随着我国农村居民生活水平的提高,农村生活污水排放量迅速增长,但农村生活污水的处理仍处于较低水平,大量未经有效处理的污水随意排放,导致农村地区的环境日益恶化。本文针对农村生活污水处理效率低、运行费用高等问题,建立了以混凝/生物接触氧化组合工艺为主体的生活污水处理装置,并采用光伏发电系统为装置提供动力,以期为农村生活污水处理提供技术支持。本文考察了不同运行工况下装置对有机物、氮磷、悬浮物去除效果以及反硝化细菌、硝化细菌数量的变化规律,从而确定了装置的最佳运行工况,建立了组合工艺降解污染物的数学模型;通过分析装置用电情况,结合相关研究资料,建立了污水处理水量与光伏发电系统容量(蓄电池容量、光伏电池阵列面积)之间的关系,为装置配置了光伏发电系统并测试了系统供电性能;结合装置和光伏发电系统运行情况分析了装置的技术特性、经济及环境效益。试验获得主要结论如下:(1)生物接触氧化池在运行36天后,COD去除率稳定达到80%以上,NH4+-N去除率稳定达到60%以上,镜检填料表面生物膜,观察到变形虫、轮虫以及线虫等,说明挂膜启动基本完成。通过考察不同运行工况对有机物、氮磷、悬浮物去除效果以及反硝化细菌、硝化细菌数量的影响,得到装置最佳运行工况为:复配混凝剂HCA:PAC质量配比为1:10、投加量为20 mg/L、内循环比为200%、生物接触氧化池HRT为14.13 h、气水比为15:1,此时装置对COD、NH4+-N、TN、TP和SS的去除率分别为89.78%、92.08%、58.53%、73.58%和97.42%,除TN去除效果不佳外,其余指标出水浓度均达到甘肃省《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(DB62/T 4014-2019)的一级标准。结合试验实际情况,建立了组合工艺降解污染物的数学模型,可据此预测装置出水有机物和总氮浓度。(2)以本试验装置为例,分析装置的电耗情况,结合相关研究资料,建立了用以描述污水处理水量与光伏发电系统组件容量之间关系的数学表达式。污水处理水量Q与蓄电池组容量C之间的关系为:(?)污水处理水量Q与光伏电池阵列面积S之间的关系为:(?)利用蓄电池和光伏电池板的基本参数,结合试验装置的实际运行情况对光伏发电系统蓄电池组容量C和光伏电池阵列面积S进行设计。设计得到蓄电池组由4块12 V/100 A-h的蓄电池单体组成;光伏电池阵列由6块单块面积为0.9842m2,单块额定功率为130 W的光伏电池板组成。考察光伏发电系统供电性能结果表明:蓄电池组纯放电时,电压呈现阶梯型降低,环境温度对其放电性能有较大的影响,在冬季低温环境下使用时应对蓄电池组进行保温维护。在3月份连续5天的运行时段内光伏发电系统为装置提供了充足的电力。试验研究表明:采用光伏发电系统为污水处理工艺提供动力,建立的混凝/生物接触氧化组合工艺污水处理装置具有出水水质稳定、占地面积小、结构紧凑、运行维护方便等优点。装置在最佳运行工况下对有机物、氮磷和悬浮物具有较好的削减作用;利用光伏发电系统为装置提供动力,实现了装置低成本运行的目的,能够为农村生活污水处理提供技术支持。