CN105540995B - 一种净化农村生活污水和水禽养殖污水的生态利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种净化农村生活污水和水禽养殖污水的生态利用方法：将农村生活污水和水禽养殖污水预处理，流入氨化磷化生物池，池内有含芽孢杆菌和假单孢菌的微生物污泥，可将污水中的有机氮和有机磷分别转化为氨氮和无机磷；再将污水流入植酸酶混合池处理；再将污水流入“光肥型”水生蔬菜种植渠，种植渠上架设可将太阳光中的紫外线吸收或转化为蓝光与红光的转光膜大棚，大棚内的顶部设有太阳能‑LED高效蔬菜光源系统用于蔬菜补光；最后将种植渠的出水流入生态池，生态池内有水生植物和动物，处理后将生态池水用于灌溉或者回用。本发明将污水处理与蔬菜种植有机结合，通过将污水中有机氮磷高效分解并转化为蔬菜生长所需的肥料，可取得较大的收益。

Description

一种净化农村生活污水和水禽养殖污水的生态利用方法
技术领域
本发明涉及一种农村水污染控制方法，具体涉及一种净化农村生活污水和水禽养殖污水的生态利用方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
农村污水因具有分散性的特点而难于收集集中处理，目前已成为水环境的重要污染源，因此研究适合农村生活污水的生态处理技术变得日益迫切。
CN101948219A公开了一种由三级化粪池、集水池、塔式生物滤池、湿地处理农村污水的方法。CN101973637A公开了一种利用废弃河道或低洼地近自然型河道构建沉降单元、人工仿生材料接触氧化单元、垂直流人工湿地单元和浮水蔬菜单元的河道净化农村污水系统。CN203021408U公开了一种低能耗农村生活污水湿地处理系统，由隔油池、厌氧池和调节池组成的预处理系统和第一湿地池、第二湿地池和第三湿地池组成人工湿地系统。CN201722258U公开了一种太阳能型人工湿地污水处理系统，但是该系统需要利用太阳能发电来驱动动力设备。以上这些污水处理技术仅考虑如何除去污染物，而没有考虑将农村污水中的氮磷(包括有机氮磷和无机氮磷)转化为农作物的肥料利用。
此外，CN101913702A公开了一种农村生活污水处理系统及处理方法：在大棚中种植作物，中部安装具有高负荷性能的生物反应器，依靠生物反应器中的微生物净化污水，经处理的生物反应器出水进行回用；该方法的特征是将生物反应器置于大棚内，对生物反应器起到一定保温作用，但是该方法仅仅是微生物净化污水产生的二氧化碳进行收集，然后用于大棚内蔬菜的光合作用所需，并没有将污水中的氮磷等有机物用于大棚内作物的生长。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种净化农村生活污水和水禽养殖污水的生态利用方法，该方法将污水处理与蔬菜种植有机结合，通过将污水中有机氮磷高效分解并转化为蔬菜生长所需的肥料，可取得较大的收益，利于大规模推广。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种净化农村生活污水和水禽养殖污水的生态利用方法，包括如下步骤：
(1)将农村生活污水和水禽养殖污水预处理，去除粗大悬浮物；
(2)处理后的污水流入氨化磷化生物池，氨化磷化生物池内有含芽孢杆菌和假单孢菌的微生物活性污泥，可将污水中的有机氮和有机磷分解转化为氨氮和无机磷，污水在氨化磷化生物池内的停留时间为3～5d；所述氨化磷化生物池的水流方向为升流式，污水从池底进入向上流动，经过微生物活性污泥后从生物池的上部溢流出水；
(3)将步骤(2)处理后的污水流入植酸酶混合池进行处理：向植酸酶混合池内投加植酸酶，使之与污水混合均匀；
(4)将步骤(3)处理后的污水流入“光肥型”水生蔬菜种植渠，所述“光肥型”水生蔬菜种植渠内的底部放置多排模块化生物填料床，填料床的上部种植速生的水生蔬菜，污水在水生蔬菜种植渠的停留时间为3～8d；所述“光肥型”水生蔬菜种植渠上架设转光膜大棚，转光膜大棚可将太阳光中的紫外线吸收或转化为蓝光与红光，转光膜大棚内的顶部设有太阳能-LED高效蔬菜光源系统用于蔬菜的补光，补光的时间由太阳能光伏电源控制系统进行自动控制；
(5)将步骤(4)处理后的污水流入生态池，生态池内种植水生植物并放养水生动物，污水在生态池的停留时间不小于5d，最后可将处理后的生态池水用于灌溉或者水禽养殖。
所述步骤(2)中，微生物活性污泥的含量为氨化磷化生物池的池容的1/3。
所述步骤(3)中，植酸酶的含量为污水量的0.1～0.5％(质量百分比)，污水在植酸酶混合池的停留时间为45～90min。植酸酶混合池的内壁垂直设有挡板，所述挡板交错对称设置；植酸酶混合池的水流方向为折流式，污水从植酸酶混合池的一侧进入，在植酸酶混合池内多次经过挡板的折流，从植酸酶混合池的另一侧溢流出水。
所述步骤(4)中，春秋季节的补光时间控制在19：00～次日5:00时段，冬季的补光时间控制在18：00～次日6:00时段，夏季的补光时间控制在20：00～次日4:00时段。所述模块化生物填料床包括刚性外框架、尼龙绳网格和生物填料，刚性外框架的上表面和下表面分别固定有尼龙绳网，生物填料排列位于刚性外框架内，其两端则分别固定在上表面尼龙绳网和下表面尼龙绳网的网格上；上表面尼龙绳网为水生蔬菜的种植床。所述尼龙绳网的网格边长为15～25cm。
所述太阳能-LED高效蔬菜光源系统由红色LED光源和蓝色LED光源组合而成。
所述步骤(5)中，所述水生植物为水葫芦、金鱼藻或菹草，所述水生动物为蚌、贝、螺、虾或鱼。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)污水中的有机氮和有机磷首先由高效氨化微生物和解磷微生物直接分解并通过添加植酸酶的活性作用，促进了蔬菜对污水中氮磷的利用效果。
(2)利用与蔬菜高效吸收光谱一致的太阳能-LED光源系统进行夜间补光，同时利用太阳光转光膜将不利于水生蔬菜生长的光谱转化为促进光合作用的光谱，大大加快了蔬菜的生长速度，强化其吸收水中氮磷等物质的作用，进一步提高了单位时间内蔬菜对污水中的氮磷等的净化效果。
(3)充分发挥了生物填料上的微生物与蔬菜的耦合协同作用，一方面水生蔬菜快速生长，光合作用产生的氧气通过根系传递给生物填料上的微生物，促进好氧微生物的代谢，提高好氧微生物的净化效果；而微生物的代谢释放的CO2又反过来提高了蔬菜光合作用所需的CO2浓度，促进了光合作用和蔬菜的生长，从而使微生物与蔬菜的耦合协同作用充分发挥，提高整体的净化效果。
(4)此外，架设的转光膜大棚具有保温作用，克服了一般人工湿地的冬季污水处理和蔬菜种植效果差的缺点，其在寒冷季节也可达到较好的种植效果，对广大蔬菜种植户来说非常有利。
(5)总之，本发明将污水处理与蔬菜种植有机结合，利用污水中的氮磷等水体污染物变为蔬菜生长所需肥料，可取得较大的收益，利于推广。
该方法工艺流程简单，使用设备少，占地省、技术含量低，对运行管理人员素质要求不高，加之运行和管理费用低，易运行管理，可广泛应用于城镇生活污水尾水的后续处理及农村污水、水禽养殖等污水的生态处理。
附图说明
图1是本发明的“光肥型”水生蔬菜种植渠的结构示意图；
图2是实施例中模块化生物填料床的结构图；
图3是净化农村生活污水和水禽养殖污水的生态利用方法的工艺流程图；
图4是本发明中的折流式植酸酶混合池的示意图；
其中，1-池体，2-模块化生物填料床，3-水生蔬菜，4-转光膜大棚，5-太阳能-LED高效蔬菜光源系统，6-生物填料，7-刚性外框架，8-尼龙绳网格。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，“光肥型”水生蔬菜种植渠包括池体1、模块化生物填料床2、水生蔬菜3、转光膜大棚4、太阳能-LED高效蔬菜光源系统5和太阳能光伏电源控制系统。在池体1里放置模块化生物填料床2，填料床的上部种植速生的水生蔬菜3，池体1的上方架设转光膜大棚4，在棚顶的内部布置太阳能-LED高效蔬菜光源系统5，太阳能-LED高效蔬菜光源系统5通过导线与太阳能光伏电源控制系统相连。
通过太阳能－LED高效蔬菜光源系统5补光和转光膜大棚4的转光，增强了光合作用，提高了生长速度，相当于施肥的效果，称这种有益水生蔬菜种植的人工控制的补光种植渠为“光肥型”水生蔬菜种植渠。
如图2所示，模块化生物填料床2包括刚性外框架7、尼龙绳网格8和生物填料6，刚性外框架7的上表面、下表面分别固定有网格边长为15～25cm尼龙绳网8，生物填料6的两端则分别固定在上、下尼龙绳网8的网格上，同时上部的尼龙绳网格8兼作水生蔬菜3的种植床，模块大小依据现场而定以方便安装为原则。
实施例1：
村庄排放的生活污水，主要水质参数如下：pH为6.8～8.5，COD为250～300mg/L，有机氮的含量为25～30mg/L，TP(总磷)的含量为5～10mg/L。
采用如图3所示的方法进行处理：
(1)农村污水经过格栅预处理去除粗大悬浮物后流入氨化磷化生物池，池内投加和培养高效分解有机氮磷的芽孢杆菌和假单孢菌类微生物活性污泥，污泥量占池容的1/3左右。
氨化磷化生物池采用升流式，污水从底部进入向上经过活性污泥层后从上部溢流出水。污水在氨化磷化生物池内有效停留时间为5d，将污水中有机氮和有机磷分解转化为氨氮和无机磷。
(2)氨化磷化生物池出水流入植酸酶混合处理：在植酸酶混合池进水端投加植酸酶，用于增强农作物对磷的吸收。植酸酶投加量为污水量的0.5％(质量百分比)；植酸酶混合池的内壁垂直设有挡板，该挡板交错对称设置(如图4所示)；植酸酶混合池的水流方向为折流式，污水从混合池的一侧进入，在混合池内多次经过挡板的折流，从混合池的另一侧溢流出水；水力停留时间为90min，混合均匀后流入“光肥型”水生蔬菜种植渠处理。
(3)污水流入“光肥型”水生蔬菜种植渠，在种植渠的模块化生物填料床2上部种植速生的水生蔬菜3(空心菜、生菜等)，并在种植渠上架设能将太阳光中的有害光线(紫外线)吸收或转化为蓝光与红橙光的转光膜(如市场销售的多功能纳米转光农膜)大棚4，大棚顶安装太阳能-LED高效蔬菜光源系统5(红光和蓝光的强度比为5:1)，用于棚内蔬菜的补光。春秋季节补光时间控制在19：00～次日5:00时段，冬季补光时间控制在18：00～次日6:00时段内，夏季补光时间控制在20：00～次日4:00时段内，照度控制在100～150lx，由太阳能光伏电源控制系统进行自动控制。污水在种植渠的水力停留时间为8d。通过外加植酸酶、转光膜4与太阳能-LED高效蔬菜光源系统5补光的协同作用，可显著促进水生蔬菜生长，提高经济价值及对水中氮磷的净化效能。
(4)“光肥型”水生蔬菜种植渠出水再流入生态池，生态池内种植水生植物如水葫芦、金鱼藻、菹草等，并放养蚌、螺等、鱼等水生动物。生态池的水力停留时间不小于5d，池中的水用于灌溉或其它用途。此时生态池中的水质参数如下：pH7.2～8.5，COD≤50mg/L，有机氮的含量≤3mg/L，TP的含量≤0.5mg/L。
实施例2：
某养鸭场排放的水禽污水，主要水质参数如下：pH为6.5～8，COD为100～200mg/L，有机氮的含量为5～10mg/L，TP(总磷)的含量为2～5mg/L。
采用如图3所示的方法进行处理：
(1)水禽污水经过格栅预处理去除粗大悬浮物后流入氨化磷化生物池，池内投加和培养高效分解有机氮磷的芽孢杆菌和假单孢菌类微生物活性污泥，污泥量占池容的1/3左右。
氨化磷化生物池采用升流式，污水从底部进入向上经过活性污泥层后从上部溢流出水。污水在氨化磷化生物池内有效停留时间3d，将污水中有机氮和有机磷分解转化为氨氮和无机磷。
(2)氨化磷化生物池出水流入植酸酶混合池处理：在植酸酶混合池进水端投加植酸酶，用于增强农作物对磷的吸收。植酸酶投加量为污水量的0.1％(质量百分比)；植酸酶混合池的内壁垂直设有挡板，该挡板交错对称设置(如图4所示)；植酸酶混合池的水流方向为折流式，污水从混合池的一侧进入，在混合池内多次经过挡板的折流，从混合池的另一侧溢流出水；水力停留时间为45min，混合均匀后流入“光肥型”水生蔬菜种植渠处理。
(3)污水流入“光肥型”水生蔬菜种植渠，在种植渠的模块化生物填料床2上部种植速生的水生蔬菜3(空心菜、生菜等)，并在种植渠上架设能将太阳光中的有害光线(紫外线)吸收或转化为蓝光与红橙光的转光膜(如市场销售的多功能纳米转光农膜)大棚4，大棚顶安装太阳能-LED高效蔬菜光源系统5(红光和蓝光按5:1)用于棚内蔬菜的补光。春秋季节补光时间控制在19：00～次日5:00时段，冬季补光时间控制在18：00～次日6:00时段内，夏季补光时间控制在20：00～次日4:00时段内，照度控制在50～100lx，由太阳能光伏电源控制系统进行自动控制。污水在种植渠的水力停留时间为5d。通过外加植酸酶、转光膜4与太阳能-LED高效蔬菜光源系统5补光的协同作用，可显著促进水生蔬菜生长，提高经济价值及对水中氮磷的净化效能。
(4)“光肥型”水生蔬菜种植渠出水再流入生态池，生态池内种植水生植物如水葫芦、金鱼藻、菹草等，并放养蚌、螺等、鱼等水生动物。生态池的水力停留时间不小于5d，池中的水回用于水禽禽舍冲洗及其运动水池的换水。此时生态池中的水质参数如下：pH7.0～8.5，COD≤50mg/L，有机氮的含量≤1.5mg/L，TP的含量≤0.5mg/L。
以上所述仅为本发明的优选例实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种净化农村生活污水和水禽养殖污水的生态利用方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将农村生活污水和水禽养殖污水预处理，去除粗大悬浮物；
(2)处理后的污水流入氨化磷化生物池，氨化磷化生物池内有含芽孢杆菌和假单孢菌的微生物活性污泥，可将污水中的有机氮和有机磷分解转化为氨氮和无机磷，污水在氨化磷化生物池内的停留时间为3～5d；所述氨化磷化生物池的水流方向为升流式，污水从池底进入向上流动，经过微生物活性污泥后从生物池的上部溢流出水；
(3)将步骤(2)处理后的污水流入植酸酶混合池进行处理：向植酸酶混合池内投加植酸酶，使之与污水混合均匀；
(4)将步骤(3)处理后的污水流入“光肥型”水生蔬菜种植渠，所述“光肥型”水生蔬菜种植渠内的底部放置多排模块化生物填料床，填料床的上部种植速生的水生蔬菜，污水在水生蔬菜种植渠的停留时间为3～8d；所述“光肥型”水生蔬菜种植渠上架设转光膜大棚，转光膜大棚可将太阳光中的紫外线吸收或转化为蓝光与红光，转光膜大棚内的顶部设有太阳能-LED高效蔬菜光源系统用于蔬菜的补光，补光的时间由太阳能光伏电源控制系统进行自动控制；
(5)将步骤(4)处理后的污水流入生态池，生态池内种植水生植物并放养水生动物，污水在生态池的停留时间不小于5d，最后将处理后的生态池水用于灌溉或者水禽养殖。
2.如权利要求1所述的一种净化农村生活污水和水禽养殖污水的生态利用方法，其特征在于，所述步骤(2)中，微生物活性污泥的含量为氨化磷化生物池的池容的1/3。
3.如权利要求1所述的一种净化农村生活污水和水禽养殖污水的生态利用方法，其特征在于，所述步骤(3)中，植酸酶的含量与污水量的质量百分比为0.1～0.5％，污水在植酸酶混合池的停留时间为45～90min。
4.如权利要求1-3任意之一所述的一种净化农村生活污水和水禽养殖污水的生态利用方法，其特征在于，所述步骤(3)中，植酸酶混合池的内壁垂直设有挡板，所述挡板交错对称设置；植酸酶混合池的水流方向为折流式，污水从植酸酶混合池的一侧进入，在植酸酶混合池内多次经过挡板的折流，从植酸酶混合池的另一侧溢流出水。
5.如权利要求1-3任意之一所述的一种净化农村生活污水和水禽养殖污水的生态利用方法，其特征在于，所述步骤(4)中，春秋季节的补光时间控制在19：00～次日5:00时段，冬季的补光时间控制在18：00～次日6:00时段，夏季的补光时间控制在20：00～次日4:00时段。
6.如权利要求1-3任意之一所述的一种净化农村生活污水和水禽养殖污水的生态利用方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述模块化生物填料床包括刚性外框架、尼龙绳网格和生物填料，刚性外框架的上表面和下表面分别固定有尼龙绳网，生物填料排列位于刚性外框架内，其两端则分别固定在上表面尼龙绳网和下表面尼龙绳网的网格上；上表面尼龙绳网为水生蔬菜的种植床。
7.如权利要求6所述的一种净化农村生活污水和水禽养殖污水的生态利用方法，其特征在于，所述尼龙绳网的网格边长为15～25cm。
8.如权利要求1-3任意之一所述的一种净化农村生活污水和水禽养殖污水的生态利用方法，其特征在于，所述太阳能-LED高效蔬菜光源系统由红色LED光源和蓝色LED光源组合而成。
9.如权利要求1-3任意之一所述的一种净化农村生活污水和水禽养殖污水的生态利用方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述水生植物为水葫芦、金鱼藻或菹草，所述水生动物为蚌、贝、螺、虾或鱼。
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