CN114085003A - 一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，包括地埋式粪污处理系统及物联网平台实时监控系统；所述地埋式粪污处理系统，包括依次设置厌氧分解池、好氧曝气池、沉淀培菌池，彼此之间通过过水管连通，以及设有的光伏动力系统、曝气机、控制系统、消毒泵；所述物联网平台实时监控系统，包括液位、氨氮、COD、总氮、总磷、pH、溶解氧、温度检测仪、数据采集仪、参数设定报警器、4信号发射器、视频监控器，通过4信号发射器发生给4G信号接收器、上位控制站、数据收集器。由数据采集仪传送至上位控制站对整体数据进行监控；当采集的数据超过设定的数值区间时，参数设定报警器自动报警或是提醒监控人员进行调整。
Description
技术领域
本发明涉及一种农村旱改厕粪污处理，具体说是一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统。
背景技术
据统计，全国农村改厕率超过50%，其中六成以上改成了无害化卫生厕所。居民的生活水平和质量在改厕后得到很大提高，也改善了农村环境，但随之而来也产生了不可忽视的问题。其一，农村生活厕污硬件设施落后，散排、乱排现象普遍，未经处理的生活厕污肆意横流，环境问题依然没得到解决。其二，后续工作繁琐，化粪池的维护收费问题以及粪污的处理问题不可忽视。对农民来说，冲厕的水费以及化粪池的清理费用是一笔不小的开支。其三，农村条件有限，不如城市有污水管网和污水处理厂，粪污最终的归宿没有很好地解决。为此，对于农村厕改粪水无害化资源化集中处理的这一问题，如申请号202022523567的一种农村厕改粪水无害化资源化集中处理系统。它主要通过对农村厕改粪水无害化资源化集中处理，能够实现固液分离和粪水的初级处理，但无法形成最终达标产品，没有对无消毒进行处理，以及智能化低。再如申请号为201811061220X的一种农村旱厕改造后化粪池废水资源化集中处理系统。它主要包括废水治理及资源化单元、废水深度处理单元、污泥处置及资源化单元、臭气收集净化单元，废水治理及资源化单元。从整个设计上来看，由于功能比较完善，但投资费用较高，适用于大型污水处理厂，同样具有操作智能控制系统低的问题。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，将农村改厕后粪污集中处理，用作灌溉及生物肥料之用， 粪污处理后，肥水可混入灌溉管网进行灌溉，实现水肥一体化灌溉目的，微生物处理后的固体粪污转化为有机肥料可还田，达到废液、粪污循环利用，完全无害化处理的目的。
本发明的技术解决方案是：一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，包括地埋式粪污处理系统及物联网平台实时监控系统；其中：
所述地埋式粪污处理系统，包括依次设置的厌氧分解池、好氧曝气池、沉淀培菌池，以及设有的光伏动力系统、曝气机、控制系统、消毒泵；所述厌氧分解池、好氧曝气池、沉淀培菌池、沉淀培菌池分别通过过水管连通；
所述物联网平台实时监控系统，，包括依次连接液位检测仪、氨氮检测仪、COD检测仪、总氮检测仪、总磷检测仪、pH检测仪、溶解氧检测仪、温度检测仪、数据采集仪、参数设定报警器、4信号发射器、视频监控器，通过4信号发射器发生给4G信号接收器、上位控制站、数据收集器；通过自动采集水样对液位、氨氮、COD、总磷、总氮、pH、溶解氧、温度数据进行采集，由数据采集仪进行收集数据，并传送至上位控制站对整体数据进行监控；当采集的数据超过设定的数值区间时，参数设定报警器自动报警，提醒监控人员进行调整。
本发明中，厌氧分解池、好氧曝气池内设置生物填料，并分别投入功能性微生物，在厌氧分解池上设有污物进入管，将排入厌氧分解池内的污物，通过生物填料分解氨氮和总磷污染物，经厌氧分解池处理的污物通过过水管引入好氧曝气池进行处理。
本发明中所述的功能性微生物为厌氧微生物、好氧微生物。
本发明中，好氧曝气池内设置纳米曝气管，通过纳米曝气管与曝气机连接，通过曝气增氧提高活性污物的降解能力；所述好氧曝气池通过第一过水管引入沉淀培菌池进行处理。
本发明中，沉淀培菌池内设置消毒系统，该消毒系统与消毒泵连接。
本发明中，沉淀培菌池的池底设有回流系统。
本发明中，厌氧分解池、好氧曝气池、沉淀培菌池的体积比例为2：1：2。
本发明中，功能性微生物分为厌氧微生物和好氧微生物，采取由粪污培养出的高性能微生物进行接种，其接种比例为1：50~200。
本发明中，生物填料是以纤维滤料、立体弹性填料、挂膜绳半软性填料、悬浮球填料之一种或几种制作成的防止腐蚀的复合材料。
本发明中，曝气系统中的曝气机设置时间控制器，曝气管应均匀铺设在好氧曝气池底部。
本发明中，所述消毒系统为紫外线、臭氧、氯气任一种或几种制作成的消毒剂，通过物联网智能控制投放与更换。
本发明中，光伏动力系统为曝气机、控制系统、消毒泵、回流系统、远程智能控制系统供电。
本发明中，物联网平台实时监控系统，由数据信息采集系统、数据处理系统、执行系统，通过数据采集终端，将相应数据采集数据上传至的物联网云端服务器，实现物联网控制中心直接对站点进行远程智能化自动控制及各个站点无人值守，同时也可通过手机客户云端实时显示对应数据与相关操作状态，方便用户实时监控有关数据信息。
进一步的，所述物联网平台实时监控系统中的执行系统是排出装置、搅拌装置、曝气装置、消毒系统、投菌装置、门禁道闸、厕纸分离装置等，从中选取几种来结合现场工艺要求，根据数据信息采集系统与控制中心的远程指令通过处理系统进行判断后下达到执行系统来控制相应的设备进行运转与停止。
本发明中，所述物联网数据信息采集系统是氨氮检测仪、液位检测仪、COD检测仪、pH检测仪、温度检测仪、总磷检测仪、总氮检测仪、车辆检测仪、井盖异动检测仪、计量检测仪、红外检测仪，从中选取几种来构成中心站点实时采集系统，对现场运行情况进行全方位的感知，将采集的到的各项数据传输至物联网控制中心。
本发明中，所述的物联网平台实时监控系统是利用可编程控制器，在其内预制好程序，控制器对数据信息采集系统收集上来的数据进行自动分析并安装预定的算法进行指令的下达，并把站点的运行状态安装一定规则进行整理并显示在控制中心的平台上。
本发明的有益效果是：由粪污处理池与物联网技术有效的充分结合，由粪污处理设施、微生物发酵、太阳能动力、物理消毒等组件和物联网技术的采集、处理、执行等部分构成。粪污设施是采用地埋式，不占用耕地，无地面建筑，地上可种植经济植物。利用物联网平台采取数据无线传输，结合手机app实现粪污处理智能化自动控制，实现粪污集中处理站的无人化值守和远程监控，使微生物无害化粪污集中处理站运行长期、稳定、可靠运行。另外，本发明的粪污处理水力滞留时间为２～１０天，正常工作温度普通的化粪池水力滞留时间约为20～50日。本发明在水力停留时间减少的同时增加挥发性固体（volatile solid，VS）的去除率，如果粪污中含有难分解物质，或温度较低，或者想提高挥发性固体的清除率，可以延长水力停留时间为20日。另外，本发明制作价格低廉，采用模块化拼接的废水处理设备，可以通过减少焊接和土建工作，减少材料成本和人工成本，同时可随时远程监控与操控，降低运行人工成本。
附图说明
图1是本发明的地埋式粪污处理系统示意图；
图2是远程智能控制系统框图。
具体实施方式
下面将结合附图实施例对本发明作进一步说明。
见图1至图2所示的一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，包括地埋式粪污处理系统及用于地埋式粪污处理系统的物联网平台实时监控系统。本实施例的地埋式粪污处理系统，包括依次设置的厌氧分解池1、好氧曝气池2、沉淀培菌池3，以及设有的光伏动力系统11、曝气机10、控制系统9、消毒泵8；所述厌氧分解池1上设置进入管A，厌氧分解池1与好氧曝气池2之间设置过水管B连通，好氧曝气池2与沉淀培菌池3之间设置第一过水管C连通，沉淀培菌池3上设置排出管D。上述中的厌氧分解池1内设置的生物填料，该生物填料为悬挂式生物挂膜填料，在厌氧分解池1上设有污物进入管A，将排入厌氧分解池1内的污物，通过生物填料上生长的生物膜处理废水中高浓度有机物，经厌氧分解池1降低处理的高浓度有机物，通过过水管B引入好氧曝气池2中进行下级处理。上述中的好氧曝气池2内设置纳米曝气管5，通过纳米曝气管5与曝气机10连接。因此，通过纳米曝气管5曝气增氧对好氧池处理2废水中低浓度有机物进行。该好氧曝气池2通过第一过水管C引入沉淀培菌池3进行处理。上述中的沉淀培菌池3内设置消毒系统7，该消毒系统7与消毒泵8连接。上述中，在厌氧分解池1、好氧曝气池2、沉淀培菌池3的池底设有回流系统6。这样，通过沉淀培菌池3进行澄清固液分离，通过底部设回流系统6将固体回流至厌氧池1，在回流系统6出水口设消毒处理系统（消毒处理系统属已有技术，故图中未示意）。上述中，通过光伏动力系统11给曝气机10、控制系统9、消毒泵8、回流系统6、物联网平台实时监控系统供电。本实施例所述物联网平台实时监控系统，包括水样采集点12，通过水样采集点12依次连接液位检测仪13、氨氮检测仪14、COD检测仪15、总氮检测仪16、总磷检测仪17、pH检测仪18、溶解氧检测仪19、温度检测仪20、数据采集仪21、参数设定报警器22、4信号发射器23、视频监控器24，通过4信号发射器23发生给4G信号接收器25、上位控制站26、数据收集器27。因此，本实施例通过自动采集水样对液位、氨氮、COD、总磷、总氮、pH、溶解氧、温度数据进行采集，由数据采集仪进行收集数据，并传送至上位控制站对整体数据进行监控；当采集的数据超过设定的数值区间时，参数设定报警器会自动报警，提醒监控人员进行调整。
上述中，物联网数据信息采集系统是从氨氮检测仪14、液位检测仪13、COD检测仪15、pH检测仪18、温度检测仪20、总磷检测仪17、总氮检测仪16、车辆检测仪、井盖异动检测仪、计量检测仪、红外检测仪中选取几种来构成中心站点实时采集系统，对现场运行情况进行全方位的感知，将采集的到的各项数据传输至物联网控制中心。
上述中，物联网平台实时监控系统，由数据信息采集系统、数据处理系统、执行系统，通过数据采集终端，将相应数据采集数据上传至的物联网云端服务器，实现物联网控制中心直接对站点进行远程智能化自动控制及各个站点无人值守，同时也可通过手机客户云端实时显示对应数据与相关操作状态，方便用户实时监控有关数据信息。
上述中，物联网平台实时监控系统中的执行系统，是从排出装置、搅拌装置、曝气装置、消毒装置、投菌装置、门禁道闸、厕纸分离装置等中选取几种来结合现场工艺要求，根据数据信息采集系统与控制中心的远程指令通过处理系统进行判断后下达到执行系统来控制相应的设备进行运转与停止。
上述中，物联网平台实时监控系统是利用可编程控制器，在其内预制好程序，控制器对数据信息采集系统收集上来的数据进行自动分析并安装预定的算法进行指令的下达，并把站点的运行状态安装一定规则进行整理并显示在控制中心的平台上。
本发明中，所述的厌氧分解池、好氧曝气池、沉淀培菌池的主要作用是：
1、厌氧分解池：通过厌氧分解池，培养出的功能性厌氧菌可将大分子粪污降解成小分子有机物，并与回流系统结合有效地去除氨氮，所产少量沼气由导气管排出，降低臭气污染的风险。同时，池内装有生物组合填料，使厌氧菌种均匀地分布在整个池体，形成高效的厌氧生物滤膜，达到快速处理粪污的效果。粪污污水经入口进入厌氧分解池后，有机污染物的降解效率可达80%以上。
2、好氧曝气池：通过好氧曝气池内装有的曝气系统，可形成纳米气泡增加水中含氧量，让池里的水份呈现富氧状态，同时通过加入“放线菌及芽孢杆菌”等好氧菌群和生物组合填料，进一步降解小分子有机物，使粪污有机质转化成腐殖质，同时达到稳定水质酸碱度、消除腥臭味的效果。粪污污水经厌氧分解池过流至好氧池，有机污染物处理效率可达90%以上。
3、沉淀培菌池：该沉淀培菌池，为沉淀池和益生菌培育池，池水中投入有益农用微生物菌种，分解水中剩余污染物，并培育有农用益菌群。同时，池内设有的消毒系统对大肠杆菌、蛔虫卵等有害生物进行灭活，污泥回流系统可以将池底未完全发酵的粪渣回流至厌氧池进行二次处理。粪污污水经好氧曝气池过流至沉淀培菌池，经处理后可满足《复合肥微生物肥料国家行业标准（NY/T798-2015）》的无害化指标要求，微生物肥水可混入灌溉管网进行灌溉，实现水肥一体化灌溉目的。
本发明的物联网平台监控系统：水样采集点设置在沉淀培菌池3中，在水样采集点12设置液位检测仪13、氨氮检测仪14、COD检测仪15、总氮检测仪16、总磷检测仪17、pH检测仪18、溶解氧检测仪19、温度检测仪20设置一种或多种探头，并与数据收集器27相连，数据经物联网平台传递至数据收集器27。同时，在物联网平台上对各项参数进设定，若参数超标时，可经由报警器得到事故警告，并及时进行事故处理。
实施本发明的关键是：粪污集中处理设备内设置包括功能性微生物、生物填料、曝气系统和消毒系统，相结合的物联网平台技术包含数据信息采集系统数据处理系统、执行系统，通过物联网技术对粪污集中处理工程的实时处理状态进行智能化控制和实时监控。
本发明的具体应用及特点：在一个或几个村庄选择合适地点建立粪污集中处理站，将农村改厕后粪污智能化集中自动处理，粪污微生物作用处理后粪水经处理后满足《复合肥微生物肥料国家行业标准（NY/T798-2015）》的无害化指标要求，微生物肥水可混入灌溉管网进行灌溉，实现水肥一体化灌溉目的，微生物固体废渣转化为有机肥料可还田，达到废液、粪污循环利用，完全无害化处理的目的。无害化智能集中自动处理的同时，结合物联网技术，通过数据采集终端，将相应采集数据上传至的物联网云端服务器，实现物联网控制中心直接对站点进行远程智能化自动控制及各个站点无人值守，方便用户实时监控有关数据信息。最终形成一种结合物联网技术的农村粪污集中处理智能化控制系统。
本发明的粪污处理水力滞留时间为２～１０天，正常工作温度普通的化粪池水力滞留时间约为20～50日。在水力停留时间减少的同时增加挥发性固体（volatile solid，VS）的去除率，如果粪污中含有难分解物质，或温度较低，或者想提高挥发性固体的清除率，可以延长水力停留时间为20日。
Claims (15)
1.一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，其特征是，包括地埋式粪污处理系统及物联网平台实时监控系统；其中：
所述地埋式粪污处理系统，包括依次设置的厌氧分解池、好氧曝气池、沉淀培菌池，以及设有的光伏动力系统、曝气机、控制系统、消毒系统、消毒泵；所述厌氧分解池、好氧曝气池、沉淀培菌池、沉淀培菌池分别通过过水管连通；
所述物联网平台实时监控系统，包括依次连接液位检测仪、氨氮检测仪、COD检测仪、总氮检测仪、总磷检测仪、pH检测仪、溶解氧检测仪、温度检测仪、数据采集仪、参数设定报警器、4信号发射器、视频监控器，通过4信号发射器发生给4G信号接收器、上位控制站、数据收集器；通过自动采集水样对液位、氨氮、COD、总磷、总氮、pH、溶解氧、温度数据进行采集，由数据采集仪进行收集数据，并传送至上位控制站对整体数据进行监控；当采集的数据超过设定的数值区间时，参数设定报警器会自动报警，提醒监控人员进行调整。
2.根据权利要求1所述的一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，其特征是，厌氧分解池、好氧曝气池内设置生物填料，并分别投入功能性微生物，在厌氧分解池上设有污物进入管，将排入厌氧分解池内的污物，通过生物填料分解氨氮和总磷污染物，经厌氧分解池处理的污物通过过水管引入好氧曝气池进行处理。
3.根据权利要求2所述的一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，其特征是，所述功能性微生物为厌氧微生物、好氧微生物，采取由粪污培养出的高性能微生物进行接种，其接种比例为1：50~200。
4.根据权利要求1所述的一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，其特征是，好氧曝气池内设置纳米曝气管，通过纳米曝气管与曝气机连接，通过曝气增氧提高活性污物的降解能力；所述好氧曝气池通过第一过水管引入沉淀培菌池进行处理。
5.根据权利要求1所述的一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，其特征是，沉淀培菌池内设置消毒系统，该消毒系统与消毒泵连接。
6.根据权利要求5所述的一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，其特征是，沉淀培菌池的池底设有回流系统。
7.根据权利要求1所述的一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，其特征是，厌氧分解池、好氧曝气池、沉淀培菌池的体积比例为2：1：2。
8.根据权利要求2所述的一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，其特征是，生物填料是以纤维滤料、立体弹性填料、挂膜绳半软性填料、悬浮球填料之一种或几种制作成的防止腐蚀的复合材料。
9.根据权利要求1所述的一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，其特征是，曝气机设置时间控制器，曝气管应均匀铺设在好氧曝气池底部。
10.根据权利要求1所述的一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，其特征是，所述消毒系统为紫外线、臭氧、氯气任一种或几种制作成的消毒剂，通过物联网智能控制投放与更换。
11.根据权利要求1所述的一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，其特征是，光伏动力系统为曝气机、控制系统、消毒系统、消毒泵、回流系统、远程智能控制系统供电。
12.根据权利要求1所述的一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，其特征是，物联网平台实时监控系统，由数据信息采集系统、数据处理系统、执行系统，通过数据采集终端，将相应数据采集数据上传至的物联网云端服务器，实现物联网控制中心直接对站点进行远程智能化自动控制及各个站点无人值守，同时也可通过手机客户云端实时显示对应数据与相关操作状态，方便用户实时监控有关数据信息。
13.根据权利要求12所述的一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，其特征是，所述物联网平台实时监控系统中的执行系统是排出装置、搅拌装置、曝气装置、消毒系统、投菌装置、门禁道闸、厕纸分离装置，从中选取几种来结合现场工艺要求，根据数据信息采集系统与控制中心的远程指令通过处理系统进行判断后下达到执行系统来控制相应的设备进行运转与停止。
14.根据权利要求12所述的一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，其特征是，所述物联网数据信息采集系统是氨氮检测仪、液位检测仪、COD检测仪、pH检测仪、温度检测仪、总磷检测仪、总氮检测仪、车辆检测仪、井盖异动检测仪、计量检测仪、红外检测仪，从中选取几种来构成中心站点实时采集系统，对现场运行情况进行全方位的感知，将采集的到的各项数据传输至物联网控制中心。
15.根据权利要求12所述的一种微动力智能化农村旱改厕粪污资源化处理系统，其特征是，所述的物联网平台实时监控系统是利用可编程控制器，在其内预制好程序，控制器对数据信息采集系统收集上来的数据进行自动分析并安装预定的算法进行指令的下达，并把站点的运行状态安装一定规则进行整理并显示在控制中心的平台上。
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