專利名稱：接骨草在處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于畜禽養(yǎng)殖廢水的自然生物降解處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及接骨草在處理畜禽養(yǎng) 殖廢水中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
畜禽養(yǎng)殖廢水污染具有長期性和不可逆性，其污染特點是高懸浮物、高有機物和高氨氮 ，可生化性強，臭味大。
畜禽業(yè)是我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的重要組成部分，也是造成我國農(nóng)村面源污染的主要原因 之一，畜禽養(yǎng)殖業(yè)大力發(fā)展所帶來的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，不僅影響經(jīng)濟發(fā)展，而且還危 及生態(tài)安全，已成為人們普遍關(guān)注的社會問題。畜禽養(yǎng)殖場產(chǎn)生的糞便和污水造成地表水、 地下水、土壤和環(huán)境空氣的嚴(yán)重污染，直接影響了人們的身體健康和正常生產(chǎn)生活。目前處 理畜禽養(yǎng)殖廢水污染的方法主要有自然生物降解技術(shù)(如土壤處理、氧化塘處理、人工濕地 處理等)、厭氧處理技術(shù)(如厭氧濾池、上流式厭氧污泥床、升流式固體反應(yīng)器等)、好氧 處理技術(shù)(如生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、序批式活性污泥法、A/0工藝及氧化溝等)等。這些方 法都具有一定的特點，并能在一定程度上降低畜禽養(yǎng)殖廢水的污染程度。
采用厭氧或好氧的生物處理技術(shù)，其出水水質(zhì)難以達(dá)到相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)，更不要說污水 綜合一級排放標(biāo)準(zhǔn)，如果采用強制的物理化學(xué)措施強化處理效果，往往成本過高。而自然生 物降解技術(shù)、特別是人工濕地處理技術(shù)的特點恰好能彌補養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟能力有限、缺乏有一定 操作與管理水平的技術(shù)人員的局限，尤其適合地處農(nóng)村地區(qū)的養(yǎng)殖場。采用人工濕地處理技 術(shù)強化畜禽養(yǎng)殖廢水污染處理系統(tǒng)的處理效果，不失為一種適宜的處理技術(shù)。
人工濕地處理技術(shù)是利用生態(tài)工程的方法，在一定的填料上種植特定的濕地植物，建立 起一個人工濕地生態(tài)系統(tǒng)，當(dāng)廢水通過該系統(tǒng)時，廢水中的污染物質(zhì)被系統(tǒng)吸收或分解，使 水質(zhì)得到凈化的技術(shù)。20世紀(jì)80年代末90年代初，在美國、英國相繼召開了人工濕地處理污 水大會，提出了人工濕地的有關(guān)凈化機理和一些可供參考的設(shè)計規(guī)范和數(shù)據(jù)，標(biāo)志著人工濕 地作為一種獨具特色的污水處理系統(tǒng)進入環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域。近年來，人工濕地的工程應(yīng)用和凈 化機理等研究越來越受到人們的重視。人工濕地不僅能有效去除污水中的懸浮物、有機污染 物、氮和磷等，而且能有效去除病原菌、重金屬、藻毒素等外源生物活性物質(zhì)，具有建設(shè)成 本低，耗能少，運行費用低和效果好且不造成二次污染等多種特性，不僅有較高的氮、磷去除率，還具有美化環(huán)境的功效。隨著水污染成為全世界人們所要面臨的最嚴(yán)重的環(huán)境問題之 一，人工濕地因其獨特的優(yōu)勢得到了長遠(yuǎn)發(fā)展，尤其在凈化畜禽養(yǎng)殖廢水污染中顯示了極大 的潛力，成為近年來開始關(guān)注的研究熱點。
濕地植物是人工濕地的重要組成部分，目前已用于處理畜禽養(yǎng)殖廢水污染的植物有風(fēng)車 草、黃花美人蕉、黃花鳶尾、菖蒲、旱傘草、茭白、蘆葦?shù)?。但面對目前由于畜禽養(yǎng)殖大力 發(fā)展而帶來的畜禽養(yǎng)殖廢水污染日益嚴(yán)重的問題，上述可用于處理畜禽養(yǎng)殖廢水污染的植物 品種資源顯得非常有限，難以滿足實際需要，仍然有待于進一步合理開發(fā)大量可用于處理畜 禽養(yǎng)殖廢水污染的植物品種資源，以適應(yīng)不同地區(qū)、不同水質(zhì)土質(zhì)等廢水處理的需要。
接骨草(Caprifoliaceae Sambucus chinensis)別名蒴藿、陸英，多年生高大草本或 亞灌木。羽狀復(fù)葉的托葉葉狀或有時退化呈藍(lán)色的腺體；小葉2-3對，互生或?qū)ι?，狹卵形 ，長6-13厘米，寬2-3厘米，嫩時上面被疏長柔毛，先短毛漸尖，基部鈍圓，兩側(cè)不等，邊 緣有細(xì)鋸齒，近基部或中部以下邊緣常有l(wèi)或數(shù)枚腺齒；頂生小葉卵形，基部楔形，有時與 第一對小葉相連，小葉無托葉，基部一對小葉有時有短柄。復(fù)傘形花序頂生，大而疏散，總 花?；客幸匀~狀總苞片，分枝3-5出，纖細(xì)，被黃色疏柔毛；杯形不孕性花不脫落，可孕 性花??；萼筒杯狀，萼齒三角形；花冠白色，僅基部聯(lián)合，花藥黃色或紫色；子房三室，花 柱極短或無，柱頭3裂?；ㄆ?-5月。生于海拔300-2600米的山坡，林下，溝邊和草叢中。全 草入藥、根能祛風(fēng)消腫，舒筋活絡(luò)，治風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，跌打損傷。莖、葉有發(fā)汗，利尿，通 經(jīng)活血；治腎炎水腫。全草煎水洗治風(fēng)疹瘙癢。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人在長期大量的試驗研究過程中，發(fā)現(xiàn)接骨草能有效降低畜禽養(yǎng)殖廢水中的氨氮、 總磷、總氮、CODcr等污染物的含量，從而有望用于人工濕地處理技術(shù)中凈化畜禽養(yǎng)殖廢水 ;因此，本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中可用于處理畜禽養(yǎng)殖廢水污染的植物資源不足 的問題，提供一種新的可用于處理畜禽養(yǎng)殖廢水污染的植物資源；本發(fā)明提供的植物資源具 有種植成本低、運行費用低、效果好、可操作性強等特點。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案
接骨草在處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用，其特征在于在引入畜禽養(yǎng)殖廢水的人工濕地填 料床上種植接骨草，形成人工濕地系統(tǒng)，對畜禽養(yǎng)殖廢水進行處理。
利用接骨草對畜禽養(yǎng)殖廢水中的氨氮、總磷、總氮、CODcr等污染物進行吸附和去除， 達(dá)到凈化畜禽養(yǎng)殖廢水的目的。
所述的接骨草在種植時采用直接移栽生長的方法。所述的接骨草在處理畜禽養(yǎng)殖廢水的應(yīng)用，具體步驟如下
(1) 移栽接骨草
自然條件下，將采集到的接骨草幼苗直接移栽至人工濕地填料床上；
(2) 穩(wěn)定植株，
自然條件下，用自來水穩(wěn)定移栽接骨草植株15天；
(3) 利用人工濕地處理畜禽養(yǎng)殖廢水
待植株穩(wěn)定后，使畜禽養(yǎng)殖廢水流入種植有接骨草的人工濕地系統(tǒng)進行處理。
步驟(1)中所述人工濕地填料床包括礫石層、沙層、土壤層，填料床的底部設(shè)置有水
管，水管上方鋪設(shè)有厚度為5cm的礫石層，所述礫石的直徑范圍為2-5cm ，礫石層上鋪設(shè)厚 度為10cm的沙層，沙層上鋪厚度為IO cm的土壤層。
步驟(3)中利用人工濕地處理畜禽養(yǎng)殖廢水過程中通過采集水樣測定不同進水量、不 同水力停留時間條件下，人工濕地系統(tǒng)對污水中的NH4tN、 C0DCr、 TP、 TN等污染物的去除效 果，從而確定澆灌畜禽養(yǎng)殖廢水的最佳進水量和最佳水力停留時間。
按實驗檢測結(jié)果，畜禽養(yǎng)殖廢水在種植有接骨草的人工濕地系統(tǒng)中的最佳水力停留時間 為5天，最佳進水量最佳進水量按以下公式計算
式中Q—設(shè)計廢水流量，m7d;
F—人工濕地占用的土地面積，hm2; q—水力負(fù)荷，m/周，取q為20cm/d; t一運行時間(全年運行周數(shù))，周/a; 0. 03565—換算系數(shù)。
接骨草多生于海拔300-2600米的山坡，林下，溝邊和草叢中，其生命力非常旺盛，易成 活，可進行直接移栽；在自然條件下即可存活，在其整個生長過程中不需要進行特殊管理； 可通過定期留茬收割植物的上部，其根部可繼續(xù)存活、生長，且自然繁殖生長快速，不需要 每年栽種，在操作上簡單易行。同時，接骨草具有較高的藥用價值，具有全草入藥、根能祛 風(fēng)消腫，舒筋活絡(luò)，治風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，跌打損傷；莖、葉有發(fā)汗，利尿，通經(jīng)活血；治腎炎 水腫；全草煎水洗治風(fēng)疹瘙癢等作用。
并通過定期對在種植了接骨草的畜禽養(yǎng)殖廢水中采集水樣以及對其出水水質(zhì)進行測定， 能有效去除畜禽養(yǎng)殖廢水中氨氮、總磷、總氮、C0DCr (采用重鉻酸鉀作為氧化劑測定出的 化學(xué)耗氧量)等污染物的含量，從而凈化畜禽養(yǎng)殖廢水。本發(fā)明用于處理畜禽養(yǎng)殖廢水的接骨草，為忍冬科接骨木屬多年生草本植物，拉丁名為 (Caprifoliaceae Sambucus chi固sis)，主要對畜禽養(yǎng)殖廢水中總氮、總磷、氨氮等具 有吸附和去除特性。本發(fā)明充分利用了接骨草對上述畜禽養(yǎng)殖廢水中氨氮、總磷、總氮、 CODcr等污染物的吸附和去除特性，將其移栽至畜禽養(yǎng)殖廢水污染環(huán)境中，吸收積累畜禽養(yǎng) 殖廢水中氨氮、總磷、總氮、CODcr等污染物，從而降低畜禽養(yǎng)殖廢水中氨氮、總磷、總氮 、CODcr等污染物的含量，待形成一定生物量時，就可達(dá)到減少畜禽養(yǎng)殖廢水中氨氮、總磷
、總氮、CODcr等污染物的含量的目的，進一步凈化畜禽養(yǎng)殖廢水。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果發(fā)明人通過試驗研究發(fā)現(xiàn)，忍冬科植物接 骨草對畜禽養(yǎng)殖廢水中氨氮、總磷、總氮、CODcr等污染物具有顯著的吸附和去除特性。本 發(fā)明正是利用接骨草對畜禽養(yǎng)殖廢水中氨氮、總磷、總氮、CODcr等污染物的這種吸附和去
除特性，將其移栽至畜禽養(yǎng)殖廢水污染環(huán)境中，可吸收積累畜禽養(yǎng)殖廢水中氨氮、總磷、總
氮、CODcr等污染物，待形成一定生物量時，以達(dá)到去除畜禽養(yǎng)殖廢水中氨氮、總磷、總氮 、CODcr等污染物的含量的目的，從而凈化畜禽養(yǎng)殖廢水。由于接骨草的生命力非常旺盛，
易于成活，在其整個生長過程中均不需要進行特殊管理，因而成本低、運行費用低、效果好
、可操作性強；同時也為畜禽養(yǎng)殖廢水污染的處理開發(fā)了新的植物資源品種，為人工濕地植 物處理畜禽養(yǎng)殖廢水污染的深入發(fā)展帶來了新的進步和發(fā)展空間。


圖l是接骨草對廢水中NH4tN的處理效果圖2是接骨草對廢水中TP的處理效果圖3是接骨草對廢水中TN的處理效果圖4是接骨草對廢水中C0Dcr的處理效果圖5是接骨草對廢水中濁度的處理效果圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主 題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。 實施例
本實施例為接骨草處理畜禽養(yǎng)殖廢水的具體方法，包括以下步驟 (1)直接移栽接骨草
自然條件下，將采集到的接骨草幼苗直接移栽至24cmX24cmX33cm的橡膠桶中，所述橡 膠桶的底部設(shè)布水管，底部放置直徑2-5cm左右的礫石，厚度為5cm，其上鋪厚度為10cm的沙層，最后在沙層上鋪厚度為IO cm (約計8kg)的土壤層；
(2) 穩(wěn)定植株，
自然條件下，用自來水穩(wěn)定移栽接骨草植株15天；
(3) 利用人工濕地處理畜禽養(yǎng)殖廢水
待植株穩(wěn)定后，定期澆灌畜禽養(yǎng)殖廢水，使畜禽養(yǎng)殖廢水流入種植有接骨草的人工濕地
系統(tǒng)進行處理。并采集水樣及測定其出水水質(zhì)(其中最佳水力停留時間為5天)；
通過測定不同進水量、不同水力停留時間、不同植株數(shù)目條件下盆栽人工濕地對污水中
的NH4+-N、 C0DCr、 TP、 TN等污染物的處理效果，確定盆栽試驗最佳進水量為l. 6L、最佳水力 停留時間為5天、盆栽人工濕地中接骨草植株的數(shù)目為4株/桶。
其中盆栽試驗進水量根據(jù)以下方法測定
由Reed所推薦的估算公式計算盆栽試驗進水量
式中Q—設(shè)計廢水流量，m3/d;
F—人工濕地占用的土地面積，hm2;
K--系數(shù)，6.57X10—3。 經(jīng)計算，盆栽實驗的處理水量為O. 88L。 據(jù)
公式得Q為1.6L。
式中Q、 F同前；
q—水力負(fù)荷，m/周，取q為20cm/d; t一運行時間(全年運行周數(shù))，周/a; 0. 03565—換算系數(shù)。 參照前兩個計算水量，延伸一個進水量2. 5L。
通過測定污水中的順4+-1 C0DCr、 TP、 TN等污染物的去除效果，確定本實施例的最佳進 水量為1.6L;最佳水力停留時間為5天(HRT=5d);其種植接骨草的量為4株/桶。
濕地系統(tǒng)去除氨氮的機理包括植物和微生物的同化吸收。在人工濕地系統(tǒng)中，植物根系 下可在原來的厭氧環(huán)境中形成有利于硝化作用的好氧微區(qū)，同時遠(yuǎn)離根系周圍的厭氧區(qū)富含 可利用的碳源可為反硝化細(xì)菌提供營養(yǎng)條件。試驗期間，接骨草在進水氨氮濃度顯著增加的同時其出水濃度的變化趨勢趨于平穩(wěn)，其平均凈化效率達(dá)到97. 69%，其進水和出水的平均濃 度為136. 83mg . L—工和2. 82 mg . L—、
濕地中磷的存在形式主要有三種，即有機磷化合物、不溶性磷酸鹽和可溶性磷酸鹽。有 機磷化合物主要存在于微生物和植物體內(nèi)，不溶性磷酸鹽是磷的主要存在形式，可溶性磷酸 鹽是唯一能被微生物和植物利用的形式。磷是植物生長的必要元素，接骨草對磷的去除效率 非常明顯，平均效率達(dá)到96. 04%，其進水和出水的平均濃度為26. 65mg . L—工和0. 97 mg . L一1。 隨進水濃度的增加，植物對磷的去除效率越為明顯。
濕地系統(tǒng)去除總氮的機理包括植物吸收同化總氮和根際微生物硝化一反硝化作用。在試 驗期間，接骨草的去除效率比較明顯，平均去除效率達(dá)到80. 74%，其進水和出水的平均濃度 為71.08mg . L—^ni6.20 mg . L—、隨著進水TN濃度的增大，植物對TN的去除效率也明顯增大 ，當(dāng)達(dá)到一定程度后隨著進水TN濃度的增加去除效率明顯降低。這與植物的生物量相關(guān)，生 物量越大對N的富集能力越強，去除效果越明顯，植物根系發(fā)達(dá)，且生物量較大是提高該系 統(tǒng)氮素去除率的重要措施之一。
植物對有機物的去除主要是植物根系對可溶性有機物的吸附、吸收以及根際周圍微生物 的分解等作用實現(xiàn)的。被吸收到植物體內(nèi)的有機物可被降解為無機化合物。在試驗期間，接 骨草對畜禽廢水中C0Dcr的去除率可達(dá)82. 38%。在試驗期間，隨進水濃度的不斷上升，出水 濃度逐漸趨于穩(wěn)定，其進水和出水的平均濃度為366. 42mg . L—工和63. 76 mg . L—、
濁度是表現(xiàn)水中懸浮物對光線透過時所發(fā)生的阻礙程度。水中含有泥土、粉砂、微細(xì)有 機物、無機物、浮游動物和其他微生物等懸浮物和膠體物都可使水樣呈現(xiàn)濁度。水的濁度大 小不僅和水中存在顆粒物含量有關(guān)，而且和其粒徑大小、形狀、顆粒表面對光散射特性有密 切關(guān)系。在試驗期間，接骨草對污水中濁度的去除效果非常明顯，平均去除效率可達(dá) 91. 67%，其進水和出水的平均濃度為316. 57mg . L—工和23. 2 mg . L—、人工濕地系統(tǒng)對濁度的 耐沖擊負(fù)荷能力很強，說明人工濕地系統(tǒng)對濁度的去除有很大的提升空間。
在整個試驗階段，接骨草對畜禽養(yǎng)殖廢水中氨氮、總磷、總氮、CODCr、濁度的平均凈 化效率分別為97.69%、 96.04%、 80.74%、 82.38%、 91.67%;其氨氮、總磷、總氮、CODCr 、濁度等污染物的進水和出水濃度見附圖1-5。(各污染物的測定和計算均參照國家標(biāo)準(zhǔn)測 定方法)
通過上述實施例子可見，本發(fā)明利用在畜禽養(yǎng)殖廢水污染環(huán)境中種植接骨草，對去除畜 禽養(yǎng)殖廢水中氨氮、總磷、總氮、CODcr等污染物具有顯著的效果，從而達(dá)到凈化畜禽養(yǎng)殖 廢水污染的目的。
權(quán)利要求
1.接骨草在處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用，其特征在于在引入畜禽養(yǎng)殖廢水的人工濕地填料床上種植接骨草，形成人工濕地系統(tǒng)，對畜禽養(yǎng)殖廢水進行凈化處理。
2 根據(jù)權(quán)利要求l所述的接骨草在處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用，其特 征在于所述的接骨草在種植時采用直接移栽生長的方法。
3 根據(jù)權(quán)利要求l所述的接骨草在處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用，其特 征在于其具體步驟如下(1) 移栽接骨草自然條件下，將采集到的接骨草幼苗直接移栽至人工濕地填料床上；(2) 穩(wěn)定植株，自然條件下，用自來水穩(wěn)定移栽接骨草植株15天；(3) 利用人工濕地處理畜禽養(yǎng)殖廢水待植株穩(wěn)定后，使畜禽養(yǎng)殖廢水流入種植有接骨草的人工濕地系統(tǒng)進行處理。
4 根據(jù)權(quán)利要求3所述的所述的接骨草在處理畜禽養(yǎng)殖廢水中的應(yīng)用，其特征在于步驟(1)中所述人工濕地填料床包括礫石層、沙層、土壤層，填料床的底部設(shè)置有水管，水管上方鋪設(shè)有厚度為5cm的礫石層，所述礫石的直徑范圍為2-5cm ，礫石層上鋪設(shè)厚 度為10cm的沙層，沙層上鋪厚度為IO cm的土壤層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種處理畜禽養(yǎng)殖廢水的方法，在畜禽養(yǎng)殖廢水污染的環(huán)境中種植接骨草即可。該方法利用接骨草對畜禽養(yǎng)殖廢水中總氮、總磷、氨氮等污染物的吸附和去除特性，將其種植于畜禽養(yǎng)殖廢水污染的環(huán)境中，吸附和去除畜禽養(yǎng)殖廢水中總氮、總磷、氨氮等污染物，以達(dá)到凈化畜禽養(yǎng)殖廢水的目的；由于接骨草生命力旺盛，在其生長過程中不需要進行特殊管理，因而成本低、運行費用低、效果好、可操作性強；同時，接骨草具有較高的藥用價值，具有全草入藥、根能祛風(fēng)消腫，舒筋活絡(luò)，治風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，跌打損傷；莖、葉有發(fā)汗，利尿，通經(jīng)活血；治腎炎水腫；全草煎水洗治風(fēng)疹瘙癢等作用。
文檔編號C02F3/32GK101613155SQ20091030515
公開日2009年12月30日 申請日期2009年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者吳曉莉, 張小洪, 張延宗, 李遠(yuǎn)偉, 鴻 肖, 鄧仕槐, 陽路芳 申請人:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)