CN104386822A - 四照花在处理农村合流制生活污水中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了四照花在处理农村合流制生活污水中的应用，属于废水处理领域。在农村合流制生活污水中种植四照花，充分利用四照花吸收农村合流制生活污水中的NH₄ ⁺—N、TN、TP、COD_cr等污染物质，以及四照花多年生的特性，永久性地解决农村合流制生活污水污染问题。具有投资少、运行成本低、效果好，操作简单易行。收割的四照花药、食两用树种，因其果可鲜食、酿酒和制醋；入药有暖胃、通经、活血作用；鲜叶敷伤口，可消肿；根及种子煎水服用可补血，治妇女月经不调和腹痛。利用四照花处理废水，将环境保护与经济建设相结合，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，意义深远。

Description

四照花在处理农村合流制生活污水中的应用

技术领域

本发明涉及农村合流制生活污水处理领域，特别涉及一种人工湿地植物净化农村合流制生活污水的应用。

背景技术

随着我国农业快速发展，农村生活水平明显提高，农村污废水排放量也显著增加。据资料显示，2007年我国农村污水排放总量已超过90亿吨，而实际处理率尚不及1%。此外，农村地形复杂、布局分散，难以像城镇污水一样集中收集处理。农村污废水的随意排放，是造成江河、湖泊、地下水等水环境受污染的主要原因之一。农村污染问题也日益严峻，农村环境污染已成为制约我国新农村建设的主要因素之一。因此，治理农村污水，改善农村生活环境是控制和减缓流域水体污染和富营养化的关键步骤之一。

传统污水处理技术处理效果好、应用广泛，但建造和运行成本费用较高，运行复杂；农村人口文化相对较低，难以操作传统污水处理系统，并且农村生活污水具有量少、分散排放等特点，故传统污水处理技术并不适用于农村生活污水的处理。因此，寻找适合农村地区生活污水处理的“三低”技术显得尤为迫切。人工湿地技术具有适应规模灵活、建设成本低廉、维护费用低等优点，特别适合在土地资源丰富，资金和专业技术人才缺乏，污水排放分散的广大农村地区。到目前为止，已用于人工湿地中的植物有芦苇、香根草、水稻、石菖蒲、凤眼莲、旱伞草、灯心草、水蕹菜、水芹菜、美人蕉等植物，均取得了较好的实验效果。但现有湿地植物多为普通植物，经济价值较低，很难体现湿地技术的经济效益；同时，现有人工湿地植物多为一年生植物，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。湿地植物死亡后还需重新更换，无形中会增加湿地技术的运行成本，会进一步降低湿地技术的市场竞争力。而且，农村合流制生活污水与城市生活污水成分差异较大，现有湿地植物并不一定适应于农村合流制生活污水的净化，因此筛选出适应于农村合流制生活污水的高经济价值的湿地植物意义重大。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有湿地植物经济价值低、一年生等问题，提供一种经济价值较高多年生的并可用于净化农村合流制生活污水的新植物资源。利用经济价值较高的植物净化农村合流制生活污水，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：

在人工湿地中种植四照花，利用构建湿地系统净化农村合流制生活污水。

四照花，别名：山荔枝，石枣科；原产东亚，落叶乔木。因花序外有2对黄白色花瓣状大型苞片，光彩四照而得名。四照花树形美观圆整呈伞状，叶片光亮，入秋变红，且留存树上达1月有余。秋季红果满树，硕果累累，一派丰收景象。春赏亮叶，夏观玉花，秋看红果红叶，是一种极其美丽的庭园观花观叶观果园林绿化佳品。又因其果实营养丰富可食用，各部分可入药，所以它又是一种重要的经济树种。

四照花药用价值：药、食两用树种，因其果可鲜食、酿酒和制醋；入药有暖胃、通经、活血作用；鲜叶敷伤口，可消肿；根及种子煎水服用可补血，治妇女月经不调和腹痛。

发明人在长期大量的实验程中发现，四照花能作为一种新型的人工湿地植物，能有效降低农村合流制生活污水中的氨氮（NH₄ ⁺—N）、总氮（TN）、总磷（TP）、化学需氧量（CODcr）等污染物。基于上述发现，将四照花种植于人工湿地用于农村合流制生活污水的处理。通过定期对种植有四照花的湿地系统废水进水及其出水水质进行监测分析，充分证实四照花对废水中的氨氮（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，可用于农村合流制生活污水的净化处理。而且四照花生命力非常旺盛，易成活，耐低温，而且是多年生草本植物，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四照花对农村合流制生活污水中的氨氮（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农村合流制生活污水，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。

2、由于四照花本身的生理特性，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。收割的四照花药、食两用树种，因其果可鲜食、酿酒和制醋；入药有暖胃、通经、活血作用；鲜叶敷伤口，可消肿；根及种子煎水服用可补血，治妇女月经不调和腹痛。

4、四照花不但具有较好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1四照花处理农村合流制生活污水中NH₄ ⁺—N效果示意图。

图2是实施例1四照花处理农村合流制生活污水中TN效果示意图。

图3是实施例1四照花处理农村合流制生活污水中TP效果示意图。

图4是实施例1四照花处理农村合流制生活污水中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  

本实施例为四照花处理农村合流制生活污水的应用，具体应用办法如下：

1、农村合流制生活污水预处理

农村合流制生活污水中含有大量可降解颗粒物质、泥沙等物质，若直接进入人工湿地系统，易堵塞湿地系统，造成湿地系统内部缺氧，影响湿地系统的净化能力。为减少废水中颗粒物质的堵塞作用，在废水进入湿地系统前先经过沉降和过滤处理，去除废水中的泥沙以及漂浮的大颗粒物质。

为确保废水预处理效果，要求废水进入沉降池停留时间为3小时，格栅空隙为0.5-1cm。

2、人工湿地系统的构建

湿地系统尺寸为120cm×50cm×90cm（L×W×H），湿地中从下往上依次铺设混合基质1、混合基质2、混合基质3，在湿地系统右侧设置有集水槽和出水口。所述人工湿地系统的特征在于：湿地系统内部填充筛选的混合基质以及页岩空心砖，通过页岩空心砖的孔隙对湿地系统内部自动供养。

为提高构建湿地系统湿地基质对污水中氮磷的净化能力，湿地系统中填充经筛选出的混合基质1、混合基质2和混合基质3，各基质具体组成如下：混合基质1——砾石：废砖石=1:2、混合基质2——页岩：蛭石=1:1、混合基质3——沙土：废砖石=3:1。

为了提高构建湿地系统内部的供氧水平，从而提高湿地系统的净化能力，上述湿地系统中基质粒径、填充厚度均进行过人工筛选。湿地基质粒径与填充厚度筛选试验表明湿地中填充15-20cm厚、粒径为20～30mm的混合基质1，30-35cm厚粒径为5～10mm混合基质2以及25-30cm厚、粒径为1～5mm的混合基质3。

为了进一步提高构建湿地系统内部的供氧水平，从而提高湿地系统的净化能力，上述湿地系统中页岩空心砖填充层数进行过人工筛选，筛选结果表明在上述湿地系统中混合基质1和混合基质2底部均铺设一层页岩空心砖时，湿地系统净化效果最好。

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潜流式进水，废水自左侧进入，经湿地系统处理后进入右侧集水槽，并经排水口排除；并且，进水时实行间隔式进水，每次进水时间为6d，然后停止进水1d。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。

3、农村合流制生活污水处理实例

污水处理试验自2014年9月26日开始，止于2014年10月31日，以7天为一个处理周期，共处理5周时间。

在进行废水处理前，首先在自然状态下，将采集到的四照花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，从布水管进水处理农村合流制生活污水。

利用人工湿地处理农村合流制生活污水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，四照花人工湿地系统处理农村合流制生活污水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0.98m³，故进水流速为0.11cm³/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，四照花净化农村合流制生活污水时的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，四照花对废水中NH₄ ⁺—N、TN、TP、COD_cr等污染物质的净化效率分别为：69.6%、82.0 %、73.5%、73.9 %。

    通过上述实施例可见，四照花对农村合流制生活污水中的NH₄ ⁺—N、TN、TP、COD_cr具有显著的去除效果，可用于农村合流制生活污水的处理。

Claims (7)

1.四照花在处理农村合流制生活污水中的应用，将四照花种植于自动供氧人工湿地系统中净化农村合流制生活污水，其特征在于：所述自动供氧人工湿地系统内部填充混合基质以及页岩空心砖，通过页岩空心砖的孔隙对湿地系统内部自动供养。

2.根据权利要求1所述自动供氧人工湿地系统，其特征在于：所述混合基质为混合基质1——砾石：废砖石=1:2、混合基质2——页岩：蛭石=1:1、混合基质3——沙土：废砖石=3:1。

3.根据权利要求1所述自动供氧人工湿地系统，其特征在于：所述湿地中填充15-20cm厚、粒径20～30mm的混合基质1，30-35cm厚粒径为5～10mm混合基质2以及25-30cm厚、粒径为1～5mm的混合基质3。

4.根据权利要求1所述自动供氧人工湿地系统，其特征在于：所述湿地系统中混合基质1和混合基质2底部均铺设一层页岩空心砖。

5.为根据权利要求1所述自动供氧人工湿地系统，其特征在于：所述湿地净水方式采用间隔式潜流式进水，废水自左侧进入，经湿地系统处理后进入右侧集水槽，并经排水口排除；每次进水间隔时间为6d，然后停止进水1d。

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：所述自动供氧人工湿地系统尺寸为120cm×50cm×90cm（L×W×H）。

7.根据权利要求1所述应用，其特征在于：定期收割部分四照花植株药用，清除老叶避免二次污染。