揚(yáng)中一體化生活污水處理裝置一體化生活污水處理裝置及用其處理污水的方法，屬于生活污水處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在原有的光伏曝氣技術(shù)基礎(chǔ)上，對(duì)光伏曝氣系統(tǒng)進(jìn)行改造優(yōu)化，并結(jié)合成熟穩(wěn)定的農(nóng)村污水處理技術(shù)，將光伏曝氣技術(shù)與農(nóng)村污水處理技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合、合理優(yōu)化，通過工程實(shí)際效果的驗(yàn)證，為我國農(nóng)村污水的處理提供一條節(jié)能、環(huán)保、高效的新途徑。
1.太陽能一體化生活污水處理裝置，其特征在于，包括鼓風(fēng)裝置、污水處理裝置和太陽能光伏發(fā)電裝置;
所述污水處理裝置包括調(diào)節(jié)池(1)、水解酸化池(2)、第一接觸氧化池(31)、第二接觸氧化池(32)、沉淀池(4)和清水池(5);所述調(diào)節(jié)池(1)、水解酸化池(2)、第一接觸氧化池(31)、第二接觸氧化池(32)、沉淀池(4)和清水池(5)從作至右依次相鄰設(shè)置;所述水解酸化池(2)與第一接觸氧化池(31)之間的隔板底部有過水孔，第一接觸氧化池(31)與第二接觸氧化池(32)底部連通，所述第二接觸氧化池(32)上部設(shè)有出水口，沉淀池(4)上部設(shè)有出水堰，清水池(5)上端設(shè)有出水口;
所述調(diào)節(jié)池(1)內(nèi)設(shè)有人工篩網(wǎng)(51)和提升泵(52)，所述提升泵(52)一端與水解酸化池(2)連接;
所述水解酸化池(2)中設(shè)有彈性填料;
所述第一接觸氧化池(31)、第二接觸氧化池(32)中均設(shè)有彈性填料，且池底一側(cè)設(shè)有曝氣器(6)，由鼓風(fēng)機(jī)(11)曝氣;
所述沉淀池(4)底部設(shè)有排泥裝置;
所述太陽能光伏發(fā)電裝置包括太陽能電池板(7)、控制器(8)、蓄電池(9)，所述太陽能電池板(7)與所述控制器(8)連接，所述控制器(8)與蓄電池(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能一體化生活污水處理裝置，其特征在于，所述曝氣器(6)為微孔曝氣器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能一體化生活污水處理裝置，其特征在于，所述彈性填料為懸掛式立體彈性填料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能一體化生活污水處理裝置，其特征在于，如所述太陽能光伏發(fā)電裝置輸出電源為交流220V或 110V，則還需設(shè)置逆變器(10)，所述逆變器(10)與所述控制器(8)連接，所述逆變器(10)分別連接鼓風(fēng)機(jī)(11)和提升泵(52)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能一體化生活污水處理裝置，其特征在于，所述太陽能一體化生活污水處理裝置同時(shí)外接市政用電。
6.用權(quán)利要求1所述的太陽能一體化生活污水處理裝置處理污水的方法，其特征在于，包括如下步驟：
步驟一：污水通過人工篩網(wǎng)(51)去除大塊的懸浮物和漂浮物，進(jìn)入調(diào)節(jié)池(1)，在調(diào)節(jié)池(1)停留一定時(shí)間;
步驟二：在太陽能光伏發(fā)電裝的供電下，污水由提升泵(52)提升至水解酸化池(2)，池中溶氧濃度為0.45~0.5mg/L，優(yōu)勢(shì)菌為兼性厭氧菌，在兼性菌的作用下，污水中的大分子有機(jī)物被水解酸化為小分子有機(jī)物，利于后續(xù)好氧菌的作用，同時(shí)兼性菌中的反硝化細(xì)菌可以將污水中的硝態(tài)氮分解為氮?dú)馐┓诺娇諝庵?
步驟三：污水由水解酸化池(2)進(jìn)入接觸氧化池，鼓風(fēng)機(jī)在陽能光伏發(fā)電裝的供電下，通過微孔曝氣器進(jìn)行曝氣，池中溶氧濃度為2mg/l以上，優(yōu)勢(shì)菌為好氧菌，在好氧菌的作用下，污水中的大量有機(jī)污染物被分解為水和二氧化碳從而大幅降解水中的有機(jī)污染物;同時(shí)好氧菌中的硝化細(xì)菌可以將水中的氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮從而大幅降解氨氮;聚磷菌通過過量攝取磷從而達(dá)到生物除磷的效果;
步驟四：污水由接觸氧化池進(jìn)入沉淀池(4)，通過重力作用，分離水中的懸浮物及老化脫落的生物膜，出水進(jìn)入清水池(5)，沉淀池(4)定時(shí)排泥;
步驟五：沉淀池(4)出水進(jìn)入清水池(5)，清水池水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。
揚(yáng)中一體化生活污水處理裝置
在能源日益緊缺的當(dāng)代，污水處理的高能耗已引起人們的關(guān)注，低能耗污水生物處理工藝的開發(fā)一直是研究熱點(diǎn)之一。然而，從理論上而言，有機(jī)物好氧生物降解量與需氧量之間存在一定的比例關(guān)系，生物反應(yīng)器內(nèi)活性污泥懸浮也是通過鼓風(fēng)或設(shè)備擾動(dòng)。因此，盡管通過改進(jìn)充氧設(shè)備和生物反應(yīng)器可以提高充氧效率和氧的利用率，但節(jié)能的作用有限，并不能從根本上減少電能的消耗。如果能夠利用自然能作為污水處理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能源，可以減少對(duì)常規(guī)電能的需求。
農(nóng)村生活污水處理系統(tǒng)的主要運(yùn)行成本是水泵和曝氣設(shè)備電耗，如能合理利用自然能源，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦?，利用地?shì)高低落差排水和跌水曝氣，即可節(jié)省此項(xiàng)成本。
近年來，國內(nèi)外均在開發(fā)新能源，太陽能是**有前途的新能源之一。光伏發(fā)電是當(dāng)今太陽能發(fā)電的主流，一般由太陽能電池板、控制器、蓄電池組、逆變器等部件組成，其系統(tǒng)組成如圖1所示。
與其他能源相比，利用光伏發(fā)電有許多*的優(yōu)點(diǎn)：
(1)太陽能資源極其豐富，取之不盡，照射到地球的太陽輻射能量是人類消耗總能量的6000倍左右。光伏發(fā)電安全可靠，不會(huì)遭受能源危機(jī)和燃料市場(chǎng)不穩(wěn)定的沖擊和限制;
(2)太陽能發(fā)電不用燃料，發(fā)電成本小;
(3)太陽能不受地理?xiàng)l件的限制，幾乎隨處可得，可就近供電，不必長(zhǎng)距離輸送，因而避免了像市政供電在輸電線路的電能損耗;
(4)太陽能發(fā)電系統(tǒng)幾乎不含運(yùn)動(dòng)部件，不易損壞，使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)單;
(5)太陽能發(fā)電不產(chǎn)生任何廢棄物、污染和噪聲等公害，對(duì)環(huán)境無不良影響，是一種理想的可再生清潔能源;
(6)光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)時(shí)間短，適合模塊化安裝，而且可以根據(jù)負(fù)荷的變化任意增減光伏組件的容量，既方便靈活，又避免了浪費(fèi)。
將太陽能發(fā)電與污水生物處理技術(shù)相結(jié)合，形成利用太陽能驅(qū)動(dòng)的污水生物處理系統(tǒng)是降低常規(guī)電能消耗的有效途徑之一。同時(shí)，將污水處理過程中需氧特征與太陽能的晝夜變化規(guī)律相融合，可以降低利用太陽能的成本。光伏曝氣代替常規(guī)曝氣應(yīng)用于中小型農(nóng)村污水處理設(shè)施上具有廣闊的發(fā)展前景。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種太陽能一體化生活污水處理裝置及用其處理污水的方法，該裝置可為我國農(nóng)村污水的處理提供一條節(jié)能、環(huán)保、高效的新途徑。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供一種太陽能一體化生活污水處理裝置，包括鼓風(fēng)裝置、污水處理裝置和太陽能光伏發(fā)電裝置;
所述污水處理裝置包括調(diào)節(jié)池、水解酸化池、第一接觸氧化池、第二接觸氧化池、沉淀池和清水池;所述調(diào)節(jié)池、水解酸化池、第一接觸氧化池、第二接觸氧化池、沉淀池和清水池從作至右依次相鄰設(shè)置;所述水解酸化池與第一接觸氧化池之間的隔板底部有過水孔，第一接觸氧化池與第二接觸氧化池底部連通，所述第二接觸氧化池上部設(shè)有出水口，沉淀池上部設(shè)有出水堰，清水池上端設(shè)有出水口;
所述調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有人工篩網(wǎng)和提升泵，所述提升泵一端與水解酸化池連接;
所述水解酸化池中設(shè)有彈性填料;
所述第一接觸氧化池、第二接觸氧化池中均設(shè)有彈性填料，且池底一側(cè)設(shè)有曝氣器，由鼓風(fēng)機(jī)曝氣;
所述沉淀池底部設(shè)有排泥裝置;
所述太陽能光伏發(fā)電裝置包括太陽能電池板、控制器、蓄電池，所述太陽能電池板與所述控制器連接，所述控制器與蓄電池連接。
其中一些實(shí)施例中，所述曝氣器為微孔曝氣器。
其中一些實(shí)施例中，所述彈性填料為懸掛式立體彈性填料。
其中一些實(shí)施例中，如所述太陽能光伏發(fā)電裝置輸出電源為交流220V或110V，則還需設(shè)置逆變器，所述逆變器與所述控制器連接，所述逆變器分別連接鼓風(fēng)機(jī)和提升泵。
其中一些實(shí)施例中，所述太陽能一體化生活污水處理裝置同時(shí)外接市政用電。
本發(fā)明還提供一種用所述的太陽能一體化生活污水處理裝置處理污水的方法，包括如下步驟：
步驟一：污水通過人工篩網(wǎng)去除大塊的懸浮物和漂浮物，進(jìn)入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池停留一定時(shí)間;
步驟二：在太陽能光伏發(fā)電裝的供電下，污水由提升泵提升至水解酸化池，池中溶氧濃度為0.45～0.5mg/L，優(yōu)勢(shì)菌為兼性厭氧菌，在兼性菌的作用下，污水中的大分子有機(jī)物被水解酸化為小分子有機(jī)物，利于后續(xù)好氧菌的作用，同時(shí)兼性菌中的反硝化細(xì)菌可以將污水中的硝態(tài)氮分解為氮?dú)馐┓诺娇諝庵?
步驟三：污水由水解酸化池進(jìn)入接觸氧化池，鼓風(fēng)機(jī)在陽能光伏發(fā)電裝的供電下，通過微孔曝氣器進(jìn)行曝氣，池中溶氧濃度為2mg/l以上，優(yōu)勢(shì)菌為好氧菌，在好氧菌的作用下，污水中的大量有機(jī)污染物被分解為水和二氧化碳從而大幅降解水中的有機(jī)污染物;同時(shí)好氧菌中的硝化細(xì)菌可以將水中的氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮從而大幅降解氨氮;聚磷菌通過過量攝取磷從而達(dá)到生物除磷的效果;
步驟四：污水由接觸氧化池進(jìn)入沉淀池，通過重力作用，分離水中的懸浮物及老化脫落的生物膜，出水進(jìn)入清水池，沉淀池定時(shí)排泥;
步驟五：沉淀池出水進(jìn)入清水池，清水池水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。
農(nóng)村居民點(diǎn)生活污水，具有建設(shè)規(guī)模小，污染程度輕，可生化性好等特點(diǎn)?；谶@些特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況，本著從經(jīng)濟(jì)效益，社會(huì)效益和環(huán)境效益的觀點(diǎn)出發(fā)，本發(fā)明采用“水解酸化—生物接觸氧化”為主體工藝的一體化設(shè)備處理。
水解酸化中的水解和酸化是厭氧消化過程的兩個(gè)階段，但不同的工藝水解酸化的處理目的不同。在池內(nèi)缺氧條件下，被截留下來的有機(jī)物質(zhì)在大量水解—產(chǎn)酸菌作用下，將不溶性有機(jī)物水解為溶解性物質(zhì)，將大分子、難于生物降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的物質(zhì);同時(shí)，生物濾池反沖洗時(shí)排出的剩余污泥(剩余微生物膜)菌體外多糖粘質(zhì)層發(fā)生水解，使細(xì)胞壁打開，污泥液態(tài)化，重新回到污水處理系統(tǒng)中被好氧菌代謝，達(dá)到剩余污泥減容化的目的。由于水解酸化的污泥齡較長(zhǎng)，所以在本發(fā)明中，采用水解酸化池代替常規(guī)的初沉池，除達(dá)到截留污水中懸浮物的目的外，還具有部分生化處理和污泥減容穩(wěn)定的功能。
生物接觸氧化是由浸沒在污水中的填料和人工曝氣系統(tǒng)構(gòu)成的生物處理工藝。在有氧的條件下，污水與填料表面的生物膜反復(fù)接觸，使污水獲得凈化。生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝，其特點(diǎn)是在池內(nèi)設(shè)置填料，池底曝氣對(duì)污水進(jìn)行充氧，并使池體內(nèi)污水處于流動(dòng)狀態(tài)，以保證污水與污水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。該法中微生物所需氧由鼓風(fēng)曝氣供給，主要由曝氣鼓風(fēng)機(jī)和專用曝氣器組成，生物膜生長(zhǎng)至一定厚度后，填料壁的微生物會(huì)因缺氧而進(jìn)行厭氧代謝，產(chǎn)生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會(huì)造成生物膜的脫落，并促進(jìn)新生物膜的生長(zhǎng)，此時(shí)，脫落的生物膜將隨出水流出池外。生物接觸氧化法具有以下特點(diǎn)：生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷;對(duì)水質(zhì)水量的驟變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力;剩余污泥量少，不存在污泥膨脹問題，運(yùn)行管理簡(jiǎn)便。
光伏發(fā)電(Photovoltaic，PV)是指利用半導(dǎo)體材料制成的太陽能電池在吸收太陽光后產(chǎn)生光伏效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)化為電能的過程。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般分為并網(wǎng)系統(tǒng)、獨(dú)立系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是目前發(fā)達(dá)國家地區(qū)和商業(yè)的光伏系統(tǒng)。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與地方電網(wǎng)聯(lián)接，逆變器將光伏系統(tǒng)發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，將白天太陽輻射較強(qiáng)時(shí)發(fā)出的富余電量出售給市政電網(wǎng);到夜間太陽輻射值較低時(shí)，則可向地方電網(wǎng)買電。獨(dú)立光伏系統(tǒng)是沒有與地方電網(wǎng)相連，光伏發(fā)電系統(tǒng)通過充電控制器與太陽能蓄電池連接，產(chǎn)生的富余電量可蓄存在蓄電池中，當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度低時(shí)(夜間或陰雨天)使用。典型的離網(wǎng)光伏系統(tǒng)主要用于通訊中繼站以及偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)供電?；旌闲凸夥到y(tǒng)是利用光伏系統(tǒng)與其它生物質(zhì)能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電系統(tǒng)或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等其他發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合，以保證對(duì)用電設(shè)備供應(yīng)持續(xù)的電力?；旌舷到y(tǒng)既可以采取并網(wǎng)同樣也可以采用離網(wǎng)的形式。
本發(fā)明主要針對(duì)重慶農(nóng)村地區(qū)分散污水處理，考慮到農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟(jì)條件和地理環(huán)境，與常規(guī)電網(wǎng)并網(wǎng)受局限，因此采用的是獨(dú)立型的光伏系統(tǒng)。
本發(fā)明將光伏發(fā)電系統(tǒng)與鼓風(fēng)機(jī)及污水泵相連接，在太陽能供應(yīng)充足時(shí)直接利用光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行污水曝氣及污水提升;當(dāng)太陽能輻射強(qiáng)度低時(shí)，由蓄電池繼續(xù)供電，污水處理系統(tǒng)同時(shí)外接市政電源作為備用電源，以維持污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為：
(1)本發(fā)明針對(duì)農(nóng)村居民點(diǎn)生活污水具有建設(shè)規(guī)模小、污染程度輕、可生化性好等特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況，本著從經(jīng)濟(jì)效益，社會(huì)效益和環(huán)境效益的觀點(diǎn)出發(fā)，采用“水解酸化—生物接觸氧化”為主體工藝的一體化處理技術(shù)，可有效處理農(nóng)村污水，滿足排放要求;
(2)本發(fā)明引入光伏發(fā)電裝置，充分利用太陽能，以光伏發(fā)電產(chǎn)生的電能為鼓風(fēng)機(jī)及污水提升泵提供動(dòng)力，保證一體化污水處理系統(tǒng)正常運(yùn)行，使水處理達(dá)到預(yù)期效果，降低了用電損耗，減少了污染物排放;
(3)由太陽能光伏電板、控制器、蓄電池、逆變器組成的光伏發(fā)電系統(tǒng)，針對(duì)60m3/d水量處理、承擔(dān)1.5KW的荷載、每天運(yùn)行10小時(shí)的要求，發(fā)電系統(tǒng)每日負(fù)載耗電量312.5AH，電池板功率2495.4W，蓄電池容量為892.9AH即可滿足設(shè)計(jì)要求;
(4)光伏發(fā)電系統(tǒng)臨時(shí)發(fā)電不足或無法發(fā)電的情況下，可先由蓄電池供電維持系統(tǒng)的運(yùn)行;如蓄電池放電結(jié)束而光伏系統(tǒng)發(fā)電量仍不能滿足荷載要求時(shí)則啟動(dòng)市政用電的備用電源，可保證污水處理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
