CN106430815A - 一种利用太阳能的农村生活污水处理系统 - Google Patents
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Abstract
一种利用太阳能的低能耗农村生活污水处理系统，包括太阳能发电系统和污水处理系统。太阳能发电系统包括太阳能电池组件、控制器、蓄电池组和逆变器，太阳能电池组件接收太阳辐射能量转换成电能，并将多余的能量经过控制器储存在蓄电池组中，经过逆变器输出交流电；污水处理系统包括调节池、格栅、缺氧池、好氧池、沉淀池和变频器，变频器输入端与逆变器、流量传感器连接，其输出端与回流泵和鼓风机连接；污水进入调节池，经池内格栅过滤后依次流入缺氧池、好氧池和沉淀池，沉淀后排出上清液，同时，将好氧池内的混合液采用回流泵回流到缺氧池。本发明能有效地去除污水中的有机物和氮磷等污染物，降低能耗，更加节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体地，涉及一种利用太阳能的低能耗农村生活污水处理系统。
技术背景
农村生活污水的排放是造成农村水环境污染的最重要的原因，且随着农村生活方式的改变和农民生活水平的提高而加剧，农村水环境污染问题成为农村环境整治与改善需要解决的迫切问题。现有的农村分散式生活污水处理的方法中，主要以无动力厌氧生物处理、土地处理、人工湿地等工艺为主。这一些列方法中大多存在着停留时间长、冬季处理效果差、废水中氮磷的去除效果不佳的特点。主要的环境工程技术有接触氧化法/曝气生物滤池、氧化沟及A/O法等工艺。这些技术均需要曝气增氧和回流等措施，以达到水体净化的目的，但现有装置能耗较高，由电网供电，增加了运行成本。
由于农村污水排放量变化大，变化系数一般为3～5，白天排放多，夜晚排放少，甚至出现断流的现象，常规处理工艺多采用定量曝气和回流，造成电力浪费。中国专利CN102557338A提供一种农村生活污水处理方法，将太阳能微动力设备与好氧滤床技术有机结合，系统由太阳能提供曝气动力，实现废水的低耗高效处理。中国专利CN105036419A提供一种太阳能自动污水处理系统，其包括太阳能发电系统和污水处理系统，其将太阳能发电系统上的逆变器与污水处理系统上控制污水处理的控制器连接提供电源，同时还装有流量监控器、视频监控器等，智能化程度高，但设备繁多，增加费用。中国专利CN202379853U提供一种太阳能曝气农村生活污水处理装置，将太阳能电板直接与直流充氧泵连接，进行曝气和回流。综上，发明没有考虑到农村生活污水排放量随时间变化，没有根据进水量和好氧池的溶解氧浓度调节回流量和曝气量，造成电力与能源的浪费。
发明内容
针对现有农村生活污水处理系统比较分散，昼夜排放废水量变化系数较大的情况，本发明所要解决的技术问题是提供一种以太阳能为动力能源对污水进行变量曝气和回流的农村生活污水处理系统。与传统的生物处理技术相比，利用太阳能作为污水处理系统的动力能源，清洁环保；污水处理系统联入变频器，根据系统的处理水量的变化，对回流量和曝气量进行调整，能源利用率高。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种利用太阳能的低能耗农村生活污水处理系统，包括太阳能发电系统和污水处理系统，所述的太阳能发电系统包括太阳能电池组件、控制器、蓄电池组和逆变器，所述的太阳能电池组件接收太阳辐射能量直接转换成电能，并将多余的能量经过控制器储存在蓄电池组中，经过逆变器输出交流电；所述的污水处理系统包括调节池、格栅、缺氧池、好氧池、沉淀池和变频器；污水进入调节池，经池内的格栅过滤后，依次进入缺氧池、好氧池和沉淀池，沉淀后排出上清液，沉淀污泥采用定期人工排泥的方式排出，以保证出水水质；这种农村污水处理系统，利用太阳能作为动力能源对污水处理系统进行回流和曝气，有效地去除污水中的有机物和氮磷等污染物，同时，联入变频器调节回流量和曝气量，充分利用太阳能电池和蓄电池的电量，降低能耗。
所述的太阳能发电系统中的逆变器与污水处理系统中的变频器连接；当夜间进水流量变小时，流量传感器输入信号到变频器输入端，变频器输出信号调节回流泵和鼓风机的转速，实现回流量和曝气量减小，但回流量、曝气量与进水流量的比值均保持不变的目的。在保证污染物去除效果的情况下，实现能源的高效利用。
进一步的，所述的格栅过滤后的水由管道引入缺氧池，其引入管道上设置有流量传感器，所述的流量传感器与变频器的输入端连接。
进一步的，所述的变频器提供简单的PLC功能，PLC模拟量输入模块接收流量传感器输出的信号，输出模块输出信号到变频器，控制变频器输出的频率，分别调节回流泵和鼓风机的转速，进而控制回流量和曝气量。
进一步的，所述的好氧池内的混合液采用回流泵回流到缺氧池，所述的回流泵与变频器输出端连接；同时，缺氧池与好氧池均投加填料，所述的填料分别为弹性填料和组合填料，提高活性污泥的浓度，减少微生物流失，提高污染物的去除效果。
进一步的，所述的好氧池采用鼓风机进行曝气，鼓风机与变频器输出端连接；所述的好氧池填料层的下方设置有曝气器，鼓风机通过管路连接曝气器，所述的好氧池顶部设置有通风口，排出多余空气。
进一步的，所述的控制器双向连接蓄电池。
进一步的，所述的蓄电池其容量能够满足系统用电，能把白天太阳能电池组件产生的能量尽量存储下来，同时还能够存储预定的连续阴雨天时系统需要的电能。
综上，本发明的有益成果是：
1.这种农村污水处理系统，利用太阳能作为动力能源对污水处理系统进行回流和曝气，有效地去除污水中的有机物和氮磷等污染物；同时，联入变频器，根据进水流量调节回流泵和鼓风机的转速，保持回流量、曝气量与进水流量的比值不变，既能够满足系统去除污染物的需求，又实现合理利用产生的电能，提高了能源利用率的目的。
2.本发明利用太阳能板接收太阳能，使用控制器将太阳能转化为适合使用的电力能源，作为水处理系统的电源，同时使用蓄电池，蓄电池其容量能够满足系统用电，能把白天太阳能电池组件产生的能量尽量存储下来，在没有太阳能的夜晚使用蓄电池的能源继续运行水处理系统，同时还能够存储预定的连续阴雨天时系统需要的电能。
附图说明
图1为本发明一种利用太阳能的低能耗农村生活污水处理系统的结构示意图；
其中：1-太阳能电池组件，2-控制器，3-蓄电池组，4-逆变器，5-调节池，6-格栅，7-缺氧池，8-好氧池，9-沉淀池，10-变频器，11-回流泵，12-鼓风机，13-流量传感器，14-组合填料，15-弹性填料。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明做进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示的一种利用太阳能的低能耗农村生活污水处理系统，包括太阳能发电系统和污水处理系统，所述的太阳能发电系统包括太阳能电池组件(1)、控制器(2)、蓄电池组(3)和逆变器(4)，所述的太阳能电池组件(1)接收太阳辐射能量直接转换成电能，并将多余的能量经过控制器(2)储存在蓄电池组(3)中，经过逆变器(4)输出交流电；所述的污水处理系统包括调节池(5)、格栅(6)、缺氧池(7)、好氧池(8)、沉淀池(9)和变频器(10)；污水进入调节池(5)，经池内的格栅(6)过滤后，依次进入缺氧池(7)、好氧池(8)和沉淀池(9)，沉淀后排出上清液，沉淀污泥采用定期人工排泥的方式排出，以保证出水水质；这种农村污水处理系统，利用太阳能作为动力能源对污水处理系统进行回流和曝气，有效地去除污水中的有机物和氮磷等污染物，同时，联入变频器(10)调节回流量和曝气量，充分利用太阳能电池(1)和蓄电池(3)的电量，降低能耗。
所述的太阳能发电系统中的逆变器(4)与污水处理系统中的变频器(10)连接；当夜间进水流量变小时，流量传感器(13)输入信号到变频器(10)输入端，变频器(10)输出信号调节回流泵(11)和鼓风机(12)的转速，实现回流量和曝气量减小，但回流量、曝气量与进水流量的比值均保持不变的目的。在保证污染物去除效果的情况下，实现能源的高效利用。
所述的格栅(6)过滤后的水由管道引入缺氧池(7)，其引入管道上设置有流量传感器(13)，所述的流量传感器(13)与变频器(10)的输入端连接。
所述的变频器(10)提供简单的PLC功能，PLC模拟量输入模块接收流量传感器(13)输出的信号，输出模块输出信号到变频器(10)，控制变频器(10)输出的频率，分别调节回流泵(11)和鼓风机(12)的转速，进而控制回流量和曝气量。
所述的好氧池(8)内的混合液采用回流泵(11)回流到缺氧池(7)，所述的回流泵(11)与变频器(10)输出端连接；同时，缺氧池(7)与好氧池(8)均投加填料，所述的填料分别为弹性填料(14)和组合填料(15)，提高活性污泥的浓度，减少微生物流失，提高污染物的去除效果。
所述的好氧池(8)采用鼓风机(12)进行曝气，鼓风机(12)与变频器(10)输出端连接；所述的好氧池(8)填料层的下方设置有曝气器，鼓风机(12)通过管路连接曝气器，所述的好氧池(8)顶部设置有通风口，排出多余空气。
所述的控制器(2)双向连接蓄电池(3)，所述的蓄电池(3)其容量能够满足系统用电，能把白天太阳能电池组件(1)产生的能量尽量存储下来，同时还能够存储预定的连续阴雨天时系统需要的电能。
这种农村污水处理系统，利用太阳能发电作为动力能源进行回流和曝气，有效地去除污水中的有机物和氮磷等污染物，同时，联入变频器(10)以调节回流量和曝气量，降低能耗，更加节能环保。
将所述的一种低能耗农村生活污水处理系统处理杭州余杭区小古城村产生的生活污水，该村约200人，日均排放污水量Q0为30立方米/天，污水排放量日变化系数达到3，设置变频器参数，调节回流泵和鼓风机转速，实现回流量、曝气量与进水流量的比值均保持不变，最终实现回流比不变、好氧池溶解氧量稳定在(4.0±0.1)mg/l的目的。优化系统的回流和曝气条件，既能满足污水处理系统的要求，又降低了能耗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种利用太阳能的低能耗农村生活污水处理系统，包括太阳能发电系统和污水处理系统，其特征在于：所述的太阳能发电系统包括太阳能电池组件(1)、控制器(2)、蓄电池组(3)和逆变器(4)，所述的太阳能电池组件(1)接收太阳辐射能量直接转换成电能，并将多余的能量经过控制器(2)储存在蓄电池组(3)中，经过逆变器(4)输出交流电；所述的污水处理系统包括调节池(5)、格栅(6)、缺氧池(7)、好氧池(8)、沉淀池(9)和变频器(10)；污水进入调节池(5)，经池内的格栅(6)过滤后，依次进入缺氧池(7)、好氧池(8)和沉淀池(9)，沉淀后排出上清液，沉淀污泥采用定期人工排泥的方式排出，以保证出水水质；这种农村污水处理系统，利用太阳能作为动力能源对污水处理系统进行回流和曝气，有效地去除污水中的有机物和氮磷等污染物，同时，联入变频器(10)调节回流量和曝气量，充分利用太阳能电池(1)和蓄电池(3)的电量，降低能耗。
2.根据权利要求1所述的一种利用太阳能的低能耗农村生活污水处理系统，其特征在于，所述的太阳能发电系统中的逆变器(4)与污水处理系统中的变频器(10)连接，当夜间进水流量变小时，流量传感器(13)输入信号到变频器(10)输入端，变频器(10)输出信号调节回流泵(11)和鼓风机(12)的转速，实现回流量和曝气量减小，但回流量、曝气量与进水流量的比值均保持不变的目的，在保证污染物去除效果的情况下，实现能源的高效利用。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用太阳能的低能耗农村生活污水处理系统，其特征在于，所述的格栅(6)过滤后的水由管道引入缺氧池(7)，其引入管道上设置有流量传感器(13)，所述的流量传感器(13)与变频器(10)的输入端连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种利用太阳能的农村生活污水处理系统，其特征在于，所述的变频器(10)提供简单的PLC功能，PLC模拟量输入模块接收流量传感器(13)输出的信号，输出模块输出信号到变频器(10)，控制变频器(10)输出的频率，分别调节回流泵(11)和鼓风机(12)的转速，进而控制回流量和曝气量。
5.权利要求1所述的一种利用太阳能的低能耗农村生活污水处理系统，其特征在于，所述的好氧池(8)内的混合液采用回流泵(11)回流到缺氧池(7)，所述的回流泵(11)与变频器(10)输出端连接；同时，缺氧池(7)与好氧池(8)均投加填料，所述的填料分别为弹性填料(14)和组合填料(15)，提高活性污泥的浓度，减少微生物流失，提高污染物的去除效果。
6.根据权利要求1或2所述的一种利用太阳能的农村生活污水处理系统，其特征在于，所述的好氧池(8)采用鼓风机(12)进行曝气，鼓风机(12)与变频器(10)输出端连接；所述的好氧池(8)填料层的下方设置有曝气器，鼓风机(12)通过管路连接曝气器，所述的好氧池(8)顶部设置有通风口，排出多余空气。
7.根据权利要求1所述的一种利用太阳能的低能耗农村生活污水处理系统，其特征在于，所述的控制器(2)双向连接蓄电池(3)。
8.权利要求1所述的一种利用太阳能的低能耗农村生活污水处理系统，其特征在于，所述的蓄电池(3)其容量能够满足系统用电，能把白天太阳能电池组件(1)产生的能量尽量存储下来，同时还能够存储预定的连续阴雨天时系统需要的电能。
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