袁延華，馬 琳，孫洪芹

（江蘇中車環(huán)保設(shè)備有限公司，江蘇 常熟 215505）

隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)村人居環(huán)境以及生態(tài)環(huán)境的重視，農(nóng)村生活污水處理成為近幾年的熱點(diǎn)之一。在國(guó)家政策推動(dòng)下，大部分農(nóng)村的生活污水得到了有效的處理，但部分工程因電耗過(guò)高、村組用電負(fù)擔(dān)過(guò)重而處于“曬太陽(yáng)”狀態(tài)[1]。因此，將風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)與生活污水處理技術(shù)結(jié)合，可有效降低常規(guī)用電量，解決此類問(wèn)題。

1 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)

太陽(yáng)能與風(fēng)能取之不盡，用之不竭，均為潔凈能源。近些年，太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)得到快速發(fā)展，并且日益成熟，已廣泛用于人們生活中的方方面面，但太陽(yáng)能發(fā)電受天氣的制約較大，陰雨連綿的天氣將導(dǎo)致太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。目前，利用風(fēng)力和太陽(yáng)能結(jié)合發(fā)電，可有效解決此問(wèn)題。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要包括太陽(yáng)能光伏板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、控制器、蓄電池組和逆變器[2]。

1.1 太陽(yáng)能光伏板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

太陽(yáng)能光伏板及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分別將太陽(yáng)能和風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，通過(guò)控制器將轉(zhuǎn)化的電能儲(chǔ)存在蓄電池組中，需要對(duì)交流負(fù)載供電時(shí)，通過(guò)逆變器將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娛褂谩?/p>

1.2 控制器

控制器的作用主要是根據(jù)日照的強(qiáng)度、風(fēng)力的大小以及負(fù)載的變化，不斷地調(diào)整蓄電池組的工作狀態(tài)。經(jīng)過(guò)調(diào)整后的電能直接為直流負(fù)載供電或通過(guò)逆變器將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姽┙涣髫?fù)載使用，多余的電能儲(chǔ)存在蓄電池組中，可在陰雨天氣或系統(tǒng)維護(hù)等不能滿足負(fù)載用電時(shí)將蓄電池組中儲(chǔ)存的電量輸出供負(fù)載使用，進(jìn)而保證整個(gè)系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定地工作。

1.3 蓄電池組和逆變器

蓄電池組的主要作用是將多余的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，在供電不足的情況下備用。蓄電池組在該系統(tǒng)中主要起能量調(diào)節(jié)和平衡負(fù)載兩大作用。逆變器的主要作用是將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)?20 V的交流電，供交流負(fù)載使用。

2 農(nóng)村生活污水處理技術(shù)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活污水處理技術(shù)已相當(dāng)成熟。用于農(nóng)村生活污水處理的技術(shù)主要包括兼氧/好氧生物處理技術(shù)和生態(tài)處理技術(shù)[3]。

2.1 兼氧/好氧生物處理技術(shù)

兼氧/好氧生物處理技術(shù)主要包括生物接觸氧化工藝、序批式活性污泥（SBR）工藝、氧化溝等[4]。

2.1.1 生物接觸氧化工藝

生物接觸氧化工藝屬于好氧生物膜法的一種。接觸氧化池內(nèi)填充填料，兼/好氧微生物附著在填料的表面，將污水中的污染物分解，達(dá)到去除污染物的效果，進(jìn)而凈化污水。例如，合續(xù)公司研發(fā)的貝斯Ⅲ一體化污水處理設(shè)備采用的工藝就屬于好氧接觸氧化工藝。

合續(xù)公司研發(fā)的貝斯Ⅲ一體化污水處理設(shè)備采用A3O-MBBR生物處理工藝，主要包括預(yù)脫硝池、厭氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池、紫外消毒池，出水穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）一級(jí)A以上標(biāo)準(zhǔn)。其研發(fā)的耐斯和CHtank中國(guó)罐兩種一體化設(shè)備采用的工藝為多級(jí)AO接觸氧化生化處理工藝，出水穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)（TP除外），該類設(shè)備在居住較分散、地勢(shì)起伏較大、不易鋪設(shè)管網(wǎng)的地區(qū)具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2.1.2 序批式活性污泥（SBR）工藝

SBR工藝主要采用間歇曝氣的方式，有序地進(jìn)行間歇操作。SBR工藝的核心是SBR反應(yīng)池，該反應(yīng)池按照流入、攪拌、曝氣、攪拌、沉淀、排水以及排泥等有序進(jìn)行，集污水均勻化、初級(jí)沉淀、生物降解以及二次沉淀等功能于一體，不需要污泥回流系統(tǒng)，采用間歇曝氣，達(dá)到凈化污水的目的[5]。

2.1.3 氧化溝

氧化溝是活性污泥處理法的一種變型，因其結(jié)構(gòu)呈封閉的環(huán)形溝渠而得名，又因?yàn)槲鬯突钚晕勰嘣谘趸瘻蟽?nèi)循環(huán)流動(dòng)，首尾相連循環(huán)曝氣，因此也稱為“循環(huán)曝氣池”“無(wú)終端曝氣池”。氧化溝通常采用延時(shí)曝氣，用以延長(zhǎng)污水和污泥的停留時(shí)間，降低有機(jī)污染物負(fù)荷。氧化溝具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)營(yíng)維護(hù)簡(jiǎn)便、耐負(fù)荷沖擊等特點(diǎn)，氧化溝技術(shù)主要應(yīng)用于村落相對(duì)集中的污水處理。

2.2 生態(tài)處理技術(shù)

生態(tài)處理技術(shù)可以利用農(nóng)村地區(qū)的地理?xiàng)l件，如廢棄的池塘、土地等建設(shè)工程。因此，生態(tài)處理技術(shù)的基建投資費(fèi)用低；生態(tài)處理技術(shù)利用自然物的凈化能力對(duì)生活污水進(jìn)行處理，運(yùn)行過(guò)程中不需要額外投加藥品等，運(yùn)行費(fèi)低；污泥的產(chǎn)量較少；工藝運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定；抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)；凈化效果較好。應(yīng)用于農(nóng)村生活污水處理的生態(tài)處理技術(shù)主要有人工濕地、穩(wěn)定塘等。

2.2.1 人工濕地

人工濕地是人工建設(shè)的類似沼澤濕地的構(gòu)筑物，人為地控制污水、污泥的流向，在填充的介質(zhì)、植物以及微生物的共同作用下達(dá)到凈化污水的目的[6]。人工濕具有處理效果較好、美觀以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等特點(diǎn)，但占地面積較大。人工濕地主要用于資金短缺、可用面積大的村落。

2.2.2 穩(wěn)定塘

穩(wěn)定塘是利用天然的凈化能力對(duì)生活污水進(jìn)行處理的一種構(gòu)筑物。穩(wěn)定塘一般是通過(guò)人工的方式建成池塘，在池塘的周圍設(shè)置圍堤并鋪設(shè)防滲層，防止待處理的生活污水滲漏，依靠池塘塘內(nèi)微生物來(lái)進(jìn)行生活污水的處理，達(dá)到凈化生活污水的目的。穩(wěn)定塘的建設(shè)投資以及后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用均非常低，但同人工濕地一樣占地面積較大，主要適用于缺乏資金且有大量空余土地可利用的村落。

3 農(nóng)村生活污水收集處理模式

農(nóng)村居民的居住情況較為復(fù)雜，根據(jù)地理位置的不同，有的村莊住房分散，有的村莊住房較為集中。因此，農(nóng)村生活污水處理收集處理模式主要有分散收集處理及村組集中收集處理兩種模式，如圖1、圖2所示。

圖1 分散收集處理模式

圖2 村組集中收集處理模式

4 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)與農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的組合應(yīng)用

農(nóng)村生活污水處理工程中的耗電設(shè)備主要有污水提升泵（調(diào)節(jié)池、提升井等設(shè)備中使用）、鼓風(fēng)機(jī)、其他曝氣裝置等。將風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)與農(nóng)村生活污水處理技術(shù)組合應(yīng)用，利用太陽(yáng)光伏板及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電供污水提升泵、鼓風(fēng)機(jī)、曝氣裝置等交流負(fù)載正常運(yùn)行使用，多余的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在蓄電池組中。在陰天或雨雪天氣等供電不足的情況下，蓄電池組放電，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，再經(jīng)過(guò)逆變系統(tǒng)將直流電轉(zhuǎn)化為交流電供生活污水處理工程中的交流負(fù)荷使用，減輕村民或政府的用電負(fù)擔(dān)。另外，需要接入市政用電以備不時(shí)之需，如發(fā)電系統(tǒng)正常維護(hù)，無(wú)法供電時(shí)使用。

5 結(jié)論

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)與農(nóng)村生活污水處理組合應(yīng)用，為污水提升泵、鼓風(fēng)機(jī)、其他曝氣裝置等提供電能，使農(nóng)村生活污水達(dá)到有效處理，進(jìn)而改善農(nóng)村的人居環(huán)境。另外，這樣可以有效減輕村民或政府的用電負(fù)擔(dān)，降低后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用，有利于已建農(nóng)村生活污水處理工程的連續(xù)運(yùn)行，避免因用電問(wèn)題導(dǎo)致工程處于停運(yùn)狀態(tài)。