光伏技术处理农村生活污水

2.3 COD去除效果

中试装置进出水COD的变化如图7所示。在整个运行期内，厌氧池和光伏A/O池对COD的平均去除率分别为64.2%和79.1%，厌氧池和光伏A/O池出水COD平均浓度分别为62.95mg/L和38.67mg/L。厌氧池去除率随进水浓度变化波动较大，而光伏A/O池的去除率相对稳定，说明光伏曝气接触A/O池抗COD冲击负荷能力强。

图7COD去除效果

2.4 工程能效分析

大理市年均降雨量1  078.9mm，冬干夏雨，冬半年(11月至次年4月)干季雨量仅占全年降雨量的5%～15%，夏半年(5～10月)雨季降雨量占全年的85%～95%，年均日照时数2  276.6h，年均晴天数230天，太阳能资源丰富。

西城尾村污水处理设施设计处理量为60m3/d，于2010年6月建成并投入运行，2011年5月在其厌氧池加装光伏曝气系统，将厌氧池改造成光伏A/O池。选用150W单晶(12VDC)光伏电板和120W直流气泵(12VDC，120L/min)，气水比取8∶1，无蓄电池，直流气泵直接连接光伏电板。晴天曝气系统正常工作时间一般可达7～9h，阴雨时停止工作。

气泵数量为8台，光伏电板总功率为1 200W。目前(2012年2月)市场光伏电板(单晶硅)价格为8元/W，系统光伏电板购置费计9 600元(1  200W×8元/W)。在相同的时间和曝气量下，以当地用电费用1元/kW˙h，常规曝气系统年电费为1 987.2元(0.12kW×8台×9h×230d)。

光伏曝气系统和常规曝气系统相比，只增加光伏电板的购置成本(直流泵和交流泵的购置成本相当)，而无运行电费。若按2012年2月的成本计算，光伏曝气系统使用4.8年后，其购置成本便可抵消常规曝气系统电费(光伏电板寿命为10～15年)。随着技术的进步，光伏电板成本还会进一步降低，故光伏曝气代替常规曝气应用于中小型农村污水处理，在技术上和经济上都具有广阔的发展前景，尤其是在太阳能资源丰富的地区。

目前，西城尾村光伏曝气系统已正常运行10个月，但在光照较强的条件下，直流气泵会出现过载现象，可考虑加装直流稳压器实现直流气泵的稳定运行。

3 结论

(1)首次将光伏电板与直流气泵直接连接，气泵同时实现曝气和回流，大大降低了光伏曝气系统的设备数量和建设成本。

(2)光伏A/O池在运行约100d后，完成自启动，对氨氮的最高去除率达到77.0%，系统中可能存在具有高O2亲和力的氨氧化古生菌。

(3)两套中试装置对磷的去除有一定的特异性，可能是通过镀锌铁皮腐蚀形成的Fe(Ⅲ)氢氧化物和非晶态亚铁化合物的吸附除磷。

(4)通过对实际工程改造后的能效分析，光伏曝气代替常规曝气应用于中小型农村污水处理设施上具有广阔的发展前景，但在光伏间歇曝气条件下的脱氮机理仍需进一步研究。

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