CN112194323B - 一种基于物联网技术的市政污水处理系统 - Google Patents
一种基于物联网技术的市政污水处理系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网技术的市政污水处理系统，包括进水管和出水管，所述进水管和出水管之间设有污水处理腔，所述进水管、污水处理腔和出水管依次连通构成供污水流通的处理通道。本发明通过设置在污水处理腔内部的检测传感器组分别对污水水样、管道流量和有机物成分进行实时检测，并将检测结果通过网络协议IPV4/IPV6传递到设置在污水处理腔外部的物联网服务终端，再由物联网服务终端对反馈的检测信息进行处理并根据检测信息对污水处理装置组进行控制处理以解决污水排放过程中的遇到的紧急状况，真正做到实时监控实时控制实时处理，远程控制自动化程度高，解决效率高。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种基于物联网技术的市政污水处理系统。
背景技术
随着社会城市化的发展，城市人口越来越多，随着人口的增加对于城市排污的负担也不断增大，人们日常生活的污水主要来源于厨房洗涤、厕所洗涤、沐浴、洗衣等，此类生活污水中含有大量的有机氯和杂质物，因此为创造一个美好的生活环境，城市管理对市政污水管道的建设投入也越来越大；
目前，对于城市污水管道通常在污水排放过程中常采用人工净化处理控制，自动化程度低，排污效果差，并且在排污过程中对杂质处理不彻底，长久之后造成水管堵塞出现城市倒灌等现象，因此某些城市对于污水管道的建设开始结合自动监控系统进行实时监控处理，在整个过程中连续及时的进行污水排放，有效的起到监控、监督的作用；
但是目前的自动化监控排污系统只能进行监控、监督的作用，在监控到排污管道堵塞等不良状况或排放单位乱排的现象是只能进行记录反馈，而对于已经排入的污水难以做到应急处理，并且无法根据污水成分的不同调节处理模式以适应当前污水成分，固定的处理模式容易造成处理不完全或者使用试剂量过多，仍然存在污染环境、破坏生态的风险，影响后续城市人员的日常生活。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网技术的市政污水处理系统，以解决现有技术中对于排污系统只能监控反馈，缺乏自动应急操作和实时调节处理模式适应不同污水成分的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：
一种基于物联网技术的市政污水处理系统，包括进水管和出水管，所述进水管和出水管之间设有污水处理腔，所述进水管、污水处理腔和出水管依次连通构成供污水流通的处理通道；
在所述污水处理腔的内部设有污水处理装置组和物联监控装置组，污水处理装置组在污水处理腔从前至后的位置依次设置为粉碎沉降装置、氧化分解装置以及消毒杀菌装置，所述粉碎沉降装置用于将污水中大颗粒状的废料进行粉碎并沉淀过滤，所述氧化分解装置用于使污水中的有机物在好氧细菌的作用下氧化分解，所述消毒杀菌装置用于将污水中的细菌等微生物进行消毒杀菌处理，所述粉碎沉降装置、氧化分解装置以及消毒杀菌装置所处的污水处理腔之间通过泵体为污水提供依次流通的泵力。
作为本发明的一种优选方案，所述粉碎沉降装置包括设置在污水处理腔横截面上的粉碎叶片、与粉碎叶片传动相连的转动装置，以及设置在粉碎叶片下方的污水处理腔横截面位置处的过滤板，所述进水管的管口所在平面、粉碎叶片所在平面和过滤板所在平面依次在污水处理腔中从上往下安装并且相互平行，所述粉碎叶片用于将与之接触的污水中的大颗粒状废物进行切割粉碎，所述过滤板用于将残留在污水中无法切割粉碎的大颗粒状废物进行过滤。
作为本发明的一种优选方案，所述氧化分解装置包括设置在污水处理腔内部的供氧装置，所述供氧装置包括开设在污水处理腔顶腔壁上呈环形阵列的充氧进口，在任一所述充氧进口朝污水处理腔内部方向设置有超声震动杆，所述超声震动杆的表面开设有多个充氧出口，所述超声震动杆内腔和充氧出口构成供氧气进入污水处理腔内部的流通通道。
作为本发明的一种优选方案，所述消毒杀菌装置包括设置在污水处理腔内部的物理杀菌层、化学杀菌层和物理吸附层，所述物理杀菌层所在平面、化学杀菌层所在平面和物理吸附层所在平面依次平行排布，所述物理杀菌层由设置在污水处理腔内部的多个紫外线杀菌灯管组成，所述化学杀菌层由设置在污水处理腔内部的多个杀菌管道组成，所述物理吸附层由活性炭、磺化煤、活性白土和硅藻土组成的混合吸附剂组成。
作为本发明的一种优选方案，所述紫外线杀菌灯管呈条形灯管结构，所述条形灯管结构内插在污水处理腔内部的方向与污水的流动方向保持一致；
所述杀菌管道呈S形设在污水处理腔内部，所述杀菌管道中依次通入杀菌气体进行杀菌处理，所述杀菌气体的流通方向为污水的流动方向相反。
作为本发明的一种优选方案，在所述物理吸附层所在的污水处理腔腔壁外表面上设有一层用于使所述混合吸附剂加热再生的加热片，所述物理吸附层的顶端与杀菌管道的进气管口相连通，所述混合吸附剂加热再生释放的杀菌气体从物理吸附层顶端进入杀菌管道中继续对污水进行化学杀菌处理。
作为本发明的一种优选方案，所述物联监控装置组包括设置在污水处理腔内部的检测传感器组和设置在污水处理腔外部的物联网服务终端，所述检测传感器组分别为设置在进水管与粉碎沉降装置之间的水样成分检测器、设置在氧化分解装置内部的有机物含量检测器和设置在消毒杀菌装置内部的残留成分检测器。
作为本发明的一种优选方案，所述物联网服务终端包括设置在污水处理腔腔壁外表面的控制器和与控制器通过网络互连的操作终端，所述检测传感器组、转动装置、加热和超声震动杆均与控制器电性连接。
作为本发明的一种优选方案，所述控制器为一个独立微机或由多个运算单元组成的组合处理器，所述操作终端为电脑或手机等可视化操作设备，所述控制器和操作终端通过IPV4或IPV6协议连接进行数据交换或指令传递。
本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
本发明通过设置有粉碎沉降装置、氧化分解装置以及消毒杀菌装置组合而成的污水处理装置组，分别可以对污水中大颗粒状的废料进行粉碎并沉淀过滤、对污水中的有机物在好氧细菌的作用下氧化分解，以及对污水中的细菌等微生物进行消毒杀菌处理，可以对污水进行完全彻底的净化，效率更高，并通过设置在污水处理腔内部的检测传感器组分别对污水水样和有机物成分进行实时检测，并将检测结果通过网络协议IPV4/IPV6传递到设置在污水处理腔外部的物联网服务终端，再由物联网服务终端对反馈的检测信息进行处理并根据检测信息对污水处理装置组进行控制处理以解决污水排放过程中的遇到的紧急状况，真正做到实时监控实时控制实时处理，远程控制自动化程度高，解决效率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
图1为本发明实施例提供的整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的消毒杀菌装置结构示意图；
图3为本发明实施例提供的紫外线杀菌灯管结构示意图；
图4为本发明实施例提供的污水处理系统工作原理图。
图中的标号分别表示如下：
1-进水管；2-污水处理腔；3-出水管；4-污水处理装置组；5-物联监控装置组；6-超声震动杆；7-加热片；8-泵体；
401-粉碎沉降装置；402-氧化分解装置；403-消毒杀菌装置；
4011-粉碎叶片；4012-转动装置；4013-过滤板；
4021-供氧装置；
4021A-充氧进口；4021B-充氧出口；
4031-物理杀菌层；4032-化学杀菌层；4033-物理吸附层；
4031A-紫外线杀菌灯管；
4032A-杀菌管道；
4033A-混合吸附剂；
501-检测传感器组；502-物联网服务终端；
5011-水样成分检测器；5012-有机物含量检测器；5013-残留成分检测器；
5021-控制器；5022-操作终端。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和2所示，本发明提供了一种基于物联网技术的市政污水处理系统，包括进水管1和出水管3，进水管1和出水管3之间设有污水处理腔2，进水管1、污水处理腔2和出水管3依次连通构成供污水流通的处理通道。
在污水处理腔2的内部设有污水处理装置组4和物联监控装置组5，污水处理装置组4在污水处理腔2从前至后的位置依次设置为粉碎沉降装置401、氧化分解装置402以及消毒杀菌装置403，粉碎沉降装置401用于将污水中大颗粒状的废料进行粉碎并沉淀过滤，氧化分解装置402用于使污水中的有机物在好氧细菌的作用下氧化分解，消毒杀菌装置403用于将污水中的细菌等微生物进行消毒杀菌处理，粉碎沉降装置401、氧化分解装置402以及消毒杀菌装置403所处的污水处理腔2之间通过泵体为污水提供依次流通的泵力。
市政污水处理的具体方式为：市政污水从城市的各种下水道口进入污水处理系统的进水管1中，再由进水管1进入到污水处理腔2中对市政污水进行处理，污水在污水处理腔2中首先经过粉碎沉降装置401对污水中的大颗粒状的废料进行粉碎并把其中无法粉碎的杂质沉淀过滤掉避免堵塞后续管道或处理装置，经过杂质过滤的污水再通过氧化分解装置402使污水中的有机物在好氧细菌的作用下氧化分解有效的处理掉市政污水中的有机氯化物等化学物质，经过氧化处理后的污水中含有大量的细菌真菌等微生物将其通过消毒杀菌装置403进行消毒杀菌最终从出水管3流出符合排放标准的市政污水便于后续二次利用。
粉碎沉降装置401包括设置在污水处理腔2横截面上的粉碎叶片4011、与粉碎叶片4011传动相连的转动装置4012，转动装置4012为旋转电机或其他具有相同功能的设备，并且粉碎叶片4011在转动装置4012的带动下做圆周转动，可以将与粉碎叶片4011接触的污水残渣进行搅拌切割以达到粉碎的作用，以及设置在粉碎叶片4011下方的污水处理腔2横截面位置处的过滤板4013，过滤板4013为网状结构其中的网眼用于让水样物质流过并将残留在污水中无法切割粉碎的大颗粒状废物留在过滤板4013上方避免其流入后续管道中，进水管1的管口所在平面、粉碎叶片4011所在平面和过滤板4013所在平面依次在污水处理腔2中从上往下安装并且相互平行，其中进水管1的管口所在平面和粉碎叶片4011所在平面相互接触式相邻，可以保证从进水管1管口进入污水处理腔2中的污水首先接触到的是转动中的粉碎叶片4011，从而使污水中的颗粒杂质在进入污水处理腔2的第一步就被切割粉碎，对于难以切割甚至无法切割的颗粒物使用处于粉碎叶片4011下方的过滤板4013进行进一步过滤将其留在过滤板4013上，禁止其进入后续的处理装置或者管道中，对管道造成堵塞或损坏处理装置。
如图1所示，氧化分解装置402包括设置在污水处理腔2内部的供氧装置4021，供氧装置4021包括开设在污水处理腔2顶腔壁上呈环形阵列的充氧进口4021A，在任一充氧进口4021A朝污水处理腔2内部方向设置有超声震动杆6，超声震动杆6的表面开设有多个充氧出口4021B，超声震动杆6内腔和充氧出口4021B构成供氧气进入污水处理腔2内部的流通通道。
供氧装置4021的具体供氧方式为：首先在泵体泵力作用下将污水从粉碎沉降装置401处流入到氧化分解装置402处的污水，用于对污水中的好氧菌进行供氧操作保持污水的静止还有利于为好氧菌提供一个稳定的分解环境对污水进行充分有机物分解，然后通过在超声震动杆6中接入充气泵装置使外界空气通过流通通道进入到污水之中为好氧菌提供氧气成分，并且在超声震动杆6的超声震动的作用下可以使带动好氧菌在污水中进行游动，从而对污水中存在的有机物进行充分接触进而实现充分分解，提高分解效率。
如图1和3所示，消毒杀菌装置403包括设置在污水处理腔2内部的物理杀菌层4031、化学杀菌层4032和物理吸附层4033，物理杀菌层4031所在平面、化学杀菌层4032所在平面和物理吸附层4033所在平面依次平行排布，物理杀菌层4031由设置在污水处理腔2内部的多个紫外线杀菌灯管4031A组成，化学杀菌层4032由设置在污水处理腔2内部的多个杀菌管道4032A组成，物理吸附层4033由活性炭、磺化煤、活性白土和硅藻土组成的混合吸附剂4033A组成，其中，对于经过氧化分解处理后的污水进行杀菌消毒处理依次采用了物理杀菌和化学杀菌两种方式，用于对污水中含有的细菌微生物进行充分有效的杀灭，并在化学杀菌后设置有物理吸附层4033用于对化学杀菌气体进行吸收，用于对多余的化学杀菌气体进行吸收用于循环利用避免浪费。
紫外线杀菌灯管4031A呈条形灯管结构，条形灯管结构内插在污水处理腔2内部的方向与污水的流动方向保持一致，采用紫外线杀菌方式安全性高，并且将灯管与污水流动方向保持一致可以将灯管与污水接触的面积以及时长保持最大，以便紫外线灯管能够接触到更多细菌微生物并获得充分的杀菌时间，从而最大化杀菌效率。
杀菌管道4032A呈S形设在污水处理腔2内部，延缓化学杀菌气体流通的速度从而可以延长与污水的接触时间，杀菌管道4032A中依次通入杀菌气体进行杀菌处理，杀菌气体为臭氧气体或其他具有相同杀菌功能的安全气体，杀菌气体的流通方向为污水的流动方向相反，杀菌气体和污水的流通方向相反可以同样延长杀菌气体与污水接触的市场，以便于能够接触到更多细菌微生物并获得充分的杀菌时间，从而最大化杀菌效率。
在物理吸附层4033所在的污水处理腔2腔壁外表面上设有一层用于使混合吸附剂4033A加热再生的加热片7，物理吸附层4033的顶端与杀菌管道4032A的进气管口相连通，混合吸附剂4033A加热再生释放的杀菌气体从物理吸附层4033顶端进入杀菌管道4032A中继续对污水进行化学杀菌处理；物理吸附层4033位于杀菌管道4032A的末端处，用于吸收未消耗完的化学杀菌气体，并且采用加热片7进行加热释放，将释放的气体通入到杀菌管道4032A的进气管口处，用以进行循环杀菌，如此可以节约成本，减少浪费。
如图1和4所示，物联监控装置组5包括设置在污水处理腔2内部的检测传感器组501和设置在污水处理腔2外部的物联网服务终端502，检测传感器组501分别为设置在进水管1与粉碎沉降装置401之间的水样成分检测器5011、设置在氧化分解装置402内部的有机物含量检测器5012和设置在消毒杀菌装置403内部的残留成分检测器5013。
物联网服务终端502包括设置在污水处理腔2腔壁外表面的控制器5021和与控制器5021通过网络互连的操作终端5022，检测传感器组501、转动装置4012、加热片7和超声震动杆6均与控制器5021电性连接。
其中，水样成分检测器5011可以检测出进入污水处理腔2内部的污水是否含有有毒有害的化学试剂反馈给控制器5021，有机物含量检测器5012用于监测氧化分解装置402处污水中含有的有机物含量，从而反馈给控制器5021，由控制器5021上传到操作终端5022由终端下发指令控制超声震动杆6的震动频率，直至对污水中有机物检测低于排放标准为止；残留成分检测器5013用于对杀毒消菌装置处的污水进行微生物残留检测，并反馈给控制器5021由控制器5021上传到操作终端5022由终端下发指令控制向污水中通入化学杀气体的时长和含量，直至污水中的微生物残留低于排放标准为止。
控制器5021为一个独立微机或由多个运算单元组成的组合处理器，操作终端5022为电脑或手机等可视化操作设备，控制器5021和操作终端5022通过IPV4或IPV6协议连接进行数据交换或指令传递，控制器5021和操作终端5022根据控制流程和功能用的计算机编程语言程序，为本领域技术人员所熟悉的技术。
本发明通过设置有粉碎沉降装置401、氧化分解装置402以及消毒杀菌装置403组合而成的污水处理装置组4，分别可以对污水中大颗粒状的废料进行粉碎并沉淀过滤、对污水中的有机物在好氧细菌的作用下氧化分解，以及对污水中的细菌等微生物进行消毒杀菌处理，可以对污水进行完全彻底的净化，效率更高，并通过设置在污水处理腔2内部的检测传感器组501分别对污水水样、管道流量和有机物成分进行实时检测，并将检测结果通过网络协议IPV4/IPV6传递到设置在污水处理腔2外部的物联网服务终端502，再由物联网服务终端502对反馈的检测信息进行处理并根据检测信息对污水处理装置组4进行控制处理以解决污水排放过程中的遇到的紧急状况，真正做到实时监控实时控制实时处理，远程控制自动化程度高，解决效率高，并且在处理过程中对于检测到不同的污水成分采用不同的处理模式，即调节化学杀菌气体剂量、超声震动杆震动频率等，以适应不同污水成分的处理，在完全净化处理污水的同时避免试剂或能源的浪费。
以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于物联网技术的市政污水处理系统，其特征在于：包括进水管（1）和出水管（3），所述进水管（1）和出水管（3）之间设有污水处理腔（2），所述进水管（1）、污水处理腔（2）和出水管（3）依次连通构成供污水流通的处理通道；
在所述污水处理腔（2）的内部设有污水处理装置组（4）和物联监控装置组（5），污水处理装置组（4）在污水处理腔（2）从前至后的位置依次设置为粉碎沉降装置（401）、氧化分解装置（402）以及消毒杀菌装置（403），所述粉碎沉降装置（401）用于将污水中大颗粒状的废料进行粉碎并沉淀过滤，所述氧化分解装置（402）用于使污水中的有机物在好氧细菌的作用下氧化分解，所述消毒杀菌装置（403）用于将污水中的细菌进行消毒杀菌处理，所述粉碎沉降装置（401）、氧化分解装置（402）以及消毒杀菌装置（403）所处的污水处理腔（2）之间通过泵体为污水提供依次流通的泵力；
所述氧化分解装置（402）包括设置在污水处理腔（2）内部的供氧装置（4021），所述供氧装置（4021）包括开设在污水处理腔（2）顶腔壁上呈环形阵列的充氧进口（4021A），在任一所述充氧进口（4021A）朝污水处理腔（2）内部方向设置有超声震动杆（6），所述超声震动杆（6）的表面开设有多个充氧出口（4021B），所述超声震动杆（6）内腔和充氧出口（4021B）构成供氧气进入污水处理腔（2）内部的流通通道；
所述消毒杀菌装置（403）包括设置在污水处理腔（2）内部的物理杀菌层（4031）、化学杀菌层（4032）和物理吸附层（4033），所述物理杀菌层（4031）所在平面、化学杀菌层（4032）所在平面和物理吸附层（4033）所在平面依次平行排布，所述物理杀菌层（4031）由设置在污水处理腔（2）内部的多个紫外线杀菌灯管（4031A）组成，所述化学杀菌层（4032）由设置在污水处理腔（2）内部的多个杀菌管道（4032A）组成，所述物理吸附层（4033）由活性炭、磺化煤、活性白土和硅藻土组成的混合吸附剂（4033A）组成；
所述紫外线杀菌灯管（4031A）呈条形灯管结构，所述条形灯管结构内插在污水处理腔（2）内部的方向与污水的流动方向保持一致；
所述杀菌管道（4032A）呈S形设在污水处理腔（2）内部，所述杀菌管道（4032A）中依次通入杀菌气体进行杀菌处理，所述杀菌气体的流通方向为污水的流动方向相反；
在所述物理吸附层（4033）所在的污水处理腔（2）腔壁外表面上设有一层用于使所述混合吸附剂（4033A）加热再生的加热片（7），所述物理吸附层（4033）的顶端与杀菌管道（4032A）的进气管口相连通，所述混合吸附剂（4033A）加热再生释放的杀菌气体从物理吸附层（4033）顶端进入杀菌管道（4032A）中继续对污水进行化学杀菌处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的市政污水处理系统，其特征在于：所述粉碎沉降装置（401）包括设置在污水处理腔（2）横截面上的粉碎叶片（4011）、与粉碎叶片（4011）传动相连的转动装置（4012），以及设置在粉碎叶片（4011）下方的污水处理腔（2）横截面位置处的过滤板（4013），所述进水管（1）的管口所在平面、粉碎叶片（4011）所在平面和过滤板（4013）所在平面依次在污水处理腔（2）中从上往下安装并且相互平行，所述粉碎叶片（4011）用于将与之接触的污水中的大颗粒状废物进行切割粉碎，所述过滤板（4013）用于将残留在污水中无法切割粉碎的大颗粒状废物进行过滤。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网技术的市政污水处理系统，其特征在于：所述物联监控装置组（5）包括设置在污水处理腔（2）内部的检测传感器组（501）和设置在污水处理腔（2）外部的物联网服务终端（502），所述检测传感器组（501）分别为设置在进水管（1）与粉碎沉降装置（401）之间的水样成分检测器（5011）、设置在氧化分解装置（402）内部的有机物含量检测器（5011）和设置在消毒杀菌装置（403）内部的残留成分检测器（5013）。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网技术的市政污水处理系统，其特征在于，所述物联网服务终端（502）包括设置在污水处理腔（2）腔壁外表面的控制器（5021）和与控制器（5021）通过网络互连的操作终端（5022），所述检测传感器组（501）、转动装置（4012）、加热片（7）和超声震动杆（6）均与控制器（5021）电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网技术的市政污水处理系统，其特征在于，所述控制器（5021）为一个独立微机或由多个运算单元组成的组合处理器，所述操作终端（5022）为电脑或手机，所述控制器（5021）和操作终端（5022）通过IPV4或IPV6协议连接进行数据交换或指令传递。
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