1、1浅议太阳能水生态修复系统在洪泽尾水收集处【摘要】：为了满足南水北调工程建设的需要，确保淮安市和洪泽县饮用水源的安全，保证地方经济社会的可持续发展，洪泽县新建了尾水收集处理再利用项目，采用了生物生态处理技术路线，集曝气蓄水塘、兼性塘、生态廊道、稳定塘、和人工湿地等多项技术。为了对曝气蓄水塘、兼性塘和稳定塘所涉及到的耗能高、运行维护和管理成本高的老式曝气设备进行新的探讨，对洪泽尾水收集处理再利用工程中的能耗大、运行维护和管理费用高的技术手段进行适当调整，用成熟适用的低碳节能曝气和混合技术设备部分或全部取代传统的高能耗技术设备，大大降低整体工程的运营成本，进一步实现节能减排。 【关键词】：尾水处理
2、 太阳能水生态修复系统 节能减排 中图分类号： TE08 文献标识码： A 文章编号： 一、项目背景和说明 为了满足南水北调工程建设的需要，确保淮安市和洪泽县饮用水源的安全，保证地方经济社会的可持续发展，改善和保护洪泽地区及近海生态环境，省和地方水利部门以及水利水环境专家认真审议并启动了以生物生态处理技术为核心的洪泽尾水收集处理再利用项目，这是我省乃至全国范围内对尾水收集、处理、再利用的积极探索，有利于促进污水处理厂尾水处置实用技术的筛选和推广，理念新颖，意义重大。洪泽尾水收集处理再利用工程充分利用了宁连高速公路东侧天然的绿化用地2对洪泽污水处理厂尾水进行生物生态处理，其核心技术包括了曝气蓄水
3、塘（氧化塘） 、兼性塘（脱氮塘） 、和人工湿地等技术工程结构，利用曝气富氧、厌氧分解、植物吸收、土壤吸附等途经去除尾水中的有机质、氨氮、和含磷污染物等。 2、项目的目的和重要性 洪泽尾水收集处理再利用项目采用了生物生态处理技术路线，集成曝气蓄水塘、兼性塘、生态廊道、稳定塘、和人工湿地等多项技术。曝气蓄水塘、兼性塘、和稳定塘是整个工程的重要组成部分，对富氧硝化、除磷脱氮、降解污染起到了至关重要的作用。尤其是曝气蓄水塘、兼性塘、和稳定塘的技术设计和相关设备的筛选对洪泽尾水收集再利用工程的可持续运营有着直接的影响。 设计时，曝气蓄水塘、兼性塘和稳定塘所采用的传统的曝气机，能耗较高，投资较大，为了给洪
4、泽尾水收集处理再利用项目寻求一种可持续性出路。在不改变工程整体设计并确保工程效果的前提下，用成熟适用的低碳节能曝气和混合技术设备部分或全部取代传统的高能耗技术设备，将摆脱洪泽尾水收集再利用工程系统对电网电力的强烈依赖，大大降低整体工程的运营成本，进一步实现节能减排的效果。 根据太阳能水生态修复系统及国内外同类技术在多塘式污水处理、湖泊水库的富营养化治理、黑臭河道和景观水体中的成功应用经验，充分利用地表水对尾水深度处理的特点，结合太阳能水生态修复系统独特的富氧、循环、混合优势，对现有的曝气蓄水塘、兼性塘和稳定塘中传统曝气和搅拌设备的应用设计进行了调整和优化，在确保工程效果的同3时，尽量降低整个工
5、程的设备投资和运营成本，为洪泽尾水收集处理再利用工程的可持续运行提供了一个适用可行的方案。该方案的实施将把洪泽工程原设计的吨水处理成本从0.089 降低到0.019，为洪泽工程带来相当大的经济和社会效益。 太阳能水生态修复系统是南京领先环保技术有限公司的专利绿色水处理技术。该技术以太阳能为动力、以高效的水循环和原水生物膜法处理为机理对受污染的水体进行混合、复氧、控藻和生化降解，实现对污染水体的治理、对蓝藻水华的控制。太阳能水生态修复系统的一个极具吸引力的特点就是完全使用太阳能作为驱动能，彻底摆脱了水处理设备对外接电能的高度依赖和高运作成本。 太阳能水生态修复系统具有更加高效和耐用的配件、完善的
6、运行监控、更简易的安装和更坚固的结构。系统主要由以下 6 部分组成：太阳能/电能转换与控制系统，传动系统，组合分水系统，入水系统，浮筒系统，锚定系统，以太阳能为动力，无需岸上供电设备及电缆等设施，经安装调试完成后无需人工值守，系统正常运行期间无任何费用。由于采用了零提升的水动力学机制和结构设计、高效的太阳能电源电池控制和电机运行控制与设计，这些设备可以不间断运行。若以直接交换水量为标准，大型太阳能水生态修复系统的工作效率相当于一台约 30 千瓦的水泵机组。据此计算，每套大型设备每年可节省电量约 26 万度，约人民币20 万元。从温室气体（GHG）排放量来看，相当于电厂每年 170 吨的 CO2
7、排放量。 太阳能水生态修复系统利用太阳能电机系统将水体底层低溶解氧的4水提升到表层，在分水盘与压水盘的作用下，提升到表层的低溶解氧水以层流状缓慢流出而形成表面流。由于层流所受阻力较小，水流可以扩展到远处，因此，设备覆盖面积明显增加。表面流的形成使表层水体不断更新，同时其不仅有助于改善水体的表面张力，而且提高了大气和水面的氧浓度梯度，从而加快了水气界面大气复氧速度。另外，在水体自重作用下，被抽走的底层水由邻近的上层水体替代，实现了上下层水体的交换。如此往复循环，覆盖面积内水体不仅实现了水体的纵向循环，而且改善了水体溶解氧及营养盐分层状况，使整个水体溶解氧含量明显提高，并逐渐均化。 太阳能水生态修
8、复系统改善水体水质机理如下： 彻底消除水体黑臭现象：系统的运行使水体中 DO 分层现象消失，中下层 DO 含量能够增加约达 35 倍，这增加了好氧微生物的新陈代谢作用，使硫化氢等厌氧分解产物降低，取而代之的是好氧分解产物二氧化碳和水，水体黑臭现象消失。 降低营养盐水平：水体 DO 含量的增加，不仅加速了好氧生物的新陈代谢作用，而且其繁殖速度加快，促使好氧微生物个体数量增加，加速了水体中营养物质的降解，使 COD 指标得到改善。 系统的运行，使水体各层 DO 含量增加，好氧条件加速了硝化作用，促进氮的分解。好氧微生物的呼吸作用，有助于增加水体中的碳酸类物质，促进氨氮的挥发。 底层水体 DO 的增
9、加，抑制底泥中磷向水体的释放，这是因为 Fe(OH)2 在有氧条件下被氧化成稳定态 Fe(OH)3，在 Fe-P 外层形成保护层，抑5制磷的释放。同时好氧微生物呼吸作用产生的碳酸类物质，促进含磷盐类的沉淀，从而减少水体中磷的含量。同时，水体中可利用 Fe-P 被藻类摄取，并逐渐向浮游动物、鱼类转移，最终移出水体。 能够持续降解水体底部淤泥。好氧微生物在有氧条件下，能够迅速发展，并可降解一部分底泥中的营养物质。动植物排泄物中的磷酸盐经微生物分解转化为可溶性磷酸盐，并被浮游动植物吸收利用。微生物也可分解底泥中的有机质，最终使水体底部淤泥的厚度有较为显著的降低。 经过专家论证，一致认为该设备能够完全取代传统的曝气推流设备，在安装调试完成后，各项设备运行状态良好，有效的改善了尾水的水质，值得在污水处理和河道治理工程中推广使用。
