申请日2015.05.26
公开(公告)日2015.09.23
IPC分类号C02F3/32
摘要
本发明公开了一种可旋转式太阳能湿地污水处理系统及其方法，用于对污水进行多级生化处理。人工湿地处理系统由垂直流人工湿地和水平流人工湿地串联而成，均设置在棚式薄膜光伏太阳能温室中，棚式薄膜光伏太阳能温室的顶部外表面敷设非晶硅薄膜式太阳能电池板，太阳光能照射到非晶硅薄膜式太阳能电池板时，一部分转化为电能存储在蓄电池中，用于对整个处理系统进行供电，另一部分透过非晶硅薄膜式太阳能电池板用于植物的光合作用。本发明的污水处理系统处理效率高，且棚式薄膜光伏太阳能温室既满足了植物各个季节正常生长的光照和温度需要，又实现了低成本光能发电，具有良好的经济效益和环境效益。
权利要求书
1.一种可旋转式太阳能湿地污水处理系统，其特征在于：包括串联设置的垂直流人工湿地(6)和水平流人工湿地(16)，且垂直流人工湿地(6)和水平流人工湿地(16)均设置于棚式薄膜光伏太阳能温室中，棚式薄膜光伏太阳能温室的顶部外表面敷设非晶硅薄膜式太阳能电池板(5)，用于将太阳能转化为电能，为可旋转式太阳能湿地污水处理系统供电的同时，将部分太阳光透过非晶硅薄膜式太阳能电池板(5)用于湿地植物(8)的光合作用。
2.如权利要求1所述的可旋转式太阳能湿地污水处理系统，其特征在于：所述的非晶硅薄膜式太阳能电池板(5)上安装有角度调节装置，用于调节非晶硅薄膜式太阳能电池板(5)与太阳光线之间的角度。
3.如权利要求2所述的可旋转式太阳能湿地污水处理系统，其特征在于：所述的角度调节装置包括第一电动提升杆(4)、第二电动提升杆(13)、第一提升杆电机(15)和第二提升杆电机(12)，第一电动提升杆(4)和第二电动提升杆(13)分设在非晶硅薄膜式太阳能电池板(5)底部两侧，第一电动提升杆(4)和第二电动提升杆(13)与非晶硅薄膜式太阳能电池板(5)连接的一端均设有提升杆伸缩节(21)，第一电动提升杆(4)、第二电动提升杆(13)的另一端分别设有第一提升杆电机(15)和第二提升杆电机(12)。
4.如权利要求1所述的可旋转式太阳能湿地污水处理系统，其特征在于：所述的垂直流人工湿地(6)和水平流人工湿地(16)底部设有湿地填料(7)，湿地填料(7)从上到下依次为混合土层(27)、粗砂层(28)、铁渣层(29)、细石层(30)、粗卵石层(31)、防渗层(25)，其中铁渣层(29)中设有固定化微生物层(26)，细石层(30)中设有发热恒温棒(9)和穿孔曝气管(10)，穿孔曝气管(10)与曝气鼓风机(20)相连;水平流人工湿地(16)通过出水井(17)和水位调节箱(18)相连。
5.如权利要求1所述的可旋转式太阳能湿地污水处理系统，其特征在于：所述的棚式薄膜光伏太阳能温室中还设有喷淋装置(11)和通风装置(14)，用于对温室温度进行调节。
6.如权利要求1所述的可旋转式太阳能湿地污水处理系统，其特征在于：所述的可旋转式太阳能湿地污水处理系统中设有控制柜(32)，用于对可旋转式太阳能湿地污水处理系统进行自动化控制，控制柜(32)与喷淋装置(11)、通风装置(14)、微动力提升泵(3)、曝气鼓风机(20)、发热恒温棒(9)、穿孔曝气管(10)和第一提升杆电机(15)和第二提升杆电机(12)相连。
7.一种使用如权利要求1所述的污水处理系统的人工湿地污水处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)污水通过管网依次流经格栅池(2)和溢流井(1)，滤去悬浮物并对污水水量进行调节;
2)通过微动力提升泵(3)将经过步骤1)处理后的污水通过湿地进水管(22)排入垂直流人工湿地(6)的湿地集水井(23)中，再通过湿地水流通道(24)由湿地填料(7)底部从下往上流动，在纵向流动的过程中污水依次经过粗卵石层(31)、细石层(30)、铁渣层(29)、固定化微生物层(26)、粗砂层(28)和混合土层(27)及湿地植物(8)的根系;
3)将经过步骤2)处理后的污水排入水平流人工湿地(16)，在推流过程中污水依次从水平流的进水口经过填料层流向出水口，并利用预先埋设的穿孔曝气管(10)进行供氧，同时，利用发热恒温棒(9)进行保温，以进一步去除污水中的污染物;
4)将经过步骤3)处理后的污水排入出水井(17)，进行达标排放，同时通过出水井(17)中安装的液面监测浮球开关(19)监测水平流人工湿地(16)中的水位高度，高于预设值时控制水流进入水位调节箱(18)。
8.如权利要求7中所述的污水处理方法，其特征在于：所述的步骤2)中污水纵向流动的过程中，利用在细石层(30)中安装的发热恒温棒(9)为整个床体提供热量，同时利用曝气鼓风机(20)通过穿孔曝气管(10)进行曝气，使之在穿孔曝气管(10)周边按距离远近形成好氧区、缺氧区和厌氧区，达到脱氮除磷的目的。
9.如权利要求8中所述的污水处理方法，其特征在于：所述的垂直流人工湿地和水平流人工湿地均设置于棚式薄膜光伏太阳能温室中，温室顶部敷设的非晶硅薄膜式太阳能电池板(5)将太阳光分段利用，分别用于发电和供植物光合作用;棚式薄膜光伏太阳能温室通过喷淋装置(11)和通风装置(14)对棚内温度进行控制，当温度高于设定值时，开启喷淋装置(11)和通风装置(14)降温;同时，角度调节装置通过第一电动提升杆(4)、第二电动提升杆(13)、第一提升杆电机(15)和第二提升杆电机(12)调节非晶硅薄膜式太阳能电池板(5)与太阳光间的夹角。
10.如权利要求9中所述的人工湿地污水处理方法，其特征在于：所述的微动力提升泵(3)、曝气鼓风机(20)、发热恒温棒(9)、穿孔曝气管(10)和第一提升杆电机(15)和第二提升杆电机(12)均通过与非晶硅薄膜式太阳能电池板(5)相连的太阳能储能逆控一体机(33)进行供能，非晶硅薄膜式太阳能电池板(5)吸收的太阳能经太阳能储能逆控一体机(33)转化成整个湿地污水处理系统所需要的交流电，整个湿地污水处理系统的运行通过控制柜(32)进行自控。
说明书
可旋转式太阳能湿地污水处理系统及其方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种可旋转式太阳能湿地污水处理系统及其方法。
背景技术
目前我国农村生活污水污水处理主流工艺主要有生态滤池、对介质土壤渗滤系统、A2/O技术、人工湿地技术、无动力厌氧处理系统，太阳能曝气好氧处理技术等。但这些处理工艺普遍存在很多缺陷，如冬季和夜间处理效果明显降低、湿地植物在极端温度出现大面积虫害和死亡现象、太阳能利用率过低甚至出现瘫痪现象、湿地填料容易堵塞、单个湿地处理效率低下、降雨量较多季节湿地系统瘫痪等。即便现在出现了太阳能温室棚人工湿地处理系统，污水处理效率得到了明显的改善，但由于太阳能板不可以旋转，加上现在某些地区太阳能本来就不充裕，导致作为湿地供能和保温装置的太阳能利用率低下，甚至许多地方的太阳能污水处理装置成了摆设参观用。鉴于以上问题，本专利的可旋转式太阳能湿地污水处理系统及其方法很好的解决了这些问题，在湿地系统前加入了溢流井解决了降雨量较多季节湿地系统瘫痪问题，在湿地系统中安装了可控式提升杆解决了光伏板随着太阳光旋转问题，同时加入了喷淋、曝气、产热棒、通风等相关装置使得整个系统对污水的处理效率大幅度提高。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，并提供一种可旋转式太阳能湿地污水处理系统及其方法。
可旋转式太阳能湿地污水处理系统包括串联设置的垂直流人工湿地和水平流人工湿地，且垂直流人工湿地和水平流人工湿地均设置于棚式薄膜光伏太阳能温室中，棚式薄膜光伏太阳能温室的顶部外表面敷设非晶硅薄膜式太阳能电池板，用于将太阳能转化为电能，为可旋转式太阳能湿地污水处理系统供电的同时，将部分太阳光透过非晶硅薄膜式太阳能电池板用于湿地植物的光合作用。
所述的非晶硅薄膜式太阳能电池板上安装有角度调节装置，用于调节非晶硅薄膜式太阳能电池板与太阳光线之间的角度。
所述的角度调节装置包括第一电动提升杆、第二电动提升杆、第一提升杆电机和第二提升杆电机，第一电动提升杆和第二电动提升杆分设在非晶硅薄膜式太阳能电池板底部两侧，第一电动提升杆和第二电动提升杆与非晶硅薄膜式太阳能电池板连接的一端均设有提升杆伸缩节，第一电动提升杆、第二电动提升杆的另一端分别设有第一提升杆电机和第二提升杆电机。
所述的垂直流人工湿地和水平流人工湿地底部设有湿地填料，湿地填料从上到下依次为混合土层、粗砂层、铁渣层、细石层、粗卵石层、防渗层，其中铁渣层中设有固定化微生物层，细石层中设有发热恒温棒和穿孔曝气管，穿孔曝气管与曝气鼓风机相连;水平流人工湿地通过出水井和水位调节箱相连。
所述的棚式薄膜光伏太阳能温室中还设有喷淋装置和通风装置，用于对温室温度进行调节。
所述的可旋转式太阳能湿地污水处理系统中设有控制柜，用于对可旋转式太阳能湿地污水处理系统进行自动化控制，控制柜与喷淋装置、通风装置、微动力提升泵、曝气鼓风机、发热恒温棒、穿孔曝气管和第一提升杆电机和第二提升杆电机相连。
使用所述的污水处理系统的人工湿地污水处理方法，包括如下步骤：
1)污水通过管网依次流经格栅池和溢流井，滤去悬浮物并对污水水量进行调节;
2)通过微动力提升泵将经过步骤1)处理后的污水通过湿地进水管排入垂直流人工湿地的湿地集水井中，再通过湿地水流通道由湿地填料底部从下往上流动，在纵向流动的过程中污水依次经过粗卵石层、细石层、铁渣层、固定化微生物层、粗砂层和混合土层及湿地植物的根系;
3)将经过步骤2)处理后的污水排入水平流人工湿地，在推流过程中污水依次从水平流的进水口经过填料层流向出水口，并利用预先埋设的穿孔曝气管进行供氧，同时，利用发热恒温棒进行保温，以进一步去除污水中的污染物;
4)将经过步骤3)处理后的污水排入出水井，进行达标排放，同时通过出水井中安装的液面监测浮球开关监测水平流人工湿地中的水位高度，高于预设值时控制水流进入水位调节箱。
所述的步骤2)中污水纵向流动的过程中，利用在细石层中安装的发热恒温棒为整个床体提供热量，同时利用曝气鼓风机通过穿孔曝气管进行曝气，使之在穿孔曝气管周边按距离远近形成好氧区、缺氧区和厌氧区，达到脱氮除磷的目的。
所述的垂直流人工湿地和水平流人工湿地均设置于棚式薄膜光伏太阳能温室中，温室顶部敷设的非晶硅薄膜式太阳能电池板将太阳光分段利用，分别用于发电和供植物光合作用;棚式薄膜光伏太阳能温室通过喷淋装置和通风装置对棚内温度进行控制，当温度高于设定值时，开启喷淋装置和通风装置降温;同时，角度调节装置通过第一电动提升杆、第二电动提升杆、第一提升杆电机和第二提升杆电机调节非晶硅薄膜式太阳能电池板与太阳光间的夹角。
所述的微动力提升泵、曝气鼓风机、发热恒温棒、穿孔曝气管和第一提升杆电机和第二提升杆电机均通过与非晶硅薄膜式太阳能电池板相连的太阳能储能逆控一体机进行供能，非晶硅薄膜式太阳能电池板吸收的太阳能经太阳能储能逆控一体机转化成整个湿地污水处理系统所需要的交流电，整个湿地污水处理系统的运行通过控制柜进行自控。
本发明的有益效果是：
1、棚式薄膜光伏太阳能温室既满足了植物各个季节正常生长的光照和温度需要，又实现光电转换，低成本光能发电。
2、采用了垂直流人工湿地和潜流人工湿地串联模式，占地面积较小，避免了潜流对氨氮、磷处理效果不佳，该复合人工湿地对水体的各种污染物处理效率较高，满足了出水达标排放要求。
3、薄膜光伏太阳能板安装了自控太阳能电动提升杆，可随着太阳角度变化而伸缩调节光伏板的朝向，提高太阳能的利用率。
4、利用市电作为补给能源，保证了特殊天气情况和夜间污水处理系统的正常运行。同时又设置了并网市电系统，满足系统正常运行的情况下多余的太阳能进入市电系统。
5、复合人工湿地采用钢混结构建造并铺设防渗层，防止污水渗漏进入地表。
6、人工湿地填料层中安装了发热恒温棒和微孔穿孔管，提升了污水处理效率。
7、出水井安装了水位检测控制器，水力负荷过大时，调控部分水量进入水量调节箱中。
