CN110894128B - 基于互联网的阶梯式智能一体化农村污水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于互联网的阶梯式智能一体化农村污水处理系统，包括从高到低依次连接的过滤池、上蓄水水箱、厌氧池和mbr膜池，所述过滤池中设有分隔板，分隔板将过滤池分为前池和后池，在前池中填置滤网包裹的活性炭，上蓄水水箱侧壁底部、厌氧池侧壁顶部和底部、MBR膜池侧壁顶部开孔，厌氧池中央安装搅拌器，厌氧池四侧靠近边壁设置填料，在MBR膜池中央水平安装MBR膜，MBR膜通过密封管道与真空泵连接。本发明的一种基于互联网的阶梯式智能一体化农村污水处理系统，该系统具有结构新颖、一体化、智能化等显著优势，能克服现有技术农村污水处理的显著困难，并且能够因地制宜适应不同的水质或不同的改善需求，具有较好的运用前景和推广价值。

Description

基于互联网的阶梯式智能一体化农村污水处理系统及方法

技术领域

本发明涉及基于互联网的阶梯式智能一体化农村污水处理系统及方法，属于污水处理领域。

背景技术

生活污水是农村污染重要组成部分，相对于较完善的城市污水收集处理体系而言，农村污水具有排放面广、无序、来源多、浓度高等特点，并且存在排水管网不健全、经济基础薄弱、管理机制不完善、随意排放等问题。虽然一些地方已经开始采用人工湿地、净化沼气池、人工快渗、稳定塘、土地处理系统等无动力治理措施，但上述处理方式所需成本较高、占地面积大、易受环境因素影响以及易造成二次污染，常常由于后期无人看护，最终闲置。

膜-生物反应器、厌氧滤池、生物接触氧化-生物曝气滤池等动力生物处理技术，是铺设污水管网集中收集进入当地污水处理站统一处理，具有水力停留时间短、出水稳定，污染物去除率高等特点，是农村污水集中式处理的发展方向。国际上污(废)水回用领域，膜法处理已经占到总量的95％以上，国内也较多地利用了膜分离技术。膜-生物反应器作为一种新型、高效的污水处理技术，具有诸多传统生物处理工艺所无法比拟的优点：出水水质好、运行稳定、流程简短、布置紧凑，同时还具有建设周期短，并且根据不同处理规模可以灵活调整，易于标准化和设备化等特点。膜-生物反应器的上述特点和优势决定了其在水污染控制及污水资源化方面具有巨大的潜在市场和广阔的应用前景。

但目前单一的一体式平板膜处理工艺的缺点包括：每个工作池在设备内单独存在；污水进口单一；悬浮污泥浓度较高，因而膜污染速率较快；一体化装置占地面积大；设备并非自动化控制，维护管理水平差，设备运行管理需要多名专业人员，后期运营管理困难。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于互联网的阶梯式智能一体化农村污水处理系统及方法，该系统具有结构新颖、一体化、智能化等显著优势，能克服现有技术污水处理的显著困难，并且能够因地制宜适应不同的水质或不同的改善需求，具有较好的运用前景和推广价值。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的基于互联网的阶梯式智能一体化农村污水处理系统，包括从高到低依次连接的过滤池、上蓄水水箱、厌氧池和mbr膜池，所述过滤池中设有分隔板，分隔板将过滤池分为前池和后池，在前池中填置滤网包裹的活性炭，上蓄水水箱侧壁底部、厌氧池侧壁顶部和底部、MBR膜池侧壁顶部开孔，上蓄水水箱、厌氧池、MBR膜池分别通过第一管道和第二管道连接，在第一管道、第二管道上分别设有第一阀门和第二阀门，第一阀门和第二阀门与控制器信号连接，厌氧池中央安装搅拌器，厌氧池四侧靠近边壁设置填料，填料上、下固定，在MBR膜池中央水平安装MBR膜，MBR膜通过密封管道与真空泵连接；MBR膜下方设置曝气管，曝气管与曝气风机连接，下蓄水水箱中设置水质传感器，水质传感器与控制器信号连接。

作为优选，所述过滤池与斜坡连接，在斜坡中轴线方向上的垂直分隔板将过滤池分为前后两池，前池中装有活性炭，前池底部设有排列整齐的多排排水孔，分隔板贴底布置，高度为过滤池高度的一半。

作为优选，所述系统靠近河流岸边布置，整体建造于地面以下，且过滤池、上蓄水水箱、厌氧池、MBR膜池整体高程逐渐减小，并呈梯级布置。

作为优选，所述控制器与云端信号连接，云端与移动终端连接。

一种上述的基于互联网的阶梯式智能一体化农村污水处理系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)生活污水通过斜坡流入过滤池后，经过前池中的活性炭过滤后，流入上蓄水水箱，过滤后遗留在活性炭表面的杂质在下一次来流时，被冲入后池中囤积，防止杂质固化影响过滤效率，控制器控制第一阀门开启时间为凌晨00:00，(此时，几乎无新的生活污水产生)，根据公式1设置，经过t₁ min后，关闭第一阀门(在凌晨00:00前，第一阀门是关闭状态，在凌晨00:00时刻，开启第一阀门，此时，污水由上蓄水池流入厌氧池，经过时间t1后，关闭，即00:00+t1时刻关闭，待第二天凌晨00:00再开启)：

式中，t₁为上蓄水水箱排水所需时间(min)；ω₁为下蓄水水箱水平面面积(m²)；H₁为上蓄水水箱高度(m)；μ₁为流量系数，取0.61；A₁为第一管道过水断面面积(m²)；g为重力加速度(m²/s)，取9.81m²/s；

则(00:00+t1)点关闭上蓄水水箱的第一阀门，随后在厌氧池中，由控制器控制的搅拌器工作，搅拌器采用间歇式工作模式，转动2分钟，停止2分钟，以此反复；生活污水在厌氧池中停留4，使污水中的有机污染物和氨氮元素充分分解，(00:00+t+4h)点，控制厌氧池管道的第二阀门打开，第二管道入口处设置滤网，过滤活性污泥，排水时间设为t₂ min,采用公式2计算：

式中，t₂为厌氧池排水所需时间(min)；ω₂为厌氧池水平面面积(m²)；H₂为厌氧池高度(m)；μ₂为流量系数，由试验确定；A₂为厌氧池第二管道过水断面面积(m²)；g为重力加速度(m²/s)，取9.81m²/s；

(00:00+t₁+4h+t₂)点，厌氧池排水管的第二阀门关闭，由控制器控制的曝气风机和真空泵开启，经过时间t₃后关闭，将处理后的净水排入下蓄水水箱，下蓄水水箱设有水质传感器20，t₃为将MBR膜池中污水过滤完全所需要的时间，由试验确定，t₃的值控制在2h之内，如果t₃较大，则可以相应增加MBR膜的个数，使其处理时间控制在2h内完成。

(00:00+t₁+4h+t₂)点后，每隔20min，水质传感器20上传一次数据至远程监控界面，若水质检测结果满足排放要求，则通过控制器控制的下蓄水水箱相连排水管排放至河流中。

农村生活污水跟城市生活污水有一个较大的区别：污水集中在早上、中午、晚上三个时间段，并且这三个时间段所用水量也有较大差别，如果不间断处理，可以理解为：在水量较少的时候也进行一轮污水处理，从节约能源的角度出发，这种行为较为浪费，所以凌晨00:00开始处理，将一天的污水一起处理，这样，一次所处理的水量不会少，处理效率也更高。

有益效果：本发明的基于互联网的阶梯式智能一体化农村污水处理系统，集成了污水处理、智能控制、远程监控和控制三大特征，通过梯级布置于地面以下，实现水流的自流，充分利用水体的势能，并节约了电力资源、人力资源和土地资源，本发明结构巧妙，操作方便，能够实现农村污水处理自动化处理、远程监控的目的。

附图说明

图1是污水处理系统三维实体图。

图2厌氧池侧视图。

图3MBR膜池及连接管路侧视图。

图4下蓄水水箱侧视图。

图中：过滤池1、上蓄水水箱2、厌氧池3、mbr膜池4、下蓄水水箱5、电控箱6、电控阀门7、时间控制器开关8、曝气管9、密封管10、斜坡11、前池12、分隔板13、后池14、搅拌器15、MBR膜16、真空泵17、填料18、曝气风机19、水质传感器20、回水管21。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1至图4所示，本发明的一种基于互联网的阶梯式智能一体化农村污水处理系统，包括污水处理装置、智能控制系统和远程监测系统。污水处理装置由过滤池1、上蓄水水箱2、厌氧池3、mbr膜池4、下蓄水水箱5组成(如图1)。具体包括活性炭、电控阀门7、时间控制器开关8、滤网、MBR膜16、真空泵17、密封管10、曝气管9、曝气风机19、填料18、活性污泥、搅拌器15。过滤池1与斜坡11相连，分隔板13将过滤池1分为两部分，前池12和后池14，前池12中填置滤网包裹的活性炭(如图1)。农村污水排水管道通过斜坡与过滤池连接，过滤池置于上蓄水水箱上方，通过管道分别连接上蓄水水箱侧壁底部和厌氧池侧壁顶部孔洞、厌氧池侧壁底部和MBR膜池侧壁顶部孔洞，管道中间安装电控阀门，电控阀门由时间控制器开关控制。厌氧池中央安装搅拌器，四侧靠近边壁设置填料，填料上、下固定(如图2)。在MBR膜池中央水平安装MBR膜，MBR膜通过密封管道与真空泵连接，管道出口位于下蓄水水箱顶部；MBR膜下方设置曝气管，曝气管与曝气风机连接(如图3)。下蓄水水箱中设置水质传感器，水质传感器接入设置于电控箱6中的控制器，并通过无线传输装置传输数据至云端，通过移动终端登录后，可显示水质监控操作界面。

生活污水通过斜坡11流入过滤池1后，经过前池12中的活性炭过滤后，流入上蓄水水箱2，过滤后遗留在活性炭表面的杂质在下一次来流时，被冲入后池14中囤积，防止杂质固化影响过滤效率。控制上蓄水水箱2与厌氧池3连接管道电控阀门的时间控制器开关设置00:00开启(此时，几乎无新的生活污水产生)，根据公式1设置，经过t₁ min后，关闭电控阀门7：

式中，t₁为上蓄水水箱排水所需时间(min)；ω₁为下蓄水水箱水平面面积(m²)；H₁为水箱高度(m)；μ₁为流量系数，取0.61；A₁为排水管过水断面面积(m²)；g为重力加速度(m²/s)，取9.81m²/s。

则(00:00+t)点关闭上蓄水水箱电控阀门，随后在厌氧池中，由控制器控制的搅拌器15工作，搅拌器采用间歇式工作模式，转动2分钟，停止2分钟，以此反复。生活污水在厌氧池3中停留4h，使污水中的有机污染物和氨氮元素充分分解。(00:00+t+4h)点，控制厌氧池管道的电控阀门7打开，管道入口处设置滤网，过滤活性污泥。排水时间设为t₂ min,采用公式2计算：

式中，t₂为厌氧池排水所需时间(min)；ω₂为厌氧池水平面面积(m²)；H₂为厌氧池高度(m)；μ₂为流量系数，由试验确定；A₂为厌氧池排水管过水断面面积(m²)；g为重力加速度(m²/s)，取9.81m²/s。

(00:00+t₁+4h+t₂)点，厌氧池排水管电控阀门7关闭，由控制器控制的曝气风机和真空泵开启，经过时间t₃后关闭，将处理后的净水排入下蓄水水箱5，下蓄水水箱5设有水质传感器20。t₃为将MBR膜池中污水过滤完全所需要的时间，由试验确定。t₃的值控制在2h之内，如果t₃较大，则可以相应增加MBR膜的个数，使其处理时间控制在2h内完成。

(00:00+t₁+4h+t₂)点后，每隔20min，水质传感器20上传一次数据至远程监控界面，如图3所示，若水质检测结果满足排放要求，则通过控制器控制的下蓄水水箱相连排水管排放至河流中。

智能控制系统主要有时间控制器开关8和控制器组成，按时间序列控制污水处理装置处理流程。

远程监控系统由水质传感器20、控制器、无线接收(发送)装置、移动终端、水质监控操作界面组成，水质传感器检测水质数据，经控制器处理后，通过无线接收(发送)装置上传至云端，通过移动终端登录后，可显示水质监控操作界面。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于互联网的阶梯式智能一体化农村污水处理系统的控制方法，该系统包括从高到低依次连接的过滤池、上蓄水水箱、厌氧池和mbr膜池，所述过滤池中设有分隔板，分隔板将过滤池分为前池和后池，在前池中填置滤网包裹的活性炭，上蓄水水箱侧壁底部、厌氧池侧壁顶部和底部、MBR膜池侧壁顶部开孔，上蓄水水箱、厌氧池、MBR膜池分别通过第一管道和第二管道连接，在第一管道、第二管道上分别设有第一阀门和第二阀门，第一阀门和第二阀门与控制器信号连接，厌氧池中央安装搅拌器，厌氧池四侧靠近边壁设置填料，填料上、下固定，在MBR膜池中央水平安装MBR膜，MBR膜通过密封管道与真空泵连接；MBR膜下方设置曝气管，曝气管与曝气风机连接，下蓄水水箱中设置水质传感器，水质传感器与控制器信号连接，其特征在于，包括以下步骤：

（1）生活污水通过斜坡流入过滤池后，经过前池中的活性炭过滤后，流入上蓄水水箱，控制器控制第一阀门开启时间为凌晨00:00，根据公式1设置，经过t₁ min后，关闭第一阀门；

（1）

式中，t₁为上蓄水水箱排水所需时间（min）；

为下蓄水水箱水平面面积（m²）；

为上蓄水水箱高度（m）；

为流量系数，取0.61；

为第一管道过水断面面积（m²）；

为重力加速度（m²/s），取9.81m²/s；

则（00:00+ t1）点关闭上蓄水水箱的第一阀门，随后在厌氧池中，由控制器控制的搅拌器工作，搅拌器采用间歇式工作模式，转动2分钟，停止2分钟，以此反复；生活污水在厌氧池中停留，使污水中的有机污染物和氨氮元素充分分解，（00:00+ t+4h）点，控制厌氧池管道的第二阀门打开，第二管道入口处设置滤网，过滤活性污泥，排水时间设为t₂ min，采用公式2计算：

（2）

式中，t₂为厌氧池排水所需时间（min）；

为厌氧池水平面面积（m²）；

为厌氧池高度（m）；

为流量系数，由试验确定；

为厌氧池第二管道过水断面面积（m²）；

为重力加速度（m²/s），取9.81m²/s；

（00:00+ t₁+4h+t₂）点，厌氧池排水管的第二阀门关闭，由控制器控制的曝气风机和真空泵开启，经过时间t₃后关闭，将处理后的净水排入下蓄水水箱，下蓄水水箱设有水质传感器，t₃为将MBR膜池中污水过滤完全所需要的时间，由试验确定；

（00:00+ t₁+4h+t₂）点后，每隔20min，水质传感器上传一次数据至远程监控界面，若水质检测结果满足排放要求，则通过控制器控制的下蓄水水箱相连排水管排放至河流中。

2.根据权利要求1所述的基于互联网的阶梯式智能一体化农村污水处理系统的控制方法，其特征在于：所述过滤池与斜坡连接，在斜坡中轴线方向上的垂直分隔板将过滤池分为前后两池，前池中装有活性炭，前池底部设有排列整齐的多排排水孔，分隔板贴底布置，高度为过滤池高度的一半。

3.根据权利要求1所述的基于互联网的阶梯式智能一体化农村污水处理系统的控制方法，其特征在于：所述系统靠近河流岸边布置，整体建造于地面以下，且过滤池、上蓄水水箱、厌氧池、MBR膜池整体高程逐渐减小，并呈梯级布置。

4.根据权利要求1所述的基于互联网的阶梯式智能一体化农村污水处理系统的控制方法，其特征在于：所述控制器与云端信号连接，云端与移动终端连接。

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