CN115043554A - 一种太阳能智能生化污水处理系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污水处理技术领域，具体地说是一种太阳能智能生化污水处理系统及其使用方法，一是通过集热管给污水加热并存储在热水箱中，通过智能控制器，利用加热后的污水直接与生化反应池的污水混合，从而提高生化反应温度，提高污染物降解速率；二是通过螺旋型热交换管给曝气管内的空气加热，通过暖风给生化反应池曝气，解决了高寒地区污水处理设备因低温导致的生化反应停止；三是集成了太阳能电池板和风轮发动机两种绿色能源给系统供电，进一步提高系统利用绿色能源的效率，解决现有污水处理技术中不能存储太阳能造成的不低碳、不节能经济成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体地说是一种太阳能智能生化污水处理系统及其使用方法。
背景技术
在“碳达峰”“碳中和”双碳目标战略规划驱动下，太阳能、风能是一种可再生绿色能源。太阳能可广泛用于太阳能发电、太阳能热水器等方面，风能可驱动风轮发动机发电。在高寒地区，昼夜温差大，气温相对较低，但大多数情况下，天气晴朗，日照强度高，非常适合于太阳能发电、太阳能热水器的使用，而且高寒地区，昼夜温差大，风能也非常充裕。但是高寒地区的生化法污水处理往往受到气温低的影响，在冬天，特别是夜间(无太阳时)的生化反应速率特别低，甚至停止反应而达不到污水处理的目的。
在污水处理生化反应过程中，好氧反应一般温度不得低于15℃，厌氧反应一般温度不得低于5℃。如果能把白天的太阳能高效利用并存储起来，供夜间提升生化反应池的污水温度，保持在15℃以上，好氧反应就能正常进行，这样就能很好的解决污水处理设备正常运行，生化反应持续进行而不至于因温度过低而停止，也不会因长时间温度过低甚至结冰导致活性污泥死亡。
现有技术中通常通过电热管加热来提高生化反应温度，也有电加热与太阳能热水器结合的技术(如CN111661981A利用太阳能-MBR联合处理寒地农村生活污水的方法)，该法是利用循环水和热交换器法对生化反应池加热，在无太阳照射时，只能由电加热补充，太阳能几乎不能存储利用。再如(CN204550185U一种利用太阳能的污水处理池)的技术，利用透镜收集太阳光后，直接照射到生化反应池中，但其同样不能很好的存储太阳能的热能。且在高寒地区，生化法污水处理设备一般都采用保温材料对设备进行保温，并采用电加热方式在低温条件时提升污水的温度，提升生化反应的效果，即不低碳、也不节能，设备也容易损坏，而且经济成本非常高。
基于以上原因，本发明设计了一种太阳能智能生化污水处理系统及其使用方法，解决了高寒地区污水处理设备因低温导致的生化反应停止，以及现有技术中不能存储太阳能造成的不低碳、不节能经济成本高的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种太阳能智能生化污水处理系统及其使用方法，解决了高寒地区污水处理设备因低温导致的生化反应停止，以及现有技术中不能存储太阳能造成的不低碳、不节能经济成本高的问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种太阳能智能生化污水处理系统，包括集热管一，集热管二，热水连接管，冷水管，热水管，热水箱，温感器，智能水泵电源与数据线，温感器数据线，智能电磁阀一，智能电磁阀二，智能泵一，智能泵二，污水进水管，调节池，智能ISBR池，智能IMBR池，清水池，智能控制器，热交换管，液位器数据线，液位传感器，太阳能电池板，风能发动机，蓄电瓶，冷风曝气管，螺旋热交换管，暖风曝气管，集热管二通过热水管与热水箱的输入端连接，热水箱的输出端水管上设置有螺旋热交换管后分路，分路之一上设置有智能电磁阀一并延伸至智能ISBR池内，分路之二上设置有智能电磁阀二并延伸至智能IMBR池内的热交换管，集热管一通过冷水管分别与调节池、智能IMBR池连接，太阳能电池板的输出端上分别设置有风能发动机和蓄电瓶并与智能控制器电性连接，螺旋热交换管上设置有暖风曝气管并延伸至智能ISBR池内，智能ISBR池和智能IMBR池内设置有温感器并通过温感器数据线与智能控制器电性连接，螺旋热交换管上设置有冷风曝气管，智能电磁阀一和智能电磁阀二分别通过数据线与智能控制器电性连接，智能泵一和智能泵二分别通过数据线与智能控制器电性连接。
集热管一和集热管二通过热水连接管串联连接。
冷水管上还设置有智能泵一与调节池连接。
冷水管上还设置有智能泵二。
调节池与污水进水管连接。
清水池与调节池、智能ISBR池和智能IMBR池并列设置。
热水箱内设置有液位传感器并与智能控制器电性连接，热水箱内设置有温感器并通过温感器数据线与智能控制器电性连接。
一种太阳能智能生化污水处理系统的使用方法，包括以下步骤：
S1，污水从污水进水管进入调节池，经过格栅过滤、并沉淀后、上澄清液可用于集热管一的水源；
S2，首先澄清的污水由调节池，经智能泵一通过冷水管输送至集热管一中，集热管一利用光照给管内污水加热后通过热水连接管输送至集热管二，使水温升高后，热水通过热水管输送至热水箱中存储起来；
S3，当智能ISBR池温度降低时，智能控制器指定智能电磁阀一打开，给智能ISBR池污水升温，提升生化反应池的水温，使生化反应持续高效进行，当温度升高时关闭智能电磁阀一，热水存储在热水箱中备用；
S4，当智能ISBR池中温度降低时，智能控制器指定智能电磁阀二打开，启动智能泵二，通过螺旋热交换管给冷风曝气管内的空气加热，通过暖风给智能ISBR池曝气；同时，热水进入热交换管给智能IMBR池的水升温，使生化反应和膜过滤持续高效进行，当温度超过时关闭智能电磁阀二并停止智能泵二，热水存储在热水箱中备用；
S5，当热水箱中的热水低于最高液位时，智能泵一开始工作，当热水箱中的热水达到最高液位时，智能泵一停止工作；
S6，利用太阳能电池板和风能发动机给蓄电瓶充电，蓄电瓶给整个系统供电。
S7，集热管一和集热管二直接利用调节池的上澄清液进行加热、存储和提升智能ISBR池中的反应温度，起到必要的碳源补充作用，从而减少外加碳源补给量，做到热量最大限度利用；
S8，通过温感器智能判断，污染物浓度达标，不需要补充碳源时，经过给曝气泵的空气加热的热交换水，通过关闭智能电磁阀二，打开智能电磁阀一，使其热交换水进入调节池。
同现有技术相比，本发明通过集热管给污水加热并存储在热水箱中，通过智能控制器对污水池进行升温，通过螺旋型热交换管给曝气管内的空气加热，通过暖风给生化反应池曝气，并可以实现热水的循环利用，解决了高寒地区污水处理设备因低温导致的生化反应停止，以及现有技术中不能存储太阳能造成的不低碳、不节能经济成本高的问题。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明做进一步描述。
参见图1，本发明提供了一种太阳能智能生化污水处理系统，包括集热管一1-1，集热管二1-2，热水连接管2，冷水管3，热水管4，热水箱5，温感器6，智能水泵电源与数据线7，温感器数据线8，智能电磁阀一9-1，智能电磁阀二9-2，智能泵一10-1，智能泵二10-2，污水进水管11，调节池12，智能ISBR池13，智能IMBR池14，清水池15，智能控制器16，热交换管17，液位器数据线18，液位传感器20，太阳能电池板21，风能发动机22，蓄电瓶23，冷风曝气管24，螺旋热交换管25，暖风曝气管26，集热管二1-2通过热水管4与热水箱5的输入端连接，热水箱5的输出端水管上设置有螺旋热交换管25后分路，分路之一上设置有智能电磁阀一9-1并延伸至智能ISBR池13内，分路之二上设置有智能电磁阀二9-2并延伸至智能IMBR池14内的热交换管17，集热管一1-1通过冷水管3分别与调节池12、智能IMBR池14连接，太阳能电池板21的输出端上分别设置有风能发动机22和蓄电瓶23并与智能控制器16电性连接，螺旋热交换管25上设置有暖风曝气管26并延伸至智能ISBR池13内，智能ISBR池13和智能IMBR池14内设置有温感器6并通过温感器数据线8与智能控制器16电性连接，螺旋热交换管25上设置有冷风曝气管24，智能电磁阀一9-1和智能电磁阀二9-2分别通过数据线与智能控制器16电性连接，智能泵一10-1和智能泵二10-2分别通过数据线与智能控制器16电性连接。
集热管一1-1和集热管二1-2通过热水连接管2串联连接。
冷水管3上还设置有智能泵一10-1与调节池12连接。
冷水管3上还设置有智能泵二10-2。
调节池12与污水进水管11连接。
清水池15与调节池12、智能ISBR池13和智能IMBR池14并列设置。
热水箱5内设置有液位传感器20并与智能控制器16电性连接，热水箱5内设置有温感器6并通过温感器数据线8与智能控制器16电性连接。
一种太阳能智能生化污水处理系统的使用方法，包括以下步骤：
S1，污水从污水进水管11进入调节池12，经过格栅过滤、并沉淀后、上澄清液可用于集热管一1-1的水源；
S2，首先澄清的污水由调节池12，经智能泵一10-1通过冷水管3输送至集热管一1-1中，集热管一1-1利用光照给管内污水加热后通过热水连接管2输送至集热管二1-2，使水温升高后，热水通过热水管4输送至热水箱5中存储起来；
S3，当智能ISBR池13温度降低时，智能控制器16指定智能电磁阀一9-1打开，给智能ISBR池13污水升温，提升生化反应池的水温，使生化反应持续高效进行，当温度升高时关闭智能电磁阀一9-1，热水存储在热水箱5中备用；
S4，当智能ISBR池13中温度降低时，智能控制器16指定智能电磁阀二9-2打开，启动智能泵二10-2，通过螺旋热交换管25给冷风曝气管24内的空气加热，通过暖风给智能ISBR池13曝气；同时，热水进入热交换管17给智能IMBR池14的水升温，使生化反应和膜过滤持续高效进行，当温度超过时关闭智能电磁阀二9-2并停止智能泵二10-2，热水存储在热水箱5中备用；
S5，当热水箱5中的热水低于最高液位时，智能泵一10-1开始工作，当热水箱5中的热水达到最高液位时，智能泵一10-1停止工作；
S6，利用太阳能电池板21和风能发动机22给蓄电瓶23充电，蓄电瓶23给整个系统供电。
S7，集热管一1-1和集热管二1-2直接利用调节池12的上澄清液进行加热、存储和提升智能ISBR池13中的反应温度，起到必要的碳源补充作用，从而减少外加碳源补给量，做到热量最大限度利用；
S8，通过温感器6智能判断，污染物浓度达标，不需要补充碳源时，经过给曝气泵的空气加热的热交换水，通过关闭智能电磁阀二9-2，打开智能电磁阀一9-1，使其热交换水进入调节池12。
实施例：
请参阅图1，本发明提供一种太阳能智能生化污水处理系统及其使用方法，
(1)直接给污水加热，直接加污水升温。而采用循环水，在晚上就不能很好给污水加热了。利用太阳能集热板给管内污水加热至50～90℃，将水存储到热水箱中，当反应池温度降低到一定程度时，由热水箱的热的污水直接以适当的速度加入生化反应池，从而提高生化反应池的水温，同时适当的补充碳源，使生化反应持续高效进行，实现污水处理持续稳定达标排放。利用太阳能电池给热水系统加热，实现全绿色能源控制生化反应温度。(与对比文件而言，对比文件是通过加热自来水或蒸馏水，通过导热管循环加热生化池的污水，而本发明是直接加热经过沉淀过滤后的澄清污水，经过集热装置加热后的热水进入恒温水箱后直接将污水加热生化反应池，加热污水，两个方面的作用，一是加热，二是可以适当的补充碳源(因为反硝化脱氨必须要有充足的碳源，在其他工艺中本身就有分段进污水的工艺。对比文件无补充碳源的功能，对比文件在晚上无法利用太持续给循环水加热，而是利用电热管加热，并未实现完全由绿色能源加热，不能持续让太阳能存储和利用。
(2)利用夹套热水管与螺旋型管进行热交换后给曝气管内的冷空气加热至30℃，变成暖风进行曝气。然后再让管内的热水进入IMBR池中的热交换管，给生化池内的污水加热，之后的热交换水进入调节池或者进入太阳能集热板二次循环加热。
设生化反应池水的体积为V0，生化池水温为t1＝18℃，鼓如冷空气温度t0为15℃，鼓入空气为t2＝30℃，鼓风速率为60L/min，设鼓入空气的氧气80％被利用。已知空气的比热c＝1.012KJ/(kg·℃)(25℃)，空气的密度ρ＝1.293×10-3kg/L。则加入热水的体积V热，有如下关系式：
散失的空气为1-21％×80％＝73.75％，
也就是每分钟散失空气的量为60×73.75％＝44.25L/min，
冷空气散失，要带走的热量Q失为：
Q失＝V热·ρ1·c1(t1-t0)＝44.25L/min×1.293×10-3kg/L×1.012KJ/(kg·℃)×(18℃-15℃)＝0.1737KJ/min
设一个处理周期的曝气时间T为4小时，即T＝4×60min＝240min，这热量损失为：
Q总失＝Q失×T＝0.1737KJ/min×240min＝41.69KJ，相当于10公斤水提高1℃。
鼓入热空气热量传递给水体，要传入的热量Q入为：
Q入＝V热·ρ1·c1(t2-t1)＝44.25L/min×1.293×10-3kg/L×1.012KJ/(kg·℃)×(30℃-18℃)＝0.6948KJ/min
设一个处理周期的曝气时间T为4小时，即T＝4×60min＝240min，这热量损失为：
Q总失＝Q失×T＝0.6948KJ/min×240min＝166.76KJ，相当于加入约40公斤的热水提高反应池1℃。
(3)智能化控制。以温度传感器、流量传感器、电磁阀等智能控制生化反应池的水温16～25℃，具体方式有计算公式：
设生化反应池水的体积为V0，生化池水温为t1(t1＜16℃)，就通过加如温度为t3(设t3＝80℃)热水加热生化池水温到t2(设t2＝16℃)，不考虑热散失，加热水流速为v L/min。已知纯水的比热c＝4.2KJ/(kg·℃)，纯水的密度ρ＝1kg/L，污水的密度ρ1，污水的比热c1，生化池带污泥的污水的密度ρ2，其比热为c2。则加入热水的体积V热，有如下关系式：
V热·ρ1·c1(t3-t2)＝V0·ρ2·c2(t2-t1)
可近似认为：ρ1＝ρ2＝ρ；c1＝c2＝c；
则公式可以简化为：V热·(t3-t2)＝V0·(t2-t1)
需要升温的的时间为：
案例：如果V0＝30m3，t1＝15℃，t3＝80℃，t2＝16℃，不考虑热散失(因为采取了保温和防止热散失措施)，v＝20L/min
需要升温的的时间为：
也就是23分钟，就可以对30立方米的水提高1℃。如果是10立方米的水，只需要8分钟就可以提高1℃。
(4)保温措施两个方法。一是反应器外壁用保温材料进行包裹；二是防止温度由空气散失过快，生化反应池的顶端以隔热板封闭，在池的顶板的4个角处开4个口小口，开口管道程倒“U”向下开口，并安装防倒灌止回阀，在曝气后，多余气体排出时竟可能防止冷空气。
对比例：
普通无加热设施的SBR-MBR系统，日处理能力30m3/d。高寒地区，海拔2200米，平均日照强度960w/m2,气温5～18℃，日照6.3小时，强度，进水水质：污水的污染物浓度：COD340mg/L，氨氮34mg/L，总氮95mg/L，总磷4mg/L，SS 29mg/L。
排水指标达到：COD≤47mg/L，氨氮≤5mg/L，总氮≤15mg/L，总磷≤0.4mg/L，SS≤15mg/L。
污染物去除率：COD去除率达86％，TN去除率达85％，TP去除率达90％。
未对曝气泵输出的空气进行预热。设生化反应池水的体积为V0，生化池水温为t1＝18℃，鼓如冷空气温度t0为15℃，鼓入空气为t2＝30℃，鼓风速率为60L/min，设鼓入空气的氧气80％被利用。已知空气的比热c＝1.012KJ/(kg·℃)(25℃)，空气的密度ρ＝1.293×10-3kg/L。则加入热水的体积V热，有如下关系式：
散失的空气为1-21％×80％＝73.75％，
也就是每分钟散失空气的量为60×73.75％＝44.25L/min，
冷空气散失，要带走的热量Q失为：
Q失＝V热·ρ1·c1(t1-t0)＝44.25L/min×1.293×10-3kg/L×1.012KJ/(kg·℃)×(18℃-15℃)＝0.1737KJ/min
设一个处理周期的曝气时间T为4小时，即T＝4×60min＝240min，这热量损失为：
Q总失＝Q失×T＝0.1737KJ/min×240min＝41.69KJ，相当于10公斤水提高1℃。
利用绿色能源利用率0。
对比例2.利用电加热管，10KW加热设施的SBR-MBR系统，日处理能力30m3/d。高寒地区，海拔2200米，平均日照强度960w/m2,气温5～18℃，进水水质：污水的污染物浓度：COD386mg/L，氨氮28mg/L，总氮87mg/L，总磷3.8mg/L，SS 27mg/L。
排水指标达到：COD≤40mg/L，氨氮≤5mg/L，总氮≤15mg/L，总磷≤0.4mg/L，SS≤15mg/L，使生化反应持续高效进行，实现污水处理持续稳定达标排放。
如果反应池V0＝30m3，当反应池温度t1低于17℃时，开始从热水箱加入温度t3为80℃热水，当温度提高至t2＝18℃时，停止加热热水，因采取了保温和防止热散失措施，故不考虑热散失，热水加热速率v为20L/min。
则需要升温的的时间为：
也就是23分钟，就可以对30立方米的水提高1℃。
污染物去除率：COD去除率达90％，TN去除率达83％，TP去除率达90.5％。
未对曝气泵输出的空气进行预热。设生化反应池水的体积为V0，生化池水温为t1＝18℃，鼓如冷空气温度t0为15℃，鼓入空气为t2＝30℃，鼓风速率为60L/min，设鼓入空气的氧气80％被利用。已知空气的比热c＝1.012KJ/(kg·℃)(25℃)，空气的密度ρ＝1.293×10-3kg/L。则加入热水的体积V热，有如下关系式：
散失的空气为1-21％×80％＝73.75％，
也就是每分钟散失空气的量为60×73.75％＝44.25L/min，
冷空气散失，要带走的热量Q失为：
Q失＝V热·ρ1·c1(t1-t0)＝44.25L/min×1.293×10-3kg/L×1.012KJ/(kg·℃)×(18℃-15℃)＝0.1737KJ/min
设一个处理周期的曝气时间T为4小时，即T＝4×60min＝240min，这热量损失为：
Q总失＝Q失×T＝0.1737KJ/min×240min＝41.69KJ，相当于10公斤水提高1℃。
利用绿色能源利用率0。
耗电：耗费每一吨水提升1度，需要耗费35度电，约增加电费成本21元，成本非常高。(1度电等于3.6×103KJ。水的比热容是4.2kJ/kg·℃)。
对比例3.利用电加热管，10KW加热设施的SBR-MBR系统，日处理能力30m3/d。高寒地区，海拔2200米，平均日照强度960w/m2,气温5～18℃，进水水质：污水的污染物浓度：COD386mg/L，氨氮28mg/L，总氮87mg/L，总磷3.8mg/L，SS 27mg/L。
排水指标达到：COD≤40mg/L，氨氮≤5mg/L，总氮≤15mg/L，总磷≤0.4mg/L，SS≤15mg/L，使生化反应持续高效进行，实现污水处理持续稳定达标排放。
污染物去除率：COD去除率达92％，TN去除率达84％，TP去除率达91.3％。
如果反应池V0＝30m3，当反应池温度t1低于16℃时，开始从热水箱加入温度t3为80℃热水，当温度提高至t2＝18℃时，停止加热热水，因采取了保温和防止热散失措施，故不考虑热散失，热水加热速率v为20L/min
则需要升温的的时间为：
也就是46分钟，就可以对30立方米的水提高2℃。
通过螺旋从热交换管对曝气泵输出的空气进行预热至30℃，减少生化反应池内的热量损耗，降低因曝气鼓入冷空气散失热量，热空气很好地抑制了热量散失。
鼓入热空气热量传递给水体，要传入的热量Q入为：
Q入＝V热·ρ1·c1(t2-t1)＝44.25L/min×1.293×10-3kg/L×1.012KJ/(kg·℃)×(30℃-18℃)＝0.6948KJ/min
设一个处理周期的曝气时间T为4小时，即T＝4×60min＝240min，这热量损失为：
Q总失＝Q失×T＝0.6948KJ/min×240min＝166.76KJ，相当于加入约40公斤的热水提高反应池1℃。
利用绿色能源利用率0。
耗电：耗费每一吨水提升1度，需要耗费35度电，约增加电费成本21元，成本非常高。(1度电等于3.6×103KJ，水的比热容是4.2kJ/kg·℃)。
实施例1.利用本发明产品加热的SBR-MBR系统，日处理能力30m3/d。高寒地区，海拔2200米，平均日照强度960w/m2，气温5～18℃，进水水质：污水的污染物浓度：COD 650mg/L，氨氮44mg/L，总氮125mg/L，总磷4mg/L，SS 34mg/L。
排水指标达到：COD≤40mg/L，氨氮≤4mg/L，总氮≤13mg/L，总磷≤0.4mg/L，SS≤14mg/L。
污染物去除率：COD去除率达94％，TN去除率达97％，TP去除率达90％，使生化反应持续高效进行，实现污水处理持续稳定达标排放。
未对曝气泵输出的空气进行预热。设生化反应池水的体积为V0，生化池水温为t1＝18℃，鼓如冷空气温度t0为15℃，鼓入空气为t2＝30℃，鼓风速率为60L/min，设鼓入空气的氧气80％被利用。已知空气的比热c＝1012KJ/(kg·℃)(25℃)，空气的密度ρ＝1.293×10- 3kg/L。则加入热水的体积V热，有如下关系式：
散失的空气为1-21％×80％＝73.75％，
也就是每分钟散失空气的量为60×73.75％＝44.25L/min，
冷空气散失，要带走的热量Q失为：
Q失＝V热·ρ1·c1(t1-t0)＝44.25L/min×1.293×10-3kg/L×1.012KJ/(kg·℃)×(18℃-15℃)＝0.1737KJ/min
设一个处理周期的曝气时间T为4小时，即T＝4×60min＝240min，这热量损失为：
Q总失＝Q失×T＝0.1737KJ/min×240min＝41.69KJ，相当于10公斤水提高1℃。
利用绿色能源(节约能源)达80％。
实施例2.利用本发明产品加热的SBR-MBR系统，日处理能力30m3/d。高寒地区，海拔2200米，平均日照强度960w/m2，气温5～18℃，进水水质：污水的污染物浓度：COD 650mg/L，氨氮44mg/L，总氮125mg/L，总磷4mg/L，SS 34mg/L。
排水指标达到：COD≤40mg/L，氨氮≤4mg/L，总氮≤13mg/L，总磷≤0.4mg/L，SS≤14mg/L。
污染物去除率：COD去除率达94％，TN去除率达97％，TP去除率达90％，使生化反应持续高效进行，实现污水处理持续稳定达标排放。
通过螺旋从热交换管对曝气泵输出的空气进行预热至30℃，减少生化反应池内的热量损耗，降低因曝气鼓入冷空气散失热量，热空气很好地抑制了热量散失。
鼓入热空气热量传递给水体，要传入的热量Q入为：
Q入＝V热·ρ1·c1(t2-t1)＝44.25L/min×1.293×10-3kg/L×1.012KJ/(kg·℃)×(30℃-18℃)＝0.6948KJ/min
设一个处理周期的曝气时间T为4小时，即T＝4×60min＝240min，这热量损失为：
Q总失＝Q失×T＝0.6948KJ/min×240min＝166.76KJ，相当于加入约40公斤的热水提高反应池1℃。
利用绿色能源(节约能源)达80％。
以上仅是本发明的优选实施方式，只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
本发明从整体上解决了现有技术中高寒地区污水处理设备因低温导致的生化反应停止，以及现有技术中不能存储太阳能造成的不低碳、不节能经济成本高的问题，通过独特的系统设计和使用方法以及热量损失计算有效提升了能源利用率。
Claims (8)
1.一种太阳能智能生化污水处理系统，其特征在于，包括集热管一(1-1)，集热管二(1-2)，热水连接管(2)，冷水管(3)，热水管(4)，热水箱(5)，温感器(6)，智能水泵电源与数据线(7)，温感器数据线(8)，智能电磁阀一(9-1)，智能电磁阀二(9-2)，智能泵一(10-1)，智能泵二(10-2)，污水进水管(11)，调节池(12)，智能ISBR池(13)，智能IMBR池(14)，清水池(15)，智能控制器(16)，热交换管(17)，液位器数据线(18)，液位传感器(20)，太阳能电池板(21)，风能发动机(22)，蓄电瓶(23)，冷风曝气管(24)，螺旋热交换管(25)，暖风曝气管(26)，所述集热管二(1-2)通过热水管(4)与热水箱(5)的输入端连接，所述热水箱(5)的输出端水管上设置有螺旋热交换管(25)后分路，所述分路之一上设置有智能电磁阀一(9-1)并延伸至智能ISBR池(13)内，所述分路之二上设置有智能电磁阀二(9-2)并延伸至智能IMBR池(14)内的热交换管(17)，所述集热管一(1-1)通过冷水管(3)分别与调节池(12)、智能IMBR池(14)连接，所述太阳能电池板(21)的输出端上分别设置有风能发动机(22)和蓄电瓶(23)并与智能控制器(16)电性连接，所述螺旋热交换管(25)上设置有暖风曝气管(26)并延伸至所述智能ISBR池(13)内，所述智能ISBR池(13)和智能IMBR池(14)内设置有温感器(6)并通过温感器数据线(8)与所述智能控制器(16)电性连接，所述螺旋热交换管(25)上设置有冷风曝气管(24)，所述智能电磁阀一(9-1)和智能电磁阀二(9-2)分别通过数据线与智能控制器(16)电性连接，所述智能泵一(10-1)和智能泵二(10-2)分别通过数据线与智能控制器(16)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能智能生化污水处理系统，其特征在于，所述集热管一(1-1)和集热管二(1-2)通过热水连接管(2)串联连接。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能智能生化污水处理系统，其特征在于，所述冷水管(3)上还设置有智能泵一(10-1)与调节池(12)连接。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能智能生化污水处理系统，其特征在于，所述冷水管(3)上还设置有智能泵二(10-2)。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能智能生化污水处理系统，其特征在于，所述调节池(12)与所述污水进水管(11)连接。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能智能生化污水处理系统，其特征在于，所述清水池(15)与调节池(12)、智能ISBR池(13)和智能IMBR池(14)并列设置。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能智能生化污水处理系统，其特征在于，所述热水箱(5)内设置有液位传感器(20)并与智能控制器(16)电性连接，所述热水箱(5)内设置有温感器(6)并通过温感器数据线(8)与智能控制器(16)电性连接。
8.一种如权利要求1所述的一种太阳能智能生化污水处理系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，污水从污水进水管(11)进入调节池(12)，经过格栅过滤、并沉淀后、上澄清液可用于集热管一(1-1)的水源；
S2，首先澄清的污水由调节池(12)，经智能泵一(10-1)通过冷水管(3)输送至集热管一(1-1)中，集热管一(1-1)利用光照给管内污水加热后通过热水连接管(2)输送至集热管二(1-2)，使水温升高后，热水通过热水管(4)输送至热水箱(5)中存储起来；
S3，当智能ISBR池(13)温度降低时，智能控制器(16)指定智能电磁阀一(9-1)打开，给智能ISBR池(13)污水升温，提升生化反应池的水温，使生化反应持续高效进行，当温度升高时关闭智能电磁阀一(9-1)，热水存储在热水箱(5)中备用；
S4，当智能ISBR池(13)中温度降低时，智能控制器(16)指定智能电磁阀二(9-2)打开，启动智能泵二(10-2)，通过螺旋热交换管(25)给冷风曝气管(24)内的空气加热，通过暖风给智能ISBR池(13)曝气；同时，热水进入热交换管(17)给智能IMBR池(14)的水升温，使生化反应和膜过滤持续高效进行，当温度超过时关闭智能电磁阀二(9-2)并停止智能泵二(10-2)，热水存储在热水箱(5)中备用；
S5，当热水箱(5)中的热水低于最高液位时，智能泵一(10-1)开始工作，当热水箱(5)中的热水达到最高液位时，智能泵一(10-1)停止工作；
S6，利用太阳能电池板(21)和风能发动机(22)给蓄电瓶(23)充电，蓄电瓶(23)给整个系统供电；
S7，集热管一(1-1)和集热管二(1-2)直接利用调节池(12)的上澄清液进行加热、存储和提升智能ISBR池(13)中的反应温度，起到必要的碳源补充作用，从而减少外加碳源补给量，做到热量最大限度利用；
S8，通过温感器(6)智能判断，污染物浓度达标，不需要补充碳源时，经过给曝气泵的空气加热的热交换水，通过关闭智能电磁阀二(9-2)，打开智能电磁阀一(9-1)，使其热交换水进入调节池(12)。
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- 2022-07-19 CN CN202210846020.5A patent/CN115043554B/zh active Active
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