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關鍵詞：教學改革；新能源發(fā)電技術；創(chuàng)新人才培養(yǎng)

作者簡介：韓楊（1982-），男，四川成都人，電子科技大學機電學院電力電子系，講師。

基金項目：本文系電子科技大學中央高?；究蒲袠I(yè)務費資助（項目編號：2672011ZYGX2011J093）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）14-0046-02

“新能源發(fā)電技術”是電子科技大學電氣工程及自動化、機械設計制造及自動化、工業(yè)工程三個專業(yè)課程體系中的一門重要課程。該課程屬于高年級本科生的專業(yè)選修課，共32課時、內容多、知識面廣、綜合性強。[1， 2]由于三個專業(yè)的學生知識體系存在一定差異，在教學理念、教學內容、教學方法等方面，需要做出系統(tǒng)的設計和創(chuàng)新。筆者在教學過程中，充分吸收國外高校模塊化教學模式、凝練教學內容，充分利用交互式教學方法，采用課堂講授、提問與解答、課程項目、研究報告等手段，把互動式教學方法成功應用到教學實踐中。課程以電能變換與控制為主線，鼓勵不同專業(yè)背景的學生組成研究小組對課程項目進行協(xié)作研究，提升了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生的自主創(chuàng)新能力。[3， 4]

一、國外“新能源發(fā)電技術”教學內容與模式回顧

1.麻省理工學院（MIT）的模塊化教學模式

課程簡介：課程評估當前和未來潛在的能源系統(tǒng)，包括資源提取、轉換和最終使用技術，重點區(qū)域和全球能源需求。研究各種可再生能源和傳統(tǒng)能源的生產技術，能源最終用途和替代品，在不同國家的消費習慣。

第一部分：能源的背景。欠發(fā)達國家日益增長的能源需求、發(fā)達國家可持續(xù)的未來能源。能源概述、能源供給和需求的問題；能源轉換和經濟性分析，氣候變化和應對措施。模塊1：能量傳遞和轉換方法。模塊2：資源評估和消耗分析。模塊3：能量轉換、傳輸和存儲。模塊4：系統(tǒng)的分析方法。模塊5：能源供應，需求和存儲規(guī)劃。模塊6：電氣系統(tǒng)動力學。模塊7：熱力學與效率的計算。

第二部分：具體的能源技術。模塊1：核能的基礎和現狀；核廢料處理；擴建民用核能和核擴散。模塊2：化石能源的燃料轉換，電源循環(huán)，聯合循環(huán)。模塊3：地熱能源的類型；技術、環(huán)境、社會和經濟問題。模塊4：生物質能資源和用途，資源的類型和要求。

第三部分：能源最終用途，方案評估和權衡分析。模塊1：汽車技術和燃料經濟政策。模塊2：生物質轉化的生命周期分析；土地使用問題、凈能量平衡和能量整合。模塊3：電化學方法電能儲存、能量轉換，燃料電池。模塊4：可持續(xù)能源，非洲撒哈拉以南地區(qū)的電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)和選擇。

2.瑞典皇家理工學院（KTH）課程內容與要求

課程內容：替代能源和可再生能源的全方位的介紹和分析，包括整合這些解決方案以滿足能源服務的要求。包括現有和未來的替代能源，如水能、風能、太陽能、光伏、光熱，燃料處理；可再生能源系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)；動態(tài)整合各種可再生能源。在整個教學過程中，學生的讀、寫和研討主題是“先進的可再生能源系統(tǒng)技術”，特別是通過項目工作和多個為期半天的研討會對相關專題進行研討，每個人都參與演講和討論，并邀請有行業(yè)工程背景的專家和政策制定者來課堂參與探討，豐富課堂內容、提升教學質量。

課程要求：在課程結束時，學生應能夠分析和設計能源系統(tǒng)，利用風能、生物能源、太陽能產生電力或用于加熱與冷卻。完成課程后，學生能詳細說明風能、生物能、太陽能基本原理和主要特點，以及它們之間的區(qū)別。能掌握這3種可再生能源系統(tǒng)的主要組件，了解基于化石燃料的能源系統(tǒng)對環(huán)境和社會的影響。

3.威斯康星大學（UWM）課程內容與要求

課程內容：學習有關國家最先進的可再生能源系統(tǒng)，包括生物質、電力和液體燃料，以及風力、太陽能、水電。學生們將對可再生能源電力和能源供應做工程計算，并要了解可再生能源的生產、分配和最終使用系統(tǒng)。能源存儲、可再生能源政策；經濟分析，購買和銷售能源；風能理論與實踐；太陽能可用性，光熱和光伏發(fā)電系統(tǒng)；水電；地熱，潮汐能和波浪發(fā)電；生物能源、生物質燃燒熱力和電力；生物質氣化，生物油熱解；生物燃料的生命周期評估。

課程要求：掌握基本的可再生能源系統(tǒng)的工程計算，了解可再生資源評估和能源基礎設施一體化。確定可再生能源系統(tǒng)的環(huán)境影響。設計和評估可再生能源系統(tǒng)的技術和經濟上的可行性。了解能源在社會中的關鍵作用。了解可再生能源發(fā)展的公共政策、市場結構。卓越學生的學習成果：能夠運用數學、科學和工程原則進行實驗設計，并能分析和解釋實驗現象。有能力設計一個系統(tǒng)、部件或過程，以滿足預期要求，具備解決工程問題和有效溝通的能力。

二、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式下“新能源發(fā)電技術”教學設計

通過對該課程的學習，使學生了解中國的能源現狀，掌握電源變換與控制技術的基本原理，掌握光伏發(fā)電和風力發(fā)電的基本原理及系統(tǒng)的構成，加深對中國風力資源和風力發(fā)電基本原理的認識，理解生物質資源的利用現狀、轉換與控制技術的基本原理，了解天然氣、燃氣發(fā)電與控制技術的基本原理和應用情況。吸收國外經驗，設計教學模塊。

1.電源變換和控制技術

內容要點：電力電子器件的概念、特征和分類，不可控器件——電力二極管，半控型器件——晶閘管，電力場效應晶體管——電力MOSFET，絕緣柵雙極型晶體管——IGBT；AC—DC變換電路：二極管整流器——不控整流，晶閘管整流器——相控整流，PWM整流器——斬波整流；DC—DC變換電路：單管不隔離式DC—DC變換器，隔離式DC—DC變換器；DC—AC變換電路原理、分類、參數計算；AC—AC變換電路。

課堂提問：晶閘管的導通和關斷條件是什么？相控整流與PWM整流電路區(qū)別是什么？交流調壓電路的基本原理是什么？什么是逆變？如何防止逆變失??？

課程項目1：讓學生設計一個50kW的相控整流和PWM整流電路，進行MATLAB仿真分析，比較兩種整流電路的區(qū)別，要求分組討論、制作PPT演講，撰寫研究報告。

2.風能、風力發(fā)電與控制技術

內容要點：風的產生、特性與應用；風力發(fā)電機組的結構、分類與工作原理；風力發(fā)電的特點、控制要求和功率調節(jié)控制；風力發(fā)電機組的并網運行和功率補償：同步發(fā)電機組、異步發(fā)電機組和雙饋異步發(fā)電機組的并網運行和功率補償。

課堂提問：簡述風能轉換的基本原理。風力機的空氣動力學參數有哪些？具體怎么求解？風力機有哪幾種分類方法？

課程項目2：讓學生設計基于全功率變換器的風力發(fā)電系統(tǒng)，在課程項目1的PWM整流電路的基礎上，設計整流和逆變電路及其控制算法，進行MATLAB仿真，驗證工作原理，要求分組討論、制作PPT演講、撰寫研究報告。

3.太陽能、光伏發(fā)電與控制技術

內容要點：太陽能利用方式、分類及原理，中國光伏發(fā)電的歷史和研究現狀；太陽能電池的工作原理，太陽能電池材料的光學性質、等效電路、輸出功率和填充因數，太陽能電池的效率、影響效率的因素及提高的途徑；太陽能電池制造工藝，多、單晶硅制造技術；太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設備構成，正弦波PWM技術，逆變器基本特性及評價；獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的結構及工作原理、系統(tǒng)構成；并網光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類、特點、結構、供電形式和設備構成。

課堂提問：多晶硅和單晶硅的制造工藝有什么不同？根據制作工藝的不同它們各有什么特點？什么是正弦波PWM逆變技術？并網光伏發(fā)電系統(tǒng)由哪幾部分構成？

課程項目3：讓學生設計小功率并網光伏發(fā)電系統(tǒng)，在課程項目2逆變電路的基礎上，設計單相及三相逆變電路及其控制算法，進行MATLAB仿真，驗證工作原理，要求分組討論、制作PPT演講、撰寫研究報告。

4.生物質能的轉換與控制技術

內容要點：生物質能的定義、生物質資源特點及類別；生物質能轉換和發(fā)電技術、生物質能轉換的能源模形式，城市垃圾、生物質燃氣發(fā)電技術；生物質熱裂解發(fā)電技術的分類、生物質熱裂解機理，生物質熱裂解技術及裝置簡介；我國生物質能的利用現狀及開發(fā)生物質能的必要性，生物質能發(fā)電前景。

課堂提問：生物質能的優(yōu)缺點是什么？根據其優(yōu)缺點如何揚長避短充分利用生物質資源？生物質熱裂解的機理是什么？請詳細分析說明。影響生物質熱裂解的因素有哪些？具體是如何影響的？

5.天然氣、燃氣發(fā)電與控制技術

內容要點：天然氣水合物的概念，形成機理及化學性質；天然氣的綜合利用、環(huán)境價值與發(fā)展前景；小型燃氣輪機發(fā)電機組的原理及用途、主要形式及應用前景；燃氣輪機組的電能變換與控制系統(tǒng)、電網供電及控制；燃氣發(fā)電機組的并網運行與控制策略，DC-AC低頻并網逆變技術，DC-AC/ AC-DC-AC三級變換高頻環(huán)節(jié)并網逆變技術；燃氣發(fā)電機組高頻并網逆變的控制策略。

課堂提問：小型燃氣輪機組并網發(fā)電的原理是什么？簡述燃氣輪機組電能變換系統(tǒng)的結構和工作原理。燃氣發(fā)電機組高頻并網逆變是如何實現的？

三、結束語

在充分吸收國外高校“新能源發(fā)電技術”模塊化教學模式的基礎上，以人才培養(yǎng)為中心，凝練教學內容、改革教學方法，提高了學生對該課程的學習興趣，課堂互動得到明顯改善，不同專業(yè)背景的學生能夠對課程項目進行協(xié)作研究，發(fā)揮各自的特長收集和吸收國外前沿技術，在PPT演講、研究報告撰寫方面鍛煉了學生的綜合能力，取得了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]何瑞文，謝云，陳璟華.電氣工程及其自動化專業(yè)建設與實踐模式探討[J].中國電力教育，2012，（3）：72-73.

[2]王三義.淺談新能源發(fā)電技術[J].中國電力教育，2011，（15）：92-93.

篇2

關鍵詞：分布式；雙向計量；監(jiān)控；一體化

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.230

0 引言

化石能源等傳統(tǒng)能源，具有不可再生性，它們的日漸枯竭使得人們尋找新能源替代。在這種背景下，大量可再生新能源的開發(fā)利用提上日程，甚至已經開始應用。與傳統(tǒng)能源不同，太陽能生物能、風能、小水電資源等可再生資源都是分布式存在的。國家大力推行新能源，倡導新能源發(fā)電。一方面，隨著城鎮(zhèn)化建設，電力客戶的用電需求也在增加；另一方面，城鎮(zhèn)化的建設實施同時也為分布式能源的大量、成規(guī)模地加入提供了有利的大環(huán)境。

1 分布式電源發(fā)展概況

1.1 分布式電源技術定義及分類

分布式發(fā)電（ Distributed Generation，DG） 技g一般主要包括發(fā)電容量為幾十到幾百 kW 的燃料電池、微型燃氣輪機、風力發(fā)電技術、太陽能光伏發(fā)電技術等。這些技術依靠可再生新能源為主的小型發(fā)電設備實現，這些小型設備都就近分布在負荷附近。

1.2 分布式電源優(yōu)缺點

分布式電源具有投資小、占地少及節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點。但跟傳統(tǒng)的集中能源相比，還是有弊端存在。人們將現代電能質量通常理解為 “ 導致用戶電力設備不能正常工作的電壓 、電流或頻率偏差，造成用電設備故障或錯誤動作的任何電力問題都是電能質量問題 ”。穩(wěn)態(tài)電能質量問題包括諧波、頻率偏差、電壓波動與閃變等；暫態(tài)電能質量問題主要包括電壓凹陷、電壓凸起、暫態(tài)震蕩等，是電力系統(tǒng)發(fā)生故障機投切操作等伴隨的暫時性現象。分布式電源接入電網，其輸出功率具有隨機性和波動性特征，并網后容易引起變壓波形畸變、電壓波動與閃變、三項不平衡、諧波等一系列問題，會嚴重影響電網的電能質量。

2 雙向計量與監(jiān)控一體化設備的需求

2.1 家庭微電網應用分析

對家庭微電網進行應用分析，本文是基于高級計量架構（AMI）的。高級計量架構包含以下幾個部分：測數據管理系統(tǒng)（ MDMS） 、雙向通信網絡、智能電表和用戶戶內網絡。

高級計量架構中的計量和智能監(jiān)控功能由雙向計量與監(jiān)控一體化設備承擔。設備包括：主站、智能設備、分布式電源、智能負載。一方面，從上級主站或微電網獲得電價、調度信息等；另一方面通過RS-485、信息網絡等方式對分布式電源及用電設備來進行監(jiān)控。

2.2 家庭用戶功能需求

家庭微電網的潮流方式與普通電網潮流方式不同，它是存在雙向流動的。分布式電源發(fā)電補貼、余電上網、用電電價不同、家庭用電方式不同。傳統(tǒng)的電能計量裝置顯然已經不能滿足如此多樣化的需求了。這就要求有一種可以雙向計量且具有監(jiān)控功能的設備來替代。

3 硬件方案

雙向計量與監(jiān)控一體化設備同時具備對電網的質量監(jiān)測、可雙向計量電能費用、可計量分布式電源的發(fā)電補貼、可體現用電能效等功能。設備采用MCU+計量芯片方案，主要組成部分為：雙向計量、CAN總線、信息網絡及RS-485模塊。

3.1 雙向計量模塊

依照《 國家電網智能電表技術規(guī)范 》要求，雙向計量應當實現的功能有：“組合/正向/反向有功總電能、組合/正向/反向各費率有功電能、正向/反向分相有功電能、正向/反向有功最大需量、 瞬時凍結功能、整點凍結功能、電壓過壓欠壓事件記錄、電流失流過流事件記錄、瞬時電壓電流功率的檢測等功能?！苯涍^綜合考慮，采用ADE7878/7593 計量芯片為宜。

3.2 通信功能模塊

為滿足實際應用中不同的通信接口需求，設備集成信息網絡、電力線載波、RS-485、CAN、紅外借口等通信模塊。例如：后期與其他能效管理設備通訊可使用CAN；遠程抄表功能的實現可依靠紅外通訊；信息網絡可用于與其他分布式單元通訊，獲得更多訊息。

4 軟件設計及任務組成

設備要實現電能質量監(jiān)測、雙向獨立計量電能電費、計量補貼、雙向通信等功能。整個系統(tǒng)對實時性要求非常高，任務繁重，操作系統(tǒng)選取輕量級的，比如FreeRTOS。基于操作系統(tǒng)支持，可將設備的軟件流程在不影響功能的情況下分解成幾塊主要任務。

4.1 總體任務設計

雙向計量與監(jiān)控一體化設備的任務涉及電網的電能質量監(jiān)測、數據存儲、雙向電能計量、人機交互等方面。為保證電網質量監(jiān)測的準確性，電網參數采集處理任務設置成最高優(yōu)先級；雙向計量任務也較為重要，設置為次優(yōu)先級；通信任務在不同時段不同場合需要根據實際情況來設置級別；數據存儲時間要求很短，設置為較低的優(yōu)先級；能效管理任務對實時性要求不高，可設置級別為0。

4.2 電能雙向計量任務

電能雙向計量任務由線周期電能累計模式實現。在電能計量模式下，對計量芯片進行配置。設置為：LINECYC 寄存器中所設整數個半波周期的積分每次處理完畢，就會向主控芯片發(fā)出中斷請求。主控芯片收到請求即讀取電能寄存器的值及獲取寄存器狀態(tài)，及時判斷有功的正反向；利用獲取的信息進一步進行處理，為用戶能效管理任務及微電網中央控制器提供有效數據。

4.3 電能質量監(jiān)測任務

分布式電源不同于傳統(tǒng)的集中能源，它所產生的電能質量不佳。分布式能源產生的電能穩(wěn)定性差、會產生電壓波動和閃變、還會出現諧波、電壓偏差、頻率波動等問題。雙向計量與監(jiān)控一體化設備雖然不能把上述問題全部解決，但對于諧波還是有一定作用的。對諧波進行計量，則需采集定時電壓、瞬時電流值。利用操作系統(tǒng)設置一個周

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期采集100或200個樣本，設置每隔0.1或0.2ms進行一次采樣工作。此采樣程序設置為最優(yōu)先級，以使電網得到最快響應，來保護大電網的運行。

4.4 數據存儲任務

雙向計量與監(jiān)控一體化設備還包括數據存儲功能。數據存儲模塊實現設備的數據存儲及讀取操作。其中包括基本參數、電能質量信息以及用戶用電信息等。同時，數據存儲任務還可對設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)控。通過記錄設備設備的運行狀態(tài)，能效管理狀態(tài)信息，停送電事件發(fā)生時處理申請；信息網絡連接時，管理設備連接狀態(tài)，將不用的鏈接關閉以釋放資源來使設備更加順暢地運行等。另外，數據存儲任務還可以對分布式電源進行監(jiān)控，并反饋給上級電網。

5 結束語

隨著分布式電源大量接入電網，家庭微電網潮流存在雙向性，分布式電源電費補貼，分布式電源接入電網后電能質量不穩(wěn)定等因素導致傳統(tǒng)的電能計量裝置不再適用。雙向計量與監(jiān)控一體化設備可以較好地解決上述問題。進一步配合FreeRTOS 嵌入式操作系統(tǒng)對設備進行軟件設計，彌補傳統(tǒng)電能表的缺憾，實現雙向電能獨立計量、補貼電費計算、微電網電能質量監(jiān)測及信息通訊等功能。為分布式電源的推廣應用做了一個良好的助推，也為大電網的安全穩(wěn)定運行提供了有效保障。

參考文獻：

[1]史哲.分布式電源接入雙向計量與監(jiān)控一體化終端設計[D].浙江大學，2015.

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關鍵詞：低濃度；污水處理；好氧工藝；厭氧工藝

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0048-03

低濃度污水一般是指COD濃度低于1000mg?L-1或BOD濃度低于500mg?L-1的有機污水，主要由城市生活污水和各種稀釋的工業(yè)廢水等組成。低濃度污水由于碳源不足，無法為微生物提供足夠的養(yǎng)分，對生物處理中的脫氮除磷過程有著制約作用。生物除磷脫氮的原理是微生物在厭氧、缺氧、好氧的交替環(huán)境中，依靠硝化菌和反硝化菌的硝化―反硝化作用實現生物脫氮，依靠聚磷菌的厭氧釋磷―好氧攝磷作用實現生物除磷。脫氮除磷過程中的反硝化菌與聚磷菌間的矛盾主要由碳源競爭引起，因為厭氧釋磷、缺氧反硝化、好氧異養(yǎng)菌代謝都需要消耗碳源。其中反硝化和釋磷對于揮發(fā)性脂肪酸的競爭尤為突出，為了充分釋磷，往往先滿足厭氧釋磷對碳源的要求，從而導致反硝化碳源的不足，影響處理系統(tǒng)脫氮的效果。因此，處理好低碳源條件下脫氮除磷的矛盾，進而達到同時高效脫氮除磷的目的，成為了今后城市污水處理亟待解決的問題。

1 用于低濃度污水處理的主要工藝

一般來說，城市低濃度污水的處理多采用生物膜法、活性污泥法、厭氧處理工藝等，在環(huán)境允許的地方還可以考慮人工濕地處理方法。目前，活性污泥法等好氧工藝技術已經研究發(fā)展得比較成熟，并應用到了許多實際工程中，取得了比較好的成果。然而隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加快，城市污水排放量正逐年增長，而好氧工藝由于使用了充氧設備，其能耗大，維護管理及運行的費用較高，已經對財政造成了很大的困擾。相對于好氧工藝，厭氧生物處理法能耗少，運行費用低，且營養(yǎng)鹽需要少，這對C/N小的生活污水來說尤為重要。因此在繼續(xù)挖掘好氧工藝潛力的同時，越來越多的研究者開始進行低濃度污水的厭氧處理研究，并已取得了不錯的成績。

1.1 序批式活性污泥工藝（SBR）

SBR法在我國城市污水處理中研究比較深入，技術已經趨于成熟。SBR工藝流程簡單，污水在一個反應池內就可以完成生化反應、沉淀、排水、排泥，在運行費用低的前提下可以取得比較高的脫氮除磷效果，耐沖擊負荷也比較強。然而傳統(tǒng)的SBR法存在水力時間停留過長的問題，若管理不精準，還會造成除磷效果不夠好，污泥膨脹等。將生化和物化兩方法協(xié)同起來，強化污水處理能力，成了研究人員關注的方向。往SBR反應器內分別投加各種無機混凝劑以組成SBR/混凝協(xié)同工藝來對城市污水處理進行研究。經過試驗發(fā)現，將新型復合混凝劑PISC以40mg?L-1的量在曝氣2h后投入SBR反應器內時對CODcr、SS和TP的去除效果最佳，分別達到了76.8%、87.8%和93.1%。此外PISC的投入可以使水力停留時間縮短1/3，有抑制污泥膨脹的效果，并能降低出水的SS。將粉末活性炭（PAC）以400mg?L-1的量投入SBR反應器來進行低濃度污水處理的試驗研究。微生物能在活性炭的表面能形成一層生物膜，提高除磷效率，促使污泥沉降；不同種類的微生物形成的膜能形成好氧、缺氧和厭氧的區(qū)域，提高了反硝化效率。結果表明，投加了PAC的SBR反應器對污水中COD、TN和TP的去除率分別為94.9%、67.7%和96.6%。

1.2 生物膜法

生物膜法可用來處理低濃度污水，對水質水量變動有較強的適應性，其污泥沉降性能好，宜于固液分離。但生物膜法不若活性污泥法的人工強化，而是趨于自然凈化原理，其生物量不夠大，導致處理效果不夠好，更由于成本問題，生物膜法一般應用在小型污水廠或廢水廠。為順應當今時代的要求，低成本的生物膜法技術吸引了研究者的眼光。他們利用透水混凝土生物膜來處理城市污水，這種生物膜是由混凝土原材料和活性材料ATV-C按一定比例組成的固體膜片，上面有預留的透水孔，其構造成本很低。經過試驗研究，在進水流量為1.1～1.25L?min-1，回流量為4.5～6L/min，停留時間為1.5h，BOD5負荷為850g/（d?m3）的條件下，對CODcr、NH3-N、BOD5的去除率分別達到了76.0%、54.1%和94.9%，但這種生物膜對TP的去除效果不明顯，需要再進行深入研究。

1.3 A2/O工藝處理低濃度污水

A2/O生物脫氮工藝是將傳統(tǒng)的活性污泥、生物硝化工藝結合起來，取長補短，更有效的去除水中的有機物。A2/O工藝的內在固有缺欠就是硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有機負荷、泥齡以及碳源需求上存在著矛盾和競爭，很難在同一系統(tǒng)中同時獲得氮、磷的高效去除，阻礙著生物除磷脫氮技術的應用。西朗污水處理廠對傳統(tǒng)A2/O工藝和UCT工藝進行改進，綜合了它們的優(yōu)點，使得這個改良的工藝具有脫氮除磷效果更好的優(yōu)勢。改良A2/O工藝是在厭氧池、缺氧池和好氧池前增設了一個預缺氧池，這樣就保證了聚磷菌在厭氧段內的釋放磷的能力及好氧段內的吸磷能力，加強了除磷的效果。由預缺氧池接收沉淀池回流的污泥，從好氧池回流的混合液進入缺氧池，這種分開回流的模式減少了進入厭氧池內的硝酸鹽，提高了脫氮的效率。經監(jiān)測，發(fā)現西朗污水廠對BOD5、COD、氨氮、TN、TP的去除率分別達到了93.5%、84.7%、96.9%、61.5%、78.9%。在A2/O工藝中，污泥齡對COD、TN、氨氮等的去除不產生大的影響，但它是影響除磷的一個重要因素。經研究發(fā)現，當污泥齡為12d時，A2/O工藝的綜合處理效果最好。而將AOA工藝與生物接觸氧化法組合起來形成一套一級強化生物絮凝吸附的高效、低耗新型系統(tǒng)后經過試驗發(fā)現，兩者之間最大程度地利用了生物絮凝階段的高負荷及接觸生物膜過濾的低負荷，將各自優(yōu)勢更好地發(fā)揮出來，并增加抗沖擊負荷的能力。研究表明，在進水體積流量為1.0m-3?d-1、吸附池F/M為2.8kgCOD?kg-1MLSS?d-1、水力停留時間為1.5h時，這個組合系統(tǒng)的效率最高，對SS、COD、NH4+-N、TN、TP的去除率分別達到了84.12%、86.37%、74.18%、75.23%、42.68%。

1.4 膨脹顆粒污泥床反應器（EGSB）與SBR的組合工藝

EGSB反應器是對常規(guī)的高效厭氧反應器UASB進行改善后制造出來的污水處理反應器，它以增大流速和加快出水循環(huán)來更有效地利用反應器空間，具有更高的運行效率。和純粹EGSB和SBR工藝相比，EGSB-SBR組合工藝對COD，TP，TN等的去除更為徹底，其出水指標可以達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準的一級標準。污水先通過調節(jié)池之后再通過EGSB反應器，最后通過SBR反應器，這樣能有效彌補這兩種工藝的缺陷，對有機物的去除，硝化和反硝化進行合理安排。經過試驗研究，當HRT為3h，COD容積負荷為3.5kg?m-3?d-1，EGSB反應器的上升流速為6.5～7m?h-1時，COD的去除率最高，達到95%。接著用SBR反應器對EGSB反應器的出水作進一步處理，以除去污水中尚未達標的氮和磷。當選用污泥齡為20～30d的污泥時，SBR反應器的除磷效果最好，能達到90%以上；當厭氧階段的DO質量濃度控制在0.2mg?L-1以下時，SBR反應器就能取得很好的脫氮效果，脫氮率達到了90%以上。

在厭氧條件下，污水中氨與硝酸鹽的消失是同時發(fā)生的，表現為5NH4++3NO3-4N2+9H2+2H+ ΔG=-297kJ/MOL（NH4+）

即該反應可以自發(fā)進行，這使得這個組合工藝的脫氮效率非常理想。而在6℃～15℃的范圍內，EGSB-SBR組合工藝對TP的去除率能達到88.6%。

1.5 厭氧折流板反應器（ABR工藝）

厭氧折流板反應器（ABR）是一種新型高效的處理工藝，不僅在處理高濃度有機廢水的研究和應用方面取得了較大的進展，而且在處理低濃度污水方面也越來越引起重視。ABR反應器可看成是由多個上流式厭氧污泥床（UASB）的連接而成，對低濃度污水有良好的處理效率。它具有構造簡單、運行維護費用低、生物截留能力強、水力停留時間短、耐水力以及有機物沖擊、對有毒物質沖擊抵抗力和恢復力強等優(yōu)點。ABR的工藝設計中分格數對處理效果具有較大的影響，在處理較低濃度污水時，ABR分格數控制在3～4格較好。將進水COD濃度控制在400mg?L-1以內，用BOD5∶N∶P（質量比）=（150～300）∶5∶1的葡萄糖配水模擬生活污水進行試驗研究，發(fā)現水力停留時間、污泥濃度、有機負荷、溫度等不同程度地影響ABR反應器運行效率。當平均溫度為29.6℃，水力負荷為2.93m3?m-3?d-1，HRT為0.041d時，ABR對CODcr的去除效率最高，達到了92%以上。李清雪等采用ABR-好氧組合工藝來處理COD濃度為688mg?L-1的生活污水，試驗證明，這個組合工藝對COD的去除率能穩(wěn)定在84.2%附近，但對氨氮的去除效果

不佳。

1.6 人工濕地處理工藝

由于結構簡單，建造成本低，操作及管理維護容易，運行起來費用低廉，有較強的抗沖擊負荷能力，能夠處理低負荷污水并能達到一定效果，人工濕地在許多地方及各種性質的污水處理方面均有應用。用粉煤灰和細煤渣配合使用作為基質，再按適當的比例配成填料處理柱來處理低濃度生活污水，去除COD的效果非常好，約70%；而用粉煤灰和空心磚磚塊配合使用作為基質的處理柱在處理污水時，去除NH3-N和TP的綜合效率分別達到了89%和81%。深圳白泥坑人工濕地采用了蘆葦/大米草濕地、茫荼/蘆葦濕地和蘆葦/茫荼濕地串聯運行的方式，使得BOD和NH4-N去除效果很好，分別達到了90%和50%以上。近年來，將人工濕地與其他工藝聯合起來處理城市污水也得到了長足的發(fā)展，這樣可以有效彌補人工濕地處理工藝在某些方面的不足。利用 “接觸氧化+生物滴濾池+潛流人工濕地+氧化塘”的組合工藝來處理進水COD濃度為62.36mg?L-1，TP為1.04mg?L-1，TN為18.29mg?L-1的低濃度污水，在溫度為6.0℃～11.4℃在低溫條件下取得了比較好的凈化效果。經測試，這個組合工藝對對COD、TP和TN的去除率分別為83.6%、66.8%和55.2%。

2 結語

目前，我國的城市污水處理廠進水濃度普遍偏低，碳源不足，脫氮效率難以保證。而怎樣解決好這個問題，有學者已為我們指明了方向：清華大學的一些學者提出了以垃圾滲濾液作為碳源投加到低碳源城市污水中，該技術以廢治廢，能節(jié)約垃圾滲濾液處理費和污水廠投加甲醇等碳源成本；另一方面，合理地選擇排水系統(tǒng)的體制，加強雨污聯合調控的要求，從而達到提高城市污水中的碳源濃度的目的。

在城市低濃度污水處理工藝方面，各類好氧工藝與厭氧工藝都有自己的優(yōu)缺點。以好氧活性污泥法為主的城市污水處理技術雖然對污染物的去除率高且穩(wěn)定，但占地面積大，管理運行費用高。而厭氧處理工藝正不斷發(fā)展和完善，其低能耗、占地少、管理簡便等優(yōu)越性已逐漸為人們所認識。厭氧生物處理具有節(jié)約能源并產生能源的的優(yōu)點，其剩余污泥量低，容積負荷大，開發(fā)和利用厭氧生物技術進行污水處理必然能夠同時起到減輕污染和緩解能源短缺的功效。但厭氧工藝對氮、磷等的去除不夠穩(wěn)定，對病菌等的去除能力也不夠，所以厭氧處理工藝的發(fā)展應跟好氧處理工藝相結合，取長補短。

參考文獻

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