基于集散式监控体系的农村污水一体化处理设备及方法与流程

本发明涉及一种农村污水处理技术，尤其是一种基于集散式监控体系的农村污水一体化处理技术。

背景技术：

目前我国广大农村环境现状不容乐观，大部分农村几乎没有完善的排水管网建设，并且缺乏配套的污水处理设施，这给农村生活污水的处理造成了极大的阻碍。当前典型的农村生活污水处理工艺主要包括生态处理系统(湿地技术、地下渗滤处理技术及高效稳定塘处理技术)、生物处理系统(无动力厌氧处理技术、好氧生物技术和厌氧好氧一体化技术)及生物+生态处理系统(厌氧池+复合型人工湿地技术和漂浮植物塘+化粪池技术)，但是这些处理技术存在或易堵塞、或适用范围小、或经济基础差、或占地面积大及运行成本高且不容易监测其运行状况的缺点。

ords集散式监控体系可对不同地方的处理设备进行集中观察，有助于掌握各部件的运行状况；而且可通过互联网传输监测数据，经过云计算及时将设备运行状况反馈至设备管理人员，若有问题可及时解决。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种可实时监控系统运行状况、剩余污泥减量化、不易堵塞的基于集散式监控体系的农村污水一体化处理设备；另一目的是提供一种采用基于集散式监控体系的农村污水一体化处理设备进行污水处理的方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

基于集散式监控体系的农村污水一体化处理设备，包括污水处理系统、ords监控系统、太阳能供电系统；所述太阳能供电系统与所述污水处理系统和ords监控系统连接以给污水处理系统和ords监控系统供电。

所述污水处理系统包括多个污水处理单元,所述多个污水处理单元包括依次相连的预处理池、调节池、缺氧池、好氧膜池、人工景观区，污水从预处理池进入，最终从人文景观区流出污水处理系统，所述人工景观区具有过滤和生物处理功能。

所述ords监控系统为集散式在线实时诊断系统，包括实时监控设备、物联网接入设备、服务器、控制终端设备，所述实时监控设备包括设置于污水处理系统中的plc芯片、液位计、流量传感器、电动阀、压力感应器、电流表，所述物联网接入设备通过串口与所述实时监控设备相连以接收污水处理系统中各处理单元输出的数据，所述物联网接入设备与所述服务器相连以将数据传输到服务器上；所述控制终端设备包括与所述服务器相连的计算机或手机，以查看设备运行状况或进行相应操作。

所述液位计用以监控各单元的液位以控制不同泵的开闭状态；所述压力感应器安装于好氧膜池，用以检测mbr膜的实时压力，以根据压力来控制好氧膜池的产水及反洗状态；所述流量传感器用以监控污水处理的实时流量；所述电动阀安装于各污水处理单元以控制各污水处理单元不同部位的处理状态；所述电流表安装于各污水处理单元以监控各元件是否处于运行状态。

数据传输方式可采用无线或有线的方式，进一步地，服务器可为云服务器。

进一步优化的技术方案是，所述污水处理系统中的多个污水处理单元还包括mosa厌氧反应器，作用为对系统中低效污泥进行厌氧处理，其与好氧膜池通过污泥管和第二污泥回流管相连以实现污泥的双向流动，好氧膜池中的污泥通过所述的污泥管进入mosa厌氧反应器，mosa厌氧反应器中处理后的污泥通过所述的第二污泥回流管转入好氧膜池。

进一步优化的技术方案是，所述mosa厌氧反应器还包括水封罐、污泥泵，并安装有实时监控设备中的液位计；所述水封罐设置于mosa厌氧反应器的顶部，其作用为隔绝空气，以维持厌氧反应器的压力，起阻火器的作用，同时还具有一定的沼气净化效果；所述污泥泵与所述的第二污泥回流管相连，为污泥回流提供动力。

进一步优化的技术方案是，所述人工景观区包括植被和填料。所述植被为荷花，填料为鹅卵石。充分利用植物对水体的净化作用，进一步对水体进行达标处理，同时，可美化周围环境。

进一步优化的技术方案是，所述太阳能供电系统包括依次电连接的太阳能电池序列、太阳能充电控制器、蓄电池组、逆变器、负载和公众电网。

进一步优化的技术方案是，所述预处理池中设置有为细格栅，以去除水中塑料袋等易被格栅拦截的非溶解性悬浮物和部分油脂。所述厌氧区的有效区域内还设有立式分布的弹性填料。

进一步优化的技术方案是，所述缺氧池和好氧膜池之间还设置有第一污泥回流管，用于使好氧膜池的污泥回流至缺氧池。

进一步优化的技术方案是，所述好氧膜池包括膜组件、污泥曝气管、管式曝气器，并安装有所述实时监控设备中的液位计；所述膜组件中的膜为mbr中空纤维膜；所述管式曝气器设置于好氧膜池的底部；所述mbr膜组件位于管式曝气器的上方。所述污泥曝气管与所述的第一污泥回流管相连，为污泥回流提供动力，不仅安装方便，还能起到节能和节省设备的作用。mbr膜组件作为mbr好氧区的主体，其作用是为微生物提供附着场所，以保证污水的进一步处理，同时阻拦部分微生物流出系统，使微生物发挥最大化作用，此外，还可以使泥水分离。

进一步优化的技术方案是，所述污水处理系统采用一体化设计，在空间上采取上下层结构。

基于集散式监控体系的农村污水一体化处理方法，包括以下步骤：

s1、通过收集管将分散式的农村污水引于预处理池中，经过预处理去除污水中的部分油脂及易被格栅拦截的悬浮物后流入调节池；

s2、在调节池中调节污水处理系统中的水量及水质，其中，设置水力停留时间为8h，ph控制在6～9；

s3、经过调节池后的污水由提升泵打入缺氧池中，进行脱氮除磷处理，随后进入好氧膜池以去除污水中的有机物，其中，好氧池与缺氧池停留时时间比为3:1，具体停留时间根据处理水量及处理标准确定；

s4、经好氧膜池处理后的水体流入人工景观区，进行进一步的过滤及生物处理，最终达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》排放；

s5、好氧膜池中的剩余污泥一部分回流至厌氧池，一部分进入mosa厌氧反应器，在mosa厌氧反应器处理后全部回流入好氧膜池以回收利用，使剩余污泥产量降低，同时可解决剩余污泥堵塞膜的问题；同时由mosa厌氧反应器回流至好氧膜池的部分污泥再回流至厌氧池以进一步回收利用；

s6、ords监控系统的物联网输入设备通过串口与实时监控设备相连，接收污水处理系统中各处理单元输出的数据，并将数据传输到服务器上，服务器经过相应处理后将数据转发至电脑或手机上的应用程序上，以实时掌握设备运行状况。

同时，本发明的供电系统还可以采用风力发电系统，或者太阳能、风能一体化供电。

本发明的有益效果在于：采用集散式监控系统，各污水处理系统、采集器可位于不同地点的处理现场，而监控查看处理设备可集中于一处，有利于集中观察和处理，实时掌握各运行状况，无需专人看守，适合于广大农村的实际情况；通过在污水处理系统中设置mosa厌氧反应器单元，可减少剩余污泥量，且可降低堵塞的风险，也可延长mbr膜的寿命，降低运行成本；使用太阳能给系统供能，减少能耗，人工景观区兼具污水生态处理和景观的双重功能，适合广大农村实际；污水处理设备一体化结构设计，整个系统供能、监控、处理于一体，可节省用地。

附图说明

图1为本发明的污水处理系统的的工作流程图(实箭头表示污水流向，虚箭头代表污泥流向)。

图2为本发明的太阳能供电示意图。

图3为本发明的太阳能供电系统的结构示意图。

图4为本发明的ords监控系统总体框架图。

图5为本发明的污水处理系统中部分结构示意图。

附图标记：；1-污水处理系统；2-缺氧池；3-好氧膜池；4-mosa厌氧反应器；5-进水管；6-弹性填料；7-第一污泥回流管；8-管式曝气器；9-污泥曝气管；10-mbr膜组件；11-污泥管；12-集水管；13-污泥泵；14-第二污泥回流管；15-水封罐；16-太阳能电池序列；17-太阳能充电控制器；18-蓄电池组；19-逆变器；20-负载；21-公众电网。

具体实施方式

如图1～图5所示，基于集散式监控体系的农村污水一体化处理设备，包括污水处理系统1、ords监控系统、太阳能供电系统；所述太阳能供电系统与所述污水处理系统1和ords监控系统连接以给污水处理系统1和ords监控系统供电。

所述污水处理系统1包括多个污水处理单元,所述多个污水处理单元包括依次相连的预处理池、调节池、缺氧池2、好氧膜池3、人工景观区，污水从预处理池进入，最终从人文景观区流出污水处理系统1，所述人工景观区具有过滤和生物处理功能。

所述ords监控系统为集散式在线实时诊断系统，包括实时监控设备、物联网接入设备、服务器、控制终端设备，所述实时监控设备包括设置于污水处理系统1中的plc芯片、液位计、流量传感器、电动阀、压力感应器、电流表，所述物联网接入设备通过串口与所述实时监控设备相连以接收污水处理系统1中各处理单元输出的数据，所述物联网接入设备与所述服务器相连以将数据传输到服务器上；所述控制终端设备包括与所述服务器相连的计算机或手机，以查看设备运行状况或进行相应操作。

所述液位计用以监控各单元的液位以控制不同泵的开闭状态；所述压力感应器安装于好氧膜池3，用以检测mbr膜的实时压力，以根据压力来控制好氧膜池3的产水及反洗状态；所述流量传感器用以监控污水处理的实时流量；所述电动阀安装于各污水处理单元以控制各污水处理单元不同部位的处理状态；所述电流表安装于各污水处理单元以监控各元件是否处于运行状态。

数据传输方式可采用无线或有线的方式，进一步地，服务器可为云服务器。

所述污水处理系统1中的多个污水处理单元还包括mosa厌氧反应器4，作用为对系统中低效污泥进行厌氧处理，其与好氧膜池3通过污泥管11和第二污泥回流管14相连以实现污泥的双向流动，好氧膜池3中的污泥通过所述的污泥管11进入mosa厌氧反应器4，mosa厌氧反应器4中处理后的污泥通过所述的第二污泥回流管14转入好氧膜池3。

所述mosa厌氧反应器4还包括水封罐15、污泥泵13，并安装有实时监控设备中的液位计；所述水封罐15设置于mosa厌氧反应器4的顶部，其作用为隔绝空气，以维持厌氧反应器的压力，起阻火器的作用，同时还具有一定的沼气净化效果；所述污泥泵13与所述的第二污泥回流管14相连，为污泥回流提供动力。

所述人工景观区包括植被和填料。所述植被为荷花，填料为鹅卵石。充分利用植物对水体的净化作用，进一步对水体进行达标处理，同时，可美化周围环境。

所述太阳能供电系统包括依次电连接的太阳能电池序列16、太阳能充电控制器17、蓄电池组18、逆变器19、负载20和公众电网21。

所述预处理池中设置有为细格栅，以去除水中塑料袋等易被格栅拦截的非溶解性悬浮物和部分油脂。

所述缺氧池2和好氧膜池3之间还设置有第一污泥回流管7，用于使好氧膜池3的污泥回流至缺氧池2。

所述厌氧区的有效区域内还设有立式分布的弹性填料6。

所述好氧膜池3包括膜组件、污泥曝气管9、管式曝气器8，并安装有所述实时监控设备中的液位计；所述膜组件中的膜为mbr中空纤维膜；所述管式曝气器8设置于好氧膜池3的底部；所述mbr膜组件10位于管式曝气器8的上方。所述污泥曝气管9与所述的第一污泥回流管7相连，为污泥回流提供动力，不仅安装方便，还能起到节能和节省设备的作用。mbr膜组件10作为mbr好氧区的主体，其作用是为微生物提供附着场所，以保证污水的进一步处理，同时阻拦部分微生物流出系统，使微生物发挥最大化作用，此外，还可以使泥水分离。

所述污水处理系统1采用一体化设计，在空间上采取上下层结构。

基于集散式监控体系的农村污水一体化处理方法，包括以下步骤：

s1、通过收集管将分散式的农村污水引于预处理池中，经过预处理去除污水中的部分油脂及易被格栅拦截的悬浮物后流入调节池；

s2、在调节池中调节污水处理系统1中的水量及水质，其中，设置水力停留时间为8h，ph控制在6～9；

s3、经过调节池后的污水由提升泵打入缺氧池2中，进行脱氮除磷处理，随后进入好氧膜池3以去除污水中的有机物，其中，好氧池与缺氧池2停留时时间比为3:1，具体停留时间根据处理水量及处理标准确定；

s4、经好氧膜池3处理后的水体流入人工景观区，进行进一步的过滤及生物处理，最终达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》排放；

s5、好氧膜池3中的剩余污泥一部分回流至厌氧池，一部分进入mosa厌氧反应器4，在mosa厌氧反应器4处理后全部回流入好氧膜池3以回收利用，使剩余污泥产量降低，同时可解决剩余污泥堵塞膜的问题；同时由mosa厌氧反应器回流至好氧膜池3的部分污泥再回流至厌氧池以进一步回收利用；

s6、ords监控系统的物联网输入设备通过串口与实时监控设备相连，接收污水处理系统1中各处理单元输出的数据，并将数据传输到服务器上，服务器经过相应处理后将数据转发至电脑或手机上的应用程序上，以实时掌握设备运行状况。

同时，本发明的供电系统还可以采用风力发电系统，或者太阳能、风能一体化供电。

本发明可将污水处理系统1中的几个单元联合制成一体化设备，在此基础上，利用农村地域广阔的优点，使用太阳能给系统供能，减少能耗，从而降低运行成本。设备可埋藏在地下面，节省土地，同时地面上还可做绿化，美化环境。无需专人看守，只需每周定期巡视、检查即可。运行中对水量的变化有较强适应性，针对不同的进水水量变化，能够自动调整，确保整个设备的正常运行。污泥产生量少，一般运行二年制取一次沉渣。在清掏运输沉渣过程中无臭氧污染，沉渣可作为植物种植的优质泥土。经过净化的水可达景观水水质标准，可回用于绿化、冲厕、人工湖等场所。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。