CN102583753A

CN102583753A - 葱兰净化畜禽养殖沼液中的应用

Info

Publication number: CN102583753A
Application number: CN2012100172028A
Authority: CN
Inventors: 夏红霞; 朱启红
Original assignee: Chongqing University of Arts and Sciences
Current assignee: Chongqing University of Arts and Sciences
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明公开了葱兰在处理畜禽养殖沼液中的应用，属于废水处理领域。在畜禽养殖沼液污染环境中种植葱兰，充分利用葱兰对畜禽养殖沼液中NH₄ ⁺-N、TN、TP、COD_cr等污染物质的吸收作用，以及葱兰顽强的生命力、可以直接栽种、不需特殊管理和多年生的特性，永久性地解决畜禽养殖沼液污染问题。具有投资少、运行成本低、效果好，操作简单易行，在保证冬季净化效果的同时也可避免二次污染。收获的葱兰具有一定的药用价值，可用于治疗小儿惊风、羊癜风。利用葱兰处理废水，将环境保护与景观建设、经济建设相结合，体现了污水处理、生态修复以及景观建设和经济效益相兼顾的可持续发展思想，意义深远。

Description

葱兰净化畜禽养殖沼液中的应用

技术领域

本发明涉及畜禽养殖沼液处理领域，特别涉及一种人工湿地植物净化畜禽养殖沼液的应用。

背景技术

近年来，随着规模化、集约化的畜禽养殖业的迅猛发展，禽畜养殖业所带来的环境污染日益严重，其对农村饮用水安全、灌溉水、土壤、农产品和大气质量及农村人居环境均造成极大威胁。厌氧消化技术在畜禽养殖废水的生物能源开发与污染治理方面得到了广泛的应用，可有效地抑制畜禽养殖废水的一次污染；但许多规模化养殖场的沼液直接外排，造成了严重的二次污染，畜禽养殖沼液的生态净化处理是养殖污水彻底无害化处理与资源化利用的必由之路。

就目前我国养殖业沼液水质情况，单纯采用物理、化学或者生物处理方法都很难达到排放要求，需采用多种处理方法相结合的工艺，但又致使废水处理工艺技术要求高、投资和运行费用过高，难以推广使用。人工湿地技术恰好能弥补现有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。

人工湿地是一种新型的废水处理技术，是由人工优化模拟湿地系统而建造的具有生态系统综合降解功能，且可人为监督控制的处理系统。它是为充分发挥湿地生态系统的废水处理功能，提高污水净化效果而构筑，其污水净化功能是天然湿地系统所不可比拟的。它在维持生态平衡，保护生物多样性方面有其独到的作用。它是利用生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的高效净化，克服了在污水处理中使用化学方法易造成二次污染和物理方法治标不治本的缺点，具有投资小、处理效果好、运行维护方便等优点，并具有一定的生态景观效应。人工湿地技术因其独特的优势得到长远发展，尤其在废水处理方面显示出巨大的发展潜力，已成为近年来研究的热点之一。到目前为止，已用于人工湿地处理技术的有芦苇、香根草、水稻、石菖蒲、菖蒲、凤眼莲、旱伞草、灯心草、水蕹菜、水芹菜、美人蕉等植物，取得了较好的实验效果。

但利用于处理畜禽养殖沼液的人工湿地植物却非常稀少。因此，开发利用可用于处理畜禽养殖沼液的植物品种资源，以适应不同地区、不同水质的畜禽养殖沼液处理就显得非常有必要。同时，现有人工湿地植物大部分耐寒能力差，冬季易死亡，不能保证低温环境下的净化效果。死亡后的植株进入水体，易造成二次污染，影响湿地系统的净化效果。并且，研究的植物经济价值较低，回收利用成本较高，经济效益不明显。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有人工湿地技术可用于净化畜禽养殖沼液的植物种类资源不足、经济价值低、耐寒能力差、冬季易死亡，无法保证低温环境净化效果的问题，提供一种可用于净化畜禽养殖沼液的新植物资源。利用经济价值较高的观赏植物净化畜禽废水，将环境保护与景观建设相结合，体现了污水处理、生态修复以及景观建设和经济效益相兼顾的可持续发展思想，具有理论研究与应用研究相结合的特点，这为农村污水治理实践应用提供新颖思路和理论依据。这将有望改变传统生态工程常年累月依靠政府投入资金的运作模式，具有深远意义。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

在人工湿地中种植葱兰，利用构建湿地系统净化畜禽养殖沼液。

葱兰（Zephyranthes candida），又名葱莲,玉帘、白花菖蒲莲，是石蒜科多年生常绿草本植物。葱兰地下的鳞茎似晚香玉或独头蒜的鳞茎。叶片肉质线形、暗绿色。株高30厘米-40厘米。花梗短,花茎中空、单生、花被6片,花冠直径4厘米-5厘米,花瓣长椭圆形至披针形。葱兰原产南美,我国江南地区均有栽培,多用于地被植物,或用于花坛、花边、林下,也有作盆栽。葱兰喜阳光充足、肥沃和带有粘性的土壤,耐半荫或低温环境。耐寒力强,在-10℃左右的条件下,不会受到冻害。进入12月份,植株仍会保持翠绿的颜色。

葱兰药用价值：全草含石蒜碱、多花水仙碱、网球花定碱、尼润碱等生物碱。花瓣中含云香甙。性味甘、平。平肝熄风，主治小儿惊风、羊癜风。

发明人在长期大量的实验程中发现，葱兰能作为一种新型的人工湿地植物，能有效降低畜禽养殖沼液中的氨氮（NH₄ ⁺—N）、总氮（TN）、总磷（TP）、化学需氧量（COD_cr）等污染物。基于上述发现，将葱兰种植于人工湿地用于畜禽养殖沼液的处理。通过定期对种植有葱兰的湿地系统废水进水及其出水水质进行监测分析，充分证实葱兰对废水中的氨氮（NH₄ ⁺—N）、总氮（TN）、总磷（TP）、化学需氧量（COD_cr）等具有较高的净化能力，可用于畜禽养殖沼液的净化处理。而且葱兰生命力非常旺盛，易成活，极其耐低温，而且是多年生宿根草本植物，不需每年栽种，在整个生长过程中不需特殊管理。

综上所述，本发明的有益效果是：

1、本发明经过长期大量实验发现葱兰对畜禽养殖沼液中的氨氮（NH₄ ⁺—N）、总氮（TN）、总磷（TP）、化学需氧量（COD_cr）等污染物质具有显著的净化效果。因此，将其通过人工湿地技术净化畜禽养殖沼液，吸收积累废水中的NH₄ ⁺—N、TN、TP、COD_cr等污染物质，从而降低废水中的NH₄ ⁺—N、TN、TP、COD_cr等污染物质含量；待其长到一定生物量时，通过人工收割，就可降低废水中NH₄ ⁺—N、TN、TP、COD_cr等污染物含量，实现净化废水的目的。

2、由于葱兰本身的生理特性，易成活，耐寒，在顽强的生命力，在冬季零度以下气温才枯萎，且为多年生植物，不需每年栽种，在整个生长过程中不需进行特殊的管理，因而运行成本低、效果好，操作简单易行。同时，也丰富了人工湿地技术植物库，为人工湿地技术处理富营养化水体的深入发展带来新的进步和发展空间。

3、经过定期收割，可实现对废水中NH₄ ⁺—N、TN、TP、COD_cr等污染物的净化，防止其枯枝落叶掉入水中形成二次污染。收割的葱兰经过处理以后还可药用，可用于治疗小儿惊风、羊癜风。

4、葱兰不但具有较好的富营养化水体净化效果，而且具有较高的药用价值。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，还是环保效益、经济效益等都具有明显的优势。

附图说明

图1是实施例1葱兰处理畜禽养殖沼液中NH₄ ⁺—N效果示意图

图2是实施例1葱兰处理畜禽养殖沼液中TN效果示意图

图3是实施例1葱兰处理畜禽养殖沼液中TP效果示意图

图4是实施例1葱兰处理畜禽养殖沼液中COD_cr效果示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的详细说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1

本实施例为葱兰处理畜禽养殖沼液的应用，具体应用办法如下：

1、人工湿地系统的构建

湿地系统尺寸为100cm×45cm×75cm（L×W×H）；包括设置在湿地系统顶端的布水管，湿地系统底部为集水槽和出水口。由集水槽至上依次铺设砾石层、炉渣层以及砂土层。所述人工湿地床体特征在于：湿地床体内部由湿地填充基质以及页岩空心砖构成，湿地系统底部有一集水槽，收集经湿地系统处理后的废水。

为了增强湿地系统内部供氧能力，从而提高废水有机物的净化效果，故在湿地系统内部填充页岩空心砖，通过页岩空心砖的孔隙对湿地系统内部自动供养。

为了进一步提高本发明湿地系统的净化能力，上述湿地系统填充基质粒径和填充厚度均进行过人工筛选。湿地中分贝填充15cm厚粒径为10～20mm的砾石层，20cm厚粒径为1～10mm炉渣层以及厚度为15cm的砂土层。

为了进一步提高本发明湿地系统的净化能力，本湿地净水方式采用间歇式进水，利用未进水的时段进一步补充湿地系统内部氧含量，从而提高湿地系统内部自动供氧能力。

2、畜禽养殖沼液处理实例

本实验于2011年11月2日开始，止于2011年12月21日，以7天为一个处理周期，共处理5周时间。在自然状态下，将采集到的葱兰幼苗直接种植于湿地的表层土壤中，用自来水稳定14天。待植株稳定后，从布水管进水处理畜禽养殖沼液。

利用人工湿地处理畜禽养殖沼液过程中通过测定不同进水量、最佳水力停留时间下人工湿地系统对废水中NH₄ ⁺—N、TN、TP、COD_cr等污染物的净化效果，以确定本实验的最佳进水量和最佳水力停留时间。

按照实验测定结果，葱兰人工湿地系统处理畜禽养殖沼液的最佳水力停留时间为6d，最佳进水量按下列公式计算：

Q=Fqt/0.0365

式中：

Q——废水设计流量，m³/d；

F——人工湿地占用的土地面积，hm²；

q——水力负荷，mm/d，本试验中q取100mm/d

t——水力运行时间，d。

0.0365——换算系数。

经计算，该系统的最佳进水量为0.74m³，故进水流速为为0.086cm³/s。为进一步提高湿地系统的自动供养能力，试验中采用间歇式进水方式。系统上午8点进水，每次进水间隔时间为6d，然后停止进水1d。即每次运行周期为7d，其中污水在反应器中的停留时间为6d，6d后排水，接下来的1d反应器进入停休阶段。

在整个试验期间，葱兰净化畜禽养殖沼液时的NH₄ ⁺—N、TN、TP、COD_cr等污染物质的进水、出水浓度以及去除率参见附图1～4。由图可见，葱兰对废水中NH₄ ⁺—N、TN、TP、COD_cr等污染物质的平均净化效率分别为：65.8%、46.3%、87.7%、86.4%。

通过上述实施例可见，葱兰对畜禽养殖沼液中的NH₄ ⁺—N、TN、TP、COD_cr具有显著的去除效果，可用于畜禽养殖沼液的处理。

Claims

1.葱兰在处理畜禽养殖沼液中的应用，其特征在于：在畜禽养殖沼液污染的环境中种植葱兰。

2.根据权利要求1所述应用，其特征在于：将葱兰种植于自动供氧人工湿地系统。

3.根据权利要求2所述自动供氧人工湿地系统，其特征在于：湿地床体内部由湿地填充基质以及页岩空心砖构成，通过页岩空心砖的孔隙对湿地系统内部自动供氧。

4.根据权利要求2所述自动供氧人工湿地系统，其特征在于：填充基质粒径和填充厚度均进行过人工筛选。

5.湿地中填充15cm厚粒径为10～20mm的砾石层，20cm厚粒径为1～10mm炉渣层以及厚度为15cm的砂土层。

6.根据权利要求2所述自动供氧人工湿地系统，其特征在于：湿地系统进水方式采用间歇式进水，利用未进水的时段进一步补充湿地系统内部氧含量，从而提高湿地系统内部自动供氧能力。

7.根据权利要求1所述应用，其特征在于：定期收获葱兰部分茎叶及其老叶，避免二次污染。