公布日：2024.01.30
申請日：2023.10.30
分類號：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
本申請涉及污水處理領域，公開了一種利用光伏或風力發電技術的污水處理方法，包括以下步驟：步驟一、收集污水，其中包括城市排水系統、工業廢水排放或其他來源的污水，并將這些污水引導至處理裝置中，步驟二、利用光伏或風力發電技術產生可再生能源，并將產生的可再生能源供給處理裝置以驅動污水處理過程；步驟三、將在處理裝置中進行初步的固液分離，將污水中的固體顆粒和懸浮物分離出來。通過利用光伏或風力發電技術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方式減少了對外部電力供應的依賴，從而節約了能源支出，同時與傳統化石燃料相比，減少了對環境的污染和碳排放。
權利要求書
1.一種利用光伏或風力發電技術的污水處理方法，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、工業廢水排放或其他來源的污水，并將這些污水引導至處理裝置中；步驟二、利用光伏或風力發電技術產生可再生能源，并將產生的可再生能源供給處理裝置以驅動污水處理過程；步驟三、將在處理裝置中進行初步的固液分離，將污水中的固體顆粒和懸浮物分離出來；步驟四、進行生物處理，將污水中的有機物通過生物降解轉化為可分解的物質，經過生物處理后的水流經深度過濾單元，同于去除殘留的懸浮顆粒和微生物，使水更清澈；步驟五、進行化學處理，通過添加化學試劑去除污水中的殘留污染物；步驟六、之后進行沉淀處理，使得污水中的懸浮物和部分有機物沉淀到底部；步驟七、進行過濾處理，通過過濾介質進一步去除污水中的微小顆粒和懸浮物；步驟八、進行消毒處理，使用適當的消毒劑殺滅殘留的病原體；步驟九、將處理后的水進行最終的凈化和調節，以達到符合排放標準或再利用要求；步驟十、設置監控系統，確保水質得到維護，并根據需要進行調整和維護。
2.根據權利要求1所述的一種利用光伏或風力發電技術的污水處理方法，其特征在于，所述步驟二中利用光伏或風力發電技術產生可再生能源的具體步驟如下：S101、安裝光伏發電系統，包括太陽能電池板和相關電氣設備，以將太陽能轉化為電能，同時安裝風力發電系統，包括風力渦輪機和相關電氣設備，以將風能轉化為電能；S102、通過太陽能電池板捕捉太陽光，并將其轉化為直流電能，通過風力渦輪機捕捉風力能量，并將其轉化為交流電能；S103、通過電纜或其他電力輸電設備，將產生的可再生能源輸送至污水處理裝置的電能輸入接口；S104、將產生的電能來驅動污水處理裝置的相關設備，如泵、攪拌器、過濾器和其他機械設備；S105、設置監控系統，以實時監測光伏和/或風力發電系統的性能，并根據監控結果，自動調整能源輸送以確保處理裝置獲得足夠的電能供應。
3.根據權利要求1所述的一種利用光伏或風力發電技術的污水處理方法，其特征在于，所述步驟三中生物處理和深度過濾單元的具體步驟如下：S201、將污水引入好氧生物反應器中，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物；S202、將經過好氧生物處理的水流引入厭氧生物反應器中，創造無氧環境，利用厭氧微生物進一步降解有機物，厭氧微生物通過發酵作用將有機物轉化為甲烷、二氧化碳和微生物生物質等可分解的物質；S203、經過生物處理后的水流進入深度過濾單元，以去除殘留的懸浮顆粒和微生物，其中深度過濾單元通常由粗濾層、中濾層和細濾層構成，水流經過粗濾層后進入中濾層，中濾層由細砂或石英砂構成，能夠進一步去除中等大小的懸浮顆粒和微生物；S204、水流經過中濾層進入細濾層，細濾層由活性炭、陶瓷或其他細微過濾介質構成，能夠去除微小的懸浮顆粒和微生物；S205、在深度過濾的過程中，過濾介質的孔隙截留殘留的懸浮顆粒和微生物，同時水分子通過孔隙，從而實現去除懸浮物和微生物的目的。
4.根據權利要求1所述的一種利用光伏或風力發電技術的污水處理方法，其特征在于，所述步驟五中所采用的化學試劑為次氯酸鈉、亞硫酸鈉、聚合鋁鹽、高錳酸鉀的一種或者多種組合。
5.根據權利要求1所述的一種利用光伏或風力發電技術的污水處理方法，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、通過機械或氣體攪拌設備，將混凝劑與污水充分混合攪拌；S303、混合攪拌后，停止攪拌，讓污水靜置一段時間，使懸浮物和部分有機物沉淀到底部形成沉淀物，經過沉淀后，上層液體稱為上清液，上清液中可能還含有一些殘留的懸浮物和溶解物質；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，通過濃縮技術(如離心、壓濾等)將沉淀物中的水分去除，以減少體積和質量。
6.根據權利要求1所述的一種利用光伏或風力發電技術的污水處理方法，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的劑量投加到待處理的污水中，并通過機械或氣體攪拌設備，將消毒劑與污水充分混合攪拌；S402、添加適當的中和劑，將殘余的消毒劑中和至安全范圍內。
7.根據權利要求6所述的一種利用光伏或風力發電技術的污水處理方法，其特征在于，所述S401步驟中消毒劑為氯氣、次氯酸鈉、臭氧、過氧化氫的或者多種組合。
8.根據權利要求1所述的一種利用光伏或風力發電技術的污水處理方法，其特征在于，所述步驟九中處理后的水進行最終的凈化和調節的具體步驟是通過微濾或反滲透等高級過濾技術，進一步去除微小顆粒、離子和溶解物，以確保水質達到要求。
9.根據權利要求1所述的一種利用光伏或風力發電技術的污水處理方法，其特征在于，所述步驟十中監控系統包括：傳感器模塊，用于監測水質的各個方面，如溫度、pH值、濁度、濃度、流量、氧化還原電位、化學氧化需求、氨氮、磷酸鹽濃度等數據采集模塊，用于將實時監測到的數據傳輸到監控系統的中央控制器或計算機，以進行分析和記錄中央控制器模塊，用于處理數據，生成報告，并根據設定的閾值或標準觸發警報或自動控制操作報警模塊，用于發出警報，通知操作員或相關人員遠程監控與通信模塊，便于操作員可以在需要時遠程監測和調整系統人機界面模塊，便于操作員可以通過HMI查看實時數據，設定參數，啟動或停止設備，以及響應警報。
10.根據權利要求9所述的一種利用光伏或風力發電技術的污水處理方法，其特征在于，所述中央控制器模塊包括：數據存儲和分析單元，用于存儲歷史數據，進行數據分析以優化系統性能，并生成報告用于監管或維護目的；控制單元：用于控制系統的運作，確保系統按照預定的參數和要求運行；自動化單元：這個單元負責自動化污水處理過程，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、分配和使用，確保系統在不穩定的天氣條件下也能夠持續運行。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供了一種利用光伏或風力發電技術的污水處理方法，解決了傳統污水處理方法存在能源消耗高、環境影響大以及資源浪費的問題。
為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種利用光伏或風力發電技術的污水處理方法，包括以下步驟：
步驟一、收集污水，其中包括城市排水系統、工業廢水排放或其他來源的污水，并將這些污水引導至處理裝置中；
步驟二、利用光伏或風力發電技術產生可再生能源，并將產生的可再生能源供給處理裝置以驅動污水處理過程；
步驟三、將在處理裝置中進行初步的固液分離，將污水中的固體顆粒和懸浮物分離出來；
步驟四、進行生物處理，將污水中的有機物通過生物降解轉化為可分解的物質，經過生物處理后的水流經深度過濾單元，同于去除殘留的懸浮顆粒和微生物，使水更清澈；
步驟五、進行化學處理，通過添加化學試劑去除污水中的殘留污染物；
步驟六、之后進行沉淀處理，使得污水中的懸浮物和部分有機物沉淀到底部；
步驟七、進行過濾處理，通過過濾介質進一步去除污水中的微小顆粒和懸浮物；
步驟八、進行消毒處理，使用適當的消毒劑殺滅殘留的病原體；
步驟九、將處理后的水進行最終的凈化和調節，以達到符合排放標準或再利用要求；
步驟十、設置監控系統，確保水質得到維護，并根據需要進行調整和維護。
優選的，所述步驟二中利用光伏或風力發電技術產生可再生能源的具體步驟如下：
S101、安裝光伏發電系統，包括太陽能電池板和相關電氣設備，以將太陽能轉化為電能，同時安裝風力發電系統，包括風力渦輪機和相關電氣設備，以將風能轉化為電能；
S102、通過太陽能電池板捕捉太陽光，并將其轉化為直流電能，通過風力渦輪機捕捉風力能量，并將其轉化為交流電能；
S103、通過電纜或其他電力輸電設備，將產生的可再生能源輸送至污水處理裝置的電能輸入接口；
S104、將產生的電能來驅動污水處理裝置的相關設備，如泵、攪拌器、過濾器和其他機械設備；
S105、設置監控系統，以實時監測光伏和/或風力發電系統的性能，并根據監控結果，自動調整能源輸送以確保處理裝置獲得足夠的電能供應。
優選的，所述步驟三中生物處理和深度過濾單元的具體步驟如下：
S201、將污水引入好氧生物反應器中，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物；
S202、將經過好氧生物處理的水流引入厭氧生物反應器中，創造無氧環境，利用厭氧微生物進一步降解有機物，厭氧微生物通過發酵作用將有機物轉化為甲烷、二氧化碳和微生物生物質等可分解的物質；
S203、經過生物處理后的水流進入深度過濾單元，以去除殘留的懸浮顆粒和微生物，其中深度過濾單元通常由粗濾層、中濾層和細濾層構成，水流經過粗濾層后進入中濾層，中濾層由細砂或石英砂構成，能夠進一步去除中等大小的懸浮顆粒和微生物；
S204、水流經過中濾層進入細濾層，細濾層由活性炭、陶瓷或其他細微過濾介質構成，能夠去除微小的懸浮顆粒和微生物；
S205、在深度過濾的過程中，過濾介質的孔隙截留殘留的懸浮顆粒和微生物，同時水分子通過孔隙，從而實現去除懸浮物和微生物的目的。
優選的，所述步驟五中所采用的化學試劑為次氯酸鈉、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、通過機械或氣體攪拌設備，將混凝劑與污水充分混合攪拌；
S303、混合攪拌后，停止攪拌，讓污水靜置一段時間，使懸浮物和部分有機物沉淀到底部形成沉淀物，經過沉淀后，上層液體稱為上清液，上清液中可能還含有一些殘留的懸浮物和溶解物質；
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，通過濃縮技術(如離心、壓濾等)將沉淀物中的水分去除，以減少體積和質量。
優選的，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的劑量投加到待處理的污水中，并通過機械或氣體攪拌設備，將消毒劑與污水充分混合攪拌；
S402、添加適當的中和劑，將殘余的消毒劑中和至安全范圍內。
優選的，所述S401步驟中消毒劑為氯氣、次氯酸鈉、臭氧、過氧化氫的或者多種組合。
優選的，所述步驟九中處理后的水進行最終的凈化和調節的具體步驟是通過微濾或反滲透等高級過濾技術，進一步去除微小顆粒、離子和溶解物，以確保水質達到要求。
優選的，所述監控系統包括：
傳感器模塊，用于監測水質的各個方面，如溫度、pH值、濁度、濃度、流量、氧化還原電位、化學氧化需求、氨氮、磷酸鹽濃度等
數據采集模塊，用于將實時監測到的數據傳輸到監控系統的中央控制器或計算機，以進行分析和記錄
中央控制器模塊，用于處理數據，生成報告，并根據設定的閾值或標準觸發警報或自動控制操作
報警模塊，用于發出警報，通知操作員或相關人員
遠程監控與通信模塊，便于操作員可以在需要時遠程監測和調整系統
人機界面模塊，便于操作員可以通過HMI查看實時數據，設定參數，啟動或停止設備，以及響應警報。
優選的，所述中央控制器模塊包括：
數據存儲和分析單元，用于存儲歷史數據，進行數據分析以優化系統性能，并生成報告用于監管或維護目的；
控制單元：用于控制系統的運作，確保系統按照預定的參數和要求運行；
自動化單元：這個單元負責自動化污水處理過程，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、分配和使用，確保系統在不穩定的天氣條件下也能夠持續運行。
工作原理：(無序號)。
本發明提供了一種利用光伏或風力發電技術的污水處理方法。具備以下
有益效果：
1、本發明通過采用多級處理過程，包括固液分離、生物處理、化學處理、沉淀、過濾和消毒等步驟，確保了高效的污水處理，將污水處理到符合排放標準或再利用要求，且通過污水處理過程，有機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，減少了廢物產生，有助于資源保護和可持續性。
2、本發明通過利用光伏或風力發電技術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方式減少了對外部電力供應的依賴，從而節約了能源支出，同時光伏或風力發電系統提供的電力是清潔、可再生的綠色能源，與傳統化石燃料相比，減少了對環境的污染和碳排放。
3、本發明通過生物處理、化學處理和過濾等步驟可顯著改善水質，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，有助于保護水資源。
4、本發明通過設置監控系統，可以實時監測和調整系統性能，確保水質維護和運行穩定，減少了人工干預和運營成本，且本污水處理方法適用于各種來源的污水，包括城市排水系統和工業廢水排放，具有廣泛的應用前景。
（發明人：孫義剛;宋玉峰;徐小彬;鄧皓銘;江祖嘉）
