池塘養殖水異位生態工藝的水質凈化效果

王充，蔣天寶，蔡嘉慶，王建明，陳方燦，嚴晶晶，唐匯娟，鄒記興，周愛國*

（1.華南農業大學海洋學院，廣東 廣州 510642；2.廣州市農業技術推廣中心，廣東 廣州 510520；3.廣州千江水生態科技有限公司，廣東 廣州 511440）

隨著經濟的快速發展，水資源短缺和環境問題日益嚴重。我國主要的江河湖海都受到不同程度的污染。水污染的加劇損害了人們的健康和經濟的可持續發展。水產養殖是導致污染的原因之一，中國養殖以池塘養殖為主，傳統的池塘養殖模式存在水資源浪費、污染問題。過剩餌料及養殖產品排泄物殘留于水體，沉積在底部，使養殖水體受到污染，而養殖戶的傳統做法是大量換水，將未經處理受污染的養殖水直接外排，最終導致水資源的浪費及環境污染。預計到2050年，全球糧食需求將增加50%，而水產養殖是滿足糧食需求的一種必不可少的方式，近年來水產養殖業迅速發展，且將持續增長，想要追求產業的可持續發展必須解決本行業造成的環境污染問題。

為了解決養殖水污染問題，各地區也建設了池塘養殖水處理設施，實施新型現代養魚模式。如浙江杭州桐廬，主要采用三級沉淀池、生態凈化池、生態溝渠等池塘養殖水凈化設施，養殖水經處理，凈化效果明顯，均達到國家排放標準；湖州南潯區在2018年治理養殖水面積6 670萬m，并在2019年全面完成治理，消除了漁業養殖對水源環境的負面影響；江西省方洲特種淡水養殖有限公司開展了池塘循環水養殖項目，養殖區與凈化區聯成一體，實現養殖用水的循環利用；江蘇省實行潔水循環生態養殖，積極建立養殖水處理區，形成濕地型的水生動植物立體布局，使池塘養殖水通過多重凈化后能達標排放或循環利用；重慶璧山區大力推廣池塘魚菜共生養殖、池塘循環流水養殖、池塘底排污養殖等方式，積極構建環境友好、生態高效的現代漁業發展模式；陜西省采用生態浮床凈化養殖池塘的水質，使池塘各營養鹽水平均下降，有效控制了藻類微囊藻水華的爆發，降低了魚病的發生；寧夏地區通過節水型池塘健康養殖模式構建及池塘水質凈化等方式，有效地控制了養殖水質，降低了養殖用水量；洪湖市金地農業科技發展有限公司通過復合池塘養殖系統進行濕地水質的凈化，且人工濕地作為一種生態、綠色的污水處理技術，效果也十分顯著。

現于2018年12月2日—2019年2月22日在廣州綠豐農水產有限公司炭步基地開展養殖水治理工程試驗，運用池塘養殖水生態處理工藝，包括養殖池塘—沉淀池—過濾壩—曝氣氧化池—生態凈化池等環節，利用沉淀、過濾、曝氣、水生動植物等手段進行處理，形成了池塘養殖水綜合處理模式。通過分析治理工藝對池塘養殖水的凈化效果，為今后改進和完善池塘養殖水生態處理工藝，促進水產綠色生態健康養殖、保護和改善水生態環境提供數據支持。

1 試驗方法

1.1 草龜養殖池異位處理模式

試驗地點位于廣州綠豐農水產有限公司炭步生態龜鱉養殖基地，養殖面積66 700 m。池塘養殖水異位生態處理工藝設施總面積約占養殖總面積的10%（6 670 m），包括排水管-沉淀池（約2 001 m，種植水葫蘆，面積達1/3）—過濾壩（2 m×5 m×1 m，底部鋪設礫石，種植有水葫蘆）—曝氣氧化池（約2 001 m）—生態凈化池（約2 333 m，種有荷花，試驗時間在冬季，已枯萎），養殖池水每日排放，并通過生態處理工藝處理凈化，實現養殖用水的循環利用。養殖池異位處理模式見圖1。

圖1 養殖池異位處理模式

1.2 樣品采集

于2018年12月2日、2018年12月16日、2019年1月2日、2019年1月22日和2019年2月22日16：00—17：00，分別采集池塘養殖水生態處理工藝中養殖池塘—沉淀池—曝氣氧化池—生態凈化池4個池的水樣，每個池采集3處，每處500 mL。

1.3 檢測指標和方法

溶解氧（DO）采用便攜式多參數水質分析儀測定，亞硝酸鹽氮（NO-N）、氨氮（NH-N）、余氯采用DZ-B型水產養殖檢測儀測定，化學需氧量（COD）采用酸性高錳酸鉀滴定法測定，總磷（TP）采用鉬酸銨分光光度法測定，總氮（TN）采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定，硝酸鹽氮（NO-N）采用分光光度法測定。

1.4 數據處理

采用WPS2019進行畫圖，SPSS17.0軟件進行單因素方差分析和多重比較。

1.5 計算方法

去除率（%）=（水樣污染物初始值-水樣污染物終值）/水樣污染物初始值×100。

2 結果與分析

不同池塘5次水樣檢測結果見圖2（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）。由圖2可見，COD經沉淀池處理，其值從14.71 mg/L降至6.93 mg/L，平均去除率達52.89%，凈化效果明顯。

圖2 不同池塘5次水質檢測結果

尾水經過沉淀池處理后，ρ（DO）出現下降趨勢，與微生物硝化作用有關，也可能與水葫蘆覆蓋抑制大氣復氧有關，經曝氣氧化池曝氣作用，ρ（DO）升高，達到最大值，生態凈化池與曝氣氧化池中ρ（DO）相差不大，且原池和生態凈化池的ρ（DO）均高于3 mg/L，符合《漁業水質標準》（GB 111607—89）中關于ρ（DO）任何時候不低于3 mg/L的要求。

尾水經過沉淀池處理后，ρ（NH-N）下降明顯，由于曝氣氧化池養了一些魚，尾水經過曝氣氧化池時，ρ（NH-N）稍升高，后經生態凈化池處理后，從4.62 mg/L下降至0.61 mg/L，平均去除率可達86.80%。

第一、二次檢測ρ（NO-N）在沉淀池中不降低反而升高，且其他幾次水樣檢測結果相比于其他水質指標如NH-N，ρ（NO-N）下降也不十分明顯，可能與沉淀池內有水葫蘆浮床有關，硝化反應充分，反硝化反應相對緩慢，導致NH-N去除效果明顯，NO-N累積，這一結果可從周小平等的結論得到解釋。但總體水體凈化效果明顯，ρ（NO-N）從0.74 mg/L降至0.07 mg/L，去除率達90.54%。

尾水經沉淀池處理后，ρ（NO-N）呈明顯下降趨勢，經曝氣氧化池時稍稍升高，經生態凈化池處理達到最低值。ρ（NO-N）從0.98 mg/L下降至0.14 mg/L，去除率達85.71%。

尾水經沉淀池處理ρ（余氯）呈下降趨勢，經曝氣氧化池后稍稍上升，后經生態凈化池處理后最終下降，其值從0.39 mg/L降至0.09 mg/L，去除率達76.92%，符合《淡水池塘養殖水排放要求》（SC/T 9101—2007）一級標準（0.1 mg/L）。

ρ（TN）總體呈下降趨勢，從8.05 mg/L降至3.81 mg/L，去除率達52.67%，符合《淡水池塘養殖水排放要求》（SC/T 9101—2007）二級標準（5 mg/L），偶爾可以達到一級標準（3 mg/L）。

原池中ρ（TP）最高，經過沉淀池處理后其值大幅度下降，經過曝氣氧化池后小幅度上升，經生態凈化池處理后下降。ρ（TP）從0.66 mg/L下降至0.17 mg/L，去除率高達74.24%，符合《淡水池塘養殖水排放要求》（SC/T 9101—2007）一級標準（0.5 mg/L）。

3 討論

該套工藝TN去除率達52.67%，TP去除率達74.24%，而浙江德清縣所采用的相似的池塘養殖水生態處理工藝氮磷凈化效果均能達到60%以上，與之相比，該套工藝TN凈化效果略低，而TP凈化效果則相對較好。研究發現,通過混凝沉淀池與微曝氣濾池結合的方式對河流湖泊水體TP、TN具有穩定的凈化效果。劉棟等認為池塘循環水養殖系統TN、TP等水質指標平均去除率能維持在60%左右，且通常溫度越高，凈化效果越好，該次結果基本與之相符，去除率在60%左右，但由于該次試驗處于冬季，溫度較低，在一定程度上可能影響了水質凈化效果，導致TN去除率較低。而田敏的研究表明，藕塘在休眠期（冬季）對TN、TP以及其他水質指標的去除率比結藕期（夏季）高，這與劉棟等的結果相反，可能工藝凈化效果與所種植的植物有關。王延暉等通過生態植物浮床對養殖池塘水質的凈化研究發現，利用浮床種植植物可以達到很好的凈化養殖池塘水質的效果；顧兆俊等通過生物浮床技術構建排水溝渠發現其凈化水質效果顯著，同時具有一定經濟價值和觀賞價值，以及環境生態修復功能，該次研究結果與之相符。各項水質指標濃度在經過沉淀池時，呈現大幅度下降趨勢，可能與該池種植了覆蓋水面1/3的水葫蘆浮床有關，張文明等認為，水葫蘆覆蓋水面，可以減少風的影響，利于沉降，其根上附著的微生物可進行硝化及反硝化反應，且水葫蘆本身可對氮、磷等營養鹽進行吸收。今后應進一步探究水葫蘆在沉淀池中起到的凈化效果。

4 結論

通過構建池塘養殖水異位生態治理技術工藝，比較處理工藝不同環節水質指標。結果表明，與原養殖池相比，生態處理工藝中的沉淀池、曝氣氧化池以及生態凈化池的COD、NH-N、NO-N、NO-N、余氯、TN、TP等質量濃度均呈顯著下降趨勢，溶解氧呈上升趨勢，池塘養殖水生態處理工藝水質凈化效果明顯。經生態處理工藝處理后的池塘養殖水符合《淡水池塘養殖水排放要求》（SC/T 9101—2007）二級標準，實現養殖用水的達標排放和循環利用。