Energía solar Sistemas descentralizados de tratamiento de aguas residuales al aire libre para el riego de tierras agrícolas

El tanque de purificación de aguas residuales domésticas individuales con energía solar es un equipo de tratamiento de agua en miniatura que integra tecnología de energía solar y procesos de tratamiento de aguas residuales, especialmente diseñado para familias rurales, hogares individuales o áreas residenciales a pequeña escala en regiones remotas. Su función principal es purificar las aguas residuales domésticas (como aguas residuales de cocina, agua de lavado, aguas residuales de inodoros, etc.) en una calidad de agua que cumpla con los estándares para el riego agrícola a través de procesos de tratamiento físico y bioquímico impulsados por energía solar, logrando la utilización de recursos de las aguas residuales. Al mismo tiempo, reduce la dependencia de las redes eléctricas tradicionales y disminuye los costos operativos.
Autosuficiencia energética
La calidad del agua cumple con los estándares
La calidad del agua tratada cumple con el "Estándar de Calidad del Agua para Riego Agrícola" (GB 5084-2021), y los indicadores principales (como pH, sólidos en suspensión, metales pesados, bacterias coliformes fecales, etc.) cumplen con los requisitos para el riego de cultivos, evitando la contaminación del suelo y los cultivos.
2. Conservación del agua y mejora de la eficiencia
Reciclar las aguas residuales domésticas como fuente de agua de riego reduce la ingesta de recursos de agua dulce, lo que es particularmente adecuado para áreas con escasez de agua. Los nutrientes como el nitrógeno y el fósforo en el agua y los fertilizantes pueden ser absorbidos por los cultivos y reemplazar parcialmente los fertilizantes químicos.
3. Respetuoso con el medio ambiente
Reduce la eutrofización del agua causada por la descarga directa de aguas residuales (como ríos negros y malolientes y floraciones de algas), y protege el medio ambiente ecológico rural.
Principio de funcionamiento
El proceso de tratamiento de un pequeño tanque de purificación de aguas residuales domésticas con energía solar generalmente incluye las siguientes etapas, y las diferentes combinaciones de procesos pueden variar ligeramente:
1. Etapa de pretratamiento
Filtración por rejilla: A través de rejillas físicas, se eliminan las impurezas de partículas grandes (como hojas de vegetales, trozos de papel y plásticos) en las aguas residuales para evitar obstrucciones posteriores en las tuberías.
Cámara de arena/tanque de regulación: Asienta las partículas inorgánicas como arena y limo en las aguas residuales, y al mismo tiempo equilibra la calidad y cantidad del agua, creando condiciones estables para el tratamiento posterior.
2. Etapa de tratamiento bioquímico (enlace principal)
Reacción anaeróbica: Cuando las aguas residuales entran en el tanque anaeróbico, en condiciones anaeróbicas, las bacterias anaeróbicas descomponen la materia orgánica de moléculas grandes en materia orgánica de moléculas pequeñas (como ácidos grasos), reduciendo la concentración de DQO y generando una pequeña cantidad de biogás (que puede ser recolectado y utilizado o descargado).
Reacción aeróbica: Se suministra oxígeno al tanque aeróbico a través de dispositivos de aireación impulsados por energía solar (como aireadores microporosos), y los microorganismos aeróbicos (como el lodo activado y las comunidades bacterianas en las biopelículas) descomponen aún más la materia orgánica, mientras que el nitrógeno amoniacal (NH₃-N) se elimina a través de la nitrificación.
Eliminación biológica de nitrógeno y fósforo: Algunos procesos están equipados con tanques anóxicos, que convierten el nitrógeno de nitrato en gas nitrógeno a través de la desnitrificación para lograr la eliminación de nitrógeno. El fósforo (TP) se elimina a través de la absorción excesiva de fósforo de los organismos acumuladores de polifosfatos.
3. Etapa de procesamiento avanzado (opcional)
Tratamiento con membrana (como membranas MBR): A través de membranas de ultrafiltración o microfiltración, se separan los microorganismos y los sólidos en suspensión para mejorar aún más la calidad del agua. Los módulos de membrana pueden retener bacterias, virus y otros patógenos, y el efluente puede reutilizarse (como para riego y descarga de inodoros).
Desinfección: Se utiliza desinfección ultravioleta (alimentada por energía solar) o agentes químicos (como hipoclorito de sodio) para matar los microorganismos residuales y garantizar la higiene y seguridad del efluente.
4. Tratamiento de lodos
El lodo sedimentado se descarga regularmente en el tanque de lodos. A través de la digestión anaeróbica, se reduce la cantidad de lodo. El lodo restante se puede utilizar como materia prima para fertilizantes orgánicos, logrando la utilización de recursos.
5. Sistema de suministro de energía solar
Paneles fotovoltaicos: Convierten la energía solar en energía eléctrica, la almacenan en baterías y suministran energía a equipos como bombas de aireación, sistemas de control y lavado de módulos de membrana.
Gestión de energía: El controlador se utiliza para optimizar la distribución de energía eléctrica, asegurando que el equipo aún pueda funcionar de manera estable cuando hay poca luz (como depender del suministro de energía de la batería por la noche).
Escenarios de aplicación típicos
Áreas rurales y remotas: Reemplazar los tanques sépticos tradicionales, resolver el problema del tratamiento descentralizado de aguas residuales domésticas y mejorar el entorno hídrico en las zonas rurales.
Lugares escénicos y casas de familia: Tratar las aguas residuales domésticas de los turistas, proteger la ecología del paisaje natural y cumplir con los requisitos de protección ambiental.
Pequeñas comunidades y escuelas: Proporcionar soluciones de tratamiento de aguas residuales in situ para edificios de varios cientos de personas para evitar el costo de la instalación de tuberías de aguas residuales.
Escenario de ayuda en casos de desastre: Despliegue rápido, tratamiento de aguas residuales domésticas en sitios de reasentamiento temporal y garantía de higiene y seguridad.

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