一種農業尾水生態處理技術在設施蔬菜基地的應用效果初探

趙世豪 張萍 陳春昌 陳世靜

（1上海市青浦區重固鎮農業農村服務中心，上海 201706；2上海春昌蔬果專業合作社，上海 201706）

在推動形成農業綠色生產方式、推動美麗鄉村建設的背景下，為全面保護農業用地和周邊河道不受污染，做到農業生產與生態環境友好和諧發展，對農業尾水進行科學合理地凈化處理已迫在眉睫。

重固鎮是上海市青浦區的主要綠葉蔬菜生產地（生菜、芥藍、芥菜等綠葉蔬菜的種植面積一直穩定在180 hm2以上），農業設施生產水平位居全區涉農街鎮的前列，目前有8個經營主體（合計蔬菜種植面積達171.87 hm2）。但是，在重固鎮綠葉蔬菜設施生產過程中，當地農戶為了追求高產，使用了大量復合肥和雞糞等，且在綠葉蔬菜設施生產過程中，需噴淋土壤和洗鹽，這就使肥料內的氮、磷、鉀等元素隨噴淋水排至明溝，進而流入河道，對周邊河道造成了一定的農業面源污染。

自2020年開始，為了轉變農業發展方式、大力發展生態農業、解決設施蔬菜基地的農業尾水排放問題，在上海市青浦區蔬菜技術推廣站和上海市青浦區重固鎮農業農村服務中心的協同指導下，上海春昌蔬果專業合作社引進了一種農業尾水生態處理技術，并進行了試點應用，最終應用效果顯著。現筆者擬在闡述該農業尾水生態處理技術主要內容的基礎上，對該農業尾水生態處理技術在上海春昌蔬果專業合作社的具體應用效果進行介紹，以供類似設施蔬菜基地參考借鑒。

1 農業尾水生態處理技術的主要內容

農業尾水生態處理技術的主要內容是根據上海春昌蔬果專業合作社的設施蔬菜基地（以下簡稱基地）的實際生產情況和溝渠情況，對基地內的農業尾水進行漂浮物攔截、水體雜質沉淀、尾水綠植凈化、水體循環等。具體的技術流程見圖1。

圖1 上海春昌蔬果專業合作社農業尾水生態處理技術流程

1.1 溝渠調整

在基地原有的溝渠條件下，通過埋設暗管的方式，將基地原有的2條主溝匯聚成1條，并統一流向。基地排出的農業尾水全部通過溝渠引流至沉淀池，經過處理后方可排出。

1.2 多層網格柵欄攔截

在主溝的渠口放置三層不同規格的網格柵欄，對農業尾水中的漂浮物進行分離處理。具體為：第1層大規格的柵欄攔截水體中的塑料袋、秸稈、樹枝等，第2層柵欄攔截水體中漂浮的菜葉、菜皮、樹葉等，第3層柵欄攔截水體中的雜草、細小毛發等較小的雜質，避免直接流入河道產生面源污染。同時，安排專人定時清理攔截雜物，避免水路堵塞。

1.3 沉淀池

沉淀池是農業尾水生態處理技術的重要一環。上海春昌蔬果專業合作社的沉淀池長25 m、寬25 m、深2 m，蓄水量達800 m3，主要用于截留和沉降農業尾水中的污泥，并能起到一定的厭氧發酵效果。同時，沉淀池采用種植水生植物、生石灰消毒、放置浮水噴泉式曝氣機等技術，可有效降低水體中的營養元素含量。此外，在沉淀池周圍種植花草，并在空地鋪設園藝地布，以防止雜草生長，從而既美化了環境，又防止水體流動而帶走過多的泥土，避免了水土流失。

1.3.1 水生植物

在沉淀池內，利用浮島裝置大面積“回型”鋪設水生植物（如水綿），用于吸附農業尾水中的氮、磷、鉀等多余養分；同時，種植茭白、浮萍和水生美人蕉等水生植物，在水面形成過濾層，用于過濾農業尾水中的懸浮顆粒物質，起到改善水體環境質量的效果。

1.3.2 生石灰消毒

采用生石灰對農業尾水進行消毒處理，以提高農業尾水pH，降低農業尾水中一些重金屬離子的活性，絮凝沉淀農業尾水中的懸浮物，從而減輕農業尾水的毒性，使水體變得干凈清澈。同時，利用生石灰消毒，能夠改良沉淀池的底質，提高水生植物對鈣、磷的利用率，促進浮游生物繁殖，促使水體形成良好的生態環境。

1.3.3 浮水噴泉式曝氣機

在沉淀池內，放置1臺浮水噴泉式曝氣機，通過特有的水體對流形式，在垂直循環運動過程中，實現表層水體與底部水體的交換，以有效防止水體厭氧消化，從而為水生植物提供充足氧氣，促進其生長，減少其腐爛惡臭現象的出現。

1.4 人工濕地

在上海春昌蔬果專業合作社內建有人工濕地，即在40 m3容積的水泥溝槽里，底面鋪設防滲漏隔水層，在隔水層上鋪設1層滲水管道，在濕地內部填充2 m厚的填料層（填充能去除氮、磷的顆粒材料），在填料層上鋪設1層基質土，在基質土上種植維管束植物（如蘆葦）和根系發達的水生植物，以對農業尾水中過量的營養物質進行二次吸收。

具體流程：沉淀池中的農業尾水通過水泵進行抽取，由人工濕地的一端通過水管進入人工濕地，以推流的方式與植物根系進行充分接觸從而獲得凈化，凈化后的農業尾水再通過管道輸送到出水口排出。

2 農業尾水生態處理技術的應用成效

2.1 技術應用前水質檢測

在農業尾水生態處理技術應用前，根據上海春昌蔬果專業合作社的農業尾水排放溝渠分布，在抽水泵入口、東山江、南排水渠、北排水渠等處分別進行了取水，并對水質進行了檢測，具體檢測方法：溶解氧參照《水質—化學需氧量的測定(st-cod)》（ISO 15705-2002）進行檢測，氨氮參照《水質-氨氮的測定-納氏試劑分光光度法》（HJ-535-2009）進行檢測，總磷參照《水質 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法》（GB/T 11893-1989）進行檢測，高錳酸鹽指數參照《水質 高錳酸鹽指數的測定》（GB11892-1989）進行檢測，pH參照《水質 pH值的測定 電極法》（HJ 1147-2020）進行檢測。檢測結果見表1、表2。

表1 農業尾水生態處理技術應用前的水質測定結果（2020年5月9日取樣）

表2 農業尾水生態處理技術應用前的水質測定結果（2020年6月4日取樣）

由表1、表2可知，通過不同時間對基地內不同地點排放的農業尾水進行取樣，經檢測，農業尾水的部分水質指標超過地表水V類標準，直接排入河道會嚴重污染河道水體。

2.2 技術應用后水質檢測

在農業尾水生態處理技術應用后，于不同時間對基地內不同地點排放的農業尾水進行取樣檢測（檢測方法同上），檢測結果見表3、表4。

表3 農業尾水生態處理技術應用后的水質測定結果（不同時間及點位）

表4 農業尾水生態處理技術應用后的水質測定結果（不同點位）

由表3、表4可知，在技術應用后，基地內人工濕地和尾水出口的農業尾水水質達到了地表水V類標準，完全符合廢水排放標準。

3 結論與討論

農業尾水生態處理技術在上海春昌蔬果專業合作社的應用示范結果表明，基地排出的農業尾水的水質達到了地表水V類標準，完全符合廢水排放標準，說明該農業尾水生態處理技術適用于設施蔬菜基地，且得益于農業尾水生態處理技術的應用，上海春昌蔬果專業合作社于2021年獲得了“上海市節水型標桿農業示范區”稱號。同時，該技術的推廣應用，有利于全面保護農業用地和周邊河道不受污染，且由于將農業尾水集中進行低成本處理，解決了一般農業企業無農業尾水處理技術的難題。因此，該農業尾水生態處理技術的試點應用示范成功，不僅為治理農業水源污染提供了有力的技術支撐，還是一次生態循環農業的有益探索，更為農業生產的可持續發展提供了新的思路。

值得注意的是，本示范未對農業尾水的重金屬含量進行測定，故無法驗證該技術對農業尾水中重金屬的吸附減排效果。同時，為提高該技術的實際應用效果，應根據不同農業生產的特點，合理安排農業尾水的排放時間，且日排放量不能超過凈化設施的處理能力，并要根據暴雨、洪水、干旱、結冰期等各種極限情況進行水位調節，避免出現進水端壅水和出水端淹沒等現象。