[发明专利]一种太阳能发电的分散式污水处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能发电的分散式污水处理系统。

背景技术

目前，我国的生活污水主要采取集中处理的方式，即污水通过管网收集后进入城市大型集中式污水处理厂进行集中处理，但是对于污水分布较分散的农村地区、新建住宅小区、别墅区、高速公路服务区、部队营区、旅游风景区、机场、码头等区域，常常因为尚未铺设污水管网，污水难以收集无法实现集中处理。因此，修建小型污水处理设施，对较为分散的污水进行处理便成为污水集中处理方式的一种有益而必需的补充措施。

现有分散式污水处理设备和设施几乎无一例外均通过市电提供其运行所需电力，据估算，处理每吨水的直接运行成本为0.3～0.4元。在经济不发达地区如广大农村地区，高昂的运行费用已成为制约分散式污水处理发展的重要因素。而在远离城镇的部队营区、别墅区、旅游风景区等电力供应存在困难的场所，传统的分散式污水处理设备和设施因为需要市电提供动力，也难以大规模推广应用。

太阳能作为取之不尽的可再生能源，具有清洁、安全、经济等优点，是一种理想的新能源。美国西部的威尔顿市建成了世界上第一座太阳能污水处理厂，以太阳能为主要能源，太阳能靠集热管组合收集，每年供热7.5×10¹⁰卡用于污水处理。而目前太阳能发电用于污水处理，尤其用于分散式污水处理尚未见相关报道。

发明内容

本发明针对现有分散式污水处理设备和设施需要市电供应，运行成本偏高，在经济不发达地区及供电困难的场所难以大规模推广应用的缺陷，提供一种节能、经济的分散式污水处理系统，利用太阳能发电为污水处理设备提供所需电力。

本发明太阳能发电的分散式污水处理系统包括太阳能电池、蓄电池、太阳能控制器、逆变器和污水处理设备。太阳能电池选用单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池，通过光电效应将光能转化成电能，并送往蓄电池给蓄电池充电。蓄电池选用铅酸蓄电池、镍-氢蓄电池或锂电池，储备太阳能电池白天工作所产生的电能。太阳能控制器分别与太阳能电池和蓄电池相连，太阳能电池产生的电能首先进入太阳能控制器，经数字化调节后再进入蓄电池对其充电，蓄电池放电时产生的电流也先流入太阳能控制器，经数字化调节后输出。逆变器选用正弦波逆变器或方波逆变器，分别与太阳能控制器和污水处理设备相连，太阳能控制器调节后输出的电流进入逆变器，将12V、24V或48V直流电(简称DC)转换为220V交流电(简称AC)，然后输送到污水处理设备；当蓄电池内电量不足时，逆变器自动切换到市电直通状态，将市电提供的交流电输送到污水处理设备。污水处理设备利用交流电驱动运行，将污水处理成为水质达标的净水后排放。

本发明利用太阳能电池将光能转化为电能，为污水处理设备供电，具有永久性、清洁性、经济性以及普遍性等优点：(1)太阳能是可再生能源，用之不竭，太阳能电池寿命长，可以一次投资长期使用；(2)太阳能发电不产生废渣、废水、废气和噪声，不会污染环境，清洁安全；(3)太阳能发电能够节省大量市电，有效降低污水处理的运行成本；(4)太阳能发电可在偏远地区就地开发利用，不会受到地域限制。本发明采用蓄电池储存太阳能电池白天转化的电能，可供夜间和阴雨天气时使用，保证污水处理设备连续不间断运行。本发明采用太阳能控制器对蓄电池的输入、输出电流进行数字化调节，稳定电流，同时为蓄电池提供充电保护、放电保护、超压保护和过流保护，防止蓄电池损坏，延长其使用寿命。本发明通过逆变器将蓄电池输出的直流电转换为交流电，方便污水处理中交流机电设备使用，并且能够在蓄电池电力不足时自动切换到市电，在连续阴雨天气的情况下同样保证污水处理设备的正常运行。

附图说明

图1为本发明的系统结构及原理示意图。

具体实施方式

实施例1

我国北方地区某村庄的生活污水处理，采用本发明太阳能发电的分散式污水处理系统，包括多晶硅薄膜太阳能电池、铅酸蓄电池、太阳能控制器、正弦波逆变器和分散式污水处理设备，具体工作流程如下：

(1)多晶硅薄膜太阳能电池受太阳光照射，通过光电效应将光能转化成电能；

(2)太阳能电池产生的电能进入太阳能控制器，经数字化调节得到稳定的电流，之后进入铅酸蓄电池对其进行充电，当蓄电池电量到达满值时，太阳能控制器自动停止充电，防止铅酸蓄电池过充电；

(3)铅酸蓄电池放电时，电流首先经过太阳能控制器调节后输出，当蓄电池电量不足时，太阳能控制器自动停止放电，防止铅酸蓄电池过放电；

(4)铅酸蓄电池放电电流进入正弦波逆变器，将48V直流电转换为220V交流电，再输送到分散式污水处理设备；