揚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領域。本發(fā)明在原有的光伏曝氣技術基礎上，對光伏曝氣系統(tǒng)進行改造優(yōu)化，并結合成熟穩(wěn)定的農村污水處理技術，將光伏曝氣技術與農村污水處理技術進行有機結合、合理優(yōu)化，通過工程實際效果的驗證，為我國農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)上部設有出水口，沉淀池(4)上部設有出水堰，清水池(5)上端設有出水口;
所述調節(jié)池(1)內設有人工篩網(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)中均設有彈性填料，且池底一側設有曝氣器(6)，由鼓風機(11)曝氣;
所述沉淀池(4)底部設有排泥裝置;
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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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)分別連接鼓風機(11)和提升泵(52)。
5.根據權利要求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外接市政用電。
6.用權利要求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(51)去除大塊的懸浮物和漂浮物，進入調節(jié)池(1)，在調節(jié)池(1)停留一定時間;
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)勢菌為兼性厭氧菌，在兼性菌的作用下，污水中的大分子有機物被水解酸化為小分子有機物，利于后續(xù)好氧菌的作用，同時兼性菌中的反硝化細菌可以將污水中的硝態(tài)氮分解為氮氣施放到空氣中;
步驟三：污水由水解酸化池(2)進入接觸氧化池，鼓風機在陽能光伏發(fā)電裝的供電下，通過微孔曝氣器進行曝氣，池中溶氧濃度為2mg/l以上，優(yōu)勢菌為好氧菌，在好氧菌的作用下，污水中的大量有機污染物被分解為水和二氧化碳從而大幅降解水中的有機污染物;同時好氧菌中的硝化細菌可以將水中的氨態(tài)氮轉化為硝態(tài)氮從而大幅降解氨氮;聚磷菌通過過量攝取磷從而達到生物除磷的效果;
步驟四：污水由接觸氧化池進入沉淀池(4)，通過重力作用，分離水中的懸浮物及老化脫落的生物膜，出水進入清水池(5)，沉淀池(4)定時排泥;
步驟五：沉淀池(4)出水進入清水池(5)，清水池水質達標排放。
揚中一體化生活污水處理裝置
在能源日益緊缺的當代，污水處理的高能耗已引起人們的關注，低能耗污水生物處理工藝的開發(fā)一直是研究熱點之一。然而，從理論上而言，有機物好氧生物降解量與需氧量之間存在一定的比例關系，生物反應器內活性污泥懸浮也是通過鼓風或設備擾動。因此，盡管通過改進充氧設備和生物反應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)的驅動能源，可以減少對常規(guī)電能的需求。
農村生活污水處理系統(tǒng)的主要運行成本是水泵和曝氣設備電耗，如能合理利用自然能源，并結合當地地形，利用地勢高低落差排水和跌水曝氣，即可節(jié)省此項成本。
近年來，國內外均在開發(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：
(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，不會遭受能源危機和燃料市場不穩(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)太陽能不受地理條件的限制，幾乎隨處可得，可就近供電，不必長距離輸送，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)幾乎不含運動部件，不易損壞，使用壽命長，維護簡單;
(5)太陽能發(fā)電不產生任何廢棄物、污染和噪聲等公害，對環(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)的建設時間短，適合模塊化安裝，而且可以根據負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。
將太陽能發(fā)電與污水生物處理技術相結合，形成利用太陽能驅動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，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)曝氣應用于中小型農村污水處理設施上具有廣闊的發(fā)展前景。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決現有技術的不足，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有出水口，沉淀池上部設有出水堰，清水池上端設有出水口;
所述調節(jié)池內設有人工篩網和提升泵，所述提升泵一端與水解酸化池連接;
所述水解酸化池中設有彈性填料;
所述第一接觸氧化池、第二接觸氧化池中均設有彈性填料，且池底一側設有曝氣器，由鼓風機曝氣;
所述沉淀池底部設有排泥裝置;
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。
其中一些實施例中，所述曝氣器為微孔曝氣器。
其中一些實施例中，所述彈性填料為懸掛式立體彈性填料。
其中一些實施例中，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機和提升泵。
其中一些實施例中，所述太陽能一體化生活污水處理裝置同時外接市政用電。
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：污水通過人工篩網去除大塊的懸浮物和漂浮物，進入調節(jié)池，在調節(jié)池停留一定時間;
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)勢菌為兼性厭氧菌，在兼性菌的作用下，污水中的大分子有機物被水解酸化為小分子有機物，利于后續(xù)好氧菌的作用，同時兼性菌中的反硝化細菌可以將污水中的硝態(tài)氮分解為氮氣施放到空氣中;
步驟三：污水由水解酸化池進入接觸氧化池，鼓風機在陽能光伏發(fā)電裝的供電下，通過微孔曝氣器進行曝氣，池中溶氧濃度為2mg/l以上，優(yōu)勢菌為好氧菌，在好氧菌的作用下，污水中的大量有機污染物被分解為水和二氧化碳從而大幅降解水中的有機污染物;同時好氧菌中的硝化細菌可以將水中的氨態(tài)氮轉化為硝態(tài)氮從而大幅降解氨氮;聚磷菌通過過量攝取磷從而達到生物除磷的效果;
步驟四：污水由接觸氧化池進入沉淀池，通過重力作用，分離水中的懸浮物及老化脫落的生物膜，出水進入清水池，沉淀池定時排泥;
步驟五：沉淀池出水進入清水池，清水池水質達標排放。
農村居民點生活污水，具有建設規(guī)模小，污染程度輕，可生化性好等特點。基于這些特點，結合實際情況，本著從經濟效益，社會效益和環(huán)境效益的觀點出發(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備處理。
水解酸化中的水解和酸化是厭氧消化過程的兩個階段，但不同的工藝水解酸化的處理目的不同。在池內缺氧條件下，被截留下來的有機物質在大量水解—產酸菌作用下，將不溶性有機物水解為溶解性物質，將大分子、難于生物降解的物質轉化為易于生物降解的物質;同時，生物濾池反沖洗時排出的剩余污泥(剩余微生物膜)菌體外多糖粘質層發(fā)生水解，使細胞壁打開，污泥液態(tài)化，重新回到污水處理系統(tǒng)中被好氧菌代謝，達到剩余污泥減容化的目的。由于水解酸化的污泥齡較長，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，其特點是在池內設置填料，池底曝氣對污水進行充氧，并使池體內污水處于流動狀態(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曝氣供給，主要由曝氣鼓風機和專用曝氣器組成，生物膜生長至一定厚度后，填料壁的微生物會因缺氧而進行厭氧代謝，產生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會造成生物膜的脫落，并促進新生物膜的生長，此時，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：生物接觸氧化池具有較高的容積負荷;對水質水量的驟變有較強的適應能力;剩余污泥量少，不存在污泥膨脹問題，運行管理簡便。
光伏發(fā)電(Photovoltaic，PV)是指利用半導體材料制成的太陽能電池在吸收太陽光后產生光伏效應，將光能轉化為電能的過程。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般分為并網系統(tǒng)、獨立系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。光伏并網發(fā)電系統(tǒng)是目前發(fā)達國家地區(qū)和商業(yè)的光伏系統(tǒng)。并網發(fā)電系統(tǒng)與地方電網聯接，逆變器將光伏系統(tǒng)發(fā)出的直流電轉換為交流電，將白天太陽輻射較強時發(fā)出的富余電量出售給市政電網;到夜間太陽輻射值較低時，則可向地方電網買電。獨立光伏系統(tǒng)是沒有與地方電網相連，光伏發(fā)電系統(tǒng)通過充電控制器與太陽能蓄電池連接，產生的富余電量可蓄存在蓄電池中，當太陽輻射強度低時(夜間或陰雨天)使用。典型的離網光伏系統(tǒng)主要用于通訊中繼站以及偏遠農村地區(qū)供電?；旌闲凸夥到y(tǒng)是利用光伏系統(tǒng)與其它生物質能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電系統(tǒng)或風力發(fā)電系統(tǒng)等其他發(fā)電系統(tǒng)結合，以保證對用電設備供應持續(xù)的電力?；旌舷到y(tǒng)既可以采取并網同樣也可以采用離網的形式。
本發(fā)明主要針對重慶農村地區(qū)分散污水處理，考慮到農村地區(qū)的經濟條件和地理環(huán)境，與常規(guī)電網并網受局限，因此采用的是獨立型的光伏系統(tǒng)。
本發(fā)明將光伏發(fā)電系統(tǒng)與鼓風機及污水泵相連接，在太陽能供應充足時直接利用光伏發(fā)電系統(tǒng)進行污水曝氣及污水提升;當太陽能輻射強度低時，由蓄電池繼續(xù)供電，污水處理系統(tǒng)同時外接市政電源作為備用電源，以維持污水處理系統(tǒng)的正常運轉。
本發(fā)明與現有技術相比，其有益效果為：
(1)本發(fā)明針對農村居民點生活污水具有建設規(guī)模小、污染程度輕、可生化性好等特點，結合實際情況，本著從經濟效益，社會效益和環(huán)境效益的觀點出發(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，可有效處理農村污水，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)電產生的電能為鼓風機及污水提升泵提供動力，保證一體化污水處理系統(tǒng)正常運行，使水處理達到預期效果，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60m3/d水量處理、承擔1.5KW的荷載、每天運行10小時的要求，發(fā)電系統(tǒng)每日負載耗電量312.5AH，電池板功率2495.4W，蓄電池容量為892.9AH即可滿足設計要求;
(4)光伏發(fā)電系統(tǒng)臨時發(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)的運行;如蓄電池放電結束而光伏系統(tǒng)發(fā)電量仍不能滿足荷載要求時則啟動市政用電的備用電源，可保證污水處理系統(tǒng)穩(wěn)定運轉。
