一种用于畜禽养殖污水处理的混合基质人工湿地系统及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于畜禽养殖污水处理的混合基质人工湿地系统及其制备方法。本发明是先将蛭石和碎砖石混合均匀，备用；然后在建好的湿地池中由下至上依次填充砾石、蛭石和碎砖石的混合基质、沙壤土；其中，按体积比计算，砾石为20%、蛭石为10%、碎砖石为20%、沙壤土为50%；最后在沙壤土层中种植美人蕉，制成混合基质人工湿地系统。本发明的混合基质人工湿地系统的制备方法简单，易操作，原料充足，成本低廉，运行费用低，污水处理效果明显，同时该湿地系统还具有一定的观赏价值和经济价值。
【专利说明】一种用于畜禽养殖污水处理的混合基质人工湿地系统及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及污水处理领域，尤其涉及的是一种用于畜禽养殖污水处理的混合基质人工湿地系统及其制备方法。
【背景技术】[0002]人工湿地污水处理技术因其具有低成本，低能耗，处理效果好，经济环保等特点而受到越来越广泛的关注。人工湿地是模拟天然湿地的一种由人工建造，控制，运行的一种人工生态系统，其主要通过生物、物理、化学的三重协同作用来去除污水中的污染物。在污水处理过程中，湿地植物和湿地基质对污染物的去除起着关键的作用。湿地植物本身会吸收一部分污水中的污染物质(如氮、磷、有机物)作为自生的营养用以生长，湿地植物发达的根系可为湿地系统内部传送氧气，有利于系统内好氧微生物的生长，同时植物的根系还为微生物提供良好的附着表面；湿地基质作为湿地系统的主体部分，其为植物、微生物的生长提供了必要的支撑和附着面，同时湿地基质还可以过滤，截留，吸附污水中的一部分污染物，有利于提高污水的处理效果。
[0003]生产实践中，可利用的湿地植物多种多样，较为常用的湿地植物主要有芦苇、旱伞草、菖蒲、美人蕉等，其中芦苇和美人蕉因根系发达，生物量大，处理效果好而被广泛使用。众所周知，利用人工湿地技术来进行污水处理，还有关键的一步是移除湿地系统中的死枝、老枝，以避免其中的污染物质再次进入到水中引起二次污染；而与美人蕉相比，芦苇的生物量远大于美人蕉，在相当的处理效果条件下，移除芦苇的死枝需花费更多的人力物力，另外，美人蕉作为一种花卉植物具有一定的观赏价值和经济价值。
[0004]目前湿地系统中可利用的湿地基质也是种类繁多，但生产应用中最为常用的是砾石和沙，但污水处理效果不稳定，易堵塞，不能长期使用。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种用于畜禽养殖污水处理的混合基质人工湿地系统及其制备方法。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]一种用于畜禽养殖污水处理的混合基质人工湿地系统的制备方法，其步骤如下
[0008]( I)将蛭石和碎砖石混合均匀，备用；
[0009](2)在建好的湿地池中由下至上依次填充砾石、蛭石和碎砖石的混合基质、沙壤土 ；最后在沙壤土层中种植美人蕉，制成混合基质人工湿地系统。
[0010]所述碌石粒径为3_5cm ;所述蛭石为园艺用蛭石,其粒径为5_10mm ;所述碎砖石为建筑用的红砖，其粒径为5-20_ ;所述沙壤土粒径小于2_。
[0011]所述的制备方法，按体积比计算，砾石为20%、蛭石为10%、碎砖石为20%、沙壤土为50%。[0012]所述的制备方法制得的用于畜禽养殖污水处理的混合基质人工湿地系统。
[0013]本发明的有益效果为:(I)本发明的工艺简单，易操作，环保，污水处理效果好，运行费用低，该混合基质人工湿地系统同时还具有一定的观赏价值和经济价值。(2)本发明的原料充足，价格便宜。(3)本发明中使用的基质原料无毒害作用，不会造成二次污染，混合基质对污水中的污染物去除效果很好，可重复多次利用。(4)本发明为一种用于畜禽养殖污水处理的混合基质人工湿地系统，该混合基质湿地系统可有效的去除畜禽养殖污水中的氮、磷、有机物等。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明在畜禽养殖污水处理中应用的示意图；其中，I美人蕉、2沙壤土、3蛭石和碎砖石的混合基质、4砾石、5出水管。
[0015]图2为本发明在应用例中对畜禽养殖污水的处理效果示意图一氨氮。
[0016]图3为本发明在应用例中对畜禽养殖污水的处理效果示意图一总磷。
[0017]图4为本发明在应用例中对畜禽养殖污水的处理效果示意图一C0D。【具体实施方式】
[0018]以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
[0019]实施例
[0020]( I)制备混合基质人工湿地
[0021]筛选粒径为3_5cm的碌石、粒径5_10mm的蛭石、5_20mm的碎砖石以及粒径小于2mm的沙壤土，将蛭石和碎砖石按体积比1:2混合均匀备用。
[0022]在所建的湿地池中布置好布水管(本实施例的湿地池为直径为33cm，高30cm的水桶)，在湿地池的最底部填充砾石，使砾石层的厚度为5cm，然后填充蛭石和碎砖石的混合基质，该混合基质层的厚度为7.5cm,最后填充沙壤土,土壤层的厚度为12.5cm。
[0023]( 2 )移植湿地植物
[0024]将美人蕉移植到人工湿地的土壤层中，种植面积为43株/m2。自然条件下先用自来水稳定15天，待其成活后，再用畜禽养殖污水稳定15天。
[0025](3)利用混合基质人工湿地系统处理畜禽养殖污水
[0026]待美人蕉稳定后，将畜禽养殖污水浇灌到混合基质人工湿地系统中，通过人工湿地系统中的生物、物理、化学的三重协同作用对畜禽养殖污水进行处理。并采集进、出水水样，测定进、出水水质情况。
[0027]通过测定不同的水力停留时间条件下混合基质人工湿地系统对畜禽养殖污水中氨氮、总氮、总磷、COD等污染物的去除效果，确定该混合基质人工湿地系统的最佳水力停留时间为5d。
[0028]混合基质人工湿地系统在处理畜禽养殖污水过程中，畜禽养殖污水的进水量经过以下方法进行确定。
[0029]I) Q=Fqt/0.0365
[0030]其中:Q—处理畜禽养殖污水量，顿/天；F—人工湿地占地面积，hm2 ;q—水力负荷，m/周,取q为20cm/d ；t一运行时间(全年运行周数)，周/年；0.0365一换算系数；[0031]经计算，本实施例的畜禽污水处理水量为2.3L。
[0032]2) Q=F/K
[0033]其中:Q—处理畜禽养殖污水量，顿/天；F—人工湿地占地面积，hm2在一换算系数，6.57 X IO^30
[0034]经计算，本实施例的畜禽污水处理水量为1.3L。
[0035]通过测定畜禽养殖污水中氨氮、总磷、COD等污染物的去除效果，最终确定本实施例的最佳畜禽污水处理水量为2L ;最佳水力停留时间为5d ;其中种植的美人蕉量为3株/桶。
[0036]实施例混合基质人工湿地系统在运行期间，美人蕉长势很好，根系发达，生物量大，繁殖茎达4株/桶，通过测定畜禽养殖污水处理前后水质质量(表1 )，由表1可以看出混合基质人工湿地系统可有效的去除畜禽养殖污水中的污染物。其中氨氮、总磷、COD的平均去除率分别达到了 99.68%,97.80%,92.80%,同时对pH值也有一定的改善作用。
[0037]表1畜禽养殖污水水质质量
[0038]
【权利要求】
1.一种用于畜禽养殖污水处理的混合基质人工湿地系统的制备方法，其特征是，其步骤如下 (1)将蛭石和碎砖石混合均匀，备用； (2)在建好的湿地池中由下至上依次填充碌石、蛭石和碎砖石的混合基质、沙壤土；最后在沙壤土层中种植美人蕉，制成混合基质人工湿地系统。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，所述砾石粒径为3-5cm;所述蛭石为园艺用蛭石，其粒径为5-10mm ;所述碎砖石为建筑用的红砖,其粒径为5_20mm ;所述沙壤土粒径小于2mm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，按体积比计算，砾石为20%、蛭石为10%、碎砖石为20%、沙壤土为50%。
4.根据权利要求1-3任一所述的制备方法制得的用于畜禽养殖污水处理的混合基质人工湿地系统。
【文档编号】C02F3/32GK103833141SQ201410086609
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年3月11日
【发明者】夏运红, 白林, 吴魏兵, 邓雪晴 申请人:四川农业大学