提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效率的设备的制作方法

本实用新型涉及废水处理领域，尤其涉及治理低碳高氮的黑臭河水治理、湖泊富营养化治理、初期雨水治理、尾水提标等的提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效率的设备。

背景技术：

多段法曝气人工湿地是在传统垂直潜流式人工湿地的基础上，分多段在人工湿地底部增加强制曝气系统，通过控制不同段滤床中的曝气量，在系统内营造交替好氧与缺氧的环境，从而达到良好的污水处理效果。与传统的人工湿地相比，多段法曝气人工湿地不易堵塞且处理高效，适用于黑臭河水治理、湖泊富营养化治理、初期雨水治理、尾水提标等领域。然而，实际应用中，多段法人工湿地也存在着一些缺点：

1、多段法曝气人工湿地的进水往往是低碳高氮的污水，污水碳源不足导致系统的脱氮除磷效果不佳；

2、多段法曝气人工湿地的好氧段在缺氧段之前，好氧段出水溶解氧较高，含过高溶解氧的污水进入缺氧反硝化段时将会影响反硝化细菌的反硝化效果导致脱氮效果欠佳；

3、和传统的人工湿地相同，多段法曝气人工湿地植物收割后也存在植物秸秆处理较困难，无形中增加其运行管理费用。

针对多段法曝气人工湿地实际应用中存在的脱氮除磷效果不佳，湿地植物收割后处置困难等问题，需要一种提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效果的设备。

因此，需要提供一种能够提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效果的设备，可经济有效地处理低碳高氮的污水，能消除黑臭，达到《地表水环境质量标准》中的Ⅳ类或Ⅴ类标准。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的在于提供一种提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效率的设备，有效地利用湿地植物残渣提升污水治理时的脱氮除磷的效率，进一步消除污水的黑臭，达到《地表水环境质量标准》中的Ⅳ类或Ⅴ类标准。

为实现上述目的，本实用新型还提供一种提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效率的设备，其包括进水装置、好氧处理池、缺氧处理池及出水装置，所述好氧处理池与所述进水装置连通，所述进水装置将污水输出至所述好氧处理池中进行硝化脱氮处理；所述缺氧处理池与所述好氧处理池连通，经所述好氧处理池处理后的所述污水输出至所述缺氧处理池中进行反硝化脱氮除磷处理；所述出水装置与所述缺氧处理池连通，所述出水装置输出经所述缺氧处理池处理后的所述污水，其中，所述缺氧处理池内设置有地下连续墙，所述地下连续墙呈中空结构并与所述缺氧处理池连通，所述地下连续墙贯穿设置有若干供所述污水流过的通孔，将粉粹后的植物及铁粉填充到所述地下连续墙内，所述植物及所述铁粉藉由所述污水流经所述通孔，将所述植物的碳元素及所述铁粉的铁元素补充至所述污水内。

与现有技术相比，本实用新型的提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效率的设备的好氧处理池对污水进行曝气，主要发生硝化反应，去除污水中的COD、BOD、氨氮等污染物，而缺氧处理池主要进行反硝化脱氮除磷反应，去除污水中的氨氮、磷等污染物；在缺氧处理池中增设呈中空结构的地下连续墙，地下连续墙贯穿设置有若干通孔，将粉粹后的植物及铁粉填充到地下连续墙内，利用流体力学中水流沿容易流动的路线流动的特性，污水遇到地下连续墙的阻碍，会通过地下连续墙的通孔流出，植物及铁粉藉由污水流经通孔，发生一系列反应，将植物的碳元素及铁粉的铁元素补充至污水内，一方面，植物的碳元素作为反硝化反应的碳源，源源不断地补充到缺氧处理池以提高设备的反硝化效果，另一方面，铁粉的铁元素的零价铁铁屑与好氧处理池的氧气产生反应以降低污水中的溶解氧，以保证好氧处理池的出水在缺氧处理池的反硝化反应能够顺利进行，零价铁铁屑发生反应的同时会解离出Fe²⁺及Fe³⁺，形成的Fe²⁺及Fe³⁺可与污水中的磷酸盐结合，成为污水除磷的良好絮凝剂，以提高对污水除磷的效果；地下连续墙的通孔有效地提高了污水在缺氧处理池中的流动形态，增加污水与湿地中的植物和铁粉的接触面积及接触时间；地下连续墙的中空结构为粉粹后的植物及铁粉提供存储空间，将植物的碳元素及铁粉的铁元素随时补充到污水处理上，源源不绝地为缺氧处理池补充碳元素和铁元素；污水的处理效果好，能消除黑臭，并达到《地表水环境质量标准》中的Ⅳ类或Ⅴ类标准，且处理成本低，经济适用，解决了碳源不足及氧气过量的问题。

较佳地，所述地下连续墙具有呈中空结构的若干管道，所述中空结构形成容置腔，所述管道的侧壁上贯穿设置有若干供所述污水流过的通孔，将粉粹后的植物及铁粉填充到所述容置腔内，所述植物及所述铁粉藉由所述污水流经所述通孔，将所述植物的碳元素及所述铁粉的铁元素补充至所述污水内。

较佳地，所述管道的设置数量沿所述污水的水流方向逐渐减小。

较佳地，所述管道垂直插入所述缺氧处理池的底部，所述管道的上端暴露于所述缺氧处理池外，所述管道的下端固定于所述缺氧处理池的底部。

较佳地，还包括预处理装置，所述预处理装置设置有格栅和滤网，所述进水装置将污水输出至所述预处理装置，所述格栅和所述滤网分别将输出至所述好氧处理池及所述缺氧处理池的所述污水中的大块污染物进行拦截及过滤。

较佳地，所述进水装置还与所述缺氧处理池连通，所述进水装置将部分未经所述好氧处理池处理的所述污水直接输出至所述缺氧处理池中与经所述好氧处理池处理后的所述污水共同进行反硝化脱氮除磷处理。

较佳地，还包括曝气复氧处理池，所述曝气复氧处理池与所述缺氧处理池连通，经所述缺氧处理池处理后的所述污水输出至所述曝气复氧处理池中进行曝气复氧处理。

较佳地，还包括吹气装置，所述吹气装置的吹气端连接所述地下连续墙的所述管道的下端，所述管道藉由所述吹气装置将填充于所述管道内的所述植物及所述铁粉吹出。

较佳地，所述吹气装置的吹气端还连接所述好氧处理池及所述曝气复氧处理池，所述好氧处理池及所述曝气复氧处理池藉由所述吹气装置进行曝气复氧处理。

较佳地，所述好氧处理池、所述缺氧处理池及所述曝气复氧处理池上分别栽种有湿地植物。

附图说明

图1为本实用新型的提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效率的设备的流程示意图。

图2为本实用新型的地下连续墙的结构示意图。

图3为本实用新型的管道的数量沿水流方向的分布示意图。

图4为本实用新型具有预处理装置及曝气复氧处理池时的流程示意图。

图5为本实用新型的提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效率的设备的平面布置图。

图6为图5的剖视图。

图7为本实用新型具有两组好氧处理池和缺氧处理池时的结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

本实用新型的实质在于提供一种提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效率的设备，可经济有效地处理低碳高氮的污水，能消除黑臭，达到《地表水环境质量标准》中的Ⅳ类或Ⅴ类标准。

请参阅图1和图2所示，本实用新型提供的提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效率的设备100，其包括进水装置10、好氧处理池20、缺氧处理池30及出水装置40。其中，好氧处理池20与进水装置10连通，进水装置10将污水1输出至好氧处理池20中进行硝化脱氮处理，以去除污水1中的COD、BOD、氨氮等污染物；缺氧处理池30与好氧处理池20连通，经好氧处理池20处理后的污水1输出至缺氧处理池30中进行反硝化脱氮除磷处理，以去除污水1中的氨氮、磷等污染物；出水装置40与缺氧处理池30连通，出水装置40输出经缺氧处理池30处理后的污水1。具体地，如图2所示，缺氧处理池30内设置有地下连续墙31，该地下连续墙31呈中空结构并与缺氧处理池30连通，且地下连续墙31贯穿设置有若干供污水1流过的通孔，污水1自好氧处理池20流至缺氧处理池30时，地下连续墙31阻碍污水1直接从好氧处理池20流至缺氧处理池 30，由流体力学中水流沿容易流动的路线流动的特性可知，污水1遇到地下连续墙31的阻碍时，会通过地下连续墙31的通孔流出，从而使得污水1能够从地下连续墙31的通孔流出进入缺氧处理池30。将粉粹后的植物及铁粉填充到地下连续墙31内，植物及铁粉藉由污水1流经通孔，将植物的碳元素及铁粉的铁元素补充至污水1内。

值得注意的是，首先，地下连续墙31呈中空结构，该中空结构为粉碎后的植物及铁粉的存放提供了存储空间，省掉了为粉碎后的植物及铁粉的存放提供额外存放空间的成本；其次，植物及铁粉藉由污水1流经通孔，将植物的碳元素及铁粉的铁元素补充至污水1内时，一方面，植物的碳元素作为反硝化反应的碳源，源源不断地补充到缺氧处理池30中以提高缺氧处理池30的反硝化效果，另一方面，铁粉的铁元素的零价铁铁屑与好氧处理池20的氧气产生反应以降低污水1中的溶解氧，以保证好氧处理池20的污水在缺氧处理池30的反硝化反应能够顺利进行，零价铁铁屑发生反应的同时会解离出Fe²⁺及Fe³⁺，形成的 Fe²⁺及Fe³⁺可与污水1中的磷酸盐结合，成为污水1除磷的良好絮凝剂，以提高对污水1除磷的效果；还有，存储在地下连续墙31的植物及铁粉能够随时与污水1接触，持续的为污水1补充碳元素及铁元素，使得污水1能够在本实用新型的提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效率的设备100内持续反应，增加反应时间，经济有效地处理低碳高氮的污水1，能消除黑臭，达到《地表水环境质量标准》中的Ⅳ类或Ⅴ类标准。

需要说明的是，请参阅图5-图7所示，本实施例的好氧处理池20和缺氧处理池30的数量分别对应的设置为一个，当然，根据污水1的受污染程度，好氧处理池20和缺氧处理池30的数量可以根据实际情况设置，如将好氧处理池20 和缺氧处理池30的数量对应的设置为两个，也可以将好氧处理池20和缺氧处理池30的数量设置为两个，还可以将好氧处理池20和缺氧处理池30的数量设置为四个等，故在此不以为限。此时，单个好氧处理池20和缺氧处理池30之间作为一组处理单元对污水1进行去黑净化处理，当好氧处理池20和缺氧处理池30的数量对应的设置为多个时，第一组的处理单元的缺氧处理池30的污水输出至第二处理单元的好氧处理池20中，第二组的处理单元的缺氧处理池30 的污水输出至第三处理单元的好氧处理池20中，以此类推。通过多组处理单元对污水1反复进行硝化脱氮及饭硝化脱氮除磷处理，增强对污水的净化效果。

请参阅图2、图3和图5所示，地下连续墙31具有呈中空结构的若干管道 311，管道311的中空结构形成容置腔，管道311的侧壁上贯穿设置有若干供污水1流过的通孔3111，将粉粹后的植物及铁粉填充到容置腔内，植物及铁粉藉由污水1流经通孔3111，将植物的碳元素及铁粉的铁元素补充至污水1内。通过将若干管道311排列形成地下连续墙31，更加便于地下连续墙31的制作，当地下连续墙31中某管道311损坏时，直接抽取该损坏的管道311进行维修或者替换即可，更加节省了地下连续墙31的保养及维护成本。具体地，本实施例的缺氧处理池30内沿污水1的水流方向(如图3箭头所示)设置有多排管道311，每排管道311设置有多跟管道311，且每排管道311的管道311数量设置沿沿污水1的水流方向逐渐减小。管道311垂直插入缺氧处理池30的底部，管道311 的上端暴露于缺氧处理池30外，管道311的下端固定于缺氧处理池30的底部，进一步保证了污水1在流经地下连续墙31时，地下连续墙31能够稳定地立于缺氧处理池30上，使得管道311不会因水流过大而损坏管道。由于管道311的上端暴露于缺氧处理池30外，可以将粉粹后的植物及铁粉经由管道311的上端填充到管道3111内，更加方便于将粉粹后的植物及铁粉进行填充。还有，多排管道311的管道311的数量设置沿污水1的水流方向逐渐减小，污水1流经地下连续墙31时，管道311的数量多的该排管道311受到的水压大，管道311的数量少的该排管道311受到的水压小，由流体力学中水流沿容易流动的路线流动的特性可知，管道311的数量多的该排管道311与管道311的数量少的该排管道311之间藉由压力差形成水流通道，该水流通道更利于污水1从好氧处理池20流入缺氧处理池30，从而使得污水1遇到多排管道311的阻碍时，污水1会先通过管道311的数量多的该排管道311的通孔3111流出并补充碳元素和铁元素，再通过管道311的数量少的该排管道311的通孔3111流出并补充碳元素和铁元素，实现碳元素和铁元素的多重补充，从而使得污水1能够从地下连续墙 31的通孔3111流出进入缺氧处理池30能够充分补充碳元素和铁元素，使得缺氧处理池30的反硝化脱氮除磷能够有效进行。需要说明的是，本实施例的管道 311的排数设置为三个，当然，根据污水1的受污染程度，管道311的排数可以根据实际情况设置，如将管道311的排数设置为一个，也可以将管道311的排数设置为两个，还可以将管道311的排数设置为四个等，故在此不以为限。

请参阅图4所示，本实施例的提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效率的设备还包括预处理装置50及曝气复氧处理池60。其中，预处理装置50设置有格栅(图中未示)和滤网(图中未示)，格栅和滤网分别将输出至好氧处理池20 及缺氧处理池30的污水中的大块污染物进行拦截及过滤，从而避免大块污染物将好氧处理池20及缺氧处理池30堵塞，影响污水1的正常处理。经预处理装置50处理后的污水1输出至缺氧处理池30中与经好氧处理池20处理后的污水 1共同进行反硝化脱氮除磷处理。经预处理装置50处理后的污水1输出至缺氧处理池30中，进一步补充了缺氧处理池30中的碳源，保证了反硝化脱氮除磷正常进行。曝气复氧处理池60与缺氧处理池30连通，经缺氧处理池30处理后的污水1输出至曝气复氧处理池60中进行曝气复氧处理，进一步对污水1进行硝化脱氮处理，以保证本实施例的提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效率的设备100能够有效地处理低碳高氮的污水1，能消除黑臭，达到《地表水环境质量标准》中的Ⅳ类或Ⅴ类标准。

优选地，本实施例的提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效率的设备100还包括吹气装置(图中未示)，吹气装置的吹气端连接地下连续墙31的管道311 的下端，管道311藉由吹气装置将填充于管道311内的植物及铁粉吹出，便于对充分反应后的植物及铁粉取出并进行更换。吹气装置的吹气端还连接好氧处理池20及曝气复氧处理池60，好氧处理池20及曝气复氧处理池60藉由吹气装置进行曝气复氧处理。具体地，当需要对好氧处理池20或曝气复氧处理池60 进行曝气复氧操作时，将吹气装置的吹气端分别置于好氧处理池20及曝气复氧处理池60的底部，启动吹气装置，吹气装置分别在好氧处理池20及曝气复氧处理池60的底部进行吹气，从而对好氧处理池20及曝气复氧处理池60进行曝气复氧处理，增加污水1中的溶解氧含量，使得好氧处理池20及曝气复氧处理池60中的硝化脱氮处理能够持续进行。

请参阅图5和图6所示，好氧处理池20、缺氧处理池30及曝气复氧处理池 60上分别栽种有湿地植物70，可以直接将栽种于好氧处理池20、缺氧处理池 30及曝气复氧处理池60上的湿地植物70粉碎以作为有机源直接填充到地下连续墙31的管道311的容置腔内，湿地植物70藉由污水1流经通孔3111，将湿地植物70的碳元素补充至污水1内。

结合图1-图7所示，本实用新型的提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效率的设备100的好氧处理池20对污水1进行曝气，主要发生硝化脱氮反应，去除污水1中的COD、BOD、氨氮等污染物，而缺氧处理池30主要进行反硝化脱氮除磷反应，去除污水1中的氨氮、磷等污染物；在缺氧处理池30中增设呈中空结构的地下连续墙31，地下连续墙31贯穿设置有若干通孔，将粉粹后的植物及铁粉填充到地下连续墙31内，利用流体力学中水流沿容易流动的路线流动的特性，污水1遇到地下连续墙31的阻碍，会通过地下连续墙31的通孔流出，植物及铁粉藉由污水1流经通孔，发生一系列反应，将植物的碳元素及铁粉的铁元素补充至污水1内。一方面，植物的碳元素作为反硝化反应的碳源，源源不断地补充到缺氧处理池30以提高反硝化效果，另一方面，铁粉的铁元素的零价铁铁屑与好氧处理池20的氧气产生反应以降低污水1中的溶解氧，以保证好氧处理池20的污水在缺氧处理池30的反硝化反应能够顺利进行，零价铁铁屑发生反应的同时会解离出Fe²⁺及Fe³⁺，形成的Fe²⁺及Fe³⁺可与污水1中的磷酸盐结合，成为污水1除磷的良好絮凝剂，以提高对污水1除磷的效果；地下连续墙31的通孔有效地提高了污水1在缺氧处理池30中的流动形态，增加污水1 与湿地中的植物和铁粉的接触面积及接触时间；地下连续墙31的中空结构为粉粹后的植物及铁粉提供存储空间，将植物的碳元素及铁粉的铁元素随时补充到污水处理上，源源不绝地为缺氧处理池30补充碳元素和铁元素，从而使得污水1的处理效果好，能消除黑臭，并达到《地表水环境质量标准》中的Ⅳ类或Ⅴ类标准，且处理成本低，经济适用，解决了碳源不足及氧气过量的问题。

当然，本实用新型的提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效率的设备100不仅可处理黑臭水体，与其他实施例中，本实用新型的提高多段法曝气人工湿地脱氮除磷效率的设备100也适用于受污染的河道及湖泊的水质修复，污水处理厂二级处理之后的尾水达标以及初期雨水处理，具有处理水量大、效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等优点。解决了传统人工湿地占地面积大、处理效率低、氧气供应不足及易堵塞等问题。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。