利用人工濕地處理水產養殖廢水

單喜雙+肖自東+全萌

摘 要：近年來可持續的經濟發展逐漸成為熱議的話題，水產養殖除受到水域污染的影響，自身產生的污染也不容小覷。人工濕地作為養殖水處理的一種方式，已經在部分地區得以應用，在人們對環境問題日益重視的今天，人工濕地的應用將會越來越多。

關鍵詞：人工濕地；水產養殖；養殖廢水；無公害養殖

中圖分類號：X714 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170733220

濕地是地球上重要的生態系統，被譽為地球之腎。廣義上講各種類型的魚塘也可劃為人工濕地范圍，但本文中所指濕地特指為了處理養殖廢水而構建的人工濕地。

水質管理在傳統水產養殖中被奉為首要管理目標，現實情況是由于相關法律法規的缺失很多養殖戶的養殖廢水未經處理，直排到附近的河道、溝渠。這種不負責任的養殖方式存在明顯的風險，可能對環境構成威脅；養殖廢水中的病菌很可能通過其他養殖戶的取水而進入另外的養殖系統，威脅其他的養殖動物，甚至造成養殖動物疾病交叉感染。良好的水質才能保證養殖魚類的健康，在當下食品安全日益受到消費者的關注，不傷害環境，不傷害養殖動物，不傷害人的無公害養殖成為水產養殖的發展方向，人工濕地的養殖水處理在其中扮演的角色越來越受到人們的重視。養殖廢水通過人工濕地處理，其有機物、氮、磷、細菌總數、固體懸浮物、藻類、原生動物等物質得以高效移除，處理后的水符合養殖用水要求。

1 人工濕地的類型

常見人工濕地分為2種即水平流濕地系統和垂直流濕地，二者區別在于水平流濕地流水持續，且在濕地中水平流動，垂直流濕地污水進入具有間歇性，水流方向為垂直。其中水平流濕地又可分為表面流濕地和潛流式濕地2種。

1.1 表面流濕地

廢水在土壤表面流動，此種濕地接近于天然濕地，成本最低，在水產養殖的實踐中應用最為廣泛，如湖北地區有些養殖戶的養魚池和藕池往往相鄰，魚塘中的水經養殖一段時間后，水質變差，此時漁民通過埋在池底的排水管向藕塘中間排放養殖廢水，魚塘的廢水對于藕就是非常好的肥料，氨氮、硝酸鹽都成為藕的營養源，促進其生長。附著在藕根莖部的各種菌類也能利用魚塘中排入的有機物，固體懸浮物在進入藕塘后通過物理沉降及生物攔截亦大大減少。但是由于水在表面流動，填料及植物的根系不能得到充分利用，去污效果大打折扣。

1.2 潛流式濕地

養殖廢水在填料中滲流，大大加大了養殖廢水與濕地系統的接觸面積，生物膜依附的面積變大，增加了養殖廢物的吸收、轉化能力。也是目前研究最為廣泛的人工濕地，應用前景巨大。

1.3 垂直流濕地

廢水流入具有間歇性，造價較高，目前國內研究較少。

2 人工濕地水處理的基本原理

養殖廢水與濕地生態系統發生了一系列物理、化學、生物反應，最終使各種類型“廢物”得以移除，回收符合要求的水源重新利用。

3 養殖廢水的主要成分

經過一段時間的養殖，池塘水質變差需要排出處理，待處理的養殖廢水由2部分組成，我們希望能得以回收的“清潔”水源；我們希望移除的“廢物”，這部分廢物主要有養殖動物的糞便、殘鉺等有機物，在水質指標上主要體現為COD及BOD，一些固體懸浮物（SS、TSS），氮（TN、NH4+-N、NO2--N、NO3--N），磷（TP、PO43—P）等。

4 人工濕地的構造

人工濕地系統由非生物環境及生物群落2部分構成，

4.1 生物群落

主要由2類生物群體組成：微生物群落，各種細菌、真菌、放線菌、原生動物，細菌的生物量占絕大多數；水生植物群落，目前應用較多的主要是水生維管束植物中的挺水植物，相關研究也比較多。一些水生植物的栽種如茭白、菱、藕在達到去污的目的同時還增加了經濟收入。

4.2 非生物環境

主要指生物群落所能依附、附著的介質即填料，填料在為植物和微生物提供生長介質的同時，還能夠通過沉淀、過濾和吸收等作用直接去除污染物，而填料的種類、級配等會直接影響沉淀、過濾和吸附的效果。除表面流濕地填料以普通土壤為主外，通常選用顆粒較大的填料，如大顆粒煤渣、礫石。因當前的人工濕地以挺水植物為主，氧氣來源受限且加之耗氧細菌的作用，從濕地系統直接流出的水不宜直接引入養殖池中，應先引入集水曝氣池，使溶氧水平提高到養殖用水要求方可使用。

5 人工濕地里的反應

流入人工濕地的養殖廢水與濕地系統之間發生了一系列的反應而達到凈化水質的目的。水生植物的根區是反應最為活躍的區域，填料、微生物、植物以及廢水之間發生了一系列的物理、化學、生物反應，水生植物能將光合作用產生的氧氣輸送至根系區域，圍繞著根區在寬松的介質中形成了有氧區域、厭氧區域，即提供了一個差異化的環境，為好氧、兼性和厭氧微生物的附著和聚集提供適宜的條件，使之成為微生物生存和工作的場所，各種類型的微生物各盡其能，互補、協同的去除不同類型的污物。養殖廢水中磷的去除主要通過濕地床的截留、聚磷菌的過量吸收完成，懸浮物的去除主要依靠填料和植物根系阻擋截留即物理沉降和過濾。

6 人工濕地處理養殖用水效果

人工濕地對于養殖廢水的處理能力因濕地類型、養殖品種、養殖密度、投餌攝食情況而有較大差異。對表面流人工濕地的研究表明人工濕地對NH4+-N、NO2--N、NO3--N、PO43—P、TN、TP和CODMn的平均去除率為76.91%、53.06%、60.88%、61.33%、54.22%、59.15%和41.69%。Carsten Schulz等對潛流型人工濕地處理虹鱒養殖廢水的研究結果為TSS、COD、TN和TP的平均去除率分別為96.55%、68.95%、31.2%、58.75%。

7 人工濕地使用的幾個關鍵問題

7.1 植物的選擇

對于我國北方高緯地區，待選植物比較單一，常用的植物主要有蘆葦、菖蒲，而長江流域及以南地區可選植物種類較多，特別是近年來，水生經濟蔬菜的種植成為了漁民增收的好途徑。選用植物的原則應當以當地常見水生維管束植物或濕生植物為主，根系發達，耐污能力強，對環境的變化適應性強且抗病蟲害能力強。挺水植物適宜任何類型的人工濕地，對于表面流人工濕地可以適當的選用一些漂浮植物及浮葉植物。

7.2 面積問題

對于很多養殖戶來說，實際養殖面積的縮小成為限制人工濕地應用的主要因素，但人工濕地處理過的水對于提高魚類養成率，減少魚類發病，提高魚類品質等多方面都有好處，若權衡利弊，人工濕地仍是不錯的選擇，且人工濕地的合理設計往往會成為賞心悅目的一道景觀，對于發展休閑漁業，促進漁業產業升級都有推動作用。

7.3 氣候對人工濕地的影響

人工濕地中生物群落受氣候影響比較大，特別是各種菌類，不同種類間最適溫度有一定差異，在不同的月份水處理的效果可能會因環境變化而出現波動，有研究顯示隨著溫度的降低濕地對NH4+-N、NO2--N、NO3--N、PO43—P、TN、TP的去除率基本表現為降低的趨勢，能否篩選出對環境變化適應能力較強的生物群落成為影響水處理效果的重要因素。

7.4 水處理周期

現代水產養殖多為較高密度，水質變化較快，對于人工濕地的水處理能力有一定的要求，研究表明一般情況下，較頻繁的養殖廢水流入、輸出，對于去除養殖廢水中的TSS、COD能力的影響不大，但對于TN、TP的去除能力則隨著水處理時間的減少而變弱，水力停留時間成為限制TN、TP去除和轉化的關鍵因素。

在水資源短缺、水源水質較差的今天，人工濕地在水產養殖中的使用無論于己、于公都是很好的選擇，人工濕地的類型，選用的植物、填料、微生物應該結合養殖區域的實際情況，具體操作。

作者簡介：單喜雙（1988-），男，吉林扶余人，碩士研究生，助教，主要研究方向：特種水產動物養殖。