CN110386673B - 一种利用水芹处理畜禽养殖废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用水芹处理畜禽养殖废水的方法，属于废水处理技术领域，所述方法包括以下步骤：1)将发酵的畜禽废水与水混合获得第一水芹培育液；2)将水芹繁殖体通过生态浮床置于第一水芹培育液中培育至水芹株高为8～12cm；3)向所述第一水芹培育液中添加发酵的畜禽废水获得第二水芹培育液，继续培育水芹至水芹株高为18～22cm；4)向所述第二水芹培育液中添加发酵的畜禽废水获得第三水芹培育液，继续培育水芹至水芹株高为75～85cm，收割水芹。所述方法处理方式简单，成本低廉，占用土地少、综合生产率高。

Description

一种利用水芹处理畜禽养殖废水的方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及一种利用水芹处理畜禽养殖废水的方法。
背景技术
在我国，畜禽养殖排放的化学需氧量和氨氮的排放量分别占农业污染源的27.7％和40.2％，占总污染源的13.3％和12.8％。与工业污染排放相比，畜禽养殖业污染物的化学需氧量与工业污染相当，而氨氮的排放量超过了工业氨氮的排放量。因此，畜禽养殖废水依然是造成农业面源污染以及水环境污染的重要方面。
水芹属于伞形科、水芹菜属，是一种生长在池沼泽、河边和水田里的水生蔬菜，营养价值很高，市场需求旺盛。水芹无性繁殖较容易，一般采取茎段或匍匐茎来繁殖或栽培。同时，水芹作为水生植物，可通过生态浮床应用于富营养化水体的生态修复中，在带走富营养化水体氮、磷等营养盐的同时，还为水生动物、微生物营造一个良好的生长环境，提高水体的自净能力，修复水生态系统。
然而，应用植物生长处理畜禽废水存在的技术难题：一是畜禽养殖废水的氮磷和有机质含量较高，直接排放会引起环境污染，配套农田消纳占用的土地面积较大，经济效益不高；另一方面，水生植物都具有一定的耐污阈值，超过这个耐受阈值，植物的生长发育会受到影响，甚至会出现烧苗或死亡现象。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种处理效果好、水芹产量高、一年四季均可进行的利用水芹处理畜禽养殖废水的方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种利用水芹处理畜禽养殖废水的方法，包括以下步骤：1)将发酵的畜禽废水与水混合获得第一水芹培育液；所述第一水芹培育液的总N浓度小于等于100mg/L，所述第一水芹培育液的COD小于等于1000mg/L；
2)将水芹繁殖体通过生态浮床置于第一水芹培育液中培育至水芹株高为8～12cm；
3)向所述第一水芹培育液中添加发酵的畜禽废水获得第二水芹培育液，继续培育水芹至水芹株高为18～22cm；所述第二水芹培育液中总N浓度大于200mg/L，所述第二水芹培育液中COD大于1000mg/L；
4)向所述第二水芹培育液中添加发酵的畜禽废水获得第三水芹培育液，继续培育水芹至水芹株高为75～85cm，收割水芹；所述第三水芹培育液中总N浓度大于300mg/L，所述第三水芹培育液中COD大于1300mg/L。
优选的，所述发酵的畜禽废水为用清水冲刷畜禽圈舍后进行自然发酵的粪水；所述自然发酵的时间为5～25d。
优选的，所述发酵的畜禽废水的总N浓度为800～1000mg/L，所述发酵的畜禽废水的COD为1800～2200mg/L。
优选的，步骤1)中所述发酵的畜禽废水与水的体积比为1:(8～10)。
优选的，步骤2)中所述水芹繁殖体为带有2～3个节点的水芹杆茎或水芹的匍匐茎。
优选的，步骤3)中所述第一水芹培育液与发酵的畜禽废水的体积比为(15～16):(3～4)。
优选的，步骤4)中所述第二水芹培育液与发酵的畜禽废水的体积比为(0.8～1.2):1。
优选的，步骤2)中所述生态浮床的载体为孔径1.5～2cm的尼龙网。
优选的，步骤2)中所述生态浮床的管材的直径为3～4cm。
优选的，所述生态浮床对水面的覆盖面积大于等于80％。
本发明的有益效果：本发明提供的利用水芹处理畜禽养殖废水的方法，利用水芹处理畜禽养殖废水，水芹具有较高的耐污性和四季可种植的季节性优势，能够对所述畜禽养殖废水进行常年净化处理，不受植物生长季节的影响；所述方法处理后的畜禽废水能够达到II类或III类水质标准，处理效果好，环境效益显著；所述方法处理方式简单，成本低廉，占用土地少、综合生产率高；所述方法获得的水芹能够被畜禽养殖动物食用，取代部分饲料从而减少了饲料的投放，在降低饲养成本的同时也减少了饲料添加剂中的重金属在食物链中的输入，实现养殖废弃物的源头减控，是实现畜禽养殖废弃物资源化循环利用的优良绿色材料；所述方法获得的水芹，亩产收益达4万元，可现实养殖终端生态增效，生态效益和经济效益兼顾、产业链条增值，运行成本低、适用范围广、能促使生态循环农业和种养结合的绿色发展。
具体实施方式
本发明提供了一种利用水芹处理畜禽养殖废水的方法，包括以下步骤：1)将发酵的畜禽废水与水混合获得第一水芹培育液；所述第一水芹培育液的总N浓度小于等于100mg/L，所述第一水芹培育液的COD小于等于1000mg/L；2)将水芹繁殖体通过生态浮床置于第一水芹培育液中培育至水芹株高为8～12cm；3)向所述第一水芹培育液中添加发酵的畜禽废水获得第二水芹培育液，继续培育水芹至水芹株高为18～22cm；所述第二水芹培育液中总N浓度大于200mg/L，所述第二水芹培育液中COD大于1000mg/L；4)向所述第二水芹培育液中添加发酵的畜禽废水获得第三水芹培育液，继续培育水芹至水芹株高为75～85cm，收割水芹；所述第三水芹培育液中总N浓度大于300mg/L，所述第三水芹培育液中COD大于1300mg/L。
在本发明中，将发酵的畜禽废水与水混合获得第一水芹培育液。在本发明中，所述发酵的畜禽废水为用清水冲刷畜禽圈舍后进行自然发酵的粪水。在本发明中，所述自然发酵的时间优选为5～25d；所述自然发酵的时间视地区温度不同而不同。在本发明具体实施过程中，当所述自然发酵在江苏地区进行时，所述自然发酵的时间优选为夏季7～10d，春秋10～15d，冬季15～20d；本发明所述自然发酵过程中，不添加任何发酵剂。本发明中，所述自然发酵优选的在自然氧化塘中进行；所述自然氧化塘的深度优选为50～80cm，所述自然氧化塘的底部和四周优选的用HDPE防渗膜做防渗处理，本发明对所述自然氧化塘的面积没有特殊限定，优选的根据养殖规模进行配置。本发明在获得所述发酵的畜禽废水后，将所述发酵的畜禽废水与水混合获得第一水芹培育液，所述发酵的畜禽废水与水的体积比优选为1:(8～10)，更优选为1:9；本发明中，所述水优选为自来水；在本发明中，所述第一水芹培育液的总N浓度小于等于100mg/L，所述第一水芹培育液的COD小于等于1000mg/L。在水芹种植初期，水芹对粪肥的需求量小、耐肥力弱；上述发酵的畜禽废水与水的体积比例能够满足水芹肥料的需求。
本发明在获得第一水芹培育液后，将水芹繁殖体通过生态浮床置于第一水芹培育液中培育至水芹株高为8～12cm。在本发明中，所述水芹繁殖体优选为带有2～3个节点的水芹杆茎或水芹的匍匐茎；所述水芹杆茎或水芹的匍匐茎的长度优选为18～22cm，更优选为20cm。本发明对所述生态浮床的规格没有特殊限定，采用本领域常规的规格即可。在本发明中，所述生态浮床的框架材料优选为具有一定承载能力的PPR/PVC管材或竹竿，也可以是能在水中产生浮力的其他材料；所述生态浮床的管材的直径优选为3～4cm。所述生态浮床的载体优选为为孔径1.5～2cm的尼龙网。在本发明中，优选的将所述水芹繁殖体均匀的摆放在所述生态浮床上，密度适中，茎端繁殖体平铺摆满为宜，所述水芹繁殖体铺满整个生态浮床。本发明将所述生态浮床置于第一水芹培育液中后，将所述生态浮床之间用扎带连接成排，多排连成一组，每组四周优选的用竹竿砸桩固定，防止生态浮床在水中飘动，每组之间优选的留有1m宽的水路，便于后期管理。在本发明中，所述生态浮床对水面的覆盖面积优选的大于等于80％。本发明在水芹种植结束后，优选的对浮床进行整理，使所有水芹繁殖体都在生态浮床内部均匀分布，避免伸到筐外，所述繁殖体的根系优选的全部位于液面以下。
当所述水芹株高为8～12cm时，向所述第一水芹培育液中添加发酵的畜禽废水获得第二水芹培育液，继续培育水芹。在本发明中，所述第一水芹培育液与发酵的畜禽废水的体积比优选为(15～16):(3～4)。所述第二水芹培育液中总N浓度大于200mg/L，所述第二水芹培育液中COD大于1000mg/L。
当所述水芹株高为18～22cm时，向所述第二水芹培育液中添加发酵的畜禽废水获得第三水芹培育液，继续培育水芹至水芹株高为75～85cm，收割水芹。在本发明中，所述第二水芹培育液与发酵的畜禽废水的体积比优选为(0.8～1.2):1，更优选为1:1。在本发明中，所述第三水芹培育液中总N浓度大于300mg/L，所述第三水芹培育液中COD大于1300mg/L；所述第三水芹培育液由于添加了大量的发酵的畜禽废水，变得浑浊漆黑。当所述水芹株高为18～22cm时，水芹发达的根系和生态浮床网格交织在一起，在浮床下面形成了一层厚厚的“海绵”，此时水芹进入旺盛生长阶段，可大量吸收氮、磷等营养物质；同时，茂盛的根系附着大量可降解氮、磷等有机质的微生物；上述第二水芹培育液与发酵的畜禽废水的体积比例能够确保水芹生长肥力足够。
在本发明中，当所述水芹株高为75～85cm，收割水芹。在本发明中，所述水芹在所述第三水芹培育液中培育的时间优选为28～32d，更优选为30d；所述水芹的整个生长周期优选为40～50d，更优选为45d。在本发明中，所述收割优选的为贴着所述生态浮床网格预留5cm长的茎进行收割；所述水芹优选的作为蔬菜进行上市；所述水芹的残叶白茎优选的作为青绿饲料饲喂畜禽鱼类。收割水芹后，优选的对此时的水质进行检测，水芹培育液的透明度和纯净水一致，水质指标达到Ⅱ类和Ⅲ类水标准。
在本发明中，所述水芹优选为中山1号水芹；所述水芹全年可种植、四季常绿，为杂交品种、抗寒、耐热，抗病虫害能力强，适合在自然水体无土栽培，适宜生长温度范围优选为5℃～35℃，可在-20℃～42℃之间存活。在本发明中，所述水芹节间距相对较长，一次种植，多次收割，在江苏地区一年可收割4～5茬，单春季一茬亩产蔬菜毛重可达30000斤、净菜15000斤，全年累计亩产蔬菜毛重为60000斤、净菜25000斤以上。本发明中，所述水芹味道淡雅、清香，可实现茎秆自然软化。本发明采用生态浮床无土种植水芹、可使水芹在生长过程中随着自身重量的增加自然下沉，采取密植方式可大量减少阳光对茎秆的照射，对茎秆进行自然软化，使茎秆发白，食用更加清脆爽口。本发明所述水芹当夏季气温超过35℃时，水芹虽可正常生长，但因强光照射、茎干老化造成口感不佳，且收割后，留在浮床的水芹茎端在高温照射下会腐烂，此时不宜进行收割活动；优选的待至天气转凉后，老叶褪掉，老秆匍入水中，新芽自然生起。在本发明中，所述水芹冬季气温降至零下时，所述生态浮床会被冰封住，此时冰层中的水芹可破冰正常收割食用，口感绝佳，产量较低；也可留在冰层中自然新陈代谢，开春后新的一茬自然而发。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
①宿迁渔樵生态园，春季将养猪粪污用清水冲刷畜禽圈舍后，进入深度为80cm的自然氧化塘，养殖粪水进入自然氧化塘后不添加任何发酵剂在自然状态下发酵，发酵为10d。发酵的畜禽废水放入深度为60cm、面积为50m2的水芹养殖塘、进行种前施肥，施加发酵的畜禽废水和自来水的体积比例为1:8，水体总N浓度为176.3mg/L，COD量652.3mg/L。
②以直径为3cm的PVC管材构建框体、以尼龙网网眼为1.5cm构建浮床载体，制成规格为1m×1m生态浮床。将长度为20cm、具有2-3个节点的老壮杆茎或匍匐茎作为水芹繁殖体，均匀的摆放在1m×1m浮床上，铺满整个浮床为止，繁殖茎不要伸到筐外，全部根系浸泡在水体中。
③将40个摆放好水芹杆茎或匍匐茎的浮床放入水芹养殖塘，覆盖面积整个塘体面积的80％，每个浮床之间用扎带连接，10个排连成一组，共4组，每组用竹竿砸桩固定。
④当水芹长到10cm高时，进行2次施肥。追施的发酵的畜禽废水的比例为水芹塘水总量的20％，施肥后水芹塘水的COD为1166.8mg/L、总氮为225.6mg/L、氨氮为96.1mg/L、总磷为208.7mg/L。
⑤当水芹长到20cm时，根系发达，水芹进入旺盛生长，进行第3次施肥，发酵的畜禽废水的施加量为整个水芹种植塘的50％。此时水体总COD为1452.4mg/L、N浓度可为331.6mg/L、氨氮为168.2mg/L、总磷为206mg/L。
⑥当水芹在畜禽养殖废水塘中生长40d后，检测水体水质指标，发现水芹种植塘中水体透明度和纯净水一致，总氮浓度为1.31mg/L，属于IV类水；总磷浓度为0.077mg/L，属于II类水；氨氮浓度为0.04mg/L，属于I类水，此时水体COD为70.33mg/L，环境效益显著。
⑦当水芹在畜禽养殖废水塘中生长40d后进行水质指标检测的同时，对此时浮床水芹生物量进行测算，发现1m2水面的四季水芹的毛产量为33.4斤、整理出商品化上市水芹25斤，残枝败叶8.4斤可供养殖动物食用。南京六合地区按一年4茬、市场价按2.5元/斤计算，1亩水面按400m2覆盖度布置，年亩产上市水芹毛收入为10万元，除去人工和运输费用，亩产年纯利润达4万元，经济效益显著。
实施例2
①宿迁渔樵生态园，夏季将养猪粪污用清水冲刷畜禽圈舍后，进入深度为80cm的自然氧化塘，养殖粪水进入自然氧化塘后不添加任何发酵剂在自然状态下发酵，发酵为7d。发酵的畜禽废水放入深度为80cm、面积为50m2的水芹养殖塘、进行种前施肥，施加发酵的畜禽废水和自来水的体积比例为1:10，水体总N浓度为234.9mg/L，COD量1984.6mg/L。
②以直径为3cm的PVC管材构建框体、以尼龙网网眼为1.5cm构建浮床载体，制成规格为1m×1m生态浮床。将长度为20cm、具有2-3个节点的老壮杆茎或匍匐茎作为水芹繁殖体，均匀的摆放在1m×1m浮床上，铺满整个浮床为止，繁殖茎不要伸到筐外，全部根系浸泡在水体中。
③将40个摆放好水芹杆茎或匍匐茎的浮床放入水芹养殖塘，覆盖面积整个塘体面积的80％，每个浮床之间用扎带连接，10个排连成一组，共4组，每组用竹竿砸桩固定。
④当水芹长到10cm高时，进行2次施肥。追施的发酵的畜禽废水的比例为水芹塘水总量的20％，施肥后水芹塘水的COD为1305.3mg/L、总氮为278.1mg/L、氨氮为103.9mg/L、总磷为216.2mg/L。
⑤当水芹长到20cm时，根系发达，水芹进入旺盛生长，进行第3次施肥，发酵的畜禽废水的施加量为整个水芹种植塘的50％。此时水体总COD为1361.0mg/L、N浓度可为468.7mg/L、氨氮为189.8mg/L、总磷为311mg/L。
⑥当水芹在畜禽养殖废水塘中生长35d后，检测水体水质指标，发现水芹种植塘中水体透明度和纯净水一致，总氮浓度为1.27mg/L，属于IV类水；总磷浓度为0.069mg/L，属于II类水；氨氮浓度为0.08mg/L，属于I类水，此时水体COD为80.01mg/L，环境效益显著。
⑦当水芹在畜禽养殖废水塘中生长40d后进行水质指标检测的同时，对此时浮床水芹生物量进行测算，发现1m2水面的四季水芹的毛产量为37.4斤、整理出商品化上市水芹29斤，残枝败叶8.9斤可供养殖动物食用。南京六合地区按一年4茬、市场价按2.5元/斤计算，1亩水面按400m2覆盖度布置，年亩产上市水芹毛收入为10万元，除去人工和运输费用，亩产年纯利润达4万元，经济效益显著。
由以上实施例可知，利用水芹处理畜禽养殖废水，可将畜禽生态养殖、农业增效、农民增收、农村增绿、资源节约和环境防治集为一体，能充分调动广大畜禽养殖业主的积极性，可使畜禽养殖的产业链条增值，推动农业生态种养结合。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种利用水芹处理畜禽养殖废水的方法，包括以下步骤：
1)将发酵的畜禽废水与水混合获得第一水芹培育液；所述第一水芹培育液的总N浓度小于等于100mg/L，所述第一水芹培育液的COD小于等于1000mg/L；
2)将水芹繁殖体通过生态浮床置于第一水芹培育液中培育至水芹株高为8～12cm；
3)向所述第一水芹培育液中添加发酵的畜禽废水获得第二水芹培育液，继续培育水芹至水芹株高为18～22cm；所述第二水芹培育液中总N浓度大于200mg/L，所述第二水芹培育液中COD大于1000mg/L；
4)向所述第二水芹培育液中添加发酵的畜禽废水获得第三水芹培育液，继续培育水芹至水芹株高为75～85cm，收割水芹；所述第三水芹培育液中总N浓度大于300mg/L， 所述第三水芹培育液中COD大于1300mg/L；
所述发酵的畜禽废水为用清水冲刷畜禽圈舍后进行自然发酵的粪水；所述自然发酵的时间为5～25d；
所述发酵的畜禽废水的总N浓度为800～1000mg/L，所述发酵的畜禽废水的COD为1800～2200mg/L；
步骤1)中发酵的畜禽废水与水的体积比为1:(8～10)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述水芹繁殖体为带有2～3个节点的水芹杆茎或水芹的匍匐茎。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中所述第一水芹培育液与发酵的畜禽废水的体积比为(15～16):(3～4)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中所述第二水芹培育液与发酵的畜禽废水的体积比为(0.8～1.2):1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述生态浮床的载体为孔径1.5～2cm的尼龙网。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述生态浮床的管材的直径为3～4cm。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述生态浮床对水面的覆盖面积大于等于80％。
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