公布日：2023.04.11
申請(qǐng)日：2022.12.30
分類(lèi)號(hào)：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F7/00(2006.01)N;C02F1/28(2023.01)N;C02F3/00(2023.01)N;C02F3/10(2023.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種分散式污水處理系統(tǒng)，包括分散型污水處理單元、智能網(wǎng)關(guān)、大數(shù)據(jù)處理單元、指標(biāo)計(jì)算單元和指令處理端；所述分散型污水處理單元包括若干個(gè)污水處理模塊，污水處理模塊根據(jù)污染源區(qū)域進(jìn)行劃分；所述污水處理模塊包括污水處理機(jī)構(gòu)、PLC控制器和數(shù)據(jù)采集單元，污水處理機(jī)構(gòu)分別與PLC控制器和數(shù)據(jù)采集單元連接，PLC控制器和數(shù)據(jù)采集單元均與所述智能網(wǎng)關(guān)連接，智能網(wǎng)關(guān)通過(guò)5G或4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與所述大數(shù)據(jù)處理單元連接；大數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)B/S方式與指令處理端進(jìn)行通訊；所述大數(shù)據(jù)處理單元與指標(biāo)計(jì)算單元通過(guò)5G或4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并及時(shí)對(duì)污水處理系統(tǒng)進(jìn)行控制處理污水，且處理費(fèi)用小。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種分散式污水處理系統(tǒng)，包括大數(shù)據(jù)處理單元、指令處理端、數(shù)據(jù)采集單元，其特征在于：所述大數(shù)據(jù)處理單元獲取指標(biāo)計(jì)算單元的各污水處理模塊的污染指標(biāo)削減量數(shù)據(jù)連同采集數(shù)據(jù)、PLC控制器的運(yùn)行參數(shù)發(fā)送到指令處理端，獲取指令處理端發(fā)送的對(duì)污水處理機(jī)構(gòu)的控制信息，并通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)傳輸給PLC控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理單元的遠(yuǎn)程控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分散式污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集單元包括：水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀用于測(cè)量污染源的水質(zhì)指標(biāo)量Q數(shù)據(jù)，所述Q數(shù)據(jù)包括泥渣含量、氨氮濃度、COD濃度、TN濃度和TP濃度；流量計(jì)用于測(cè)量污水源的水流速度V數(shù)據(jù)，濃度測(cè)量?jī)x用于測(cè)量污水源的水質(zhì)濃度CS數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)將采集數(shù)據(jù)上傳至大數(shù)據(jù)處理單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分散式污水處理系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù)采集單元將采集的水質(zhì)指標(biāo)量Q數(shù)據(jù)通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)傳輸給大數(shù)據(jù)處理單元，再由大數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送至指令處理端，指令處理端根據(jù)采集的數(shù)據(jù)向PLC控制器發(fā)送控制信息，由PLC控制器控制水泵將污水送入污水處理機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分散式污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的指令處理端獲取大數(shù)據(jù)處理單元輸出的污染指標(biāo)削減量數(shù)據(jù)、采集數(shù)據(jù)和PLC控制器的運(yùn)行參數(shù)，指令處理端通過(guò)授權(quán)可以在線(xiàn)控制設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、控制設(shè)備啟停。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種分散式污水處理系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求3所述的分散式污水處理系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述水質(zhì)指標(biāo)量Q數(shù)據(jù)中泥渣含量、氨氮濃度、COD濃度、TN濃度和TP濃度均超標(biāo)時(shí)，PLC控制器控制水泵將污水送入初沉池；當(dāng)所述水質(zhì)指標(biāo)量Q數(shù)據(jù)中氨氮濃度、COD濃度、TN濃度和TP濃度超標(biāo)時(shí)，PLC控制器控制水泵將污水送入有機(jī)物處理池；當(dāng)所述水質(zhì)指標(biāo)量Q數(shù)據(jù)符合排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，PLC控制器控制水泵將水排出。
發(fā)明內(nèi)容
基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了分散式污水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并及時(shí)對(duì)污水處理系統(tǒng)進(jìn)行控制處理污水，且處理費(fèi)用小。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
一種分散式污水處理系統(tǒng)，包括分散型污水處理單元、智能網(wǎng)關(guān)、大數(shù)據(jù)處理單元、指標(biāo)計(jì)算單元和指令處理端；所述分散型污水處理單元包括若干個(gè)污水處理模塊，污水處理模塊根據(jù)污染源區(qū)域進(jìn)行劃分；所述污水處理模塊包括污水處理機(jī)構(gòu)、PLC控制器和數(shù)據(jù)采集單元，污水處理機(jī)構(gòu)分別與PLC控制器和數(shù)據(jù)采集單元連接，PLC控制器和數(shù)據(jù)采集單元均與所述智能網(wǎng)關(guān)連接，智能網(wǎng)關(guān)通過(guò)5G或4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與所述大數(shù)據(jù)處理單元連接；大數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)B/S方式與指令處理端進(jìn)行通訊；所述大數(shù)據(jù)處理單元與指標(biāo)計(jì)算單元通過(guò)5G或4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接；
所述數(shù)據(jù)采集單元，用于采集水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀、流量計(jì)和濃度測(cè)量?jī)x的檢測(cè)數(shù)據(jù)，所述水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀用于測(cè)量污染源的水質(zhì)指標(biāo)量Q數(shù)據(jù)，所述Q數(shù)據(jù)包括泥渣含量、氨氮濃度、COD濃度、TN濃度和TP濃度；所述流量計(jì)用于測(cè)量污水源的水流速度V數(shù)據(jù)，所述濃度測(cè)量?jī)x用于測(cè)量污水源的水質(zhì)濃度CS數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)將采集數(shù)據(jù)上傳至大數(shù)據(jù)處理單元；
所述指標(biāo)計(jì)算單元，用于計(jì)算各污水處理模塊的污染指標(biāo)削減量,計(jì)算公式如式(1)：ΔQ＝∫(Q-QS)×V+∑n≥1(QS-QO)×CS；
其中ΔQ為污染指標(biāo)削減量，n為污水處理模塊的數(shù)量，Q為第n個(gè)污染源的水質(zhì)指標(biāo)量，QS為水質(zhì)指標(biāo)目標(biāo)量，Q0為河流匯入口的水質(zhì)指標(biāo)量為1，V為污水源的水流速度，CS為污水源的水質(zhì)濃度數(shù)據(jù)；
所述QS為水質(zhì)指標(biāo)目標(biāo)量為：化學(xué)需氧量≦35mg/L；COD≦3mg/L；溶解氧≧5.8mg/L；河流流量≥0.5m3/s；
所述污水處理機(jī)構(gòu)包括依次聯(lián)通的初沉池、砂濾池、有機(jī)物處理池；所述初沉池、砂濾池、有機(jī)物處理池均與PLC控制器和數(shù)據(jù)采集單元連接；所述初沉池用于去除大部分懸浮物、泥渣等物質(zhì)；所述砂濾池用于過(guò)濾去除小顆粒物；所述有機(jī)物處理池用于去除有機(jī)污染物；
所述PLC控制器用于獲取污水處理機(jī)構(gòu)的運(yùn)行參數(shù)并通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)上傳至大數(shù)據(jù)處理單元。
優(yōu)選地，所述智能網(wǎng)關(guān)包括微處器、嵌入式操作單元、存儲(chǔ)器和通訊接口、5G/4G通訊模塊，具有采集服務(wù)功能和數(shù)據(jù)服務(wù)功能；數(shù)據(jù)分區(qū)打包壓縮，進(jìn)行周期性發(fā)送；智能網(wǎng)關(guān)通過(guò)藍(lán)牙與PLC控制器進(jìn)行雙向通訊，智能網(wǎng)關(guān)通過(guò)5G/4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向通訊。
優(yōu)選地，所述大數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)含數(shù)據(jù)庫(kù)，用于接收和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)采集單元輸出的采集數(shù)據(jù)、PLC控制器的運(yùn)行參數(shù)，大數(shù)據(jù)處理單元獲取指標(biāo)計(jì)算單元的各污水處理模塊的污染指標(biāo)削減量數(shù)據(jù)連同采集數(shù)據(jù)、PLC控制器的運(yùn)行參數(shù)發(fā)送到指令處理端，獲取指令處理端發(fā)送的對(duì)污水處理機(jī)構(gòu)的控制信息，并通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)傳輸給PLC控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理單元的遠(yuǎn)程控制。
優(yōu)選地，所述的指令處理端，采用PC機(jī)、安卓或IOS移動(dòng)設(shè)備，獲取大數(shù)據(jù)處理單元輸出的污染指標(biāo)削減量數(shù)據(jù)、采集數(shù)據(jù)和PLC控制器的運(yùn)行參數(shù)，指令處理端通過(guò)授權(quán)可以在線(xiàn)控制設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、控制設(shè)備啟停；查詢(xún)歷史數(shù)據(jù)，報(bào)警記錄。
優(yōu)選地，所述PLC控制器還連接有水泵，所述水泵與數(shù)據(jù)采集單元連接；數(shù)據(jù)采集單元將采集的水質(zhì)指標(biāo)量Q數(shù)據(jù)通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)傳輸給大數(shù)據(jù)處理單元，再由大數(shù)據(jù)處理單元發(fā)送至指令處理端，指令處理端根據(jù)采集的數(shù)據(jù)向PLC控制器發(fā)送控制信息，由PLC控制器控制水泵將污水送入污水處理機(jī)構(gòu)；當(dāng)所述水質(zhì)指標(biāo)量Q數(shù)據(jù)中泥渣含量、氨氮濃度、COD濃度、TN濃度和TP濃度均超標(biāo)時(shí)，PLC控制器控制水泵將污水送入初沉池；當(dāng)所述水質(zhì)指標(biāo)量Q數(shù)據(jù)中氨氮濃度、COD濃度、TN濃度和TP濃度超標(biāo)時(shí)，PLC控制器控制水泵將污水送入有機(jī)物處理池；當(dāng)所述水質(zhì)指標(biāo)量Q數(shù)據(jù)符合排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，PLC控制器控制水泵將水排出。
優(yōu)選地，所述有機(jī)物處理池包括依次聯(lián)通的一級(jí)處理池、二級(jí)處理池和三級(jí)處理池，所述一級(jí)處理池內(nèi)設(shè)置有懸浮填料，底部設(shè)有微阻力大流量曝氣盤(pán)；所述二級(jí)處理池內(nèi)填充生物基質(zhì)填料；所述三級(jí)處理池內(nèi)設(shè)置有吸附劑填料，三級(jí)處理池上設(shè)有排水口。
優(yōu)選地，所述初沉池的總面積根據(jù)公式(2)確定：
SA＝M*Vs*D/Hs(2)
式中，SA是初沉池總建設(shè)面積(m2)；M是單位時(shí)間內(nèi)泥渣沉淀于初沉池的體積系數(shù)，取值為0.01～0.1；Vs是泥渣的體積流量；D是污水在基質(zhì)強(qiáng)化處理系統(tǒng)中停留時(shí)間；Hs是初沉池的最高水位。
優(yōu)選地，所述有機(jī)物處理池的總面積根據(jù)公式(3)確定：
Sp＝N*PA(3)
式中，Sp是有機(jī)物處理池總面積(m2)，N是日均污水流量(m3/s)；PA是有機(jī)物處理系數(shù)，取值1.8～5.5(s/m)。
優(yōu)選地，所述生物基質(zhì)填料選自經(jīng)過(guò)殺菌的秸稈、果皮或羊糞中的一種或任意一種；所述吸附劑填料粒徑為100-1000nm，吸附劑填料選自活性炭或陶瓷。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了適用于農(nóng)村的分散型污水處理系統(tǒng)，采用5G/4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向通訊，對(duì)分散的污水處理區(qū)域進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制，利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，增加了分散型污水處理系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制的及時(shí)性和實(shí)用性，減少了人力成本。指標(biāo)計(jì)算單元采用計(jì)算公式運(yùn)算出各污水處理模塊的污染指標(biāo)削減量，指令處理端授權(quán)修改控制設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、控制設(shè)備啟停，或者授權(quán)PLC控制器字形調(diào)整控制設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和控制設(shè)備啟停，從而解決了難以設(shè)定和控制污水處理設(shè)備參數(shù)設(shè)置的問(wèn)題；智能網(wǎng)關(guān)將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)打包壓縮，進(jìn)行周期性發(fā)送，從而節(jié)省流量費(fèi)用，解決了系統(tǒng)流量使用費(fèi)用高的問(wèn)題。采用本發(fā)明技術(shù)方案，污水首先經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集單元進(jìn)行分析后，將采集數(shù)據(jù)經(jīng)智能網(wǎng)關(guān)傳輸至大數(shù)據(jù)處理單元，再經(jīng)指令處理端根據(jù)污水中污染物的種類(lèi)反饋到PLC控制器，通過(guò)PLC控制器控制水泵將污水送至相應(yīng)的池子中，由此污水不必經(jīng)過(guò)污水處理機(jī)構(gòu)的各個(gè)池子，按污染種類(lèi)分別處理，一經(jīng)數(shù)據(jù)采集單元檢測(cè)合格后，便反饋至指令處理端由PLC控制器控制排水，減少了污水處理的流程步驟，提高了污水處理效率，同時(shí)也節(jié)約了成本，降低了污水處理費(fèi)用。
（發(fā)明人：戴家旗;于德順;戴家鳳;孟衛(wèi)莉）
