CN114275979A - 一种云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及城镇水体治理技术领域，且公开了一种云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备，包括水生植被，所述水生植被底部设置有隔水层，所述隔水层中部左侧设置有曝气充氧泵，所述曝气充氧泵右侧设置有装置控制组件和数据采集传输组件，所述隔水层顶部中间设置有喷淋组件，所述隔水层底部左侧设置有水质传感器，所述隔水层底部中间设置有沉水反应组件根系透水层。该云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备，云平台以传感器数据为基础，通过模型运算实现无人值守，并预测或预警水体污染状态趋势和优化水处理单元工况，最大限度避免了人为干扰因素以实现监测‑治理反馈联动。
Description
技术领域
本发明涉及城镇水体治理技术领域，具体为一种云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备。
背景技术
在当前我国的众多环境污染问题中，地表水环境污染问题是其中十分重要的问题，地表水环境污染对于人们的正常生活和工作都会产生直接影响，严重的会威胁到人们的生命安全和身体健康。
目前，地表水污染监测过程中时常会出现因仪器仪表不合格、项目落实不全面以及人员素质层次不齐等问题而严重阻碍监测数据的质量不理想：1、我国地表水监测起步较晚造成仪器仪表技术和设备发展相对滞后造成传统的监测方法所得的水质监测数据误差较大而造成数据可行度较低；2、传统监测技术手段只能对地表水污染物进行浓度等因素单一分析，不能对水质污染程度和因果进行全覆盖分析，忽视了水体状况有效评估；3、我国环境学科人才相对缺乏，在监测环节缺乏专业实践能力和扎实的理论功底，更多人员仅仅通过简单培训就上岗工作，因此难免产生因程序或方法的不准确而不能严格遵循监测依据按要求合法合规操作。
此外，我国在进行地表水环境污染治理的过程中，相关的基础设施还不完善，对于观赏性水体治理主要采用：1、工程量巨大、运行成本高的换水清淤施工方案，该技术方案仅仅是污染物转移，特别是清淤问题容易破坏水体原先微生物-生物体系，更不利于水生态环境自我修复；2、对于投加消杀剂的化学修复技术，其投放的化学药剂的生态安全风险有待于评估，因此存在潜在的环境毒性问题；3、对于生态浮岛技术受外在环境影响较大，存在诸多不可控因素，同时因周期长、见效慢等，也仅在小范围区域能试验，尚未大规模推广使用。
综上所述，地表水环境污染治理需划分为不同的区域，对污染情况进行有效监督和管控，协同完善地表水治理的相关基础设施，尤其是对于一些污染问题严峻的河湖等要适当增加污水处理设施和构建更加先进的污水处理设备，可见，河湖水体污染控制与修复是一项环环相扣的系统化工程，需要开发满足我国河湖地表水污染现状监测联动治理反馈的水体污染控制系统工艺和设备，针对不同类别地表水进行修复处理，并完成水质指标常规性监测审查，从而有效控制地表水环境污染的进一步蔓延。
发明内容
本发明的目的在于提供一种云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备，包括水生植被，所述水生植被底部设置有隔水层，所述隔水层中部左侧设置有曝气充氧泵，所述曝气充氧泵右侧设置有装置控制组件和数据采集传输组件，所述隔水层顶部中间设置有喷淋组件，所述隔水层底部左侧设置有水质传感器，所述隔水层底部中间设置有沉水反应组件根系透水层，所述沉水反应组件根系透水层底部左右两侧设置有好氧生化快速沉淀反应组件，所述好氧生化快速沉淀反应组件下方开设有排泥腔，所述隔水层内右侧设置有气路通路，所述隔水层底部右侧设置有多孔格网。
所述数据采集传输组件包括地理位置定位模块、蓝牙传输模块、无线传输模块、传感器采集存储模块和数据通讯信息模块，所述地理位置定位模块发射端信号连接蓝牙传输模块接收端，所述蓝牙传输模块发射端信号连接无线传输模块接收端，所述无线传输模块发射端信号连接传感器采集存储模块接收端，所述传感器采集存储模块发射端信号连接数据通讯信息模块接收端。
优选的，所述装置控制组件包括地理位置反馈模块、曝气泵启停模块、排泥通路启停模块、传感器运行反馈模块和全装置工作状态模块，所述地理位置反馈模块发射端连接全装置工作状态模块接收端，所述曝气泵启停模块发射端连接全装置工作状态模块接收端，所述排泥通路启停模块发射端连接全装置工作状态模块接收端，所述传感器运行反馈模块发射端连接全装置工作状态模块接收端。
优选的，所述水生植被包含挺水植物，所述喷淋组件包括清水潜水泵和托里拆利尖嘴喷管，在综合考虑氮磷等营养素吸收性价比基础上优选鸢尾草、菖蒲以满足浮岛装置总高程的平衡，且挺水植被在沉水反应组件进水/根系透水层(在该区域形成根系微环境)，有利于根系微生物生长形成复杂微生物生态体系从而富集固氮截磷的微生物和菌种等，实现在布水分水的同时初步完成微生物富集和氮磷污染物吸附和削减。
优选的，所述水质监测传感器发射端信号连接有至云平台接收端，通过传感器数据采集、存储和上传，云平台通过模型运算实现无人值守的系统化和程序化控制，并预测或预警河湖水体污染状态趋势，控制和优化水处理单元启停时间、工作数量和运行工况，实现监测-治理反馈联动，完成水体常规/预警监测和治理，水质监测传感器上传至云平台，平台对数据进行综合统计和运算并反馈至模块化快速生化技术，优化以优化快速生化技术装置在水体充氧曝气单元(好氧生化所需DO浓度)、生化/沉淀反应单元、活性污泥过滤单元等水处理技术单元工况，以实现颗粒/溶解态污染物生物吸附-截留-降解的好氧生化削减过程，从而改善水体污染程度(如色度、浊度、氨氮等)，提升观赏性河湖水体的社会附加值。
优选的，所述气路通路包括底部曝气管路和曝气分离切割器，所述排泥腔含排泥阀、底部排泥管路，所述多孔格网规格为5cm×5cm，外围多孔格网初滤和充氧曝气泵(优选DO＝3.5-4.5mg/L)后通入含分层折板的好氧生化/快速沉淀反应组件(水平倾角优选40°-55°)形成迎水面因螺旋转动和背水面紊流微涡旋双重向心“卷扫和捕集”作用而向内缠绕成型，加速去除了水体中颗粒态/胶体态污染物和降低分子态污染物在出水污染物浓度、种类和数量，同时颗粒状活性污泥在泥仓沉积而实现生物过滤而进一步去除水体中颗粒和分子污染物。
优选的，所述好氧生化快速沉淀反应组件含多层好氧生化快速沉淀工段和活性污泥筛分工段，通过数据采集、存储和上传至云端平台实现无人值守的系统化和程序化控制，并通过平台设定模型记录和运算以预测或预警河湖水体污染状态趋势，控制和优化水处理单元启停时间、工作数量和运行工况(控制HRT、SRT、曝气强度等运行参数)，实现监测-治理反馈联动。
优选的，所述水质传感器主要含水温、pH、DO、ORP、透明度、色度、浊度以及氨氮、BOD监测。
与现有技术相比，本发明提供了一种云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备，具备以下有益效果：
1、该云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备，装置主材质多为聚合物发泡材料，且模块化连接设计，单元和整体重量均较小，因而运输和安装方便。
2、该云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备，受污水体在植被层和沉水反应组件进水/根系透水层-快速生化/沉淀分离反应区协同工段后分层有效实现TN、TP和COD、BOD、SS等颗粒态和分子态污染物的削减和去除，水体DO得到显著提升的同时防止水体再次腐黑发臭等造成水质恶化的潜在因素的形成。
3、该云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备，云平台以传感器数据为基础，通过模型运算实现无人值守，并预测或预警水体污染状态趋势和优化水处理单元工况，最大限度避免了人为干扰因素以实现监测-治理反馈联动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1为本发明控制系统主视结构示意图；
图2为本发明结构好氧生化快速沉淀反应组件工作示意图；
图3为本发明控制系统俯视结构示意图。
图中：1、水生植被；2、喷淋组件；3、数据采集传输组件；4、曝气充氧泵；5、水质传感器；6、沉水反应组件根系透水层；7、多孔格网；8、气路通路；9、排泥腔；10、好氧生化快速沉淀反应组件；11、隔水层；12、装置控制组件。
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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备，包括水生植被1，水生植被1底部设置有隔水层11，隔水层11中部左侧设置有曝气充氧泵4，曝气充氧泵4右侧设置有装置控制组件12和数据采集传输组件3，装置控制组件12包括地理位置反馈模块、曝气泵启停模块、排泥通路启停模块、传感器运行反馈模块和全装置工作状态模块，地理位置反馈模块发射端连接全装置工作状态模块接收端，曝气泵启停模块发射端连接全装置工作状态模块接收端，排泥通路启停模块发射端连接全装置工作状态模块接收端，传感器运行反馈模块发射端连接全装置工作状态模块接收端，隔水层11顶部中间设置有喷淋组件2，水生植被1包含挺水植物，喷淋组件2包括清水潜水泵和托里拆利尖嘴喷管，在综合考虑氮磷等营养素吸收性价比基础上优选鸢尾草、菖蒲以满足浮岛装置总高程的平衡，且挺水植被在沉水反应组件进水/根系透水层在该区域形成根系微环境，有利于根系微生物生长形成复杂微生物生态体系从而富集固氮截磷的微生物和菌种等，实现在布水分水的同时初步完成微生物富集和氮磷污染物吸附和削减，隔水层11底部左侧设置有水质传感器5，水质传感器5主要含水温、pH、DO、ORP、透明度、色度、浊度以及氨氮、BOD监测，水质监测传感器5发射端信号连接有至云平台接收端，通过传感器数据采集、存储和上传，云平台通过模型运算实现无人值守的系统化和程序化控制，并预测或预警河湖水体污染状态趋势，控制和优化水处理单元启停时间、工作数量和运行工况，实现监测-治理反馈联动，完成水体常规/预警监测和治理，水质监测传感器上传至云平台，平台对数据进行综合统计和运算并反馈至模块化快速生化技术，优化以优化快速生化技术装置在水体充氧曝气单元好氧生化所需DO浓度、生化/沉淀反应单元、活性污泥过滤单元等水处理技术单元工况，以实现颗粒/溶解态污染物生物吸附-截留-降解的好氧生化削减过程，从而改善水体污染程度如色度、浊度、氨氮等，提升观赏性河湖水体的社会附加值，气路通路8包括底部曝气管路和曝气分离切割器，排泥腔9含排泥阀、底部排泥管路，多孔格网7规格为5cm×5cm，外围多孔格网初滤和充氧曝气泵优选DO＝3.5-4.5mg/L后通入含分层折板的好氧生化/快速沉淀反应组件水平倾角优选40°-55°形成迎水面因螺旋转动和背水面紊流微涡旋双重向心“卷扫和捕集”作用而向内缠绕成型，加速去除了水体中颗粒态/胶体态污染物和降低分子态污染物在出水污染物浓度、种类和数量，同时颗粒状活性污泥在泥仓沉积而实现生物过滤而进一步去除水体中颗粒和分子污染物，隔水层11底部中间设置有沉水反应组件根系透水层6，沉水反应组件根系透水层6底部左右两侧设置有好氧生化快速沉淀反应组件10，好氧生化快速沉淀反应组件10含多层好氧生化快速沉淀工段和活性污泥筛分工段，通过数据采集、存储和上传至云端平台实现无人值守的系统化和程序化控制，并通过平台设定模型记录和运算以预测或预警河湖水体污染状态趋势，控制和优化水处理单元启停时间、工作数量和运行工况控制HRT、SRT、曝气强度等运行参数，实现监测-治理反馈联动，好氧生化快速沉淀反应组件10下方开设有排泥腔9，隔水层11内右侧设置有气路通路8，隔水层11底部右侧设置有多孔格网7，装置主材质多为聚合物发泡材料，且模块化连接设计，单元和整体重量均较小，因而运输和安装方便，受污水体在植被层和沉水反应组件进水/根系透水层-快速生化/沉淀分离反应区协同工段后分层有效实现TN、TP和COD、BOD、SS等颗粒态和分子态污染物的削减和去除，水体DO得到显著提升的同时防止水体再次腐黑发臭等造成水质恶化的潜在因素的形成。
数据采集传输组件3包括地理位置定位模块、蓝牙传输模块、无线传输模块、传感器采集存储模块和数据通讯信息模块，地理位置定位模块发射端信号连接蓝牙传输模块接收端，蓝牙传输模块发射端信号连接无线传输模块接收端，无线传输模块发射端信号连接传感器采集存储模块接收端，传感器采集存储模块发射端信号连接数据通讯信息模块接收端，云平台以传感器数据为基础，通过模型运算实现无人值守，并预测或预警水体污染状态趋势和优化水处理单元工况，最大限度避免了人为干扰因素以实现监测-治理反馈联动。
在实际操作过程中，当此装置使用时，设定水质参数限值，以云平台为计算和调控为控制，通过平台对传感器记录超标数据频次的变量程度对后续预设模块化快速生化技术装置发出指令以进行启停时间和数量、曝气强度、HRT和活性污泥截留浓度等进行系统化反馈控制，以优化快速生化技术装置在水体充氧曝气单元好氧生化所需DO浓度、生化/沉淀反应单元、活性污泥过滤单元等水处理技术单元工况，利用生物吸附-截留-降解的污染物削减过程，提升观赏性河湖水体的社会附加值。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备，包括水生植被(1)，其特征在于：所述水生植被(1)底部设置有隔水层(11)，所述隔水层(11)中部左侧设置有曝气充氧泵(4)，所述曝气充氧泵(4)右侧设置有装置控制组件(12)和数据采集传输组件(3)，所述隔水层(11)顶部中间设置有喷淋组件(2)，所述隔水层(11)底部左侧设置有水质传感器(5)，所述隔水层(11)底部中间设置有沉水反应组件根系透水层(6)，所述沉水反应组件根系透水层(6)底部左右两侧设置有好氧生化快速沉淀反应组件(10)，所述好氧生化快速沉淀反应组件(10)下方开设有排泥腔(9)，所述隔水层(11)内右侧设置有气路通路(8)，所述隔水层(11)底部右侧设置有多孔格网(7)；
所述数据采集传输组件(3)包括地理位置定位模块、蓝牙传输模块、无线传输模块、传感器采集存储模块和数据通讯信息模块，所述地理位置定位模块发射端信号连接蓝牙传输模块接收端，所述蓝牙传输模块发射端信号连接无线传输模块接收端，所述无线传输模块发射端信号连接传感器采集存储模块接收端，所述传感器采集存储模块发射端信号连接数据通讯信息模块接收端。
2.根据权利要求1所述的一种云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备，其特征在于：所述装置控制组件(12)包括地理位置反馈模块、曝气泵启停模块、排泥通路启停模块、传感器运行反馈模块和全装置工作状态模块，所述地理位置反馈模块发射端连接全装置工作状态模块接收端，所述曝气泵启停模块发射端连接全装置工作状态模块接收端，所述排泥通路启停模块发射端连接全装置工作状态模块接收端，所述传感器运行反馈模块发射端连接全装置工作状态模块接收端。
3.根据权利要求1所述的一种云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备，其特征在于：所述水生植被(1)包含挺水植物，所述喷淋组件(2)包括清水潜水泵和托里拆利尖嘴喷管。
4.根据权利要求1所述的一种云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备，其特征在于：所述水质监测传感器(5)发射端信号连接有至云平台接收端。
5.根据权利要求1所述的一种云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备，其特征在于：所述气路通路(8)包括底部曝气管路和曝气分离切割器，所述排泥腔(9)含排泥阀、底部排泥管路。
6.根据权利要求1所述的一种云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备，其特征在于：所述好氧生化快速沉淀反应组件(10)含多层好氧生化快速沉淀工段和活性污泥筛分工段。
7.根据权利要求1所述的一种云平台预测快速生化技术的城镇水体污染控制设备，其特征在于：所述水质传感器(5)主要含水温、pH、DO、ORP、透明度、色度、浊度以及氨氮、BOD监测。
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