太阳能动力型集成式污水处理工艺在农村的开发与应用-胡娜妮

143科技创新导报ScienceandTechnologyInnovationHerald环境科学2011NO.20ScienceandTechnologyInnovationHerald科技创新导报我国农村生活污水的污染是面源性,对环境的不良影响也是潜移默化、日积月累的。广大农村人口众多、居住分散,如城市那样集中处理生活污水是不可能的。针对目前农村污水处理设备多不具备脱氮除磷功能,且其生活污水又具有低碳高氮磷的特点,为了减少农村面源污染,节约能源,探索操作简单方便、治污效果持久的农村生活污水处理工艺势在必行,太阳能动力型集成式污水处理工艺就是依据我国农村污水特点开发的新工艺,有广泛的应用前景。1开发基础新工艺的开发是以解决现实问题为基础的。农村生活污水处理工艺的推行中存在下列问题:(1)工艺选择问题。目前我国农村采用的污水处理工艺大致有稳定塘、土地处理、一体化处理设备等,主要以污水中的有机物为处理对象,而忽视了除磷脱氮。国外很有效果,但在国内还需要做相应的试验和改进。(2)设备效能问题。国内外对具有较好脱氮除磷功能的污水处理一体化装置的研制和开发还处于研究阶段。在技术方面,低碳高氮磷污水在进行生物脱氮除磷处理时存在的主要问题是碳源不足,有机碳源往往成为制约生物脱氮除磷效果的主要因素,由于反硝化菌和聚磷菌在碳源上存在竞争,难以同时高效脱氮除磷;在经济方面,为达到较好脱氮效果,需要较大的内回流比而导致运行费用较高。(3)应用效果问题。目前在推广或试验的各种方案都有一定的效果,但国内农村污水的成分复杂,工艺效果的持久性、经济性和二次污染问题依然突出。简单经济的处理效果有限,好的效果又往往伴随高能源的消耗和高成本的投入,在处理过程中增加了农民的负担,也不利于能源的节约。为了解决上述问题,开发高效低耗、高度集成、便于管理、具备于脱氮除磷功能的新型生活污水处理设备是必要的。而且具备去除有机物和脱氮除磷功能的集成技术将在我国农村污水处理中有很大发展潜力,若在太阳能技术和造价上获得重要突破,市场发展前景将更加广阔。2原理解析太阳能动力型集成式污水处理工艺是在对生物脱氮除磷工艺的效果和原因分析的基础上,结合农村生活污水特点和污水的脱氮除磷机理及影响因素开发出来的新型的生物反应器,是太阳能风能组合、多点进水水解池、好氧活性污泥法、沸石滤床相结合的处理技术,是一种针对农村污水水质、基于太阳能动力-生物处理方法的集成式处理工艺。(1)经过集水池的生活污水,进入多点进水设计的高效厌氧水解单元。最终达到高效的厌氧降解的作用。(2)厌氧水解单元之后设置好氧活性污泥法工艺,在好氧条件下利用活性污泥对污水中的残留有机物进行进一步生物降解。(3)在工艺运行良好的情况下,经过物理、化学和生物等作用,完成生活污水的处理,这种集成式工艺的处理出水可达到《污水综合排放标准》(8978-1996)一级排放标准。3处理步骤处理工艺生物反应器分为厌氧水解单元、好氧处理单元及沸石过滤单元,可达到集成型一体化处理要求。废水经过集水池通过多点进水器进入太阳能污水处理工艺装置可实现系统的高效传质。1)厌氧水解。废水首先进入挂有弹性填料的厌氧水解单元。厌氧水解单元污水与弹性填料表面接触,一些复杂的不溶性的聚合物转化为简单的溶解性的单体或二聚体化合物,如淀粉在水体中被水解为葡萄糖,蛋白质被水解为肽链或氨基酸等。通过水解酸化和多点进水的联合作用,废水中大部分难降解有机物得到去除。(2)好氧处理。经过厌氧水解处理后出水进入好氧处理单元,曝气池由曝气管供氧,在好氧活性污泥法作用下进一步降解废水中残留有机物,好氧微生物在有溶解氧存在的条件下,摄取废水中的有机物为养料,进行呼吸作用与自身繁殖,从而有效的去除了污水中的有机污染物。这些水解酸化与曝气池相结合的工艺,其总的水力停留时间缩短,曝气量减少,基建投资有所降低,运行费用可降低三分之一以上。(3)沸石过滤。好氧混合液的过滤采用沸石过滤单元完成。正常运行过程中,混合液中污泥会被沸石填料床截留,保证较高流速条件下仍具有良好的过滤功能。(4)废水外排。以上处理的污水通过出水管排放进入湿地处理系统。经过反应器耦合的水解酸化工艺和生物接触氧化工艺稳定运行后,对氨氮和有机物的去除率均达到85%以上,经过过滤后的出水达到GB8978-1996的一级排放标准。(5)太阳能动力。采用太阳能风能组合发电单元能同时收集太阳能和风能,提高了设备的利用率和能量收集效能。利用太阳能收集器、贮能器、微型发电机产生的能量作为主要曝气动力来源,加上风能机和微动力风机补充发电,在系统的切换装置的作用下,实现太阳能机组与风电机组输出功率的变换。4工艺特点将太阳能利用技术运用到农村污水处理工艺中以解决系统的曝气动力,不但解决农村污水处理的动力问题,也从节能、环保、经济等角度为农村治污