碳汇型农村生活污水资源化装置及应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种碳汇型农村生活污水资源化装置及应用。它包括硬件和软件，硬件体系包括输入模块、生物固碳模块、物理净化模块、植物培育模块、PLC传感器、光电能源模块；软件体系包括数据信息管理中心、智能控制决策模块、在线远程人机交互监控界面；其中输入模块与生物固碳模块进口相连，生物固碳模块与物理净化模块进口相连，物理净化模块与植物培育模块进口相连，以上四个模块全部固定于一个可移动式透光集装箱体内，集装箱体顶部设有光电能源模块；硬件体系各模块输出数据与软件体系分别相连。以实现设备整体智能化、智慧化运行设置。智慧化运行设置。智慧化运行设置。

【技术实现步骤摘要】
碳汇型农村生活污水资源化装置及应用


[0001]本专利技术属于农村生活污水资源化
，具体涉及一种碳汇型农村生活污水净化处理与资源化装置及应用。

技术介绍

[0002]我国农村生活污水来源包括灰水和黑水，污染物种类简单，有机物和氮磷浓度较高，经预处理和生物处理后的尾水中仍含有一定浓度的氮磷，回用于农业生产是农村污水最佳的资源化利用途径。目前，农村生活污水尾水资源化多以传统的人工湿地、稳定塘、生物滤池等作为生态处理单元的形式，这些形式通常成本高，占地面积较大，易受地域季节等的限制，且对尾水的接纳量有一定的限度。而长久以来的城市化运动导致土地资源越来越稀缺，发展占地面积小的一体化农村污水净化技术与装置尤为重要。
[0003]随着“减污降碳”协同增效研究的推进，农村领域也蕴含着巨大的减排潜力和减排需求。本专利技术主要为针对农村生活污水尾水资源化的同时实现“减污降碳”协同的一种技术方法，实现尾水中氮磷变废为宝的同时，节能节电，协同增加碳汇能力。
[0004]微藻具有生长速度快，CO2固定效率和光合作用效率高等特点，在生长过程中可以吸收降解污水中的氮磷等污染物，从而起到净化水质的作用。将污水变成藻类营养液培养螺旋藻等微藻，在实现固碳减排的同时，获得高附加值微藻生物质，并且微藻可以通过光合作用对污水复氧。水培是一种新型的植物无土栽培方式，以污水作为水培营养液，将植物的根系直接浸润于污水中，向植物提供水分、氮磷等养分、氧气等生长因子，使植物能够正常生长。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对传统人工湿地生态处理单元成本高、占地面积大且出水易受水质波动不达标等问题，提出一种碳汇型农村生活污水资源化装置。将农村生活污水尾水生态化处理，通过智能化操作以及资源化利用农村生活污水中氮磷物质，可有效降低成本、节约用地，并且方便运维、更好地适应农村污水水质波动范围大的特点长效稳定运行，达到低碳净水协同固碳产能。
[0006]为实现上述目的，本专利技术公开了如下的技术方案：一种碳汇型农村生活污水资源化装置，其特征在于它包括硬件和软件两个体系，硬件体系包括输入单元、生物固碳单元、物理净化单元、植物培育单元、光电能源单元；软件体系包括：数据信息管理中心、智能控制与决策单元、在线远程人机交互监控界面；其中输入单元与生物固碳单元进口相连，生物固碳单元与物理净化单元进口相连，物理净化单元与植物培育单元进口相连，以上四个单元全部固定于一个可移动式透光集装箱体（1）内，集装箱体顶部设有光电能源单元，硬件体系各单元输出数据与数据信息管理中心通过PLC相连，数据信息管理中心与智能控制与决策单元、在线远程人机交互监控界面分别互联，智能控制与决策单元与在线远程人机交互监控界面相连，以实现设备整体智能化、智慧化运行
设置，所述的硬件体系包括：（1）输入单元主要包括：调节箱7、无级变速搅拌器8、第一自控计量阀9、在线温度计、二氧化碳浓度在线监测探头、光照强度在线监测探头、N/P在线监测探头、pH在线监测探头；（2）生物固碳单元该单元在空间上包括两层，下层为水池，分为三格，类似折板形式，主要包括：驯化藻液箱10，第二自控计量阀11，喷淋管12，传送转轴13，固碳菌藻生物膜14，自动采收器15，折流池16，微藻离心机17，第三自控计量阀18；支撑架29上架有传送转轴和传送电机28，固碳菌藻生物膜14由传送转轴13蛇形传送；（3）物理净化单元主要包括第四自控计量阀19，植物培育营养液池20，微滤膜组件21，LED紫外灯组22；（4）植物培育单元主要包括：计量循环泵23，送液主管架24，水培支架25，吸水基质槽26；（5）光电能源单元主要包括：光伏发电板2、充放电控制器、逆变器、交流配电柜、蓄电装置3及备用电源4；其中光伏发电板2、蓄电装置3、备用电源4分别置于透光集装箱体1外顶部，智能自控窗5置于透光集装箱体侧面，光伏发电板与蓄电装置相连；透光集装箱体内水平方向依次连接调节箱7、折流池16和植物培育营养液池20；在线温度计、二氧化碳浓度在线监测探头、光照强度在线监测探头置于透光集装箱体内部，N/P在线监测探头与pH在线监测探头置于调节箱内；所述的调节箱内装有无级变速搅拌器8，调节箱出水口与折流池16入水口之间连接有第一自控计量阀9，折流池16出水口与植物培育营养液池20入水口之间连接第四自控计量阀；折流池上方架有支撑架29，传送电机28和传送转轴13均固定在支撑架上，传送电机28带动装载固碳菌藻生物膜14的传送转轴运转，传送转轴下方与固碳菌藻生物膜14下方均淹没于折流池液面以下；支撑架29两侧固定带10%
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15%坡度的自动采收器15，其较低一端与微藻离心机17进口相近，保证采收的微藻生物进入微藻离心机17内，微藻离心机下部为离心液层，离心液层液体达到一定水位，通过第三自控计量阀18启闭重力流到调节箱7入水口；驯化藻液箱10与喷淋管12设置在透光集装箱体内顶部，驯化藻液箱上连接有喷淋管12，由第二自控计量阀11控制喷淋管启闭喷淋菌藻溶液至固碳菌藻生物膜上；所述的植物培育营养液池20入水口前端设置微滤膜组件21，过滤折流池16出水口，LED紫外灯组22置于植物培育营养液池20内底部，起到消毒的作用；植物培育营养液池20出水位置设有计量循环泵23，计量循环泵将液体泵至送液主管架24，送液主管架24包括纵向管和横向管，由送液主管架24将植物培育营养液池20内的液体输送至各个水培支架25，水培支架上连接有圆盘型吸水基质槽26，吸水基质槽进行水培植物培育，水培支架下端出水口与植物培育营养液池20相连接，水培支架内液体经吸水基质槽26吸收后的剩余部分依靠重力流至植物培育营养液池20，形成反复循环系统；软件体系包括：
在线远程人机交互监控界面、数据信息管理中心、智能控制与决策单元6；其中在线远程人机交互监控界面依次与输入单元、生物固碳单元、物理净化单元、植物培育单元相连接；数据信息管理中心分别与在线远程人机交互监控界面、智能控制与决策单元相连，用于整个系统数据库的管理，包括数据信息收集、分类、历史数据存储、输入、输出；光电能源单元一方面与在线远程人机交互监控界面相连，一方面分别与输入单元、生物固碳单元、物理净化单元、植物培育单元相连接；人机交互界面实时监控光电能源单元的光伏发电、存储电量、用电情况，数据在信息管理中心通过智能控制与决策系统分析决策出备用电源启闭。
[0007] 本专利技术进一步公开采用碳汇型农村生活污水资源化装置进行污水处理的方法，其特征在于按如下的步骤进行：一、输入水质调控废水进入调节箱7后与包括过滤膜浓水、微藻离心机水的内循环水一起被搅拌，通过在线监测探头，实时获取调节箱中污水N/P营养物质浓度和pH值，控制在：氨氮30
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50mg/L、总磷5
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10mg/L、PH为7.6
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8.2条件下；微藻生长环境控制在环境温度为26
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33℃、二氧化碳体积分数0.03%
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0.04%、光照强度为3500Lux
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4000Lux条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳汇型农村生活污水资源化装置，其特征在于它包括硬件和软件两个体系，硬件体系包括输入单元、生物固碳单元、物理净化单元、植物培育单元、光电能源单元；软件体系包括：数据信息管理中心、智能控制与决策单元、在线远程人机交互监控界面；其中输入单元与生物固碳单元进口相连，生物固碳单元与物理净化单元进口相连，物理净化单元与植物培育单元进口相连，以上四个单元全部固定于一个可移动式透光集装箱体（1）内，集装箱体顶部设有光电能源单元，硬件体系各单元输出数据与数据信息管理中心通过PLC相连，数据信息管理中心与智能控制与决策单元、在线远程人机交互监控界面分别互联，智能控制与决策单元与在线远程人机交互监控界面相连，以实现设备整体智能化、智慧化运行设置，所述的硬件体系包括：（1）输入单元主要包括：调节箱（7）、无级变速搅拌器（8）、第一自控计量阀（9）、在线温度计、二氧化碳浓度在线监测探头、光照强度在线监测探头、N/P在线监测探头、pH在线监测探头；（2）生物固碳单元该单元在空间上包括两层，下层为水池，分为三格，类似折板形式，主要包括：驯化藻液箱（10），第二自控计量阀（11），喷淋管（12），传送转轴（13），固碳菌藻生物膜（14），自动采收器（15），折流池（16），微藻离心机（17），第三自控计量阀（18）；支撑架（29）上架有传送转轴（13）和传送电机（28），固碳菌藻生物膜（14）由传送转轴（13）蛇形传送；（3）物理净化单元主要包括第四自控计量阀（19），植物培育营养液池（20），微滤膜组件（21），LED紫外灯组（22）；（4）植物培育单元主要包括：计量循环泵（23），送液主管架（24），水培支架（25），吸水基质槽（26）；（5）光电能源单元主要包括：光伏发电板（2）、充放电控制器、逆变器、交流配电柜、蓄电装置（3）及备用电源（4）；其中光伏发电板（2）、蓄电装置（3）、备用电源（4）分别置于透光集装箱体（1）外顶部，智能自控窗（5）置于透光集装箱体（1）侧面，光伏发电板（2）与蓄电装置（3）相连；透光集装箱体（1）内水平方向依次连接调节箱（7）、折流池（16）和植物培育营养液池（20）；在线温度计、二氧化碳浓度在线监测探头、光照强度在线监测探头置于透光集装箱体（1）内部，N/P在线监测探头与pH在线监测探头置于调节箱（7）内；所述的调节箱（7）内装有无级变速搅拌器（8），调节箱（7）出水口与折流池（16）入水口之间连接有第一自控计量阀（9），折流池（16）出水口与植物培育营养液池（20）入水口之间连接第四自控计量阀（19）；折流池（16）上方架有支撑架（29），传送电机（28）和传送转轴（13）均固定在支撑架（29）上，传送电机（28）带动装载固碳菌藻生物膜（14）的传送转轴（13）运转，传送转轴（13）下方与固碳菌藻生物膜（14）下方均淹没于折流池（16）液面以下；支撑架（29）两侧固定带10%
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15%坡度的自动采收器（15），其较低一端与微藻离心机（17）进口相近，保证采收的微藻生物进入微藻离心机（17）内，微藻离心机（17）下部为离心液层，离心液层液体达到一定水位，通过第三自控计量阀（18）启闭重力流到调节箱（7）入水口；驯化藻液箱（10）与喷淋管（12）设置在透光集装箱体（1）内顶部，驯化藻液箱（10）上连接有喷淋管
（12），由第二自控计量阀（11）控制喷淋管（12）启闭喷淋菌藻溶液至固碳菌藻生物膜（14）上；所述的植物培育营养液池（20）入水口前端设置微滤膜组件（21），过滤折流池（16）出水口，LED紫外灯组（22）置于植物培育营养液池（20）内底部，起到消毒的作用；植物培育营养液池（20）出水位置设有计量循环泵（23），计量循环泵（23）将液体泵至送液主管架（24），送液主管架（24）包括纵向管和横向管，由送液主管架（24）将植物培育营养液池（20）内的液体输送至各个水培支架（25），水培支架（25）上连接有圆盘型吸水基质槽（26），吸水基质槽（26）进行水培植物培育，水培支架（25）下端出水口与植物培育营养液池（20）相连接，水培支架（25）内液体经吸水基质槽（26）吸收后的剩余部分依靠重力流至植物培育营养液池（20），形成反复循环系统；软件体系包括：在线远程人机交互监控界面、数据信息管理中心、智能控制与决策单元（6）；其中：在线远程人机交互监控界面依次与输入单元、生物固碳单元、物理净化单元、植物培育单元相连接；数据信息管理中心分别与在线远程人机交互监控界面、智能控制与决策单元相连，用于整个系统数据库的管理，包括数据信息收集、分类、历史数据存储、输入、输出；光电能源单元一方面与在线远程人机交互监控界面相连，一方面分别与输入单元、生物固碳单元、物理净化单元、植物培育单元相连接；人机交互界面实时监控光电能源单元的光伏发电、存储电量、用电情况，数据在信息管理中心通过智能控制与决策系统分析决策出备用电源启闭。2.采用权利要求1所述的碳汇型农村生活污水资源化装置进行污水处理的方法，其特征在于按如下的步骤进行：一、输入水质调控废水进入调节箱（7）后与包括过滤膜浓水、微藻离心机水的内循环水一起被搅拌，通过在线监测探头，实时获取调节箱中污水N/P营养物质浓度和pH值，控制在：氨氮30
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50mg/L、总磷5
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10mg/L、PH为7.6
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8.2条件下；微藻生长环境控制在环境温度为26
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33℃、二氧化碳体积分数0.03%
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0.04%、光照强度为3500Lux
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4000Lux条件下；二、生物固碳单元污水净化调节箱中的污水以稳定流速进入生物固碳单体系，协同进行污水净化与生物固碳，这个过程主要通过以下三个步骤实现：（1）固碳材料的制备将准备后的吸附材料挂载在旋转反应设备上，根据数据管理中心收集的水质数据，进行智能水质模拟，将一定配比的菌藻混合制剂扩大化培养后在模拟水质的污水中驯化培养，驯化培养后的固碳菌剂由驯化藻液箱（10）连接的喷淋管（12）喷淋在挂载的吸附材料上，待吸附材料吸附菌藻共生物形成菌藻生物膜层后，可作为适合当前水质的固碳材料，即固碳菌藻生物膜（14）；所述的固碳菌剂组成为：硝化细菌5
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15份、芽孢杆菌4
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8份、光合细菌1
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【专利技术属性】
技术研发人员：魏子章，王治民，张吉，杨长喆，胡华清，段晓雨，郝文静，许丹宇，周广琨，刘裔，
申请(专利权)人：天津市生态环境科学研究院天津市环境规划院，天津市低碳发展研究中心，
类型：发明
国别省市：