申请日2012.09.25
公开(公告)日2013.01.02
IPC分类号C02F3/30
摘要
本发明公开了一种基于嵌入式系统的智能化污水处理装置，包括SBR反应器，所述SBR反应器为双层夹套式结构，内层空腔为反应室，外层空腔为水浴加热室，还包括：检测SBR反应器的水浴加热温度、内部污水的pH值和溶解氧含量的检测单元;接收检测单元发出的检测信号，处理后向执行单元发出执行命令的控制单元;接收执行命令，对水浴加热温度和污水的pH值、溶解氧含量进行调节的执行单元。本发明通过实时反馈控制污水处理过程中的pH值和好氧段的溶解氧值，为微生物的生长提供了良好的环境条件，更加有利于微生物的代谢。运用本发明处理后的污水能够达到《城镇污水处理厂污水排放标准》一级A标，并且能够明显的节约运行成本。
权利要求书
1.一种基于嵌入式系统的智能化污水处理装置，包括SBR反应器， 所述SBR反应器为双层夹套式结构，内层空腔为反应室，外层空腔为水 浴加热室，其特征在于，还包括：
检测单元，检测SBR反应器的水浴加热室的温度、内部污水的pH 值和溶解氧含量;
控制单元，接收检测单元发出的检测信号，处理后向执行单元发出执 行命令;
执行单元，接收执行命令，对水浴加热室的温度和污水的pH值、溶 解氧含量进行调节。
2.如权利要求1所述的智能化污水处理装置，其特征在于，包括与 控制单元连接的显示单元和输入单元。
3.如权利要求2所述的智能化污水处理装置，其特征在于，所述显 示单元为集成输入单元的触摸屏。
4.如权利要求1所述的智能化污水处理装置，其特征在于，所述检 测单元包括温度传感器、pH检测仪和溶解氧检测仪，温度传感器设于水 浴加热室内，pH检测仪和含氧量检测仪的探头设于反应室内。
5.如权利要求1所述的智能化污水处理装置，其特征在于，所述执 行单元包括曝气装置、水浴循环装置和加酸、加碱装置。
6.如权利要求5所述的智能化污水处理装置，其特征在于，所述曝 气装置包括设于反应室内的微孔曝气器、连接微孔曝气器的进气管以及受 控制单元控制的空气泵。
7.如权利要求5所述的智能化污水处理装置，其特征在于，所述水 浴循环装置包括与水浴加热室连通的水浴进水管、水浴出水管，受控制单 元控制的水浴循环泵、水浴箱。
8.如权利要求5所述的智能化污水处理装置，其特征在于，所述加 酸、加碱装置包括与反应室连通的加酸管、加碱管，加酸管上的加酸蠕动 泵，加碱管上的加碱蠕动泵。
9.如权利要求1所述的智能化污水处理装置，其特征在于，所述控 制单元由数据采集模块、PXI嵌入式控制器以及执行驱动模块组成。
10.如权利要求1所述的智能化污水处理装置，其特征在于，所述 SBR反应器的高径比为3～4∶1。
说明书
一种基于嵌入式系统的智能化污水处理装置
技术领域
本发明涉及污水处理装置，尤其涉及一种基于嵌入式系统的智能化污 水处理装置。
背景技术
我国地表水体污染主要是由工业废水和城市生活污水的排放所造成 的，污水处理厂的建设成为改善我国水环境的重要措施之一。城市污水处 理厂担负着处理生活污水、工业生产废水及进入市政下水管道雨污水的任 务。其建设和运行效果，直接决定着城市的发展水平，影响着城市景观、 卫生环境和投资环境，甚至关系到饮用水安全。然而大批量的污水处理厂 建成却并没有使我国水污染状况大幅度减轻。
我国建成并投产使用的污水处理厂中只有70%左右的城市污水处理 厂能有效运行，导致我国大多数污水厂不能有效运行的其中一个重要原因 是由于污水处理厂的设计不合理并且自动化控制技术和管理技术落后。根 据调查显示，目前我国已建成的污水处理厂的排放标准能达到《城镇污水 处理厂污水排放标准》(GB18918-2002)一级A标的仅占城市污水处理厂 的6%左右，随着污水处理厂排放标准的提高，绝大数污水处理厂设备都 需要进行技术改造。
《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》 被称为“全国最严格”的环保标准，自2008年1月1日起实施，其中规定， 所有新建污水处理厂的排放标准都要从一级B提高到一级A。进一步要求 我们加快污水处理厂的技改步伐
我国普遍应用的污水处理工艺当中，SBR法因其自动化程度高、处理 效果好、运行管理方便，被广泛的运用于中小型的污水处理厂，其中以乡 镇一级居多。SBR是序列间歇式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方 式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。SBR技术 采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替 代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。
目前，现有的SBR处理工艺还存在许多的问题，例如时序的设置是 否合理，每个周期的时间的设定，曝气阶段曝气量的大小，微生物是否在 一个最佳的环境中生存等等，这些问题至今为止，都是工程师根据自身积 累的经验来解决的，不具有普适性。操作不合理时，很容易造成处理系统 的崩溃，处理水质不能达标，造成资源的浪费。这些问题，到目前为止还 没有一个妥善的解决方法，因此亟须对现行主流的污水处理工艺的运行及 控制做进一步的研究和完善，以解决目前所面临的问题。
发明内容
本发明提供了一种基于嵌入式系统的智能化污水处理装置，解决现有 装置每个运行阶段依靠经验操作，往往因操作不合理而导致处理后的水质 不能达到标准的问题。
一种基于嵌入式系统的智能化污水处理装置，包括SBR反应器，所 述SBR反应器为双层夹套式结构，内层空腔为反应室，外层空腔为水浴 加热室，还包括：
检测单元，检测SBR反应器的水浴加热温度、内部污水的pH值和溶 解氧含量;
控制单元，接收检测单元发出的检测信号，处理后向执行单元发出执 行命令;
执行单元，接收执行命令，对水浴加热温度和污水的pH值、溶解氧 含量进行调节。
SBR法处理污水的工艺主要包括进水阶段，厌氧阶段，好氧阶段、 沉淀、滗水阶段，闲置阶段以及排泥阶段。本发明通过设置检测单元、控 制单元和执行单元，不同的功能单元各自发挥相应的作用，并有机的结合 在一起，可以对污水处理过程中各个阶段的相关指标进行实时监测，并进 行有效反馈和处理，从而实现对污水处理的自动化控制。
为了便于对SBR工艺中的参数进行控制和分析，所述智能化污水处 理装置还包括与控制单元连接的显示单元和输入单元。所述的显示单元可 以是显示器，用于观测反应器的运行状态和运行阶段，而输入单元实现对 控制参数的调节，以适应不同种类污水的处理。
作为优选，所述显示单元为集成输入单元的触摸屏，与传统的机械式 的按钮面板相比，触摸屏操作更加方便，使用灵活，输入速度快，不仅外 形美观，还节省了空间。
所述检测单元包括温度传感器、pH检测仪和含氧量检测仪，温度传 感器设于水浴加热室内，pH检测仪和含氧量检测仪的检测探头设于反应 室内，它们分别用于反应器的水浴加热温度，污水的pH值和溶解氧含量。
所述检测单元还可以包括液位计，用于检测反应室内部的污水量，以 实现自动进水和排水。
所述执行单元包括曝气装置、水浴循环装置和加酸、加碱装置，分别 用于调节污水的溶解氧含量、pH值以及反应器的水浴加热温度。
所述曝气装置包括设于反应室内的微孔曝气器、连接微孔曝气器的进 气管以及受控制单元控制的空气泵。
所述水浴循环装置包括与水浴加热室连通的水浴进水管、水浴出水 管，受控制单元控制的水浴循环泵、水浴箱。
所述加酸、加碱装置包括与反应室连通的加酸管、加碱管，加酸管上 的加酸蠕动泵，加碱管上的加碱蠕动泵。
所述污水处理装置还包括排水装置，所述排水装置由与反应室连通的 排水管、排水管上受控制单元控制的电磁阀以及出水箱组成。污水处理完 成后，需要将处理后的水及时排出，设置排水装置可以实现自动排水。
所述污水处理装置还包括进水装置，所述进水装置由与反应室连通的 进水管、污水池以及受控制单元控制的污水泵组成，通过该装置可以实现 自动进水。
所述控制单元由数据采集模块、PXI嵌入式控制器以及执行驱动模块 组成。
所述SBR反应器的高径比为3～4∶1，以使搅拌器工作效率更高，液 体混合更加均匀。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过实时反馈控制污水处理过程中的pH值和好氧段的溶解氧 值，能够为微生物的生长提供良好环境条件，更加有利于微生物的代谢。 运用本发明处理后的污水能够达到《城镇污水处理厂污水排放标准》 (GB18918-2002)一级A标，并且能够明显的节约运行成本。