CN102020356A

CN102020356A - 紫背天葵在处理畜禽养殖废水中的应用

Info

Publication number: CN102020356A
Application number: CN2010106075003A
Authority: CN
Inventors: 邓仕槐; 张静; 王刚; 沈飞; 肖鸿; 漆辉; 李远伟; 李黎; 杨刚; 张小洪; 彭宏; 王应军; 张延宗; 阳路芳
Original assignee: Sichuan Agricultural University
Current assignee: Sichuan Agricultural University
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2011-04-20

Abstract

本发明公开了一种紫背天葵在处理畜禽养殖废水中的应用，在畜禽养殖废水污染环境中，种植紫背天葵，对畜禽养殖废水进行净化处理。本发明提供了一种可用于处理废水尤其是畜禽养殖过程中产生的废水的新的植物资源。该植物资源种植成本低、处理效果好，不会对水体造成二次污染。

Description

紫背天葵在处理畜禽养殖废水中的应用

技术领域

本发明涉及畜禽养殖废水的自然生物降解技术领域，特别涉及一种人工湿地植物在处理畜禽养殖废水中的应用。

背景技术

畜禽养殖废水污染具有长期性和不可逆性，其污染特点是高悬浮物、高有机物和高氨氮，可生化性强，臭味大。

畜禽业是我国农业和农村经济的重要组成部分，也是造成我国农村面源污染的主要原因之一，畜禽养殖业大力发展所带来的环境污染问题日益严重，不仅影响经济发展，而且还危及生态安全，已成为人们普遍关注的社会问题。畜禽养殖场产生的粪便和污水造成地表水、地下水、土壤和环境空气的严重污染，直接影响了人们的身体健康和正常生产生活。目前处理畜禽养殖废水污染的方法主要有自然生物降解技术（如土壤处理、氧化塘处理、人工湿地处理等）、厌氧处理技术（如厌氧滤池、上流式厌氧污泥床、升流式固体反应器等）、好氧处理技术（如生物滤池、生物转盘、序批式活性污泥法、A/O工艺及氧化沟等）等。这些方法都具有一定的特点，并能在一定程度上降低畜禽养殖废水的污染程度。然而，采用厌氧或好氧的生物处理技术，其出水水质难以达到相应的排放标准，更不要说污水综合排放一级标准，如果采用强制的物理化学措施强化处理效果，往往成本过高。自然生物降解技术（人工湿地处理）的特点恰好能弥补养殖业经济能力有限、缺乏有一定操作与管理水平的技术人员的局限，尤其适合地处农村地区的养殖场。采用自然生物降解技术（人工湿地处理）强化畜禽养殖废水污染处理系统的处理效果，不失为一种适宜的处理技术。

20世纪80年代末90年代初，在美国、英国相继召开了人工湿地处理污水大会，提出了人工湿地的有关净化机理和一些可供参考的设计规范和数据，标志着人工湿地作为一种独具特色的污水处理系统进入环境科学领域。近年来，人工湿地的工程应用和净化机理等研究越来越受到人们的重视。人工湿地不仅能有效去除污水中的悬浮物、有机污染物、氮和磷等，而且能有效去除病原菌、重金属、藻毒素等外源生物活性物质，具有建设成本低，耗能少，运行费用低和效果好且不造成二次污染等多种特性，不仅有较高的氮、磷去除率，还具有美化环境的功效。随着水污染成为全世界人们所要面临的最严重的环境问题之一，人工湿地因其独特的优势得到了长远发展，尤其在净化畜禽养殖废水污染中显示了极大的潜力，成为近年来开始关注的研究热点。目前已用于处理畜禽养殖废水污染的植物有风车草(Cyperus alternifolius)、黄花美人蕉(Cannaceae indica var. flava)、黄花鸢尾(Iris pseudoacorus)、菖蒲(Acorus calamus Linn)、茭白(Zizania latifolia )、芦苇(Phragmites australis)等。

但是，面对目前由于畜禽养殖大力发展而带来的畜禽养殖废水污染日益严重的问题，上述可用于处理畜禽养殖废水污染的植物品种资源显得非常有限，难以满足实际需要，仍然有待于进一步合理开发大量可用于处理畜禽养殖废水污染的植物品种资源，以适应不同地区、不同水质土质等废水处理的需要。另外，目前大多数用于净化污水的植物为一年生草本，耐寒性差，冬季枯萎，这不但影响了冬季对畜禽养殖废水的净化效果，而且枯枝落叶进入水中，会给水体带来二次污染，从而导致在冬季对畜禽养殖废水的净化效果不理想。

紫背天葵（Begonia fimbristipula）是秋海棠科秋海棠属的多年生无茎草本植物，为中国的特有物种。紫背天葵属多年生无茎草本，根状茎球状，直径7-8毫米，具多数纤维状之根。叶均基生，具长柄；叶片两侧略不相等，轮廓宽卵形，长6-13厘米，宽4.8-8.5厘米，先端急尖或渐尖状急尖，基部略偏斜，心形至深心形，边缘有大小不等三角形重锯齿，有时呈缺刻状，齿尖有长可达0.8毫米的芒，上面散生短毛，下面淡绿色，沿脉被毛，但沿主脉的毛较长，常有不明显白色小斑点，掌状7-8条脉，叶柄长4-11.5厘米，被卷曲长毛；托叶小，卵状披针形，长5-7毫米，宽2-4毫米，先端急尖，顶端带刺芒，边撕裂状。喜冷凉气候，要求全年日均气温15-19℃，最高气温≤39℃，最低气温≥-5℃。适宜根状茎萌发的日均气温为8-22℃，嫩茎生长最适宜温度为日平均20-28℃。

紫背天葵属于药膳同用植物，既可入药，又是一种很好的营养保健品。富含造血功能的铁素、维生素A原、黄酮类化合物及酶化剂锰元素，具有活血止血、解毒消肿等功效，对儿童和老人具有较好的保健功能。紫背天葵的食疗保健作用为：(1)提高机体免疫力和治疗某些疾病。其所含锌、锰、维生素E、黄酮类物质等成分具有增强机体免疫力的作用，铁、铜等对治疗一些血液病(如营养型贫血)有很好的疗效。(2)生理活性物质有清除自由基和抵抗衰老的作用。紫背天葵味甘，微酸，性凉。具清热解毒、润肺止咳、散瘀消肿、生津止渴之功效，治外感高热、中暑发烧，肺热咳嗽，伤风声嘶，痈肿疮毒，跌打肿痛等症，对恶性生长细胞有中度抗效，有延长抗坏血酸作用和抗寄生虫、抗病毒作用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中可用于处理畜禽养殖废水污染的植物资源不足、容易对污水水体造成二次污染的问题，提供一种可用于处理废水尤其是畜禽养殖过程中产生的废水的新的植物资源。本发明提供的植物资源种植成本低、处理效果好，不会对水体造成二次污染。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

紫背天葵在处理畜禽养殖废水中的应用，在畜禽养殖废水污染环境中，种植紫背天葵，对畜禽养殖废水进行净化处理。

作为优选，所述紫背天葵在种植时采用直接移栽生长的方法。

作为优选，所述紫背天葵在种植时采用扦插移栽的方法。

所述的紫背天葵在处理畜禽养殖废水中的应用，其具体步骤如下：

A、移栽：自然条件下，将采集到的紫背天葵幼苗直接移栽至人工湿地填料床；

B、稳定植株：自然条件下，用自来水稳定植株15天；

C、处理废水：植株稳定后，定期浇灌畜禽养殖废水。

步骤A中所述人工湿地填料床包括砾石层、粗沙层和土壤层，填料床的底部设置有布水管，布水管上方铺设有厚度5cm，直径2-5cm左右的砾石层，砾石层上方铺设有10cm厚的粗沙层，粗沙层上方铺设有10cm厚的土壤层。

发明人经长期大量的试验研究过程，发现紫背天葵能作为一种新型的人工湿地植物，能有效降低畜禽养殖废水中的氨氮（即NH₄ ⁺–N）、总磷（即TP）、总氮（即TN）、化学耗氧量（即COD_Cr）等污染物的含量，主要基于在长期大量试验中发现的紫背天葵对上述污水中常见的污染物的显著吸附和去除特性，于是将其应用于畜禽养殖的废水处理。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过长期大量试验发现紫背天葵对畜禽养殖废水中NH₄ ⁺–N、TP、TN、COD_Cr等污染物具有显著的吸附和去除特性，并充分利用了这种特性，将其种植于畜禽养殖废水污染环境中，吸收积累畜禽养殖废水中氨氮、总磷、总氮、COD_Cr等污染物，从而降低畜禽养殖废水中NH₄ ⁺–N、TP、TN、CODCr等污染物的含量；待形成一定生物量时，就可达到减少畜禽养殖废水中NH₄ ⁺–N、TP、TN、COD_Cr等污染物的含量的目的，进一步净化畜禽养殖废水。

2、紫背天葵生命力非常旺盛，易成活，可进行直接扦插繁殖，春秋两季均可进行，生根容易，耐寒，冬季温度不低于8℃不会受冻，15℃以上开始生长，且为多年生植物，不需要每年栽种，在其整个生长过程中不需要进行特殊管理，因而成本低、运行费用低、效果好，操作上简单易行，同时也为畜禽养殖废水污染的处理开发了新的植物资源品种，为人工湿地植物处理畜禽养殖废水污染的深入发展带来了新的进步和发展空间。

3、紫背天葵不但具有较好的畜禽养殖废水处理效果，而且具有较强的景观、环保和药用等价值。此外，紫背天葵是一种很好的集营养保健价值与特殊风味为一体的高档蔬菜，经济价值甚高。与现有技术相比，本发明无论在运行成本、操作维护、处理效果上，还是在所带来的景观、环保、药膳同用等经济价值上，都具有明显的优势。

附图说明

图1是紫背天葵对畜禽养殖废水中NH₄ ⁺–N的处理效果图；

图2是紫背天葵对畜禽养殖废水中TP的处理效果图；

图3是紫背天葵对畜禽养殖废水中TN的处理效果图；

图4是紫背天葵对畜禽养殖废水中COD_Cr的处理效果图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

实施例：自然条件下，将采集到的紫背天葵幼苗直接移栽至29cm*26cm*32cm的橡胶桶中，其底部设布水管，由底至上依次为厚度5cm、直径2-5cm的砾石层，10cm厚的粗沙层，10cm厚（约计8kg）的土壤层，自来水稳定15天。待植株稳定后，定期浇灌畜禽养殖废水，并采集水样及测定其出水水质（水力停留时间设为7天）。盆栽试验进水量由Reed所推荐的估算公式（1）测定：

Figure 2010106075003100002DEST_PATH_IMAGE001

（1）

式中：Q——设计废水流量，m³/d；

F——人工湿地占用的土地面积，hm²；

K——系数，6.57×10^-3。

经计算，盆栽实验的处理水量为1.22L。

据公式（2）

（2）

公式（2）中：Q、F同公式（1）；

q——水力负荷，m/周，取q为20cm/d；

t——运行时间（全年运行周数），周/a；

0.0365——换算系数。

经计算：Q=2.2L。

通过测定进水的NH₄ ⁺-N、TP、TN、COD_Cr等污染物的浓度，本实施例确定进水量为2.2L；最佳水力停留时间为7天（HRT=7d）；种植紫背天葵的量为6株/桶。

对废水中NH₄ ⁺-N、TP、TN、COD_Cr的测定和计算方法，均参照国家标准测定方法，即，NH₄ ⁺-N采用纳氏试剂分光光度法(GB7479—87)，TP采用钼酸铵分光光度法(GB11893—89)，TN采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法(GB11894—89)，COD_Cr采用重铬酸钾氧化法(GB11914—89)。

在整个试验阶段，采用紫背天葵净化畜禽养殖废水时NH₄ ⁺-N、TP、TN、COD_Cr等污染物的进水浓度和出水浓度以及去除率参见附图1-4，由图中可以看出，其对畜禽养殖废水中NH₄ ⁺-N、TP、TN、COD_Cr等污染物的去除率分别为：74.50%～99.15%、82.55%～91.98%、71.47%～86.00%、89.92%～96.28%，对NH₄ ⁺-N、TP、TN、COD_Cr的平均净化效果为90.93%、87.81%、77.67%、93.13%。

通过上述实施例子可见，本发明利用在畜禽养殖废水污染环境中种植紫背天葵，对去除畜禽养殖废水中NH₄ ⁺-N、TP、TN、COD_Cr等污染物具有显著的效果，达到了很好的净化畜禽养殖废水污染的目的。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.紫背天葵在处理畜禽养殖废水中的应用，其特征在于：在畜禽养殖废水污染环境中，种植紫背天葵，对畜禽养殖废水进行净化处理。

2.如权利要求1所述的紫背天葵在处理畜禽养殖废水中的应用，其特征在于：所述紫背天葵在种植时采用直接移栽生长的方法。

3.如权利要求1所述的紫背天葵在处理畜禽养殖废水中的应用，其特征在于：所述紫背天葵在种植时采用扦插移栽的方法。

4.如权利要求1所述的紫背天葵在处理畜禽养殖废水中的应用，其特征在于其具体步骤如下：

B、稳定植株：自然条件下，用自来水稳定植株15天；

C、处理废水：植株稳定后，定期浇灌畜禽养殖废水。

5.如权利要求4所述的紫背天葵在处理畜禽养殖废水中的应用，其特征在于：步骤A中所述人工湿地填料床包括砾石层、粗沙层和土壤层，填料床的底部设置有布水管，布水管上方铺设有厚度5cm，直径2-5cm左右的砾石层，砾石层上方铺设有10cm厚的粗沙层，粗沙层上方铺设有10 cm厚的土壤层。