本研究构建了利用太阳能和风能互补发电，并通过自动控制实现污水处理装置自动运行的集成系统。本研究重点对太阳能和风能的变化规律进行分析，研究与之相适应的污水处理生物反应器的运行方式，以期为新能源在农村污水处理中的应用探索有效途径。
1 实验部分
1.1 实验装置与运行条件
实验装置如图1所示，由无蓄电池的风光互补发电单元、自控单元和生物反应器组成。发电单元的太阳能电池板共3 块(标准功率为135 W·块?1)，风力发电机1 台(400 W，24 V);自控单元包括电子传感器与PLC;发电装置预配置市电端口，当极端气候条件出现时，将设备与市电连接，保证负载用电。生物反应器为多点进水生物膜反应器，由3 组缺氧-好氧反应区串联组成，有效容积分别为14、14、11 L，缺氧区与好氧区的容积比分别为1:3、1:3、1:2.75，出水沉淀池的容积为17 L。同时，根据每天产电装置发电能力的变化特征，将反应器的进水和曝气分为3 种运行工况。3 种运行工况的进水总流量分别为63、53、45 mL·min?1，相应的水力停留时间则分别为10、12、14 h，且分别对应3台不同能耗级别的曝气泵进行曝气。装置所在地为中国科学院生态环境研究中心，位于北京市海淀区，北纬40.0°，东经116.3°，海拔高度50 m。
基于太阳能辐射强度的日变化规律，设计无蓄电池风-光能互补发电单元的输出电能，分高、中、低3 级。与之相对应，生物反应器按3 种工况依次交替运行，以实现对能源最大程度的利用。实验废水取自北京某居民区化粪池污水，其水质如表1所示。多点进水生物膜反应器的3 组缺氧-好氧反应区进水流量分配比例为5:3:2。第1级缺氧单元可对50%的进水进行一定的厌氧消化，增强了污水的可生化性的同时也会有部分氨化作用的发生，第2级缺氧单元和第3级缺氧单元分别利用各自前段的好氧单元进水及部分原水进行反硝化脱氮作用。该多点进水反应器设计可省去硝化液回流过程，进而减少相应的能源动力成本。3 个缺氧区的溶解氧控制在0.2 mg·L?1以下，而好氧区的溶解氧均在4.0 mg·L?1以上。在运行期间，反应器内水温随季节变化，在8～29 ℃之间。污泥脱水技术发展趋势
21世纪是生物技术飞速发展、广泛运用的时代。生物领域的研究成果很多，其中微生物领域的研究成果可以运用于化工企业污水处理、污泥脱水中。将生物技术融于污泥脱水技术中，可以提高污泥脱水效率及脱水效果。不同微生物具有不同特性，化工企业污泥中含有大量有机物，这种环境很适合微生物作业。微生物可以将污泥中的有机物大分子分解为小分子，将有毒高分子转化为无毒或低毒性的小分子物质。此外，微生物可以改善污泥脱水性，使机械脱水法中过滤法的过滤环节及离心法的离心环节更容易进行。总之，污泥脱水技术的未来发展趋势必将是有机整合生物技术，采用生物技术能够更高效、更低成本。污泥脱水后的副产品将有更广泛应用，实现资源再利用。化工企业产生的污泥中有机物含量大、营养成分多，在经过无毒、降低毒性工序处理后，干化污泥具有很高的利用价值。现在，已有化工企业将其运用于农田施肥，实践证明施肥效果优良;有的化工企业将干化后的污泥作进一步加工，使其能够作为能源燃烧，为化工企业提供动力能源;干化后的污泥是很好的充填材料，可以用来充填地基，加固建筑等。总而言之，随着工业水平不断提高，化工企业的实力水平也将不断提高，对脱水后的污泥再利用的途径也将越来越广泛，化工企业能够更好地发挥废物再利用价值，创造更高的经济收益。
与城市生活污水相比，农村生活污水具有分散、规模小、排放不稳定且区域差异大等特点，因此，农村生活污水处理既不能简单地照搬城市生活污水的处理模式，也不能采用统一的农村生活污水处理模式，而应当结合当地条件，因地制宜地设计农村生活污水处理系统。目前在远离市政管网的农村或者小型社区普遍采用分散型污水处理设施。机械脱水技术
在通过机械脱水法处理污泥时应当提前使污泥获得前期处理，也就是使污泥得到浓缩，以使污泥的体积得到缩小，并优化污泥脱水性，一般可以通过化学试剂的使用或者是热处理法来提升污泥脱水性能，其中常用的化学试剂有无机盐以及混凝剂两种。