公布日：2023.04.11
申请日：2022.12.30
分类号：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
本发明公开了一种分散式污水处理系统，包括分散型污水处理单元、智能网关、大数据处理单元、指标计算单元和指令处理端；所述分散型污水处理单元包括若干个污水处理模块，污水处理模块根据污染源区域进行划分；所述污水处理模块包括污水处理机构、PLC控制器和数据采集单元，污水处理机构分别与PLC控制器和数据采集单元连接，PLC控制器和数据采集单元均与所述智能网关连接，智能网关通过5G或4G移动网络与所述大数据处理单元连接；大数据处理单元通过B/S方式与指令处理端进行通讯；所述大数据处理单元与指标计算单元通过5G或4G移动网络连接。该系统能够实时的发现问题，并及时对污水处理系统进行控制处理污水，且处理费用小。
权利要求书
1.一种分散式污水处理系统，包括大数据处理单元、指令处理端、数据采集单元，其特征在于：所述大数据处理单元获取指标计算单元的各污水处理模块的污染指标削减量数据连同采集数据、PLC控制器的运行参数发送到指令处理端，获取指令处理端发送的对污水处理机构的控制信息，并通过智能网关传输给PLC控制器实现对污水处理单元的远程控制。
2.根据权利要求1所述的一种分散式污水处理系统，其特征在于，所述数据采集单元包括：水质监测仪用于测量污染源的水质指标量Q数据，所述Q数据包括泥渣含量、氨氮浓度、COD浓度、TN浓度和TP浓度；流量计用于测量污水源的水流速度V数据，浓度测量仪用于测量污水源的水质浓度CS数据；数据采集单元通过智能网关将采集数据上传至大数据处理单元。
3.根据权利要求2所述的一种分散式污水处理系统，其特征在于，数据采集单元将采集的水质指标量Q数据通过智能网关传输给大数据处理单元，再由大数据处理单元发送至指令处理端，指令处理端根据采集的数据向PLC控制器发送控制信息，由PLC控制器控制水泵将污水送入污水处理机构。
4.根据权利要求1所述的一种分散式污水处理系统，其特征在于，所述的指令处理端获取大数据处理单元输出的污染指标削减量数据、采集数据和PLC控制器的运行参数，指令处理端通过授权可以在线控制设备运行参数、控制设备启停。
5.根据权利要求3所述的一种分散式污水处理系统，其特征在于，根据权利要求3所述的分散式污水处理系统，其特征在于，当所述水质指标量Q数据中泥渣含量、氨氮浓度、COD浓度、TN浓度和TP浓度均超标时，PLC控制器控制水泵将污水送入初沉池；当所述水质指标量Q数据中氨氮浓度、COD浓度、TN浓度和TP浓度超标时，PLC控制器控制水泵将污水送入有机物处理池；当所述水质指标量Q数据符合排放标准时，PLC控制器控制水泵将水排出。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了分散式污水处理系统，该系统能够实时的发现问题，并及时对污水处理系统进行控制处理污水，且处理费用小。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种分散式污水处理系统，包括分散型污水处理单元、智能网关、大数据处理单元、指标计算单元和指令处理端；所述分散型污水处理单元包括若干个污水处理模块，污水处理模块根据污染源区域进行划分；所述污水处理模块包括污水处理机构、PLC控制器和数据采集单元，污水处理机构分别与PLC控制器和数据采集单元连接，PLC控制器和数据采集单元均与所述智能网关连接，智能网关通过5G或4G移动网络与所述大数据处理单元连接；大数据处理单元通过B/S方式与指令处理端进行通讯；所述大数据处理单元与指标计算单元通过5G或4G移动网络连接；
所述数据采集单元，用于采集水质监测仪、流量计和浓度测量仪的检测数据，所述水质监测仪用于测量污染源的水质指标量Q数据，所述Q数据包括泥渣含量、氨氮浓度、COD浓度、TN浓度和TP浓度；所述流量计用于测量污水源的水流速度V数据，所述浓度测量仪用于测量污水源的水质浓度CS数据；所述数据采集单元通过智能网关将采集数据上传至大数据处理单元；
所述指标计算单元，用于计算各污水处理模块的污染指标削减量,计算公式如式(1)：ΔQ＝∫(Q-QS)×V+∑n≥1(QS-QO)×CS；
其中ΔQ为污染指标削减量，n为污水处理模块的数量，Q为第n个污染源的水质指标量，QS为水质指标目标量，Q0为河流汇入口的水质指标量为1，V为污水源的水流速度，CS为污水源的水质浓度数据；
所述QS为水质指标目标量为：化学需氧量≦35mg/L；COD≦3mg/L；溶解氧≧5.8mg/L；河流流量≥0.5m3/s；
所述污水处理机构包括依次联通的初沉池、砂滤池、有机物处理池；所述初沉池、砂滤池、有机物处理池均与PLC控制器和数据采集单元连接；所述初沉池用于去除大部分悬浮物、泥渣等物质；所述砂滤池用于过滤去除小颗粒物；所述有机物处理池用于去除有机污染物；
所述PLC控制器用于获取污水处理机构的运行参数并通过智能网关上传至大数据处理单元。
优选地，所述智能网关包括微处器、嵌入式操作单元、存储器和通讯接口、5G/4G通讯模块，具有采集服务功能和数据服务功能；数据分区打包压缩，进行周期性发送；智能网关通过蓝牙与PLC控制器进行双向通讯，智能网关通过5G/4G网络进行双向通讯。
优选地，所述大数据处理单元内含数据库，用于接收和储存数据采集单元输出的采集数据、PLC控制器的运行参数，大数据处理单元获取指标计算单元的各污水处理模块的污染指标削减量数据连同采集数据、PLC控制器的运行参数发送到指令处理端，获取指令处理端发送的对污水处理机构的控制信息，并通过智能网关传输给PLC控制器实现对污水处理单元的远程控制。
优选地，所述的指令处理端，采用PC机、安卓或IOS移动设备，获取大数据处理单元输出的污染指标削减量数据、采集数据和PLC控制器的运行参数，指令处理端通过授权可以在线控制设备运行参数、控制设备启停；查询历史数据，报警记录。
优选地，所述PLC控制器还连接有水泵，所述水泵与数据采集单元连接；数据采集单元将采集的水质指标量Q数据通过智能网关传输给大数据处理单元，再由大数据处理单元发送至指令处理端，指令处理端根据采集的数据向PLC控制器发送控制信息，由PLC控制器控制水泵将污水送入污水处理机构；当所述水质指标量Q数据中泥渣含量、氨氮浓度、COD浓度、TN浓度和TP浓度均超标时，PLC控制器控制水泵将污水送入初沉池；当所述水质指标量Q数据中氨氮浓度、COD浓度、TN浓度和TP浓度超标时，PLC控制器控制水泵将污水送入有机物处理池；当所述水质指标量Q数据符合排放标准时，PLC控制器控制水泵将水排出。
优选地，所述有机物处理池包括依次联通的一级处理池、二级处理池和三级处理池，所述一级处理池内设置有悬浮填料，底部设有微阻力大流量曝气盘；所述二级处理池内填充生物基质填料；所述三级处理池内设置有吸附剂填料，三级处理池上设有排水口。
优选地，所述初沉池的总面积根据公式(2)确定：
SA＝M*Vs*D/Hs(2)
式中，SA是初沉池总建设面积(m2)；M是单位时间内泥渣沉淀于初沉池的体积系数，取值为0.01～0.1；Vs是泥渣的体积流量；D是污水在基质强化处理系统中停留时间；Hs是初沉池的最高水位。
优选地，所述有机物处理池的总面积根据公式(3)确定：
Sp＝N*PA(3)
式中，Sp是有机物处理池总面积(m2)，N是日均污水流量(m3/s)；PA是有机物处理系数，取值1.8～5.5(s/m)。
优选地，所述生物基质填料选自经过杀菌的秸秆、果皮或羊粪中的一种或任意一种；所述吸附剂填料粒径为100-1000nm，吸附剂填料选自活性炭或陶瓷。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了适用于农村的分散型污水处理系统，采用5G/4G移动网络进行双向通讯，对分散的污水处理区域进行远程集中控制，利用大数据进行实时监控，增加了分散型污水处理系统远程控制的及时性和实用性，减少了人力成本。指标计算单元采用计算公式运算出各污水处理模块的污染指标削减量，指令处理端授权修改控制设备运行参数、控制设备启停，或者授权PLC控制器字形调整控制设备运行参数和控制设备启停，从而解决了难以设定和控制污水处理设备参数设置的问题；智能网关将传输的数据进行分区打包压缩，进行周期性发送，从而节省流量费用，解决了系统流量使用费用高的问题。采用本发明技术方案，污水首先经过数据采集单元进行分析后，将采集数据经智能网关传输至大数据处理单元，再经指令处理端根据污水中污染物的种类反馈到PLC控制器，通过PLC控制器控制水泵将污水送至相应的池子中，由此污水不必经过污水处理机构的各个池子，按污染种类分别处理，一经数据采集单元检测合格后，便反馈至指令处理端由PLC控制器控制排水，减少了污水处理的流程步骤，提高了污水处理效率，同时也节约了成本，降低了污水处理费用。
（发明人：戴家旗;于德顺;戴家凤;孟卫莉）
