本實用新型涉及采用生化、物化工藝處理污水的工藝，尤其涉及一種分散式污水處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

廢水處理工藝可以粗略地分為三類：①自然系統(tǒng)：即利用土壤作為處理和處置的媒體，包括土地應用、人工濕地、地下滲濾等。②集水系統(tǒng)：不使用傳統(tǒng)的重力式污水管，而代以輕質(zhì)塑料管，其優(yōu)點有埋深較淺、管接少、連接結(jié)構(gòu)不復雜。常用的污水管道有壓力式、真空式和小直徑重力式。③生化物化處理系統(tǒng)：即結(jié)合生化和物化工藝，由池、泵、鼓風機和其它機械裝置組成的系統(tǒng)，生化物化處理系統(tǒng)適用于農(nóng)村三大主要污染源(生活污水、養(yǎng)殖廢水、垃圾滲濾液)以及公廁、農(nóng)家樂等分散污水的治理。

目前，分散式污水處理系統(tǒng)方法主要為采用市電供電及PLC控制，未形成網(wǎng)絡化管理。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了降低分散式污水處理系統(tǒng)運營成本，進一步實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化、集成化，本實用新型提供以下技術(shù)方案：

一種分散式污水處理系統(tǒng)，包括污水處理單元以及集中式管理運行維護平臺；所述污水處理單元包括一體式凈水池、直流水泵、直流風機、太陽能直流驅(qū)動控制器、以及傳感器；所述一體式凈水池包括進水口，出水口，以及依次設置于進水口與出水口之間的厭氧濾床一室、厭氧濾床二室、接觸曝氣室、沉淀室、消毒室；所述直流水泵分別設置于進水口及出水口；所述直流風機與接 觸曝氣室連接；所述傳感器設置于污水井以及沉淀室；

所述太陽能直流驅(qū)動控制器包括CPU、控制電路供電電源、液晶顯示單元、通信單元、直流水泵驅(qū)動單元、直流風機驅(qū)動單元、光伏充電控制單元、市電充電控制單元及蓄電池；所述CPU通過通訊數(shù)據(jù)線連接液晶顯示單元及通信單元，通過傳感器信號線連接傳感器，通過功率控制信號線連接直流水泵驅(qū)動單元、直流風機驅(qū)動單元、光伏充電控制單元、市電充電控制單元、蓄電池；所述控制電路供電電源通過直流母線連接市電充電控制單元、蓄電池、光伏充電控制單元、直流水泵驅(qū)動單元、直流風機驅(qū)動單元；所述光伏充電控制單元輸入端連接太陽能組件，輸出端通過直流母線連接直流水泵驅(qū)動單元和直流風機驅(qū)動電源及蓄電池；所述市電充電控制單元輸入端通過220V轉(zhuǎn)15V/100W開關(guān)電源連接交流電網(wǎng)，輸出端通過直流母線連接直流水泵驅(qū)動單元和直流風機驅(qū)動單元及蓄電池；所述蓄電池通過直流母線連接直流水泵驅(qū)動單元和直流風機驅(qū)動單元；所述直流水泵驅(qū)動單元連接直流水泵，所述直流風機驅(qū)動單元連接直流風機；

本實用新型的太陽能直流驅(qū)動控制器是一款集太陽能與市電供電管理、模擬量與開關(guān)量信號傳感器接入、電氣設備直流供電驅(qū)動及管理、有線與無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎T多功能結(jié)合的控制器，采用太陽能優(yōu)先、市電補充的供電方式管理；能夠?qū)崿F(xiàn)采集現(xiàn)場的液位、流量等傳感器的模擬量和開關(guān)量數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)按污水處理工藝流程，實施對水泵、風機等電氣設備的控制和狀態(tài)檢測。

所述集中式管理運行維護平臺包括環(huán)保數(shù)據(jù)中心、云服務器、環(huán)保局管理中心、智能手機；所述污水處理單元通過通信單元與環(huán)保數(shù)據(jù)中心、以及智能手機連接；所述環(huán)保數(shù)據(jù)中心與云服務器連接，所述云服務器與環(huán)保局管理中 心連接。所述集中式管理運行維護平臺能夠?qū)⒎植荚诟鱾€地點的每一臺設備進行聯(lián)網(wǎng)，形成集中式的管理平臺，通過遠程數(shù)據(jù)傳輸，將各個設備的運行參數(shù)情況，進行實時檢測及數(shù)據(jù)分析，從而更好的配套和保障農(nóng)村分布式污水處理系統(tǒng)的有效、可靠運行。

進一步的，所述傳感器包括水位傳感器、流量計、浮球液位開關(guān)及水質(zhì)檢測傳感器，均通過傳感器信號線與CPU連接，水位傳感器、流量計、水質(zhì)檢測傳感器等模擬量傳感器，采用4-20mA/1-5mA信號接入系統(tǒng)；浮球液位開關(guān)可以采用1-5V信號接入系統(tǒng)。

進一步的，所述通信單元包括GPRS無線通信模塊以及RS485有線通信模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)無線有線雙冗余遠程數(shù)據(jù)通信功能。

進一步的，所述CPU還通過傳感器信號線連接一個繼電器輸出單元，可用來接入報警器，為預留功能。

進一步的，所述光伏充電控制單元為有源鉗位隔離型全交錯并聯(lián)Boost變換電路，由開關(guān)管V_s1、V_s2，電容C_c，反激變壓器T₁、T₂，整流二極管D₁、D₂，濾波電容C₁、C₂組成；所述V_s1漏源極之間存在相互并聯(lián)的體二極管D_s1及極間電容C_s1，所述V_s2漏源極之間存在相互并聯(lián)的體二極管D_s2及極間電容C_s2；V_s1的漏極連接光伏電池板的正極、V_s1的源極通過C_c連接V_s2的漏極；V_s2的源極連接光伏電池板的負極；V_s1的漏極與T₁原邊的同名端連接，且V_s1的漏極與T₁原邊同名端之間存在漏感Lr₁；T₁原邊的異名端連接到V_s2的漏極與C_c的中間點；V_s2的源極與T₂原邊的異名端連接，且V_s2的源極與T₂原邊異名端之間存在漏感Lr₂；T₂原邊的同名端連接到V_s1的源極與C_c的中間點；T₁副邊的異名端與D₁的正極連接、T₂副邊的同名端與D₂的副極連接，D₁的負極與D₂的正極之間依次串聯(lián)有C₁、C₂；C₁、 C₂的中間點分別連接到T₁副邊的同名端以及T₂副邊的異名端；T₁副邊的異名端與T₂副邊的同名端構(gòu)成光伏充電控制單元的輸出端，本實用新型的拓撲利用反激式變壓器進行高頻電氣隔離，易于多路輸出，負載短路時可靠性高。本拓撲為全交錯并聯(lián)結(jié)構(gòu)，采用移相控制方式，輸出端的兩個分壓電容可以被交錯并聯(lián)充電和放電，相較于傳統(tǒng)的單端變換器，具有很多優(yōu)點：降低功率開關(guān)管所承受的電壓，減少輸入、輸出電流的紋波，從而減少了輸入與輸出濾波器件，另一方面大大的提高了電容、蓄電池、光伏電池板等關(guān)鍵設備的使用壽命。

系統(tǒng)由太陽能和市電進行供電，其中市電是作為太陽能無輸出時的補充供電。具體為：太陽能電池板輸出的電壓范圍是30V～50V，經(jīng)過BUCK變換電路，以恒流源工作方式為蓄電池進行充電；市電AC220V經(jīng)過AC/DC模塊輸出15VDC，經(jīng)過BOOST變換電路，以恒流源輸出的工作方式為蓄電池進行充電。太陽能與市電之間的轉(zhuǎn)換邏輯關(guān)系，由CPU控制BUCK電路、BOOST電路的MOSFET驅(qū)動來完成。

太陽能直流驅(qū)動控制器通過CPU內(nèi)置的ADC采集COD、BOD、N、P、液位、流量等水質(zhì)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)，通過GPRS無線方式傳輸給系統(tǒng)軟件，作為系統(tǒng)運行的輔助參考信息。

系統(tǒng)可配置浮球類液位計傳感器檢測一體式凈化池內(nèi)的液位高度，通過在系統(tǒng)軟件內(nèi)設置液位低限和高限參數(shù)來控制水泵的開啟和停止，具體為：水泵在液位高限時運行、低限時停止。

CPU通過ADC電路對水泵、風機的運行電壓、電流參數(shù)進行采集，并根據(jù)電壓、電流值結(jié)合水泵、風機的電氣特性曲線，通過控制器CPU程序模型計算出電機的運行功率以及實時流量；同時，由電機運行的功率區(qū)間典型特征值，由系統(tǒng)軟件程序判斷水泵、風機的正常、故障狀態(tài)。通過GPRS無線方式，控制器將 水泵、風機的電壓、電流、流量等參數(shù)傳輸給系統(tǒng)軟件；系統(tǒng)軟件根據(jù)水泵、風機的運行時間對照列表，向用戶提供日處理污水量數(shù)據(jù)、曝氣供氧量數(shù)據(jù)。

CPU通過水質(zhì)參數(shù)輸入，由系統(tǒng)自動控制水泵、風機的運行功率。具體為：水質(zhì)參數(shù)不達標時，降低水泵功率、提高風機功率，以延長厭氧時間、增加曝氣量；水質(zhì)參數(shù)達標時，可控制水泵、風機在正常功率。

本實用新型的系統(tǒng)功能如下：

(1)實現(xiàn)生化處理技術(shù)接觸氧化法的污水處理工藝過程，使污水凈化后的出水水質(zhì)達標。

(2)設備采用太陽能優(yōu)先，市電補充的供電方式。

(3)根據(jù)污水處理工藝要求，實現(xiàn)風機、水泵等電氣設備的就地和遠程控制、管理。

(4)實時監(jiān)測現(xiàn)場的液位、流量、出水水質(zhì)數(shù)據(jù)等參數(shù)，以及設備的運行狀態(tài)參數(shù)，并通過GPRS/RS485形式傳送到遠程服務器。

(5)實時故障提示、報警，包括：傳感器斷線，風機、水泵故障，電源管理異常等。

(6)提供各類管理報表，為環(huán)保主管部門評估污水處理項目的現(xiàn)狀，提供決策數(shù)據(jù)、信息。

(7)形成市、省、全國聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)村戶用型地埋式污水處理設施監(jiān)測數(shù)據(jù)平臺，最終實現(xiàn)融入環(huán)保行業(yè)信息化統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺。

本實用新型的有益效果在于：

(1)集合太陽能供電應用。供電采用太陽能與市電互補功能，使運營成本更經(jīng)濟；特別是在市電設施配套不足地區(qū)，在建設初期更有優(yōu)勢。

(2)針對性設計的專用控制器。替代傳統(tǒng)由PLC控制的技術(shù)現(xiàn)狀，采用微處理芯片進行智能化設計，是針對污水處理行業(yè)設計的解決方案。

(3)建設成本更低。相比PLC控制方案，成本更具競爭優(yōu)勢。

(4)功能可擴展強。集成環(huán)境參數(shù)采集功能，使系統(tǒng)的功能進一步擴展、綜合成本更優(yōu)。

(5)可實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)通信。采用GPRS通信，使分散的各個用戶組成網(wǎng)絡，實現(xiàn)遠程、集中式監(jiān)控。

(6)可實現(xiàn)省、市、區(qū)級的環(huán)保監(jiān)控統(tǒng)一平臺的管理要求。

本系統(tǒng)為分散式污水處理項目量身定制，是目前唯一針國內(nèi)分散式污水處理的定制化解決方案。

附圖說明

圖1是本實用新型的系統(tǒng)框架圖。

圖2是本實用新型的污水處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實用新型的太陽能直流驅(qū)動控制器的結(jié)構(gòu)框圖。

圖4是本實用新型的光伏發(fā)電控制單元的電路圖。

具體實施方式

如圖1所示的一種分散式污水處理系統(tǒng)，包括污水處理單元以及集中式管理運行維護平臺；所述污水處理單元分別為污水處理單元1、污水處理單元2…污水處理單元N；如圖2所示，所述污水處理單元包括一體式凈水池、直流水泵、直流風機、太陽能直流驅(qū)動控制器、以及傳感器；所述一體式凈水池包括進水口，出水口，以及依次設置于進水口與出水口之間的厭氧濾床一室、厭氧濾床二室、接觸曝氣室、沉淀室、消毒室；所述直流水泵分別設置于進水口及 出水口；所述直流風機與接觸曝氣室連接；所述傳感器設置于污水井以及沉淀室；本實施例中采用處理規(guī)模為0.5-10t/d的一體式凈水池，并采用全地埋式。

如圖3所示，所述太陽能直流驅(qū)動控制器包括CPU、控制電路供電電源、液晶顯示單元、通信單元、直流水泵驅(qū)動單元、直流風機驅(qū)動單元、光伏充電控制單元、市電充電控制單元及蓄電池；所述CPU通過通訊數(shù)據(jù)線連接液晶顯示單元及通信單元，通過傳感器信號線連接傳感器，通過功率控制信號線連接直流水泵驅(qū)動單元、直流風機驅(qū)動單元、光伏充電控制單元、市電充電控制單元、蓄電池；所述光伏充電控制單元輸入端連接太陽能組件，輸出端通過直流母線連接直流水泵驅(qū)動單元和直流風機驅(qū)動電源及蓄電池；所述市電充電控制單元輸入端連接交流電網(wǎng)，輸出端通過直流母線連接直流水泵驅(qū)動單元和直流風機驅(qū)動單元及蓄電池；所述蓄電池通過直流母線連接直流水泵驅(qū)動單元和直流風機驅(qū)動單元；所述直流水泵驅(qū)動單元連接直流水泵，所述直流風機驅(qū)動單元連接直流風機。

如圖4所示的光伏充電控制單元為有源鉗位隔離型全交錯并聯(lián)Boost變換電路，由開關(guān)管V_s1、V_s2，電容C_c，反激變壓器T₁、T₂，整流二極管D₁、D₂，濾波電容C₁、C₂組成；所述V_s1漏源極之間存在相互并聯(lián)的體二極管D_s1及極間電容C_s1，所述V_s2漏源極之間存在相互并聯(lián)的體二極管D_s2及極間電容C_s2；V_s1的漏極連接光伏電池板的正極、V_s1的源極通過C_c連接V_s2的漏極；V_s2的源極連接光伏電池板的負極；V_s1的漏極與T₁原邊的同名端連接，且V_s1的漏極與T₁原邊同名端之間存在漏感Lr₁；T₁原邊的異名端連接到V_s2的漏極與C_c的中間點；V_s2的源極與T₂原邊的異名端連接，且V_s2的源極與T₂原邊異名端之間存在漏感Lr₂；T₂原邊的同名端連接到V_s1的源極與C_c的中間點；T₁副邊的異名端與D₁ 的正極連接、T₂副邊的同名端與D₂的副極連接，D₁的負極與D₂的正極之間依次串聯(lián)有C₁、C₂；C₁、C₂的中間點分別連接到T₁副邊的同名端以及T₂副邊的異名端；T₁副邊的異名端與T₂副邊的同名端構(gòu)成光伏充電控制單元的輸出端。

本實用新型的太陽能直流驅(qū)動控制器是一款集太陽能與市電供電管理、模擬量與開關(guān)量信號傳感器接入、電氣設備直流供電驅(qū)動及管理、有線與無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎T多功能結(jié)合的控制器，采用太陽能優(yōu)先、市電補充的供電方式管理；能夠?qū)崿F(xiàn)采集現(xiàn)場的液位、流量等傳感器的模擬量和開關(guān)量數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)按污水處理工藝流程，實施對水泵、風機等電氣設備的控制和狀態(tài)檢測。本實施例中所述CPU選用TMS320F28335。

所述集中式管理運行維護平臺包括環(huán)保數(shù)據(jù)中心、云服務器、環(huán)保局管理中心、智能手機；所述污水處理單元通過通信單元與環(huán)保數(shù)據(jù)中心、以及智能手機連接；所述環(huán)保數(shù)據(jù)中心與云服務器連接，所述云服務器與環(huán)保局管理中心連接。所述集中式管理運行維護平臺能夠?qū)⒎植荚诟鱾€地點的每一臺設備進行聯(lián)網(wǎng)，形成集中式的管理平臺，通過遠程數(shù)據(jù)傳輸，將各個設備的運行參數(shù)情況，進行實時檢測及數(shù)據(jù)分析，從而更好的配套和保障農(nóng)村分布式污水處理系統(tǒng)的有效、可靠運行。

所述傳感器包括水位傳感器、流量計、浮球液位開關(guān)及水質(zhì)檢測傳感器，均通過傳感器信號線與CPU連接，水位傳感器、流量計、水質(zhì)檢測傳感器等模擬量傳感器，采用4-20mA/1-5mA信號接入系統(tǒng)；浮球液位開關(guān)可以采用1-5V信號接入系統(tǒng)。

所述通信單元包括GPRS無線通信模塊以及RS485有線通信模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)無線有線雙冗余遠程數(shù)據(jù)通信功能；本實施例中所述GPRS無線通信模塊選用成熟 的UART-GPRS模塊，可將CPU處理后的數(shù)據(jù)通過UART數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)變?yōu)镚PRS數(shù)據(jù)流，以無線的方式傳送到目標服務器上。所述CPU還通過傳感器信號線連接一個繼電器輸出單元，可用來接入報警器，為預留功能。

以上述依據(jù)本實用新型理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項實用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項實用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。