太阳能在污水处理厂中的运行模式

太阳能湿地技术主要有两种应用形式：一种是采用太阳能集热器收集辐射，并在湿地系统内敷设加热盘管等热传导设施，以温度控制器调控湿地系统水温，确保湿地正常运行，并增设储热设备与反馈系统来调节温度[7]，其工艺流程见图1。

该技术适用于因温度降低、水结冰而导致运行效果下降的环境。相比湿地系统覆盖物隔离保温技术[8]来说，利用太阳能提高温度技术具有绿色环保、管理方便、启动时间快等优势。另一种是利用太阳能作为驱动能源，其系统流程见图2。利用太阳能驱动鼓风机曝气，可提高湿地溶解氧利用率，氧化降解有机物，并有效解决及预防因有机物积累导致的堵塞问题。

新型的太阳能湿地技术在实际中的应用还较少，仅在西藏及西北地区有相关的报道。为了推动该技术的发展，今后还需进一步提高太阳能光热、光电效率及储能技术、降低太阳能装置成本，提高其经济效益。

1.3太阳能反渗透水处理

反渗透作为一项先进的水处理技术，目前广泛应用于污水的深度处理、锅炉补给水、海水淡化等方面。反渗透装置的核心部件在于其反渗透膜，影响膜运行的因素大致可划分为三大类，详见图3。

整个装置的主要操作参数是运行压力和进水温度。进水温度通常作为保护反渗透膜的限制条件，响膜运行的因素大致可划分为三大类，详见图3。

整个装置的主要操作参数是运行压力和进水温度。进水温度通常作为保护反渗透膜的限制条件，即规定不超过45℃。因此，在工业上通常控制进水温度在20℃左右。

太阳能作为一种环境友好的绿色能源，与反渗透技术相结合，开辟了太阳能应用的新方向。早在20世纪90年代，就有将太阳能与反渗透技术结合的相关研究，即首先将太阳能转换成电能再利用电能驱动反渗透装置。

这是一项非常有前景的技术，其发展却受制于太阳能低利用率与高投资。为了解决这些问题，不少学者进行了相关的研究并发现，当操作压力一定时，升高水温，产水量增加，电导率仅略微下降。

NISAN等[9]利用ROSA模型分析了运行参数与进水的函数关系，从理论上证实了升高进水温度可降低制水成本。当控制压力保持0.90Mpa时，进水温度从18℃提高到38℃，产水量从6.5L/min增加到8.8L/min，提高了35.5%;、若保证产水量为8.0L/min，提升相同的温度，可将反渗透运行压力从1.18Mpa降至0.80Mpa，能耗可降低32.2%[10]。因此，在工业上可利用太阳能将反渗透装置进水温度提升，来降低能源成本。

1.4太阳能杀菌消毒技术

光催化氧化技术是近年出现的一种水处理新技术，也逐渐发展为污水深度处理的一项重要技术。

自1972年日本学者FUJISHIMA等[11]的研究在《Nature》上发表后，从此揭开了光催化氧化技术的序幕。此后，随着研究进一步深入，光催化氧化技术在降解水中污染物应用方面取得了突破性进展。相比于传统的物化方法，光催化氧化技术在常温常压下就可将有机物完全分解和矿化，其操作简易、能耗低，所使用的催化剂TiO2无毒无害，稳定性好，目前已经成为国内外的研究热点。

光催化氧化技术的反应机理大致为：催化剂TiO2受光源激发产生光电子和空穴，经过一系列化学反应过程，与水生成强氧化性和高活性的羟基自由基，大多数有机物和无机物能够直接或间接被其氧化还原。

因此，光催化氧化技术亦可用于除藻和消毒。如自由基HO˙具有很强的氧化性，可氧化藻类叶绿素，使叶绿素新陈代谢停止，迫使蛋白质合成中断，最终导致藻类死亡。赵海霞等[12]进行了太阳能-TiO2光催化氧化的杀藻实验，研究结果表明，太阳能中的紫外光可激发纳米TiO2产生HO˙，光催化8h后，杀藻率达最大。

而同时产生的强氧化性物质可与细胞壁、细胞膜或细胞内的组分反应，破坏有机物中的C—H、N—H、C=O键等，从而杀死病原体，达到杀菌消毒的效果。有研究表明，TiO2在紫外光照射下可杀灭酵母菌、大肠杆菌、脓杆菌及金黄色葡萄球菌等。相比传统的消毒方式，太阳能光催化技术具有杀菌速度快、效率高，且不产生有害的消毒副产物的优点，同时也解决紫外线消毒后出水存在的微生物光复活问题。

2太阳能污泥处置

随着大量污水处理厂投入运行，所产生的污泥处置问题迫在眉睫，已成为水处理研究的一大热点。在污泥的减量化处置中，首先需要进行污泥脱水，而机械脱水的极限是50%~60%，则需要进一步污泥干化。相比于传统热能污泥干化，太阳能干化有低温干化、运行费用低廉、操作简单、运行安全稳定、干化后污泥仍保留原有农用价值等优点。

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