CN113860636A - 一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备，包括太阳能单元、进水单元、碳纤维保温单元、脱氮池、硝化池、MBR膜池、出水及反洗单元、变频供氧风机和智能控制单元，该太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备设计合理，能够有效收集生活污水并处理达标外排，利用清洁能源太阳能降低用户经济负担，碳纤维保温保证高寒地区冬季的正常运行，同时智能控制各处理单元，保证污水处理效率，减少资源浪费，提高设备智能化程度，降低运行成本，实现碳达峰碳中和愿景，具有明显的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于污水处理设备技术领域，特别涉及一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备。
背景技术
污水在不经过处理，以无组织排放的形式排入环境中，会造成严重的环境污染，污染地下水源，因此污水需要进过净化处理并达标后再进行排放。现有的污水处理技术多为土建和一体化设备，其中一体化污水处理设备以其高集成度、占地面积较小、施工工程量小、建设周期短等优势占据市场的一定份额，然而现有污水处理设备，仍存在对环境适应性较低，不能保证在高寒地区和冬季正常运行，污水处理效率较低、出水达标率较低、操作难度较大、运维成本较高、智能化水平较低等问题，为此，本发明提出一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备，具有处理效率高、智能化程度高、运行维护成本低、操作简单方便等优点。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备，该太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备设计合理，能够有效收集生活污水并处理达标外排，利用清洁能源太阳能降低用户经济负担，碳纤维保温保证高寒地区冬季的正常运行，同时智能控制各处理单元，保证污水处理效率，减少资源浪费，提高设备智能化程度，降低运行成本，实现碳达峰碳中和愿景，具有明显的经济效益和社会效益。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备，包括太阳能单元、进水单元、碳纤维保温单元、脱氮池、硝化池、MBR膜池、出水及反洗单元、变频供氧风机和智能控制单元；
所述太阳能单元由太阳能板、支架、控制器、太阳能蓄电池和逆变器组成，然后通过线缆输送至智能控制单元；
所述进水单元由进水泵、进水单元液位计、压力变送器和进水单元电磁流量计组成，所述进水泵上设置有进水管；
所述碳纤维保温单元由保护层、保温层、碳纤维丝、绝缘层和壳体组成，所述脱氮池、硝化池、MBR膜池由壳体通过隔板分割而成；
所述脱氮池内设置有进水口、ORP检测仪和脱气搅拌器，所述进水管与脱氮池的进水口相连；
所述硝化池内设置有温度检测仪、溶解氧检测仪、污泥浓度检测仪、pH检测仪、亲水性聚氨酯复合软性填料和曝气装置，所述硝化池出口处设置有网篦；
所述MBR膜池内设置有含有膜组件、硝化液回流泵、硝化液回流管路、排泥管和膜池液位计，所述膜组件与出水及反洗单元和供气支管连接，所述硝化液回流管路连接至脱氮池；
所述出水及反洗单元由依次相连的出水管路、压力变送器、出水及反洗单元电动阀门、出水及反洗单元电磁流量计、抽吸泵和反洗泵组成，所述出水及反洗单元电动阀门的数量为个，分别安装在抽吸泵和反洗泵的管路上；
所述变频供氧风机上连接有曝气主管，所述曝气主管上连接有支管一和支管二，所述曝气主管通过支管一和支管二分别与硝化池和MBR膜池连接，所述支管一和支管二上均设置有变频供氧风机电动阀门；
所述智能控制单元由数据采集与控制、发射装置和移动控制终端组成。
作为本发明的一种优选实施方式，所述太阳能单元协同市电冬季为碳纤维保温单元供电保温，夏季为供氧风机供电，以上控制程序均通过智能控制单元完成。
作为本发明的一种优选实施方式，所述进水单元通过进水单元液位计控制进水泵的启停，压力变送器和进水单元电磁流量计监控进水压力和流量，同时通过电信号传输至智能控制单元。
作为本发明的一种优选实施方式，所述碳纤维保温单元通过设置于硝化池的温度检测仪在低于20℃时反馈至智能控制单元，开启碳纤维保温单元。
作为本发明的一种优选实施方式，所述壳体为矩形或圆形结构，脱氮池和硝化池的容积比为1:2.5-1:3.5，MBR膜池容积根据所设膜数量确定。
作为本发明的一种优选实施方式，所述脱氮池进水管与硝化液回流管汇合与脱氮池进水口相接，设置ORP检测仪，控制ORP值在-150～100mv之间，超过最高限值时反馈智能控制单元，关闭硝化液回流泵，低于最低限值反馈智能控制单元，开启硝化液回流泵，可有效提高系统的反硝化能力，提高总氮去除能力，设置脱气搅拌器，功率按照8-10W/m设置。
作为本发明的一种优选实施方式，所述硝化池内溶解氧超过4mg/L以上，反馈至智能控制单元，变频供氧风机降频或停止运行，溶解氧低于1mg/L时，自动开启风机，污泥浓度检测仪监测污泥浓度，污泥浓度达到5g/L时，反馈至智能控制单元，污泥过量显示灯亮起，发出警报，手动开启排泥管排泥，设置pH检测仪实时传输至智能控制单元，随时检测硝化池内的pH，保证碳化和硝化效果，亲水性聚氨酯复合软性填料设置在脱氮池和硝化池内，填料尺寸为2cm×2cm×2cm，填充比为脱氮池和硝化池总容积的10％-40％；在硝化池底部设置曝气装置，保证微生物增长所需的溶解氧；网篦设置在脱氮池和硝化池出口处，网篦孔径不大于1cm×1cm，防止填料进入膜池，保证系统的污泥量。
作为本发明的一种优选实施方式，所述膜组件采用中空纤维浸没式超滤膜，硝化液回流泵通过管路回流至脱氮池，根据污泥浓度检测仪测定数值，通过阀门切换，通过排泥管排泥，设置膜池液位计控制出水及反洗单元的启停。
作为本发明的一种优选实施方式，所述压力变送器和出水及反洗单元电磁流量计监控进水压力和流量，同时通过电信号传输至智能控制单元，反洗管路与压力变送器和出水及反洗单元电动阀门中间通过三通连接，反洗时，关闭抽水泵、其上的出水及反洗单元电动阀门，开启反洗泵、其上的出水及反洗单元电动阀门，压力变送器监控反洗压力，同时通过电信号传输至智能控制单元。
作为本发明的一种优选实施方式，膜反洗时，通过控制支管上的变频供氧风机电动阀门启闭，实现大气量冲洗和断气反冲洗，以上控制程序均通过智能控制单元完成，所述PLC控制系统对设备内所有的用电设备、电信号、仪器、仪表进行全程控制，根据编程顺序依次进行控制，同时将数据信号经过发射装置投射至移动控制终端上，通过移动控制终端实现对系统的远程控制。
本发明的有益效果：本发明的一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备，包括太阳能单元、进水单元、碳纤维保温单元、脱氮池、硝化池、MBR膜池、出水及反洗单元、变频供氧风机、智能控制单元、太阳能板、支架、控制器、太阳能蓄电池、逆变器、进水泵、进水单元液位计、压力变送器、进水单元电磁流量计、进水管、保护层、保温层、碳纤维丝、绝缘层、壳体、进水口、ORP检测仪、脱气搅拌器、温度检测仪、溶解氧检测仪、污泥浓度检测仪、pH检测仪、亲水性聚氨酯复合软性填料、曝气装置、网篦、膜组件、硝化液回流泵、硝化液回流管路、排泥管、膜池液位计、出水管路、压力变送器、出水及反洗单元电动阀门、出水及反洗单元电磁流量计、抽吸泵、反洗泵、曝气主管、支管一、支管二和变频供氧风机电动阀门。
1、此太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备能够有效收集生活污水并处理达标外排，利用清洁能源太阳能降低用户经济负担，碳纤维保温保证高寒地区冬季的正常运行，同时智能控制各处理单元，保证污水处理效率，减少资源浪费，提高设备智能化程度，降低运行成本，实现碳达峰碳中和愿景，具有明显的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备的俯视图；
图2为一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备的仰视图；
图3为一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备的主视图；
图4为一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备的太阳能单元示意图；
图5为一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备的主视图；
图中：1、太阳能单元；2、进水单元；3、碳纤维保温单元；4、脱氮池；5、硝化池；6、MBR膜池；7、出水及反洗单元；8、变频供氧风机；9、智能控制单元；101、太阳能板；102、支架；103、控制器；104、太阳能蓄电池；105、逆变器；201、进水泵；202、进水单元液位计；203、压力变送器；204、进水单元电磁流量计；205、进水管；301、保护层；302、保温层；303、碳纤维丝；304、绝缘层；305、壳体；401、进水口；402、ORP检测仪；403、脱气搅拌器；501、温度检测仪；502、溶解氧检测仪；503、污泥浓度检测仪；504、pH检测仪；505、亲水性聚氨酯复合软性填料；506、曝气装置；507、网篦；601、膜组件；602、硝化液回流泵；603、硝化液回流管路；604、排泥管；605、膜池液位计；701、出水管路；702、压力变送器；703、出水及反洗单元电动阀门；704、出水及反洗单元电磁流量计；705、抽吸泵；706、反洗泵；801、曝气主管；802、支管一；803、支管二；804、变频供氧风机电动阀门。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备，包括太阳能单元1、进水单元2、碳纤维保温单元3、脱氮池4、硝化池5、MBR膜池6、出水及反洗单元7、变频供氧风机8和智能控制单元9；
所述太阳能单元1由太阳能板101、支架102、控制器103、太阳能蓄电池104和逆变器105组成，然后通过线缆输送至智能控制单元9；
所述进水单元2由进水泵201、进水单元液位计202、压力变送器203和进水单元电磁流量计204组成，所述进水泵201上设置有进水管205；
所述碳纤维保温单元3由保护层301、保温层302、碳纤维丝303、绝缘层304和壳体305组成，所述脱氮池4、硝化池5、MBR膜池6由壳体305通过隔板分割而成；
所述脱氮池4内设置有进水口401、ORP检测仪402和脱气搅拌器403，所述进水管205与脱氮池4的进水口401相连；
所述硝化池5内设置有温度检测仪501、溶解氧检测仪502、污泥浓度检测仪503、pH检测仪504、亲水性聚氨酯复合软性填料505和曝气装置506，所述硝化池5出口处设置有网篦507；
所述MBR膜池6内设置有含有膜组件601、硝化液回流泵602、硝化液回流管路603、排泥管604和膜池液位计605，所述膜组件601与出水及反洗单元7和供气支管803连接，所述硝化液回流管路603连接至脱氮池4；
所述出水及反洗单元7由依次相连的出水管路701、压力变送器702、出水及反洗单元电动阀门703、出水及反洗单元电磁流量计704、抽吸泵705和反洗泵706组成，所述出水及反洗单元电动阀门703的数量为2个，分别安装在抽吸泵705和反洗泵706的管路上；
所述变频供氧风机8上连接有曝气主管801，所述曝气主管801上连接有支管一802和支管二803，所述曝气主管801通过支管一802和支管二803分别与硝化池5和MBR膜池6连接，所述支管一802和支管二803上均设置有变频供氧风机电动阀门804；
所述智能控制单元9由数据采集与控制、发射装置和移动控制终端组成。
作为本发明的一种优选实施方式，所述太阳能单元1协同市电冬季为碳纤维保温单元3供电保温，夏季为供氧风机8供电，以上控制程序均通过智能控制单元9完成。
作为本发明的一种优选实施方式，所述进水单元2通过进水单元液位计202控制进水泵201的启停，压力变送器203和进水单元电磁流量计204监控进水压力和流量，同时通过电信号传输至智能控制单元9。
作为本发明的一种优选实施方式，所述碳纤维保温单元3通过设置于硝化池5的温度检测仪501在低于20℃时反馈至智能控制单元9，开启碳纤维保温单元3。
作为本发明的一种优选实施方式，所述壳体305为矩形或圆形结构，脱氮池4和硝化池5的容积比为1:2.5-1:3.5，MBR膜池6容积根据所设膜数量确定。
作为本发明的一种优选实施方式，所述脱氮池4进水管205与硝化液回流管603汇合与脱氮池进水口401相接，设置ORP检测仪402，控制ORP值在-150～100mv之间，超过最高限值时反馈智能控制单元9，关闭硝化液回流泵603，低于最低限值反馈智能控制单元9，开启硝化液回流泵603，可有效提高系统的反硝化能力，提高总氮去除能力，设置脱气搅拌器403，功率按照8-10W/m3设置。
作为本发明的一种优选实施方式，所述硝化池5内溶解氧超过4mg/L以上，反馈至智能控制单元9，变频供氧风机8降频或停止运行，溶解氧低于1mg/L时，自动开启风机，污泥浓度检测仪503监测污泥浓度，污泥浓度达到5g/L时，反馈至智能控制单元9，污泥过量显示灯亮起，发出警报，手动开启排泥管604排泥，设置pH检测仪504实时传输至智能控制单元9，随时检测硝化池内的pH，保证碳化和硝化效果，亲水性聚氨酯复合软性填料505设置在脱氮池4和硝化池5内，填料尺寸为2cm×2cm×2cm，填充比为脱氮池4和硝化池5总容积的10％-40％；在硝化池5底部设置曝气装置506，保证微生物增长所需的溶解氧；网篦507设置在脱氮池4和硝化池5出口处，网篦孔径不大于1cm×1cm，防止填料进入膜池，保证系统的污泥量。
作为本发明的一种优选实施方式，所述膜组件601采用中空纤维浸没式超滤膜，硝化液回流泵602通过管路603回流至脱氮池4，根据污泥浓度检测仪503测定数值，通过阀门切换，通过排泥管604排泥，设置膜池液位计605控制出水及反洗单元7的启停。
作为本发明的一种优选实施方式，所述压力变送器702和出水及反洗单元电磁流量计704监控进水压力和流量，同时通过电信号传输至智能控制单元9，反洗管路与压力变送器702和出水及反洗单元电动阀门703中间通过三通连接，反洗时，关闭抽水泵705、其上的出水及反洗单元电动阀门703，开启反洗泵706、其上的出水及反洗单元电动阀门703，压力变送器702监控反洗压力，同时通过电信号传输至智能控制单元9。
作为本发明的一种优选实施方式，膜反洗时，通过控制支管上的变频供氧风机电动阀门804启闭，实现大气量冲洗和断气反冲洗，以上控制程序均通过智能控制单元9完成，所述PLC控制系统对设备内所有的用电设备、电信号、仪器、仪表进行全程控制，根据编程顺序依次进行控制，同时将数据信号经过发射装置投射至移动控制终端上，通过移动控制终端实现对系统的远程控制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备，其特征在于，包括太阳能单元(1)、进水单元(2)、碳纤维保温单元(3)、脱氮池(4)、硝化池(5)、MBR膜池(6)、出水及反洗单元(7)、变频供氧风机(8)和智能控制单元(9)；
所述太阳能单元(1)由太阳能板(101)、支架(102)、控制器(103)、太阳能蓄电池(104)和逆变器(105)组成，然后通过线缆输送至智能控制单元(9)；
所述进水单元(2)由进水泵(201)、进水单元液位计(202)、压力变送器(203)和进水单元电磁流量计(204)组成，所述进水泵(201)上设置有进水管(205)；
所述碳纤维保温单元(3)由保护层(301)、保温层(302)、碳纤维丝(303)、绝缘层(304)和壳体(305)组成，所述脱氮池(4)、硝化池(5)、MBR膜池(6)由壳体(305)通过隔板分割而成；
所述脱氮池(4)内设置有进水口(401)、ORP检测仪(402)和脱气搅拌器(403)，所述进水管(205)与脱氮池(4)的进水口(401)相连；
所述硝化池(5)内设置有温度检测仪(501)、溶解氧检测仪(502)、污泥浓度检测仪(503)、pH检测仪(504)、亲水性聚氨酯复合软性填料(505)和曝气装置(506)，所述硝化池(5)出口处设置有网篦(507)；
所述MBR膜池(6)内设置有含有膜组件(601)、硝化液回流泵(602)、硝化液回流管路(603)和排泥管(604)和膜池液位计(605)，所述膜组件(601)与出水及反洗单元(7)和供气支管(803)连接，所述硝化液回流管路(603)连接至脱氮池(4)；
所述出水及反洗单元(7)由依次相连的出水管路(701)、压力变送器(702)、出水及反洗单元电动阀门(703)、出水及反洗单元电磁流量计(704)、抽吸泵(705)和反洗泵(706)组成，所述出水及反洗单元电动阀门(703)的数量为2个，分别安装在抽吸泵(705)和反洗泵(706)的管路上；
所述变频供氧风机(8)上连接有曝气主管(801)，所述曝气主管(801)上连接有支管一(802)和支管二(803)，所述曝气主管(801)通过支管一(802)和支管二(803)分别与硝化池(5)和MBR膜池(6)连接，所述支管一(802)和支管二(803)上均设置有变频供氧风机电动阀门(804)；
所述智能控制单元(9)由数据采集与控制、发射装置和移动控制终端组成。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备，其特征在于：所述太阳能单元(1)协同市电冬季为碳纤维保温单元(3)供电保温，夏季为供氧风机(8)供电，以上控制程序均通过智能控制单元(9)完成。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备，其特征在于：所述进水单元(2)通过进水单元液位计(202)控制进水泵(201)的启停，压力变送器(203)和进水单元电磁流量计(204)监控进水压力和流量，同时通过电信号传输至智能控制单元(9)。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备，其特征在于：所述碳纤维保温单元(3)通过设置于硝化池(5)的温度检测仪(501)在低于20℃时反馈至智能控制单元(9)，开启碳纤维保温单元(3)。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备，其特征在于：所述壳体(305)为矩形或圆形结构，脱氮池(4)和硝化池(5)的容积比为1:2.5-1:3.5，MBR膜池(6)容积根据所设膜数量确定。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备，其特征在于：所述脱氮池(4)进水管(205)与硝化液回流管(603)汇合与脱氮池进水口(401)相接，设置ORP检测仪(402)，控制ORP值在-150～100mv之间，超过最高限值时反馈智能控制单元(9)，关闭硝化液回流泵(603)，低于最低限值反馈智能控制单元(9)，开启硝化液回流泵(603)，可有效提高系统的反硝化能力，提高总氮去除能力，设置脱气搅拌器(403)，功率按照8-10W/m3设置。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备，其特征在于：所述硝化池(5)内溶解氧超过4mg/L以上，反馈至智能控制单元(9)，变频供氧风机(8)降频或停止运行，溶解氧低于1mg/L时，自动开启风机，污泥浓度检测仪(503)监测污泥浓度，污泥浓度达到5g/L时，反馈至智能控制单元(9)，污泥过量显示灯亮起，发出警报，手动开启排泥管(604)排泥，设置pH检测仪(504)实时传输至智能控制单元(9)，随时检测硝化池内的pH，保证碳化和硝化效果，亲水性聚氨酯复合软性填料(505)设置在脱氮池(4)和硝化池(5)内，填料尺寸为2cm×2cm×2cm，填充比为脱氮池(4)和硝化池(5)总容积的10％-40％；在硝化池(5)底部设置曝气装置(506)，保证微生物增长所需的溶解氧；网篦(507)设置在脱氮池(4)和硝化池(5)出口处，网篦孔径不大于1cm×1cm，防止填料进入膜池，保证系统的污泥量。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备，其特征在于：所述膜组件(601)采用中空纤维浸没式超滤膜，硝化液回流泵(602)通过管路(603)回流至脱氮池(4)，根据污泥浓度检测仪(503)测定数值，通过阀门切换，通过排泥管(604)排泥，设置膜池液位计(605)控制出水及反洗单元(7)的启停。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备，其特征在于：所述压力变送器(702)和出水及反洗单元电磁流量计(704)监控进水压力和流量，同时通过电信号传输至智能控制单元(9)，反洗管路与压力变送器(702)和出水及反洗单元电动阀门(703)中间通过三通连接，反洗时，关闭抽水泵(705)、其上的出水及反洗单元电动阀门(703)，开启反洗泵(706)、其上的出水及反洗单元电动阀门(703)，压力变送器(702)监控反洗压力，同时通过电信号传输至智能控制单元(9)。
10.根据权利要求1所述的一种太阳能供电碳纤维保温的智能化污水处理设备，其特征在于：膜反洗时，通过控制支管上的变频供氧风机电动阀门(804)启闭，实现大气量冲洗和断气反冲洗，以上控制程序均通过智能控制单元(9)完成，所述PLC控制系统对设备内所有的用电设备、电信号、仪器、仪表进行全程控制，根据编程顺序依次进行控制，同时将数据信号经过发射装置投射至移动控制终端上，通过移动控制终端实现对系统的远程控制。
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