CN1451261A - 城市污水人工湿地栽培花卉方法 - Google Patents

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崔理华
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Abstract

本发明涉及污水处理及其花卉栽培技术。利用具有营养吸附基质的城市污水人工湿地种植具有耐低溶解氧的花卉品种，采用干湿交替方式运行人工湿地，每日灌溉污水不超过两次，每次不超过1小时，每次水力负荷不超过10cm，每日水力负荷不超过20cm，污水COD和BOD5浓度分别不超过400mg/L和200mg/L，所栽种的花卉为玫瑰、康乃馨、剑兰、非洲菊、百合花、香石竹、万寿菊、香根草和美人蕉。

Description

城市污水人工湿地栽培花卉方法
                          技术领域
本发明专利涉及污水处理技术及花卉无土栽培技术。
                          技术背景
现行的花卉无土栽培方法通常有基质栽培和水培两种。基质栽培通常是采用砂、砾石、珍珠岩或蛭石等作为基质，填入比较浅的不透水的水泥池内，然后在基质上种植花卉，用营养液循环滴灌方式向花卉补充养分和水分。水培通常是营养液膜栽培技术，它也是在较浅的不透水的水泥池上用泡沫塑料板作为池盖，其上开有圆孔，然后把已固定好花苗的定植杯放入圆孔中，定植杯的大部分浸入水泥池的营养液中，花卉根系可直接从营养液中摄取营养和水分。营养液是人工配制的，并且是流动的和循环供应的。其存在不足之处有：①生产成本较高，主要是采用化肥和微量元素配制的营养液成本较高；②不能直接利用城市污水中的氮磷等营养物质，如果利用城市污水作为无土栽培营养液就会出现营养液缺氧和花卉烂根等现象；③目前尚未有利用城市污水人工湿地基质和污水栽培花卉的方法。
现行的小型城市污水人工湿地处理方法主要有水平潜流和垂直流两种。水平潜流人工湿地床体高约60～80cm，采用较粗基质如砾石作为处理介质，污水在人工湿地的地表下呈水平流动，并在基质层中种植有泌氧能力的大型水生植物如芦苇等，利用水生植物的泌氧能力为人工湿地基质上的生物膜分解污水中的有机物质提供氧气。垂直流人工湿地床体高100cm以上，通常采用较细的基质如砂等作为渗滤介质，污水从表层向下的垂直渗滤过程中得到处理，其所采用的植物大多为水生植物如芦苇、香根草、风车草和水葱等。存在的不足之处有：①只能种植水生植物和少数陆生花卉植物如美人蕉等，但不能种植其它陆生花卉和鲜切花卉，经济价值和审美价值都较低；②水平流人工湿地处于长期淹水的缺氧状态，不适合于栽培不耐污和不耐湿的陆生花卉品种；而垂直流人工湿地基质颗粒过细如土壤，经常灌溉污水也会造成其上种植的陆生花卉的缺氧烂根现象。
                          技术内容
本发明创造的目的是：①利用人工配制的营养磷吸附基质既作为无土栽培花卉的固定基质和营养吸收贮存的材料，又作为城市污水垂直流人工湿地处理床的填料，利用垂直流人工湿地床既可以处理城市污水，又可以进行陆生花卉的无土栽培生产，可谓一举两得；②利用城市污水作为花卉无土栽培的营养液，使污水中的营养物质和水分得到充分利用，可节省无土栽培的生产成本，同时又可使经基质和花卉处理后的城市污水达到排放标准；③在污水人工湿地床上直接利用污水无土栽培鲜切花卉如玫瑰、剑兰、康乃馨、百合和非洲菊等，达到既能增加污水人工湿地的景观审美价值，又能增加污水人工湿地的经济价值等目的。
本发明利用城市污水垂直流人工湿地种植具有耐低溶解氧的花卉品种，利用干湿交替方式运行人工湿地，每日灌溉污水不超过两次，每次不超过1小时，每次水力负荷不超过10cm，每日水力负荷不超过20cm，污水COD和BOD5浓度分别不超过400mg/L和200mg/L。适宜于城市污水人工湿地种植的花卉有玫瑰、康乃馨、剑兰、非洲菊、百合花、香石竹、万寿菊、香根草和美人蕉。
城市污水垂直流人工湿地栽培花卉的设计流程为：
                             栽培鲜切花卉
                                 ↑
城市污水→格栅→沉淀池→水泵→人工湿地→排放
现结合附图对本发明作说明：
图1为城市污水垂直流人工湿地处理系统流程图。
图2为城市污水垂直流人工湿地基质花卉床结构图。
1-格栅；2-沉淀池；3-提水泵；4-布水管；5-花卉床；
6-营养吸附基质层；7-垫层；8-排水口；9-配水层；10-表
土层；11-穿孔布水管。
城市污水往往以化粪池的形式排放。在排放口处安装格栅，污水经过格栅流入沉淀池，在沉淀池中安装提水泵，沉淀池内的污水通过提水泵的抽提使污水进入布水管和穿孔布水管而进到花卉床的营养吸附基质层。
城市污水垂直流人工湿地基质花卉床的建造，其形状可为矩形池，可建成地上式或半地下式，池底为不渗漏的混凝土结构，池壁为不渗漏的水泥抹面的砖结构。矩形池高120cm以上，从下至上分别由垫层、营养吸附基质层、配水层和表土层。垫层内放置砾石、小砾石和豆石以利疏水，池底为中轴向两侧以2％的坡度向两侧倾斜，垫层底设多个排水孔。营养吸附基质层、配水层和表土层放置高磷营养吸附基质。高磷营养吸附基质有两种。第一种是煤灰渣混合基质，采用破碎的煤灰渣为主料，以耕层土壤和草炭为辅料混合配制而成的，其中煤灰渣、耕层土壤和草炭的体积比为15～18∶1∶1。第二种是砂土混合基质，它是采用中砂为主料，以耕层土壤和草炭为辅料混合配制而成，其中砂、耕层土壤和草炭的体积比为13～18∶1∶1，在生产中，可应用上述二种中的一种。垫层厚度10～15cm，营养吸附基质层厚95～100cm，配水层厚度8～10cm，表土层厚度2～5cm。配水层内设置布水管和穿孔布水管，布水管位于花卉床的中线位置，一端密封，另一端与进水管相连接，其长度与花卉床宽度相当。穿孔布水管一端固定连接于布水管，另一端密封，其长度相当于花卉床长度的一半，穿孔布水管向下部位开有小孔。在实施本发明时，城市污水垂直流人工湿地基质花卉床通常建造成多个组合在一起，以降低成本和提高经济效益。
本发明的实施方式可以这样实现：来自化粪池的城市污水经过格栅流入沉淀池，启动提水泵，污水依次通过布水管和穿孔布水管，然后从穿孔布水管的小孔流入城市污水垂直流人工湿地基质花卉床，在花卉床的表土层上种植耐低溶解氧的鲜切花卉如玫瑰、康乃馨、剑兰、非洲菊、百合花以及万寿菊、香根草和美人蕉等，其根系可深入营养吸附基质层摄取营养和水分。
污水的运行方式和进水水质要求：为了适应花卉在人工湿地中生长，宜采用干湿交替的方式运行人工湿地，每日灌溉污水不超过两次，每次不超过1小时，每次水力负荷不超过10cm，每日水力负荷不超过20cm。为防止污水中污染物质对花卉根系的毒害，所用城市污水其COD和BOD5浓度分别不宜超过400mg/L和200mg/L。
发明创造具有以下优点：
①在城市污水人工湿地上可以直接利用污水处理人工基质无土栽培花卉，无需另建无土栽培设施，可节省无土栽培设施的基建投资。
②在城市污水人工湿地床上直接利用污水作为花卉无土栽培的营养液，不需要人工配制营养液，可降低花卉无土栽培的生产成本，同时可充分利用花卉植物对污水的处理作用。
③将城市污水人工湿地与花卉基质栽培生产有机结合起来，既解决了人工湿地没有经济效益问题，又解决了直接利用污水栽培花卉烂根问题。
实施例：
日设计处理水量2～3m3/d。
设计参数：
格栅：采用2cm×2cm铁丝网，直立于化粪池出水口与地下引水管相接的检查井中。
沉淀池：设计尺寸为2.0m×1.8m×2.0m，有效水深1.0m，有效容积3.6m3，砖结构水泥抹面。
人工湿地：设计尺寸为8.0m×2.0m×1.18m的矩形池，共分4块，每块人工湿地的实际使用面积为3.3m2，共13.2m2。人工湿地垫层厚10cm，混合填料层厚95cm，布水层厚8cm，表土复盖层厚5cm。
运行时间和运行方式：第一、二块人工湿地是从2000年9月开始运行的，所采用的是人工配制的砂土混合基质。在第一块人工湿地上种植了美人蕉和红掌，在第二块人工湿地上种植了混合种植了玫瑰、剑兰、康乃馨、香石竹等鲜切花卉。第三、四块人工湿地是从2001年12月开始运行的。采用的都是煤灰渣吸附基质，第三块人工湿地种植了百合花、非洲菊和香根草，第四块人工湿地种植过万寿菊、香石竹和玫瑰。每块人工湿地每日运行2次，每次运行1个小时左右。到目前为止，每块人工湿地平均日处理水量为0.6-0.8m3左右，每天共处理2～3m3城市污水。
处理效果(mg/L)：如表1、表2、表3、表4所示。
表1为城市污水经人工湿地栽培花卉处理后，污水中的COD浓度变化情况；
表2为城市污水经人工湿地栽培花卉处理后，污水中的BOD5浓度变化情况；
表3为城市污水经人工湿地栽培花卉处理后，污水中的氨氮浓度变化情况；
表4为城市污水经人工湿地栽培花卉处理后，污水中的总磷浓度变化情况。取样日期   进水    美人蕉    康乃馨和剑兰  非洲菊和百合  玫瑰和万寿菊2000.10.19    142.4    53.60       70.35           -             -2001.3.21     310.4    87.60       109.9           -             -2001.6.18     182.2    55.00       108.3           -             -2001.11.15    219.6    102.0       109.0           -           15.202001.12.20    1173.3   177.8       402.9         485.9         118.52002.1.30     1166.7   333.3       833.3         208.3         41.672002.4.9      152.3    140.4       110.6         104.6         55.282002.4.13     1142.3   520.7       600.5         676.1         550.12002.4.28     237.8    111.7       75.68         39.64         28.832002.5.13     184.9    91.26       59.80         40.91         53.502002.6.12     209.8    169.3       110.4         51.52         47.842002.6.25     149.6    68.00       40.80         18.13         22.672002.7.27     187.2    159.4       52.00         86.65         8.672002.8.3      146.3    114.8       177.8         4.72          36.182002.8.25     203.5    167.5       88.20         1.28          5.122002.10.14    222.6    93.32       26.66         60.00         26.662002.10.30    190.0    66.00       46.00         6.00          2.002002.11.11    141.6    79.20       64.80         12.00         7.202002.11.27    174.9    71.05       60.12         27.33         38.262002.12.4     120.3    65.58       87.44         43.72         54.652003.1.14     94.07    52.27       36.59         31.36         26.13表1  取样日期    进水     美人蕉   康乃馨和剑兰  非洲菊和百合  玫瑰和万寿菊2000.10.19    65.7     22.50        21.60           -            -2001.3.21     127.5    28.80        26.20           -            -2001.6.18     79.7     6.89         6.43            -            -2001.11.15    50.6     3.80         0.65            -           0.202001.12.20    319.8    63.90        62.8          54.60         47.802002.1.30     102.6    21.10        32.6          23.40         14.102002.4.13     37.6     13.40        11.10         8.60          4.802002.5.13     32.0     14.80        16.40         3.65          2.402002.6.12     64.2     15.85        17.15         7.70          8.902002.6.25     49.4     15.45        10.30         9.85          4.702002.7.27     63.2     19.45        30.00         12.15         9.152002.8.3      118.0    21.80        27.00         8.25          6.702002.8.25     104.4    34.50        33.90         3.50          0.852002.10.14    132.2    20.75        8.75          5.25          4.702002.10.30    94.4     6.85         4.25          3.80          4.952002.11.11    102.2    17.25        21.35         6.70          9.002002.11.27    168.0    11.90        7.60          8.40          4.602002.12.4     102.8    25.35        24.40         13.40         12.35
                               表2取样日期   进水     美人蕉   康乃馨和剑兰  非洲菊和百合  玫瑰和万寿菊2000.10.19   76.3     33.7        45.92001.3.21    158.1    62.4        86.62001.6.18    115.5    32.9        54.72001.11.15   89.07    21.11       28.34                       10.992001.12.20   86.91    51.19       44.83         69.19         21.272002.1.30    59.29    39.04       43.38         1.45          1.452002.4.9     47.72    6.94        19.95         0.58          0.292002.4.13    53.50    2.89        6.94          7.23          1.412002.4.28    93.99    16.48       11.57         7.23          4.342002.5.13    57.82    10.12       20.25         4.34          2.892002.6.12    68.49    24.61       7.49          1.85          26.732002.6.25    39.92    4.48        6.65          6.36          4.632002.7.27    52.64    5.15        5.50          0.17          2.602002.8.3     37.02    5.78        8.68          0.29          0.292002.8.25    86.19    50.00       72.89         0.58          0.872002.10.14   82.14    53.22       35.29         1.16          1.162002.10.30   83.88    30.66       27.19         1.16          1.742002.11.11   45.18    11.00       12.73         1.16          0.582002.11.27   71.15    19.67       16.20         0.58          4.052002.12.4    74.62    10.41       31.82         0.58          4.052003.1.14    45.99    36.73       45.41         14.46         39.92
                           表3  取样日期    进水     美人蕉   康乃馨和剑兰  非洲菊和百合  玫瑰和万寿菊2000.10.19    6.05      2.05      4.052001.3.21     11.60     8.09      8.082001.6.18     8.97      3.45      2.982001.11.1     8.07      4.88      5.48                        0.272001.11.15    9.10      6.57      7.54                        0.142002.12.20    14.04     5.12      6.23           0.49         0.422002.1.30     8.70      5.10      5.95           0.24         0.362002.4.9      7.65      5.29      4.29           0.29         0.142002.4.13     5.75      2.71      0.73           0.24         0.112002.4.28     7.12      3.42      0.59           0.42         0.332002.4.29     7.54      4.97      1.66           0.46         0.342002.5.13     9.45      6.75      6.71           0.34         1.592002.6.12     6.05      2.92      1.97           0.26         0.202002.6.25     6.49      3.20      2.36           0.38         0.192002.7.27     5.88      3.64      2.44           0.36         0.022002.8.3      5.86      6.11      6.56           0.21         0.022002.8.25     10.48     8.90      8.24           0.58         0.542002.10.14    6.96      3.58      5.54           0.44         0.472002.10.30    8.97      3.03      3.60           0.72         0.682002.11.11    10.98     3.95      4.71           0.33         0.792002.11.24    5.53      3.21      3.98           0.12         0.312002.12.4     4.89      2.61      2.29           0.10         0.18
                            表4

Claims (3)

1、城市污水人工湿地栽培花卉方法，其特征在于在具有营养吸附基质的城市污水人工湿上种植具有耐低溶解氧的花卉品种，采用干湿交替方式运行人工湿地，每日灌溉污水不超过两次，每次不超过1小时，每次水力负荷不超过10cm，每日水力负荷不超过20cm，污水COD和BOD5浓度分别不超过400mg/L和200mg/L。
2、根据权利要求1所说的栽培花卉方法，其特征在于所说的具有耐低溶解氧的花卉品种为玫瑰、康乃馨、剑兰、非洲菊、百合花、香石竹和万寿菊。
3、根据权利要求1所说的栽培花卉方法，其特征在于营养吸附基质有两种：第一种是煤灰渣混合基质，它采用破碎的煤灰渣为主料，以耕层土壤和草炭为辅料混合配制而成的，其中煤灰渣、耕层土壤和草炭的体积比为15～18∶1∶1；第二种是砂土混合基质，它是采用中砂为主料，以耕层土壤和草炭为辅料混合配制而成，其中砂、耕层土壤和草炭的体积比为13～18∶1∶1。
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CN102893777A (zh) * 2012-07-06 2013-01-30 兰州大学 生活污水用于玉米灌溉改善土壤肥力的方法

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