一种水生动植物净化塘处理村寨分散农户污水的方法
【专利摘要】本发明公开了一种水生动植物净化塘处理村寨分散农户污水的方法，属于环境保护领域。主要针对我国南方农村地区村寨分散农户污水排放所引起的水体污染难题，利用村寨周边地形条件，将分散农户污水排入的河浜或池塘作为处理载体，通过种植水生植物、投放底栖动物、布设人工水草，构建一种基于水生动、植物和人工水草的净化塘。本处理方法可在不建造污水收集管网和污水处理设施的前提下，实现原位污水净化，不仅处理效果好、造价低，而且没有运行费用，不占用耕地、维护方便、生态环境效益显著。
【专利说明】一种水生动植物净化塘处理村寨分散农户污水的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境保护领域，具体涉及一种水生动植物净化塘处理村寨分散农户污水的方法。
【背景技术】
[0002]我国南方农村地区农户大多分散居住，通常由数十户仍至数百户沿河流、山谷或者池塘聚集组成村寨(或称村落)。生活在这些村寨中每家农户均建有类似化粪池的“粪坑”，以收集人、畜、禽粪便及部分生活污水。过去这些“粪坑”中的污水大多都用作农家肥(即俗称:粪肥)。但近年来，由于农村一些地区青、壮年外出务工，和推行土地集约化连片高效农业(如承包制种粮大户)，使得这种分散农户的污水无处可用，大多就近排入附近河浜或池塘等地表水体，导致水体中的C0D&、氮、磷含量过高，造成水体污染。而这类污水又难以采用城市污水收集所用的管道法进行集中收集，通过建造污水处理厂处理达标排放。因此，寻求高效、低成本的村寨分散农户污水处理方法意义重大。
[0003]目前对于南方农村地区污染水体的治理方法有3种，即:物理方法、化学方法以及生态方法。物理方法包括增氧曝气、截污清淤、调水冲污、河道疏浚等措施，物理方法简单，但不能在修复水体的同时改善水生生态系统结构，提高水体自净的能力；化学方法主要是投加化学药剂改变水体中氧化还原电位，吸附沉淀水中的悬浮物质、有机质以及灭杀藻类。化学药剂法见效快，但是污染易反复，且成本较高，是一种“治标不治本”的应急处理方法。生态方法主要包括生物膜法、微生物制剂、净化浮岛及人工湿地等，生态方法无二次污染且可以改善水生生态系统，提高水体自净的能力。
[0004]本发明主要针对我国南方农村地区村寨分散农户污水排放所引起的水体污染难题，利用村寨周边地形条件，将分散农户污水排入的河浜或池塘作为处理载体，通过种植水生植物、投放底栖动物、布设人工水草，构建一种净化塘，用于污水净化。`
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的是:针对我国南方农村地区村寨分散农户污水排放所引起的水体污染难题，利用村寨周边地形条件，将分散农户污水排入的河浜或池塘作为处理载体，通过种植水生植物、投放底栖动物以及布设人工水草，构建基于水生动、植物和人工水草的净化塘。本处理方法可在不建造污水收集管网和污水处理系统的前提下，实现原位污水净化，不仅处理效果好、造价低，而且没有运行费用，不占用耕地、维护方便、生态环境效益显著。
[0006]本发明的主要技术方案是:
[0007]通过种植水生植物、投放底栖动物(河蛘、田螺、泥鳅)以及布设人工水草于村寨分散农户污水所造成的富营养化河浜或湖塘之中，水体中的污染物质物质(如C0D&、氮、磷等)在水生植物、底栖动物(河蛘、田螺、泥鳅)以及人工水草的共同作用下得到净化。基于水生动、植物和人工水草的净化塘构建方案如下:
[0008](I)水生植物种植。由挺水植物(再力花、美人蕉、梭鱼草)、沉水植物(轮叶黒藻、黄花狸藻)和浮水植物(圆币草、睡莲)组成，种植面积为水面总面积的30-40%。挺水植物沿岸边及浅水种植(水深0-0.3m)，沉水植物于较深水区种植(水深0.3-0.Sm)，浮水植物于深水区种植(水深0.8-1.2m)ο
[0009](2)底栖动物放养。选用河蛘、田螺、泥鳅，其放养密度分别为0.10kg/m2、0.08kg/m2和0.05kg/m2。个体规格为:河蛘为100-150g/个，田螺为2.0g-3.5g/个，泥鳅为8.0-10.0g/条。
[0010](3)人工水草布设与固定。市购人工水草，由UPVC制成，具有大孔网状结构、仿水草枝叶，采用木桩或水泥砖固定。其规格为:长50011-160011，宽5-10011，厚0.5-1.0011，按平面30cmX30cm的间隔点状布设，布设水深大于1.2m区域，布设面积为水面总面积的
10-20%ο
[0011]本发明所采用的水生植物有再力花、梭鱼草、美人蕉、圆币草、睡莲、轮叶黒藻、黄花狸藻等7种，但本发明不仅限于此7种，并建议根据实际，选用本地水生植物。
[0012]本发明所采用的底栖动物有河蛘、田螺、泥鳅等3种，但本发明不仅限于此3种，并建议根据实际，选用本土底栖动物。
[0013]本发明的主要原理是:
[0014](I)在村寨 分散农户污水排入的河浜或池塘中种植水生植物，利用水生植物生长吸收由化粪池污水所带入的氮磷，降低水体中的C0D&、氮、磷等污染物浓度；同时，利用水生植物的光合作用向水体充氧(释放氧气)，为水体中的生物生存提供氧气保证。
[0015](2)所采用的人工水草为大孔网状结构，仿水草枝叶，能在水中自由飘动，形成上中下立体结构层，能使好氧、厌氧和兼容性生物菌在其表面形成生物膜，利用生物膜中的微生物代谢作用分解水体中的污染物质，从而达到降解水体中的水体中的C0D&、氮、磷等污染物浓度，使水质进一步得到净化。人工水草的网状材料还可以防止生物膜脱落而流失。
[0016](3)底栖动物(河蛘、田螺、泥鳅)对水体中氮、磷有吸收作用，强化了水体中的氮、磷去除。
[0017](4)所选用的植物除美人蕉为不耐寒植物外，再力花、梭鱼草、睡莲为较耐寒植物，圆币草、轮叶黒藻、黄花狸藻为耐寒植物，其与布设的人工水草所组成的复合生态系统有较强的环境适应性和抗污水冲击负荷能力，并能确保在南方的冬季均有较高的净化能力。
[0018]本发明的主要优点:
[0019](I)在不建造污水收集管网和污水处理系统的前提下，利用村寨河浜或池塘原位处理分散农户污水，不仅处理效果好、造价低，而且没有运行费用，不占用土地、维护方便、生态环境效益显著。
[0020](2)利用水生植物构建的表面流人工湿地，不仅可以利用植物削减水体中的氮磷，同时具有一定的景观作用。水生植物光合作用可以补充水体中的氧气，不需要其他任何处理设备和动力能源消耗。
[0021](3)人工水草为仿水草枝叶，在水体中活动范围广，可形成立体空间；人工水草为大孔网状结构，吸附能力强；UPVC材料制成的人工水草不仅格价低，而且抗太阳晒、抗老化，可在水中长时间使用而不用更换。
[0022](4)底栖动物河蛘、田螺、泥鳅的投加强化水体中氮磷的去除效果，同时底栖动物田螺、河蛘、泥鳅繁殖率高，能自行繁殖，一次投加即可，并且还可定期捕捞食用，有一定的经济价值。
【具体实施方式】
[0023]本发明提供的一种水生动植物净化塘处理村寨分散农户污水的方法，利用村寨周边地形条件，在污水排入的河浜或池塘中，通过种植水生植物、投放底栖动物(河蛘、田螺、泥鳅)以及布设人工水草，构建基于水生动、植物和人工水草的净化塘，用于污水净化。净化塘中的水生植物、底栖动物和人工水草的布设方案如下:
[0024]本发明所采用的水生植物有再力花、梭鱼草、美人蕉、圆币草、睡莲、轮叶黒藻、黄花狸藻等7种，种植面积为水面总面积的30-40%，人工水草布设面积为水面总面积的10-20%ο污水排入的河浜或池塘的平均宽度D=8-25m,平均水深H=L 8-3.0m,水域面积400-3000m2。种植的水生植物规格如下:
[0025](I)圆币草，为浮水植物，长20-40cm，种植密度30-60芽/m2 ；
[0026](2)睡莲，为浮水植物，种植密度为1-2头/m2 ；
[0027](3)再力花，为挺水植物，高30_50cm，种植密度为10-20株/m2 ；
[0028](4)梭鱼草，为挺水植物，高30-50cm，种植密度为10-20株/m2 ；
[0029](5)美人蕉，为挺水植物，高30-50cm，种植密度为10-20株/m2 ；
[0030](6)轮叶黒藻，为沉水植物，高30-50cm，种植密度10-20芽/m2 ；
[0031](7)黄花狸藻，为沉水植物，高30-50cm，种植密度10-20芽/m2。
[0032]本发明所采用的底栖动物有河蛘、田螺、泥鳅等3种，放养密度分别为0.10kg/m2、
0.08kg/m2和0.05kg/m2。个体规格为:河蛘为100_150g/个，田螺为2.0g-3.5g/个，泥鳅为
8.0-10.0g/条。
[0033]本发明所采用的人工水草布设与固定方法是，所用的人工水草规格为:长50cm-160cm,宽5-lOcm，厚0.5-1.0cm，按平面30cmX30cm的间隔点状布设，布设水深大于
1.2m区域，布设面积为水面总面积的10-20%。人工水草的使用长度,低于水面IOcm (即比实际水深小10cm)。施工时，可以根据现场实际水深裁剪人工水草所需长度。
[0034]采用上述技术及建造方法构建的净化塘，可使流量为34_184m3/d的污水中C0D&从 336_383mg/L 降至 79_92mg/L,氨氮从 38_53mg/L 降至 4.4-5.4mg/L,总磷从 4.7-5.2mg/L 降至 0.33-0.44mg/L,总氮从 180_204mg/L 降至 69_81mg/L。
[0035]CODcr、氨氮、总磷、总氮等污染指标增均达到了《国家污水综合排放标准GB8978-1996》中一级标准。从而有效的削减了水体中C0D&、氮、磷等污染物浓度，使水质进一步得到净化，生态环境效益显著。
[0036]下面将通过5个实施例对本发明的效果给予进一步的说明。
[0037]实施例1
[0038]按照上述实施方式，村寨分散农户污水排入平均宽度Sm，平均水深2.7m，水域面积400m2的河浜或池塘，水生植物的水面种植面积为120m2，其中:再力花种植312株，梭鱼草162株，美人蕉306株，圆币草468芽，睡莲24头，轮叶黒藻168芽，黄花狸藻408芽；投放底栖动物92kg，其中河蛘40kg，田螺32kg，泥鳅20kg ;人工水草布设面积为56m2，按平面尺寸30cm X 30cm的间隔布设人工水草622根。
[0039]采用上述技术及建造方法构建的净化塘，可使流量为27m3/d的污水中C0D&从350mg/L降至88mg/L,氨氮从45mg/L降至5.lmg/L,总磷从5.2mg/L降至0.44mg/L,总氮从200mg/L降至74mg/L。COD&、氨氮、总磷、总氮等污染指标增均达到了《国家污水综合排放标准GB8978-1996》中一级标准。从而有效的削减了水体中COD&、氮、磷等污染物浓度，使水质进一步得到净化，生态环境效益显著。
[0040]实施例2 [0041]按照上述实施方式，村寨分散农户污水排入平均宽度13m，平均水深3m，水域面积600m2的河浜或池塘，水生植物的水面种植面积为192m2，其中:再力花种植461株，梭鱼草230株，美人蕉460株，圆币草730芽，睡莲40头，轮叶黒藻250芽，黄花狸藻620芽；投放底栖动物138kg，其中河蛘60kg，田螺48kg，泥鳅30kg ;人工水草布设面积为78m2，按平面尺寸30cm X 30cm的间隔布设人工水草866根。
[0042]采用上述技术及建造方法构建的净化塘，可使流量为46m3/d的污水中C0D&从383mg/L降至92mg/L,氨氮从42mg/L降至4.4mg/L,总磷从4.9mg/L降至0.38mg/L,总氮从180mg/L降至69mg/L。C0D&、氨氮、总磷、总氮等污染指标增均达到了《国家污水综合排放标准GB8978-1996》中一级标准。从而有效的削减了水体中C0D&、氮、磷等污染物浓度，使水质进一步得到净化，生态环境效益显著。
[0043]实施例3
[0044]按照上述实施方式，村寨分散农户污水排入平均宽度20m，平均水深1.Sm，水域面积1000m2的河浜或池塘，水生植物的水面种植面积为350m2，其中:再力花种植770株，梭鱼草367.5株，美人蕉787.5株，圆币草1295芽，睡莲70头，轮叶黒藻420芽，黄花狸藻1050芽；投放底栖动物230kg，其中河蛘100kg，田螺80kg，泥鳅50kg ;人工水草布设面积为120m2，按平面尺寸30cmX30cm的间隔布设人工水草1333根。
[0045]采用上述技术及建造方法构建的净化塘，可使流量为59m3/d的污水中C0D&从336mg/L降至84mg/L,氨氮从38mg/L降至4.5mg/L,总磷从4.8mg/L降至0.33mg/L,总氮从185mg/L降至71mg/L。C0D&、氨氮、总磷、总氮等污染指标增均达到了《国家污水综合排放标准GB8978-1996》中一级标准。从而有效的削减了水体中C0D&、氮、磷等污染物浓度，使水质进一步得到净化，生态环境效益显著。
[0046]实施例4
[0047]按照上述实施方式，村寨分散农户污水排入平均宽度25m，平均水深2.2m，水域面积2000m2的河浜或池塘，水生植物的水面种植面积为760m2，其中:再力花种植1520株，梭鱼草684株，美人蕉1596株，圆币草2736芽，睡莲152头，轮叶黒藻836芽，黄花狸藻2128芽；投放底栖动物460kg，其中河蛘200kg，田螺160kg，泥鳅IOOkg ;人工水草布设面积为220m2，按平面尺寸30cmX30cm的间隔布设人工水草2444根。
[0048]采用上述技术及建造方法构建的净化塘，可使流量为115m3/d的污水中C0D&从345mg/L降至79mg/L,氨氮从53mg/L降至5.4mg/L,总磷从4.7mg/L降至0.34mg/L,总氮从204mg/L降至81mg/L。C0D&、氨氮、总磷、总氮等污染指标增均达到了《国家污水综合排放标准GB8978-1996》中一级标准。从而有效的削减了水体中C0D&、氮、磷等污染物浓度，使水质进一步得到净化，生态环境效益显著。
[0049]实施例5
[0050]按照上述实施方式，村寨分散农户污水排入平均宽度16.5m，平均水深2.4m，水域面积3000m2的河浜或池塘,水生植物的水面种植面积为1200m2，其中:再力花种植2160株，梭鱼草900株，美人蕉2340株，圆币草4200芽，睡莲240头，轮叶黒藻1200芽，黄花狸藻3120芽；投放底栖动物690kg，其中河蛘300kg，田螺240kg，泥鳅150kg ;人工水草布设面积为300m2，按平面尺寸30cm X 30cm的间隔布设人工水草3333根。
[0051]采用上述技术及建造方法构建的净化塘，可使流量为187m3/d的污水中C0D&从353.5mg/L 降至 86mg/L,氨氮从 44.5mg/L 降至 4.9mg/L,总磷从 4.9mg/L 降至 0.38mg/L总氮从192mg/L降至74mg/L。C0D&、氨氮、总磷、总氮等污染指标增均达到了《国家污水综合排放标准GB8978-1996》中一级标准。从而有效的削减了水体中C0D&、氮、磷等污染物浓度，使水质进一步得到净化，生态环境效益显著。
【权利要求】
1.一种水生动植物净化塘处理村寨分散农户污水的方法，其特征是:在村寨分散农户污水排入的河浜或池塘中，通过种植水生植物、投放底栖动物以及布设人工水草，原位构建一种基于水生动、植物和人工水草的净化塘，用于村寨分散农户污水的净化。
2.根据权利要求1所述的一种水生动植物净化塘处理村寨分散农户污水的方法，其特征是:水生植物由挺水植物(再力花、美人蕉、梭鱼草)、沉水植物(轮叶黒藻、黄花狸藻)和浮水植物(圆币草、睡莲)组成，种植面积为水面总面积的30-40%。挺水植物沿岸边及浅水种植(水深0-0.3m),沉水植物于较深水区种植(水深0.3-0.8m),浮水植物于深水区种植(水深 0.8-1.2m)ο
3.根据权利要求1所述的一种水生动植物净化塘处理村寨分散农户污水的方法，其特征是:选用底栖动物河蛘、田螺、泥鳅，其放养密度分别为0.10kg/m2、0.08kg/m2和0.05kg/m2。个体规格为:河蛘为100-150g/个，田螺为2.0g-3.5g/个，泥鳅为8.0-10.0g/条。
4.根据权利要求1所述的一种水生动植物净化塘处理村寨分散农户污水的方法，其特征是:市购人工水草，由UPVC制成，具有大孔网状结构、仿水草枝叶，采用木桩或水泥砖固定。其规格为:长50cm-160cm,宽5-lOcm，厚0.5-1.0cm，按平面30cmX30cm的间隔点状布设,布设水深大于1.2m区域,布设总面积为水面面积的10-20%。
【文档编号】C02F3/32GK103693742SQ201310705025
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】张文艺, 冯国勇, 刘芳, 李文昱, 陶勤锋 申请人:常州大学