公布日：2023.04.11
申請日：2022.12.30
分類(lèi)號：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，包括分散型污水處理單元、智能網(wǎng)關(guān)、大數據處理單元、指標計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，污水處理模塊根據污染源區域進(jìn)行劃分；所述污水處理模塊包括污水處理機構、PLC控制器和數據采集單元，污水處理機構分別與PLC控制器和數據采集單元連接，PLC控制器和數據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 )與所述大數據處理單元連接；大數據處理單元通過(guò)B/S方式與指令處理端進(jìn)行通訊；所述大數據處理單元與指標計算單元通過(guò)5G或4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )連接。該系統能夠實(shí)時(shí)的發(fā)現問(wèn)題，并及時(shí)對污水處理系統進(jìn)行控制處理污水，且處理費用小。
權利要求書(shū)
1.一種分散式污水處理系統，包括大數據處理單元、指令處理端、數據采集單元，其特征在于：所述大數據處理單元獲取指標計算單元的各污水處理模塊的污染指標削減量數據連同采集數據、PLC控制器的運行參數發(fā)送到指令處理端，獲取指令處理端發(fā)送的對污水處理機構的控制信息，并通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)傳輸給PLC控制器實(shí)現對污水處理單元的遠程控制。
2.根據權利要求1所述的一種分散式污水處理系統，其特征在于，所述數據采集單元包括：水質(zhì)監測儀用于測量污染源的水質(zhì)指標量Q數據，所述Q數據包括泥渣含量、氨氮濃度、COD濃度、TN濃度和TP濃度；流量計用于測量污水源的水流速度V數據，濃度測量?jì)x用于測量污水源的水質(zhì)濃度CS數據；數據采集單元通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)將采集數據上傳至大數據處理單元。
3.根據權利要求2所述的一種分散式污水處理系統，其特征在于，數據采集單元將采集的水質(zhì)指標量Q數據通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)傳輸給大數據處理單元，再由大數據處理單元發(fā)送至指令處理端，指令處理端根據采集的數據向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構。
4.根據權利要求1所述的一種分散式污水處理系統，其特征在于，所述的指令處理端獲取大數據處理單元輸出的污染指標削減量數據、采集數據和PLC控制器的運行參數，指令處理端通過(guò)授權可以在線(xiàn)控制設備運行參數、控制設備啟停。
5.根據權利要求3所述的一種分散式污水處理系統，其特征在于，根據權利要求3所述的分散式污水處理系統，其特征在于，當所述水質(zhì)指標量Q數據中泥渣含量、氨氮濃度、COD濃度、TN濃度和TP濃度均超標時(shí)，PLC控制器控制水泵將污水送入初沉池；當所述水質(zhì)指標量Q數據中氨氮濃度、COD濃度、TN濃度和TP濃度超標時(shí)，PLC控制器控制水泵將污水送入有機物處理池；當所述水質(zhì)指標量Q數據符合排放標準時(shí)，PLC控制器控制水泵將水排出。
發(fā)明內容
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，該系統能夠實(shí)時(shí)的發(fā)現問(wèn)題，并及時(shí)對污水處理系統進(jìn)行控制處理污水，且處理費用小。
為實(shí)現以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現：
一種分散式污水處理系統，包括分散型污水處理單元、智能網(wǎng)關(guān)、大數據處理單元、指標計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，污水處理模塊根據污染源區域進(jìn)行劃分；所述污水處理模塊包括污水處理機構、PLC控制器和數據采集單元，污水處理機構分別與PLC控制器和數據采集單元連接，PLC控制器和數據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 )與所述大數據處理單元連接；大數據處理單元通過(guò)B/S方式與指令處理端進(jìn)行通訊；所述大數據處理單元與指標計算單元通過(guò)5G或4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )連接；
所述數據采集單元，用于采集水質(zhì)監測儀、流量計和濃度測量?jì)x的檢測數據，所述水質(zhì)監測儀用于測量污染源的水質(zhì)指標量Q數據，所述Q數據包括泥渣含量、氨氮濃度、COD濃度、TN濃度和TP濃度；所述流量計用于測量污水源的水流速度V數據，所述濃度測量?jì)x用于測量污水源的水質(zhì)濃度CS數據；所述數據采集單元通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)將采集數據上傳至大數據處理單元；
所述指標計算單元，用于計算各污水處理模塊的污染指標削減量,計算公式如式(1)：ΔQ＝∫(Q-QS)×V+∑n≥1(QS-QO)×CS；
其中ΔQ為污染指標削減量，n為污水處理模塊的數量，Q為第n個(gè)污染源的水質(zhì)指標量，QS為水質(zhì)指標目標量，Q0為河流匯入口的水質(zhì)指標量為1，V為污水源的水流速度，CS為污水源的水質(zhì)濃度數據；
所述QS為水質(zhì)指標目標量為：化學(xué)需氧量≦35mg/L；COD≦3mg/L；溶解氧≧5.8mg/L；河流流量≥0.5m3/s；
所述污水處理機構包括依次聯(lián)通的初沉池、砂濾池、有機物處理池；所述初沉池、砂濾池、有機物處理池均與PLC控制器和數據采集單元連接；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；所述有機物處理池用于去除有機污染物；
所述PLC控制器用于獲取污水處理機構的運行參數并通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)上傳至大數據處理單元。
優(yōu)選地，所述智能網(wǎng)關(guān)包括微處器、嵌入式操作單元、存儲器和通訊接口、5G/4G通訊模塊，具有采集服務(wù)功能和數據服務(wù)功能；數據分區打包壓縮，進(jìn)行周期性發(fā)送；智能網(wǎng)關(guān)通過(guò)藍牙與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，所述大數據處理單元內含數據庫，用于接收和儲存數據采集單元輸出的采集數據、PLC控制器的運行參數，大數據處理單元獲取指標計算單元的各污水處理模塊的污染指標削減量數據連同采集數據、PLC控制器的運行參數發(fā)送到指令處理端，獲取指令處理端發(fā)送的對污水處理機構的控制信息，并通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)傳輸給PLC控制器實(shí)現對污水處理單元的遠程控制。
優(yōu)選地，所述的指令處理端，采用PC機、安卓或IOS移動(dòng)設備，獲取大數據處理單元輸出的污染指標削減量數據、采集數據和PLC控制器的運行參數，指令處理端通過(guò)授權可以在線(xiàn)控制設備運行參數、控制設備啟停；查詢(xún)歷史數據，報警記錄。
優(yōu)選地，所述PLC控制器還連接有水泵，所述水泵與數據采集單元連接；數據采集單元將采集的水質(zhì)指標量Q數據通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)傳輸給大數據處理單元，再由大數據處理單元發(fā)送至指令處理端，指令處理端根據采集的數據向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構；當所述水質(zhì)指標量Q數據中泥渣含量、氨氮濃度、COD濃度、TN濃度和TP濃度均超標時(shí)，PLC控制器控制水泵將污水送入初沉池；當所述水質(zhì)指標量Q數據中氨氮濃度、COD濃度、TN濃度和TP濃度超標時(shí)，PLC控制器控制水泵將污水送入有機物處理池；當所述水質(zhì)指標量Q數據符合排放標準時(shí)，PLC控制器控制水泵將水排出。
優(yōu)選地，所述有機物處理池包括依次聯(lián)通的一級處理池、二級處理池和三級處理池，所述一級處理池內設置有懸浮填料，底部設有微阻力大流量曝氣盤(pán)；所述二級處理池內填充生物基質(zhì)填料；所述三級處理池內設置有吸附劑填料，三級處理池上設有排水口。
優(yōu)選地，所述初沉池的總面積根據公式(2)確定：
SA＝M*Vs*D/Hs(2)
式中，SA是初沉池總建設面積(m2)；M是單位時(shí)間內泥渣沉淀于初沉池的體積系數，取值為0.01～0.1；Vs是泥渣的體積流量；D是污水在基質(zhì)強化處理系統中停留時(shí)間；Hs是初沉池的最高水位。
優(yōu)選地，所述有機物處理池的總面積根據公式(3)確定：
Sp＝N*PA(3)
式中，Sp是有機物處理池總面積(m2)，N是日均污水流量(m3/s)；PA是有機物處理系數，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)明提供了適用于農村的分散型污水處理系統，采用5G/4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行雙向通訊，對分散的污水處理區域進(jìn)行遠程集中控制，利用大數據進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，增加了分散型污水處理系統遠程控制的及時(shí)性和實(shí)用性，減少了人力成本。指標計算單元采用計算公式運算出各污水處理模塊的污染指標削減量，指令處理端授權修改控制設備運行參數、控制設備啟停，或者授權PLC控制器字形調整控制設備運行參數和控制設備啟停，從而解決了難以設定和控制污水處理設備參數設置的問(wèn)題；智能網(wǎng)關(guān)將傳輸的數據進(jìn)行分區打包壓縮，進(jìn)行周期性發(fā)送，從而節省流量費用，解決了系統流量使用費用高的問(wèn)題。采用本發(fā)明技術(shù)方案，污水首先經(jīng)過(guò)數據采集單元進(jìn)行分析后，將采集數據經(jīng)智能網(wǎng)關(guān)傳輸至大數據處理單元，再經(jīng)指令處理端根據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的池子中，由此污水不必經(jīng)過(guò)污水處理機構的各個(gè)池子，按污染種類(lèi)分別處理，一經(jīng)數據采集單元檢測合格后，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)也節約了成本，降低了污水處理費用。
（發(fā)明人：戴家旗;于德順;戴家鳳;孟衛莉）
