公布日：2024.01.30
申请日：2023.10.30
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/76(2023.01)N;C02F1/78(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/
00(2023.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本申请涉及污水处理领域，公开了一种利用光伏或风力发电技术的污水处理方法，包括以下步骤：步骤一、收集污水，其中包括城市排水系统、工业废水排放或其他来源的污水，并将这些污水引导至处理装置中，步骤二、利用光伏或风力发电技术产生可再生能源，并将产生的可再生能源供给处理装置以驱动污水处理过程；步骤三、将在处理装置中进行初步的固液分离，将污水中的固体颗粒和悬浮物分离出来。通过利用光伏或风力发电技术为污水处理提供能源，可以降低能源成本，这种自给自足的能源供应方式减少了对外部电力供应的依赖，从而节约了能源支出，同时与传统化石燃料相比，减少了对环境的污染和碳排放。
权利要求书
1.一种利用光伏或风力发电技术的污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、收集污水，其中包括城市排水系统、工业废水排放或其他来源的污水，并将这些污水引导至处理装置中；步骤二、利用光伏或风力发电技术产生可再生能源，并将产生的可再生能源供给处理装置以驱动污水处理过程；步骤三、将在处理装置中进行初步的固液分离，将污水中的固体颗粒和悬浮物分离出来；步骤四、进行生物处理，将污水中的有机物通过生物降解转化为可分解的物质，经过生物处理后的水流经深度过滤单元，同于去除残留的悬浮颗粒和微生物，使水更清澈；步骤五、进行化学处理，通过添加化学试剂去除污水中的残留污染物；步骤六、之后进行沉淀处理，使得污水中的悬浮物和部分有机物沉淀到底部；步骤七、进行过滤处理，通过过滤介质进一步去除污水中的微小颗粒和悬浮物；步骤八、进行消毒处理，使用适当的消毒剂杀灭残留的病原体；步骤九、将处理后的水进行最终的净化和调节，以达到符合排放标准或再利用要求；步骤十、设置监控系统，确保水质得到维护，并根据需要进行调整和维护。
2.根据权利要求1所述的一种利用光伏或风力发电技术的污水处理方法，其特征在于，所述步骤二中利用光伏或风力发电技术产生可再生能源的具体步骤如下：S101、安装光伏发电系统，包括太阳能电池板和相关电气设备，以将太阳能转化为电能，同时安装风力发电系统，包括风力涡轮机和相关电气设备，以将风能转化为电能；S102、通过太阳能电池板捕捉太阳光，并将其转化为直流电能，通过风力涡轮机捕捉风力能量，并将其转化为交流电能；S103、通过电缆或其他电力输电设备，将产生的可再生能源输送至污水处理装置的电能输入接口；S104、将产生的电能来驱动污水处理装置的相关设备，如泵、搅拌器、过滤器和其他机械设备；S105、设置监控系统，以实时监测光伏和/或风力发电系统的性能，并根据监控结果，自动调整能源输送以确保处理装置获得足够的电能供应。
3.根据权利要求1所述的一种利用光伏或风力发电技术的污水处理方法，其特征在于，所述步骤三中生物处理和深度过滤单元的具体步骤如下：S201、将污水引入好氧生物反应器中，提供充足的氧气和适宜的温度条件，利用好氧微生物降解有机物；S202、将经过好氧生物处理的水流引入厌氧生物反应器中，创造无氧环境，利用厌氧微生物进一步降解有机物，厌氧微生物通过发酵作用将有机物转化为甲烷、二氧化碳和微生物生物质等可分解的物质；S203、经过生物处理后的水流进入深度过滤单元，以去除残留的悬浮颗粒和微生物，其中深度过滤单元通常由粗滤层、中滤层和细滤层构成，水流经过粗滤层后进入中滤层，中滤层由细砂或石英砂构成，能够进一步去除中等大小的悬浮颗粒和微生物；S204、水流经过中滤层进入细滤层，细滤层由活性炭、陶瓷或其他细微过滤介质构成，能够去除微小的悬浮颗粒和微生物；S205、在深度过滤的过程中，过滤介质的孔隙截留残留的悬浮颗粒和微生物，同时水分子通过孔隙，从而实现去除悬浮物和微生物的目的。
4.根据权利要求1所述的一种利用光伏或风力发电技术的污水处理方法，其特征在于，所述步骤五中所采用的化学试剂为次氯酸钠、亚硫酸钠、聚合铝盐、高锰酸钾的一种或者多种组合。
5.根据权利要求1所述的一种利用光伏或风力发电技术的污水处理方法，其特征在于，所述步骤七中沉淀处理的具体步骤如下；S301、在污水中添加适量的混凝剂，如聚合氯化铝(PAC)、硫酸铝等；S302、通过机械或气体搅拌设备，将混凝剂与污水充分混合搅拌；S303、混合搅拌后，停止搅拌，让污水静置一段时间，使悬浮物和部分有机物沉淀到底部形成沉淀物，经过沉淀后，上层液体称为上清液，上清液中可能还含有一些残留的悬浮物和溶解物质；S304、将上清液从沉淀池底部或上方流出，以去除其中的悬浮物，通过浓缩技术(如离心、压滤等)将沉淀物中的水分去除，以减少体积和质量。
6.根据权利要求1所述的一种利用光伏或风力发电技术的污水处理方法，其特征在于，所述步骤八的消毒处理的具体步骤如下：S401、选定的消毒剂以适当的剂量投加到待处理的污水中，并通过机械或气体搅拌设备，将消毒剂与污水充分混合搅拌；S402、添加适当的中和剂，将残余的消毒剂中和至安全范围内。
7.根据权利要求6所述的一种利用光伏或风力发电技术的污水处理方法，其特征在于，所述S401步骤中消毒剂为氯气、次氯酸钠、臭氧、过氧化氢的或者多种组合。
8.根据权利要求1所述的一种利用光伏或风力发电技术的污水处理方法，其特征在于，所述步骤九中处理后的水进行最终的净化和调节的具体步骤是通过微滤或反渗透等高级过滤技术，进一步去除微小颗粒、离子和溶解物，以确保水质达到要求。
9.根据权利要求1所述的一种利用光伏或风力发电技术的污水处理方法，其特征在于，所述步骤十中监控系统包括：传感器模块，用于监测水质的各个方面，如温度、pH值、浊度、浓度、流量、氧化还原电位、化学氧化需求、氨氮、磷酸盐浓度等数据采集模块，用于将实时监测到的数据传输到监控系统的中央控制器或计算机，以进行分析和记录中央控制器模块，用于处理数据，生成报告，并根据设定的阈值或标准触发警报或自动控制操作报警模块，用于发出警报，通知操作员或相关人员远程监控与通信模块，便于操作员可以在需要时远程监测和调整系统人机界面模块，便于操作员可以通过HMI查看实时数据，设定参数，启动或停止设备，以及响应警报。
10.根据权利要求9所述的一种利用光伏或风力发电技术的污水处理方法，其特征在于，所述中央控制器模块包括：数据存储和分析单元，用于存储历史数据，进行数据分析以优化系统性能，并生成报告用于监管或维护目的；控制单元：用于控制系统的运作，确保系统按照预定的参数和要求运行；自动化单元：这个单元负责自动化污水处理过程，以确保最佳的性能和效率；能源管理单元，将用于管理能源的存储、分配和使用，确保系统在不稳定的天气条件下也能够持续运行。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用光伏或风力发电技术的污水处理方法，解决了传统污水处理方法存在能源消耗高、环境影响大以及资源浪费的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种利用光伏或风力发电技术的污水处理方法，包括以下步骤：
步骤一、收集污水，其中包括城市排水系统、工业废水排放或其他来源的污水，并将这些污水引导至处理装置中；
步骤二、利用光伏或风力发电技术产生可再生能源，并将产生的可再生能源供给处理装置以驱动污水处理过程；
步骤三、将在处理装置中进行初步的固液分离，将污水中的固体颗粒和悬浮物分离出来；
步骤四、进行生物处理，将污水中的有机物通过生物降解转化为可分解的物质，经过生物处理后的水流经深度过滤单元，同于去除残留的悬浮颗粒和微生物，使水更清澈；
步骤五、进行化学处理，通过添加化学试剂去除污水中的残留污染物；
步骤六、之后进行沉淀处理，使得污水中的悬浮物和部分有机物沉淀到底部；
步骤七、进行过滤处理，通过过滤介质进一步去除污水中的微小颗粒和悬浮物；
步骤八、进行消毒处理，使用适当的消毒剂杀灭残留的病原体；
步骤九、将处理后的水进行最终的净化和调节，以达到符合排放标准或再利用要求；
步骤十、设置监控系统，确保水质得到维护，并根据需要进行调整和维护。
优选的，所述步骤二中利用光伏或风力发电技术产生可再生能源的具体步骤如下：
S101、安装光伏发电系统，包括太阳能电池板和相关电气设备，以将太阳能转化为电能，同时安装风力发电系统，包括风力涡轮机和相关电气设备，以将风能转化为电能；
S102、通过太阳能电池板捕捉太阳光，并将其转化为直流电能，通过风力涡轮机捕捉风力能量，并将其转化为交流电能；
S103、通过电缆或其他电力输电设备，将产生的可再生能源输送至污水处理装置的电能输入接口；
S104、将产生的电能来驱动污水处理装置的相关设备，如泵、搅拌器、过滤器和其他机械设备；
S105、设置监控系统，以实时监测光伏和/或风力发电系统的性能，并根据监控结果，自动调整能源输送以确保处理装置获得足够的电能供应。
优选的，所述步骤三中生物处理和深度过滤单元的具体步骤如下：
S201、将污水引入好氧生物反应器中，提供充足的氧气和适宜的温度条件，利用好氧微生物降解有机物；
S202、将经过好氧生物处理的水流引入厌氧生物反应器中，创造无氧环境，利用厌氧微生物进一步降解有机物，厌氧微生物通过发酵作用将有机物转化为甲烷、二氧化碳和微生物生物质等可分解的物质；
S203、经过生物处理后的水流进入深度过滤单元，以去除残留的悬浮颗粒和微生物，其中深度过滤单元通常由粗滤层、中滤层和细滤层构成，水流经过粗滤层后进入中滤层，中滤层由细砂或石英砂构成，能够进一步去除中等大小的悬浮颗粒和微生物；
S204、水流经过中滤层进入细滤层，细滤层由活性炭、陶瓷或其他细微过滤介质构成，能够去除微小的悬浮颗粒和微生物；
S205、在深度过滤的过程中，过滤介质的孔隙截留残留的悬浮颗粒和微生物，同时水分子通过孔隙，从而实现去除悬浮物和微生物的目的。
优选的，所述步骤五中所采用的化学试剂为次氯酸钠、亚硫酸钠、聚合铝盐、高锰酸钾的一种或者多种组合。
优选的，所述步骤七中沉淀处理的具体步骤如下；
S301、在污水中添加适量的混凝剂，如聚合氯化铝(PAC)、硫酸铝等；
S302、通过机械或气体搅拌设备，将混凝剂与污水充分混合搅拌；
S303、混合搅拌后，停止搅拌，让污水静置一段时间，使悬浮物和部分有机物沉淀到底部形成沉淀物，经过沉淀后，上层液体称为上清液，上清液中可能还含有一些残留的悬浮物和溶解物质；
S304、将上清液从沉淀池底部或上方流出，以去除其中的悬浮物，通过浓缩技术(如离心、压滤等)将沉淀物中的水分去除，以减少体积和质量。
优选的，所述步骤八的消毒处理的具体步骤如下：
S401、选定的消毒剂以适当的剂量投加到待处理的污水中，并通过机械或气体搅拌设备，将消毒剂与污水充分混合搅拌；
S402、添加适当的中和剂，将残余的消毒剂中和至安全范围内。
优选的，所述S401步骤中消毒剂为氯气、次氯酸钠、臭氧、过氧化氢的或者多种组合。
优选的，所述步骤九中处理后的水进行最终的净化和调节的具体步骤是通过微滤或反渗透等高级过滤技术，进一步去除微小颗粒、离子和溶解物，以确保水质达到要求。
优选的，所述监控系统包括：
传感器模块，用于监测水质的各个方面，如温度、pH值、浊度、浓度、流量、氧化还原电位、化学氧化需求、氨氮、磷酸盐浓度等
数据采集模块，用于将实时监测到的数据传输到监控系统的中央控制器或计算机，以进行分析和记录
中央控制器模块，用于处理数据，生成报告，并根据设定的阈值或标准触发警报或自动控制操作
报警模块，用于发出警报，通知操作员或相关人员
远程监控与通信模块，便于操作员可以在需要时远程监测和调整系统
人机界面模块，便于操作员可以通过HMI查看实时数据，设定参数，启动或停止设备，以及响应警报。
优选的，所述中央控制器模块包括：
数据存储和分析单元，用于存储历史数据，进行数据分析以优化系统性能，并生成报告用于监管或维护目的；
控制单元：用于控制系统的运作，确保系统按照预定的参数和要求运行；
自动化单元：这个单元负责自动化污水处理过程，以确保最佳的性能和效率；
能源管理单元，将用于管理能源的存储、分配和使用，确保系统在不稳定的天气条件下也能够持续运行。
工作原理：(无序号)。
本发明提供了一种利用光伏或风力发电技术的污水处理方法。具备以下
有益效果：
1、本发明通过采用多级处理过程，包括固液分离、生物处理、化学处理、沉淀、过滤和消毒等步骤，确保了高效的污水处理，将污水处理到符合排放标准或再利用要求，且通过污水处理过程，有机物和固体废物可以被分解、沉淀或去除，这些废物可以被回收和再利用，减少了废物产生，有助于资源保护和可持续性。
2、本发明通过利用光伏或风力发电技术为污水处理提供能源，可以降低能源成本，这种自给自足的能源供应方式减少了对外部电力供应的依赖，从而节约了能源支出，同时光伏或风力发电系统提供的电力是清洁、可再生的绿色能源，与传统化石燃料相比，减少了对环境的污染和碳排放。
3、本发明通过生物处理、化学处理和过滤等步骤可显著改善水质，减少污染物和微生物的含量，使水更清澈，适合排放或再利用，有助于保护水资源。
4、本发明通过设置监控系统，可以实时监测和调整系统性能，确保水质维护和运行稳定，减少了人工干预和运营成本，且本污水处理方法适用于各种来源的污水，包括城市排水系统和工业废水排放，具有广泛的应用前景。
（发明人：孙义刚;宋玉峰;徐小彬;邓皓铭;江祖嘉）