公布日：2023.04.11
申請日：2022.12.30
分類號：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
本發明公開了一種分散式污水處理系統，包括分散型污水處理單元、智能網關、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污水處理模塊，污水處理模塊根據污染源區域進行劃分；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關連接，智能網關通過5G或4G移動網絡與所述大數據處理單元連接；大數據處理單元通過B/S方式與指令處理端進行通訊；所述大數據處理單元與指標計算單元通過5G或4G移動網絡連接。該系統能夠實時的發現問題，并及時對污水處理系統進行控制處理污水，且處理費用小。
權利要求書
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送到指令處理端，獲取指令處理端發送的對污水處理機構的控制信息，并通過智能網關傳輸給PLC控制器實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：水質監測儀用于測量污染源的水質指標量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，濃度測量儀用于測量污水源的水質濃度CS數據；數據采集單元通過智能網關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指標量Q數據通過智能網關傳輸給大數據處理單元，再由大數據處理單元發送至指令處理端，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，指令處理端通過授權可以在線控制設備運行參數、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，PLC控制器控制水泵將污水送入初沉池；當所述水質指標量Q數據中氨氮濃度、COD濃度、TN濃度和TP濃度超標時，PLC控制器控制水泵將污水送入有機物處理池；當所述水質指標量Q數據符合排放標準時，PLC控制器控制水泵將水排出。
發明內容
基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了分散式污水處理系統，該系統能夠實時的發現問題，并及時對污水處理系統進行控制處理污水，且處理費用小。
為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：
一種分散式污水處理系統，包括分散型污水處理單元、智能網關、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污水處理模塊，污水處理模塊根據污染源區域進行劃分；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關連接，智能網關通過5G或4G移動網絡與所述大數據處理單元連接；大數據處理單元通過B/S方式與指令處理端進行通訊；所述大數據處理單元與指標計算單元通過5G或4G移動網絡連接；
所述數據采集單元，用于采集水質監測儀、流量計和濃度測量儀的檢測數據，所述水質監測儀用于測量污染源的水質指標量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，所述濃度測量儀用于測量污水源的水質濃度CS數據；所述數據采集單元通過智能網關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個污染源的水質指標量，QS為水質指標目標量，Q0為河流匯入口的水質指標量為1，V為污水源的水流速度，CS為污水源的水質濃度數據；
所述QS為水質指標目標量為：化學需氧量≦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；所述砂濾池用于過濾去除小顆粒物；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智能網關上傳至大數據處理單元。
優選地，所述智能網關包括微處器、嵌入式操作單元、存儲器和通訊接口、5G/4G通訊模塊，具有采集服務功能和數據服務功能；數據分區打包壓縮，進行周期性發送；智能網關通過藍牙與PLC控制器進行雙向通訊，智能網關通過5G/4G網絡進行雙向通訊。
優選地，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送到指令處理端，獲取指令處理端發送的對污水處理機構的控制信息，并通過智能網關傳輸給PLC控制器實現對污水處理單元的遠程控制。
優選地，所述的指令處理端，采用PC機、安卓或IOS移動設備，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，指令處理端通過授權可以在線控制設備運行參數、控制設備啟停；查詢歷史數據，報警記錄。
優選地，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指標量Q數據通過智能網關傳輸給大數據處理單元，再由大數據處理單元發送至指令處理端，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，PLC控制器控制水泵將污水送入初沉池；當所述水質指標量Q數據中氨氮濃度、COD濃度、TN濃度和TP濃度超標時，PLC控制器控制水泵將污水送入有機物處理池；當所述水質指標量Q數據符合排放標準時，PLC控制器控制水泵將水排出。
優選地，所述有機物處理池包括依次聯通的一級處理池、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；所述二級處理池內填充生物基質填料；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是污水在基質強化處理系統中停留時間；Hs是初沉池的最高水位。
優選地，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)。
優選地，所述生物基質填料選自經過殺菌的秸稈、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。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明提供了適用于農村的分散型污水處理系統，采用5G/4G移動網絡進行雙向通訊，對分散的污水處理區域進行遠程集中控制，利用大數據進行實時監控，增加了分散型污水處理系統遠程控制的及時性和實用性，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題；智能網關將傳輸的數據進行分區打包壓縮，進行周期性發送，從而節省流量費用，解決了系統流量使用費用高的問題。采用本發明技術方案，污水首先經過數據采集單元進行分析后，將采集數據經智能網關傳輸至大數據處理單元，再經指令處理端根據污水中污染物的種類反饋到PLC控制器，通過PLC控制器控制水泵將污水送至相應的池子中，由此污水不必經過污水處理機構的各個池子，按污染種類分別處理，一經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，同時也節約了成本，降低了污水處理費用。
（發明人：戴家旗;于德順;戴家鳳;孟衛莉）
