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紫背天葵在處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用的制作方法

文檔序號:4846536閱讀:316來源:國知局
專利名稱:紫背天葵在處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及畜禽養(yǎng)殖廢水的自然生物降解技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種人工濕地植 物在處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用。
背景技術(shù)
畜禽養(yǎng)殖廢水污染具有長期性和不可逆性,其污染特點(diǎn)是高懸浮物、高有機(jī)物 和高氨氮,可生化性強(qiáng),臭味大。畜禽業(yè)是我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的重要組成部分,也是造成我國農(nóng)村面源污染的 主要原因之一,畜禽養(yǎng)殖業(yè)大力發(fā)展所帶來的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重,不僅影響經(jīng)濟(jì)發(fā) 展,而且還危及生態(tài)安全,已成為人們普遍關(guān)注的社會問題。畜禽養(yǎng)殖場產(chǎn)生的糞便和 污水造成地表水、地下水、土壤和環(huán)境空氣的嚴(yán)重污染,直接影響了人們的身體健康和 正常生產(chǎn)生活。目前處理畜禽養(yǎng)殖廢水污染的方法主要有自然生物降解技術(shù)(如土壤 處理、氧化塘處理、人工濕地處理等)、厭氧處理技術(shù)(如厭氧濾池、上流式厭氧污泥 床、升流式固體反應(yīng)器等)、好氧處理技術(shù)(如生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、序批式活性污泥 法、A/0工藝及氧化溝等)等。這些方法都具有一定的特點(diǎn),并能在一定程度上降低畜 禽養(yǎng)殖廢水的污染程度。然而,采用厭氧或好氧的生物處理技術(shù),其出水水質(zhì)難以達(dá)到 相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn),更不要說污水綜合排放一級標(biāo)準(zhǔn),如果采用強(qiáng)制的物理化學(xué)措施強(qiáng)化 處理效果,往往成本過高。自然生物降解技術(shù)(人工濕地處理)的特點(diǎn)恰好能彌補(bǔ)養(yǎng)殖 業(yè)經(jīng)濟(jì)能力有限、缺乏有一定操作與管理水平的技術(shù)人員的局限,尤其適合地處農(nóng)村地 區(qū)的養(yǎng)殖場。采用自然生物降解技術(shù)(人工濕地處理)強(qiáng)化畜禽養(yǎng)殖廢水污染處理系統(tǒng) 的處理效果,不失為一種適宜的處理技術(shù)。20世紀(jì)80年代末90年代初,在美國、英國相繼召開了人工濕地處理污水大會, 提出了人工濕地的有關(guān)凈化機(jī)理和一些可供參考的設(shè)計(jì)規(guī)范和數(shù)據(jù),標(biāo)志著人工濕地作 為一種獨(dú)具特色的污水處理系統(tǒng)進(jìn)入環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域。近年來,人工濕地的工程應(yīng)用和凈 化機(jī)理等研究越來越受到人們的重視。人工濕地不僅能有效去除污水中的懸浮物、有機(jī) 污染物、氮和磷等,而且能有效去除病原菌、重金屬、藻毒素等外源生物活性物質(zhì),具 有建設(shè)成本低,耗能少,運(yùn)行費(fèi)用低和效果好且不造成二次污染等多種特性,不僅有較 高的氮、磷去除率,還具有美化環(huán)境的功效。隨著水污染成為全世界人們所要面臨的最 嚴(yán)重的環(huán)境問題之一,人工濕地因其獨(dú)特的優(yōu)勢得到了長遠(yuǎn)發(fā)展,尤其在凈化畜禽養(yǎng)殖 廢水污染中顯示了極大的潛力,成為近年來開始關(guān)注的研究熱點(diǎn)。目前已用于處理畜禽 養(yǎng)殖廢水污染的植物有風(fēng)車草(Cyperus alternifolius)、黃花美人蕉(Cannaceae indica var. flava)、黃花鸞尾(Iris pseudoacoras)、菖蒲(Acoras calamus Linn)、英白(Zizania Iatifolia )、聲蘋(Phragmitesaustralis)等。但是,面對目前由于畜禽養(yǎng)殖大力發(fā)展而帶來的畜禽養(yǎng)殖廢水污染日益嚴(yán)重的 問題,上述可用于處理畜禽養(yǎng)殖廢水污染的植物品種資源顯得非常有限,難以滿足實(shí)際 需要,仍然有待于進(jìn)一步合理開發(fā)大量可用于處理畜禽養(yǎng)殖廢水污染的植物品種資源,以適應(yīng)不同地區(qū)、不同水質(zhì)土質(zhì)等廢水處理的需要。另外,目前大多數(shù)用于凈化污水的 植物為一年生草本,耐寒性差,冬季枯萎,這不但影響了冬季對畜禽養(yǎng)殖廢水的凈化效 果,而且枯枝落葉進(jìn)入水中,會給水體帶來二次污染,從而導(dǎo)致在冬季對畜禽養(yǎng)殖廢水 的凈化效果不理想。紫背天葵(Begonia fimbristipula)是秋海棠科秋海棠屬的多年生無莖草本植
物,為中國的特有物種。紫背天葵屬多年生無莖草本,根狀莖球狀,直徑7-8毫米, 具多數(shù)纖維狀之根。葉均基生,具長柄;葉片兩側(cè)略不相等,輪廓寬卵形,長6-13厘 米,寬4.8-8.5厘米,先端急尖或漸尖狀急尖,基部略偏斜,心形至深心形,邊緣有大小 不等三角形重鋸齒,有時(shí)呈缺刻狀,齒尖有長可達(dá)0.8毫米的芒,上面散生短毛,下面淡 綠色,沿脈被毛,但沿主脈的毛較長,常有不明顯白色小斑點(diǎn),掌狀7-8條脈,葉柄長 4-11.5厘米,被卷曲長毛;托葉小,卵狀披針形,長5-7毫米,寬2-4毫米,先端急尖, 頂端帶刺芒,邊撕裂狀。喜冷涼氣候,要求全年日均氣溫15-19°C,最高氣溫<39°C, 最低氣溫2-5°C。適宜根狀莖萌發(fā)的日均氣溫為8-22°C,嫩莖生長最適宜溫度為日平均 20-28 "C。紫背天葵屬于藥膳同用植物,既可入藥,又是一種很好的營養(yǎng)保健品。富含造 血功能的鐵素、維生素A原、黃酮類化合物及酶化劑錳元素,具有活血止血、解毒消腫 等功效,對兒童和老人具有較好的保健功能。紫背天葵的食療保健作用為(1)提高機(jī) 體免疫力和治療某些疾病。其所含鋅、錳、維生素E、黃酮類物質(zhì)等成分具有增強(qiáng)機(jī)體 免疫力的作用,鐵、銅等對治療一些血液病(如營養(yǎng)型貧血)有很好的療效。(2)生理活 性物質(zhì)有清除自由基和抵抗衰老的作用。紫背天葵味甘,微酸,性涼。具清熱解毒、潤 肺止咳、散瘀消腫、生津止渴之功效,治外感高熱、中暑發(fā)燒,肺熱咳嗽,傷風(fēng)聲嘶, 癰腫瘡毒,跌打腫痛等癥,對惡性生長細(xì)胞有中度抗效,有延長抗壞血酸作用和抗寄生 蟲、抗病毒作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中可用于處理畜禽養(yǎng)殖廢水污染的植物資源不 足、容易對污水水體造成二次污染的問題,提供一種可用于處理廢水尤其是畜禽養(yǎng)殖過 程中產(chǎn)生的廢水的新的植物資源。本發(fā)明提供的植物資源種植成本低、處理效果好,不 會對水體造成二次污染。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
紫背天葵在處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用,在畜禽養(yǎng)殖廢水污染環(huán)境中,種植紫背天 葵,對畜禽養(yǎng)殖廢水進(jìn)行凈化處理。作為優(yōu)選,所述紫背天葵在種植時(shí)采用直接移栽生長的方法。作為優(yōu)選,所述紫背天葵在種植時(shí)采用扦插移栽的方法。所述的紫背天葵在處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用,其具體步驟如下
A、移栽自然條件下,將采集到的紫背天葵幼苗直接移栽至人工濕地填料床;
B、穩(wěn)定植株自然條件下,用自來水穩(wěn)定植株15天;
C、處理廢水植株穩(wěn)定后,定期澆灌畜禽養(yǎng)殖廢水。步驟A中所述人工濕地填料床包括礫石層、粗沙層和土壤層,填料床的底部設(shè)置有布水管,布水管上方鋪設(shè)有厚度5cm,直徑2-5cm左右的礫石層,礫石層上方鋪設(shè) 有IOcm厚的粗沙層,粗沙層上方鋪設(shè)有IOcm厚的土壤層。發(fā)明人經(jīng)長期大量的試驗(yàn)研究過程,發(fā)現(xiàn)紫背天葵能作為一種新型的人工濕 地植物,能有效降低畜禽養(yǎng)殖廢水中的氨氮(即nh4+-N)、總磷(即TP)、總氮(即 TN)、化學(xué)耗氧量(即COD&)等污染物的含量,主要基于在長期大量試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的紫 背天葵對上述污水中常見的污染物的顯著吸附和去除特性,于是將其應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖的 廢水處理。本發(fā)明的有益效果在于
1、本發(fā)明通過長期大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)紫背天葵對畜禽養(yǎng)殖廢水中NH4+-N、TP、TN、 COD&等污染物具有顯著的吸附和去除特性,并充分利用了這種特性,將其種植于畜禽 養(yǎng)殖廢水污染環(huán)境中,吸收積累畜禽養(yǎng)殖廢水中氨氮、總磷、總氮、COD&等污染物, 從而降低畜禽養(yǎng)殖廢水中NH4+-N、TP、TN、CODCr等污染物的含量;待形成一定生物 量時(shí),就可達(dá)到減少畜禽養(yǎng)殖廢水中NH4+-N、TP、TN、COD&等污染物的含量的目的, 進(jìn)一步凈化畜禽養(yǎng)殖廢水。2、紫背天葵生命力非常旺盛,易成活,可進(jìn)行直接扦插繁殖,春秋兩季均可進(jìn) 行,生根容易,耐寒,冬季溫度不低于8°C不會受凍,15°C以上開始生長,且為多年生 植物,不需要每年栽種,在其整個(gè)生長過程中不需要進(jìn)行特殊管理,因而成本低、運(yùn)行 費(fèi)用低、效果好,操作上簡單易行,同時(shí)也為畜禽養(yǎng)殖廢水污染的處理開發(fā)了新的植物 資源品種,為人工濕地植物處理畜禽養(yǎng)殖廢水污染的深入發(fā)展帶來了新的進(jìn)步和發(fā)展空 間。3、紫背天葵不但具有較好的畜禽養(yǎng)殖廢水處理效果,而且具有較強(qiáng)的景觀、環(huán) 保和藥用等價(jià)值。此外,紫背天葵是一種很好的集營養(yǎng)保健價(jià)值與特殊風(fēng)味為一體的高 檔蔬菜,經(jīng)濟(jì)價(jià)值甚高。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明無論在運(yùn)行成本、操作維護(hù)、處理效 果上,還是在所帶來的景觀、環(huán)保、藥膳同用等經(jīng)濟(jì)價(jià)值上,都具有明顯的優(yōu)勢。


圖1是紫背天葵對畜禽養(yǎng)殖廢水中NH4+-N的處理效果圖; 圖2是紫背天葵對畜禽養(yǎng)殖廢水中TP的處理效果圖3是紫背天葵對畜禽養(yǎng)殖廢水中TN的處理效果圖; 圖4是紫背天葵對畜禽養(yǎng)殖廢水中COD&的處理效果圖。
具體實(shí)施例方式本說明書中公開的所有特征,或公開的所有方法或過程中的步驟,除了互相排 斥的特征和/或步驟以外,均可以以任何方式組合。 實(shí)施例自然條件下,將采集到的紫背天葵幼苗直接移栽至29Cm*26Cm*32Cm 的橡膠桶中,其底部設(shè)布水管,由底至上依次為厚度5cm、直徑2-5cm的礫石層,IOcm 厚的粗沙層,IOcm厚(約計(jì)8kg)的土壤層,自來水穩(wěn)定15天。待植株穩(wěn)定后,定期 澆灌畜禽養(yǎng)殖廢水,并采集水樣及測定其出水水質(zhì)(水力停留時(shí)間設(shè)為7天)。盆栽試 驗(yàn)進(jìn)水量由Reed所推薦的估算公式(1)測定i
β = - (1)
K
式中Q——設(shè)計(jì)廢水流量,m3/d ; F——人工濕地占用的土地面積,hm2; K——系數(shù),6.57X10—3。經(jīng)計(jì)算,盆栽實(shí)驗(yàn)的處理水量為1.22L。據(jù)公式(2)
(2)
0.0365
公式(2)中Q、F同公式(1);
q——水力負(fù)荷,m/周,取q為20cm/d; t——運(yùn)行時(shí)間(全年運(yùn)行周數(shù)),周/a ; 0.0365——換算系數(shù)。經(jīng)計(jì)算Q=2.2L。通過測定進(jìn)水的NH4+-N、TP、TN、COD&等污染物的濃度,本實(shí)施例確定進(jìn) 水量為2.2L;最佳水力停留時(shí)間為7天(HRT=7d);種植紫背天葵的量為6株/桶。對廢水中NH4+-N、TP、TN、COD&的測定和計(jì)算方法,均參照國家標(biāo)準(zhǔn)測定 方法,即,NH4+-N采用納氏試劑分光光度法(GB7479— 87),TP采用鉬酸銨分光光度法 (GBl 1893—89), TN采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法(GBl 1894— 89),COD&采用重 鉻酸鉀氧化法(GB11914—89)。在整個(gè)試驗(yàn)階段,采用紫背天葵凈化畜禽養(yǎng)殖廢水時(shí)NH4+-N、TP、TN、CODcr 等污染物的進(jìn)水濃度和出水濃度以及去除率參見附圖1-4,由圖中可以看出,其對畜禽 養(yǎng)殖廢水中NH4+-N、TP、TN、COD&等污染物的去除率分別為74.50% 99.15%、 82.55% 91.98%、71.47% 86.00%、89.92% 96.28%,對 NH4+_N、TP、TN、CODcr 的平均凈化效果為 90.93%、87.81%、77.67%、93.13%。通過上述實(shí)施例子可見,本發(fā)明利用在畜禽養(yǎng)殖廢水污染環(huán)境中種植紫背天 葵,對去除畜禽養(yǎng)殖廢水中NH4+-N、TP、TN、COD&等污染物具有顯著的效果,達(dá)到 了很好的凈化畜禽養(yǎng) 殖廢水污染的目的。本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露 的新特征或任何新的組合,以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
1.紫背天葵在處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用,其特征在于在畜禽養(yǎng)殖廢水污染環(huán)境 中,種植紫背天葵,對畜禽養(yǎng)殖廢水進(jìn)行凈化處理。
2.如權(quán)利要求1所述的紫背天葵在處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用,其特征在于所述 紫背天葵在種植時(shí)采用直接移栽生長的方法。
3.如權(quán)利要求1所述的紫背天葵在處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用,其特征在于所述 紫背天葵在種植時(shí)采用扦插移栽的方法。
4.如權(quán)利要求1所述的紫背天葵在處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用,其特征在于其具體步 驟如下A、移栽自然條件下,將采集到的紫背天葵幼苗直接移栽至人工濕地填料床;B、穩(wěn)定植株自然條件下,用自來水穩(wěn)定植株15天;C、處理廢水植株穩(wěn)定后,定期澆灌畜禽養(yǎng)殖廢水。
5.如權(quán)利要求4所述的紫背天葵在處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用,其特征在于步驟A 中所述人工濕地填料床包括礫石層、粗沙層和土壤層,填料床的底部設(shè)置有布水管,布 水管上方鋪設(shè)有厚度5cm,直徑2-5cm左右的礫石層,礫石層上方鋪設(shè)有IOcm厚的粗沙 層,粗沙層上方鋪設(shè)有10 cm厚的土壤層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紫背天葵在處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用,在畜禽養(yǎng)殖廢水污染環(huán)境中,種植紫背天葵,對畜禽養(yǎng)殖廢水進(jìn)行凈化處理。本發(fā)明提供了一種可用于處理廢水尤其是畜禽養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的廢水的新的植物資源。該植物資源種植成本低、處理效果好,不會對水體造成二次污染。
文檔編號C02F3/32GK102020356SQ201010607500
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者張小洪, 張延宗, 張靜, 彭宏, 李遠(yuǎn)偉, 李黎, 楊剛, 沈飛, 漆輝, 王剛, 王應(yīng)軍, 肖鴻, 鄧仕槐, 陽路芳 申請人:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
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