CN115716691A - 一种生活污水处理系统及利用其进行污水处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种生活污水处理系统及利用其进行污水处理的方法，所述系统包括污水调节单元、厌氧放磷单元、MBR膜池单元、紫外线消毒单元、污泥消化单元及太阳能跟踪单元，排放的生活污水经粗格栅和细格栅初步过滤后进入污水调节池再经厌氧池，在虹吸组件的作用下实现厌氧池中的污水自流入MBR膜池单元，再流入紫外线消毒池以保证污水达标排放或实现回用，太阳能供能组件又能为生活污水处理系统中各部分提供动能。在本发明中，即便厌氧池和MBR膜池单元的液面高度差不明显，污水仍可通过虹吸组件完成污水自流入MBR膜池单元；虹吸流动存在水流阻力及在有能量损失时，亦可实现MBR膜池单元的水面在无外界能量补充时达到与厌氧池相持平的状态。
Description
技术领域
本发明属于生活污水处理技术领域，特别是涉及一种生活污水处理系统及利用其进行污水处理的方法。
背景技术
农村生活污水包括冲洗卫生间排放的污水、洗涤洗浴排放的污水、厨房排放的污水等等，其中，村民居住区的冲卫生间污水经过简易化粪池或三格式化粪池的自然沉淀发酵后，大部分固体有机污染物已分解，未分解部分沉入池底，但肮脏的污水则随地势高低顺流进入小溪、河道或渗入地下，其余的厨房污水、洗涤污水等生活污水则直接经土壤渗滤进入土壤地下水或就近排入房前屋后的排水沟渠中。这些生活污水含有大量的有机物、传染性病原菌、N、P等营养元素，未经处理直接排入地表水体后，将引起水体中叶绿素a含量增加、藻类的大量繁殖、水体变臭、水体景观状况的恶化。农村远离集镇，村落分布较为分散，不可能像城市一样建立系统的污水收集管网和大型污水处理厂，由于缺乏有效的农村污水处理设施和长效运营机制，这势必导致农村出现污水处理率低、处理效果良莠不齐等问题。即便某个别农村已建成农村污水处理设施，但因其正常运行率低，无法解决环境污染的问题，难以提高对污水的处理能力，根本不能完成中水回用的大目标，基于存在的以上问题，本发明有针对性地提出了一种新的污水处理系统及处理方法，坚持“低投入、低成本、重回用、易管理”的原则，因地制宜地采用合理的处理工艺，有效解决我国农村生活污水治理过程中遇到的问题，实现农村污水处理设施完善化，保证农村水源安全。
发明内容
本发明针对现有技术中的农村污水处理率低及污水处理能力低下的问题，提供了一种生活污水处理系统及利用其进行污水处理的方法。
鉴于以上技术问题，本发明实施例提供了一种生活污水处理系统，包括：
污水调节单元，包括污水调节池、滑动设置在所述污水调节池侧壁上端的提篮格栅组件和安装在所述污水调节池内的第一潜污泵，待处理的生活污水经所述提篮格栅组件进行初步过滤后再经所述污水调节池进行调节水量和均匀水质；
厌氧放磷单元，包括厌氧池，所述厌氧池设置在所述污水调节单元的后端，经所述污水调节池处理后的生活污水经所述第一潜污泵泵入所述厌氧池进行厌氧放磷处理；
MBR膜池单元，设置在所述厌氧放磷单元的后端，包括依次设置的缺氧区、好氧区和第二潜污泵，经所述厌氧池处理后的生活污水通过虹吸组件自流入所述MBR膜池单元完成固液分离；
所述虹吸组件包括依次连接的设置在所述厌氧池内的进水端、弯肘段及设置在所述缺氧区的出水端，所述进水端高于所述出水端且所述进水端处的压强大于所述出水端处的压强；所述进水端由内圆筒和套接在所述内圆筒外部的外圆筒组成，所述内圆筒和外圆筒的第一端面均具有开口且处于同一平面，所述内圆筒的第二端长于所述外圆筒的第二端，所述弯肘段连接于所述内圆筒的第二端，所述内圆筒的第一端的上部侧壁开设有连通口，使得所述连通口所处的平面与所述进水端所处的平面具有高度差Δh；
紫外线消毒单元，包括紫外线消毒池，所述MBR膜池单元中的清液通过第一输水管流入所述紫外线消毒池中进行杀菌处理后经第二输水管进行达标排放或回用；
污泥消化单元，包括污泥消化池，所述MBR膜池单元中的污泥通过第二潜污泵经第三输水管送至所述污泥消化池中，所述污泥消化池与所述污水调节池之间设置有第五输水管；
太阳能跟踪单元，包括安装在地面上的太阳能供能组件，所述太阳能供能组件为所述生活污水处理系统提供动能。
可选地，所述提篮格栅组件包括框体、粗格栅和细格栅，所述粗格栅和细格栅自上而下地设置在所述框体的内壁上，所述框体通过滑轨安装在所述污水调节池的上端侧壁上。
可选地，所述虹吸组件通过支杆固定安装在所述厌氧池与所述缺氧区之间，所述支杆的一端与所述弯肘段连接，所述支杆的另一端与所述厌氧池的内壁连接。
可选地，所述紫外线消毒池的上端内壁上安装有紫外线杀菌灯。
可选地，所述紫外线消毒池内设置有潜水泵，所述潜水泵与所述第二输水管连通。
可选地，所述第五输水管的第一端设置于所述污泥消化池中，所述第五输水管的第二端设置于污水调节池中，所述第一端所处的平面高于所述第二端所处的平面，所述污泥消化池的底部侧壁上设置有排污管。
可选地，所述太阳能供能组件包括太阳能板、与所述太阳能板连接的位置调节机构、安装在所述太阳能板上的光电检测器及PLC控制器，所述光电检测器在所述位置调节机构的带动下进行旋转并将获取的光量子强度及对应的角度信息传输到所述PLC控制器，所述PLC控制器根据所述光量子强度及对应的角度信息控制所述位置调节机构；所述太阳能板通过逆变器与所述第一潜污泵、第二潜污泵或所述潜水泵的控制箱电连接。
可选地，所述位置调节机构包括翻转机构和与所述翻转机构连接的水平旋转机构，所述翻转机构包括U型框架、横跨安装在所述U型框架两端的旋转轴、套接在所述旋转轴上的固定块、连接所述旋转轴的从动轮及与所述从动轮啮合的主动轮，所述主动轮与第一步进电机的输出轴连接；所述固定块的顶端与所述太阳能板的底面固定连接；
所述水平旋转机构包括支撑杆、涡轮蜗杆减速器以及与所述涡轮蜗杆减速器的连接轴连接的第二步进电机，所述PLC控制器安装在所述支撑杆上，所述支撑杆的第一端与所述涡轮蜗杆减速器连接，所述支撑杆的第二端与所述U型框架的拱梁部的底端连接。
本发明还提供了一种污水处理的方法，包括以下步骤：
S1、初步过滤：汇集排放的生活污水，生活污水先经过粗格栅过滤出漂浮物再经细格栅过滤出颗粒物再流入污水调节池进行调节水量和均匀水质，框体沿滑轨滑动运出所述漂浮物及颗粒物；
S2、厌氧放磷：污水调节池中的生活污水经第一潜污泵泵入所述厌氧池进行厌氧放磷处理；
S3、建立虹吸连通模型：根据能量方程建立虹吸连通模型及确定所述连通口所处的平面与所述进水端所处的平面之间的高度差Δh，根据所述高度差Δh确定所述连通口在所述内圆筒上的开口位置；
S4、固液分离：生活污水通过所述虹吸组件自流入所述MBR膜池单元中，经所述缺氧区将大分子量长链有机物分解为易生化的小分子有机物，再经所述好氧区进行有机物生物降解和生物硝化反应，通过第四输水管回流到缺氧区进行反硝化完成固液分离；
S5、杀菌消毒：所述MBR膜池单元中的上层的清液通过第一输水管流入所述紫外线消毒池中，通过所述紫外线杀菌灯进行杀菌处理后经第二输水管进行达标排放或回用；
S6、排污泥：所述MBR膜池单元中的沉淀污泥通过第二潜污泵经第三输水管送至所述污泥消化池中，经所述污泥消化池的侧壁上设置的排污管排出。
可选地，所述虹吸连通模型具体为：
设定所述进水端所处的平面为第一平面，所述连通口所处的平面为第二平面，设定所述MBR膜池单元与厌氧池齐平的平面为0-0平面，依据能量方程：
其中，Z1为第一平面的位能，Z2为第二平面的位能，
为第一平面的压能，
第二平面的压能，
第一平面的动能，
第二平面的动能，hw为总能量损失，P1为第一平面的压强，P2为第二平面的压强，α1、α2为动能修正系数，对于同一管道α1＝α2＝1；
根据能量方程确定高度差Δh为：
Δh＝Z1-Z2 (2)
设定污水水流在所述虹吸组件流动过程中沿程水头损失hf为：
其中，
为圆管层流沿程阻力系数，l为虹吸组件的长度，d为内圆筒的内径，Re为雷诺数；
已知：
其中，v为管内平均流速，v为液体的运动黏性系数，d为内圆筒的内径，Q为通过流量；
又水流在虹吸组件(4)流动过程中进口水头损失hj为：
其中，ζ为局部水头损失系数，v为管内平均流速；
水流在虹吸组件(4)流动过程中总能量损失hw为：
hw＝hf+hj (7)
根据式(1)至(7)可计算得出所述高度差Δh及确定所述连通口在所述内圆筒上的开口位置。
本发明的生活污水处理系统及利用其进行污水处理的方法的有益效果为：
(1)所述生活污水处理系统包括污水调节单元、厌氧放磷单元、MBR膜池单元、紫外线消毒单元、污泥消化单元及太阳能跟踪单元，排放的生活污水经管网系统汇集后经所述粗格栅和细格栅的初步过滤处理进入污水调节池进行均匀水质和调节水量；污水再经厌氧池进行厌氧放磷处理，在虹吸组件的作用下实现厌氧池中的污水自流入MBR膜池单元，污水通过膜分离过程取代重力沉降过程，不论污水中固体颗粒的沉降性能如何，均可完成固液分离过程，避免了因生物体流失而造成的系统失效现象，处理后的污水流入紫外线消毒池以保证污水达标排放或实现回用，污泥消化池的上清液可回流至污水调节池，这样通过循环增加停留时间达到提高处理效果的目的，污泥消化池的底层污泥定期外运以保证池中拥有足够的预留储水空间，太阳能供能组件为所述生活污水处理系统中各部分提供动能；
特别地，由于本发明的虹吸组件的存在，即使厌氧池和MBR膜池单元之间液面高度差不明显，本发明的仍然能完成污水自流入MBR膜池单元；进一步地，虹吸流动存在水流阻力及在有能量损失时，通过本发明的虹吸组件还可实现MBR膜池单元的水面在无外界能量补充时达到与厌氧池相持平的状态，以便于经MBR膜池单元处理后符合标准的过滤水经第一输水管自流入紫外线消毒池；虹吸组件的存在有效地降低了传统的生活污水处理过程中受限于潜水泵传输的高耗能状态，节约了成本，大幅提升经济效益。
(2)本发明太阳能供能组件用于接收太阳光转换成电能，为生活污水处理系统的各个部分提供动能，利用翻转机构完成太阳能板的倾斜角度的调整，利用水平旋转机构完成太阳能板的水平方向旋转角度的调整，满足了太阳能板自动跟踪太阳光的需求，提高了自然光的利用效率；安装在太阳能板上的光电检测器在位置调节机构的带动下进行旋转并将获取的光量子强度及对应的角度信息传输到所述PLC控制器，PLC控制器根据光量子强度及对应的角度信息控制位置调节机构；太阳能板通过逆变器与系统的第一潜污泵、第二潜污泵、潜水泵等动力元件的控制箱电连接，为系统供电。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一实施例提供的生活污水处理系统的结构示意图之一；
图2是本发明一实施例提供的生活污水处理系统的结构示意图之二；
图3是本发明一实施例提供的虹吸组件的结构示意图；
图4是本发明一实施例提供的提篮格栅组件的结构示意图；
图5是本发明一实施例提供的紫外线消毒池的结构示意图；
图6是本发明一实施例提供的太阳能供能组件的轴侧结构图；
图7是本发明一实施例提供的太阳能供能组件的正视图；
图8是本发明一实施例提供的污水处理方法的流程图。
说明书中的附图标记如下：
1-污水调节单元，110-污水调节池，120-提篮格栅组件，1201-框体，1202-粗格栅，1203-细格栅，130-第一潜污泵，2-厌氧放磷单元，210-厌氧池，3-MBR膜池单元，310-缺氧区，320-好氧区，330-第二潜污泵，340-第三输水管，350-第四输水管，4-虹吸组件，410-进水端，420-弯肘段，430-出水端，440-连通口，4101-内圆筒，4102-外圆筒，5-紫外线消毒单元，510-紫外线消毒池，5101-紫外线杀菌灯，520-第一输水管，530-第二输水管，540-潜水泵，6-污泥消化单元，610-污泥消化池，620-第五输水管，630-排污管，7-太阳能跟踪单元，710-太阳能供能组件，7101-太阳能板，7102-光电检测器，7103-PLC控制器，7104-U型框架，7105-旋转轴，7106-固定块，7107-从动轮，7108-主动轮，7109-第一步进电机，7110-支撑杆，7111-涡轮蜗杆减速器，7112-第二步进电机，8-滑轨，9-支杆，10-第一曝气管，11-第二曝气管，12-第三曝气管，13-风机。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“中部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。
如图1至图8所示，本发明一实施例提供的一种生活污水处理系统，包括污水调节单元1、厌氧放磷单元2、MBR膜池单元3、紫外线消毒单元5、污泥消化单元6及太阳能跟踪单元7，排放的生活污水经管网系统汇集后经粗格栅1202和细格栅1203的初步过滤处理进入污水调节单元1进行均匀水质和调节水量；污水再经厌氧放磷单元2进行厌氧放磷处理，在虹吸组件4的作用下依靠大气压实现厌氧放磷单元2中的污水自流入MBR膜池单元3，污水通过膜分离过程取代重力沉降过程，不论污水中固体颗粒的沉降性能如何，均可完成固液分离过程，且可避免因生物体流失而造成的系统失效现象，处理后的污水流入紫外线消毒单元5以保证污水达标排放或实现回用，污泥消化单元6的上清液可回流至污水调节池，这样通过循环增加停留时间达到提高处理效果的目的，污泥消化单元6的底层污泥定期外运以保证池中拥有足够的预留储水空间，太阳能跟踪单元7中的太阳能供能组件710为所述生活污水处理系统中各部分提供动能。
在一实施例中，参照图1和图2，所述污水调节单元1由污水调节池110、滑动设置在所述污水调节池110侧壁上端的提篮格栅组件120以及安装在所述污水调节池110内的第一潜污泵130组成，生产排放的污水经管网系统汇集后先经过提篮格栅组件120进行初步过滤，过滤出的杂质随提篮格栅组件120沿污水调节池110侧壁滑动运输出去，初步过滤后的污水经污水调节池110进行调节水量和均匀水质，再通过第一潜污泵130输入下一个处理单元，该实施例将污水调节池并入提篮格栅组件120后侧，优化了系统空间布局，为实现污水后期高效处理奠定基础。
在另一实施例中，参照图2和图4，提篮格栅组件120包括框体1201、粗格栅1202和细格栅1203，粗格栅1202和细格栅1203自上而下地设置在框体1201的内壁上，粗格栅1202用于过滤出大的漂浮物，细格栅1203用于过滤出小的颗粒物，应当使污水调节池110中最高储存处理污水量应低于细格栅1203所处位置；可选地，可采用现用技术中的舵机完成框体1201的提升，比如在框体1201外壁设置滑块，滑块与舵机的滑轨8滑动连接，只要能实现框体1201提升出污水调节池110的方案均可。本发明对传统污水过滤装置的空间位置及组合方式做出了一定改进，打造了粗细一体化的提篮格栅，利用粗格栅1202拦截污水中的大块漂浮物、细格栅1203去除污水中大的颗粒物，用以保证后续处理单元的正常运行及有效减轻处理负荷，为系统的长期正常运行提供保证。
在一实施例中，参照图1和图2，厌氧放磷单元2包括设置在所述污水调节单元1的后端的厌氧池210，第一潜污泵130将污水输入厌氧池210，厌氧池210具有严格的厌氧环境，以确保聚磷菌在严格的厌氧环境中释放磷的效率大幅度提高，污水进行厌氧放磷处理后在虹吸组件4的导向下完成自流入MBR膜池单元3。
在一实施例中，参照图1和图2，MBR膜池单元3设置在所述厌氧放磷单元2的后端，包括依次设置的缺氧区310、好氧区320和第二潜污泵330，污水的大分子量长链有机物在缺氧区310分解为易生化的小分子有机物，好氧区320将污水中的有机物生物降解同时进行生物硝化反应，污水再经过第四输水管350回流到缺氧区310进行反硝化完成脱氮；优选地，参照图5，所述MBR膜池单元3底部的沉淀污泥利用第二潜污泵330经第三输水管340送至所述污泥消化池610中进行好氧消化处理，以减少污泥的体积和提高污泥的稳定性。可选地，好氧消化后的污泥量较少，通过污泥消化池610底部侧壁预留的排污管630将污泥排出，定期联系环卫部门抽泥车清除外运或进行污泥脱水处理外运。作为优选，排污管630的形状应根据环卫部门抽泥车自身携带的抽泥管形状确定，保证排污管630能与抽泥车自身携带的抽泥管的形状相匹配。
在一实施例中，参照图1、图2和图5，MBR膜池单元3中的清液通过第一输水管520流入所述紫外线消毒池510中进行杀菌处理后经第二输水管530进行达标排放或回用。可选地，在所述紫外线消毒池510的上端内壁上安装紫外线杀菌灯5101，经MBR膜池处理3后的澄清过滤水通过第一输水管520自流入紫外线消毒池510中，处理过的污水在流过紫外线消毒池510时受到波长为
的紫外线的照射，实现较强的杀菌效果，从而在不使用任何化学药物的情况下杀灭了水中的细菌、病毒，以及其它致命病体，最终达到消毒和净化的目的。进一步地，消毒杀菌后的达标水通过设置在紫外线消毒池510内的潜水泵540经第二输水管530抽出进行达标排放或者中水回用。
在一实施例中，参照图1和图2，所述污泥消化池610与所述污水调节池110之间设置有第五输水管620，可选地，所述第五输水管620的第一端设置于所述污泥消化池610中，所述第五输水管620的第二端设置于污水调节池110中，所述第一端所处的平面高于所述第二端所处的平面，污泥消化池610的上层清液通过第五输水管620自流至污水调节池进行循环处理。
在一实施例中，参照图1和图2，所述MBR膜池单元3底部设置第一曝气管10用于向MBR膜池单元3输送气体，所述第一曝气管10连接风机13；所述污水调节池110底部设置第二曝气管11用于向污水调节池11中曝气，所述污泥消化池610底部设置第三曝气管12用于向污泥消化池110输送气体，所述第二曝气管11和第三曝气管12在接入风机13之前与第一曝气管10汇聚。
在一实施例中，参照图1至图3，虹吸组件4包括依次连接的设置在所述厌氧池210内的进水端410、弯肘段420及设置在所述缺氧区310的出水端430，所述进水端410由内圆筒4101和套接在所述内圆筒4101外部的外圆筒4102组成，所述内圆筒4101和外圆筒4102的第一端面均具有开口且处于同一平面，可理解地，进水端410的内圆筒4101下端高度宜与外圆筒4102下端融为一体且等高，有利于虹吸效应的实现，所述内圆筒4101的第二端长于所述外圆筒4102的第二端，所述弯肘段420连接于所述内圆筒4101的第二端。
在一实施例中，，所述内圆筒4101的第一端的上部侧壁开设有连通口440，使得所述连通口440所处的平面与所述进水端410所处的平面具有高度差Δh，使得所述进水端410高于所述出水端430，所述进水端410处的压强大于所述出水端430处的压强；连通口440的设置不仅不会影响进水端410的正常进水，连通口440还能引导水流进入外圆筒4102，利用高度差Δh营造进水端410与出水端430更加显著的压力差，从而将厌氧池210中污水送入MBR膜池单元3中，实现在厌氧池210和MBR膜池单元3之间液面高度差不明显的情况下完成污水自流工作；如此便可在满足正常虹吸原理的条件下实现了虹吸效果的有效优化；若虹吸流动时有水流阻力存在或有能量损失，连通口440的存在可实现MBR膜池单元3的水面在无外力作用下达到与厌氧池210相持平的状态，以便于经MBR膜池单元3处理后的澄清过滤水通过第一输水管520自流入紫外线消毒池510，减缓了外部能量的输入，有效降低生过污水处理过程中的耗能，降低了投入成本。
优选地，所述虹吸组件4的弯肘段420顶部的真空值理论上不能大于最大真空值，即10m水柱高，实际上，当弯肘段420顶部管内压强接近该温度下的汽化压强时，液体将产生汽化，破坏水流的连续性，故一般不使虹吸组件4的真空值大于7～8m水柱高，以此来确保管内水流通过的连续性，进一步提升系统的运作效率。
在一实施例中，所述虹吸组件4通过支杆9固定安装在所述厌氧池210与所述缺氧区310之间，所述支杆9的一端与所述弯肘段420连接，所述支杆9的另一端与所述厌氧池210的内壁连接，也即将所述虹吸组件4固定在合适的位置。所述虹吸组件4的固定方式，除了使用支杆9固定之外，还可采用现有技术中其他固定方式，只要能实现固定的方案均可。
在一实施例中，参照图1、图2、图6和图7，太阳能跟踪单元7，包括安装在地面上的太阳能供能组件710，所述太阳能供能组件710用于接收太阳光转换成电能，为生活污水处理系统提供动能。可选地，所述太阳能供能组件710包括太阳能板7101、与所述太阳能板7101连接的位置调节机构、安装在所述太阳能板7101上的光电检测器7102及PLC控制器7103，所述光电检测器7102在所述位置调节机构的带动下进行旋转并将获取的光量子强度及对应的角度信息传输到所述PLC控制器7103，所述角度信息为太阳的高度角和方位角变化，所述PLC控制器7103根据所述光量子强度及对应的角度信息控制所述位置调节机构；所述太阳能板7101通过逆变器与所述第一潜污泵130、第二潜污泵330或所述潜水泵540的控制箱电连接，为系统供电。可理解地，所述太阳能供能组件710接收太阳光如何转换成电能，又将电能输送给本发明的系统供电，现有技术中有很多方案可以提供参考，这个点不是本发明重点保护的范围，在此不再赘述。所述的污水处理系统中各个部分中的动力元件均可通过所述太阳能供能组件710提供动能。
具体实施时可参照现有技术中的太阳能提供电能的方案，优选地，所述PLC控制器7103的控制电路有输入、输出接口，当光电检测器7102受光充足时，PLC控制器7103的输入端子连接的外部按钮断开，即PLC控制器7103无法收到有效的反馈信号，内部CPU在输入端读入的数据是“0”或“1”(根据程序设定)；当光电检测器7102受光不足或者接受不到光源时，PLC控制器7103的输入端子连接的外部按钮闭合时，此时PLC的控制电源(一般为直流24V)的正极(或负极)经过外部触点到达公共端，最终回到电源负极(或正极)，实现闭环。此时，PLC控制器7103的输出接口电路将CPU送出的弱电控制信号转换成实际需要的强电信号输出，向位置调节机构输出控制信号，从而实现由位置调节机构及其联动执行元件带动载有光电检测器7102的太阳能板7101不间断地向着光源充足方向空间移动的目标。
在一实施例中，参照图6-图7，所述位置调节机构包括翻转机构和与所述翻转机构连接的水平旋转机构，所述翻转机构包括U型框架7104、横跨安装在所述U型框架7104两端的旋转轴7105、套接在所述旋转轴7105上的固定块7106、连接所述旋转轴7105的从动轮7107及与所述从动轮7107啮合的主动轮7108，所述主动轮7108与第一步进电机7109的输出轴连接；所述固定块7106的顶端与所述太阳能板7101的底面固定连接；可理解地，第一步进电机7109的输出轴转动时带动从动轮7107转动，与从动轮7107啮合的主动轮7108随之转动，从而旋转轴7105带动太阳能板7101翻转，实现了太阳能板7101的倾斜角度的调整。
在一实施例中，参照图6-图7，所述水平旋转机构包括支撑杆7110、涡轮蜗杆减速器7111以及与所述涡轮蜗杆减速器7111的连接轴连接的第二步进电机7112，所述PLC控制器7103安装在所述支撑杆7110上，所述支撑杆7110的第一端与所述涡轮蜗杆减速器7111连接，所述支撑杆7110的第二端与所述U型框架7104的拱梁部的底端连接。可理解地，第二步进电机7112启动带动涡轮蜗杆减速器7111的连接轴转动，与连接轴连接的支撑杆7110水平转动，带动太阳能板7101做水平旋转运动，实现了太阳能板7101的水平方向旋转角度的调整。通过太阳能板7101的倾斜角度和水平方向旋转角度的调整，满足了太阳能板7101自动跟踪太阳光的需求，提高了自然光的利用效率。
本发明对现有污水处理设备处理流程进行了优化整合，经本发明的污水处理系统处理后的水可满足中水回用的标准，有利于有效地利用和节约有限的宝贵水资源，又可以减少污、废水排放量，减少水环境的污染，具有明显的社会效益以及环境效益。
本发明还提供了一种生活污水处理的方法，参照图8,包括以下步骤：
初步过滤：汇集排放的生活污水，生活污水先经过粗格栅1202过滤出漂浮物再经细格栅1203过滤出颗粒物再流入污水调节池110进行调节水量和均匀水质，框体1201沿滑轨8滑动运出所述漂浮物及颗粒物；
厌氧放磷：污水调节池110中的生活污水经第一潜污泵130泵入所述厌氧池210进行厌氧放磷处理；
建立虹吸连通模型：根据能量方程建立虹吸连通模型及确定所述连通口440所处的平面与所述进水端410所处的平面之间的高度差Δh，根据所述高度差Δh确定所述连通口440在所述内圆筒4101上的开口位置；所述虹吸连通模型具体为：
设定所述进水端410所处的平面为第一平面，所述连通口440所处的平面为第二平面，设定所述MBR膜池单元3与厌氧池齐210平的平面为0-0平面，0-0平面是基准平面，设定污水通过虹吸组件4自流结束时两个池的水平面平齐，也即污水通过虹吸组件4自流结束时实现MBR膜池单元3的水面在无外界能量补充时达到与厌氧池210相持平的状态；
依据能量方程：
其中，Z1为第一平面的位能，Z2为第二平面的位能，
为第一平面的压能，
第二平面的压能，
第一平面的动能，
第二平面的动能，hw为总能量损失，P1为第一平面的压强，P2为第二平面的压强，α1、α2为动能修正系数，对于同一管道α1＝α2＝1；
根据能量方程确定高度差Δh为：
Δh＝Z1-Z2 (2)
设定污水水流在所述虹吸组件4流动过程中沿程水头损失hf为：
其中，
为圆管层流沿程阻力系数，l为虹吸组件4的长度，d为内圆筒4101的内径，Re为雷诺数；
已知：
其中，v为管内平均流速，v为液体的运动黏性系数，d为内圆筒4101的内径，Q为通过流量；
又水流在虹吸组件4流动过程中进口水头损失hj为：
其中，ζ为局部水头损失系数，v为管内平均流速；
水流在虹吸组件4流动过程中总能量损失hw为：
hw＝hf+hj (7)
根据式(1)至(7)可计算得出所述高度差Δh及确定所述连通口440在所述内圆筒4101上的开口位置。(v、v和ζ的具体数据可在专业书本上的表格查询得到)，确定了高度差Δh就确定了连通口440的设置位置，连通口440不仅不会影响进水端410的正常进水，还能引导水流进入外圆筒4102，利用高度差Δh营造进水端410与出水端430更加显著的压力差，从而将厌氧池210中污水送入MBR膜池单元3中，实现在厌氧池210和MBR膜池单元3单元之间液面高度差不明显的情况下完成污水自流工作。
固液分离：生活污水通过所述虹吸组件4自流入所述MBR膜池单元3中，经所述缺氧区310将大分子量长链有机物分解为易生化的小分子有机物，再经所述好氧区320进行有机物生物降解和生物硝化反应，通过第四输水管350回流到缺氧区310进行反硝化完成固液分离；
杀菌消毒：所述MBR膜池单元3中的上层的清液通过第一输水管520流入所述紫外线消毒池510中，通过所述紫外线杀菌灯5101进行杀菌处理后经第二输水管530进行达标排放或回用；
排污泥：所述MBR膜池单元3中的沉淀污泥通过第二潜污泵330经第三输水管340送至所述污泥消化池610中，经所述污泥消化池610的侧壁上设置的排污管630排出。
利用本发明的生活污水处理系统进行污水处理的方法，在3厌氧池210和MBR膜池单元3之间高度差不明显也能通过本发明的虹吸组件4能完成污水自流入MBR膜池单元3；即便在虹吸流动存在水流阻力时及在有能量损失等情况下，通过本发明的虹吸组件4亦可实现MBR膜池单元3的水面在无外界能量补充时达到与厌氧池210相持平的状态，以便于经MBR膜池单元3处理后符合标准的过滤水经第一输水管520自流入紫外线消毒池510。
以上仅为本发明的部分优先实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种生活污水处理系统，其特征在于，包括：
污水调节单元(1)，包括污水调节池(110)、滑动设置在所述污水调节池(110)侧壁上端的提篮格栅组件(120)和安装在所述污水调节池(110)内的第一潜污泵(130)，待处理的生活污水经所述提篮格栅组件(120)进行初步过滤后再经所述污水调节池(110)进行调节水量和均匀水质；
厌氧放磷单元(2)，包括厌氧池(210)，所述厌氧池(210)设置在所述污水调节单元(1)的后端，经所述污水调节池(110)处理后的生活污水经所述第一潜污泵(130)泵入所述厌氧池(210)进行厌氧放磷处理；
MBR膜池单元(3)，设置在所述厌氧放磷单元(2)的后端，包括依次设置的缺氧区(310)、好氧区(320)和第二潜污泵(330)，经所述厌氧池(210)处理后的生活污水通过虹吸组件(4)自流入所述MBR膜池单元(3)完成固液分离；
所述虹吸组件(4)包括依次连接的设置在所述厌氧池(210)内的进水端(410)、弯肘段(420)及设置在所述缺氧区(310)的出水端(430)，所述进水端(410)高于所述出水端(430)且所述进水端(410)处的压强大于所述出水端(430)处的压强；所述进水端(410)由内圆筒(4101)和套接在所述内圆筒(4101)外部的外圆筒(4102)组成，所述内圆筒(4101)和外圆筒(4102)的第一端面均具有开口且处于同一平面，所述内圆筒(4101)的第二端长于所述外圆筒(4102)的第二端，所述弯肘段(420)连接于所述内圆筒(4101)的第二端，所述内圆筒(4101)的第一端的上部侧壁开设有连通口(440)，使得所述连通口(440)所处的平面与所述进水端(410)所处的平面具有高度差Δh；
紫外线消毒单元(5)，包括紫外线消毒池(510)，所述MBR膜池单元(3)中的清液通过第一输水管(520)流入所述紫外线消毒池(510)中进行杀菌处理后经第二输水管(530)进行达标排放或回用；
污泥消化单元(6)，包括污泥消化池(610)，所述MBR膜池单元(3)中的污泥通过第二潜污泵(330)经第三输水管(340)送至所述污泥消化池(610)中，所述污泥消化池(610)与所述污水调节池(110)之间设置有第五输水管(620)；
太阳能跟踪单元(7)，包括安装在地面上的太阳能供能组件(710)，所述太阳能供能组件(710)为所述生活污水处理系统提供动能。
2.根据权利要求1所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述提篮格栅组件(120)包括框体(1201)、粗格栅(1202)和细格栅(1203)，所述粗格栅(1202)和细格栅(1203)自上而下地设置在所述框体(1201)的内壁上，所述框体(1201)通过滑轨(8)安装在所述污水调节池(110)的上端侧壁上。
3.根据权利要求1所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述虹吸组件(4)通过支杆(9)固定安装在所述厌氧池(210)与所述缺氧区(310)之间，所述支杆(9)的一端与所述弯肘段(420)连接，所述支杆(9)的另一端与所述厌氧池(210)的内壁连接。
4.根据权利要求1所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述紫外线消毒池(510)的上端内壁上安装有紫外线杀菌灯(5101)。
5.根据权利要求4所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述紫外线消毒池(510)内设置有潜水泵(540)，所述潜水泵(540)与所述第二输水管(530)连通。
6.根据权利要求5所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述第五输水管(620)的第一端设置于所述污泥消化池(610)中，所述第五输水管(620)的第二端设置于污水调节池(110)中，所述第一端所处的平面高于所述第二端所处的平面，所述污泥消化池(610)的底部侧壁上设置有排污管(630)。
7.根据权利要求1所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述太阳能供能组件(710)包括太阳能板(7101)、与所述太阳能板(7101)连接的位置调节机构、安装在所述太阳能板(7101)上的光电检测器(7102)及PLC控制器(7103)，所述光电检测器(7102)在所述位置调节机构的带动下进行旋转并将获取的光量子强度及对应的角度信息传输到所述PLC控制器(7103)，所述PLC控制器(7103)根据所述光量子强度及对应的角度信息控制所述位置调节机构；所述太阳能板(7101)通过逆变器与所述第一潜污泵(130)、第二潜污泵(330)或所述潜水泵(540)的控制箱电连接。
8.根据权利要求7所述的生活污水处理系统，其特征在于，所述位置调节机构包括翻转机构和与所述翻转机构连接的水平旋转机构，所述翻转机构包括U型框架(7104)、横跨安装在所述U型框架(7104)两端的旋转轴(7105)、套接在所述旋转轴(7105)上的固定块(7106)、连接所述旋转轴(7105)的从动轮(7107)及与所述从动轮(7107)啮合的主动轮(7108)，所述主动轮(7108)与第一步进电机(7109)的输出轴连接；所述固定块(7106)的顶端与所述太阳能板(7101)的底面固定连接；
所述水平旋转机构包括支撑杆(7110)、涡轮蜗杆减速器(7111)以及与所述涡轮蜗杆减速器(7111)的连接轴连接的第二步进电机(7112)，所述PLC控制器(7103)安装在所述支撑杆(7110)上，所述支撑杆(7110)的第一端与所述涡轮蜗杆减速器(7111)连接，所述支撑杆(7110)的第二端与所述U型框架(7104)的拱梁部的底端连接。
9.一种利用如权利要求1-8任一所述的生活污水处理系统进行污水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、初步过滤：汇集排放的生活污水，生活污水先经过粗格栅(1202)过滤出漂浮物再经细格栅(1203)过滤出颗粒物再流入污水调节池(110)进行调节水量和均匀水质，所述框体(1201)沿滑轨(8)滑动运出所述漂浮物及颗粒物；
S2、厌氧放磷：污水调节池(110)中的生活污水经第一潜污泵(130)泵入所述厌氧池(210)进行厌氧放磷处理；
S3、建立虹吸连通模型：根据能量方程建立虹吸连通模型及确定所述连通口(440)所处的平面与所述进水端(410)所处的平面之间的高度差Δh，根据所述高度差Δh确定所述连通口(440)在所述内圆筒(4101)上的开口位置；
S4、固液分离：生活污水通过所述虹吸组件(4)自流入所述MBR膜池单元(3)中，经所述缺氧区(310)将大分子量长链有机物分解为易生化的小分子有机物，再经所述好氧区(320)进行有机物生物降解和生物硝化反应，通过第四输水管(350)回流到缺氧区(310)进行反硝化完成固液分离；
S5、杀菌消毒：所述MBR膜池单元(3)中的上层的清液通过第一输水管(520)流入所述紫外线消毒池(510)中，通过所述紫外线杀菌灯(5101)进行杀菌处理后经第二输水管(530)进行达标排放或回用；
S6、排污泥：所述MBR膜池单元(3)中的沉淀污泥通过第二潜污泵(330)经第三输水管(340)送至所述污泥消化池(610)中，经所述污泥消化池(610)的侧壁上设置的排污管(630)排出。
10.根据权利要求9所述的利用所述的生活污水处理系统进行污水处理的方法，其特征在于，所述虹吸连通模型具体为：
设定所述进水端(410)所处的平面为第一平面，所述连通口(440)所处的平面为第二平面，设定所述MBR膜池单元(3)与厌氧池(210)齐平的平面为0-0平面，依据能量方程：
其中，Z1为第一平面的位能，Z2为第二平面的位能，
为第一平面的压能，
第二平面的压能，
第一平面的动能，
第二平面的动能，hw为总能量损失，P1为第一平面的压强，P2为第二平面的压强，α1、α2为动能修正系数，对于同一管道α1＝α2＝1；
根据能量方程确定高度差Δh为：
Δh＝Z1-Z2 (2)
设定污水水流在所述虹吸组件(4)流动过程中沿程水头损失hf为：
其中，
为圆管层流沿程阻力系数，l为虹吸组件的长度，d为内圆筒的内径，Re为雷诺数；
已知：
其中，v为管内平均流速，v为液体的运动黏性系数，d为内圆筒的内径，Q为通过流量；
又水流在虹吸组件(4)流动过程中进口水头损失hj为：
其中，ζ为局部水头损失系数，v为管内平均流速；
水流在虹吸组件(4)流动过程中总能量损失hw为：
hw＝hf+hj (7)
根据式(1)至(7)可计算得出所述高度差Δh及确定所述连通口(440)在所述内圆筒(4101)上的开口位置。
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| CN202211481293.0A CN115716691A (zh) | 2022-11-24 | 2022-11-24 | 一种生活污水处理系统及利用其进行污水处理的方法 |
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- 2022-11-24 CN CN202211481293.0A patent/CN115716691A/zh active Pending
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