CN107337273B - 垂直流湿地尾水深度脱氮自动化控制的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一套垂直流湿地尾水深度脱氮自动化控制的装置及方法，装置包括：垂直流湿地系统，其包括湿地填料、湿地植物、进水管、布水管、收水管、出水管、采样管，曝气增氧系统，其包括曝气机和曝气管，碳源投加系统，其包括碳源投加泵和碳源投加管，ORP监测系统，其包括两套ORP探头以及探头安装套管，一套ORP探头设置于好氧区，另一套ORP探头设置于缺氧区，两套ORP探头均通过信号线与外部的信号接收器相连。本发明可实时监控好氧区和缺氧区的ORP值，从而控制进水泵、曝气机、碳源投加泵的启闭，最终可达到降低能耗和减少碳源投加量的有益效果，在提高脱氮效果的同时，有效降低日常运行成本。

Description

垂直流湿地尾水深度脱氮自动化控制的装置及方法

技术领域

本发明涉及环境工程污水处理技术领域。更具体地说，本发明涉及一套垂直流湿地尾水深度脱氮自动化控制的装置及方法。

背景技术

城市污水处理厂尾水经二级处理后可除去大部分的有机物，但与天然水相比，水中的氮浓度仍较高，若直接排入河流和湖泊等自然水体中将会对其造成污染，为了改善受纳水体的水环境质量，须对尾水中的氮进行深度处理。

垂直流湿地作为一种投资少、能耗低、运行管理方便、处理效果较好，且具有一定景观美化功能的污水生态处理技术，广泛应用到尾水深度处理回用中，但由于尾水的低C/N比、可生化性差等因素，造成其脱氮效率较低，如何有效提高垂直流湿地尾水深度脱氮效果对促进尾水回用具有重要的现实意义。

微生物的硝化反硝化作用是垂直流湿地主要而且长期的脱氮方式，改善硝化作用的主要途径是提高系统中的溶氧，但过高的溶氧会抑制反硝化作用；改善反硝化作用的主要途径是补充水体碳源来提高反硝化微生物的活性，但过高的碳源投加会造成出水有机物超标。

由此可见，过高的硝化或反硝化作用都不利于氮的去除，为了最大限度地提高湿地系统对氮的去除效果，需对硝化及反硝化速率进行有效地均衡，但目前尚未形成垂直流湿地硝化反硝化均衡调控的自动化实时控制技术。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种垂直流湿地尾水深度脱氮自动化控制的装置及方法，可实现自动化控制进水、曝气以及碳源投加过程，达到尾水的深度脱氮，且脱氮效率高、效果明显，并且降低能耗同时能减少碳源投加量。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种垂直流湿地尾水深度脱氮自动化控制的装置，其特征在于，包括：垂直流湿地系统，其包括湿地填料，所述湿地填料的表面种植湿地植物，所述湿地填料的顶部设置水平的布水管，底部设置水平的穿孔收水管，所述布水管连接进水管一端，所述进水管的另一端连接进水池，所述进水管与所述进水池之间连接有进水泵，所述收水管连接出水管；曝气增氧系统，其包括曝气机和曝气管，所述曝气管为穿孔管且水平设置于进水池中或湿地填料的垂直高度的九分之四处；碳源投加系统，其包括碳源投加管和碳源投加泵，所述碳源投加管为穿孔管且水平设置于湿地填料的垂直高度的九分之五处；ORP监测系统，其包括两套ORP探头以及探头安装套管，一套ORP探头设置于湿地填料的垂直高度的九分之二处即好氧区，另一套ORP探头设置于湿地填料的垂直高度的三分之二处即缺氧区，且两套ORP探头外套有探头安装套管，两套ORP探头均通过信号线与外部的信号接收器相连。

优选的是，所述湿地填料为均匀填充的三层，且湿地填料的粒径从上到下逐渐增大，为2-32mm，上层填充中粗砂，中层填充砾石或陶粒，下层填充碎石或沸石，所述湿地植物种植密度为9-16株/m²。

优选的是，所述进水泵为蠕动泵，布水管与收水管均在其两侧对称穿孔，孔径为10mm，穿孔间距为10cm，且布水管与收水管的穿孔均处于同一水平面内。

优选的是，还包括采样管，其设置于垂直流湿地系统的中部或底部，进水管、布水管、收水管、采样管、出水管均采用PE给水管。

优选的是，所述曝气管在管壁两侧向下呈45°角方向开孔，孔径为3mm，穿孔间距为10cm。

优选的是，所述碳源投加系统还包括碳源配制池，所述碳源配制池连接碳源投加管，所述碳源配制池与碳源投加管之间连接有碳源投加泵，所述碳源投加泵为蠕动泵，所述碳源投加管在其两侧对称穿孔，孔径为10mm，穿孔间距为10cm，且穿孔处于同一水平面内。

优选的是，还包括控制系统，其包括信号接收模块、PLC控制总模块以及动力电缆组；两套ORP探头通过信号线分别连接信号接收模块，信号接收模块与PLC控制总模块进行数据传输，第一PLC控制模块通过进水泵动力电缆控制进水泵的启闭，第二PLC控制模块通过曝气机动力电缆控制曝气机启闭，第三PLC控制模块通过碳源投加泵动力电缆控制碳源投加泵的启闭。

本发明还提供了一种利用本发明的垂直流湿地尾水深度脱氮自动化控制的装置进行垂直流湿地尾水深度脱氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据信号接收模块反馈好氧区和缺氧区ORP值，第一PLC控制模块控制进水泵的开启，进行垂直流湿地的自动化进水，根据好氧区和缺氧区ORP的值进行联合控制，当二者处于设定的ORP值适宜范围时，进水泵开启，否则关闭；

2)随着进水布水，尾水通过重力流从上到下渗透，先进入好氧区，再进入缺氧区，通过位于好氧区ORP探头实时监控好氧区ORP值，当ORP值处于设定的硝化作用适宜范围时，通过第二PLC控制模块控制曝气机关闭，否则控制曝气机开启；

3)随着重力流经过好氧区后，尾水进入到缺氧区进行反硝化作用，通过位于缺氧区ORP探头实时监控缺氧区的ORP值，当ORP值处于设定的反硝化作用适宜范围时，通过第三PLC控制模块控制碳源投加泵关闭，否则控制碳源投加泵开启。

本发明至少包括以下有益效果：

1)本发明装置根据水体的污染物降解状况，灵活间歇式进水，从而有效降低了水力负荷对湿地系统的冲击，保证了有效地水力停留时间，有利于维持湿地系统的稳定性和高效性；

2)本发明装置通过碳源和溶氧自动化调控，可实现脱氮作用的实时控制，快速有效提高城市污水处理厂尾水脱氮效果；

3)本发明装置可有效降低曝气能耗、减少碳源投加量，大大降低了曝气、碳源投加的成本，具有很好的经济、环境效益，推广应用前景广阔；

4)本发明选取氧化还原电位(ORP)作为湿地脱氮作用的控制参数，建立一套垂直流湿地尾水深度脱氮自动化控制的装置及方法，实现利用ORP作为控制参数，通过自动化编程设计实现实时调控湿地脱氮作用，从而快速经济有效地提高湿地的脱氮效果。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明装置示意图一；

图2是本发明装置示意图二；

图3是本发明装置垂直流湿地系统结构示意图一；

图4是本发明装置垂直流湿地系统结构示意图二。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至4所示，本发明提供一种垂直流湿地尾水深度脱氮自动化控制的装置，其特征在于，包括：垂直流湿地系统，其包括湿地填料18，所述湿地填料18的表面种植湿地植物16，所述湿地填料18的顶部设置水平的布水管17，底部设置水平的穿孔收水管19，所述布水管17连接进水管14一端，所述进水管14的另一端连接进水池13，所述进水管14与所述进水池13之间连接有进水泵15，所述收水管19连接出水管12；曝气增氧系统，其包括曝气机21和曝气管22，所述曝气管22为穿孔管且水平设置于进水池13中或湿地填料的垂直高度的九分之四处；碳源投加系统，其包括碳源投加管33和碳源投加泵32，所述碳源投加管33为穿孔管且水平设置于湿地填料的垂直高度的九分之五处；ORP监测系统，其包括两套ORP探头42以及探头安装套管41，一套ORP探头42设置于湿地填料的垂直高度的九分之二处即好氧区，另一套ORP探头42设置于湿地填料的垂直高度的三分之二处即缺氧区，且两套ORP探头42外套有探头安装套管41，两套ORP探头42均通过信号线56与外部的信号接收器相连。

在这种技术方案中，本发明的垂直流湿地系统为上表面敞口且侧面和底面密封的结构，在垂直流湿地系统中放置湿地填料且填充大约为垂直流湿地系统垂直高度的十分之九即可，然后在湿地填料表面种植湿地植物，湿地填料的顶部设置布水管，布水管设置的高度大约在垂直流湿地系统垂直高度从上往下的十分之一处，垂直流湿地系统根据其大小合理分配布水管的根数，根据其形状设置布水管的形状，例如垂直流湿地系统为方形的则布水管可呈分散状均匀平行布置或呈散射状的射线布置，如果垂直流湿地系统为圆形的则布水管可呈环状分散布置，所有的布水管通过一个总的进水管连通，进水管连接进水池，且通过进水泵控制进水，而进水池连通污水处理厂尾水管或者其它需要处理的污水管道，由于重力的作用，污水从布水管进入到湿地填料后会自上而下运动，从而完成硝化和反硝化作用，最终到达湿地填料底部设置的穿孔收水管内，收水管在垂直流湿地底部连接外部的出水管，收水管设置的方式与布水管设置的方式相同，出水管外部流出口设置的高度大约在垂直流湿地系统的垂直高度从上往下的十分之二处，出水管设置的比进水管略低且不位于垂直流湿地系统的底部的平面内，原因是保证湿地系统中污水的停留时间，以便充分完成硝化以及反硝化反应，当污水达到一定的饱和状态时，由于重力的作用，处理好的污水会自动从收水管排出到出水管从而流出。

为了达到更好的硝化作用，人为的在湿地系统中增加曝气增氧装置，其包括曝气机和曝气管，曝气管可对湿地系统提供硝化反应需要的氧气，因为曝气添加的是气体，气体在垂直流湿地系统中向上移动，因此曝气管设置的高度为有氧区有效深度的下部，大约为湿地填料从上到下垂直高度的九分之四左右，曝气管设置的方式与布水管设置的方式相同；为了同时达到更好的反硝化作用，人为的在湿地系统中同时增加碳源投加装置，其通过碳源投加管投加，碳源投加管为穿孔管，同时设置方式也与布水管的设置方式相同，可为湿地系统提供反硝化反应需要的碳源，因为碳源是液体，投加后在垂直流湿地系统中向下渗透，因此碳源投加管设置的高度为缺氧区有效深度的上部，大约为湿地填料从上到下垂直高度的九分之五左右；同时为了更好的控制何时进水、何时曝气、何时投加碳源，在湿地系统中增加设置了ORP检测系统，通过随时监测氧化还原电位的值来判断硝化作用以及反硝化作用的情况，ORP探头为两个，分别监测好氧区和缺氧区的ORP值，大概位于有氧区和缺氧区有效深度的中部，有氧区位于湿地填料垂直高度的九分之二左右，缺氧区位于湿地填料垂直高度的三分之二左右，监测的数据更为准确，探头安装套管套于ORP探头外部，其可允许污水进入内部，从而方便ORP探头监测ORP的值，作用是用于ORP探头在湿地内的安装和检修更换，ORP探头通过信号线连接外部的信号接收器，方便实时掌控各区域的ORP值，ORP探头一般设置两个即可，但在大型的工程应用时，湿地系统面积很大，此时每个区域就要根据需要来测量ORP的值，使结果更准确，更具有实际参考价值，此时ORP探头可设置为多个。

另一种技术方案中，所述湿地填料18为均匀填充的三层，且湿地填料18的粒径从上到下逐渐增大，为2-32mm，上层181填充中粗砂，中层182填充砾石或陶粒，下层183填充碎石或沸石，所述湿地植物16种植密度为9-16株/m²。在这种技术方案中，所述湿地填料从上到下按照粒径从小到大分三层进行填充，分别采用中粗砂、砾石和碎石或其他除氮效果好的湿地填料如沸石、陶粒等，粒径2-32mm，每层厚度均为湿地填料的三分之一左右；所述湿地植物可选择芦苇、香蒲、美人蕉、鸢尾等，种植密度为9-16株/m²。

另一种技术方案中，所述进水泵15为蠕动泵，布水管17与收水管19均在其两侧对称穿孔，孔径为10mm，穿孔间距为10cm，且布水管17与收水管19的穿孔均处于水平面内。在这种技术方案中，布水管与收水管的孔相对设置，且处于同一水平面内，可防止堵塞。

另一种技术方案中，还包括采样管11，其设置于垂直流湿地系统的中部或底部，进水管14、布水管17、收水管19、采样管11、出水管12均采用PE给水管。在这种技术方案中，采样管的设置为了通过实验进行进一步研究湿地处理污水的效果，采样管分别安装在湿地中部和底部，出水管可兼做顶部采样管，进水管、布水管、收水管、采样管、出水管采用PE给水管，且管道的直径一般为25mm-75mm，而其他管采用PVC排水管。

另一种技术方案中，所述曝气管22在管壁两侧向下呈45°角方向开孔，孔径为3mm，穿孔间距为10cm。在这种技术方案中，曝气管是为了给好氧区补充氧气，可快速提高湿地中的溶解氧，强化湿地硝化作用，因此孔径设置与进水管和收水管的孔径不同，其设置的位置也不用，水平面内的对称轴以其中轴线为起点向下偏45°角方向开孔，两侧的孔错开排列，气体是从下向上移动，如此设置以达到更好的曝气效果，根据曝气位置不同，可分为湿地外曝气和湿地内曝气，湿地外曝气是在进水前进行预曝气，曝气管安装在进水池内，湿地内曝气设置在湿地顶部往下一定距离，通过对上层进行曝气，形成上部好氧和下部缺氧条件，曝气管位于水中或湿地内部分采用穿孔管，曝气的气水比根据污染物的状况进行设计。

另一种技术方案中，所述碳源投加系统还包括碳源配制池31，所述碳源配制池31连接碳源投加管33，所述碳源配制池31与碳源投加管33之间连接有碳源投加泵32，所述碳源投加泵32为蠕动泵，所述碳源投加管33在其两侧对称穿孔，孔径为10mm，穿孔间距为10cm，且穿孔处于水平面内。在这技术方案中，湿地碳源投加系统可快速补充湿地系统反硝化作用所需碳源，强化人工湿地反硝化作用，由碳源配制池、碳源投加泵、碳源投加管组成，碳源采用低分子的甲醇、乙酸、葡萄糖等，可快速补充湿地系统所需碳量，在碳源配制池将碳源配制成一定浓度的溶液，通过碳源投加泵将碳源添加到湿地内，碳源投加泵采用蠕动泵控制加药量，实现对湿地碳源调控。

另一种技术方案中，还包括控制系统55，其包括信号接收模块、PLC控制总模块以及动力电缆组；两套ORP探头42通过信号线56分别连接信号接收模块，信号接收模块与PLC控制总模块进行数据传输，第一PLC控制模块通过进水泵动力电缆53控制进水泵的启闭，第二PLC控制模块通过曝气机动力电缆54控制曝气机启闭，第三PLC控制模块通过碳源投加泵动力电缆52控制碳源投加泵的启闭。在这种技术方案中，通过控制系统来自动控制整个湿地系统的运转，首先ORP探头的信号线连接信号接受模块，信号接受模块接收到的信号数据传输给PLC控制总模块，控制系统连接外部的一个总的动力电缆51，然后总的动力电缆51连接控制系统的动力电缆组，动力电缆组分别连接外部的动力电缆，PLC控制总模块接受的数据分别传输给第一PLC控制模块、第二PLC控制模块、第三PLC控制模块，从而分别通过进水泵动力电缆、曝气机动力电缆、碳源投加泵动力电缆来控制进水泵、曝气机、碳源投加泵的启闭。

本发明还提供了一种利用本发明的垂直流湿地尾水深度脱氮自动化控制的装置进行垂直流湿地尾水深度脱氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据信号接收模块反馈好氧区和缺氧区ORP值，第一PLC控制模块控制进水泵的开启，进行垂直流湿地的自动化进水，根据好氧区和缺氧区ORP的值进行联合控制，当二者处于设定的ORP值适宜范围时，进水泵开启，否则关闭；适宜范围即当同时处于硝化作用适宜范围(ORP值在+200到+400Mv)和反硝化作用适宜范围(ORP值在-200到-50Mv)时，进水泵开启。

2)随着进水布水，尾水通过重力流从上到下渗透，先进入好氧区，再进入缺氧区，通过位于好氧区ORP探头实时监控好氧区ORP值，当ORP值处于设定的硝化作用适宜范围时，通过第二PLC控制模块控制曝气机关闭，否则控制曝气机开启；当处于硝化作用适宜范围(ORP值在+200到+400Mv)时，曝气机关闭。

3)随着重力流经过好氧区后，尾水进入到缺氧区进行反硝化作用，通过位于缺氧区ORP探头实时监控缺氧区的ORP值，当ORP值处于设定的反硝化作用适宜范围时，通过第三PLC控制模块控制碳源投加泵关闭，否则控制碳源投加泵开启；当处于反硝化作用适宜范围(ORP值在-200到-50Mv)时，碳源投加泵关闭。

具体实施方式如下：

第一步，根据信号线反馈的好氧区和缺氧区ORP值，PLC控制动力泵的启闭，进行湿地自动化进水；

第二步，进水利用位于湿地顶部的穿孔布水管进行布水，通过重力流首先进入好氧区进行硝化作用，根据信号线反馈的好氧区ORP值，PLC控制曝气机的启闭，进行硝化作用强化；

第三步，通过重力流进水接着进入缺氧区进行反硝化作用，根据信号线反馈的缺氧区ORP值，PLC控制碳源投加泵的启闭，进行反硝化作用强化；

第四步，湿地底部穿孔收水管对处理后的尾水收集，利用重力差通过出水管出水，并根据试验要求利用分层采样管进行分层采样。

通过具体的实施例来说明本发明的有益效果如下：

本发明实施例中选用的垂直流湿地系统的大小为：长2m×宽1m×高1m，湿地填料的高度为0.9m，分三层填充，上层填充中粗砂粒径为2-10mm，中层填充陶粒粒径为10-22mm，下层填充碎石粒径为22-32mm，湿地植物为美人蕉且种植密度为16株/m²，布水管距离垂直流湿地顶部的高度为0.1m，收水管位于底部，曝气管距离湿地填料顶部的高度为0.4m，碳源投加管距离湿地填料顶部的高度为0.5m，上部好氧区的ORP探头距离湿地填料顶部的高度为0.2m，下部缺氧区的ORP探头距离湿地填料顶部的高度为0.6m。

以下实施例中垂直流湿地系统完全相同，同时进相同的尾水，同时运行，湿地系统中的进水管、布水管、收水管、出水管的孔的设置方式相同，在湿地系统的排列方式也相同，。曝气增氧系统、碳源投加系统、ORP监测系统根据不同的实施例设置，在各个实施例中均相同，实施例的设置完全遵循对比试验的要求进行。

投加的碳源为葡萄糖，浓度是25％，曝气的气水比为1:4。

实施例1：只有曝气增氧系统。

实施例2：曝气增氧系统结合好氧区ORP监测系统。

实施例3：只有碳源投加系统。

实施例4：碳源投加系统结合缺氧区ORP监测系统。

实施例5：曝气增氧系统结合碳源投加系统。

实施例6：曝气增氧系统、碳源投加系统结合好氧区ORP监测系统。

实施例7：曝气增氧系统、碳源投加系统结合缺氧区ORP监测系统。

实施例8：曝气增氧系统、碳源投加系统结合好氧区ORP监测系统以及缺氧区ORP监测系统。

各实施例的效果对比如下表：

(下表所示的曝气能耗以及碳源投加量均换算成处理一吨尾水所需要的成本，单位为角/吨)

	脱氮率	曝气能耗	碳源投加量
				实施例1	89.7％	3	——
实施例2	88.3％	1.8	——
				实施例3	87.5％	——	2
实施例4	88.6％	——	0.9
				实施例5	92.1％	2.6	1.7
实施例6	90.8％	1.8	1.2
				实施例7	94.3％	2.2	0.8
实施例8	93.9％	1.3	0.6

从上表可以看出，不管是哪种实施例的方案，脱氮率均较高，可以满足脱氮的要求；通过曝气，可以将氨氮的去除率从50％-60％提高到80-90％，硝化作用提高一倍，而通过碳源投加可以将硝酸盐的去除率提高到70％-90％，反硝化作用提高一到两倍。

实施例1、实施例3、实施例5对比可知，通过曝氧增氧系统和碳源投加系统结合后，可一定程度上提高脱氮率。

实施例1与实施例2对比可知，通过增加好氧区ORP监测系统后，可降低曝气能耗，成本从3角/吨降低到1.8角/吨，降低40％；实施例3与实施例4对比可知，通过增加缺氧区ORP监测系统后，可降低碳源投加量，成本从2角/吨降低到0.9角/吨，降低55％。

实施例6、实施例7、实施例8对比可知，曝氧增氧系统和碳源投加系统结合后，同时增加ORP监测系统，当好氧区和缺氧区均增加ORP监测系统时，既可以降低曝气能耗，又可以降低碳源投加量，实施例6和实施例8对比，碳源投加量成本降低50％，实施例7和实施例8对比，曝气能耗成本降低41％，

终上所述，通过将曝气增氧系统和碳源投加系统同时增加到同一垂直流湿地系统中，可在一定程度上提高尾水脱氮率；在同一垂直流湿地系统中增加好氧区和缺氧区ORP监测系统，可同时降低曝气能耗和碳源投加量，曝气能耗成本可降低大约30-50％，碳源投加量成本可减少大约40-60％，本发明的自动化控制垂直流湿地尾水脱氮的装置及方法的作用主要是降低能耗和减少碳源投加量，通过各实施例的证明，本发明的有益效果是显著的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种垂直流湿地尾水深度脱氮自动化控制的装置，其特征在于，包括：

垂直流湿地系统，其包括湿地填料，所述湿地填料的表面种植湿地植物，所述湿地填料的顶部设置水平的布水管，底部设置水平的收水管，所述布水管连接进水管一端，所述进水管的另一端连接进水池，所述进水管与所述进水池之间连接有进水泵，所述收水管连接出水管；

曝气增氧系统，其包括曝气机和曝气管，所述曝气管为穿孔管且水平设置于进水池中或湿地填料的垂直高度的九分之四处；

碳源投加系统，其包括碳源投加管和碳源投加泵，所述碳源投加管为穿孔管且水平设置于湿地填料的垂直高度的九分之五处；

ORP监测系统，其包括两套ORP探头以及探头安装套管，一套ORP探头设置于湿地填料的垂直高度的九分之二处即好氧区，另一套ORP探头设置于湿地填料的垂直高度的三分之二处即缺氧区，且两套ORP探头外套有探头安装套管，两套ORP探头均通过信号线与外部的信号接收器相连；

还包括控制系统，其包括信号接收模块、PLC控制总模块以及动力电缆组；

两套ORP探头通过信号线分别连接信号接收模块，信号接收模块与PLC控制总模块进行数据传输，第一PLC控制模块通过进水泵动力电缆控制进水泵的启闭，第二PLC控制模块通过曝气机动力电缆控制曝气机启闭，第三PLC控制模块通过碳源投加泵动力电缆控制碳源投加泵的启闭；

所述湿地填料为均匀填充的三层，且湿地填料的粒径从上到下逐渐增大，为2-32mm，上层填充中粗砂，中层填充砾石或陶粒，下层填充碎石或沸石，所述湿地植物种植密度为9-16株/m²。

2.如权利要求1所述的垂直流湿地尾水深度脱氮自动化控制的装置，其特征在于，所述进水泵为蠕动泵，布水管与收水管均在其两侧对称穿孔，孔径为10mm，穿孔间距为10cm，且布水管与收水管的穿孔均处于同一水平面内。

3.如权利要求1所述的垂直流湿地尾水深度脱氮自动化控制的装置，其特征在于，还包括采样管，其设置于垂直流湿地系统的中部或底部，进水管、布水管、收水管、采样管、出水管均采用PE给水管。

4.如权利要求1所述的垂直流湿地尾水深度脱氮自动化控制的装置，其特征在于，所述曝气管在管壁两侧向下呈45°角方向开孔，孔径为3mm，穿孔间距为10cm。

5.如权利要求1所述的垂直流湿地尾水深度脱氮自动化控制的装置，其特征在于，所述碳源投加系统还包括碳源配制池，所述碳源配制池连接碳源投加管，所述碳源配制池与碳源投加管之间连接有碳源投加泵，所述碳源投加泵为蠕动泵，所述碳源投加管在其两侧对称穿孔，孔径为10mm，穿孔间距为10cm，且穿孔处于同一水平面内。

6.利用如权利要求1所述的垂直流湿地尾水深度脱氮自动化控制的装置进行垂直流湿地尾水深度脱氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据信号接收模块反馈好氧区和缺氧区ORP值，第一PLC控制模块控制进水泵的开启，进行垂直流湿地的自动化进水，根据好氧区和缺氧区ORP的值进行联合控制，当二者处于设定的ORP值适宜范围时，进水泵开启，否则关闭；

2)随着进水布水，尾水通过重力流从上到下渗透，先进入好氧区，再进入缺氧区，通过位于好氧区ORP探头实时监控好氧区ORP值，当ORP值处于设定的硝化作用适宜范围时，通过第二PLC控制模块控制曝气机关闭，否则控制曝气机开启；

3)随着重力流经过好氧区后，尾水进入到缺氧区进行反硝化作用，通过位于缺氧区ORP探头实时监控缺氧区的ORP值，当ORP值处于设定的反硝化作用适宜范围时，通过第三PLC控制模块控制碳源投加泵关闭，否则控制碳源投加泵开启。

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