申请日2020.03.23
公开(公告)日2020.07.10
IPC分类号C02F3/32; C02F103/20; C02F101/16
摘要
一种利用旱伞草和菖蒲间种提高畜禽废水脱氮性能的方法，通过在潜流人工湿地上间种旱伞草和菖蒲，定期将畜禽废水消化池的出水排放至潜流人工湿地进行净化处理，包括以下步骤：1)铺设湿地基质;2)间种高耐污湿地植物：高耐污湿地植物包括旱伞草和菖蒲，其整体种植密度为8~15株/m2;采用旱伞草种植在中间，菖蒲种植在旱伞草的周边的间种模式，旱伞草与菖蒲植株的种植比例为1：2.5~8;3)湿地植物的日常管理：定期修剪旱伞草和菖蒲茎叶，保留两种植株顶端边界;旱伞草与菖蒲分别在每年的立冬前、冬至前收割一次。本发明采用旱伞草种植在中间，菖蒲种植在旱伞草的周边的间种模式，水下根系和茎叶均呈高层差分布，显著提高了水体净化的效率和效果。
权利要求书
1.一种利用旱伞草和菖蒲间种提高畜禽废水脱氮性能的方法，其特征在于，
通过在潜流人工湿地上间种旱伞草和菖蒲，定期将畜禽废水消化池的出水排放至潜流人工湿地进行净化处理，包括以下步骤：
1)铺设湿地基质;
2)间种高耐污湿地植物：高耐污湿地植物包括旱伞草和菖蒲，其整体种植密度为8~15株/m2;采用旱伞草种植在中间，菖蒲种植在旱伞草的周边的间种模式，旱伞草与菖蒲植株的种植比例为1：2.5~8;
3)湿地植物的日常管理：定期修剪旱伞草和菖蒲茎叶，保留两种植株顶端边界;旱伞草与菖蒲分别在每年的立冬前、冬至前收割一次。
2.如权利要求1所述利用旱伞草和菖蒲间种提高畜禽废水脱氮性能的方法，其特征在于，步骤2)中，所述菖蒲呈圆周均布地方式种植在旱伞草周边，且菖蒲根部与旱伞草根部之间的间距大于等于10cm。
3.如权利要求1或2所述利用旱伞草和菖蒲间种提高畜禽废水脱氮性能的方法，其特征在于，高耐污湿地植物的整体种植密度为8~10 株/m2，旱伞草与菖蒲植株的种植比例为1：2.5~ 4。
4.如权利要求3所述利用旱伞草和菖蒲间种提高畜禽废水脱氮性能的方法，其特征在于，步骤2)中，高耐污湿地植物移栽时，旱伞草与菖蒲的幼苗株高比为1.5~2：1, 且旱伞草株高小于等于80 cm。
5.如权利要求1或2所述利用旱伞草和菖蒲间种提高畜禽废水脱氮性能的方法，其特征在于，步骤3)中，旱伞草和菖蒲收割的具体操作为：收割植株地上部分并留茬3-5 cm。
6.如权利要求1或2所述利用旱伞草和菖蒲间种提高畜禽废水脱氮性能的方法，其特征在于，畜禽废水消化池的出水排放周期为7~10天/次。
7.如权利要求1或2所述利用旱伞草和菖蒲间种提高畜禽废水脱氮性能的方法，其特征在于，湿地基质为砾石、石灰岩、火山岩等表面粗糙载体，基质的铺设厚度为3~5cm。
8.如权利要求1或2所述利用旱伞草和菖蒲间种提高畜禽废水脱氮性能的方法，其特征在于，所述净化处理为序批式净化处理或连续式净化处理。
说明书
一种利用旱伞草和菖蒲间种提高畜禽废水脱氮性能的方法
技术领域
本发明涉及一种利用水生植物进行水体生态修复领域，尤其是涉及一种利用旱伞草和菖蒲间种提高畜禽废水脱氮性能的方法。
背景技术
我国畜禽养殖废水一般采用厌氧消化处理，虽然消化池出水中有机质含有高，一旦排入附近江河湖泊中，将会造成受纳水体水质恶化、鱼虾死亡、原有水体生态功能遭到破坏甚至完全消失。人工湿地是一种生态处理技术，可通过植物、基质和微生物的协同作用净化消化池出水。其中，植物不仅具有较好的美学特性，而且可以吸收湿地N和P等有机物来实现水体净化，同时可为湿地微生物提供附着场所，在人工湿地处理污水过程中发挥着重要作用。
然而，一般湿地植物很难长时间耐受高浓度有机污染畜禽废水，导致植物存活率不高，生物量低。其次，单一植物对病虫害抵御能力较弱，植株死亡枯萎后有机物释放污染水体，造成水体二次污染，加强湿地植物管理是防止湿地植物死亡后有机物释放的重要途径。此外，植物净化水体主要通过植物根系吸收和根系周围微生物代谢，单一植物根系分布特征单一，水体净化效率受限。
CN 102390908A公开了一种平原水网地区村镇生活污水收集与生态处理方法，该方法是沿河洪或湖塘岸边建造生态混凝土墙与岸边构成生态调节沟，以村镇为单元，沿岸农村农户将生活污水就近排入生态调节沟;一部分污水通过具有过滤截留和生物降解功能的生态混凝土墙过滤截留、生物降解，去除污染物;通过在生态调节沟内栽植营蒲、再力花等自然水生植物，一部分污水沿有自动增氧功能的生态调节沟降解净化水质;出水进入河洪或湖塘内的长方形净化浮岛和三五成丛式栽种美人蕉、凤眼莲、灯芯草、营蒲、旱伞草、千屈菜、花叶芦竹等水生植物的景观浮岛进行深度净化。该方法利用水生植物吸收水体污染物质，或促进污染物质的微生物降解速率，进而净化水体，由于畜禽废水中含氮量显著高于村镇生活污水中的含氮量(尤其是氨基氮的含量)，上述方法操作复杂，且难以适用于畜禽废水的净化处理。
此外，水生植物的种植方法对水生植物吸附和去除废水中氨基氮等物质的能力有较大影响，急需根据畜禽废水高含氮量的特性，研究获得利用水生植物快速、高效去除畜禽废水中的氮的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种景观性好、成本低、且脱氮性能好的利用旱伞草和菖蒲间种提高畜禽废水脱氮性能的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种利用旱伞草和菖蒲间种提高畜禽废水脱氮性能的方法，通过在潜流人工湿地上间种旱伞草和菖蒲，定期将畜禽废水消化池的出水排放至潜流人工湿地进行净化处理，其中净化处理方式可以采用序批式净化处理或连续式净化处理，包括以下步骤：
1)铺设湿地基质：湿地基质为砾石、石灰岩、火山岩等表面粗糙载体，基质的铺设厚度为3~5cm;
2)间种高耐污湿地植物：高耐污湿地植物包括旱伞草和菖蒲，其整体种植密度为8~15株/m2;采用旱伞草种植在中间，菖蒲种植在旱伞草的周边的间种模式，旱伞草与菖蒲植株的种植比例为1：2.5~8;
3)湿地植物的日常管理：定期修剪旱伞草和菖蒲茎叶，保留两种植株顶端边界;旱伞草与菖蒲分别在每年的立冬前、冬至前收割一次。
步骤2)中，所述菖蒲呈圆周均布地方式种植在旱伞草周边，且菖蒲根部与旱伞草根部之间的间距大于等于10cm。
优选，高耐污湿地植物的整体种植密度为8~10 株/m2，旱伞草与菖蒲植株的种植比例为1：2.5~ 4。
步骤2)中，高耐污湿地植物移栽时，旱伞草与菖蒲的幼苗株高比为1.5~2：1, 且旱伞草株高小于等于80 cm。
步骤3)中，旱伞草和菖蒲收割的具体操作为：收割植株地上部分并留茬3-5 cm。
畜禽废水消化池的出水排放周期为7~10天/次，即，间隔7~10天排放畜禽废水消化池的出水一次。
本发明一种利用旱伞草和菖蒲间种提高畜禽废水脱氮性能的方法的有益效果：
本发明筛选出在高氮畜禽废水中存活率较高的旱伞草和菖蒲两种强耐污湿地植物，提高畜禽废水净化用的湿地植物的存活率和生物量;
本发明采用旱伞草种植在中间，菖蒲种植在旱伞草的周边的间种模式，由于旱伞草茎直立无分枝,相对高株高的旱伞草种植在中间不会对周边低株高菖蒲光照造成影响，有效提高湿地植物的生长效率;且该生长期旱伞草的根相对菖蒲较短，水下根系和茎叶均呈高层差分布，便于旱伞草和菖蒲两种湿地植物分别从湿地和水体中吸收养分，相互促进生长，进而扩大了根系对水体中氮(N)的吸收范围,以及脱氮微生物分布，相对现有的水体净化系统，本发明显著提高湿地植物对水体净化的效率和效果。
通过科学管理实现废水脱氮最大化。本发明提供了一种对畜禽废水有较高去除率的植物间种和管理方法，对提高畜禽废水去除率，改善周围水体环境有重要意义。
采用旱伞草与菖蒲的幼苗株高比为1.5~2：1, 且旱伞草株高小于等于80 cm，使间种的两种湿地植物株高不同，进而充分利用阳光等自然资源促进植物生长, 提高污水净化效率。
通过在立冬前和冬至前分别收割旱伞草和菖蒲，可有效避免植株死亡枯萎后有机物释放污染水体，进而提高净化后的水质。（发明人杜露;陈永华;张郁婷）