山塘養殖尾水綜合處理系統構建與數字化應用

黃福勇，唐金玉，鄭肥拓，陳煒，頡志剛，樓寶

（1.浙江省農業科學院，浙江 杭州 310021；2.黃巖區水產技術推廣站，浙江 臺州 318020）

山塘指毗鄰山谷坡地修建、壩高5 m 以上，且具有泄洪和輸水建筑物、需水量為1 萬~10 萬m3水體的小型農田水利工程。山塘在我國廣大山區發揮著供應飲用水、提供灌溉水源、平衡調節供水、穩定山區生態系統等多種功能，還是我國發展水產養殖的重要區域。浙江全省共有山塘2 萬余座，總容積6 億m3。隨著養殖業的不斷發展，山塘養殖面臨著養殖密度過高、水體富營養化嚴重、養殖風險加大等問題。現以黃巖區麻車弄山塘（也稱菖蒲灣山塘）為例，構建尾水綜合處理系統，實現養殖尾水達標排放。

1 山塘概況

麻車弄山塘位于臺州市黃巖區北洋鎮岙里村，為多品種混養山塘，面積1.09 hm2，山塘中間深、周邊淺，最深處>10 m，池塘放養大規格鯽、鳙和鱸等品種，配備3.0 kW 葉輪式增氧機2 臺。該山塘年產魚＞150 t，年總利潤＞60 萬元。

2 山塘養殖尾水系統構建

2.1 技術路線

綜合采用原位處理和異位處理相結合的方法，處理養殖尾水，實現達標排放。

2.1.1 原位處理

應用智能增氧方法，增加山塘底層溶解氧濃度，同時釋放底層營養物質，增加餌料生物量，經濾食性魚類攝食，轉移山塘底層營養物質。通過施用芽孢桿菌、光合細菌和EM 菌，投放生物蠟，調控池塘水質。采用生態浮床，吸收水體營養鹽，有效降低水體氮、磷含量。

2.1.2 異位處理

養殖尾水自流式進入生物-沉淀池，池內掛毛刷，形成生物膜，有效去除氨氮；自流式進入多功能尾水處理系統，去除懸浮物、浮游生物、生物碎屑等顆粒物質；配備二氧化氯自動加藥設備，殺滅山塘養殖尾水中致病菌，通過氧化作用，去除硫化物以及土臭素和二甲基異冰片（2-MIB）等土腥味物質。

2.2 尾水綜合處理與系統構建

2.2.1 山塘智能增氧系統構建與應用

配備3.0 kW 葉輪式增氧機2 臺、溶氧控制儀1 臺。葉輪式增氧機適合大面積山塘的供氧需求，能快速提高水中溶氧量，加快水體底、表層水體交換，通過曝氣作用，提高水體含氧量，提高池塘初級生產力，促進水體去氮固磷。還可以有效抑制水體致病菌和病毒性疾病，去除池水中有害氣體，如氨、硫化氫、一氧化碳等。通過加裝溶解氧控制儀，可以破除溶解氧晝夜趨勢性變動對養殖魚的不利影響，同時還可以規避增氧不足或超量增氧，節省用電和管理成本。項目實施期間，溶氧控制儀設定值為4.0 mg/L。盡管通過溶氧控制儀自動增氧可減輕工作量，但在高溫期、悶熱天氣、多雨天氣，仍需定時巡塘，檢查儀器運行情況，觀察養殖魚活力、活動情況，降低養殖風險。

2.2.2 山塘水質微生物制劑調控

選用光合細菌、EM 菌、芽孢桿菌等微生物制劑，綜合使用，調控水質。EM 菌等微生物制劑，具有固氮、固碳、氧化硫化物和促進有機物充分分解等作用，可以顯著降低水體中氨氮、亞硝酸鹽氮等富營養化或有毒有害物質濃度，促進有機物的循環，達到凈化水體的目的。微生物制劑還可以有效抑制病毒、細菌和真菌等，減少魚病發生。微生物制劑在養殖魚類放養前1 周開始施用，之后2 周施用1 次，高溫期過后調整為1 月1 次。

2.2.3 生態浮床構建

選用水生粉色美人蕉、西伯利亞鳶尾和黃菖蒲等水草，構建生態浮床。水草重點選擇根系發達、生長迅速、凈水能力強的品種，同時因山塘水溫較低，應選擇耐低溫品種。生態浮床除了能發揮凈水作用外，還能起到良好的美化景觀作用。因此在進行多種水生植物搭配、培育和浮床安裝時，還應考慮環境美化效果和植物花期，盡可能做到景觀美、花期長、凈化效果好。項目實施期間，按山塘總面積的5%設計、安裝。浮床也可以按中空造型安裝，中間投放浮萍等漂浮生物。中空造型浮床不僅可以降低成本、節省開支，培育的浮萍豐富了植物種類且造型美觀，同時，浮萍還可以作為植食性及雜食性養殖魚類的新鮮餌料。

2.2.4 自流式多功能尾水處理系統構建與應用

麻車弄山塘依據山區水流落差修建，多功能尾水處理系統安裝于山塘排水口下游處，距排水口有10 m 以上落差。水位落差為實現山塘養殖尾水自流式、節電化處理，提供了極其有利的條件。

自流式多功能濾池主要包括以下3 個部分：（1）主體部分，基于無閥濾池原理設計構建的SF-20 型凈水設備，外形尺寸為（2 000×2 000×5 600）mm3；主體材質為Q235 碳鋼，筒體和筒底厚6 mm，直筒高5 m；填料為石英砂，濾池共放石英砂2 t，1.0~1.5 mm 粒徑0.5 t，0.5~1.0 mm 粒徑的1.5 t。筒體內外和進水、出水、排水口管道均經防銹處理。濾池具有反沖洗再生濾層功能。（2）二氧化氯發生器，由反應系統、供料系統、控制系統和供水系統4 部分組成，應用次氯酸鈉與鹽酸反應，產生二氧化氯為主、氯氣為輔的復合消毒劑，該方法具有廣譜、高效、消殺及氧化效果好，不受pH 值和水質等條件限制的優點。設備占地面積小，操作安全方便，運行成本低，儲藥容積為200 L，有效氯產量是500 g/h，二氧化氯有效產率可達70%以上。（3）多用途沉淀池，麻車弄山塘由于周圍無工、農業污染源，水體漂浮物較少，且取水點位于距水下4 m、水底2 m 處，水體懸浮物較少。但在夏天暴雨或山洪發生期間，水體往往含有較多泥沙，需要沉淀后才能進行處理。因此，設計了長2.0 m、寬2.0 m、深1.5 m 的3 個串聯沉淀池。在暴雨等水體含沙量較大的時候，3 個沉淀池主要用于沉淀水體。在日常未受到極端天氣影響時，水體無須沉淀即可進系統處理，沉淀池主要用作生化處理池，通過綜合運用大功率增氧、毛刷掛膜、微生物投放等方法，充分發揮降低化學需氧量（COD）和去除有機物的作用。

3 數字化應用示范

在尾水原位/異位處理的多個環節加強數字化技術與設備應用示范，可以提升處理效率，降低運行成本，提高處理效果。主要包括以下方面：（1）合理增氧，通過在線控制或溶氧控制儀，避免水體缺氧或過度增氧，滿足養殖動物溶解氧需求，并提升有機物降解效率；（2）水質監測，通過手機APP、在線監測、智能管控系統等，及時掌握、調控水質狀況；（3）現場監控，應用高清攝像頭、太陽能供電等技術，及時掌控養殖場狀況和動態，尤其是可以為應對盜竊、投毒等惡性事件提供幫助。

4 示范應用效果分析

對所構建的山塘養殖尾水綜合處理系統的處理效果開展水質監測，分別在進水口、養殖塘和尾水排放點進行采樣，樣品委托第三方有資質的單位進行檢測。結果表明，尾水水質達到《淡水池塘養殖水排放》（SC/T 9101—2007）一級標準，可安全排放。

山塘養殖尾水綜合處理系統投入使用后，可有效降低養殖尾水中的污染物，尤其是構建了自流式尾水處理系統，大大降低了能耗，實現了水產養殖尾水的節能節電處理，在我國廣大山區具有很高的推廣和應用價值。

從尾水處理效果來看，懸浮物和葉綠素a 的去除率最高，分別為90.2%和89.8%，亞硝酸鹽氮和COD 的去除率分別為88.5%和78.0%，高錳酸鹽指數（IMn）降低62.5%，COD 和IMn去除率較懸浮物和葉綠素a 低，這可能和該系統為新建設施、微生物豐度偏低有關。水質測定數據表明，尾水綜合處理系統對懸浮物和葉綠素a 的去除率最高，說明濾砂的過濾性能較高，效果較好。