專利名稱：紫背天葵在處理畜禽養殖廢水中的應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及畜禽養殖廢水的自然生物降解技術領域，特別涉及一種人工濕地植 物在處理畜禽養殖廢水中的應用。
背景技術：
畜禽養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。畜禽業是我國農業和農村經濟的重要組成部分，也是造成我國農村面源污染的 主要原因之一，畜禽養殖業大力發展所帶來的環境污染問題日益嚴重，不僅影響經濟發 展，而且還危及生態安全，已成為人們普遍關注的社會問題。畜禽養殖場產生的糞便和 污水造成地表水、地下水、土壤和環境空氣的嚴重污染，直接影響了人們的身體健康和 正常生產生活。目前處理畜禽養殖廢水污染的方法主要有自然生物降解技術(如土壤 處理、氧化塘處理、人工濕地處理等)、厭氧處理技術(如厭氧濾池、上流式厭氧污泥 床、升流式固體反應器等)、好氧處理技術(如生物濾池、生物轉盤、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 禽養殖廢水的污染程度。然而，采用厭氧或好氧的生物處理技術，其出水水質難以達到 相應的排放標準，更不要說污水綜合排放一級標準，如果采用強制的物理化學措施強化 處理效果，往往成本過高。自然生物降解技術(人工濕地處理)的特點恰好能彌補養殖 業經濟能力有限、缺乏有一定操作與管理水平的技術人員的局限，尤其適合地處農村地 區的養殖場。采用自然生物降解技術(人工濕地處理)強化畜禽養殖廢水污染處理系統 的處理效果，不失為一種適宜的處理技術。20世紀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凈化機理和一些可供參考的設計規范和數據，標志著人工濕地作 為一種獨具特色的污水處理系統進入環境科學領域。近年來，人工濕地的工程應用和凈 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，具 有建設成本低，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，還具有美化環境的功效。隨著水污染成為全世界人們所要面臨的最 嚴重的環境問題之一，人工濕地因其獨特的優勢得到了長遠發展，尤其在凈化畜禽養殖 廢水污染中顯示了極大的潛力，成為近年來開始關注的研究熱點。目前已用于處理畜禽 養殖廢水污染的植物有風車草(Cyperus alternifolius)、黃花美人蕉(Cannaceae indica var. flava)、黃花鸞尾(Iris pseudoacoras)、菖蒲(Acoras calamus Linn)、英白(Zizania Iatifolia )、聲蘋(Phragmitesaustralis)等。但是，面對目前由于畜禽養殖大力發展而帶來的畜禽養殖廢水污染日益嚴重的 問題，上述可用于處理畜禽養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大量可用于處理畜禽養殖廢水污染的植物品種資源，以適應不同地區、不同水質土質等廢水處理的需要。另外，目前大多數用于凈化污水的 植物為一年生草本，耐寒性差，冬季枯萎，這不但影響了冬季對畜禽養殖廢水的凈化效 果，而且枯枝落葉進入水中，會給水體帶來二次污染，從而導致在冬季對畜禽養殖廢水 的凈化效果不理想。紫背天葵(Begonia fimbristipula)是秋海棠科秋海棠屬的多年生無莖草本植
物，為中國的特有物種。紫背天葵屬多年生無莖草本，根狀莖球狀，直徑7-8毫米， 具多數纖維狀之根。葉均基生，具長柄；葉片兩側略不相等，輪廓寬卵形，長6-13厘 米，寬4.8-8.5厘米，先端急尖或漸尖狀急尖，基部略偏斜，心形至深心形，邊緣有大小 不等三角形重鋸齒，有時呈缺刻狀，齒尖有長可達0.8毫米的芒，上面散生短毛，下面淡 綠色，沿脈被毛，但沿主脈的毛較長，常有不明顯白色小斑點，掌狀7-8條脈，葉柄長 4-11.5厘米，被卷曲長毛；托葉小，卵狀披針形，長5-7毫米，寬2-4毫米，先端急尖， 頂端帶刺芒，邊撕裂狀。喜冷涼氣候，要求全年日均氣溫15-19°C，最高氣溫<39°C， 最低氣溫2-5°C。適宜根狀莖萌發的日均氣溫為8-22°C，嫩莖生長最適宜溫度為日平均 20-28 "C。紫背天葵屬于藥膳同用植物，既可入藥，又是一種很好的營養保健品。富含造 血功能的鐵素、維生素A原、黃酮類化合物及酶化劑錳元素，具有活血止血、解毒消腫 等功效，對兒童和老人具有較好的保健功能。紫背天葵的食療保健作用為(1)提高機 體免疫力和治療某些疾病。其所含鋅、錳、維生素E、黃酮類物質等成分具有增強機體 免疫力的作用，鐵、銅等對治療一些血液病(如營養型貧血)有很好的療效。(2)生理活 性物質有清除自由基和抵抗衰老的作用。紫背天葵味甘，微酸，性涼。具清熱解毒、潤 肺止咳、散瘀消腫、生津止渴之功效，治外感高熱、中暑發燒，肺熱咳嗽，傷風聲嘶， 癰腫瘡毒，跌打腫痛等癥，對惡性生長細胞有中度抗效，有延長抗壞血酸作用和抗寄生 蟲、抗病毒作用。

發明內容
本發明的目的在于針對現有技術中可用于處理畜禽養殖廢水污染的植物資源不 足、容易對污水水體造成二次污染的問題，提供一種可用于處理廢水尤其是畜禽養殖過 程中產生的廢水的新的植物資源。本發明提供的植物資源種植成本低、處理效果好，不 會對水體造成二次污染。為實現上述目的，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是
紫背天葵在處理畜禽養殖廢水中的應用，在畜禽養殖廢水污染環境中，種植紫背天 葵，對畜禽養殖廢水進行凈化處理。作為優選，所述紫背天葵在種植時采用直接移栽生長的方法。作為優選，所述紫背天葵在種植時采用扦插移栽的方法。所述的紫背天葵在處理畜禽養殖廢水中的應用，其具體步驟如下
A、移栽自然條件下，將采集到的紫背天葵幼苗直接移栽至人工濕地填料床；
B、穩定植株自然條件下，用自來水穩定植株15天；
C、處理廢水植株穩定后，定期澆灌畜禽養殖廢水。步驟A中所述人工濕地填料床包括礫石層、粗沙層和土壤層，填料床的底部設置有布水管，布水管上方鋪設有厚度5cm，直徑2-5cm左右的礫石層，礫石層上方鋪設 有IOcm厚的粗沙層，粗沙層上方鋪設有IOcm厚的土壤層。發明人經長期大量的試驗研究過程，發現紫背天葵能作為一種新型的人工濕 地植物，能有效降低畜禽養殖廢水中的氨氮(即nh4+-N)、總磷(即TP)、總氮(即 TN)、化學耗氧量(即COD&)等污染物的含量，主要基于在長期大量試驗中發現的紫 背天葵對上述污水中常見的污染物的顯著吸附和去除特性，于是將其應用于畜禽養殖的 廢水處理。本發明的有益效果在于
1、本發明通過長期大量試驗發現紫背天葵對畜禽養殖廢水中NH4+-N、TP、TN、 COD&等污染物具有顯著的吸附和去除特性，并充分利用了這種特性，將其種植于畜禽 養殖廢水污染環境中，吸收積累畜禽養殖廢水中氨氮、總磷、總氮、COD&等污染物， 從而降低畜禽養殖廢水中NH4+-N、TP、TN、CODCr等污染物的含量；待形成一定生物 量時，就可達到減少畜禽養殖廢水中NH4+-N、TP、TN、COD&等污染物的含量的目的， 進一步凈化畜禽養殖廢水。2、紫背天葵生命力非常旺盛，易成活，可進行直接扦插繁殖，春秋兩季均可進 行，生根容易，耐寒，冬季溫度不低于8°C不會受凍，15°C以上開始生長，且為多年生 植物，不需要每年栽種，在其整個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，操作上簡單易行，同時也為畜禽養殖廢水污染的處理開發了新的植物 資源品種，為人工濕地植物處理畜禽養殖廢水污染的深入發展帶來了新的進步和發展空 間。3、紫背天葵不但具有較好的畜禽養殖廢水處理效果，而且具有較強的景觀、環 保和藥用等價值。此外，紫背天葵是一種很好的集營養保健價值與特殊風味為一體的高 檔蔬菜，經濟價值甚高。與現有技術相比，本發明無論在運行成本、操作維護、處理效 果上，還是在所帶來的景觀、環保、藥膳同用等經濟價值上，都具有明顯的優勢。


圖1是紫背天葵對畜禽養殖廢水中NH4+-N的處理效果圖； 圖2是紫背天葵對畜禽養殖廢水中TP的處理效果圖3是紫背天葵對畜禽養殖廢水中TN的處理效果圖； 圖4是紫背天葵對畜禽養殖廢水中COD&的處理效果圖。
具體實施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排 斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。 實施例自然條件下，將采集到的紫背天葵幼苗直接移栽至29Cm*26Cm*32Cm 的橡膠桶中，其底部設布水管，由底至上依次為厚度5cm、直徑2-5cm的礫石層，IOcm 厚的粗沙層，IOcm厚(約計8kg)的土壤層，自來水穩定15天。待植株穩定后，定期 澆灌畜禽養殖廢水，并采集水樣及測定其出水水質(水力停留時間設為7天)。盆栽試 驗進水量由Reed所推薦的估算公式(1)測定i
β = - (1)
K
式中Q——設計廢水流量，m3/d ； F——人工濕地占用的土地面積，hm2; K——系數，6.57X10—3。經計算，盆栽實驗的處理水量為1.22L。據公式(2)
(2)
0.0365
公式(2)中Q、F同公式(1)；
q——水力負荷，m/周，取q為20cm/d; t——運行時間(全年運行周數)，周/a ； 0.0365——換算系數。經計算Q=2.2L。通過測定進水的NH4+-N、TP、TN、COD&等污染物的濃度，本實施例確定進 水量為2.2L;最佳水力停留時間為7天(HRT=7d)；種植紫背天葵的量為6株/桶。對廢水中NH4+-N、TP、TN、COD&的測定和計算方法，均參照國家標準測定 方法，即，NH4+-N采用納氏試劑分光光度法(GB7479— 87)，TP采用鉬酸銨分光光度法 (GBl 1893—89), TN采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法(GBl 1894— 89)，COD&采用重 鉻酸鉀氧化法(GB11914—89)。在整個試驗階段，采用紫背天葵凈化畜禽養殖廢水時NH4+-N、TP、TN、CODcr 等污染物的進水濃度和出水濃度以及去除率參見附圖1-4，由圖中可以看出，其對畜禽 養殖廢水中NH4+-N、TP、TN、COD&等污染物的去除率分別為74.50% 99.15%、 82.55% 91.98%、71.47% 86.00%、89.92% 96.28%，對 NH4+_N、TP、TN、CODcr 的平均凈化效果為 90.93%、87.81%、77.67%、93.13%。通過上述實施例子可見，本發明利用在畜禽養殖廢水污染環境中種植紫背天 葵，對去除畜禽養殖廢水中NH4+-N、TP、TN、COD&等污染物具有顯著的效果，達到 了很好的凈化畜禽養 殖廢水污染的目的。本發明并不局限于前述的具體實施方式
。本發明擴展到任何在本說明書中披露 的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權利要求
1.紫背天葵在處理畜禽養殖廢水中的應用，其特征在于在畜禽養殖廢水污染環境 中，種植紫背天葵，對畜禽養殖廢水進行凈化處理。
2.如權利要求1所述的紫背天葵在處理畜禽養殖廢水中的應用，其特征在于所述 紫背天葵在種植時采用直接移栽生長的方法。
3.如權利要求1所述的紫背天葵在處理畜禽養殖廢水中的應用，其特征在于所述 紫背天葵在種植時采用扦插移栽的方法。
4.如權利要求1所述的紫背天葵在處理畜禽養殖廢水中的應用，其特征在于其具體步 驟如下A、移栽自然條件下，將采集到的紫背天葵幼苗直接移栽至人工濕地填料床；B、穩定植株自然條件下，用自來水穩定植株15天；C、處理廢水植株穩定后，定期澆灌畜禽養殖廢水。
5.如權利要求4所述的紫背天葵在處理畜禽養殖廢水中的應用，其特征在于步驟A 中所述人工濕地填料床包括礫石層、粗沙層和土壤層，填料床的底部設置有布水管，布 水管上方鋪設有厚度5cm，直徑2-5cm左右的礫石層，礫石層上方鋪設有IOcm厚的粗沙 層，粗沙層上方鋪設有10 cm厚的土壤層。
全文摘要
本發明公開了一種紫背天葵在處理畜禽養殖廢水中的應用，在畜禽養殖廢水污染環境中，種植紫背天葵，對畜禽養殖廢水進行凈化處理。本發明提供了一種可用于處理廢水尤其是畜禽養殖過程中產生的廢水的新的植物資源。該植物資源種植成本低、處理效果好，不會對水體造成二次污染。
文檔編號C02F3/32GK102020356SQ201010607500
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月28日 優先權日2010年12月28日
發明者張小洪, 張延宗, 張靜, 彭宏, 李遠偉, 李黎, 楊剛, 沈飛, 漆輝, 王剛, 王應軍, 肖鴻, 鄧仕槐, 陽路芳 申請人:四川農業大學