居民生活污水凈化循環處理系統研究

潘多軒,程英鴿,劉 石

(西安交通工程學院,西安 710300)

傳統的居民生活污水凈化處理工藝主要包括兩級處理系統[1]。一級處理利用濾網過濾污水中的較大雜質,將其引入調節池中,通過提升泵進行水位提升,將污水放入沉淀池中,經過一段時間沉淀后,將污水引入水解酸化池中,進行泥沙分類。二級處理針對懸浮物和有機物進行分解,再進行脫氧反應,經過分解消毒達到排放標準,具體工藝如圖1所示。

圖1 傳統工藝流程Fig.1 Traditional process flow

本系統需要完善的軟硬件技術支撐,簡潔友好的界面,實現生活污水凈化循環處理的目標。

1 設計標準與控制要求

設計標準。根據相關規定及使用要求,污水處理應滿足地方標準,具體指標如表1所示[2]。系統應具有可靠性及易用性等特征,滿足可拓展性需求。

表1 出水設計標準Tab.1 Effluent design standard

控制要求。引入智能無線傳感器裝置進行系統控制,其具有較高的靈敏度及耐用性,要求信息傳感檢測平臺能夠及時檢測信息,上傳到系統數據平臺進行有效控制,具體標準及控制要求如表2所示。

表2 系統控制要求Tab.2 System control requirement

2 系統具體設計

技術方案。在處理過程中,需對水質相關指標進行實時檢測,根據檢測結果進行設備調控,保障系統處于最佳狀態。選擇傳感器加PLC相結合的方式實現全過程檢測,結構如圖2所示。在該結構中,PLC進行全程數據檢測,當數據存在異常時,及時進行設備維護及系統調節。

圖2 系統結構Fig.2 System structure

運行方式。系統主要由兩部分組成:①水質檢測。由web服務器與用戶進行信息交互,通過傳感器檢測水質信息并將數據傳到用戶端口進行設備控制。②污水凈化處理。將生活污水集中回收到調節池中進行水解酸化處理后進行一級和二級氧化,有效實現脫氮標準,通過水流抬高工藝進行水質沉淀,使清水達到排放標準后進行循環利用。系統運行模式及運行代碼如圖3所示。

圖3 系統運行方式Fig.3 System operation mode

#導入相關模塊

importtime

importrandom

#模擬傳感器數據

defget_sensor_data():

water_level=random.randint(0,100)

ph_value=random.uniform(0,50)

ph_value=random.uniform(0,50)

return{

′water_level′:water_level,

′ph_value′:ph_value,

′temperature′:temperature

}

#模擬循環檢測

defloop_detection():

whileTrue:

sensor_data=get_sensor_data()

print(′Waterlevel:′,sensor_data[′water_level′])

print(′pHvalue:′,sensor_data[′ph_value′])

print(′Temperature:′,sensor_data[′temperature′])

time.sleep(1)

if__name__ ==′__main__′:

loop_detection()

功能模塊。針對數據檢測設置了用戶管理、用戶設定、水質檢測及圖像畫面等功能模塊,使用戶實時了解水質凈化循環處理情況,及時下達設備調節功能,達到數據檢測的目的,其功能模塊如圖4所示。

圖4 功能模塊Fig.4 Function module

信息交互。系統和用戶之間的信息交互主要通過TCP端口的Socket模塊實現。一個服務器有專門的“套接字”與用戶相對應,運行步驟如圖5所示。分別為:服務器持續檢測信息,等待用戶連接Socket;用戶通過IP地址發送請求;服務器接收請求信息后進行返回確認,檢測信息無誤后進行信息連接。

圖5 信息交互步驟Fig.5 Information interaction process

3 系統實現

3.1 凈化系統模塊實現

集水井、格柵、調節池功能實現。具有信息傳感功能的集水井主要用來沉淀大顆粒雜質,將污水傳入調節池,其中由格柵網進行過濾,去除懸浮物及漂浮雜質。居民生活污水排放時間比較均勻,排放量不集中,高峰期污水量較大,因此調節池起到監測、沉淀、儲存的作用,當儲水量達到系統設定標準后,將污水傳入酸化池,進行后續凈化處理。

水解酸化與生化處理模塊實現。水解酸化池主要引入微生物信息處理技術,對生活污水進行微生物分解,將大分子有機物水解酸化為小分子,為氧化池的氧化分解做好準備。系統的信息檢測功能主要用來輔助檢測微生物含量是否符合處理標準。生化處理模塊主要進行氧化分解,包括污泥沉淀、水質消毒殺菌、水質檢測、出水模塊,系統運行如圖6所示。

圖6 污水凈化循環處理系統Fig.6 Sewage purification cycle treatment system

防腐、防噪模式。針對設備硬件管道、箱體等采用防腐鋼管及鍍鋅技術,用以抗腐蝕。為了進一步延長系統壽命,采用環氧樹脂漆防腐涂料對設備進行防腐涂刷。系統采用降噪措施,對鼓風機進行消音處理,設置隔振墊進行曲線接頭繞纏,減少震動噪音,將噪音控制在50 dB以下。

電氣控制。本系統全程使用信息技術控制系統,一旦出現問題或設備需要維護,系統自動將信息傳入人工控制模塊,進行信息數據報警,為進一步降低人工成本,采用操作自動化及風機切換功能。

3.2 循環處理系統模塊實現

生活污水凈化模塊可實現凈水排放,循環處理模塊需將凈水轉化為可再利用的回收水,需對水質進行深度凈化,使其達到規定標準。

沉淀混凝。借助混凝劑,使水中的液體或懸浮物凝聚成絮狀凝體,從水中分離出去,提高水質,去除有毒物質。

消毒過濾。消毒前要進行過濾,將沒有完成沉淀與凝聚的懸浮物及其他雜質進行過濾,由于生活污水中含有大量的細菌及有毒物質,傳統的工藝無法對其進行全面殺毒,為進一步保證水質,消毒殺菌是不可缺少的工序。流程如圖7所示。

圖7 凈化循環裝置流程Fig.7 Purification cycle device flow

加壓送水體系。經過消毒深加工的水進入清水池以后,通過水泵加壓運送到各用水點,循環處理系統通過泵將處理后的清水回流到用水箱,用于日常用水。

3.3 運行效果檢驗

對污水凈化循環處理后的水質進行抽樣檢驗,結果表明,水質標準符合要求,可用于沖廁、清洗、澆灌綠化。從經濟效益來看,系統最大處理量達120 t,可節約一定的成本,提高了經濟效益。

4 結束語

為進一步提高污水利用率,降低能耗,設計了一款居民生活污水凈化循環處理系統。此系統不僅能夠提高水質檢測效率,還能節約水資源,大大提高水資源利用率,實現現代節能減排理念,具有一定的應用價值。