一种利用植物净化沼泽废水的方法

1.本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种利用植物净化沼泽废水的方法。


背景技术：

2.目前，随着中国综合国力的发展，城市化规模的不断扩大，城市人口数量日益增多，导致所产生的垃圾也日益增多，大量的垃圾若果不进行妥善处理，不仅会对土壤、大气、水体和城市景观造成危害，产生严重的环境污染问题，还会带来巨大的经济损失，并且还会危害人类的身体健康；对垃圾的处理方法主要有堆肥、填埋、焚烧和无处理堆叠的方式，现大多以混合方式来进行收集垃圾，并且垃圾的处理方式选择填埋为主，垃圾填埋处理技术主要依托自然界中的好氧、兼性厌氧和厌氧微生物的分解作用来对垃圾进行分解转化，使其最终达到稳定化，垃圾填埋不仅会占用大量的土地资源影响城市景观，而且混合垃圾的成分复杂，在堆放和填埋过程中会由于雨雪淋溶、自身的发酵、地表水和地下水浸泡而产生高浓度的有机渗滤液，同时也释放甲烷气体和恶臭，对环境造成危害。
3.现有技术中，垃圾资源化利用成为一种新型垃圾处理方式，垃圾经中高温厌氧发酵可产生沼气以供利用。
4.但现有技术中，垃圾经厌氧发酵后，会产生大量的垃圾沼液和固体废物，垃圾发酵产生的垃圾沼液含有大量有机物和重金属，成分复杂，悬浮物较多，不经处理直接排放，通过城市水系统进入江河湖海，会造成水体富营养化和农田污染。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种利用植物净化沼泽废水的方法，旨在解决现有技术中的垃圾经厌氧发酵后，会产生大量的垃圾沼液和固体废物，垃圾发酵产生的垃圾沼液含有大量有机物和重金属，成分复杂，悬浮物较多，不经处理直接排放，通过城市水系统进入江河湖海，会造成水体富营养化和农田污染的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明采用的一种利用植物净化沼泽废水的方法，包括如下步骤：
7.在种植器中加入800ml沼液培养液，并将其镂空根部固定器放置于所述种植器之中；
8.将植株种植于所述镂空根部固定器的上端，并用陶泥釜盖植株的根部，且所述陶泥位于所述镂空根部固定器的上端；
9.使用薄膜覆盖所述种植器；
10.将植株在温度15～30℃的环境中每日光照12h；
11.每日补充蒸馏水，使其所述种植器内保持在800ml的溶液；
12.持续培养25～35日后，对所述种植器内部水样的ph、eh和导电率进行测定；
13.对所述种植器内部水样的总氮含量进行测定；
14.对所述种植器内部水样的总磷含量进行测定；
15.对所述种植器内部水样的氨氮含量进行测定；
16.对所述种植器内部水样的cod和bod5进行测定；
17.对所述种植器内部水样的悬浮物含量进行测定；
18.对植株内部的重金属含量进行测定；
19.最终将测定的数据与初始数据进行对比分析。
20.其中，所述沼泽培养液由25％的垃圾场沼液和75％的去离子水混合稀释制成。
21.其中，在对ph、eh和导电率进行测定的步骤中：ph的测定采用手持式ph计；eh的测定采用thermo orion star便携式eh仪；电导率的测定采用手持式电导率仪。
22.其中，在总氮含量测定步骤中：水样的测定采用碱性过硫酸钾解紫外分光光度法，在20ml水样中加入20ml的过硫酸钾氧化剂，摇匀后盖紧并放入至高压消毒器中在120℃下进行高压灭菌30min，取出冷却至室温，在210nm波长处，使用1cm石英比色皿在751型分光光度计上进行测定，并记录读数，得水培后的水样总氮浓度。
23.其中，在总磷含量测定步骤中：水样的测定采用钼酸铵分光光度法，在20ml水样中加入20ml过硫酸钾氧化剂，摇匀后扎紧盖子，放入高压消毒器中在120℃下高压灭菌30min后取出冷却至室温，取氧化后的水样上清液10ml，加入1滴二硝基酚指示剂和1～2滴0.5mol的硫酸，再用饱和碳酸钠溶液调至溶液呈浅黄色，准确加入2.5ml显色剂，然后加水定容至25ml，在20-40℃温度下还原显色30min，在700nm波长处，用3cm比色皿在751分光光度计上进行测定，记录读数，得水培后的水样总磷浓度。
24.其中，在氨氮含量测定步骤中：水样测定采用纳氏试剂分光光度法，取水样0.5ml加入9.5ml蒸馏水进行稀释得到水样稀释液，再依次加入试剂盒中的氨氮1试剂1ml，氨氮2试剂1ml混匀后，在420nm波长处，用1cm石英比色皿在751分光光度计上进行测定，记录读数，得水培后的氨氮浓度。
25.其中，在cod和bod5含量测定步骤中：水样的cod测定采用重铬酸钾-微波法，在10ml水样中加入5ml的0.25mol
·
l-1
的重铬酸钾消解液和10ml硫酸-硫酸银催化剂，摇匀，利用微波消解cod装置，将水样密封加热消解；消解后液体中过量的重铬酸钾以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵进行滴定，根据下式算出水样的cod值：计算公式为：cod(mg
·
l-1)＝[(v0-v1)
×c×8×
1000]/v2；式中，v0：空白消耗硫酸亚铁铵量，v1：水样消耗硫酸亚铁铵量，v2：水样体积，c：硫酸亚铁铵溶液的浓度，8：氧(1/2o)摩尔质量；
[0026]
水样的bod5的测定采用标准稀释法，用己溶解足够氧气的稀释水，按比例将污水样品稀释后,当天测定其溶解氧(do0)的含量,于20
±
1℃条件下培养5天后，再测定其溶解氧(do5)的含量，do0和do5之差即为bod5的含量。
[0027]
其中，在悬浮物含量测定步骤中：悬浮物含量的测定采用滤纸过滤法，将滤纸不断冲水烘干直至其质量不变，在万分之一天平上称量其重量，取400ml水样经中速定量滤纸过滤后在烘箱中在70℃条件下烘干后在万分之一天平上称量其重量，通过下式计算其前后差值即为悬浮物重量：ss(mg
·
l-1)＝(m1-m0)/v；式中，m0:初始滤纸重量，m1:过滤烘干后滤纸质量，v:水样体积。
[0028]
其中，所述植株内部的重金属含量测定的步骤中：测定方法采用微波消解-icp-aes法，取实验植株的食用部分进行烘干，烘干后取0.2g植株灰、0.2g烘干的陶粒和2ml水样分别加入消解罐之中，加入2ml硝酸和6ml盐酸，在150℃条件下，微波消解15分钟，赶酸之后
进行过滤，滤液转移到25.00ml的容量瓶中并定容，进行icp-aes分析，得植株内部的重金属含量。
[0029]
其中，所述植株采用旱地西洋菜、广薯87、普通西洋菜、小南瓜和柳叶空心菜中的任意一种。
[0030]
本发明的一种利用植物净化沼泽废水的方法的有益效果为：以沼液为水培营养液，可以通过植物净化水中氮磷等营养物质，可实现在沼液培养液中种植作物收获符合食品安全重金属限量标准的蔬菜，从而变废为宝，并改善沼液水质，通过建立不同的作物配置的生态修复系统对垃圾沼液废水进行净化。
附图说明
[0031]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]
图1是本发明的一种利用植物净化沼泽废水的方法步骤流程图。
[0033]
图2是本发明的不同水培植株对沼液培养液对对ph影响的条形图。
[0034]
图3是本发明的不同水培植株对沼液培养液对对eh影响的条形图。
[0035]
图4是本发明的不同水培植株对沼液培养液对导电率影响的条形图。
[0036]
图5是本发明的不同水培植株对沼液培养液对总氮含量影响的条形图。
[0037]
图6是本发明的不同水培植株对沼液培养液对总磷含量影响的条形图。
[0038]
图7是本发明的不同水培植株对沼液培养液对氨氮含量影响的条形图。
[0039]
图8是本发明的不同水培植株对沼液培养液对cod含量影响的条形图。
[0040]
图9是本发明的不同水培植株对沼液培养液对悬浮物含量影响的条形图。
具体实施方式
[0041]
请参阅图1，本发明提供了一种利用植物净化沼泽废水的方法，包括如下步骤：
[0042]
s1：在种植器中加入800ml沼液培养液，并将其镂空根部固定器放置于所述种植器之中；
[0043]
s2：将植株种植于所述镂空根部固定器的上端，并用陶泥釜盖植株的根部，且所述陶泥位于所述镂空根部固定器的上端；
[0044]
s3：使用薄膜覆盖所述种植器；
[0045]
s4：将植株在温度15～30℃的环境中每日光照12h；
[0046]
s5：每日补充蒸馏水，使其所述种植器内保持在800ml的溶液；
[0047]
s6：持续培养25～35日后，对所述种植器内部水样的ph、eh和导电率进行测定；
[0048]
s7：对所述种植器内部水样的总氮含量进行测定；
[0049]
s8：对所述种植器内部水样的总磷含量进行测定；
[0050]
s9：对所述种植器内部水样的氨氮含量进行测定；
[0051]
s10：对所述种植器内部水样的cod和bod5进行测定；
[0052]
s11：对所述种植器内部水样的悬浮物含量进行测定；
[0053]
s12：对植株内部的重金属含量进行测定；
[0054]
s13：最终将测定的数据与初始数据进行对比分析。
[0055]
进一步地，所述沼泽培养液由25％的垃圾场沼液和75％的去离子水混合稀释制成。
[0056]
进一步地，在对ph、eh和导电率进行测定的步骤中：ph的测定采用手持式ph计；eh的测定采用thermo orion star便携式eh仪；电导率的测定采用手持式电导率仪。
[0057]
进一步地，在总氮含量测定步骤中：水样的测定采用碱性过硫酸钾解紫外分光光度法，在20ml水样中加入20ml的过硫酸钾氧化剂，摇匀后盖紧并放入至高压消毒器中在120℃下进行高压灭菌30min，取出冷却至室温，在210nm波长处，使用1cm石英比色皿在751型分光光度计上进行测定，并记录读数，得水培后的水样总氮浓度。
[0058]
进一步地，在总磷含量测定步骤中：水样的测定采用钼酸铵分光光度法，在20ml水样中加入20ml过硫酸钾氧化剂，摇匀后扎紧盖子，放入高压消毒器中在120℃下高压灭菌30min后取出冷却至室温，取氧化后的水样上清液10ml，加入1滴二硝基酚指示剂和1～2滴0.5mol的硫酸，再用饱和碳酸钠溶液调至溶液呈浅黄色，准确加入2.5ml显色剂，然后加水定容至25ml，在20-40℃温度下还原显色30min，在700nm波长处，用3cm比色皿在751分光光度计上进行测定，记录读数，得水培后的水样总磷浓度。
[0059]
进一步地，在氨氮含量测定步骤中：水样测定采用纳氏试剂分光光度法，取水样0.5ml加入9.5ml蒸馏水进行稀释得到水样稀释液，再依次加入试剂盒中的氨氮1试剂1ml，氨氮2试剂1ml混匀后，在420nm波长处，用1cm石英比色皿在751分光光度计上进行测定，记录读数，得水培后的氨氮浓度。
[0060]
进一步地，在cod和bod5含量测定步骤中：水样的cod测定采用重铬酸钾-微波法，在10ml水样中加入5ml的0.25mol
·
l-1
的重铬酸钾消解液和10ml硫酸-硫酸银催化剂，摇匀，利用微波消解cod装置，将水样密封加热消解；消解后液体中过量的重铬酸钾以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵进行滴定，根据下式算出水样的cod值：计算公式为：cod(mg
·
l-1)＝[(v0-v1)
×c×8×
1000]/v2；式中，v0：空白消耗硫酸亚铁铵量，v1：水样消耗硫酸亚铁铵量，v2：水样体积，c：硫酸亚铁铵溶液的浓度，8：氧(1/2o)摩尔质量；
[0061]
水样的bod5的测定采用标准稀释法，用己溶解足够氧气的稀释水，按比例将污水样品稀释后,当天测定其溶解氧(do0)的含量,于20
±
1℃条件下培养5天后，再测定其溶解氧(do5)的含量，do0和do5之差即为bod5的含量。
[0062]
进一步地，在悬浮物含量测定步骤中：悬浮物含量的测定采用滤纸过滤法，将滤纸不断冲水烘干直至其质量不变，在万分之一天平上称量其重量，取400ml水样经中速定量滤纸过滤后在烘箱中在70℃条件下烘干后在万分之一天平上称量其重量，通过下式计算其前后差值即为悬浮物重量：ss(mg
·
l-1)＝(m1-m0)/v；式中，m0:初始滤纸重量，m1:过滤烘干后滤纸质量，v:水样体积。
[0063]
进一步地，所述植株内部的重金属含量测定的步骤中：测定方法采用微波消解-icp-aes法，取实验植株的食用部分进行烘干，烘干后取0.2g植株灰、0.2g烘干的陶粒和2ml水样分别加入消解罐之中，加入2ml硝酸和6ml盐酸，在150℃条件下，微波消解15分钟，赶酸之后进行过滤，滤液转移到25.00ml的容量瓶中并定容，进行icp-aes分析，得植株内部的重金属含量。
[0064]
进一步地，所述植株采用旱地西洋菜、广薯87、普通西洋菜、小南瓜和柳叶空心菜中的任意一种。
[0065]
在本实施方式中，以沼液为水培营养液，其中沼液总磷含量为96.16、总氮含量363.06、氨氮含量167.53、cod含量920、bod5含量615，可以通过植物净化水中氮磷等营养物质，可实现在沼液培养液中种植作物收获符合食品安全重金属限量标准的蔬菜，从而变废为宝，并改善沼液水质，通过建立不同的作物配置的生态修复系统对垃圾沼液废水进行净化；
[0066]
参阅图2可知，通过各种植株均能降低沼液培养液的ph值，ck为空白对照组，ph值为8.6；
[0067]
由图3可知不同水培植株对沼液培养液eh的影响，ck的eh为417mv，普通西洋菜、旱地西洋菜、小南瓜、广薯和柳叶空心菜的导电率分别为453mv、452mv、424mv、459mv和420mv；
[0068]
由图4可知不同水培植株对沼液培养液电导率的影响，ck为0.79，小南瓜和广薯87为1.11和0.90，普通西洋菜和旱地西洋菜为0.74和0.69，柳叶空心菜为0.41；
[0069]
由图5可知不同水培植株对沼液培养液总氮含量的影响，普通西洋菜、旱地西洋菜、小南瓜、广薯87和柳叶空心菜对总氮的去除率分别为98.18％，97.99％，98.47％，98.50％和99.07％；
[0070]
由图6可知不同水培植株对沼液培养液总磷的影响，普通西洋菜、旱地西洋菜、小南瓜、广薯87和柳叶空心菜对沼液培养液的总磷去除率分别为96.55％、96.20％、97.82％、97.73％和97.03％；
[0071]
由图7可知不同水培植株对沼液培养液氨氮含量的影响，普通西洋菜、旱地西洋菜、小南瓜、广薯87和柳叶空心菜对氨氮的去除率分别为97.53％、97.53％、97.61％、97.49％和97.60％；
[0072]
由图8可知不同水培植株对沼液培养液cod含量的影响，普通西洋菜、旱地西洋菜、小南瓜、广薯87和柳叶空心菜对cod的去除率分别为36.29％、68.17％、47.88％、39.19％和47.30％，由表1可知bod5分别为原有含量的46.29％、33.95％、42.78％、47.79％和45.06％；
[0073]
作物普通西洋菜(水生)旱地西洋菜小南瓜广薯87柳叶空心菜ckbod571.2a52.2b65.7ab73.5a69.3a62.3ab
[0074]
表1
[0075]
由图9可知不同水培植株对沼液培养液降低悬浮物的影响，普通西洋菜、广薯87、旱地西洋菜、柳叶空心菜和广薯87中的悬浮物分别降低了67.22％、87.39％、78.51％、80.67％和80.67％；
[0076]
由表2可知柳叶空心菜的重金属含量：
[0077][0078]
表2
[0079]
由表3可知沼液培养液的重金属含量：
[0080][0081]
表3
[0082]
由表4可知陶粒的重金属含量：
[0083][0084]
表4
[0085]
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

技术特征：
1.一种利用植物净化沼泽废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：在种植器中加入800ml沼液培养液，并将其镂空根部固定器放置于所述种植器之中；将植株种植于所述镂空根部固定器的上端，并用陶泥釜盖植株的根部，且所述陶泥位于所述镂空根部固定器的上端；使用薄膜覆盖所述种植器；将植株在温度15～30℃的环境中每日光照12h；每日补充蒸馏水，使其所述种植器内保持在800ml的溶液；持续培养25～35日后，对所述种植器内部水样的ph、eh和导电率进行测定；对所述种植器内部水样的总氮含量进行测定；对所述种植器内部水样的总磷含量进行测定；对所述种植器内部水样的氨氮含量进行测定；对所述种植器内部水样的cod和bod5进行测定；对所述种植器内部水样的悬浮物含量进行测定；对植株内部的重金属含量进行测定；最终将测定的数据与初始数据进行对比分析。2.如权利要求1所述的一种利用植物净化沼泽废水的方法，其特征在于，所述沼泽培养液由25％的垃圾场沼液和75％的去离子水混合稀释制成。3.如权利要求2所述的一种利用植物净化沼泽废水的方法，其特征在于，在对ph、eh和导电率进行测定的步骤中：ph的测定采用手持式ph计；eh的测定采用thermoorionstar便携式eh仪；电导率的测定采用手持式电导率仪。4.如权利要求3所述的一种利用植物净化沼泽废水的方法，其特征在于，在总氮含量测定步骤中：水样的测定采用碱性过硫酸钾解紫外分光光度法，在20ml水样中加入20ml的过硫酸钾氧化剂，摇匀后盖紧并放入至高压消毒器中在120℃下进行高压灭菌30min，取出冷却至室温，在210nm波长处，使用1cm石英比色皿在751型分光光度计上进行测定，并记录读数，得水培后的水样总氮浓度。5.如权利要求4所述的一种利用植物净化沼泽废水的方法，其特征在于，在总磷含量测定步骤中：水样的测定采用钼酸铵分光光度法，在20ml水样中加入20ml过硫酸钾氧化剂，摇匀后扎紧盖子，放入高压消毒器中在120℃下高压灭菌30min后取出冷却至室温，取氧化后的水样上清液10ml，加入1滴二硝基酚指示剂和1～2滴0.5mol的硫酸，再用饱和碳酸钠溶液调至溶液呈浅黄色，准确加入2.5ml显色剂，然后加水定容至25ml，在20-40℃温度下还原显色30min，在700nm波长处，用3cm比色皿在751分光光度计上进行测定，记录读数，得水培后的水样总磷浓度。6.如权利要求5所述的一种利用植物净化沼泽废水的方法，其特征在于，在氨氮含量测定步骤中：水样测定采用纳氏试剂分光光度法，取水样0.5ml加入9.5ml蒸馏水进行稀释得到水样稀释液，再依次加入试剂盒中的氨氮1试剂1ml，氨氮2试剂1ml混匀后，在420nm波长处，用1cm石英比色皿在751分光光度计上进行测定，记录读数，得水培后的氨氮浓度。7.如权利要求6所述的一种利用植物净化沼泽废水的方法，其特征在于，在cod和bod5含量测定步骤中：水样的cod测定采用重铬酸钾-微波法，在10ml水样中加
入5ml的0.25mol
·
l-1
的重铬酸钾消解液和10ml硫酸-硫酸银催化剂，摇匀，利用微波消解cod装置，将水样密封加热消解；消解后液体中过量的重铬酸钾以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵进行滴定，根据下式算出水样的cod值：计算公式为：cod(mg
·
l-1)＝[(v0-v1)
×
c
×8×
1000]/v2；式中，v0：空白消耗硫酸亚铁铵量，v1：水样消耗硫酸亚铁铵量，v2：水样体积，c：硫酸亚铁铵溶液的浓度，8：氧(1/2o)摩尔质量；水样的bod5的测定采用标准稀释法，用己溶解足够氧气的稀释水，按比例将污水样品稀释后,当天测定其溶解氧(do0)的含量,于20
±
1℃条件下培养5天后，再测定其溶解氧(do5)的含量，do0和do5之差即为bod5的含量。8.如权利要求7所述的一种利用植物净化沼泽废水的方法，其特征在于，在悬浮物含量测定步骤中：悬浮物含量的测定采用滤纸过滤法，将滤纸不断冲水烘干直至其质量不变，在万分之一天平上称量其重量，取400ml水样经中速定量滤纸过滤后在烘箱中在70℃条件下烘干后在万分之一天平上称量其重量，通过下式计算其前后差值即为悬浮物重量：ss(mg
·
l-1)＝(m1-m0)/v；式中，m0:初始滤纸重量，m1:过滤烘干后滤纸质量，v:水样体积。9.如权利要求8所述的一种利用植物净化沼泽废水的方法，其特征在于，所述植株内部的重金属含量测定的步骤中：测定方法采用微波消解-icp-aes法，取实验植株的食用部分进行烘干，烘干后取0.2g植株灰、0.2g烘干的陶粒和2ml水样分别加入消解罐之中，加入2ml硝酸和6ml盐酸，在150℃条件下，微波消解15分钟，赶酸之后进行过滤，滤液转移到25.00ml的容量瓶中并定容，进行icp-aes分析，得植株内部的重金属含量。10.如权利要求9所述的一种利用植物净化沼泽废水的方法，其特征在于，所述植株采用旱地西洋菜、广薯87、普通西洋菜、小南瓜和柳叶空心菜中的任意一种。

技术总结
本发明涉及废水处理技术领域，具体公开了一种利用植物净化沼泽废水的方法，包括如下步骤：在种植器中加入800ml沼液培养液，并将其镂空根部固定器放置于种植器之中；将植株种植于镂空根部固定器的上端；使用薄膜覆盖种植器；持续培养25～35日后，对种植器内部水样的pH、Eh、导电率、总氮含量、总磷含量、氨氮含量、COD、BOD5、悬浮物含量进行测定；对植株内部的重金属含量进行测定；最终将测定的数据与初始数据进行对比分析。实现在沼液培养液中种植作物收获符合食品安全重金属限量标准的蔬菜，从而变废为宝，并改善沼液水质，通过建立不同的作物配置的生态修复系统对垃圾沼液废水进行净化。配置的生态修复系统对垃圾沼液废水进行净化。配置的生态修复系统对垃圾沼液废水进行净化。


技术研发人员：李冬琴 王旭 吴志超 李富荣 石含之 刘帆
受保护的技术使用者：广东省农业科学院农业质量标准与监测技术研究所
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/23