淺析淡水養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)及達(dá)標(biāo)排放措施

沈建筑，李瀟軒，李志輝，楊志強(qiáng)，陳建清，朱天，尹陸樂，韓飛，潘建林

(1. 江蘇省無錫市濱湖區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，江蘇 無錫 214072；2. 江蘇省淡水水產(chǎn)研究所，江蘇 南京 210017)

目前，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖處于快速發(fā)展時(shí)期，養(yǎng)殖規(guī)模逐漸擴(kuò)大，逐漸由傳統(tǒng)的池塘養(yǎng)殖轉(zhuǎn)向集約化、高密度養(yǎng)殖模式，導(dǎo)致養(yǎng)殖尾水排放量增加和環(huán)境污染日益嚴(yán)重。研究表明，水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中由于大量的投餌，致使水體氨氮、亞硝酸鹽、含氮和磷有機(jī)物、等污染物含量升高，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化[1]。其中亞硝酸鹽主要是通過氧化作用，將亞鐵血紅蛋白轉(zhuǎn)變成高鐵亞鐵血紅蛋白，血液載氧能力受到抑制，導(dǎo)致水生動(dòng)物因缺氧而發(fā)生死亡。按照傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式來算，土池生產(chǎn)1 kg鯉魚，需消耗500 L的溶解氧，代謝產(chǎn)生300 mg氨和7 000 mg的BOD[2]；生產(chǎn)1 t的蝦，養(yǎng)殖環(huán)境則多增加0.2 t的氮和0.05 t的磷[3]?？梢妭鹘y(tǒng)養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生大量的利餌和糞便，造成水體營養(yǎng)鹽含量增加，最終導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化及養(yǎng)殖水域生態(tài)失調(diào)，因此池塘尾水達(dá)標(biāo)排放和循環(huán)利用勢在必行。因此，研究一種零污染的生態(tài)養(yǎng)殖模式，對(duì)推進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 池塘尾水處理技術(shù)

目前，池塘養(yǎng)殖依然是水產(chǎn)養(yǎng)殖的主要養(yǎng)殖模式。為了提高單位水域面積養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益，通常會(huì)增加養(yǎng)殖密度，以致超出單位水域面積的承載量，最終導(dǎo)致養(yǎng)殖環(huán)境污染加劇。隨著環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，國內(nèi)外水產(chǎn)養(yǎng)殖研究學(xué)者對(duì)池塘尾水處理技術(shù)做了大量的研究，旨在對(duì)池塘尾水進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放，主要處理方法包括物理方法、化學(xué)方法和生物凈化方法[4]。

1.1 物理方法

物理方法是通過使用各種濾材，對(duì)水體雜質(zhì)進(jìn)行過濾和吸附處理，保持水質(zhì)清新。一般采用沉淀、過濾、泡沫分離等方式[5]。沉淀是利用重力分離原理使固體顆粒物沉積于水底，可以添加化學(xué)絮凝劑加快顆粒物沉淀。過濾是利用石英砂、活性碳、火山石、麥飯石等過濾介質(zhì)去除水中懸浮顆粒，增加水的透明度并凈化水質(zhì)。泡沫分離技術(shù)原理是通過向水中注入空氣產(chǎn)生大量的氣泡，通過氣泡表面張力吸附水中微小顆粒有機(jī)物，然后漂浮于水面，從而去除小顆粒雜質(zhì)[6]。

1.2 化學(xué)凈化方法

化學(xué)方法常用臭氧、氨水、高錳酸鉀、絮凝劑等藥物對(duì)水體進(jìn)行凈化。臭氧通過利用強(qiáng)氧化作用，氧化水體無機(jī)物和有機(jī)物，可有效降低水體氨氮、藍(lán)藻等有害因子。氨水和高錳酸鉀主要是消滅水體病原微生物，對(duì)水體進(jìn)行有效消毒處理。絮凝劑通過異性電荷相互吸引，凝聚水體懸浮顆粒并沉淀，達(dá)到增加水體透明度的效果。長期使用化學(xué)藥劑，會(huì)增加病原微生物的抗藥性，甚至對(duì)水體產(chǎn)生二次污染，因此不建議經(jīng)常使用化學(xué)方法凈化水質(zhì)。

1.3 生物凈化方法

生物凈化是養(yǎng)殖尾水凈化研究的熱點(diǎn)，也是目前最為“綠色環(huán)?！钡囊环N養(yǎng)殖尾水處理技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境造成再次污染。生物凈化一般采用微生物、水生植物、濾食性水生動(dòng)物，利用其代謝作用，降解和吸收水體有機(jī)物和氮磷營養(yǎng)鹽，進(jìn)而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的[7]。

1.3.1 微生物凈化 微生物室通過降解水體中氨氮、亞硝酸鹽、有機(jī)物，將其轉(zhuǎn)化吸收，降低水體有害物質(zhì)濃度，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。目前微生態(tài)制劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中普遍應(yīng)用，通過人為添加有益微生物并改善水體微生物優(yōu)勢種群，達(dá)到分解水體有機(jī)物、抑制病原微生物、提高養(yǎng)殖對(duì)象免疫力的作用。孟睿等研究表明，利用微生物凈化水質(zhì)，對(duì)氨氮和亞硝酸鹽的去除率達(dá)到89.16%和100%[8]。微生物凈化池塘尾水方式主要分為3種：第一，微生態(tài)制劑，通過人為添加有益微生物，調(diào)整水體微生物菌落群體，培養(yǎng)有益微生物菌落群體，抑制病原微生物的生長。目前市場上常見的微生態(tài)制劑主要以光和細(xì)菌、硝化細(xì)菌、芽孢桿菌、乳酸菌等微生物為主，通過降解水體氨氮、有機(jī)物改善水質(zhì)；第二，微生物固定技術(shù)，通過人工培養(yǎng)、篩選獲得高密度有益微生物混合菌液，通過包埋方式將微生物固定在海藻酸鈉等凝膠材料中進(jìn)行生長繁殖；第三，生物膜法，將微生物附著的固體介質(zhì)濾料或載體上，組成含有高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、原生動(dòng)物以及藻類的生態(tài)系統(tǒng)，可對(duì)水體有效的凈化。

1.3.2 水生植物凈化 利用水生植物凈化養(yǎng)殖廢水是最常見的方法，可有效吸收利用水體中營養(yǎng)鹽、氨氮、重金屬等。水培番茄對(duì)水體氮磷的去除率分別為97%和100%[9]；蘆葦對(duì)水體氮磷的去除率分別為80.8%和73.2%[10]；水葫蘆對(duì)水體氮磷的去除率為76.5%和85.9%，對(duì)硝酸鹽利用率可達(dá)100%[11]。

隨著養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展，生物浮床技術(shù)應(yīng)用逐漸發(fā)展起來，其原理是將水生植物移栽到人工高分子載體材料上，利用水生植物根系吸收水體氮磷營養(yǎng)物，然后通過收割植物移除水體營養(yǎng)鹽，起到凈化水質(zhì)的效果[12]。生物浮床需要根據(jù)水質(zhì)狀況配置不同的水生植物，以確保對(duì)水體污染物進(jìn)行高效去除。

1.3.3 濾食性水生動(dòng)物凈化 濾食性水生動(dòng)物是通過過濾水體有機(jī)物顆粒和浮游動(dòng)植物，以降低水體顆粒懸浮物和藻類，增加水體透明度。常見的濾食性水生動(dòng)物包括鰱魚、鳙魚、河蚌、扇貝等。濾食性水生動(dòng)物一般作為套養(yǎng)品種，即可改善水質(zhì)，又能增加餌料利用率，起到凈化水質(zhì)的作用。

2 池塘尾水達(dá)標(biāo)排放處理措施

目前全國大多數(shù)地方在進(jìn)行養(yǎng)殖池塘尾水達(dá)標(biāo)排放改造，其是通過建造凈化池來凈化養(yǎng)殖廢水，從而達(dá)到尾水達(dá)標(biāo)排放。下面以江蘇省養(yǎng)殖池塘尾水達(dá)標(biāo)排放改造為例，論述池塘尾水達(dá)標(biāo)排放具體流程。

池塘尾水處理流程(圖1)：養(yǎng)殖尾水經(jīng)排水管道流入沉淀池，可添加絮凝劑加速沉淀；經(jīng)沉淀池沉淀處理后再通過曝氣池增加水體溶氧量，曝氣池中可添加微生態(tài)制劑，培養(yǎng)有益細(xì)菌，分解水體有機(jī)物；然后在經(jīng)過濾壩過濾水中懸浮物，進(jìn)入生物凈化池，利用水生植物吸收水體氮磷營養(yǎng)鹽；凈化的水在符合《太湖流域池塘養(yǎng)殖尾水排放要求》的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后可排入外部河流，或是排入養(yǎng)殖池塘進(jìn)行循環(huán)利用。

圖1 池塘尾水處理流程

尾水處理設(shè)施主要包括生態(tài)渠道(進(jìn)排水管道)、沉淀池、曝氣池、過濾壩和生物凈化池，其占地面積在養(yǎng)殖水域的10%左右，可根據(jù)實(shí)際的養(yǎng)殖模式適當(dāng)調(diào)整。

為了便于水體有效循環(huán)利用，進(jìn)排系統(tǒng)的進(jìn)水口需建在水源上游部位，排水口需建在下游部位。進(jìn)排水管道應(yīng)與池塘交替排列，一個(gè)池塘的進(jìn)排水口應(yīng)對(duì)稱建造，保證新水在池塘內(nèi)有較長的流動(dòng)混合時(shí)間。

凈化區(qū)是由沉淀池、過濾壩、曝氣池和生物凈化池組成，也就是所謂的“三池兩壩”。沉淀池是對(duì)養(yǎng)殖尾水中顆粒懸浮物沉淀，通過添加絮凝劑加快沉淀。沉淀池可定期清淤，清除過多的廢棄物。曝氣池可采用微孔增氧的方式，在池底安裝微孔曝氣管，通過底部增氧有效增加水體溶氧量，同時(shí)使用微生態(tài)制劑來培養(yǎng)有益微生物種群，加快水體有機(jī)物的分解。生物凈化池則是通過培栽各種水生植物來吸收水體氮磷營養(yǎng)鹽，同時(shí)可套養(yǎng)濾食性魚類，過濾水中浮游動(dòng)植物。