公布日：2024.01.30
申請(qǐng)日：2023.10.30
分類(lèi)號(hào)：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
本申請(qǐng)涉及污水處理領(lǐng)域，公開(kāi)了一種利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的污水處理方法，包括以下步驟：步驟一、收集污水，其中包括城市排水系統(tǒng)、工業(yè)廢水排放或其他來(lái)源的污水，并將這些污水引導(dǎo)至處理裝置中，步驟二、利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)產(chǎn)生可再生能源，并將產(chǎn)生的可再生能源供給處理裝置以驅(qū)動(dòng)污水處理過(guò)程；步驟三、將在處理裝置中進(jìn)行初步的固液分離，將污水中的固體顆粒和懸浮物分離出來(lái)。通過(guò)利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)為污水處理提供能源，可以降低能源成本，這種自給自足的能源供應(yīng)方式減少了對(duì)外部電力供應(yīng)的依賴(lài)，從而節(jié)約了能源支出，同時(shí)與傳統(tǒng)化石燃料相比，減少了對(duì)環(huán)境的污染和碳排放。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的污水處理方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一、收集污水，其中包括城市排水系統(tǒng)、工業(yè)廢水排放或其他來(lái)源的污水，并將這些污水引導(dǎo)至處理裝置中；步驟二、利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)產(chǎn)生可再生能源，并將產(chǎn)生的可再生能源供給處理裝置以驅(qū)動(dòng)污水處理過(guò)程；步驟三、將在處理裝置中進(jìn)行初步的固液分離，將污水中的固體顆粒和懸浮物分離出來(lái)；步驟四、進(jìn)行生物處理，將污水中的有機(jī)物通過(guò)生物降解轉(zhuǎn)化為可分解的物質(zhì)，經(jīng)過(guò)生物處理后的水流經(jīng)深度過(guò)濾單元，同于去除殘留的懸浮顆粒和微生物，使水更清澈；步驟五、進(jìn)行化學(xué)處理，通過(guò)添加化學(xué)試劑去除污水中的殘留污染物；步驟六、之后進(jìn)行沉淀處理，使得污水中的懸浮物和部分有機(jī)物沉淀到底部；步驟七、進(jìn)行過(guò)濾處理，通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)一步去除污水中的微小顆粒和懸浮物；步驟八、進(jìn)行消毒處理，使用適當(dāng)?shù)南緞鐨埩舻牟≡w；步驟九、將處理后的水進(jìn)行最終的凈化和調(diào)節(jié)，以達(dá)到符合排放標(biāo)準(zhǔn)或再利用要求；步驟十、設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)，確保水質(zhì)得到維護(hù)，并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和維護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的污水處理方法，其特征在于，所述步驟二中利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)產(chǎn)生可再生能源的具體步驟如下：S101、安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能電池板和相關(guān)電氣設(shè)備，以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，同時(shí)安裝風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括風(fēng)力渦輪機(jī)和相關(guān)電氣設(shè)備，以將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能；S102、通過(guò)太陽(yáng)能電池板捕捉太陽(yáng)光，并將其轉(zhuǎn)化為直流電能，通過(guò)風(fēng)力渦輪機(jī)捕捉風(fēng)力能量，并將其轉(zhuǎn)化為交流電能；S103、通過(guò)電纜或其他電力輸電設(shè)備，將產(chǎn)生的可再生能源輸送至污水處理裝置的電能輸入接口；S104、將產(chǎn)生的電能來(lái)驅(qū)動(dòng)污水處理裝置的相關(guān)設(shè)備，如泵、攪拌器、過(guò)濾器和其他機(jī)械設(shè)備；S105、設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏和/或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的性能，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果，自動(dòng)調(diào)整能源輸送以確保處理裝置獲得足夠的電能供應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的污水處理方法，其特征在于，所述步驟三中生物處理和深度過(guò)濾單元的具體步驟如下：S201、將污水引入好氧生物反應(yīng)器中，提供充足的氧氣和適宜的溫度條件，利用好氧微生物降解有機(jī)物；S202、將經(jīng)過(guò)好氧生物處理的水流引入?yún)捬跎锓磻?yīng)器中，創(chuàng)造無(wú)氧環(huán)境，利用厭氧微生物進(jìn)一步降解有機(jī)物，厭氧微生物通過(guò)發(fā)酵作用將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和微生物生物質(zhì)等可分解的物質(zhì)；S203、經(jīng)過(guò)生物處理后的水流進(jìn)入深度過(guò)濾單元，以去除殘留的懸浮顆粒和微生物，其中深度過(guò)濾單元通常由粗濾層、中濾層和細(xì)濾層構(gòu)成，水流經(jīng)過(guò)粗濾層后進(jìn)入中濾層，中濾層由細(xì)砂或石英砂構(gòu)成，能夠進(jìn)一步去除中等大小的懸浮顆粒和微生物；S204、水流經(jīng)過(guò)中濾層進(jìn)入細(xì)濾層，細(xì)濾層由活性炭、陶瓷或其他細(xì)微過(guò)濾介質(zhì)構(gòu)成，能夠去除微小的懸浮顆粒和微生物；S205、在深度過(guò)濾的過(guò)程中，過(guò)濾介質(zhì)的孔隙截留殘留的懸浮顆粒和微生物，同時(shí)水分子通過(guò)孔隙，從而實(shí)現(xiàn)去除懸浮物和微生物的目的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的污水處理方法，其特征在于，所述步驟五中所采用的化學(xué)試劑為次氯酸鈉、亞硫酸鈉、聚合鋁鹽、高錳酸鉀的一種或者多種組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的污水處理方法，其特征在于，所述步驟七中沉淀處理的具體步驟如下；S301、在污水中添加適量的混凝劑，如聚合氯化鋁(PAC)、硫酸鋁等；S302、通過(guò)機(jī)械或氣體攪拌設(shè)備，將混凝劑與污水充分混合攪拌；S303、混合攪拌后，停止攪拌，讓污水靜置一段時(shí)間，使懸浮物和部分有機(jī)物沉淀到底部形成沉淀物，經(jīng)過(guò)沉淀后，上層液體稱(chēng)為上清液，上清液中可能還含有一些殘留的懸浮物和溶解物質(zhì)；S304、將上清液從沉淀池底部或上方流出，以去除其中的懸浮物，通過(guò)濃縮技術(shù)(如離心、壓濾等)將沉淀物中的水分去除，以減少體積和質(zhì)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的污水處理方法，其特征在于，所述步驟八的消毒處理的具體步驟如下：S401、選定的消毒劑以適當(dāng)?shù)膭┝客都拥酱幚淼奈鬯�，并通過(guò)機(jī)械或氣體攪拌設(shè)備，將消毒劑與污水充分混合攪拌；S402、添加適當(dāng)?shù)闹泻蛣�，將殘余的消毒劑中和至安全范圍�?nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的污水處理方法，其特征在于，所述S401步驟中消毒劑為氯氣、次氯酸鈉、臭氧、過(guò)氧化氫的或者多種組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的污水處理方法，其特征在于，所述步驟九中處理后的水進(jìn)行最終的凈化和調(diào)節(jié)的具體步驟是通過(guò)微濾或反滲透等高級(jí)過(guò)濾技術(shù)，進(jìn)一步去除微小顆粒、離子和溶解物，以確保水質(zhì)達(dá)到要求。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的污水處理方法，其特征在于，所述步驟十中監(jiān)控系統(tǒng)包括：傳感器模塊，用于監(jiān)測(cè)水質(zhì)的各個(gè)方面，如溫度、pH值、濁度、濃度、流量、氧化還原電位、化學(xué)氧化需求、氨氮、磷酸鹽濃度等數(shù)據(jù)采集模塊，用于將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)的中央控制器或計(jì)算機(jī)，以進(jìn)行分析和記錄中央控制器模塊，用于處理數(shù)據(jù)，生成報(bào)告，并根據(jù)設(shè)定的閾值或標(biāo)準(zhǔn)觸發(fā)警報(bào)或自動(dòng)控制操作報(bào)警模塊，用于發(fā)出警報(bào)，通知操作員或相關(guān)人員遠(yuǎn)程監(jiān)控與通信模塊，便于操作員可以在需要時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和調(diào)整系統(tǒng)人機(jī)界面模塊，便于操作員可以通過(guò)HMI查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，設(shè)定參數(shù)，啟動(dòng)或停止設(shè)備，以及響應(yīng)警報(bào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的污水處理方法，其特征在于，所述中央控制器模塊包括：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析單元，用于存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以?xún)?yōu)化系統(tǒng)性能，并生成報(bào)告用于監(jiān)管或維護(hù)目的；控制單元：用于控制系統(tǒng)的運(yùn)作，確保系統(tǒng)按照預(yù)定的參數(shù)和要求運(yùn)行；自動(dòng)化單元：這個(gè)單元負(fù)責(zé)自動(dòng)化污水處理過(guò)程，以確保最佳的性能和效率；能源管理單元，將用于管理能源的存儲(chǔ)、分配和使用，確保系統(tǒng)在不穩(wěn)定的天氣條件下也能夠持續(xù)運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的污水處理方法，解決了傳統(tǒng)污水處理方法存在能源消耗高、環(huán)境影響大以及資源浪費(fèi)的問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的污水處理方法，包括以下步驟：
步驟一、收集污水，其中包括城市排水系統(tǒng)、工業(yè)廢水排放或其他來(lái)源的污水，并將這些污水引導(dǎo)至處理裝置中；
步驟二、利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)產(chǎn)生可再生能源，并將產(chǎn)生的可再生能源供給處理裝置以驅(qū)動(dòng)污水處理過(guò)程；
步驟三、將在處理裝置中進(jìn)行初步的固液分離，將污水中的固體顆粒和懸浮物分離出來(lái)；
步驟四、進(jìn)行生物處理，將污水中的有機(jī)物通過(guò)生物降解轉(zhuǎn)化為可分解的物質(zhì)，經(jīng)過(guò)生物處理后的水流經(jīng)深度過(guò)濾單元，同于去除殘留的懸浮顆粒和微生物，使水更清澈；
步驟五、進(jìn)行化學(xué)處理，通過(guò)添加化學(xué)試劑去除污水中的殘留污染物；
步驟六、之后進(jìn)行沉淀處理，使得污水中的懸浮物和部分有機(jī)物沉淀到底部；
步驟七、進(jìn)行過(guò)濾處理，通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)一步去除污水中的微小顆粒和懸浮物；
步驟八、進(jìn)行消毒處理，使用適當(dāng)?shù)南緞鐨埩舻牟≡w；
步驟九、將處理后的水進(jìn)行最終的凈化和調(diào)節(jié)，以達(dá)到符合排放標(biāo)準(zhǔn)或再利用要求；
步驟十、設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)，確保水質(zhì)得到維護(hù)，并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和維護(hù)。
優(yōu)選的，所述步驟二中利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)產(chǎn)生可再生能源的具體步驟如下：
S101、安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能電池板和相關(guān)電氣設(shè)備，以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，同時(shí)安裝風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括風(fēng)力渦輪機(jī)和相關(guān)電氣設(shè)備，以將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能；
S102、通過(guò)太陽(yáng)能電池板捕捉太陽(yáng)光，并將其轉(zhuǎn)化為直流電能，通過(guò)風(fēng)力渦輪機(jī)捕捉風(fēng)力能量，并將其轉(zhuǎn)化為交流電能；
S103、通過(guò)電纜或其他電力輸電設(shè)備，將產(chǎn)生的可再生能源輸送至污水處理裝置的電能輸入接口；
S104、將產(chǎn)生的電能來(lái)驅(qū)動(dòng)污水處理裝置的相關(guān)設(shè)備，如泵、攪拌器、過(guò)濾器和其他機(jī)械設(shè)備；
S105、設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏和/或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的性能，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果，自動(dòng)調(diào)整能源輸送以確保處理裝置獲得足夠的電能供應(yīng)。
優(yōu)選的，所述步驟三中生物處理和深度過(guò)濾單元的具體步驟如下：
S201、將污水引入好氧生物反應(yīng)器中，提供充足的氧氣和適宜的溫度條件，利用好氧微生物降解有機(jī)物；
S202、將經(jīng)過(guò)好氧生物處理的水流引入?yún)捬跎锓磻?yīng)器中，創(chuàng)造無(wú)氧環(huán)境，利用厭氧微生物進(jìn)一步降解有機(jī)物，厭氧微生物通過(guò)發(fā)酵作用將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳和微生物生物質(zhì)等可分解的物質(zhì)；
S203、經(jīng)過(guò)生物處理后的水流進(jìn)入深度過(guò)濾單元，以去除殘留的懸浮顆粒和微生物，其中深度過(guò)濾單元通常由粗濾層、中濾層和細(xì)濾層構(gòu)成，水流經(jīng)過(guò)粗濾層后進(jìn)入中濾層，中濾層由細(xì)砂或石英砂構(gòu)成，能夠進(jìn)一步去除中等大小的懸浮顆粒和微生物；
S204、水流經(jīng)過(guò)中濾層進(jìn)入細(xì)濾層，細(xì)濾層由活性炭、陶瓷或其他細(xì)微過(guò)濾介質(zhì)構(gòu)成，能夠去除微小的懸浮顆粒和微生物；
S205、在深度過(guò)濾的過(guò)程中，過(guò)濾介質(zhì)的孔隙截留殘留的懸浮顆粒和微生物，同時(shí)水分子通過(guò)孔隙，從而實(shí)現(xiàn)去除懸浮物和微生物的目的。
優(yōu)選的，所述步驟五中所采用的化學(xué)試劑為次氯酸鈉、亞硫酸鈉、聚合鋁鹽、高錳酸鉀的一種或者多種組合。
優(yōu)選的，所述步驟七中沉淀處理的具體步驟如下；
S301、在污水中添加適量的混凝劑，如聚合氯化鋁(PAC)、硫酸鋁等；
S302、通過(guò)機(jī)械或氣體攪拌設(shè)備，將混凝劑與污水充分混合攪拌；
S303、混合攪拌后，停止攪拌，讓污水靜置一段時(shí)間，使懸浮物和部分有機(jī)物沉淀到底部形成沉淀物，經(jīng)過(guò)沉淀后，上層液體稱(chēng)為上清液，上清液中可能還含有一些殘留的懸浮物和溶解物質(zhì)；
S304、將上清液從沉淀池底部或上方流出，以去除其中的懸浮物，通過(guò)濃縮技術(shù)(如離心、壓濾等)將沉淀物中的水分去除，以減少體積和質(zhì)量。
優(yōu)選的，所述步驟八的消毒處理的具體步驟如下：
S401、選定的消毒劑以適當(dāng)?shù)膭┝客都拥酱幚淼奈鬯�，并通過(guò)機(jī)械或氣體攪拌設(shè)備，將消毒劑與污水充分混合攪拌；
S402、添加適當(dāng)?shù)闹泻蛣�，將殘余的消毒劑中和至安全范圍�?nèi)。
優(yōu)選的，所述S401步驟中消毒劑為氯氣、次氯酸鈉、臭氧、過(guò)氧化氫的或者多種組合。
優(yōu)選的，所述步驟九中處理后的水進(jìn)行最終的凈化和調(diào)節(jié)的具體步驟是通過(guò)微濾或反滲透等高級(jí)過(guò)濾技術(shù)，進(jìn)一步去除微小顆粒、離子和溶解物，以確保水質(zhì)達(dá)到要求。
優(yōu)選的，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括：
傳感器模塊，用于監(jiān)測(cè)水質(zhì)的各個(gè)方面，如溫度、pH值、濁度、濃度、流量、氧化還原電位、化學(xué)氧化需求、氨氮、磷酸鹽濃度等
數(shù)據(jù)采集模塊，用于將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)的中央控制器或計(jì)算機(jī)，以進(jìn)行分析和記錄
中央控制器模塊，用于處理數(shù)據(jù)，生成報(bào)告，并根據(jù)設(shè)定的閾值或標(biāo)準(zhǔn)觸發(fā)警報(bào)或自動(dòng)控制操作
報(bào)警模塊，用于發(fā)出警報(bào)，通知操作員或相關(guān)人員
遠(yuǎn)程監(jiān)控與通信模塊，便于操作員可以在需要時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和調(diào)整系統(tǒng)
人機(jī)界面模塊，便于操作員可以通過(guò)HMI查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，設(shè)定參數(shù)，啟動(dòng)或停止設(shè)備，以及響應(yīng)警報(bào)。
優(yōu)選的，所述中央控制器模塊包括：
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析單元，用于存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以?xún)?yōu)化系統(tǒng)性能，并生成報(bào)告用于監(jiān)管或維護(hù)目的；
控制單元：用于控制系統(tǒng)的運(yùn)作，確保系統(tǒng)按照預(yù)定的參數(shù)和要求運(yùn)行；
自動(dòng)化單元：這個(gè)單元負(fù)責(zé)自動(dòng)化污水處理過(guò)程，以確保最佳的性能和效率；
能源管理單元，將用于管理能源的存儲(chǔ)、分配和使用，確保系統(tǒng)在不穩(wěn)定的天氣條件下也能夠持續(xù)運(yùn)行。
工作原理：(無(wú)序號(hào))。
本發(fā)明提供了一種利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的污水處理方法。具備以下
有益效果：
1、本發(fā)明通過(guò)采用多級(jí)處理過(guò)程，包括固液分離、生物處理、化學(xué)處理、沉淀、過(guò)濾和消毒等步驟，確保了高效的污水處理，將污水處理到符合排放標(biāo)準(zhǔn)或再利用要求，且通過(guò)污水處理過(guò)程，有機(jī)物和固體廢物可以被分解、沉淀或去除，這些廢物可以被回收和再利用，減少了廢物產(chǎn)生，有助于資源保護(hù)和可持續(xù)性。
2、本發(fā)明通過(guò)利用光伏或風(fēng)力發(fā)電技術(shù)為污水處理提供能源，可以降低能源成本，這種自給自足的能源供應(yīng)方式減少了對(duì)外部電力供應(yīng)的依賴(lài)，從而節(jié)約了能源支出，同時(shí)光伏或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)提供的電力是清潔、可再生的綠色能源，與傳統(tǒng)化石燃料相比，減少了對(duì)環(huán)境的污染和碳排放。
3、本發(fā)明通過(guò)生物處理、化學(xué)處理和過(guò)濾等步驟可顯著改善水質(zhì)，減少污染物和微生物的含量，使水更清澈，適合排放或再利用，有助于保護(hù)水資源。
4、本發(fā)明通過(guò)設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整系統(tǒng)性能，確保水質(zhì)維護(hù)和運(yùn)行穩(wěn)定，減少了人工干預(yù)和運(yùn)營(yíng)成本，且本污水處理方法適用于各種來(lái)源的污水，包括城市排水系統(tǒng)和工業(yè)廢水排放，具有廣泛的應(yīng)用前景。
（發(fā)明人：孫義剛;宋玉峰;徐小彬;鄧皓銘;江祖嘉）
