居民生活污水净化循环处理系统研究

潘多轩,程英鸽,刘 石

(西安交通工程学院,西安 710300)

传统的居民生活污水净化处理工艺主要包括两级处理系统[1]。一级处理利用滤网过滤污水中的较大杂质,将其引入调节池中,通过提升泵进行水位提升,将污水放入沉淀池中,经过一段时间沉淀后,将污水引入水解酸化池中,进行泥沙分类。二级处理针对悬浮物和有机物进行分解,再进行脱氧反应,经过分解消毒达到排放标准,具体工艺如图1所示。

图1 传统工艺流程Fig.1 Traditional process flow

本系统需要完善的软硬件技术支撑,简洁友好的界面,实现生活污水净化循环处理的目标。

1 设计标准与控制要求

设计标准。根据相关规定及使用要求,污水处理应满足地方标准,具体指标如表1所示[2]。系统应具有可靠性及易用性等特征,满足可拓展性需求。

表1 出水设计标准Tab.1 Effluent design standard

控制要求。引入智能无线传感器装置进行系统控制,其具有较高的灵敏度及耐用性,要求信息传感检测平台能够及时检测信息,上传到系统数据平台进行有效控制,具体标准及控制要求如表2所示。

表2 系统控制要求Tab.2 System control requirement

2 系统具体设计

技术方案。在处理过程中,需对水质相关指标进行实时检测,根据检测结果进行设备调控,保障系统处于最佳状态。选择传感器加PLC相结合的方式实现全过程检测,结构如图2所示。在该结构中,PLC进行全程数据检测,当数据存在异常时,及时进行设备维护及系统调节。

图2 系统结构Fig.2 System structure

运行方式。系统主要由两部分组成:①水质检测。由web服务器与用户进行信息交互,通过传感器检测水质信息并将数据传到用户端口进行设备控制。②污水净化处理。将生活污水集中回收到调节池中进行水解酸化处理后进行一级和二级氧化,有效实现脱氮标准,通过水流抬高工艺进行水质沉淀,使清水达到排放标准后进行循环利用。系统运行模式及运行代码如图3所示。

图3 系统运行方式Fig.3 System operation mode

#导入相关模块

importtime

importrandom

#模拟传感器数据

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

}

#模拟循环检测

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()

功能模块。针对数据检测设置了用户管理、用户设定、水质检测及图像画面等功能模块,使用户实时了解水质净化循环处理情况,及时下达设备调节功能,达到数据检测的目的,其功能模块如图4所示。

图4 功能模块Fig.4 Function module

信息交互。系统和用户之间的信息交互主要通过TCP端口的Socket模块实现。一个服务器有专门的“套接字”与用户相对应,运行步骤如图5所示。分别为:服务器持续检测信息,等待用户连接Socket;用户通过IP地址发送请求;服务器接收请求信息后进行返回确认,检测信息无误后进行信息连接。

图5 信息交互步骤Fig.5 Information interaction process

3 系统实现

3.1 净化系统模块实现

集水井、格栅、调节池功能实现。具有信息传感功能的集水井主要用来沉淀大颗粒杂质,将污水传入调节池,其中由格栅网进行过滤,去除悬浮物及漂浮杂质。居民生活污水排放时间比较均匀,排放量不集中,高峰期污水量较大,因此调节池起到监测、沉淀、储存的作用,当储水量达到系统设定标准后,将污水传入酸化池,进行后续净化处理。

水解酸化与生化处理模块实现。水解酸化池主要引入微生物信息处理技术,对生活污水进行微生物分解,将大分子有机物水解酸化为小分子,为氧化池的氧化分解做好准备。系统的信息检测功能主要用来辅助检测微生物含量是否符合处理标准。生化处理模块主要进行氧化分解,包括污泥沉淀、水质消毒杀菌、水质检测、出水模块,系统运行如图6所示。

图6 污水净化循环处理系统Fig.6 Sewage purification cycle treatment system

防腐、防噪模式。针对设备硬件管道、箱体等采用防腐钢管及镀锌技术,用以抗腐蚀。为了进一步延长系统寿命,采用环氧树脂漆防腐涂料对设备进行防腐涂刷。系统采用降噪措施,对鼓风机进行消音处理,设置隔振垫进行曲线接头绕缠,减少震动噪音,将噪音控制在50 dB以下。

电气控制。本系统全程使用信息技术控制系统,一旦出现问题或设备需要维护,系统自动将信息传入人工控制模块,进行信息数据报警,为进一步降低人工成本,采用操作自动化及风机切换功能。

3.2 循环处理系统模块实现

生活污水净化模块可实现净水排放,循环处理模块需将净水转化为可再利用的回收水,需对水质进行深度净化,使其达到规定标准。

沉淀混凝。借助混凝剂,使水中的液体或悬浮物凝聚成絮状凝体,从水中分离出去,提高水质,去除有毒物质。

消毒过滤。消毒前要进行过滤,将没有完成沉淀与凝聚的悬浮物及其他杂质进行过滤,由于生活污水中含有大量的细菌及有毒物质,传统的工艺无法对其进行全面杀毒,为进一步保证水质,消毒杀菌是不可缺少的工序。流程如图7所示。

图7 净化循环装置流程Fig.7 Purification cycle device flow

加压送水体系。经过消毒深加工的水进入清水池以后,通过水泵加压运送到各用水点,循环处理系统通过泵将处理后的清水回流到用水箱,用于日常用水。

3.3 运行效果检验

对污水净化循环处理后的水质进行抽样检验,结果表明,水质标准符合要求,可用于冲厕、清洗、浇灌绿化。从经济效益来看,系统最大处理量达120 t,可节约一定的成本,提高了经济效益。

4 结束语

为进一步提高污水利用率,降低能耗,设计了一款居民生活污水净化循环处理系统。此系统不仅能够提高水质检测效率,还能节约水资源,大大提高水资源利用率,实现现代节能减排理念,具有一定的应用价值。