專利名稱：城市污水人工濕地栽培花卉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及污水處理技術(shù)及花卉無土栽培技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)行的花卉無土栽培方法通常有基質(zhì)栽培和水培兩種。基質(zhì)栽培通常是采用砂、礫石、珍珠巖或蛭石等作為基質(zhì)，填入比較淺的不透水的水泥池內(nèi)，然后在基質(zhì)上種植花卉，用營養(yǎng)液循環(huán)滴灌方式向花卉補(bǔ)充養(yǎng)分和水分。水培通常是營養(yǎng)液膜栽培技術(shù)，它也是在較淺的不透水的水泥池上用泡沫塑料板作為池蓋，其上開有圓孔，然后把已固定好花苗的定植杯放入圓孔中，定植杯的大部分浸入水泥池的營養(yǎng)液中，花卉根系可直接從營養(yǎng)液中攝取營養(yǎng)和水分。營養(yǎng)液是人工配制的，并且是流動的和循環(huán)供應(yīng)的。其存在不足之處有①生產(chǎn)成本較高，主要是采用化肥和微量元素配制的營養(yǎng)液成本較高；②不能直接利用城市污水中的氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)，如果利用城市污水作為無土栽培營養(yǎng)液就會出現(xiàn)營養(yǎng)液缺氧和花卉爛根等現(xiàn)象；③目前尚未有利用城市污水人工濕地基質(zhì)和污水栽培花卉的方法。
現(xiàn)行的小型城市污水人工濕地處理方法主要有水平潛流和垂直流兩種。水平潛流人工濕地床體高約60～80cm，采用較粗基質(zhì)如礫石作為處理介質(zhì)，污水在人工濕地的地表下呈水平流動，并在基質(zhì)層中種植有泌氧能力的大型水生植物如蘆葦?shù)?，利用水生植物的泌氧能力為人工濕地基質(zhì)上的生物膜分解污水中的有機(jī)物質(zhì)提供氧氣。垂直流人工濕地床體高100cm以上，通常采用較細(xì)的基質(zhì)如砂等作為滲濾介質(zhì)，污水從表層向下的垂直滲濾過程中得到處理，其所采用的植物大多為水生植物如蘆葦、香根草、風(fēng)車草和水蔥等。存在的不足之處有①只能種植水生植物和少數(shù)陸生花卉植物如美人蕉等，但不能種植其它陸生花卉和鮮切花卉，經(jīng)濟(jì)價值和審美價值都較低；②水平流人工濕地處于長期淹水的缺氧狀態(tài)，不適合于栽培不耐污和不耐濕的陸生花卉品種；而垂直流人工濕地基質(zhì)顆粒過細(xì)如土壤，經(jīng)常灌溉污水也會造成其上種植的陸生花卉的缺氧爛根現(xiàn)象。
技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明創(chuàng)造的目的是①利用人工配制的營養(yǎng)磷吸附基質(zhì)既作為無土栽培花卉的固定基質(zhì)和營養(yǎng)吸收貯存的材料，又作為城市污水垂直流人工濕地處理床的填料，利用垂直流人工濕地床既可以處理城市污水，又可以進(jìn)行陸生花卉的無土栽培生產(chǎn)，可謂一舉兩得；②利用城市污水作為花卉無土栽培的營養(yǎng)液，使污水中的營養(yǎng)物質(zhì)和水分得到充分利用，可節(jié)省無土栽培的生產(chǎn)成本，同時又可使經(jīng)基質(zhì)和花卉處理后的城市污水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；③在污水人工濕地床上直接利用污水無土栽培鮮切花卉如玫瑰、劍蘭、康乃馨、百合和非洲菊等，達(dá)到既能增加污水人工濕地的景觀審美價值，又能增加污水人工濕地的經(jīng)濟(jì)價值等目的。
本發(fā)明利用城市污水垂直流人工濕地種植具有耐低溶解氧的花卉品種，利用干濕交替方式運(yùn)行人工濕地，每日灌溉污水不超過兩次，每次不超過1小時，每次水力負(fù)荷不超過10cm，每日水力負(fù)荷不超過20cm，污水COD和BOD5濃度分別不超過400mg/L和200mg/L。適宜于城市污水人工濕地種植的花卉有玫瑰、康乃馨、劍蘭、非洲菊、百合花、香石竹、萬壽菊、香根草和美人蕉。
城市污水垂直流人工濕地栽培花卉的設(shè)計流程為栽培鮮切花卉↑城市污水→格柵→沉淀池→水泵→人工濕地→排放現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作說明


圖1為城市污水垂直流人工濕地處理系統(tǒng)流程圖。
圖2為城市污水垂直流人工濕地基質(zhì)花卉床結(jié)構(gòu)圖。
1-格柵；2-沉淀池；3-提水泵；4-布水管；5-花卉床；6-營養(yǎng)吸附基質(zhì)層；7-墊層；8-排水口；9-配水層；10-表土層；11-穿孔布水管。
城市污水往往以化糞池的形式排放。在排放口處安裝格柵，污水經(jīng)過格柵流入沉淀池，在沉淀池中安裝提水泵，沉淀池內(nèi)的污水通過提水泵的抽提使污水進(jìn)入布水管和穿孔布水管而進(jìn)到花卉床的營養(yǎng)吸附基質(zhì)層。
城市污水垂直流人工濕地基質(zhì)花卉床的建造，其形狀可為矩形池，可建成地上式或半地下式，池底為不滲漏的混凝土結(jié)構(gòu)，池壁為不滲漏的水泥抹面的磚結(jié)構(gòu)。矩形池高120cm以上，從下至上分別由墊層、營養(yǎng)吸附基質(zhì)層、配水層和表土層。墊層內(nèi)放置礫石、小礫石和豆石以利疏水，池底為中軸向兩側(cè)以2％的坡度向兩側(cè)傾斜，墊層底設(shè)多個排水孔。營養(yǎng)吸附基質(zhì)層、配水層和表土層放置高磷營養(yǎng)吸附基質(zhì)。高磷營養(yǎng)吸附基質(zhì)有兩種。第一種是煤灰渣混合基質(zhì)，采用破碎的煤灰渣為主料，以耕層土壤和草炭為輔料混合配制而成的，其中煤灰渣、耕層土壤和草炭的體積比為15～18∶1∶1。第二種是砂土混合基質(zhì)，它是采用中砂為主料，以耕層土壤和草炭為輔料混合配制而成，其中砂、耕層土壤和草炭的體積比為13～18∶1∶1，在生產(chǎn)中，可應(yīng)用上述二種中的一種。墊層厚度10～15cm，營養(yǎng)吸附基質(zhì)層厚95～100cm，配水層厚度8～10cm，表土層厚度2～5cm。配水層內(nèi)設(shè)置布水管和穿孔布水管，布水管位于花卉床的中線位置，一端密封，另一端與進(jìn)水管相連接，其長度與花卉床寬度相當(dāng)。穿孔布水管一端固定連接于布水管，另一端密封，其長度相當(dāng)于花卉床長度的一半，穿孔布水管向下部位開有小孔。在實(shí)施本發(fā)明時，城市污水垂直流人工濕地基質(zhì)花卉床通常建造成多個組合在一起，以降低成本和提高經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)明的實(shí)施方式可以這樣實(shí)現(xiàn)來自化糞池的城市污水經(jīng)過格柵流入沉淀池，啟動提水泵，污水依次通過布水管和穿孔布水管，然后從穿孔布水管的小孔流入城市污水垂直流人工濕地基質(zhì)花卉床，在花卉床的表土層上種植耐低溶解氧的鮮切花卉如玫瑰、康乃馨、劍蘭、非洲菊、百合花以及萬壽菊、香根草和美人蕉等，其根系可深入營養(yǎng)吸附基質(zhì)層攝取營養(yǎng)和水分。
污水的運(yùn)行方式和進(jìn)水水質(zhì)要求為了適應(yīng)花卉在人工濕地中生長，宜采用干濕交替的方式運(yùn)行人工濕地，每日灌溉污水不超過兩次，每次不超過1小時，每次水力負(fù)荷不超過10cm，每日水力負(fù)荷不超過20cm。為防止污水中污染物質(zhì)對花卉根系的毒害，所用城市污水其COD和BOD5濃度分別不宜超過400mg/L和200mg/L。
發(fā)明創(chuàng)造具有以下優(yōu)點(diǎn)①在城市污水人工濕地上可以直接利用污水處理人工基質(zhì)無土栽培花卉，無需另建無土栽培設(shè)施，可節(jié)省無土栽培設(shè)施的基建投資。
②在城市污水人工濕地床上直接利用污水作為花卉無土栽培的營養(yǎng)液，不需要人工配制營養(yǎng)液，可降低花卉無土栽培的生產(chǎn)成本，同時可充分利用花卉植物對污水的處理作用。
③將城市污水人工濕地與花卉基質(zhì)栽培生產(chǎn)有機(jī)結(jié)合起來，既解決了人工濕地沒有經(jīng)濟(jì)效益問題，又解決了直接利用污水栽培花卉爛根問題。
實(shí)施例日設(shè)計處理水量2～3m3/d。
設(shè)計參數(shù)格柵采用2cm×2cm鐵絲網(wǎng)，直立于化糞池出水口與地下引水管相接的檢查井中。
沉淀池設(shè)計尺寸為2.0m×1.8m×2.0m，有效水深1.0m，有效容積3.6m3，磚結(jié)構(gòu)水泥抹面。
人工濕地設(shè)計尺寸為8.0m×2.0m×1.18m的矩形池，共分4塊，每塊人工濕地的實(shí)際使用面積為3.3m2，共13.2m2。人工濕地墊層厚10cm，混合填料層厚95cm，布水層厚8cm，表土復(fù)蓋層厚5cm。
運(yùn)行時間和運(yùn)行方式第一、二塊人工濕地是從2000年9月開始運(yùn)行的，所采用的是人工配制的砂土混合基質(zhì)。在第一塊人工濕地上種植了美人蕉和紅掌，在第二塊人工濕地上種植了混合種植了玫瑰、劍蘭、康乃馨、香石竹等鮮切花卉。第三、四塊人工濕地是從2001年12月開始運(yùn)行的。采用的都是煤灰渣吸附基質(zhì)，第三塊人工濕地種植了百合花、非洲菊和香根草，第四塊人工濕地種植過萬壽菊、香石竹和玫瑰。每塊人工濕地每日運(yùn)行2次，每次運(yùn)行1個小時左右。到目前為止，每塊人工濕地平均日處理水量為0.6-0.8m3左右，每天共處理2～3m3城市污水。
處理效果(mg/L)如表1、表2、表3、表4所示。
表1為城市污水經(jīng)人工濕地栽培花卉處理后，污水中的COD濃度變化情況；表2為城市污水經(jīng)人工濕地栽培花卉處理后，污水中的BOD5濃度變化情況；表3為城市污水經(jīng)人工濕地栽培花卉處理后，污水中的氨氮濃度變化情況；表4為城市污水經(jīng)人工濕地栽培花卉處理后，污水中的總磷濃度變化情況。取樣日期 進(jìn)水美人蕉康乃馨和劍蘭 非洲菊和百合 玫瑰和萬壽菊2000.10.19142.453.60 70.35 - -2001.3.21 310.487.60 109.9 - -2001.6.18 182.255.00 108.3 - -2001.11.15219.6102.0 109.0 - 15.202001.12.201173.3 177.8 402.9 485.9 118.52002.1.30 1166.7 333.3 833.3 208.3 41.672002.4.9 152.3140.4 110.6 104.6 55.282002.4.13 1142.3 520.7 600.5 676.1 550.12002.4.28 237.8111.7 75.68 39.64 28.832002.5.13 184.991.26 59.80 40.91 53.502002.6.12 209.8169.3 110.4 51.52 47.842002.6.25 149.668.00 40.80 18.13 22.672002.7.27 187.2159.4 52.00 86.65 8.672002.8.3 146.3114.8 177.8 4.72 36.182002.8.25 203.5167.5 88.20 1.28 5.122002.10.14222.693.32 26.66 60.00 26.662002.10.30190.066.00 46.00 6.00 2.002002.11.11141.679.20 64.80 12.00 7.202002.11.27174.971.05 60.12 27.33 38.262002.12.4 120.365.58 87.44 43.72 54.652003.1.14 94.0752.27 36.59 31.36 26.13表1取樣日期進(jìn)水 美人蕉 康乃馨和劍蘭 非洲菊和百合 玫瑰和萬壽菊2000.10.1965.7 22.5021.60 --2001.3.21 127.528.8026.20 --2001.6.18 79.7 6.89 6.43--2001.11.1550.6 3.80 0.65- 0.202001.12.20319.863.9062.8 54.60 47.802002.1.30 102.621.1032.6 23.40 14.102002.4.13 37.6 13.4011.10 8.60 4.802002.5.13 32.0 14.8016.40 3.65 2.402002.6.12 64.2 15.8517.15 7.70 8.902002.6.25 49.4 15.4510.30 9.85 4.702002.7.27 63.2 19.4530.00 12.15 9.152002.8.3 118.021.8027.00 8.25 6.702002.8.25 104.434.5033.90 3.50 0.852002.10.14132.220.758.75 5.25 4.702002.10.3094.4 6.85 4.25 3.80 4.952002.11.11102.217.2521.35 6.70 9.002002.11.27168.011.907.60 8.40 4.602002.12.4 102.825.3524.40 13.40 12.35表2取樣日期 進(jìn)水 美人蕉 康乃馨和劍蘭 非洲菊和百合 玫瑰和萬壽菊2000.10.19 76.3 33.745.92001.3.21158.162.486.62001.6.18115.532.954.72001.11.15 89.0721.11 28.34 10.992001.12.20 86.9151.19 44.83 69.19 21.272002.1.3059.2939.04 43.38 1.45 1.452002.4.9 47.726.9419.95 0.58 0.292002.4.1353.502.896.94 7.23 1.412002.4.2893.9916.48 11.57 7.23 4.342002.5.1357.8210.12 20.25 4.34 2.892002.6.1268.4924.61 7.49 1.85 26.732002.6.2539.924.486.65 6.36 4.632002.7.2752.645.155.50 0.17 2.602002.8.3 37.025.788.68 0.29 0.292002.8.2586.1950.00 72.89 0.58 0.872002.10.14 82.1453.22 35.29 1.16 1.162002.10.30 83.8830.66 27.19 1.16 1.742002.11.11 45.1811.00 12.73 1.16 0.582002.11.27 71.1519.67 16.20 0.58 4.052002.12.474.6210.41 31.82 0.58 4.052003.1.1445.9936.73 45.41 14.46 39.92表3取樣日期進(jìn)水 美人蕉 康乃馨和劍蘭 非洲菊和百合 玫瑰和萬壽菊2000.10.196.05 2.05 4.052001.3.21 11.60 8.09 8.082001.6.18 8.97 3.45 2.982001.11.1 8.07 4.88 5.480.272001.11.159.10 6.57 7.540.142002.12.2014.04 5.12 6.23 0.49 0.422002.1.30 8.70 5.10 5.95 0.24 0.362002.4.9 7.65 5.29 4.29 0.29 0.142002.4.13 5.75 2.71 0.73 0.24 0.112002.4.28 7.12 3.42 0.59 0.42 0.332002.4.29 7.54 4.97 1.66 0.46 0.342002.5.13 9.45 6.75 6.71 0.34 1.592002.6.12 6.05 2.92 1.97 0.26 0.202002.6.25 6.49 3.20 2.36 0.38 0.192002.7.27 5.88 3.64 2.44 0.36 0.022002.8.3 5.86 6.11 6.56 0.21 0.022002.8.25 10.48 8.90 8.24 0.58 0.542002.10.146.96 3.58 5.54 0.44 0.472002.10.308.97 3.03 3.60 0.72 0.682002.11.1110.98 3.95 4.71 0.33 0.792002.11.245.53 3.21 3.98 0.12 0.312002.12.4 4.89 2.61 2.29 0.10 0.18表權(quán)利要求
1.城市污水人工濕地栽培花卉方法，其特征在于在具有營養(yǎng)吸附基質(zhì)的城市污水人工濕上種植具有耐低溶解氧的花卉品種，采用干濕交替方式運(yùn)行人工濕地，每日灌溉污水不超過兩次，每次不超過1小時，每次水力負(fù)荷不超過10cm，每日水力負(fù)荷不超過20cm，污水COD和BOD5濃度分別不超過400mg/L和200mg/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的栽培花卉方法，其特征在于所說的具有耐低溶解氧的花卉品種為玫瑰、康乃馨、劍蘭、非洲菊、百合花、香石竹和萬壽菊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的栽培花卉方法，其特征在于營養(yǎng)吸附基質(zhì)有兩種第一種是煤灰渣混合基質(zhì)，它采用破碎的煤灰渣為主料，以耕層土壤和草炭為輔料混合配制而成的，其中煤灰渣、耕層土壤和草炭的體積比為15～18∶1∶1；第二種是砂土混合基質(zhì)，它是采用中砂為主料，以耕層土壤和草炭為輔料混合配制而成，其中砂、耕層土壤和草炭的體積比為13～18∶1∶1。
全文摘要
本發(fā)明涉及污水處理及其花卉栽培技術(shù)。利用具有營養(yǎng)吸附基質(zhì)的城市污水人工濕地種植具有耐低溶解氧的花卉品種，采用干濕交替方式運(yùn)行人工濕地，每日灌溉污水不超過兩次，每次不超過1小時，每次水力負(fù)荷不超過10cm，每日水力負(fù)荷不超過20cm，污水COD和BOD
文檔編號A01G31/00GK1451261SQ0311421
公開日2003年10月29日 申請日期2003年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月15日
發(fā)明者崔理華 申請人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)