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太陽能在污水處理廠的神奇“魅力”人工濕地技術(shù)去污立竿見影！
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原標(biāo)題：太陽能在污水處理廠的神奇“魅力”人工濕地技術(shù)去污立竿見影！
不知道大家有沒有聽過太陽能技術(shù)在污水處理方面的運用？在工業(yè)廢水處理廠，太陽能技術(shù)受到越來越多排放型企業(yè)的青睞，那么它究竟有何神奇魅力俘獲廣大污水排放型企業(yè)芳心呢？人工濕地技術(shù)在生活污水處理近年來也是頗受歡迎，尤其是在保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面可以說是功不可沒的。
污水處理屬能耗密集型行業(yè)，據(jù)統(tǒng)計分析，污水處理廠單位耗氧污染物削減電耗分布在0.58~3.05kW˙h/m3。我國城市污水產(chǎn)生量巨大，相應(yīng)處理量也在不斷增加，污水處理的能耗不容忽視(其中污水、污泥的處理能耗占整個污水廠直接能耗的60%以上太陽能作為可再生能源，擁有蘊(yùn)藏量大、分布廣、環(huán)境友好等優(yōu)點，而且太陽能技術(shù)的引進(jìn)不僅可以充分發(fā)揮污水廠容積率較小的優(yōu)勢，也有效解決了太陽能占地面積較大的問題。因此，將太陽能技術(shù)與城鎮(zhèn)污水處理項目相結(jié)合具有潛在的發(fā)展前景。當(dāng)前，如何因地制宜地使用太陽能已經(jīng)成為未來概念性污水廠的發(fā)展方向之一。
污水處理廠光伏發(fā)電
城鎮(zhèn)污水處理廠大多采用A2/O、氧化溝及序批式活性污泥法(sequencingbateactor,SBR)等處理工藝。將光伏電池板安裝于建筑物的屋頂、構(gòu)筑物的池面及各類閑置空間，可在一定程度上實現(xiàn)空間的二次利用。
自美國西部第一座以太陽能為主要能源的污水處理廠建成起，這種污水處理系統(tǒng)備受關(guān)注。國內(nèi)目前已經(jīng)有了實際的案列，如揚州市六圩污水處理廠、湯汪污水處理廠、自來水公司第一水廠合計約9.8×104m2池面，并建設(shè)光伏電站，其總裝機(jī)容量達(dá)9.7MW。按照日均發(fā)電量計，可滿足兩處污水處理廠30%~40%的用電量，自來水廠則完全可以自給自足。
目前，全國不同處理規(guī)模污水廠的投運情況總體上均呈現(xiàn)出增長趨勢，尤其是小型污水處理廠(5萬m3/d以下)的投運數(shù)量增長最為迅速。若將光伏發(fā)電應(yīng)用于中小型二級污水處理廠中，在節(jié)約能耗、降低成本上有更顯著的效果。以一座小型污水處理廠為例，該廠用電負(fù)荷主要集中在曝氣系統(tǒng)、泵房及污泥處置等方面，見表1。
污水廠設(shè)計用電總負(fù)荷為100kW。以光伏發(fā)電作為主要能源，在不考慮安裝面積限制及日照較好情況下進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。選用的太陽能電池板性能參數(shù)和設(shè)計結(jié)果詳見表2與表3。
根據(jù)污水處理廠實際情況來進(jìn)行安裝。經(jīng)計算得知，太陽能日均發(fā)電量為896.9kW˙h，而污水處理廠實際電耗為1320kW˙h，即可滿足約70%以上的用電量。由此可見，太陽能光伏發(fā)電更適用于中小型污水處理廠及能耗相對較低的凈水廠。日照強(qiáng)度和天氣情況等的變化對太陽能組件的功率有較大的影響，系統(tǒng)發(fā)電量隨太陽輻射強(qiáng)度呈線性變化，因此，太陽能運用于中小型污水處理廠和凈水廠時，通常采用并網(wǎng)方式且遵循“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的原則。
然而，光伏項目的實施受阻于原池體結(jié)構(gòu)的承載力限制范圍。對于原池體單元的改造，需要考慮的結(jié)構(gòu)設(shè)計因素較多，因而給施工帶來了較大的阻力，如六圩污水處理廠結(jié)構(gòu)改造等。因此，新污水處理設(shè)施及凈水廠在設(shè)計建造時，應(yīng)該統(tǒng)一規(guī)劃其光伏發(fā)電項目，避免池體改造結(jié)構(gòu)上的困難。同時，陰雨天太陽能發(fā)電效率較低時的應(yīng)對措施也是亟待解決的問題之一。
太陽能與人工濕地
近年來，人工濕地技術(shù)因其基建投資小、處理效果好、布置靈活和運行維護(hù)管理方便等優(yōu)點，漸受到人們的重視，尤其適用于污水量較小并分散的農(nóng)村。農(nóng)村地區(qū)太陽能資源豐富，利用太陽能技術(shù)耦合人工濕地系統(tǒng)，不僅解決了能源供給問題，還降低了管理成本，特別適用于地勢偏遠(yuǎn)或電網(wǎng)不發(fā)達(dá)地區(qū)。但是今天重點是給大家介紹人工濕地在處理生活污水的作用。
人工濕地基本概念
人工濕地實質(zhì)是一個綜合生態(tài)系統(tǒng)，主要應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中各個共生物種的能量和物質(zhì)循環(huán)的再生作用，在促進(jìn)廢水中污染物良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源生產(chǎn)潛力，獲得污水處理與資源化的最佳效益，防止污水對環(huán)境造成二次污染。
技術(shù)原理
人工濕地污水處理技術(shù)的原理是通過人工建造和控制來運行與沼澤地類似的地面，將污水有控制地投配到濕地上，使污水在濕地土壤縫隙和表面沿一定方向流動的過程中，利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，對污水進(jìn)行處理的一種技術(shù)。其生態(tài)系統(tǒng)的作用機(jī)理包括吸附、滯留、過濾、沉淀、微生物分解、轉(zhuǎn)化、氧化還原、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養(yǎng)分吸收及各類動物的其他作用等。
系統(tǒng)分類
人工濕地處理系統(tǒng)可以分為以下幾種類型：自由水面人工濕地處理系統(tǒng)、潛流型人工濕地處理系統(tǒng)、垂直水流型人工濕地處理系統(tǒng)等。
系統(tǒng)去除的污染物范圍廣泛，包括N、P、SS、有機(jī)物、病原體等。在進(jìn)水濃度較低的條件下，人工濕地對BOD5的去除率可達(dá)85%～95%，COD去除率可達(dá)80%以上，出水中BOD5的濃度在10mg/L，SS小于20mg/L。廢水中大部分有機(jī)物作為異樣微生物的養(yǎng)分，最終被轉(zhuǎn)化為微生物有機(jī)體、CO2和H2O。
技術(shù)特點
人工濕地處理系統(tǒng)同時具有緩沖容量大、處理效果好、工藝簡單、投資少、運行費用低等優(yōu)點，非常適合中、小型村莊生活污水的集中處理。
適用范圍
1.人工濕地污水處理技術(shù)易受氣候條件影響，南北差異較大，北方大部分地區(qū)冬季溫度較低，難以維持生態(tài)系統(tǒng)的正常運行或保證污水處理效果。因此在選用該技術(shù)時，要選取合適的植物，并且要充分考慮項目地植物過冬問題。
2.該處理技術(shù)適用于農(nóng)村集中式和分散式污水處理，根據(jù)各地土地充裕情況、居住方式和經(jīng)濟(jì)狀況而定。對于居住較為分散、土地寬裕的村莊，可選用分散式處理方式，以戶為單位，充分利用農(nóng)村零星空地，建設(shè)小規(guī)模濕地處理系統(tǒng)，可同時滿足凈化污水和美化環(huán)境的效果。集中式處理系統(tǒng)，更適宜于居住集中、土地有限的農(nóng)村，尤其是撤村并鎮(zhèn)和新建的農(nóng)村社區(qū)，各戶將污水通過管網(wǎng)或溝渠排入處理系統(tǒng)集中處理。
3.該技術(shù)對于項目地地形條件的要求較為寬松，設(shè)計時可因地制宜。
采用人工濕地處理技術(shù)，主要注意以下幾點：
1.人工濕地處理技術(shù)必須做好防滲系統(tǒng)，對于農(nóng)村地區(qū)濕地防滲可采用土工膜或三灰土夯實等簡易實用的方法。
2.人工濕地植物的選取。濕地植物是濕地處理系統(tǒng)最明顯的生物特征，它是人工濕地的主要組成部分，在污水處理過程中起著重要作用。濕地植物選取時應(yīng)因地制宜，綜合考慮植物的以下特征：耐水、根系發(fā)達(dá)、多年生、耐寒、吸收氮、磷量大、兼顧觀賞性和經(jīng)濟(jì)性、要盡量選擇當(dāng)?shù)氐耐林N。目前，常用的有蘆葦、香蒲、菖蒲、美人蕉、風(fēng)車草、彩虹鳥、水竹、水蔥、大米草、鳶尾、蕨草、燈芯草等。
3.人工濕地植物栽種初期的管理主要保證其成活率。濕地植物栽種最好在春季，植物容易成活。如果不是在春季栽種而在冬季，應(yīng)做好防凍措施，在夏季應(yīng)做好遮陽防曬?？傊鶕?jù)實際情況采取措施以確保栽種植物的成活率。
4.植物栽種初期為了使植物的根扎得比較深，需要通過控制濕地的水位，促使植物根莖向下生長。
5.做好日常護(hù)理防止其他雜草滋生并及時清除枯枝落葉，防止腐爛污染。
6.對不耐寒的植物在冬季來臨之前要做好防凍措施或及時收割。
總結(jié)：太陽能與人工濕地的新技術(shù)的運用，使得在人們在水處理方面，變得更加水處理有效。既節(jié)約了能源，也在一定程度上保護(hù)了我們生態(tài)環(huán)境，凈化了水資源。關(guān)于水處理設(shè)備，可以搜素創(chuàng)洋水處理官網(wǎng)或者微信公眾號，作進(jìn)一步詳細(xì)了解。保護(hù)環(huán)境，人人有責(zé)。建設(shè)美麗中國，是每一位華夏兒女共同擔(dān)當(dāng)。
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