一種農村地區(qū)茅廁糞便的生態(tài)凈化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種環(huán)境保護領域中農村地區(qū)茅廁糞便的生態(tài)凈化方法，針對我國農村地區(qū)分散農戶茅廁糞便污染與凈化難題，在茅廁糞便排入的小型水體中，布置水生植物，投放微型動物（河蚌、田螺、泥鰍），從而由水生植物、微型動物（河蚌、田螺、泥鰍）以及原水體中的菌藻構成了表面流復合生態(tài)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可大大削減茅廁糞便中的CODCr、氨氮、總氮和總磷等污染物，具有投資建造成本低、效果好、無運行費用等特點，特別適合農村地區(qū)分散農戶茅廁糞便凈化之用。
【專利說明】一種農村地區(qū)茅廁糞便的生態(tài)凈化方法
【技術領域】[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護領域，具體涉及一種農村地區(qū)茅廁糞便的生態(tài)凈化方法。
【背景技術】
[0002]在我國農村地區(qū)，四周用堵墻或籬笆圍成、內部由數(shù)個坑組成的便池，稱之為“茅廁”(讀音mdo Si)又名“茅房”，尤其是在東部及北方農村地區(qū)幾乎每戶都建一座。過去茅廁糞便基本用作農家肥，但近年來，在長三角太湖地區(qū)及其他一些農村經濟較發(fā)達地區(qū)，由于推行集約化高效農業(yè)，使得這些分散農戶的茅廁糞便無處使用，只得就近排入附近的河浜(h6b0ng)、河涌(音h6ch6ng)或池塘等地表水體，導致水體氮、磷含量過高,水體發(fā)黑、發(fā)臭，水生生物死亡，夏天更是蚊、蠅飛舞，影響居民生活。根據(jù)劉國濤等人在《中國給水排水》2007年第23卷第12期36-38頁發(fā)表的《重慶大西溝糞便污水處理工程設計》糞便污水的水質為:C0D& 為 12000mg/L、B0D5 為 6400mg/L，氨氮為 500mg/L、總磷為 65mg/L，SS 為 2500mg/L0每人每天產生糞便污水40L，則其C0D&產生量為480.0g、B0D5產生量為256.0g、氨氮產生量為20.0g、總磷產生量為2.6g、SS產生量為100.0g，若得不到處理將對水體產生嚴重破壞。
[0003]利用水生植物、菌藻及微型動物(河蛘、田螺、泥鰍)構建一種復合生態(tài)系統(tǒng)，用于解決農村茅廁糞便所帶來的污染問題，不僅具有效率高、費用低的特點，而且可以產生一定的生態(tài)景觀效果。
[0004]目前國內外糞便無害處理大多借用污水處理技術或直接與城市污水混合處理。如，專利號為103073149A、名稱為“糞便無害處理方法”，對糞便固液分離、離心脫水、厭氧消化、脫游離氨、降解C0D&、BOD和氨氮、泥水分離和消毒排放。專利號為101525206、名稱為“生態(tài)無害化糞便生活污水處理系統(tǒng)”，包括化糞池，化糞池通過箱體連接管依次連接有沉沙酸化池、厭氧發(fā)酵池和生態(tài)處理池，所得到的生態(tài)無害化糞便生活污水處理系統(tǒng)，利用厭氧微生物對有機質發(fā)酵、分解作用和通過過濾、根系截留、吸附、吸收和植物光合、輸氧作用，促進兼性微生物分解，實現(xiàn)對污水的高效凈化。專利號為101428908，名稱為“一種處理廁所糞便的生態(tài)綠地”，它包括填料床，在填料床內從上至下鋪設有卵石層、粗沙層、微生物層，在微生物層上面還種植一層縱橫交錯的管網，在微生物層的上面還有一層根系發(fā)達的植物層，在填料層的側面設置有出口 ；填料床與填料層之間有一層防水層，系統(tǒng)運行費用低，處理效果好，經處理的糞便廢水處理達標排放，清澈亮麗，循環(huán)利用，節(jié)約資源，在處理廁所糞便的同時美化了環(huán)境。
[0005]本發(fā)明主要針對我國農村地區(qū)分散農戶茅廁糞便污染與凈化難題，依據(jù)分散農戶土地優(yōu)勢，直接利用當?shù)氐男⌒退w(小水溝、小水塘、斷頭小河浜或小河涌)，通過栽種水生植物、菌藻及微型水生動物(河蛘、田螺、泥鰍)，構建一種表面流復合生態(tài)系統(tǒng)，用于農村茅廁糞便的凈化。

【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明的主要目的是:在茅廁糞便排入的小型水體中(如:小水溝、小水塘、斷頭小河浜或小河涌)，利用水生植物、菌藻及微型動物(河蛘、田螺、泥鰍)構建一種表面流復合生態(tài)系統(tǒng)，用于農村地區(qū)分散農戶茅廁糞便的污染與凈化處理。實現(xiàn)在不建設污水收集管網的前提下，直接利用生態(tài)技術凈化高濃度茅廁糞便所帶來的污染問題，具有投資建造成本低、運行效果好、無運行費用等特點。[0007]本發(fā)明的主要技術方案是:
[0008]利用水生植物、菌藻及微型動物(河蛘、田螺、泥鰍)構建復合生態(tài)系統(tǒng)于小型水體中(小水溝、小水塘、斷頭小河浜或小河涌),茅廁糞便通過水生植物、微型動物(河蛘、田螺、泥鰍)以及水體中菌藻的共同作用下茅廁糞便得到有效降解。水生植物采用聚草、菖蒲、鳶尾等組合，水面種植率為水面面積的50%，采用PVC支架固定支撐；微型水生動物河蛘、田螺、泥鰍的投放密度分別為4個/m2、20個/m2和10條/m2 ;其個體規(guī)格為:河蛘150g~220g/個，田螺為15g~20g/個,泥鰍個體長約12cm~15cm。微生物菌藻來源于茅廁糞便和水體本身。
[0009]本發(fā)明的主要原理是:
[0010](I)氮磷為水生植物生長所必營養(yǎng)元素，種植在由高濃度茅廁糞便所污染的小型水體(小水溝、小水塘、斷頭小河浜或小河涌)之中的水生植物可以吸收、分解其中的氮磷，降低水體的氮磷含量。
[0011](2)水生植物和藻類的光合作用可以產生足夠的氧氣釋放到水體之中，不需要曝氣裝置，也可保證水中足夠的溶解氧含量，為水中生物生存提供保證。
[0012](3)微型動物河蛘、田螺和泥鰍的生長吸收水體中的氮磷等營養(yǎng)元素，同時水體中的有機物質可被微型后生動物同源吸收，轉化為自身的營養(yǎng)。
[0013]本發(fā)明的主要優(yōu)點:
[0014]( I)本發(fā)明復合生態(tài)系統(tǒng)在原有的小型水體(小水溝、小水塘、斷頭小河浜或小河涌)上構建，節(jié)約了土地資源，降低了成本，解決了高濃度茅廁糞便所帶來的水體污染問題。
[0015](2)水生植物和藻類的光合作用可以為生物的生存提供氧氣，不需要曝氣裝置，節(jié)約了成本。
[0016](3)微型底棲動物一田螺、河蛘、泥鰍強化了污染物的去除效果，不僅促進提高了水質凈化的效率，而且可以作為水產，具有一定經濟價值。
[0017](4)本發(fā)明構建的復合生態(tài)系統(tǒng)，利用農戶房前、屋后的小型水體(小水溝、小水塘、斷頭小河浜或小河涌)進行茅廁糞便的生態(tài)法處置，沒有任何處置設備，也不需要動力，僅需按季節(jié)清除雜草、保障美觀，因此，沒有運行費用。
[0018](5)本發(fā)明構建的復合生態(tài)系統(tǒng)，在茅廁糞便的同時，還具有一定的生態(tài)景觀視覺美感。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明提供的這種表面流復合生態(tài)系統(tǒng)處理方法，在茅廁糞便排入的小型水體(如:小水溝、小水塘、斷頭小河浜或小河涌)中，利用水生植物、菌藻及微型動物(河蛘、田螺、泥鰍)構建一種表面流復合生態(tài)系統(tǒng)，用于農村地區(qū)分散農戶茅廁糞便的污染與凈化處理。[0020]本發(fā)明所用的水生植物采用香蒲、鳶尾、美人蕉、聚草、睡蓮、圓幣草、伊樂藻、黒藻等組合種植，茅廁糞便排入的小型水體平均寬度為10-18m，平均水深H=2.0-2.5m，水域面積1950-3240m2，沿著水流方向布置水生植物，水生植物的水面種植率為水面面積的50%，主要種植以下水生植物:
[0021] (1)香蒲，規(guī)格為:米徑10-20cm、聞度20-30cm、7H；幅10-20cm、地徑3-5cm,種植密度為32-45株/m2 ；
[0022](2)鳶尾，規(guī)格為:米徑10-20cm、高度20_30cm、冠幅10_20cm、地徑3_5cm，種植密度為16-21芽/m2 ；
[0023](3)美人蕉，規(guī)格為:米徑10-20cm、高度20_30cm、冠幅10_20cm、地徑3_5cm，種植密度為10-15芽/m2 ；
[0024](4)聚草，規(guī)格為:長50-80cm、莖粗3_6mm、分枝3-5個，種植密度45-70株/m2 ；
[0025](5)睡蓮，規(guī)格為:米徑10-20cm、高度50_80cm、冠幅30_50cm、地徑5-lOcm，種植密度為1-2頭/m2 ；
[0026](6)圓幣草，規(guī)格為:長20-40cm、莖粗2_5mm、分枝5_8個，種植密度50-80株/m2 ；
[0027](7)伊樂藻,規(guī)格為:米徑5_15cm、高度50_80cm、冠幅10_15cm、地徑3_5cm,種植密度為30-50株/m2 ；
[0028](8)黒藻,規(guī)格為:米徑5-10cm、高度50_80cm、冠幅10_15cm、地徑3_5cm,種植密度為40-65株/m2。
[0029]水生植物采用PVC支架固定支撐；微型水生動物河蛘、田螺、泥鰍的投放密度分別為4個/m2、20個/m2和10條/m2 ;其個體規(guī)格為:河蛘150g~220g/個，田螺為15g~20g/個，泥嫩個體長約12cm~15cm。
[0030]采用上述技術及建造方法，可以使表面流人工濕地中的C0D&從320.38-380.71mg/L 降至 84.61-95.00mg/L，氨氮從 50.81-64.85mg/L 降至 8.57-13.9 Img/L,總氮從 186.72-216.34mg/L 降至 39.74-85.49mg/L,總磷從 4.41-4.93mg/L 降至
0.33-0.46mg/L, CODcr 削減量為 788.78 ~471.54kg，氨氮削減量為 139.74-77.72kg，總氮削減量為392.79-225.76kg，總磷削減量為8.16-14.35kg。最終濕地出水C0D&、氨氮、總磷、總氮等污染指標均達到了《國家污水綜合排放標準GB8978-1996》中一級標準?？梢姳景l(fā)明有效地削減了茅廁糞便中的有機物和氮、磷污染物排放量，降低了水體中的氮、磷富營養(yǎng)化程度，提高了水質狀況，同時所種植的水生植物組合還具有一定的生態(tài)景觀視覺美感。
[0031]以下提供5個實施例進一步說明本發(fā)明:
[0032]實施例1
[0033]茅廁糞便排入的小型水體平均寬度為10m，平均水深2.0m,水域面積2000m2，沿著水流方向布置水生植物，主要種植以下水生植物:
[0034](I)香蒲，規(guī)格為:米徑10-20cm、聞度20-30cm、7H；幅10-20cm、地徑3-5cm,種植密度為32-45株/m2 ；
[0035](2)美人蕉，規(guī)格為:米徑10-20cm、高度20_30cm、冠幅10_20cm、地徑3_5cm，種植密度為10-15芽/m2 ；
[0036](3)聚草，規(guī)格為:長50-80cm、莖粗3_6mm、分枝3_5個，種植密度45-70株/m2 ；
[0037](4)睡蓮，規(guī)格為:米徑10-20cm、高度50_80cm、冠幅30_50cm、地徑5-lOcm，種植密度為1-2頭/m2 ；
[0038](5)伊樂藻，規(guī)格為:米徑5-15cm、高度50_80cm、冠幅10_15cm、地徑3_5cm，種植密度為30-50株/m2 ；
[0039]水生植物通過PVC支架固定支撐，種植面積為1000m2，分布于水體兩岸，水體內均勻投放河蛘8000個、田螺40000個、泥鰍20000條。水體C0D&從320.38mg/L降至84.6Img/L，氨氮從 50.85mg/L 降至 11.99mg/L,總氮從 186.72mg/L 降至 73.84mg/L,總磷從 4.4Img/L降至0.33mg/L，C0D&、氨氮、總磷、總氮等污染指標增均達到了《國家污水綜合排放標準GB8978-1996》中一級標準。從而削減了茅廁糞便中的有機物和氮、磷污染物排放量，降低了水體中的氮、磷富營養(yǎng)化程度，提高了水質狀況，同時所種植的水生植物組合還具有一定的生態(tài)景觀視覺美感。
[0040]實施例2
[0041]茅廁糞便排入的小型水體平均寬度為13m，平均水深2.4m，水域面積1950m2，沿著水流方向布置水生植物，主要種植以下水生植物:
[0042](I)香蒲，規(guī)格為:米徑10-20cm、聞度20-30cm、7H；幅10-20cm、地徑3-5cm,種植密度為32-45株/m2 ；
[0043](2)美人蕉，規(guī)格為:米徑10-20cm、高度20_30cm、冠幅10_20cm、地徑3_5cm，種植密度為10-15芽/m2 ；
[0044](3)睡蓮，規(guī)格為:米徑10-20cm、高度50_80cm、冠幅30_50cm、地徑5-lOcm，種植密度為1-2頭/m2 ；
[0045](4)圓幣草，規(guī)格為:長20-40cm、莖粗2_5mm、分枝5-8個，種植密度50-80株/m2 ；
[0046](5)伊樂藻，規(guī)格為:米徑5_15cm、高度50_80cm、冠幅10_15cm、地徑3_5cm,種植密度為30-50株/m2。
[0047]水生植物通過PVC支架固定支撐，種植面積為975m2，分布于水體兩岸，水體內均勻投放河蛘7800個、田螺39000個、泥鰍19500條。水體C0D&從337.25mg/L降至94.69mg/L，氨氮從 55.29mg/L 降至 13.91mg/L,總氮從 188.64mg/L 降至 64.86mg/L,總磷從 4.85mg/L降至0.46mg/L。C0D&、氨氮、總磷、總氮等污染指標增均達到了《國家污水綜合排放標準GB8978-1996》中一級標準。從而削減了茅廁糞便中的有機物和氮、磷污染物排放量，降低了水體中的氮、磷富營養(yǎng)化程度，提高了水質狀況，同時所種植的水生植物組合還具有一定的生態(tài)景觀視覺美感。
[0048]實施例3
[0049]茅廁糞便排入的小型水體平均寬度為15m，平均水深2.2m,水域面積2700m2，沿著水流方向布置水生植物，主要種植以下水生植物:
[0050](I)香蒲，規(guī)格為:米徑10-20cm、高度20_30cm、冠幅10_20cm、地徑3_5cm，種植密度為32-45株/m2 ；
[0051](2)鳶尾，規(guī)格為:米徑10-20cm、高度20_30cm、冠幅10_20cm、地徑3_5cm，種植密度為16-21芽/m2 ；
[0052](3)美人蕉，規(guī)格為:米徑10-20cm、高度20_30cm、冠幅10_20cm、地徑3_5cm，種植密度為10-15芽/m2 ；
[0053](4)圓幣草，規(guī)格為:長20-40cm、莖粗2_5mm、分枝5-8個，種植密度50-80株/m2 ；[0054](5)伊樂藻，規(guī)格為:米徑5-15cm、高度50_80cm、冠幅10_15cm、地徑3_5cm，種植密度為30-50株/m2。
[0055]水生植物通過PVC支架固定支撐，種植面積為1350m2，分布于水體兩岸，水體內均勻投放河蛘10800個、田螺54000個、泥鰍27000條。水體C0D&從380.71mg/L降至95.0Omg/L,氨氮從 60.75mg/L 降至 12.45mg/L,總氮從 206.57mg/L 降至 85.49mg/L,總磷從 4.64mg/L降至0.41mg/L。C0D&、氨氮、總磷、總氮等污染指標增均達到了《國家污水綜合排放標準GB8978-1996》中一級標準。從而削減了茅廁糞便中的有機物和氮、磷污染物排放量，降低了水體中的氮、磷富營養(yǎng)化程度，提高了水質狀況，同時所種植的水生植物組合還具有一定的生態(tài)景觀視覺美感。
[0056]實施例4
[0057]茅廁糞便排入的小型水體平均寬度為12m，平均水深2.5m,水域面積3240m2，沿著水流方向布置水生植物，主要種植以下水生植物:
[0058](I)鳶尾，規(guī)格為:米徑10-20cm、高度20_30cm、冠幅10_20cm、地徑3_5cm，種植密度為16-21芽/m2 ；
[0059](2)美人蕉，規(guī)格為:米徑10-20cm、高度20_30cm、冠幅10_20cm、地徑3_5cm，種植密度為10-15芽/m2 ；
[0060](3)聚草，規(guī)格為:長50-80cm、莖粗3_6mm、分枝3-5個，種植密度45-70株/m2 ；
[0061](4)睡蓮，規(guī)格為:米徑10-20cm、高度50_80cm、冠幅30_50cm、地徑5-lOcm，種植密度為1-2頭/m2 ；
`[0062](5)黒藻，規(guī)格為:米徑5-10cm、高度50_80cm、冠幅10_15cm、地徑3_5cm,種植密度為40-65株/m2。
[0063]水生植物通過PVC支架固定支撐，種植面積為1620m2，分布于水體兩岸，水體內均勻投放河蛘12960個、田螺64800個、泥鰍32400條。水體C0D&從330.92mg/L降至87.47mg/L，氨氮從 54.52mg/L 降至 11.33mg/L,總氮從 191.23mg/L 降至 70.00mg/L,總磷從 4.77mg/L降至0.34mg/L。C0D&、氨氮、總磷、總氮等污染指標增均達到了《國家污水綜合排放標準GB8978-1996》中一級標準。從而削減了茅廁糞便中的有機物和氮、磷污染物排放量，降低了水體中的氮、磷富營養(yǎng)化程度，提高了水質狀況，同時所種植的水生植物組合還具有一定的生態(tài)景觀視覺美感。
[0064]實施例5
[0065]茅廁糞便排入的小型水體平均寬度為18m，平均水深2.1m,水域面積1800m2，沿著水流方向布置水生植物，主要種植以下水生植物:
[0066](I)香蒲,規(guī)格為:米徑10-20cm、高度20_30cm、冠幅10_20cm、地徑3_5cm，種植密度為32-45株/m2 ；
[0067](2)鳶尾，規(guī)格為:米徑10-20cm、高度20_30cm、冠幅10_20cm、地徑3_5cm，種植密度為16-21芽/m2 ；
[0068](3)睡蓮，規(guī)格為:米徑10-20cm、高度50_80cm、冠幅30_50cm、地徑5-lOcm，種植密度為1-2頭/m2 ；
[0069](4)圓幣草，規(guī)格為:長20-40cm、莖粗2_5mm、分枝5-8個，種植密度50-80株/m2 ；
[0070](5)黒藻，規(guī)格為:米徑5-10cm、高度50_80cm、冠幅10_15cm、地徑3_5cm,種植密度為40-65株/m2。
[0071]水生植物通過PVC支架固定支撐，種植面積為900m2，分布于水體兩岸，水體內均勻投放河蛘7200個、田螺36000個、泥鰍18000條。水體C0D&從355.46mg/L降至90.45mg/L,氨氮從 64.85mg/L 降至 8.57mg/L,總氮從 216.34mg/L 降至 39.74mg/L,總磷從 4.93mg/L降至0.33mg/L。C0D&、氨氮、總磷、總氮等污染指標增均達到了《國家污水綜合排放標準GB8978-1996》中一級標準。從而削減了茅廁糞便中的有機物和氮、磷污染物排放量，降低了水體中的氮、磷富營養(yǎng)化程度，提高了水質狀況，同時所種植的水生植物組合還具有一定的生態(tài)景觀視覺美感。
【權利要求】
1.一種農村地區(qū)茅廁糞便的生態(tài)凈化方法，其特征是:針對我國農村地區(qū)分散農戶茅廁糞便污染與凈化難題，依據(jù)分散農戶土地優(yōu)勢，直接利用當?shù)氐男⌒退w(如小水溝、小水塘、斷頭小河浜或小河涌)，通過栽種水生植物、菌藻及微型水生動物(河蛘、田螺、泥鰍)，構建一種表面流復合生態(tài)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種農村地區(qū)茅廁糞便的生態(tài)凈化方法，其特征是:水生植物為(I)香蒲，規(guī)格為:米徑10-20cm、聞度20-30cm、7H；幅10-20cm、地徑3-5cm,種植密度為32-45株/m2 ; (2)鳶尾，規(guī)格為:米徑10_20cm、高度20_30cm、冠幅10_20cm、地徑3_5cm，種植密度為16-21芽/m2 ; (3)美人蕉，規(guī)格為:米徑10-20cm、高度20_30cm、冠幅10_20cm、地徑3-5cm，種植密度為10-15芽/m2 ； (4)聚草，規(guī)格為:長50_80cm、莖粗3_6mm、分枝3-5個，種植密度45-70株/m2 ; (5)睡蓮，規(guī)格為:米徑10_20cm、高度50_80cm、冠幅30_50cm、地徑5-10cm，種植密度為1-2頭/m2 ； (6)圓幣草，規(guī)格為:長20_40cm、莖粗2_5mm、分枝5_8個，種植密度50-80株/m2 ; (7)伊樂藻，規(guī)格為:米徑5-15cm、高度50_80cm、冠幅10_15cm、地徑3-5cm，種植密度為30-50株/m2 ; (8)黒藻，規(guī)格為:米徑5_10cm、高度50_80cm、冠幅10-15cm、地徑3-5cm，種植密度為40-65株/m2。采用PVC支架固定支撐，利用水生植物吸收污染物質，同時由光合作用向水體供氧。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種農村地區(qū)茅廁糞便的生態(tài)凈化方法，其特征是:微型水生動物河蛘、田螺、泥鰍的投放密度分別為4個/m2、20個/m2和10條/m2 ;其個體規(guī)格為:河蛘150g~220g/個，田螺為15g~20g/個，泥鰍個體長約12cm~15cm。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種農村地區(qū)茅廁糞便的生態(tài)凈化方法，其特征是:微生物菌藻來源于茅廁糞便和水體·本身。
【文檔編號】C02F11/02GK103524009SQ201310477024
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權日:2013年10月12日
【發(fā)明者】張文藝, 馮國勇, 劉芳, 李文昱, 陶勤鋒 申請人:常州大學