述有机固相碳源为生物基塑料，所述铁硫矿物为黄铁矿，所述铁为海绵铁，所述导电介质为活性炭。

7.如权利要求6所述的基于生物电强化的水体修复装置，其特征在于，所述填料为生物基塑料、黄铁矿、海绵铁和活性炭的混合物。

8.如权利要求7所述的基于生物电强化的水体修复装置，其特征在于，所述生物基塑料、黄铁矿、海绵铁和活性炭的粒径分别为2-4mm、3-5mm、3-5mm和0.5-1.0mm；所述生物基塑料:黄铁矿:海绵铁:活性炭的质量比为1:1:3:5、1:3:1:5、3:2:2:3或2:2:2:4。

9.如权利要求8所述的基于生物电强化的水体修复装置，其特征在于，所述好氧区域中填充有用于作为好氧微生物的载体的纤维材料。

10.如权利要求9所述的基于生物电强化的水体修复装置，其特征在于，所述好氧微生物和厌氧微生物均来源于水体中的土著微生物。