[发明专利]一种利用风能和太阳能驱动污水生物处理的集成装置

说明书

本发明提供了一种利用风能和太阳能驱动污水生物处理的集成装置，包括发电单元、自动控制单元和生物反应单元；发电单元，包括太阳能电池板、风能发电机、超级电容和逆变器，风能发电机、太阳能电池板均与超级电容的输入端电连接，超级电容的输出端与逆变器电连接；自动控制单元，用于监测超级电容的实时电量从而控制对生物反应单元的供电量；生物反应单元，包括至少一个进水泵、至少一个曝气泵和至少一个生物反应池，生物反应池串联设置，生物反应池包括依次连通的厌氧池和好氧池。本发明的有益效果是结构简单合理，操作方便，节能环保，运行稳定，污水处理效果好，设备后期运行和维护费用低。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种利用风能和太阳能驱动污水生物处理的集成装置。

背景技术

污水处理属于能源密集型的综合技术，特别是污水生物处理单元的曝气充氧过程，其能耗占污水处理全流程能耗的70％左右。高能耗使污水处理设施运行成本偏高，也加重了能源危机，探索清洁可再生能源作为污水处理系统的驱动力，对于实现社会的可持续发展具有重要意义。

通常，自然界的风和太阳辐射强度是实时变化的，因此常规的风能和太阳能发电设施需要蓄电池组储存和调节，以保证电能输出的稳定。例如公开号为CN205368020U的中国专利公开了一种利用风光互补为驱动能源的污水处理设施，沿用了传统的蓄电池储能方式且其自动控制系统也只是控制供电。蓄电池的使用寿命通常是2-5年，蓄电池的定期更换增加了风能和太阳能发电的成本，而废弃蓄电池的处理也增加了环境污染风险。

尤其在农村地区，生活污水的排放特点是分散和不连续，通常是白天有污水排放，夜间断流，污水排放呈现不连续性。因此设计一种适用于农村地区并且节能的污水处理系统很有必要。

发明内容

有鉴于此，本发明是为污水生物处理反应器运行探索新的能源；将风能和太阳能强度的日变化过程、分散污水排放的不连续及污水生物处理的厌氧、缺氧和好氧状态有机结合，形成一种利用风能-太阳能互补驱动污水生物处理的集成装置，为减少污水生物处理工艺对常规电能的消耗提供一条有效的途径。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种利用风能和太阳能驱动污水生物处理的集成装置，包括发电单元、自动控制单元和生物反应单元；

所述发电单元，包括风能发电机、太阳能电池板、超级电容和逆变器，所述风能发电机的电能和所述太阳能电池板的电能均输送给所述超级电容，所述逆变器将来自所述超级电容的电能以交流电的形式输出；

所述自动控制单元的输出端电连接有至少一个插座组，所述自动控制单元用于检测超级电容的实时电量，并根据电量的多少控制插座组的通电，将来自逆变器的电能提供给插座组，所述插座组包括并联设置的气泵插座和水泵插座；

所述生物反应单元，包括至少一个进水泵、至少一个曝气泵和至少一个生物反应池，所述生物反应池串联设置，所述生物反应池包括依次连通的厌氧池和好氧池；所述厌氧池均与进水泵相连，所述好氧池均与曝气泵相连，曝气泵与气泵插座一一对应相连，进水泵与水泵插座一一对应相连。

进一步地，当进水泵或曝气泵的数量为两个或两个以上时，所述进水泵的功率不同，所述曝气泵的功率也不同，所述进水泵和所述曝气泵分别按照功率从低到高排序，对应顺序的进水泵和曝气泵连接于同一插座组，自动控制单元根据电量的多少以及插座组所连进水泵和曝气泵功率的大小控制相应插座组通电。

进一步地，所述自动控制单元内设有第1设定值和第N设定值，第N设定值大于第1设定值，且第N设定值随着N增大而增大；若超级电容的实时电量达不到第1设定值，插座组不通电；若超级电容的实时电量达到第N设定值，自动控制单元将电力分配给第N个插座组，同时，第N-1个插座组断电，其中N为大等或等于2的整数。