本發(fā)明涉及采用生化、物化工藝處理污水的工藝，尤其涉及一種分散式污水處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

廢水處理工藝可以粗略地分為三類：①自然系統(tǒng)：即利用土壤作為處理和處置的媒體，包括土地應(yīng)用、人工濕地、地下滲濾等。②集水系統(tǒng)：不使用傳統(tǒng)的重力式污水管，而代以輕質(zhì)塑料管，其優(yōu)點(diǎn)有埋深較淺、管接少、連接結(jié)構(gòu)不復(fù)雜。常用的污水管道有壓力式、真空式和小直徑重力式。③生化物化處理系統(tǒng)：即結(jié)合生化和物化工藝，由池、泵、鼓風(fēng)機(jī)和其它機(jī)械裝置組成的系統(tǒng)，生化物化處理系統(tǒng)適用于農(nóng)村三大主要污染源(生活污水、養(yǎng)殖廢水、垃圾滲濾液)以及公廁、農(nóng)家樂等分散污水的治理。

目前，分散式污水處理系統(tǒng)方法主要為采用市電供電及PLC控制，未形成網(wǎng)絡(luò)化管理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了降低分散式污水處理系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化、集成化，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種分散式污水處理系統(tǒng)，包括污水處理單元以及集中式管理運(yùn)行維護(hù)平臺(tái)；所述污水處理單元包括一體式凈水池、直流水泵、直流風(fēng)機(jī)、太陽能直流驅(qū)動(dòng)控制器、以及傳感器；所述一體式凈水池包括進(jìn)水口，出水口，以及依次設(shè)置于進(jìn)水口與出水口之間的厭氧濾床一室、厭氧濾床二室、接觸曝氣室、沉淀室、消毒室；所述直流水泵分別設(shè)置于進(jìn)水口及出水口；所述直流風(fēng)機(jī)與接觸曝氣室連接；所述傳感器設(shè)置于污水井以及沉淀室；

所述太陽能直流驅(qū)動(dòng)控制器包括CPU、控制電路供電電源、液晶顯示單元、通信單元、直流水泵驅(qū)動(dòng)單元、直流風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、光伏充電控制單元、市電充電控制單元及蓄電池；所述CPU通過通訊數(shù)據(jù)線連接液晶顯示單元及通信單元，通過傳感器信號(hào)線連接傳感器，通過功率控制信號(hào)線連接直流水泵驅(qū)動(dòng)單元、直流風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、光伏充電控制單元、市電充電控制單元、蓄電池；所述控制電路供電電源通過直流母線連接市電充電控制單元、蓄電池、光伏充電控制單元、直流水泵驅(qū)動(dòng)單元、直流風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元；所述光伏充電控制單元輸入端連接太陽能組件，輸出端通過直流母線連接直流水泵驅(qū)動(dòng)單元和直流風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源及蓄電池；所述市電充電控制單元輸入端通過220V轉(zhuǎn)15V/100W開關(guān)電源連接交流電網(wǎng)，輸出端通過直流母線連接直流水泵驅(qū)動(dòng)單元和直流風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元及蓄電池；所述蓄電池通過直流母線連接直流水泵驅(qū)動(dòng)單元和直流風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元；所述直流水泵驅(qū)動(dòng)單元連接直流水泵，所述直流風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元連接直流風(fēng)機(jī)；

本發(fā)明的太陽能直流驅(qū)動(dòng)控制器是一款集太陽能與市電供電管理、模擬量與開關(guān)量信號(hào)傳感器接入、電氣設(shè)備直流供電驅(qū)動(dòng)及管理、有線與無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎T多功能結(jié)合的控制器，采用太陽能優(yōu)先、市電補(bǔ)充的供電方式管理；能夠?qū)崿F(xiàn)采集現(xiàn)場(chǎng)的液位、流量等傳感器的模擬量和開關(guān)量數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)按污水處理工藝流程，實(shí)施對(duì)水泵、風(fēng)機(jī)等電氣設(shè)備的控制和狀態(tài)檢測(cè)。

所述集中式管理運(yùn)行維護(hù)平臺(tái)包括環(huán)保數(shù)據(jù)中心、云服務(wù)器、環(huán)保局管理中心、智能手機(jī)；所述污水處理單元通過通信單元與環(huán)保數(shù)據(jù)中心、以及智能手機(jī)連接；所述環(huán)保數(shù)據(jù)中心與云服務(wù)器連接，所述云服務(wù)器與環(huán)保局管理中心連接。所述集中式管理運(yùn)行維護(hù)平臺(tái)能夠?qū)⒎植荚诟鱾€(gè)地點(diǎn)的每一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，形成集中式的管理平臺(tái)，通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，將各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)情況，進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析，從而更好的配套和保障農(nóng)村分布式污水處理系統(tǒng)的有效、可靠運(yùn)行。

進(jìn)一步的，所述傳感器包括水位傳感器、流量計(jì)、浮球液位開關(guān)及水質(zhì)檢測(cè)傳感器，均通過傳感器信號(hào)線與CPU連接，水位傳感器、流量計(jì)、水質(zhì)檢測(cè)傳感器等模擬量傳感器，采用4-20mA/1-5mA信號(hào)接入系統(tǒng)；浮球液位開關(guān)可以采用1-5V信號(hào)接入系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述通信單元包括GPRS無線通信模塊以及RS485有線通信模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)無線有線雙冗余遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信功能。

進(jìn)一步的，所述CPU還通過傳感器信號(hào)線連接一個(gè)繼電器輸出單元，可用來接入報(bào)警器，為預(yù)留功能。

進(jìn)一步的，所述光伏充電控制單元為有源鉗位隔離型全交錯(cuò)并聯(lián)Boost變換電路，由開關(guān)管V_s1、V_s2，電容C_c，反激變壓器T₁、T₂，整流二極管D₁、D₂，濾波電容C₁、C₂組成；所述V_s1漏源極之間存在相互并聯(lián)的體二極管D_s1及極間電容C_s1，所述V_s2漏源極之間存在相互并聯(lián)的體二極管D_s2及極間電容C_s2；V_s1的漏極連接光伏電池板的正極、V_s1的源極通過C_c連接V_s2的漏極；V_s2的源極連接光伏電池板的負(fù)極；V_s1的漏極與T₁原邊的同名端連接，且V_s1的漏極與T₁原邊同名端之間存在漏感Lr₁；T₁原邊的異名端連接到V_s2的漏極與C_c的中間點(diǎn)；V_s2的源極與T₂原邊的異名端連接，且V_s2的源極與T₂原邊異名端之間存在漏感Lr₂；T₂原邊的同名端連接到V_s1的源極與C_c的中間點(diǎn)；T₁副邊的異名端與D₁的正極連接、T₂副邊的同名端與D₂的副極連接，D₁的負(fù)極與D₂的正極之間依次串聯(lián)有C₁、C₂；C₁、C₂的中間點(diǎn)分別連接到T₁副邊的同名端以及T₂副邊的異名端；T₁副邊的異名端與T₂副邊的同名端構(gòu)成光伏充電控制單元的輸出端，本發(fā)明的拓?fù)淅梅醇な阶儔浩鬟M(jìn)行高頻電氣隔離，易于多路輸出，負(fù)載短路時(shí)可靠性高。本拓?fù)錇槿诲e(cuò)并聯(lián)結(jié)構(gòu)，采用移相控制方式，輸出端的兩個(gè)分壓電容可以被交錯(cuò)并聯(lián)充電和放電，相較于傳統(tǒng)的單端變換器，具有很多優(yōu)點(diǎn)：降低功率開關(guān)管所承受的電壓，減少輸入、輸出電流的紋波，從而減少了輸入與輸出濾波器件，另一方面大大的提高了電容、蓄電池、光伏電池板等關(guān)鍵設(shè)備的使用壽命。

系統(tǒng)由太陽能和市電進(jìn)行供電，其中市電是作為太陽能無輸出時(shí)的補(bǔ)充供電。具體為：太陽能電池板輸出的電壓范圍是30V～50V，經(jīng)過BUCK變換電路，以恒流源工作方式為蓄電池進(jìn)行充電；市電AC220V經(jīng)過AC/DC模塊輸出15VDC，經(jīng)過BOOST變換電路，以恒流源輸出的工作方式為蓄電池進(jìn)行充電。太陽能與市電之間的轉(zhuǎn)換邏輯關(guān)系，由CPU控制BUCK電路、BOOST電路的MOSFET驅(qū)動(dòng)來完成。

太陽能直流驅(qū)動(dòng)控制器通過CPU內(nèi)置的ADC采集COD、BOD、N、P、液位、流量等水質(zhì)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)，通過GPRS無線方式傳輸給系統(tǒng)軟件，作為系統(tǒng)運(yùn)行的輔助參考信息。

系統(tǒng)可配置浮球類液位計(jì)傳感器檢測(cè)一體式凈化池內(nèi)的液位高度，通過在系統(tǒng)軟件內(nèi)設(shè)置液位低限和高限參數(shù)來控制水泵的開啟和停止，具體為：水泵在液位高限時(shí)運(yùn)行、低限時(shí)停止。

CPU通過ADC電路對(duì)水泵、風(fēng)機(jī)的運(yùn)行電壓、電流參數(shù)進(jìn)行采集，并根據(jù)電壓、電流值結(jié)合水泵、風(fēng)機(jī)的電氣特性曲線，通過控制器CPU程序模型計(jì)算出電機(jī)的運(yùn)行功率以及實(shí)時(shí)流量；同時(shí)，由電機(jī)運(yùn)行的功率區(qū)間典型特征值，由系統(tǒng)軟件程序判斷水泵、風(fēng)機(jī)的正常、故障狀態(tài)。通過GPRS無線方式，控制器將水泵、風(fēng)機(jī)的電壓、電流、流量等參數(shù)傳輸給系統(tǒng)軟件；系統(tǒng)軟件根據(jù)水泵、風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間對(duì)照列表，向用戶提供日處理污水量數(shù)據(jù)、曝氣供氧量數(shù)據(jù)。

CPU通過水質(zhì)參數(shù)輸入，由系統(tǒng)自動(dòng)控制水泵、風(fēng)機(jī)的運(yùn)行功率。具體為：水質(zhì)參數(shù)不達(dá)標(biāo)時(shí)，降低水泵功率、提高風(fēng)機(jī)功率，以延長(zhǎng)厭氧時(shí)間、增加曝氣量；水質(zhì)參數(shù)達(dá)標(biāo)時(shí)，可控制水泵、風(fēng)機(jī)在正常功率。

本發(fā)明的系統(tǒng)功能如下：

(1)實(shí)現(xiàn)生化處理技術(shù)接觸氧化法的污水處理工藝過程，使污水凈化后的出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

(2)設(shè)備采用太陽能優(yōu)先，市電補(bǔ)充的供電方式。

(3)根據(jù)污水處理工藝要求，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)、水泵等電氣設(shè)備的就地和遠(yuǎn)程控制、管理。

(4)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的液位、流量、出水水質(zhì)數(shù)據(jù)等參數(shù)，以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，并通過GPRS/RS485形式傳送到遠(yuǎn)程服務(wù)器。

(5)實(shí)時(shí)故障提示、報(bào)警，包括：傳感器斷線，風(fēng)機(jī)、水泵故障，電源管理異常等。

(6)提供各類管理報(bào)表，為環(huán)保主管部門評(píng)估污水處理項(xiàng)目的現(xiàn)狀，提供決策數(shù)據(jù)、信息。

(7)形成市、省、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)村戶用型地埋式污水處理設(shè)施監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，最終實(shí)現(xiàn)融入環(huán)保行業(yè)信息化統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)集合太陽能供電應(yīng)用。供電采用太陽能與市電互補(bǔ)功能，使運(yùn)營(yíng)成本更經(jīng)濟(jì)；特別是在市電設(shè)施配套不足地區(qū)，在建設(shè)初期更有優(yōu)勢(shì)。

(2)針對(duì)性設(shè)計(jì)的專用控制器。替代傳統(tǒng)由PLC控制的技術(shù)現(xiàn)狀，采用微處理芯片進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)，是針對(duì)污水處理行業(yè)設(shè)計(jì)的解決方案。

(3)建設(shè)成本更低。相比PLC控制方案，成本更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

(4)功能可擴(kuò)展強(qiáng)。集成環(huán)境參數(shù)采集功能，使系統(tǒng)的功能進(jìn)一步擴(kuò)展、綜合成本更優(yōu)。

(5)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信。采用GPRS通信，使分散的各個(gè)用戶組成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、集中式監(jiān)控。

(6)可實(shí)現(xiàn)省、市、區(qū)級(jí)的環(huán)保監(jiān)控統(tǒng)一平臺(tái)的管理要求。

本系統(tǒng)為分散式污水處理項(xiàng)目量身定制，是目前唯一針國(guó)內(nèi)分散式污水處理的定制化解決方案。

附圖說明

圖1、本發(fā)明的系統(tǒng)框架圖。

圖2、本發(fā)明的污水處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3、本發(fā)明的太陽能直流驅(qū)動(dòng)控制器的結(jié)構(gòu)框圖。、

圖4、本發(fā)明的光伏發(fā)電控制單元的電路圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示的一種分散式污水處理系統(tǒng)，包括污水處理單元以及集中式管理運(yùn)行維護(hù)平臺(tái)；所述污水處理單元分別為污水處理單元1、污水處理單元2…污水處理單元N；如圖2所示，所述污水處理單元包括一體式凈水池、直流水泵、直流風(fēng)機(jī)、太陽能直流驅(qū)動(dòng)控制器、以及傳感器；所述一體式凈水池包括進(jìn)水口，出水口，以及依次設(shè)置于進(jìn)水口與出水口之間的厭氧濾床一室、厭氧濾床二室、接觸曝氣室、沉淀室、消毒室；所述直流水泵分別設(shè)置于進(jìn)水口及出水口；所述直流風(fēng)機(jī)與接觸曝氣室連接；所述傳感器設(shè)置于污水井以及沉淀室；本實(shí)施例中采用處理規(guī)模為0.5-10t/d的一體式凈水池，并采用全地埋式。

如圖3所示，所述太陽能直流驅(qū)動(dòng)控制器包括CPU、控制電路供電電源、液晶顯示單元、通信單元、直流水泵驅(qū)動(dòng)單元、直流風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、光伏充電控制單元、市電充電控制單元及蓄電池；所述CPU通過通訊數(shù)據(jù)線連接液晶顯示單元及通信單元，通過傳感器信號(hào)線連接傳感器，通過功率控制信號(hào)線連接直流水泵驅(qū)動(dòng)單元、直流風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、光伏充電控制單元、市電充電控制單元、蓄電池；所述光伏充電控制單元輸入端連接太陽能組件，輸出端通過直流母線連接直流水泵驅(qū)動(dòng)單元和直流風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源及蓄電池；所述市電充電控制單元輸入端連接交流電網(wǎng)，輸出端通過直流母線連接直流水泵驅(qū)動(dòng)單元和直流風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元及蓄電池；所述蓄電池通過直流母線連接直流水泵驅(qū)動(dòng)單元和直流風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元；所述直流水泵驅(qū)動(dòng)單元連接直流水泵，所述直流風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元連接直流風(fēng)機(jī)。

如圖4所示的光伏充電控制單元為有源鉗位隔離型全交錯(cuò)并聯(lián)Boost變換電路，由開關(guān)管V_s1、V_s2，電容C_c，反激變壓器T₁、T₂，整流二極管D₁、D₂，濾波電容C₁、C₂組成；所述V_s1漏源極之間存在相互并聯(lián)的體二極管D_s1及極間電容C_s1，所述V_s2漏源極之間存在相互并聯(lián)的體二極管D_s2及極間電容C_s2；V_s1的漏極連接光伏電池板的正極、V_s1的源極通過C_c連接V_s2的漏極；V_s2的源極連接光伏電池板的負(fù)極；V_s1的漏極與T₁原邊的同名端連接，且V_s1的漏極與T₁原邊同名端之間存在漏感Lr₁；T₁原邊的異名端連接到V_s2的漏極與C_c的中間點(diǎn)；V_s2的源極與T₂原邊的異名端連接，且V_s2的源極與T₂原邊異名端之間存在漏感Lr₂；T₂原邊的同名端連接到V_s1的源極與C_c的中間點(diǎn)；T₁副邊的異名端與D₁的正極連接、T₂副邊的同名端與D₂的副極連接，D₁的負(fù)極與D₂的正極之間依次串聯(lián)有C₁、C₂；C₁、C₂的中間點(diǎn)分別連接到T₁副邊的同名端以及T₂副邊的異名端；T₁副邊的異名端與T₂副邊的同名端構(gòu)成光伏充電控制單元的輸出端。

本發(fā)明的太陽能直流驅(qū)動(dòng)控制器是一款集太陽能與市電供電管理、模擬量與開關(guān)量信號(hào)傳感器接入、電氣設(shè)備直流供電驅(qū)動(dòng)及管理、有線與無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎T多功能結(jié)合的控制器，采用太陽能優(yōu)先、市電補(bǔ)充的供電方式管理；能夠?qū)崿F(xiàn)采集現(xiàn)場(chǎng)的液位、流量等傳感器的模擬量和開關(guān)量數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)按污水處理工藝流程，實(shí)施對(duì)水泵、風(fēng)機(jī)等電氣設(shè)備的控制和狀態(tài)檢測(cè)。本實(shí)施例中所述CPU選用TMS320F28335。

所述集中式管理運(yùn)行維護(hù)平臺(tái)包括環(huán)保數(shù)據(jù)中心、云服務(wù)器、環(huán)保局管理中心、智能手機(jī)；所述污水處理單元通過通信單元與環(huán)保數(shù)據(jù)中心、以及智能手機(jī)連接；所述環(huán)保數(shù)據(jù)中心與云服務(wù)器連接，所述云服務(wù)器與環(huán)保局管理中心連接。所述集中式管理運(yùn)行維護(hù)平臺(tái)能夠?qū)⒎植荚诟鱾€(gè)地點(diǎn)的每一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，形成集中式的管理平臺(tái)，通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，將各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)情況，進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析，從而更好的配套和保障農(nóng)村分布式污水處理系統(tǒng)的有效、可靠運(yùn)行。

所述傳感器包括水位傳感器、流量計(jì)、浮球液位開關(guān)及水質(zhì)檢測(cè)傳感器，均通過傳感器信號(hào)線與CPU連接，水位傳感器、流量計(jì)、水質(zhì)檢測(cè)傳感器等模擬量傳感器，采用4-20mA/1-5mA信號(hào)接入系統(tǒng)；浮球液位開關(guān)可以采用1-5V信號(hào)接入系統(tǒng)。

所述通信單元包括GPRS無線通信模塊以及RS485有線通信模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)無線有線雙冗余遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信功能；本實(shí)施例中所述GPRS無線通信模塊選用成熟的UART-GPRS模塊，可將CPU處理后的數(shù)據(jù)通過UART數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)變?yōu)镚PRS數(shù)據(jù)流，以無線的方式傳送到目標(biāo)服務(wù)器上。所述CPU還通過傳感器信號(hào)線連接一個(gè)繼電器輸出單元，可用來接入報(bào)警器，為預(yù)留功能。

以上述依據(jù)本發(fā)明理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。