嘉興市規模化甲魚兩段式養殖場常規水質的調查

羅金飛，蔣路平*，朱建龍，朱杰胄

(1.嘉興市水產技術推廣總站，浙江嘉興 3 14050;2.嘉興中清環保科技有限公司，浙江嘉興 3 14006;3.嘉興市海洋與漁業環境監測站，浙江嘉興 3 14050)

養鱉業對提高農業整體效益、增加農民收入發揮了重要作用，但同時也帶來了諸多亟待解決的環境問題 (地下水源的污染，加速江河、湖泊的富營養化，生態環境的嚴重破壞)，制約了農業生產的可持續發展［1］。為了追求高效益，甲魚養殖飼養量大，飼養密度都在25～30只·m-2。在這種高密度養殖模式下，養鱉廢水的主要污染物為含有N、P元素的殘餌、糞便及排泄物所含的營養物質及其他懸浮顆粒物［2］。污染物濃度與飼料質量、餌料配方，餌料生產技術和投喂方式有關，甲魚排泄物和殘餌沉積于水中，在適宜的溫度下被迅速分解，使飼養水池環境惡化［3-6］。目前改善鱉類養殖水環境的方法為頻繁換水法，根據農業污染普查數據分析，中華鱉養殖平均年換水頻率3.58次、平均換水比例為64.92%，平均每667 m2排水量536 t，是養殖廢水濃度最高的生產方式之一［7］。

為進一步加快推進生態循環漁業發展，有效改善甲魚養殖面源污染對生態環境的影響，實現甲魚產業可持續穩定發展，并結合當前開展的“五水共治”工作情況，調查分析了兩段式甲魚養殖場溫室和外塘養殖水污染的現狀，以期為該市甲魚養殖業水的污染防控和治理提供數據支持。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

HCA-100 COD消解儀 (江蘇姜堰市華晨儀器)，50 mL酸式滴定管，250 mL錐形瓶 (上海蜀牛)，10 mL，20 mL和25 mL移液管 (博美)，塑料漏斗，250 mL塑料燒杯，50 mL比色管 (博美)，Cray100紫外可見分光光度計 (美國安捷倫)，立式高壓蒸汽滅菌鍋 (上海申安)，25 mL比色管 (博美)，2100AN臺式濁度儀 (美國哈希)，FE20K臺式酸度計 (瑞士梅特勒)。

重鉻酸鉀 (potassium dichromate，GR)，鄰菲羅啉 (phenanthroline，AR)，硫酸亞鐵 (ferrous sulfate，AR)，硫 酸 亞 鐵 銨 (ammonium ferrous sulfate，AR)，硫酸 (sulfuric acid，AR)，硫酸銀(silver sulfate，AR)，硫 酸 汞 (mercury sulfate，AR)， 硫 酸 鋅 (zinc sulfate，AR)， 碘 化 鉀(potassium iodide，AR)，二 氯 化 汞 (mercuric chloride，AR)，氫氧化鉀 (potassium hydroxide，AR)，酒石酸鉀鈉 (seignette salt，AR)，氯化銨(ammonium chloride，GR)，過硫酸鉀 (potassium persulfate，AR)，抗 壞 血 酸 (hydrochloric acid，AR)，鉬酸銨 (ammonium molybdate，AR)，酒石酸銻氧鉀 (Potassium antimony tartrate oxygen，AR)，磷酸二氫鉀 (monopotassium phosphate，GR)，氫氧化鈉 (sodium hydroxide，AR)，鹽酸 (hydrochloric acid，AR)，硝酸鉀 (nitrate of potash，AR)。

1.2 采樣點設置及樣品采集

該養殖場區域共養殖溫室甲魚32塘，共計1 333.3 m2;外塘共養殖甲魚31個塘，共計79 337.3 m2。該養殖場養殖有日本鱉 (T．japonicus)和中華鱉 (P．sinensis)2個品種。本次實驗溫室抽樣20個塘，日本鱉養殖區和中華鱉養殖區各10個;外塘抽樣20個塘，日本鱉養殖區和中華鱉養殖區各10個，本次抽查數占總數的63.5%，具有代表性。

水樣取自日本鱉溫室養殖池、中華鱉溫室養殖池和外塘養殖池。試驗期間，溫室和外塘采樣的區域不排水，每天水位液位控制恒定的位置。試驗區域，每天投料時間、投料比設置相同。每月同一時間點集中采樣一次。樣品采集方式從池塘底層到表層收集水樣，每個水樣約500 mL。水樣放入冰箱冷藏，3 d內完成各項水質分析。采樣點具體位置見圖1。

圖1 甲魚水樣取樣點的位置

1.3 實驗方法

常規水質分析參照《水和廢水監測分析方法》第4版［8］。溶解性水質指標通過把水樣以轉速3 000 r·min-1，離心8 min后取上清液測試獲得。COD(重鉻酸鉀法)和氨氮 (NH+4-N，納氏試劑光度法)，總磷 (TP，鉬酸銨分光光度法)，總氮(TN，堿性過硫酸鉀消減紫外分光光度法)，pH值(玻璃電極法)，濁度 (散射法)。

2 結果與分析

2.1 溫室養殖水和外塘養殖水常規水質的特征比較

6月采樣的外塘，外塘甲魚養殖廢水顏色為土黃色，溫室甲魚廢水中日本鱉廢水顏色為紅褐色，中華鱉廢水的顏色為略紅色，其平均濁度分別為205.50，709.68 和 245.22 mg·L-1。

溫室和外塘甲魚常規水質特征如表1所示，總體來說，除pH值外，溫室養殖區其他常規水質指標濃度明顯高于外塘，其中，COD濃度約為外塘的11倍。從 2—6月溫室養殖區的 TCOD(總COD)，SCOD(可溶性 COD)，TN，TP，濁度分別為527.58，150.84，20.69，16.12和400.03 mg·L-1;溫室養殖區域中，日本鱉塘水質的TCOD，TN和濁度分別1 116.00，23.11和709.68 mg·L-1，高于中華鱉塘，其中，日本鱉塘水TCOD約是中華鱉塘的5倍。溫室pH值呈中性，外塘略顯堿性，外塘濁度較高。日本鱉、中華鱉溫室養殖水質中COD和濁度的濃度超過農田灌溉水質標準 (GB 3838—2002)中規定COD和濁度濃度要求，外塘養殖水僅COD達標;按照污水綜合排放一級AB標準 (GB 8978—1996)，溫室養殖區除氨氮達標外，其他指標都超標，外塘養殖水僅濁度超標;按照地表水環境質量標準中五類水水體(GB 3838—2002)，溫室養殖區僅氨氮達標，外塘養殖水COD和TN超標;按照浙江省水產養殖廢水排放要求一、二級排放標準 (DB 33/453—2006)，溫室和外塘養殖水都超標。溫室比外塘濃度高的主要原因有2個，一是溫室中養殖密度比外塘高，同時外塘露天受雨水稀釋等影響;二是溫室內的水溫一般恒溫控制在30～32℃，該溫度是甲魚最佳生長溫度［9］，外塘溫度一般受氣候影響很大，因此溫室甲魚活動大，排泄能力大。溫室日本鱉水質濃度高可能原因主要是日本鱉生長快，糞便及排泄物量大。張海琪等［10］對日本鱉品系也進行類似的描述，日本鱉比中華鱉生長能力強25%以上。

郝飛麟等［1］和 Lao等［11］報道工廠化溫室甲魚廢水調查結果表明，NH+4-N為100 mg·L-1，遠高于本次調查結果的1.77 mg·L-1;而COD濃度約為300 mg·L-1，低于本次調查結果的527.58 mg·L-1;P濃度兩者接近。因此在嘉興地區設計甲魚廢水處理方案時應充分考慮當地的甲魚廢水水質實際情況。針對低NH+4-N、高TN、高COD的特點重點開發以短程硝化、反硝化和厭氧有機氮氧化等技術特點的工藝，提高系統的脫氮和分解有機物能力。同時針對高P濃度，需結合利用沉淀+經濟植物浮床技術高效脫磷來處理工廠化甲魚養殖廢水也有大量報道［1-3］。從溶解性濃度占比來看，溫室和外塘的SCOD分別占TCOD的28.6%和46.9%，懸浮物對沼液水質影響比較大。為了控制后續生物處理成本建議在對廢水進行處理時強化一級處理，盡量去除懸浮物帶來的污染負荷減輕后續生物處理負荷。從碳氮比來看，溫室和外塘的COD/TN分別為25.5和12，與文獻報道TN完全去除時所需碳氮比應為8～10［9］相比較后，本實驗甲魚廢水的碳氮比相對高很多，因此可推測要使甲魚尾水經過處理達到《地表水環境質量標準》中五類水排放標準或浙江省《水產養殖廢水排放要求》一級排放標準規定的排放限值，難度不大。

表1 溫室和外塘甲魚常規水質的特征 mg·L-1

2.2 養殖水常規水質隨養殖時間變化特征

圖2—4看出，隨著養殖時間延長，TCOD和SCOD總體上上升。特別是溫室日本鱉養殖水TCOD濃度最高達3 847.9 mg·L-1，但SCOD濃度僅為171.78 mg·L-1，由此看出COD大多數存在于懸浮物，約占95.53%。溫室中華鱉區和外塘水中懸浮物COD分別占34.6%和60.88%。張士良等［12］對溫室甲魚廢水污染的調查結果顯示COD濃度為200～3 500 mg·L-1，與本次結果沒有很大差異。溫室日本鱉水、溫室中華鱉水和外塘水中懸浮物COD濃度各約占86.78%，34.65%和53.06%。因此溫室、外塘廢水通過沉淀方法可分別除去COD 30%和50%以上。

圖2 溫室中華鱉COD隨養殖時間的變化

圖3 溫室日本鱉COD隨養殖時間的變化

圖4 外塘水質COD隨養殖時間的變化

從圖5看出，日本鱉、中華鱉溫室養殖區和外塘養殖水氨氮濃度總體上升，但后期中華鱉和外塘水有所下降;日本鱉養殖區TN濃度后期大幅增加，中華鱉略微上升，外塘TN濃度變化不大;日本鱉養殖區TP濃度后期有所增加，外塘和中華鱉養殖水變化不大;日本鱉、中華鱉溫室養殖區和外塘養殖水濁度濃度總體上升，從4月開始，日本鱉上升幅度最大。總體來看，日本鱉養殖區水質總體濃度到后期是最高，氨氮、TN、TP濃度中華鱉溫室區水質高于外塘水質，但外塘濁度濃度高于中華鱉溫室水質。

圖5 -N，TN，TP和濁度濃度隨養殖時間的變化

2.3 溫室甲魚排污系數

2月日本鱉平均規格118 g·只-1，中華鱉平均規格175 g·只-1。6月測得溫室日本鱉平均規格400 g·只-1，平均密度29只·m-2，溫室中華鱉平均規格420 g·只-1，平均密度32只·m-2，與2月相比，日本鱉生長速度高于中華鱉約15%，6月規格和密度兩者接近。從表2看出，溫室日本鱉比中華鱉排污量大，日本鱉COD平均排污系數超過浙江鱉淡水養殖排污系數［13］，可能主要原因是日本鱉活動能力大，生長快，繁殖、體內代謝、排泄能力較強。張海琪等［11］對日本鱉品系也進行類似的描述，日本鱉比中華鱉生長能力強25%以上 (本實驗日本鱉生長速度高于中華鱉約15%)，繁殖能力強15%。

表2 溫室養殖區的排污系數

3 小結

從連續數月的甲魚養殖水跟蹤監測分析，外塘養殖的甲魚水中含有的污染物明顯低于溫室養殖的甲魚水中的污染物;而溫室養殖中中華鱉養殖水的污染物則略低于日本鱉養殖水的污染物。

從數月的監測數據可以得知，無論是外塘還是溫室，甲魚養殖水中的污染物濃度和水體濁度都隨著時間的推移而不斷增高，但水體的pH值則變化不大。

由于外塘及內塘甲魚養殖水中SCOD的數值明顯低于養殖水TCOD的數值，據此分析可得知養殖水中大部分的污染物存在于懸浮或沉淀的固體中。

從數據結果來預計，溫室甲魚后期排放廢水水量雖然較少，但其COD、總氮、總磷含量均較高，若單獨處理需要多種處理工藝相結合才能達標排放，且處理費用相對較高;而后期外塘排放的廢水水量巨大，但濃度相對溫室低，可通過相對簡單的工藝就可以達標排放，且費用相對較低。

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