一种节能自循环式家庭废水净化及照明系统的制作方法

1.本发明涉及废水处理技术领域，具体为一种节能自循环式家庭废水净化及照明系统。


背景技术：

2.目前中国各地区，农村与城市尤其北方地区缺水现象严重，农村供水压力虽没有城市供水压力大，但水资源浪费现象比城市地区更为严重。因此开展对生活废水的回收净化与再循环利用措施是很有必要的。
3.另一方面在农村周边自然环境当中，太阳能与风能资源充足。如果可以充分利用这种清洁能源作为我们现在日常生产生活中的传统能源替代，用清洁能源进行发电工作，代替部分传统能源的发电工作。不仅可以减少不可再生能源的消耗而且可以减少污染废气的排放从而可以保护环境。另一方面也可以减少部分电费的开支，从而达到经济性的目的。
4.因此便产生此发明的思路。安装风力发电机和太阳能电池板将周边充盈的风能，太阳能等清洁能源进行发电工作，并且使用蓄电池，电解制氢和燃料电池系统进行能量存储与电能提供工作，确保风光互补发电系统功率不足情况下的功率补偿。为废水净化过程提供电能以及供给家庭照明和生活热水供应工作中的电能消耗。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种节能自循环式家庭废水净化及照明系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种节能自循环式家庭废水净化及照明系统，包括系统中主要的控制系统部分，与所综述的主要控制系统连接的包括节能型互补发电控制系统、废水净化过滤节水系统、电解制氢系统、燃料电池系统、热水供应系统、电池能量管理系统、照明系统；所述的节能型互补发电系统为风光储互补发电系统包括小型风力发电机，太阳能光伏电池板，直流逆变器，蓄电池，以及节能型发电系统控制器；所述的风力发电机连接至逆变器与光伏电池板经工作电路连接发电后，通过稳压电路稳压连接至蓄电池存储电能；所述风光互补发电系统连接蓄电池和电解制氢系统；所述的家庭照明系统、废水净化加热供给循环系统与风光互补电路和储能电池并联连接。
7.优选的，所述电解制氢系统，与所述的风光储互补发电系统连接。
8.优选的，所述燃料电池系统，与所述的电解制氢系统连接，燃料电池并联至蓄电池部分。
9.优选的，所述的照明系统使用的节能灯管经过家庭照明电路与节能型互补储能蓄电池连接，供给家庭日常照明系统，所述的节能型互补系统当中的储能电池带有bms电池能量管理系统，并且设置开放性接口。
10.优选的，所述的净化系统包括废水收集系统与废水净化系统，包括储水池和净化装置。
11.优选的，照明电路，净水装置以及抽水水泵的各类工作电路与蓄电池连接。
12.优选的，所述中设置有消毒机构，所述消毒机构包括水管、供气组件和升降组件，所述供气组件包括气管、气阀、副管和过塞柱，所述气管的一端延伸到水管中，所述气管的另一端延伸到外部，气管的一侧固定连接有副管,副管中套接有过塞柱,气管中设置有两个气阀，所述升降组件包括横板、弹簧、套筒和l型柱，所述套筒上端固定连接有横板,套筒中套接有弹簧和l型柱,过塞柱一端和横板固定连接。
13.优选的，所述气阀包括活动柱、限位片和密封筒，所述密封筒固定在气管的内腔壁上，密封筒一侧设置活动柱,活动柱周围环设限位片,限位片固定在密封筒上。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1. 风光互补发电系统可以充分利用住户周边环境当中的多种能源，风能和光能，经过发电系统将其转化成电能后供给整个系统工作中的电能消耗，在能量充盈时多余的电能对蓄电池进行充电，而在能量过多蓄电池充满电的情况下，发电系统仍在发电时，控制器即启用电解制氢系统，将多余的能量转化为氢能进行存储，电解制氢系统制成的氢气将储存在储氢罐当中，储氢罐与燃料电池系统相连，当外电路负荷过大以至于发电系统和蓄电池发出的功率不足时，控制器将发出信号启用燃料电池系统继续进行发电工作以补充缺额的电能，风光互补发出的电能、蓄电池存储的电能和燃料电池发出的电能皆为家庭照明电路的能量来源，以及作为家庭生活废水处理装置和热水器的电能来源；2.家庭废水处理装置使用多层过滤装置，包括活性炭层，砂质石层，滤网层等，经过多层过滤净化后再添加漂白粉进行消毒处理。处理过后的水质基本达到正常生活使用标准。风光互补发电作为常用电源，蓄电池和燃料电池作为突发状况时的备用电源，电解制氢系统作为能量储备装置。运用本系统便可将周围环境当中的清洁能源充分运用起来，将可再生资源进行发电活动，可以减少不可再生能源的消耗而且可以减少污染废气的排放从而可以保护环境。并且一次性投入成本较低的系统安装费用便可以达到长时间的发电效果，从而减少了从电网消耗电能的费用，减少了部分电费的开支，从而达到生活中节约生活成本的目的。
附图说明
15.图1为本发明连接结构示意图；图2为本发明流程示意图；图3为本发明的系统连接示意图；图4为消毒机构结构示意图；图5为供气组件结构示意图；图6为气阀结构示意图。
16.图中：1小型风力发电机、2太阳能电池板、3控制器、4蓄电池、5连接线路、6热水器、7废水收集装置、8连接管路、9电解制氢系统、10储氢罐、11照明装置、12开放性端口、13净水装置、14储水池、15自净装置、16水泵、17燃料电池、18消毒机构、19水管、20供气组件、21升降组件、201气管、202气阀、203副管、204过塞柱、205活动柱、206限位片、207密封筒、211横板、212弹簧、213套筒、214 l型柱。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的技术方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.请参阅图1至图6，本发明提供一种技术方案：在住户周边适当场地安装一种小型风力发电机1和适宜大小的太阳能光伏电池板2。可以适当的将风力发电机和光伏电池板安装于同一主轴架上如图一发明连接结构示意图所示。将风力发电机于光伏电池板一体化设计安装，便于设备的协同运行，太阳能电池板借用风力发电机的主轴架使板面更加稳固。
19.在设备安装完成以后，经过风能、太阳光照互补发电后，风力发电电路连接逆变器将交流电经过整流桥逆变成直流电。再经稳压电路稳定电压后连接至风光互补发电控制器3为工作设备提供电能来源。在系统正常工作时风光互补一方面向负载用电器提供电能，另一方面当风光互补发电电能充盈时连接至蓄电池4对蓄电池4进行充电工作。将风光互补发的电能储存在蓄电池4内。安装电解制氢装置9与蓄电池4连接，控制器3对电解制氢装置9进行控制工作。当风光互补发电富余且在蓄电池4充满时，经过控制策略控制启用电解制氢系统对制氢槽两端接入电压以进行电解水工作。从而将多余的电能转化为氢能储存在储氢罐10当中。安装燃料电池系统17，一端与储氢罐10连接将电解水产生的氢气导入燃料电池反应堆当中，另一端与蓄电池4并联连接。经过控制器控制作为备用电源。当风光互补以及蓄电池发电的总功率不能满足外电路负荷时控制器3启用燃料电池系统开始工作，用以补充缺额的功率。从而使整个系统正常工作。风光互补发电正常情况下供给家庭电路中用电器，如照明电路11和废水净化装置13，热水器6的电能消耗。在电量富余情况下对蓄电池4进行充电，以及适时启用电解制氢系统。蓄电池4中安装有bms电池能量管理系统，在整个供电系统负荷过小，即风光互补发电的电量不能满足系统供电要求时，蓄电池4即会接入供电系统进行候补的电能供应。如若蓄电池接入后功率依然不够负荷则再接入燃料电池系统进行双重候补供能。
20.当发电系统发出的电功率大于用电器消耗的功率且蓄电池在充满状态时，由控制器发出信号，将电路连接启用至电解制氢系统模块，电解制氢模块将风光互补发电多余的电能用于电解水工作，将多余的电能转化为氢气由储氢罐储存从而更好的进行能量存储利用。
21.控制器根据外电路负载功率的具体情况和风光储互补发电功率情况做出决策判断，投入或者切出燃料电池系统。电解制氢系统所产生的氢气在储氢罐当中进行收集，当负载功率大于发电功率以及蓄电池总功率时投入燃料电池系统继续增加发电功率，反之切出燃料电池系统继续进行电解制氢工作。
22.电解制氢系统连接燃料电池系统并且设置一端口用于生产富氢水，作为富氢水生产环节的氢气供给。风光互补发电正常进行发电工作时，对家庭电路中用电器如照明电路11和废水净化装置13，热水器6进行电能供应。依据生活用水时间上的特性寻找能量管理策略。例如在白天对热水需求较小时，而生活废水的产生量较大时，选择主要对净水装置13供电，在夜间住户需要洗浴对热水供应较大时而生活废水产生量较小，则主要对抽水泵16和热水器6进行供电，以保证生活热水的正常供应。
23.由电池能量管理系统负责分配能量分配，节能型互补系统当中的储能电池带有bms电池能量管理系统，并且设置开放性接口，可以充当例如停电时的电器电能来源。
24.蓄电池4的一端设置开放性连接端口12，端口12提供住户必要的电源连接插口。当住户需要对电动车等非持续性充电设备充电时，则提供便捷的充电电源接口。
25.家庭废水处理装置使用多层过滤装置，包括活性炭层，砂质石层，滤网层等，经过多层过滤净化后再添加漂白粉进行消毒处理，所净化的水质基本可以达到生活使用标准，家庭出水管道末端连接至废水净化装置，家庭废水经过净化装置的净化后与储水池连接，储水池底部安装小型抽水泵，可将净化完成的净水抽至热水器当中加热充当家庭生活热水的供水来源。
26.日常生活中废水除冲洗马桶的黑水外，都由管道连接接入废水收集装置7当中。在废水收集装置底部安装管道连接至净水装置13，经过风光互补发电系统供给装置13电能使其正常进行净水工作后，净化完成的净水由连接管道收集至储水池14当中。储水池14当中安装水体自净装置15充分净化生活废水。在储水池14的底部安装抽水泵16，在热水器6当中的水量由于生活使用原因减少至一定高度时，触发热水器6中的传感装置自动开启抽水泵16将净化完成的净水经过连接管路8抽至热水器6当中，补给热水器6中缺少的水量。
27.14中设置有消毒机构18，消毒机构18包括水管19、供气组件20和升降组件21，供气组件20包括气管201、气阀202、副管203和过塞柱204，气管201的一端延伸到水管19中，水管19的一端延伸到14外部，和13连接，13中排出的水进入14中，气管201的另一端延伸到14外部，和消毒气体存储机构连接，气管201的一侧固定连接有副管203,副管203中套接有过塞柱204,气管201中设置有两个气阀202，升降组件21包括横板211、弹簧212、套筒213和l型柱214，套筒213上端固定连接有横板211,套筒213中套接有弹簧212和l型柱214,过塞柱204一端和横板211固定连接。
28.气阀202包括活动柱205、限位片206和密封筒207，密封筒207固定在气管201的内腔壁上，密封筒207一侧设置活动柱205,活动柱205周围环设限位片206,限位片206固定在密封筒207上，参考图5和图6，水流进入14中，会冲击横板211,横板211升降带动过塞柱204,过塞柱204上升，将气管201中气体消毒气体挤进水管19中，而过塞柱204下降，存储气体机构中的消毒气体被吸进气管201中，因为气阀202起到单向控流效果，即活动柱205在密封筒207的一侧活动，气流通过气阀202时，气流通过活动柱205和密封筒207之间的空隙流动，活动柱205移动贴向密封筒207会封堵气管201通道，这样实现自动化注入消毒气的效果，不需要额外的动力机构辅助。
29.整个系统由风光互补为电能来源，经过废水处理装置以及抽水泵的工作，净化生活废水后循环利用，既可以节约从电网消耗电能，又能使水资源达到循环利用的效果。
30.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。