申请日2018.12.07
公开(公告)日2019.02.15
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明公开了一种基于物联网的生活污水处理系统及方法，所述系统包括污水处理装置和水质监测系统;所述污水处理装置包括顺次相连的厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池;所述水质监测系统包括水质感知单元、物联网控制中心和云端计算中心;水质感知单元将信息传给物联网控制中心，并由物联网控制中心将信息传送至云端计算中心，所述云端计算中心对获取的污水信息进行分析，并将分析结果返回至物联网控制中心，再由物联网控制中心对与其相连的电磁阀发出相应的工艺运行指令。本发明实现对污水的实时监测和在线控制，处理后的污水能够达到《地表水环境质量标准》的Ⅳ类水质标准要求。
权利要求书
1.一种基于物联网的生活污水处理系统，其特征在于：包括污水处理装置和水质监测系统;
所述污水处理装置包括顺次相连的厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池，所述厌氧池;在厌氧池的下部设有进水口，在沉淀池的上部设有出水口;在厌氧池、缺氧池、好氧池与沉淀池之间分别设有连通阀，所述连通阀由电磁阀控制;
所述水质监测系统包括水质感知单元、物联网控制中心和云端计算中心;
所述污水处理装置内设有水质感知单元，水质感知单元通过标准接口协议传给物联网控制中心，并由物联网控制中心将信息传送至云端计算中心，所述云端计算中心对获取的污水信息进行分析，并将分析结果返回至物联网控制中心，再由物联网控制中心对与其相连的电磁阀发出相应的工艺运行指令。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的生活污水处理系统，其特征在于：所述污水信息包括污水的进水量Q、污水中NH3-N的浓度、COD、TP、DO或ORP的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的生活污水处理系统，其特征在于：所述水质感知单元分别设置在所述厌氧池、缺氧池和好氧池内，以及所述进水口处。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的生活污水处理系统，其特征在于：所述厌氧池和缺氧池内分别设有悬浮活性污泥和悬浮填料，在厌氧池的悬浮填料上附着有聚磷菌，在缺氧池的悬浮填料上附着有反硝化细菌。
5.根据权利要求4所述的基于物联网的生活污水处理系统，其特征在于：所述好氧池包括相互连通的第一好氧区和第二好氧区，在第一好氧区内设有复合填料，在复合填料上附着有好氧菌。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的生活污水处理系统，其特征在于：在好氧池的底部设有曝气装置，所述曝气装置包括曝气泵、变频器和曝气头，所述曝气头通过曝气管道与曝气泵相连;所述变频器与曝气泵相连。
7.一种基于物联网的生活污水处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、污水从进水口进入厌氧池内，与厌氧池中的悬浮活性污泥和聚磷菌充分混合反应，水质感知单元实时监控厌氧池内污水的进水量Q及污水中的DO、ORP并根据检测的数据，当厌氧池内的DO<0.2mg/L，ORP为-50mv～-100mv时，将污水排放到缺氧池中;
S2、污水在缺氧池内与悬浮活性污泥和反硝化细菌充分反应，水质感知单元实时监控缺氧池内污水的DO、ORP，当缺氧池内的DO<0.5mg/L, ORP 为-50mv～50mv时，将污水排放到好氧池中;
S3、污水在好氧池内与好氧菌充分反应，水质感知单元实时监控好氧池内污水的DO、ORP，当好氧池内的DO>2mg/L，ORP>100mv时，将污水排放到沉淀池中;
S4、污水在沉淀池中静置后从沉淀池的出水口排出，即完成污水处理。
说明书
一种基于物联网的生活污水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种基于物联网的生活污水处理系统及方法。
背景技术
城镇污水的有效处理和稳定达标是流域水环境治理的重要措施，“十一五”以来我国重点流域地区的城镇污水处理厂，普遍执行了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A标准。尽管如此，随着我国城市化进程及工业的加速发展，河湖生态自净能力减弱、水环境容量不断减少，这也对城镇污水处理提出了更高的要求。2015年，国家环保部发布了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(征求意见稿)，征求意见稿中提出了更严格的“特别限值”标准，主要指标达到或接近《地表水环境质量标准》的Ⅳ类水质标准要求。
我国污水处理行业，以活性污泥法为主，目前已进入世界先进技术行列。A/O活性污泥反应器是好氧生物反应器的佼佼者，被广泛应用于生活污水及各种有机废水处理中。相比于其他活性污泥反应器，它具有容积负荷高、水力停留时间短、能耗低、成本少、设备简单、操作方便、运行稳定、处理效果好等特点。目前世界上已有数万座A/O活性污泥法反应器在生产中应用。但大多数A/O反应器存在一些先天缺陷，比如内回流需要水泵进行提升，增大了能耗及故障风险，且出水标准普遍执行一级A标准，很难达到《地表水环境质量标准》的Ⅳ类水质标准要求。
目前，对于COD、BOD、氨氮等指标，一般采用活性污泥法配合深度处理工艺，其常规的深度处理工艺包括臭氧氧化、BAF、絮凝沉淀、过滤等。对于传统的活性污泥法可实现出水总氮小于15mg/L，对于出水总氮稳定小于10mg/L或更低一般存在较大的难度。而且当前河道生态修复过程中存在用地紧张、污水处理时间要求较短等问题也一直不能得到有效的解决。
虽然国内大多数城市已建有数量庞大的污水处理系统，但绝大多数污水处理系统的自动化程度不高，且局限于人工单点监控，没有形成全局性的统一管理系统。人工单点监控不仅耗时耗力，且不能实时把握污水处理的进程，也不能根据进入的污水内成分的改变而实时调节，这就使得进入的污水改变时，污水处理系统无法做出相应的调整，直接导致出水的质量受到影响且出水的品质不稳定。
因此，如何通过新的物联网技术对各个工艺的效果进行实时感知和优化，是本领域技术人员研究的方向。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决现有技术中污水处理系统的自动化程度不高，使得污水处理系统无法做出相应的调整，导致出水的质量受到影响且出水的品质不稳定的问题，提供一种基于物联网的生活污水处理系统及方法，能够检测各污水处理池内的DO和ORP，并实时反馈到云端计算中心，通过云端计算中心的分析和计算，将相应的指令发送到各处理池内，实现对污水的实时监测和在线控制，处理后的污水能够达到《地表水环境质量标准》的Ⅳ类水质标准要求。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：
一种基于物联网的生活污水处理系统，包括污水处理装置和水质监测系统;所述污水处理装置包括顺次相连的厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池，所述厌氧池;在厌氧池的下部设有进水口，在沉淀池的上部设有出水口;在厌氧池、缺氧池、好氧池与沉淀池之间分别设有连通阀，所述连通阀由电磁阀控制;
所述水质监测系统包括水质感知单元、物联网控制中心和云端计算中心;
所述污水处理装置内设有水质感知单元，水质感知单元通过标准接口协议传给物联网控制中心，并由物联网控制中心将信息传送至云端计算中心，所述云端计算中心对获取的污水信息进行分析，并将分析结果返回至物联网控制中心，再由物联网控制中心对与其相连的电磁阀发出相应的工艺运行指令。
进一步，所述污水信息包括污水的进水量Q、污水中NH3-N的浓度、COD、TP、DO或ORP的一种或多种。
进一步，所述水质感知单元分别设置在所述厌氧池、缺氧池和好氧池内，以及所述进水口处。
进一步，所述厌氧池和缺氧池内分别设有悬浮活性污泥和悬浮填料，在厌氧池的悬浮填料上附着有聚磷菌，在缺氧池的悬浮填料上附着有反硝化细菌。
进一步，所述好氧池包括相互连通的第一好氧区和第二好氧区，在第一好氧区内设有复合填料，在复合填料上附着有好氧菌。
进一步，在好氧池的底部设有曝气装置，所述曝气装置包括曝气泵、变频器和曝气头，所述曝气头通过曝气管道与曝气泵相连;所述变频器与曝气泵相连。
本发明还提供一种基于物联网的生活污水处理方法，包括如下步骤：
S1、污水从进水口进入厌氧池内，与厌氧池中的悬浮活性污泥和聚磷菌充分混合反应，水质感知单元实时监控厌氧池内污水的进水量Q及污水中的DO、ORP并根据检测的数据，当厌氧池内的DO<0.2mg/L，ORP为-50mv～-100mv时，将污水排放到缺氧池中;
S2、污水在缺氧池内与悬浮活性污泥和反硝化细菌充分反应，水质感知单元实时监控缺氧池内污水的DO、ORP，当缺氧池内的DO<0.5mg/L, ORP 为-50mv～50mv时，将污水排放到好氧池中;
S3、污水在好氧池内与好氧菌充分反应，水质感知单元实时监控好氧池内污水的DO、ORP，当好氧池内的DO>2mg/L，ORP>100mv时，将污水排放到沉淀池中;
S4、污水在沉淀池中静置后从沉淀池的出水口排出，即完成污水处理。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明通过将污水处理装置和水质检测系统结合起来，实现了实时检测各污水处理池内的DO和ORP，并实时反馈到云端计算中心，通过云端计算中心的分析和计算，将相应的指令发送到各处理池内，实现对污水的实时监测和在线控制，处理后的污水能够达到《地表水环境质量标准》的Ⅳ类水质标准要求。
2、由于本发明采用活性污泥与生物膜法结合的复合处理工艺;增加了悬浮填料和固定填料，可大幅提高聚磷菌、反硝化细菌和好氧菌等生物菌剂的总量，加快生物反应过程，提高污染物的去除率。对于好氧池，采用复合填料，可提高生物量30-50%，由于大量增加了好氧菌的总量，好氧菌对氨氮和COD指标进一步生化反应，提升出水水质;对于厌氧池和缺氧池，由于填料适合聚磷菌和反硝化细菌的生长，能够增加聚磷菌和反硝化细菌总量，大量的聚磷菌和反硝化菌大量累积，提高了对总磷和总氮的去除，通过本发明的基于物联网的生活污水处理系统处理后的生活污水，COD<30mg/L，NH3-N<1.5mg/L，TP<0.3mg/L，达到地表四类水的标准。
3、本发明通过新的物联网技术对各个工艺的效果进行实时感知和优化，可以达到短停留时间、高污泥负荷、低污泥产量、深度脱氮的功能。在运行成本方面，通过采用了生物强化处理污水、微生物裂解污泥减量，对于改造工艺其生物强化大量节省了化学药剂、碳源等费用，同时延长了氧与污水的接触时间，提高了溶解氧的利用率，降低耗电量。