CN111970656A - 一种农业污水处理再利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种农业污水处理再利用系统，其包括污水处理模块、清水检测模块和排放控制模块；所述污水处理模块用于对农业污水进行处理，得到处理完毕的待排放清水；所述清水检测模块用于对待排放清水的水质进行检测，判断待排放清水是否符合排放标准，并将判断结果发送至排放控制模块；所排放控制模块用于接收所述判断结果，若所述判断结果为待排放清水的水质不符合排放要求，则控制污水处理模块重新对待排放清水进行处理。本发明通过对农业污水进行处理得到待排放清水，并对待排放清水进行水质检测，在水质符合排放要求后，自动控制待排放清水排出，有效地防止了农业污水对环境造成污染。同时自动排放的方式也有利于加快污水处理的速度。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种农业污水处理再利用系统。
背景技术
农业污水是指农牧业生产排出的污水和降水或是灌溉水流过农田或经农田渗漏排出的水。农业的化肥农药的大规模使用，使本来影响非常小的农业生产活动变成了水体污染的主要来源。因此，我们需要对农业污水进行处理。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种农业污水处理再利用系统，其包括污水处理模块、清水检测模块和排放控制模块；
所述污水处理模块用于对农业污水进行处理，得到处理完毕的待排放清水；
所述清水检测模块用于对待排放清水的水质进行检测，判断待排放清水是否符合排放标准，并将判断结果发送至排放控制模块；
所排放控制模块用于接收所述判断结果，若所述判断结果为待排放清水的水质符合排放要求，则控制污水处理模块将待排放清水排出。
本发明的有益效果为：
本发明通过对农业污水进行处理得到待排放清水，然后对待排放清水进行水质检测，在水质符合排放要求后，自动控制待排放清水排出，可以有效地防止农业污水对环境造成污染。同时自动排放的方式也有利于加快污水处理的速度，因为现有技术中一般是通过人工控制的方式进行排放，这种方式有可能会导致待排放清水因为工作人员不在工作岗位而导致清水不能及时排出，影响污水处理效率。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1，为本发明一种农业污水处理再利用系统的一种示例性实施例图。
附图标记：
污水处理模块1、清水检测模块2、排放控制模块3。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本发明的一种农业污水处理再利用系统，其包括污水处理模块1、清水检测模块2和排放控制模块3；
所述污水处理模块1用于对农业污水进行处理，得到处理完毕的待排放清水；
所述清水检测模块2用于对待排放清水的水质进行检测，判断待排放清水是否符合排放标准，并将判断结果发送至排放控制模块3；
所排放控制模块3用于接收所述判断结果，若所述判断结果为待排放清水的水质不符合排放要求，则控制污水处理模块1重新对待排放清水进行处理。
本发明上述实施例，通过对农业污水进行处理得到待排放清水，然后对待排放清水进行水质检测，在水质符合排放要求后，自动控制待排放清水排出，可以有效地防止农业污水对环境造成污染。同时自动排放的方式也有利于加快污水处理的速度，因为现有技术中一般是通过人工控制的方式进行排放，这种方式有可能会导致待排放清水因为工作人员不在工作岗位而导致清水不能及时排出，影响污水处理效率。
在一种实施方式中，所述污水处理模块1包括进废渣处理单元、泥沙处理单元、生化处理单元、分层处理单元；
所述废渣处理单元设置有格栅，所述格栅用于对农业污水进行预处理，初步对农业污水中的废渣进行过滤，得到预处理污水，并将预处理污水传输至泥沙处理单元；
所述泥沙处理单元包括沉沙池，用于通过重力下沉分离的方式对预处理污水中的泥沙进行去除，得到除沙污水，并将除沙污水传输至生化处理单元；
所述生化处理单元用于通过A/A/O工艺对除沙污水中的污染物进行去除，得到生化处理污水，并将生化处理污水传输至分层处理单元；
所述分层处理单元用于使生化处理污水中的絮凝物质沉降，从而得到待排放清水。
在一种实施方式中，所述生化处理单元包括依次连通的酸化池、厌氧池、缺氧池和好氧池；
所述酸化池用于将除沙污水中的非溶解态有机物转化为溶解态有机物；
所述厌氧池用于通过厌氧菌将高分子溶解态有机物中的分解为小分子溶解态有机物；
所述缺氧池用于为除沙污水营造缺氧环境，使得除沙污水发生反硝化反应；
所述好氧池用于使活性污泥进行有氧呼吸，将小分子溶解态有机物分解为无机物，从而实现将除沙污水中的非溶解态有机物去除。
在一种实施方式中，所述分层处理单元包括二沉池，所述二沉池用于使生化处理污水中的絮凝物质沉降，从而得到待排放清水。
在一种实施方式中，所述清水检测模块2包括状态数据获取单元、状态数据修正单元、状态数据判断单元；
所述状态数据获取单元用于获取待排放清水的状态数据，并发送至状态数据修正单元；
所述状态数据修正单元用于对所述状态数据进行修正处理，得到修正数据，并发送至状态数据判断单元；
所述状态数据判断单元用于根据所述修正数据判断待排放清水是否符合排放标准，并将判断结果发送至排放控制模块3。
在一种实施方式中，所述根据所述修正数据判断待排放清水是否符合排放标准，包括：
判断所述修正数据是否处于预先设定的数值区间，若所述修正数据不处于预先设定的数值区间，则对待排放清水的判断结果为不符合排放标准，否则，对待排放清水的判断结果为符合排放标准。
在一种实施方式中，所述状态数据包括化学需氧量、生化需氧量、色度、pH值、氨氮含量。
在一种实施方式中，所述状态数据获取单元包括无线传感器网络，所述无线传感器网络用于获取待排放清水的状态数据，并发送至状态数据修正单元，
所述无线传感器为网络包括无线传感器节点和汇集节点，所述无线传感器节点分布在二沉池中，所述无线传感器节点用于获取待排放清水的状态数据，并传输至汇集节点，所述汇集节点将所述状态数据发送至状态数据修正单元。
本发明上述实施方式，通过设置无线传感器网络的方式来对待排放清水的状态数据进行采集，从而可以克服现有技术中通过人工手动对待排放清水的状态数据进行采集的方式存在的采集速度慢，采集范围小的问题。
在一种是实施方式中，所述无线传感器节点通过分簇的方式分为簇头节点和成员节点，所述簇头节点、成员节点与汇集节点组成无线传感器网络；
所述成员节点用于获取待排放清水的状态数据，并传输至其所属簇的簇头节点，所述簇头节点用于将所述状态数据传输至汇集节点。
在一种实施方式中，所述簇头节点通过如下方式进行选取：
汇集节点通过广播的方式向无线传感器节点发送分簇指令；
无线传感器节点收到分簇指令后，将自身状态信息传输到汇集节点；
汇集节点计算每个无线传感器节点的簇头选取指数，选取簇头选取指数最高的无线传感器节点作为第一个簇头节点，将除了簇头节点之外的传感器节点存入集合U1；
从U1中选出效能值最高的无线传感器节点作为第二个簇头节点，将除了簇头节点之外的无线传感器节点存入集合U2；
以此类推，在计算第t个簇头节点时，从集合Ut-1中选出效能值最高的无线传感器节点作为第t个簇头节点，将除了簇头节点之外的无线传感器节点存入集合Ut，在无线传感器网络中，除了集合Ut中的无线传感器节点以及汇集节点，剩余的无线传感器节点均为簇头节点；
簇头节点的总数记为total，
monis表示二沉池的总面积，pers表示每个无线传感器节点的最大通信范围的面积，α表示预设的比例系数。
在一种实施方式中，无线传感器节点的簇头选取指数通过如下方式进行计算：
式中，chsindex(n)表示无线传感器节点n的簇头选取指数，α、β为预设的权重系数， datama(n)表示无线传感器节点n的最大数据吞吐量，initE(n)表示无线传感器节点n的初始电能，roundt(n,pn)表示无线传感器节点n与汇集节点pn之间的传输总时延，datamaE(n)表示无线传感器节点n以最大数据吞吐量传输数据时，单位时间内的电能消耗，long(n,pn)表示无线传感器节点n与汇集节点pn之间的距离，avelong(n)表示无线传感器节点n与在其通信范围内的邻居节点的平均距离，v()表示取值函数，仅取括号内的数值进行运算，posi(n)表示无线传感器节点n的邻居节点的分布均匀度参数，其计算方式如下：
式中，UR表示预设的通信半径集合，
R表示无线传感器节点n的最大通信半径，num(r,r-1)表示以无线传感器节点n的位置为圆心，UR中第r+1个元素和第r个元素为半径形成的圆环中，无线传感器节点的数量，numf表示UR中的元素的总数。
本发明上述实施方式，在计算簇头选取指数时，综合考虑了无线传感器节点的最大数据吞吐量、传输总时延、以最大数据吞吐量传输数据时，单位时间内的电能消耗、与汇集节点之间的距离、与在其通信范围内的邻居节点的平均距离、邻居节点的分布均匀度参数，有利于选出综合能力最佳的无线传感器节点作为第一个簇头节点。现有技术中，一般仅考虑邻居节点与无线传感器节点的平均距离作为计算簇头竞争力时的参数，但是平均距离并不能反映无线传感器节点的邻居节点的分布是否均匀，因为在平均距离相同时，无线传感器节点的邻居节点的分布存在多种可能，例如，无线传感器节点的邻居节点可能仅分布在距离无线传感器节点较远的地带以及较近的地带，但是其与无线传感器节点的平均距离可能与一个邻居节点分布均匀的无线传感器节点与邻居节点的平均距离是一致的，这样就无法选出邻居节点分布较为均匀的节点，实现以较少的簇头节点有效覆盖较多的成员节点，节约无线传感器网络的能量。而本发明上述实施方式则是可能更好地解决上述问题。
在一种实施方式中，所述效能值通过如下方式进行计算：
在选取第t个簇头节点时，传感器节点n的效能值通过如下公式计算：
Eff(n)表示无线传感器节点n的效能值，min()表示取括号中的较小值，num(n∩t-1)表示传感器节点n与第t-1个簇头节点的通信范围重叠区域的无线传感器节点的总数，num(n∪t-1)表示传感器节点n与第t-1个簇头节点总的通信范围内的无线传感器节点的总数，thre为设定的比较阈值，chsindex(n)表示无线传感器节点n的簇头选取指数，long(t-1,n) 表示无线传感器节点n与第t-1个簇头节点之间的空间距离，intE(n)表示无线传感器节点n 的初始电能，numofn(n)表示无线传感器节点n的通信范围内的邻居节点的总数。
本发明上述实施方式，在计算无线传感器节点n的效能值时，考虑了其与第t-1个簇头节点之间的关系，具体的，考虑了两者通信范围重叠区域的无线传感器节点的总数、总的通信范围内的无线传感器节点的总数、两者之间的空间距离，从而能避免传统的计算方式中，选取簇头节点时不考虑簇头节点之间的空间距离等因素的问题，选出了距离过近且性能状态差不多的节点，导致无线传感器节点分布不均匀，进而导致无线传感器网络部分簇头节点电能快速消耗，丧失通信能力。这样，无线传感器网络的检测范围就会快速缩小，不利于对二沉池中的待排放清水的水质实现权覆盖监控，无法准确获取待排放清水的水质情况。
在一种实施方式中，所述对所述状态数据进行修正处理，得到修正数据，包括：
对于无线传感器节点n采集的状态数据data(n)，通过如下方式进行修正：
式中，adata(n)表示修正后的无线传感器节点n的状态数据，J表示通信半径为Rthre时，在无线传感器节点n通信范围内的邻居无线传感器节点的集合，d(j)表示J中第j个邻居无线传感器节点采集到的状态数据，x(n)、y(n)分别表示无线传感器节点n在二清池平面的横坐标和纵坐标，x(j)、y(j)分别表示J中第j个邻居无线传感器节点在二清池平面的横坐标和纵坐标，numoj表示集合J中的元素的数量，dis(n,j)表示无线传感器节点n和J中第j个邻居无线传感器节点之间的距离，avedis(n,J)表示无线传感器节点n和J中所有邻居无线传感器节点之间的平均距离，data(n)表示无线传感器节点n采集到的状态数据，data(j)表示J 中第j个邻居无线传感器节点采集到的状态数据，dataf表示J中的所有邻居无线传感器节点采集到的状态数据的标准差，mq为修正参数，
nbdr表示J中采集到的状态数据大于阈值rthre的邻居无线传感器节点的数量，maJ表示J中的邻居无线传感器节点采集到的状态数据的最大值，miJ表示J中的邻居无线传感器节点采集到的状态数据的最小值。
本发明上述实施方式，通过无线传感器节点n在通信半径为Rthre时，其通信范围内的邻居无线传感器节点采集的状态数据对无线传感器节点n采集的状态数据进行修正，可以有效地避免无线传感器节点n由于环境的影响导致采集到的数据不准确的问题，具体而言，创造性地考虑了作为修正数据来源的邻居无线传感器节点与无线传感器节点n在空间上的关系以及在状态数据数据上的差异，同时还设置了修正参数，从而可以保证修正后的无线传感器节点n采集的状态数据更能准确代表二沉池中的待排放清水的水质状态。而且由于限定了通信半径为为Rthre，可以避免邻居无线传感器节点与无线传感器节点n之间由于距离过远导致对状态数据作出过度修正。而修正系数采用自适应动态选取的方式进行设置，根据J中的邻居无线传感器节点采集到的状态数据的最大值和阈值的关系来对修正系数的取值作出自适应的选取，使得修正的结果更为准确。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (7)
1.一种农业污水处理再利用系统，其特征在于，其包括污水处理模块、清水检测模块和排放控制模块；
所述污水处理模块用于对农业污水进行处理，得到处理完毕的待排放清水；
所述清水检测模块用于对待排放清水的水质进行检测，判断待排放清水是否符合排放标准，并将判断结果发送至排放控制模块；
所排放控制模块用于接收所述判断结果，若所述判断结果为待排放清水的水质不符合排放要求，则控制污水处理模块重新对待排放清水进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种农业污水处理再利用系统，其特征在于，所述污水处理模块包括进废渣处理单元、泥沙处理单元、生化处理单元、分层处理单元；
所述废渣处理单元设置有格栅，所述格栅用于对农业污水进行预处理，初步对农业污水中的废渣进行过滤，得到预处理污水，并将预处理污水传输至泥沙处理单元；
所述泥沙处理单元包括沉沙池，用于通过重力下沉分离的方式对预处理污水中的泥沙进行去除，得到除沙污水，并将除沙污水传输至生化处理单元；
所述生化处理单元用于通过A/A/O工艺对除沙污水中的污染物进行去除，得到生化处理污水，并将生化处理污水传输至分层处理单元；
所述分层处理单元用于使生化处理污水中的絮凝物质沉降，从而得到待排放清水。
3.根据权利要求2所述的一种农业污水处理再利用系统，其特征在于，所述生化处理单元包括依次连通的酸化池、厌氧池、缺氧池和好氧池；
所述酸化池用于将除沙污水中的非溶解态有机物转化为溶解态有机物；
所述厌氧池用于通过厌氧菌将高分子溶解态有机物中的分解为小分子溶解态有机物；
所述缺氧池用于为除沙污水营造缺氧环境，使得除沙污水发生反硝化反应；
所述好氧池用于使活性污泥进行有氧呼吸，将小分子溶解态有机物分解为无机物，从而实现将除沙污水中的非溶解态有机物去除。
4.根据权利要求2所述的一种农业污水处理再利用系统，其特征在于，所述分层处理单元包括二沉池，所述二沉池用于使生化处理污水中的絮凝物质沉降，从而得到待排放清水。
5.根据权利要求4所述的一种农业污水处理再利用系统，其特征在于，所述清水检测模块包括状态数据获取单元、状态数据修正单元、状态数据判断单元；
所述状态数据获取单元用于获取待排放清水的状态数据，并发送至状态数据修正单元；
所述状态数据修正单元用于对所述状态数据进行修正处理，得到修正数据，并发送至状态数据判断单元；
所述状态数据判断单元用于根据所述修正数据判断待排放清水是否符合排放标准，并将判断结果发送至排放控制模块。
6.根据权利要求5所述的一种农业污水处理再利用系统，其特征在于，所述状态数据包括化学需氧量、生化需氧量、色度、pH值、氨氮含量。
7.根据权利要求5所述的一种农业污水处理再利用系统，其特征在于，所述状态数据获取单元包括无线传感器网络，所述无线传感器网络用于获取待排放清水的状态数据，并发送至状态数据修正单元，
所述无线传感器为网络包括无线传感器节点和汇集节点，所述无线传感器节点分布在二沉池中，所述无线传感器节点用于获取待排放清水的状态数据，并传输至汇集节点，所述汇集节点将所述状态数据发送至状态数据修正单元。
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