池塘養殖廢水的生物處理技術研究進展

吳春加，孟麗娟，王振方

（1.常熟市辛莊鎮農技推廣服務中心，江蘇常熟 215555；2.常熟市辛莊鎮人民政府，江蘇常熟 215555；3.常熟市水產技術推廣站，江蘇常熟 215500）

池塘養殖廢水的生物處理技術研究進展

吳春加1，孟麗娟2，王振方3

（1.常熟市辛莊鎮農技推廣服務中心，江蘇常熟 215555；2.常熟市辛莊鎮人民政府，江蘇常熟 215555；3.常熟市水產技術推廣站，江蘇常熟 215500）

文章介紹了池塘養殖廢水的生物處理技術及應用前景，結合我國池塘養殖大多規模較小、地域分散、季節性換水和廢水排放時間比較集中的特點，指出在我國發展高效的微生物制劑和養殖-種植復合系統是比較可行的池塘養殖廢水處理模式。

養殖廢水 生物凈化

池塘養殖是我國的主要水產養殖方式[1]，當前我國池塘養殖大都采用集約化的養殖方式，養殖戶投喂的餌料往往超過了養殖動物所需，導致大量的餌料殘留在養殖池塘中。由于餌料的主要成份是富含氮、磷的營養物質和有機物，殘留餌料釋放出來的氮、磷等營養元素成為養殖廢水污染物的主要來源。惡劣的水體環境不但會抑制魚類的生長，也容易滋生病原菌。為改善養殖魚塘的水質，養殖戶大都采用換水做法，將大量未經處理的養殖廢水直接排放到臨近的河流當中，這無疑將給接納水體帶來富營養化的風險。為了保護生態環境、促進水產養殖業的健康發展，尋找符合我國國情的養殖廢水處理技術對我國池塘養殖業的發展具有重要意義。生物處理技術可以達到低成本、低排放甚至零排放的目標，是當前養殖廢水處理的研究熱點。該文從生態學觀點出發，綜述了應用生物措施處理池塘養殖廢水的研究現狀，以期進一步發展池塘養殖廢水的生物處理提供建議和參考。

1 池塘養殖廢水的生物處理途徑

根據養殖廢水生物處理發生場所的不同，池塘養殖廢水的生物處理技術主要分為原位處技術理和異位處理技術兩種方式。

1.1 原位處理技術

1.1.1 人工浮床技術

人工浮床技術是指以浮床作為載體把特定的植物種植到養殖池塘的水面，通過植物根系的吸收削減水體中的氮、磷及有機物質，從而凈化水體。

人工浮床技術應用的關鍵在于找到合適的植物國外大多采用蘆葦作為浮床植物，我國善無明確的結論[2]。國內很多學者對多種陸生和水生植物凈化池塘養殖廢水的效果進行了研究，發現空心菜的凈化效果最好[3-4]，風車草、彩葉草和茉莉等植物在對富營養化魚塘也有很好的凈化效果[5]，其中風車草的凈化效果最佳。黎華壽[6]認為水稻和美人蕉適宜作為浮床無土栽培植物，用于凈化富營養化水體。雖然人工浮床技術具有設施簡單易操作等特點，使之成為治理池塘養殖廢水的一個重要發展方向，但生物浮床對池塘養殖環境的改善作用以及對養殖產量的影響善不明確，對于浮床種植植物的選擇也缺乏明確的結論，需待進一步研究。

1.1.2 微生態制劑

微生態制劑主要指具有增加養殖水體溶解氧、降低養殖水體氨態氮含量，改良水產養殖水質作用的一類微生物的總稱，包括光合細菌、硝化細菌、枯草桿菌、放線菌、乳酸菌、酵母菌、鏈球菌和微生物菌群等[7]。光合細菌具有良好的水質調節作用，能通過調節水體pH值，增加水體溶解氧含量，降低水體氨態氮等有毒物質的含量，從而改善養殖水體環境[8]。將以芽孢桿菌為主體的復合微生物制劑投入到高密度養鯽池塘后，能有效的去除水體的氨氮，但在提高溶氧和降低亞硝酸鹽濃度方面的作用則不明顯[9]。目前用于水產養殖的商品微生態制劑大都是為陸生動物設計的，其菌株并不適合在池塘養殖水體中增殖，很難形成優勢種群，因此作用效果難以持久。比如，馬江耀等[10]比較了3種微生態制劑對淡水養殖池水體的凈化效果，發現3種微生物試劑只在降低氨氮方面均效果顯著，在提高水體溶氧量和pH值，只有一種微生物制劑有效果，而在降低水體COD方面3種微生物制劑均未表現出顯著的作用。有些微生物制劑雖然在實驗室能取得較好效果，但在養殖池塘中卻難以達到預期的效果，其原因在于實際應用時由于保存方法和使用過程中出現的疏漏。另外不同的活性菌種適宜的生長環境不盡相同，同一水質條件能否同時滿足所有復合菌株的生長條件，從而促使其發揮作用，也是微生物制劑今后的研究熱點。因此選擇培育優質、廣譜、高效和安全和的菌種是微生物制劑今后發展的方向。1.1.3 同池混養技術

同池混養技術是利用不同魚類食性之間差異，通過合理的搭配來調控池塘養殖水質的途徑，是最早用來養殖池塘水質的技術。當前同池混養技術在海水池塘研究中比較深入。李德尚等[11]系統地探討了以對蝦為主的中國對蝦—魚—貝，蝦—貝—藻三元綜合養殖模式，結果表明混養模式相較于對蝦單養模式能提高氮、磷利用率，同時也能顯著提高產量。混養時通過選擇合適的養殖種類，控制養殖密度有利于維持或提高種群和個體的生長率，能進一步提高養殖產量和質量[12]。同池混養技術的核心在于不同水生生物的搭配，實現了水中物質和能量的循環利用，能夠更加充分的利用投入的營養物質，從而改善水質。由于池塘養殖水體的容量是有限的，混養并不能滿足當前集約化養殖方式下，池塘養殖的凈水要求，因而多見于海水養殖研究中。

1.2 異位處理技術

1.2.1 分池混養技術

分池混養技術結合了循環水養殖和綜合養殖的特點，每個池塘同時兼具綜合養殖池和水處理池的功能，各個池塘都產生經濟效益。由于將主要擔負水處理功能的水生生物轉移到了水處理池，減小了綜合養殖中對主養品種密度的限制，因此養殖分池混養技術的產量得以提高。由于只在生產池投入餌料，其余池塘利用生產池富余的物質和能量，因而能大大提高餌料的利用率。養殖水經過二級凈化池的沉淀，在沉淀同時又增加養殖面積，從而提高了系統的水處理效率[13]。在基于蝦—魚—貝—藻優化混養模式結構及水質調控系統中，通過在不同池塘中放養生態位互補的水生生物，能夠有效的降低蝦池水體懸浮物數量、COD值、氨態氮和總氮含量，這主要得益于池塘生物調控與自我修復的能力的提升[14]。分池混養技術使養殖水體始終處于微循環狀態，在提高了水體溶解氧的同時，營養物質也隨水得到循環利用，因此整個養殖過程中生態系統能夠保持穩定且高效的運轉。但該項技術工程設計難度較高，能量需求較大，成為制約其廣泛應用的主要因素。

1.2.2 人工濕地

人工濕地通過物理（過濾、吸附）、化學（沉淀、離子交換）和生物（植物吸收和微生物代謝）等多種途徑，能有效去除水體中的氮、磷重金屬、有機物和病源微生物等。人工濕地被廣泛應用于化工、城市污水的處理等領域，近年來開始有人將其應用于水產養殖廢水的處理。李谷等[15]的研究結果表明濕地系統能有效處理養殖用水中的主要污染物，處理后的水質指標達到了國家漁業水質標準。雖然人工濕地具有技術工藝流程簡單、管理方便和費用低廉等優點，但人工濕地的建造成本較高，氣溫季節性能不佳等不足限制了該項技術的應用范圍。隨著技術的提升和社會發展的要求，人工濕地在處理養殖廢水方面具有廣闊的應用前景。

1.2.3 養殖—種植復合系統

養殖—種植復合系統是利用養殖廢水作為灌溉用水，使得養殖廢水中的營養物質得到二次利用，從而達到凈化水質，同時增加作物收獲。我國早就有將池塘養殖廢水用于稻田灌溉的實踐，但是相關的理論研究較少。林麗華等[16]發現種—養藕合的海水農業系統能有效凈化對養殖污染物，系統中的植物能夠充分利用養殖廢水中的養分。周元等[17]報道稱水稻對養殖廢水中的營養物質具有明顯的吸收效果，即使僅用養殖廢水進行灌溉也能收獲較高的水稻產量，實現了經濟效益和生態效益的雙豐收，國內其他研究者的實驗也得出了類似的結果[18-19]。在缺水嚴重的干旱和半干旱地區，這種養殖—種植復合的技術尤其重要，在不增加農業耗水量的情況下，既可以增加農產品產量，又能減少養殖廢水對環境的危害，具有廣闊的應用前景。由于該項技術的研究在國內剛興起，因此相關的研究還較少，加強池塘養殖與主要糧食作物種植相結合的理論和技術研究是今后努力的方向。

1.2.4 魚菜共生技術

魚菜共生技術是集約化水產養殖方式與蔬菜無土栽培技術有機結合的產物。養殖廢水中的營養物質可供蔬菜生長的營養所需，經過蔬菜凈化的水體可為魚類的生長創造良好的水體環境，整個系統實現了良性循環。勞善根等[20]利用人工養鱉廢水進行茄子栽培試驗，結果表明作物土壤系統能夠削減養殖廢水中50%以上的有機物和約68%的氨氮，保證了茄子的正常生長。國內其他學者也對魚菜共生系統進行了研究，實驗結果表明養殖水體中的氮和磷等營養物質能被蔬菜吸收利用。魚菜共生技術的關鍵在于養殖魚類和水培蔬菜的合理搭配，通過二者合理的結合，可以實現魚類和蔬菜的雙豐收[21]。但魚菜共生系統的建造成本較高，建成后，整個體統的運行對技術有較高的要求。出于經濟性的考慮，該項技術在水資源和土地資源匱乏，且相對富裕的國家和地區才具有大規模應用的可能，目前該技術在我國善處于研究發展階段目前。

2 結語與建議

發達國家大力發展的分池混養循環養殖模式以及魚菜共生技術對技術要求較高，運行費用較高，在我國現有的養殖條件下很難大規模推廣。養殖廢水主要來自季節性換水和養殖結束后的排水，鑒于池塘養殖水體中的污染物以氮、磷等營養物質和蛋白質等有機物為主，結合我國池塘養殖多以小規模，分散養殖為主，筆者認為應選擇培育優質、高效、安全、廣譜的菌種，利用微生物制劑對，改善養殖水體生態環境，同時采用養殖—種植復合系統處理養殖廢水，使養殖水質得到凈化的同時，廢水中所含有的廢棄物也能得到循環再利用。該處理方法簡單實用、經濟，比較適用于我國目前的池塘養殖現狀，將是今后我國池塘養殖水處理技術的重點發展方向。

[1] 農業部漁業局．中國漁業統計年鑒2016．北京：中國農業出版社．2016

[2] 易乃康，彭開銘，陸麗君，等．人工濕地植物對脫氮微生物活性的影響機制研究進展．水處理技術，2016，42（4）：12～16

[3] 盧進登，陳紅兵，趙麗婭，等．人工浮床栽培7種植物在富營養化水體中的生長特性研究．環境污染治理技術與設備，2006，7（7）：58～61

[4] 曾俊寧，林東教，李瑩．浮床種植觀賞植物凈化富營養化水體的試驗．廣州環境科學，2006，21（2）：19～22

[5] 葛瀅，常杰，王曉月，等．兩種程度富營養化水中不同植物生理生態特性與凈化能力的關系．生態學報，2000，20（6）：1050～1055

[6] 黎華壽．農漁結合的高效生態養殖模式．中國農村科技，2002，2：56～57

[7] 陳家長，孟順龍，胡庚東，等．空心菜浮床栽培對集約化養殖魚塘水質的影響．生態與農村環境學報，2010，26（2）：155～159

[8] 陳永青，林亮，楊鶯鶯，等．微生態制劑在水產養殖中的應用．生態科學，2005，24（1）：80～83

[9] 羅勇勝，李卓佳，楊鶯鶯，等．光合細菌與芽孢桿菌協同凈化養殖水體的研究．農業環境科學學報，2006，25（S1）：206～210

[10] 馬江耀，石和榮，柯浩．三種微生態制劑對魚池水質凈化作用的對比試驗．水產科技情報，2003，30（6）：272～274

[11] 李德尚，董雙林．對蝦與魚，貝類封閉式綜合養殖的實驗研究．海洋與湖沼，2002，33（1）：90～96

[12] 王美珍，陳賢龍．幾種貝類混養模式的初步探討．水產科學，2006，25（10）：520～523

[13] 黃國強，李德尚，董雙林．一種新型對蝦多池循環水綜合養殖模式．海洋科學，2001，25（4）：48～49

[14] 申玉春，熊邦喜，葉富良，等．蝦-魚-貝-藻生態優化養殖及其水質生物調控技術研究．生態學雜志，2005，24（6）：613～618

[15] 李谷，鐘非，成水平，等．人工濕地-養殖池塘復合生態系統構建及初步研究．漁業現代化，2006，（1）：12～14

[16] 林麗華．紅樹林種植—養殖系統內浮游植物及營養鹽的動態研究．中山大學，2005

[17] 周元，朱建強，李谷，等．稻田對池塘養殖肥水的吸收利用效果研究．灌溉排水學報，2011，30（5）：78～81

[18] 孫海軍，閔炬，施衛明，等．稻麥輪作體系養殖肥水灌溉對產量，氨揮發和氧化亞氮排放的影響．土壤，2015，47（3）：503～508

[19] 李鳳博，馮金飛，周錫躍，等．魚塘種稻對養殖水體營養物質的去除作用研究．中國水稻科學，2015，29（2）：174～180

[20] 勞善根，崔紹榮．植物土培系統對養殖廢水的凈化與利用．農業工程學報，1998，14（1）：169～172

[21] 譚洪新，羅國芝，朱學寶，等．水栽培蔬菜對養魚廢水的水質凈化效果．上海水產大學學報，2001，10（4）：293～297