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一种利用空心菜高效 净化畜禽养殖场污水的方法

阅读：680发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种利用空心菜高效净化畜禽养殖场污水的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种利用空心菜高效净化畜禽养殖场污水的方法。该方法包括以下步骤：将生活污水和禽畜废弃物经固液分离产生的有机废水，经调节后依序进入黑膜沼气池、厌氧发酵池、DST深度处理生化池处理后的水进入人工湿地，污水在人工湿地内的水力停留时间 10～30天；所述人工湿地为种植空心菜的人工湿地；经人工湿地处理后的水进入絮凝沉淀池进行沉淀处理，再经MBR膜和RO组合系统进入排水池。本发明结合养殖污水的特点，利用空心菜对湿地的强化作用，经吸附、离子交换、植物吸收转运等过程，显著降低水体中的重金属、有机物、氮、磷等污染物的含量，运行管理方便，处理成本低，环保性好。，下面是一种利用空心菜高效净化畜禽养殖场污水的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种利用空心菜高效净化畜禽养殖场污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将生活污水和禽畜废弃物经固液分离产生的有机废水，经调节后依序进入黑膜沼气池、厌氧发酵池、DST深度处理生化池处理后的水进入人工湿地，污水在人工湿地内的水力停留时间10～30天；所述人工湿地为种植空心菜的人工湿地；
S2.经人工湿地处理后的水进入絮凝沉淀池进行沉淀处理，再经MBR膜和RO组合系统进入排水池，排水池的水需达到规定的标准才予以排入鱼塘。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空心菜的品种选自港种青绿梗叶空心菜、台湾地区大叶白骨空心菜、菜农D-95空心菜、泰国竹叶空心菜、泰国尖叶空心菜、港种大白骨空心菜、泰国中叶空心菜、广东纯青柳叶空心菜、青骨柳叶空心菜、江西大叶空心菜、河北大叶空心菜、999青骨柳叶空心菜、玉帅竹叶青空心菜、白梗柳叶空心菜、泰国空心菜、台湾地区白骨柳叶空心菜、台湾地区青梗竹叶空心菜、泰国白梗柳叶空心菜或油青空心菜中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述空心菜的品种选自台湾地区大叶白骨空心菜、菜农D-95空心菜、港种青绿梗叶空心菜、泰国竹叶空心菜中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，S1中向人工湿地系统中加入填料，所述填料选自沸石、生物炭、复合微生物菌剂或小球藻中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述填料选自生物炭和小球藻的混合物，或者沸石和小球藻的混合物，或者沸石、生物炭、微生物与小球藻的混合物，或者生物炭和微生物的混合物，或者沸石和微生物的混合物。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述生物炭和小球藻的混合物中，生物炭和小球藻的质量比为50～150：3；所述沸石和小球藻的混合物中，沸石和小球藻的质量比为
50～150：3；所述沸石、生物炭、微生物与小球藻的混合物中，沸石、生物炭、微生物与小球藻的质量比为50～150：50～150：1：3；所述生物炭和微生物的混合物中，生物炭和微生物的质量比为50～150：1；所述沸石和微生物的混合物中，沸石和微生物的质量比为50～150：1。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述复合微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌属、酵母菌、乳酸菌和絮凝菌。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述复合微生物菌剂由枯草芽孢杆菌属、酵母菌、乳酸菌和絮凝菌按照5～10∶2～10∶1～6∶1～5重量比混合而成；活菌总数≥5.0×
109cfu·g-1。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述填料的添加量为0.1～20g/L。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1经固液分离生产出的固体粪渣送到堆场进行有机肥养分回收或者还田利用或者送进发酵车间处理。

说明书全文

一种利用空心菜高效净化畜禽养殖场污水的方法

技术领域

[0001] 本发明属于畜禽养殖污水处理相关技术领域。更具体地，涉及一种利用空心菜高效净化畜禽养殖场污水的方法。

背景技术

[0002] 规模化养殖能够带来较高的经济效益，但同时也带来超标污水集中排放造成的环境污染问题。沼液是有机废弃物厌氧发酵产生沼气后的副产物，其含有植物生长所需的多种营养元素和生理活性物质，因具有速效、营养、抑菌、刺激、抗逆等功效而可以被农业再利用。目前，沼液多作为生物肥料及生物农药被应用于农业生产当中。

[0003] 但是，有研究发现养猪场产生的沼液在施用时存在重金属超标现象，会对农田土壤环境及农产品品质带来安全隐患问题(李尧琴等，2012)，又通过食物链危害到人类健康。有研究表明猪粪尿源沼液中含有作物生长所需的大量和微量养分含量及主要有害重金属元素的含量分别为：含氮量在1488～10109mg·L-1之间，其平均含量为5514mg·L-1，主要以-1
铵态氮形式存在，铵态氮可占总氮的 68.7％～89.8％；磷含量在1123～3318mg·L 之间；
钾含量在36～167mg·L-1之间；此外，沼液中还含有大量的铁(36.6mg·L-1)、铜(13.3mg·L-1)和锌(18.0mg·L-1) 等微量营养元素，但同时也含有一定量的砷(9.05mg·L-1)、镍(0.77mg·L-1)、铅(0.21mg·L-1)、镉(0.022mg·L-1)等有害重金属元素。因此，沼液农用或直接排放时，其过高的营养盐和重金属含量使农作物和生态环境有被污染的风险(赵国华等，2014)。

[0004] 人工湿地因其具有投资少、易维护等优点，越来越多的被运用到污水处理上。但人工湿地对污水的净化有着非常复杂的机理过程，植物吸收、微生物代谢以及基质的吸附、过滤、沉淀在人工湿地污染物的去除过程起着关键的作用。不同植物对污水的净化效果不一样，而且由于养殖废水成分较为复杂，对水体中某种污染物有较好净化效果的湿地植物比不代表其对其它污染物有较好的净化效果，因此水生植物筛选是提高畜禽养殖场污水净化效率的重要环节。目前，研究人员对于人工湿地的研究大多是集中于景观植物(如以美人蕉、芦苇等作为湿地植物) 对氮磷的去除效果，对作物的关注较少。而且只针对禽畜污染物处理，但是未考虑禽畜污染物处理的同时的循环利用，以变废为宝，处理的效果也不是很充分，没有充分实现节能环保。另外现有研究基本都是针对单一的氮、磷释放进行修复，没有减少重金属等其他污染物的释放，这对于需要控制多种污染物的内源释放的受污染养殖废水的修复来说，显然存在着很大的局限。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于是针对现有养殖废水处理技术和人工湿地技术的不足，提供一种利用空心菜高效净化畜禽养殖场污水的方法。

[0006] 本发明通过以下技术方案实现：

[0007] 一种利用空心菜高效净化畜禽养殖场污水的方法，包括以下步骤：

[0008] S1.将生活污水和禽畜废弃物经固液分离产生的有机废水，经调节后依序进入黑膜沼气池、厌氧发酵池、DST深度处理生化池处理后的水进入人工湿地，污水在人工湿地内的水力停留时间10～30天；所述人工湿地为种植空心菜的人工湿地；

[0009] S2.经人工湿地处理后的水进入絮凝沉淀池进行沉淀处理，再经MBR膜和 RO组合系统进入排水池，排水池的水需达到规定的标准才予以排入鱼塘。

[0010] 本发明对禽畜污水首先进行初级固液分离，分离后的固体粪渣经发酵作为有机肥原料循环利用或还田利用，科学循环利用种养结合，经过减排固液分离截留后的尿液、污水、生产生活用水依次流入黑膜沼气池、厌氧发酵池、DST深度处理生化池进行多级处理后，再进入人工湿地系统，针对畜禽养殖污水的特点，利用空心菜对湿地的强化作用，经吸附、离子交换、植物吸收转运等过程，降低水体中的重金属、有机物、氮、磷等污染物的含量，使出水水质指标总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)、COD达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(DB 44/613-2009) 标准，同时As、Cu、Zn含量指标达到《污水综合排放标准》(GB 8978-88)标准。整个过程中对粪污进行固液气全方位处理利用，具体为：生成沼气用于生产生活或者发电，处理后的水进行养分回收、还田利用，过滤得到的粪渣堆场进行有机肥回收或者还田利用，实现了能源的循环利用。处理后的中水均化学反应达到标准时限零污染排放，环保性好。整个处理流程高效、环保、节能、经济、安全，有效解决了现有技术的不足。

[0011] 在一些实施例中，所述空心菜的品种选自港种青绿梗叶空心菜、台湾地区大叶白骨空心菜、菜农D-95空心菜、泰国竹叶空心菜、泰国尖叶空心菜、港种大白骨空心菜、泰国中叶空心菜、广东纯青柳叶空心菜、青骨柳叶空心菜、江西大叶空心菜、河北大叶空心菜、999青骨柳叶空心菜、玉帅竹叶青空心菜、白梗柳叶空心菜、泰国空心菜、台湾地区白骨柳叶空心菜、台湾地区青梗竹叶空心菜、泰国白梗柳叶空心菜或油青空心菜中的一种或几种。

[0012] 在另一些优选实施例中，所述空心菜的品种选自台湾地区大叶白骨空心菜、菜农 D-95空心菜、港种青绿梗叶空心菜、泰国竹叶空心菜中的一种或几种。本发明经过广泛而深入的研究，发现积累As含量较高的4个品种(台湾地区大叶白骨空心菜、菜农D-95空心菜、港种青绿梗叶空心菜、泰国竹叶空心菜)转运系数均大于1，即地上部分As含量高于地下部分，其中除泰国竹叶空心菜转运系数为1.08，地上部分As含量略高于地下部分。且台湾地区大叶白骨空心菜、菜农D-95空心菜、港种青绿梗叶空心菜生物量较高，均大于10g。因此，综合来看，相对高累积 As的空心菜品种是台湾地区大叶白骨空心菜、菜农D-95空心菜、港种青绿梗叶空心菜、泰国竹叶空心菜。

[0013] 在一些实施例中，S1中向人工湿地系统中加入填料，所述填料选自沸石、生物炭、复合微生物菌剂或小球藻中的一种或几种。

[0014] 在另一些优选实施例中，所述填料选自生物炭和小球藻的混合物，或者沸石和小球藻的混合物，或者沸石、生物炭、微生物与小球藻的混合物，或者生物炭和微生物的混合物，或者沸石和微生物的混合物。本发明中通过投加沸石、生物炭、复合微生物菌剂或小球藻填料，加强了植物、基质和微生物之间的相互作用，同时加强了对湿地的强化作用，有效提高了污水中重金属及氮磷素的去除效率。

[0015] 在一些优选实施例中，所述生物炭和小球藻的混合物中，生物炭和小球藻的质量比为50～150：3；所述沸石和小球藻的混合物中，沸石和小球藻的质量比为50～150：3；所述沸石、生物炭、微生物与小球藻的混合物中，沸石、生物炭、微生物与小球藻的质量比为50～150：50～150：1：3；所述生物炭和微生物的混合物中，生物炭和微生物的质量比为50～150：
1；所述沸石和微生物的混合物中，沸石和微生物的质量比为50～150：1。

[0016] 在一些实施例中，所述复合微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌属、酵母菌、乳酸菌和絮凝菌。

[0017] 在一些优选实施例中，所述复合微生物菌剂由枯草芽孢杆菌属、酵母菌、乳酸菌和絮凝菌按照5～10∶2～10∶1～6∶1～5重量比混合而成。

[0018] 在一些优选实施例中，所述复合微生物菌剂的活菌总数≥5.0×109cfu·g-1，优选9 10 -1
5.0×10～5.0×10 cfu·g 。

[0019] 在一些优选实施例中，所述小球藻以对数生长期的小球藻藻液的形式加入。

[0020] 在一些优选实施例中，将小球藻按照常规培养获得种子液，然后按照1：10 的体积比转入小球藻驯化培养基，培养12小时，得到小球藻液。可按投入量为 (2～10)×108CFU的投入量直接向人工湿地中加入小球藻液，也可将小球藻液离心后取沉淀称重加入。

[0021] 在一些优选实施例中，所述填料的添加量为0.1～20g/L，优选5～15g/L。

[0022] 在一些优选实施例中，所述步骤S1经固液分离生产出的固体粪渣送到堆场进行有机肥养分回收或者还田利用或者送进发酵车间处理。

[0023] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0024] (1)本发明对禽畜污水首先进行初级固液分离，分离后的固体粪渣经发酵作为有机肥原料循环利用或还田利用，科学循环利用种养结合，经过减排固液分离截留后的尿液、污水、生产生活用水依次流入黑膜沼气池、DST微生物选择塘厌氧发酵池、DST深度处理生化池进行多级处理后，再进入人工湿地系统，结合畜禽养殖污水的特点，利用空心菜对湿地的强化作用，经吸附、离子交换、植物吸收转运等过程，降低水体中的重金属、有机物、氮、磷等污染物的含量，使出水水质指标总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)、COD达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(DB 44/613-2009)标准，同时As、Cu、Zn含量指标达到《污水综合排放标准》(GB 8978-88)标准。

[0025] (2)本发明建造成本低，运行管理方便，处理成本低，可以大幅度节省投资；而且选用空心菜作为湿地植物，对砷、有机物、氮、磷去除效果良好。处理后的中水均化学反应达到标准时限零污染排放，环保性好。附图说明

[0026] 图1为19个品种空心菜地上部分As含量聚类树形图。

[0027] 图2为室内模拟人工湿地试验现场示意图。

具体实施方式

[0028] 以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。实施方式中简单参数的替换不能一一在实施例中赘述，但并不因此限制本发明，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，应被视为等效的置换方式，都应包含在本发明范围内。

[0029] 除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

[0030] 除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

[0031] As、Cu、Zn的测定

[0032] (1)植物样：称取0.2g植物干样，加8mL硝酸+2mL 30％过氧化氢，经微波消解(CEM Mars6)后，用双道原子荧光光度计(AFS-230E，北京科创海光仪器有限公司)测定消解液中As含量，用原子吸收分光光度计 (ZEEnit700P，德国耶拿)测定消解液中Cu、Zn含量。

[0033] (2)水样：取5mL水样，加5mL硝酸，经微波消解(CEM Mars6)后，用双道原子荧光光度计(AFS-230E，北京科创海光仪器有限公司)测定消解液中As含量，用原子吸收分光光度计(ZEEnit700P，德国耶拿)测定消解液中Cu、 Zn含量。

[0034] 转移系数计算

[0035] 转移系数＝地上部分As含量/地下部分As含量

[0036] 水质的测定

[0037] 总磷：钼酸铵分光光度法(GB 11893-89)；

[0038] 氨氮：次氯酸钠-水杨酸分光光度法(HJ 534—2009)；

[0039] CODCr：微波消解-重铬酸钾法，参照Dharmadhikari等(2005)的方法，取 3mL水样于消解罐中，加入1.5mL重铬酸钾标准溶液(1/6K2CrO7＝0.2500 mol/L)、0.06g硫酸汞、4.5mL硫酸-硫酸银溶液(500mL浓硫酸中加入5g硫酸银)，经微波消解(CEM Mars6)15min后，滴加3滴试亚铁灵指示液，用硫酸亚铁铵标准溶液[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0.1mol/L]滴定；

[0040] pH：pH计(PB-10，Sartorius)直接测定。

[0041] 小球藻菌种购于中国水产科学研究院珠江水产研究所，在对数生长期按1： 10加于无氮的BG11培养基，在光强2700Lx，温度28℃的条件下培养10天至对数生长期，然后用100mL的离心管在转数为3000转的条件下离心后取沉淀称重。

[0042] 实施例1空心菜品种的筛选

[0043] 1、方法

[0044] (1)试验在华南农业大学生态系农场水泥池(长1m×宽1m×高0.65m) 中进行，15个水泥池，将水泥池内均分成4个小区(每个小区面积长0.5m×宽 0.5m)，共有个小区60块，19个供试空心菜品种均重复3次共需57块小区(空余3小块不种植物)，将19种不同空心菜品种的种子各20粒随机播种于各小区中，待植株长出第1片真叶后定苗4株。试验期间不定期(1～2d)向水泥池中加入等量自来水。定植60d(2015年4～6月)后，在各池4株空心菜中任取一株测定19个空心菜品种的生物量以及砷含量。

[0045] (2)供试水泥池土壤来自华南农业大学生态学系农场的耕作层。土壤采集后剔除碎石、枯叶等杂物，自然风干，过2mm筛后混匀备用。水泥池小区As 污染土壤浓度设置为人工再添加50mg As·kg-1(以三氧化二砷加入，按耕作层 30cm计算)，种植一季水稻老化As后，取样检测其基本理化性质，见表1。

[0046] 表1供试土壤的理化性质

[0047]

[0048] (3)植物样品的处理：将整株空心菜地上部与地下部(根系)分开，依次用自来水、蒸馏水、去离子水完全洗净后用吸水纸把植株表面水分吸干，装入信封，编号后置于60℃烘箱中烘干至恒重，称干重。然后用粉碎机将空心菜地上部及地下部粉碎，贮存于封口袋中待总As含量分析。

[0049] 转移系数＝地上部分As含量/地下部分As含量。

[0050] 2、结果

[0051] (1)As胁迫对不同品种空心菜生物量的影响

[0052] 表2 19个品种空心菜的生物量

[0053]

[0054]

[0055] 注：所有数据均为均值±标准误(n＝3)，同一列不同小写字母表示品种间显著差异(p<0.05)。

[0056] 由表2可知，19个品种空心菜地上部分生物量(以干重计)范围是1.22～ 19.43g，均值为9.26g，生物量最大的品种是泰国尖叶空心菜，生物量最小的品种是青骨柳叶空心菜，相差15.93倍，其中泰国尖叶空心菜生物量与泰国竹叶空心菜、台湾地区白骨柳叶空心菜、江西大叶空心菜、999青骨柳叶空心菜、青骨柳叶空心菜这5个品种生物量差异达显著水平(p<0.05)；而台湾地区青梗竹叶空心菜生物量与999青骨柳叶空心菜、青骨柳叶空心菜这两个品种生物量差异达显著水平(p <0.05)；而其余品种生物量之间没有显著差异(p>0.05)；地下部分生物量范围是 0.63～4.12g，相差5.6倍，均值是1.79g，19种空心菜品种间地下部分生物量差异达显著水平(p<0.05)。

[0057] (2)不同品种空心菜As含量的差异

[0058] 表3空心菜地上部与地下部中As累积的品种差异

[0059]

[0060] 注：所有数据均为均值±标准误(n＝3)，同一列不同小写字母表示品种间显著差异(p<0.05)。

[0061] 由表3可知，空心菜不同品种之间积累As含量呈显著性差异(p<0.05)， 19个品种空心菜地上部As含量范围为：0.73～191.12mg·kg-1，相差261.81倍。参照GB 2762-2012对蔬菜中As的限量标准(0.5mg·kg-1)，全部超标，说明在重污染土壤种植的空心菜均不适宜食用。此外，空心菜品种间As含量差异很大，其中地上部分As含量最高的是港种青绿梗叶空心菜为191.12mg·kg-1， As含量最低的是油青空心菜为0.73mg·kg-1；地下部分As含量最高的是台湾地区白骨柳叶空心菜为229.76mg·kg-1，含量最低品种为青骨柳叶空心菜达78.57 mg·kg-1。且19个空心菜品种的转运系数差异明显，最低的台湾地区白骨柳叶空心菜为0.004，最高的港种青绿梗叶空心菜为2.19。其中台湾地区大叶白骨空心菜、菜农D-95空心菜、港种青绿梗叶空心菜、泰国竹叶空心菜4个品种的转运系数大于1。

[0062] (3)聚类分析

[0063] 如图1所示，通过聚类分析得知，泰国白梗柳叶空心菜、油青空心菜、台湾地区白骨柳叶空心菜、台湾地区青梗竹叶空心菜、泰国空心菜、河北大叶空心菜、玉帅竹叶青空心菜、999青骨柳叶空心菜、白梗柳叶空心菜等9个品种相对于其他品种累积As含量较少，其中台湾地区白骨柳叶空心菜、泰国白梗柳叶空心菜、油青空心菜地上部累积As含量均低于1mg·kg-1；台湾地区大叶白骨空心菜、菜农D-95空心菜、港种青绿梗叶空心菜、泰国竹叶空心菜4-1
个品种相对于其他品种积累As含量较高，含量范围是141.18～191.12mg·kg 。

[0064] 本试验中积累As含量较高的4个品种(台湾地区大叶白骨空心菜、菜农D-95 空心菜、港种青绿梗叶空心菜、泰国竹叶空心菜)转运系数均大于1，即地上部分As含量高于地下部分，其中除泰国竹叶空心菜转运系数为1.08，地上部分As 含量略高于地下部分。且台湾地区大叶白骨空心菜、菜农D-95空心菜、港种青绿梗叶空心菜生物量较高，均大于10g。因此，综合来看，相对高累积As的空心菜品种是台湾地区大叶白骨空心菜、菜农D-95空心菜、港种青绿梗叶空心菜。而As 含量较低的9个品种，除河北大叶空心菜以外其余品种的转运系数均在0.01以下，且泰国空心菜、白梗柳叶空心菜、台湾地区青梗竹叶空心菜、玉帅竹叶青空心菜、油青空心菜的生物量较大，综合来看，泰国空心菜、白梗柳叶空心菜、台湾地区青梗竹叶空心菜、玉帅竹叶青空心菜、油青空心菜为相对低累积As的空心菜品种。

[0065] 实施例2室内模拟人工湿地处理系统对猪场沼液的净化效果研究

[0066] 1、方法

[0067] 试验在华南农业大学农学院环境生态实验室进行，试验以长×宽×高＝0.5× 0.3×0.4的透明玻璃缸为容器，底层铺4cm的河沙用以固定空心菜的根系，每个玻璃缸种植
6株长势一致空心菜(株高15cm)。试验共计30d(2016年10～ 11月)，分两个阶段进行，每个阶段15d。室内模拟人工湿地试验现场示意图见图1。

[0068] 其中，复合微生物菌剂由枯草芽孢杆菌属、酵母菌、乳酸菌、絮凝菌按照7.5∶6∶3∶9 -1
2.5重量比混合而成。性状为粉末状。活菌总数≥5.0×10cfu·g 。

[0069] 供试沼液来自某广东某养猪场，为猪场冲舍废水经隔渣固液分离后，再经厌氧沼气发酵处理后排出的废水，性质如表4、表5所示。

[0070] 表4试验二第一阶段沼液(A)水质

[0071]

[0072] 表5试验二第二阶段沼液(B)水质

[0073]

[0074] (1)第一阶段：按水：沼液＝3：1的比例加入12L水、6L沼液，试验共8 个处理。处理如表6所示。

[0075] 表6室内模拟人工湿地试验设计处理组

[0076]

[0077] 每个处理重复三次，共24个处理。试验期间每隔5天用自来水补充各玻璃缸中蒸发的水分以保持每个玻璃缸恒定的水样体积。处理15天后沿水面两个节处收割空心菜的地上部分。于试验的第1、3、5、7、10、15天测量水中的TP 及NH4+-N的含量，第5、10、15天测定水中的COD含量。试验结束后测定植物样及水样中的Cu、Zn、As含量。

[0078] (2)第二阶段：在第一阶段的第15天收割空心菜的地上部分结束后补充12L的沼液(B)，其余处理不变。试验为期15天，试验期间每隔5天用自来水补充各玻璃缸中蒸发的水分以保持每个玻璃缸恒定的水样体积。于试验的第1、 5、10、15天测量水中的TP及NH4+-N的含量，第1、7、15天测定水中的COD 含量。试验结束后测定植物样及水样中的Cu、Zn、As含量。

[0079] 另外，本实验中以下所有数据均为均值±标准误(n＝3)，同一列不同小写字母表示处理间显著差异(p<0.05)，同一行不同大写字母表示不同时间显著差异(p<0.05)。T1代表沸石；T2代表生物炭；T3代表沸石+微生物；T4代表沸石+小球藻；T5代表生物炭+微生物；T6代表生物炭+小球藻；T7代表沸石 +生物炭+微生物+小球藻。

[0080] 2、室内模拟人工湿地处理系统对TP的去除效果

[0081] (1)第一阶段

[0082] 表7室内模拟人工湿地系统第一阶段TP含量变随时间化情况(mg/L)

[0083]

[0084] 由表7可知，室内模拟人工湿地处理系统第一阶段各处理TP的去除率在 71.60％～92.11％之间，净化能力大小为：T6(生物炭+小球藻)>T7(沸石+生物炭+ 微生物+小球藻)>T5(生物炭+微生物)>T2(生物炭)＝T3(沸石+微生物)>T4(沸石+小球藻)>T1(沸石)>CK。

[0085] 由试验的去除率大小：T3>T4>T1，T6>T5>T2；可以知道沸石、生物炭与复合微生物菌剂结合对空心菜人工湿地系统的净化效果的增强与沸石、微生物单独添加相比有一定的优势，且不同组合的去除效果不一致，但也并不意味着添加的填料越多净化效果越好。

[0086] (2)第二阶段

[0087] 表8室内模拟人工湿地系统第二阶段TP含量变随时间化情况(mg/L)

[0088]

[0089] 由表8可知，室内模拟人工湿地处理系统第二阶段各处理TP的去除率在 64.13％～82.03％之间，净化能力大小为：T4(沸石+小球藻)>T6(生物炭+小球藻)>T7(沸石+生物炭+微生物+小球藻)>T2(生物炭)>T3(沸石+微生物)> CK>T1(沸石)>T5(生物炭+微生物)。

[0090] 综上，各处理在试验第一阶段对TP的去除效果比第二阶段好，空心菜湿地处理系统对沼液TP的净化有一定的效果，沸石、生物炭的吸附效果随时间的增长而降低，有一定的吸附极限，但无论是第一阶段还是第二阶段，沸石与小球藻的组合、生物炭与小球藻的组合添加到空心菜湿地系统对TP都保持较好的去除效果。

[0091] 3、室内模拟人工湿地处理系统对NH4+-N的去除效果

[0092] (1)第一阶段

[0093] 表9室内模拟人工湿地系统第一阶段NH4+-N含量变随时间化情况(mg/L)[0094]

[0095]

[0096] 由表9可知，第一阶段各处理NH4+-N去除率在88.01％～99.55％之间，净化能力大小为：T7(沸石+生物炭+微生物+小球藻)>T3(沸石+微生物)>T5(生物炭 +微生物)>T6(生物炭+小球藻)>T4(沸石+小球藻)>T1(沸石)>T2(生物炭)>CK。

[0097] (2)第二阶段

[0098] 表10室内模拟人工湿地系统第二阶段NH4+-N含量变随时间化情况(mg/L)[0099]

[0100] 由表11可知，第二阶段各处理NH4+-N的去除率在69.67％～100.00％之间，净化能力大小为：T7(沸石+生物炭+微生物+小球藻)＝T4(沸石+小球藻)>T6(生物炭+小球藻)>T3(沸石+微生物)>T5(生物炭+微生物)>T2(生物炭)>T1(沸石)> CK。

[0101] 综上，除T4、T6、T7处理在第二阶段试验对NH4+-N的去除效果好于第一阶段外，其余处理均是在第一阶段比第二阶段对NH4+-N有更好的去除效果，空心菜人工湿地对NH4+-N有较好的去除效果，且无论是第一阶段还是第二阶段沸石、生物炭、复合微生物菌剂、小球藻叠加使用对NH4+-N都有最好的去除效果。

[0102] 4、室内模拟人工湿地处理系统对COD去除效果

[0103] (1)第一阶段

[0104] 表11室内模拟人工湿地系统第一阶段COD含量变随时间化情况(mg/L)

[0105]

[0106] 由表11所示，第一阶段各处理COD去除率在80.32％～84.11％之间，净化能力大小为：T7(沸石+生物炭+微生物+小球藻)>T5(生物炭+微生物)>T3(沸石+ 微生物)＝T4(沸石+小球藻)＝T6(生物炭+小球藻)>T1(沸石)>T2(生物炭)>CK。

[0107] (2)第二阶段

[0108] 表12室内模拟人工湿地系统第二阶段COD含量变随时间化情况(mg/L)

[0109]

[0110]

[0111] 由表12可知，第二阶段各处理COD的去除率在95.10％～98.77％之间，净化能力大小为：T6(生物炭+小球藻)>T5(生物炭+微生物)>T1(沸石)>T4(沸石+小球藻)>T7(沸石+生物炭+微生物+小球藻)>T3(沸石+微生物)>CK>T2(生物炭)。

[0112] 综上，各处理在第二阶段对COD的去除效果比第一阶段的去除效果要好，前期各处理对COD的去除效果差异不大，后期微生物菌剂、小球藻与生物炭结合使用对COD的去除表现出明显的优势。

[0113] 5、室内模拟人工湿地处理系统对As去除效果

[0114] (1)第一阶段

[0115] 表13第一阶段对水中As去除效果(As：μg/L)

[0116]

[0117] 由表13可知，室内模拟人工湿地处理系统试验第一阶段各处理对水中As 的去除率在74.61％～83.89％之间，去除率最高的是T5，去除率最低的是T1。

[0118] (2)第二阶段

[0119] 表14第二阶段对水中As去除效果(As：μg/L)

[0120]

[0121]

[0122] 微生物菌剂与生物炭叠加施用以及沸石、生物炭、微生物菌剂、小球藻叠加施用于空心菜人工湿地系统都表现出对As有较好的去除效果。第二阶段各处理对水中As的去除率在35.38％～74.09％之间。

[0123] 综上，空心菜人工湿地系统对重金属As有显著的去除效果。

[0124] 6、室内模拟人工湿地处理系统中空心菜累积重金属含量

[0125] 表15室内第一阶段空心菜地上部分重金属含量(mg/kg)

[0126]

[0127] 上述结果表明，沸石、生物炭作为吸附剂添加到空心菜人工湿地系统能降低空心菜对Cu、Zn、As的累积效果，且沸石对Cu的累积效果的降低较为明显。

[0128] 表16室内第二阶段空心菜As含量(mg/kg)

[0129]

[0130]

[0131] 由表16可知，室内模拟人工湿地处理系统第二阶段空心菜地上、地下部分累积As含量大小为：地下部分>地上部分。

[0132] 综上，沸石、生物炭作为吸附剂添加到空心菜人工湿地系统中能够减少空心菜对重金属Cu、Zn、As的累积量，所有处理空心菜累积Cu含量都符合《饲料中Cu的允许量》(GB 26419-2010)中仔猪配合饲料(Cu≤200mg/kg)以及生长肥育猪前期配合饲料(20kg～60kg体重)(Cu≤150mg/kg)标准；所有处理空心菜累积Zn含量都符合《饲料中锌的允许量》(NY
929-2005)；所有处理空心菜累积As含量都符合《饲料卫生标准》(GB 13078-2001)(As≤
10mg·kg-1)。因此，空心菜人工湿地处理中湿地植物空心菜可以作为青贮饲料回归农业生产。

[0133] 实施例3一种利用空心菜高效净化畜禽养殖场污水的方法

[0134] 本实施例实施地点在广州增城地区某公司养猪场的人工湿地进行。该养猪厂每天排放废水量约为500m3，主要包括猪尿、部分猪粪和猪舍冲洗水，属于高浓度有机废水，而且悬浮物和氨氮含量大。主要污染物年平均浓度为：COD＝11400 mg/L，总磷＝25mg/L，氨氮＝417mg/L，As＝108μg/L，Cu＝7mg/L，Zn＝0.8mg/L。

[0135] 具体步骤为：

[0136] 在启动运行期，将生物炭和小球藻的混合物(生物炭和小球藻的质量比为 50：3)分别0.1、1、5、10、20g/L的比例投加于人工湿地中。并在人工湿地上种植台湾地区大叶白骨空心菜。在运行过程中，将生活污水和养猪场废弃物经固液分离产生的有机废水，经酸碱度调节后依序进入黑膜沼气池、DST微生物选择塘厌氧发酵池、DST深度处理生化池处理后，再进入人工湿地，污水在人工湿地内的水力停留时间10天。经人工湿地处理后的水进入絮凝沉淀池进行沉淀处理，再经MBR膜和RO组合系统进入排水池。通过空心菜、生物炭、小球藻和水中微生物之间的相互作用，经吸附、离子交换、植物吸收转移等过程，有效降低水体中的重金属(主要是As)、有机物、氮、磷等污染物的含量。

[0137] 最后测得按0.1、1、5、10、20g/L比例添加的生物炭和小球藻的混合物的排水池的出水水质指标总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)、COD均达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(DB 44/613-2009)标准，同时As、Cu、Zn含量指标均达到《污水综合排放标准》(GB 8978-88)标准。其中按5～15g/L比例添加的生物炭和小球藻的混合物的处理效果较佳。

[0138] 本发明的MBR膜和RO组合系统包括MBR膜系统和RO系统。其中MBR 膜系统包括一套MBR膜自动冲洗和一套MBR膜分离化学清洗系统，MBR膜分离化学清洗系统包括一个清洗药箱、一台反洗泵、相应仪表及连接管件组成，当膜组件受污染时，可以用它进行MBR膜系统的化学清洗。清洗方式为脉冲清洗，利用清洗液和水压的变化来彻底去除膜表面的污垢和污染物。MBR膜可以采用中空纤维膜，通过膜的高效截留作用，可以有效截留细菌及悬浮物回流，有效去除氨氮；同时可以截留难于降解的大分子有机物，延长其在反应器中的停留时间，使之得到最大限度的降解。剩余污泥通过膜区剩余污泥泵定期排出，可控制系统内活性污泥的浓度及污泥龄。而RO系统，作为废水处理的常用设备之一的反渗透设备，采用先进的反渗透膜分离技术，是去除原水中的大部分盐分、细菌、病毒等杂质的重要设备，也是保证设备出水水质的关键处理环节。

[0139] 本发明建造成本低，运行管理方便，处理成本低，可以大幅度节省投资；而且选用空心菜作为湿地植物，对砷、有机物、氮、磷去除效果良好。

[0140] 实施例4一种利用空心菜高效净化畜禽养殖场污水的方法

[0141] 本实施例实施地点在广州增城地区某公司养猪场的人工湿地进行。该养猪厂每天排放废水量约为500m3，主要包括猪尿、部分猪粪和猪舍冲洗水，属于高浓度有机废水，而且悬浮物和氨氮含量大。主要污染物年平均浓度为：COD＝11400 mg/L，总磷＝25mg/L，氨氮＝417mg/L，As＝108μg/L，Cu＝7mg/L，Zn＝0.8mg/L。

[0142] 具体步骤为：

[0143] 在启动运行期，将沸石和小球藻的混合物(沸石和小球藻的质量比为150： 3)按5g/L的比例投加于人工湿地中。并在人工湿地上种植台湾地区大叶白骨空心菜、菜农D-95空心菜和港种青绿梗叶空心菜。在运行过程中，将生活污水和养猪场废弃物经固液分离产生的有机废水，经酸碱度调节后依序进入黑膜沼气池、 DST微生物选择塘厌氧发酵池、DST深度处理生化池处理后，再进入人工湿地，污水在人工湿地内的水力停留时间30天。经人工湿地处理后的水进入絮凝沉淀池进行沉淀处理，再经MBR膜和RO组合系统进入排水池。通过空心菜、生物炭、小球藻和水中微生物之间的相互作用，经吸附、离子交换、植物吸收转移等过程，有效降低水体中的重金属(主要是As)、有机物、氮、磷等污染物的含量。

[0144] 最后测得按5g/L比例添加的沸石和小球藻的混合物的排水池的出水水质指标总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)、COD达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(DB 44/613-2009)标准，同时As、Cu、Zn含量指标达到《污水综合排放标准》(GB 8978-88)标准。

[0145] 实施例5一种利用空心菜高效净化畜禽养殖场污水的方法

[0146] 本实施例实施地点在广州增城地区某公司养猪场的人工湿地进行。该养猪厂每天排放废水量约为500m3，主要包括猪尿、部分猪粪和猪舍冲洗水，属于高浓度有机废水，而且悬浮物和氨氮含量大。主要污染物年平均浓度为：COD＝11400 mg/L，总磷＝25mg/L，氨氮＝417mg/L，As＝108μg/L，Cu＝7mg/L，Zn＝0.8mg/L。

[0147] 具体步骤为：

[0148] 在人工湿地上种植台湾地区大叶白骨空心菜。在运行过程中，将生活污水和养猪场废弃物经固液分离产生的有机废水，经酸碱度调节后依序进入黑膜沼气池、 DST微生物选择塘厌氧发酵池、DST深度处理生化池处理后，再进入人工湿地，污水在人工湿地内的水力停留时间15天。经人工湿地处理后的水进入絮凝沉淀池进行沉淀处理，再经MBR膜和RO组合系统进入排水池。

[0149] 结果发现，在该人工湿地上种植台湾地区大叶白骨，能够有效降低水体中的重金属(主要是As)、有机物、氮、磷等污染物的含量。最后测得排水池的出水水质指标总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)、COD达到《畜禽养殖业污染物排放标准》 (DB 44/613-2009)标准，同时As、Cu、Zn含量指标达到《污水综合排放标准》 (GB 8978-88)标准。

[0150] 本发明上述实施例中污水在黑膜沼气池、DST微生物选择塘厌氧发酵池、 DST深度处理生化池、絮凝沉淀池的处理时间，养殖污水处理领域的技术人员可以根据实际污染情况进行适当调整。

[0151] 申请人声明，以上具体实施方式为便于理解本发明而说明的较佳实施例，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

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一种利用空心菜高效净化畜禽养殖场污水的方法

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