淡水池塘養殖尾水處理模式

張燕，彭剛，蔣琦辰，杜興林、王靜，李佳佳

（1 江蘇省淡水水產研究所，江蘇 南京 210017；2 華東師范大學生命科學學院，上海 200241）

2020 年我國的水產品總產量達到6 549 萬t，其中水產養殖總產量為5 224 萬t，占比79.8%。在產量上，水產養殖總量在我國已遠超于傳統的漁業捕撈總量，成為水產品重要的來源方式；同時，水產養殖的發展有助于漁業生態資源的保護，避免了漁業的過度捕撈。淡水養殖是我國水產養殖中重要的組成部分，2020 年淡水養殖產量為3 088.89 萬t，占養殖總產量的59.31%。淡水養殖在豐富我國水產養殖種類的同時，促進了我國漁業不發達的內陸地區的農業發展，也為當地人們提供了大量新鮮的優質水產品，對我國的經濟社會發展起著重要的作用。

池塘養殖是我國傳統的水產養殖方式，在我國淡水養殖中具有重要的地位。據統計，2019 年我國淡水養殖產量為3 013.74 萬t，其中淡水池塘養殖產量為2 230.05 萬t，占淡水養殖產量的74%；同時，我國2019 年淡水養殖面積為511.632 萬hm，而其中的51.69%為淡水池塘養殖。淡水池塘養殖在產出水產品的同時，其不達標排放的養殖尾水也是重要的污染源，給水環境帶來了一定的壓力。農業農村部提出，自2020 年起實施水產綠色健康養殖“五大行動”，其中就包括養殖尾水治理模式推廣行動。養殖尾水的正確處理、合理排放，在滿足水產品生產需求的同時，也起到了保護環境、綠色生產的作用，并有利于促進水產養殖行業的高質量、生態化發展。現對養殖尾水的危害及現有處理模式進行綜述。

1 養殖尾水的危害

淡水池塘養殖在養殖過程中的各個環節都會產生相關污染物。養殖尾水中的污染物種類較為復雜，主要可分為固體污染物和可溶性污染物。固體污染物主要有養殖動物的糞便、殘餌和其組織碎屑、死體；可溶性污染物主要有氮、磷、硫化物和重金屬等。這些污染物主要有3 個來源，首先是在養殖水生動物的過程中，其本身的代謝、排遺、死亡會產生氨氮污染物及有機碎屑，投喂飼料的溶解和過度投喂產生的殘餌會對水體造成污染；其次，在漁藥和調節水質過程中，未正確使用化學藥品也會成為污染源；再次，養殖環境本身也會因管理、操作不當而產生化學物質析出等污染，如因養殖用具及養殖設施老化、劣質塑料和劣質橡膠制成的養殖相關設備的使用、金屬養殖設備的老化銹蝕等、清洗和消毒過程中操作不當或管理不善導致設備出現腐蝕、損壞等原因析出化學物質。

在池塘養殖的過程中，產生的固體污染物除了占據生存空間外，在分解過程中會產生大量氮磷營養鹽等可溶性污染物，這些物質的累積，一旦超出了池塘自身的凈化能力后，會導致養殖水域生態失衡。可溶性污染物中的氮磷營養鹽，會造成養殖水體及周邊自然水生態環境中總氮和總磷升高，引起水體的富營養化，使微生物大量繁殖，降低水體溶解氧，進而對養殖動物造成脅迫甚至導致死亡。除此之外，在養殖過程中使用的化學藥品也會對水體理化因子造成影響，比如消毒使用的含氯化合物和氧化物等物質，會改變水體pH值、溶解氧等，水質的波動會對養殖動物的呼吸產生影響；同時日常使用的漁藥、殺蟲藥劑等會對水體中的有益菌產生影響，造成生態失衡，這些化學藥品若使用不規范容易產生殘留，進一步污染養殖環境和養殖生物。在傳統的池塘養殖中，出現污染時最常用的處理方式就是換水，會使大量含有污染物的養殖尾水排放到大自然中，對水環境造成嚴重的影響。

2 養殖尾水處理模式

目前采取的養殖尾水處理凈化方式，主要可分為池塘容納量控制凈化模式、原位凈化模式和異位凈化模式3 種。3 種凈化模式針對不同的養殖類型和使用情況也有一定區別；在生態化養殖發展的背景下，不同的處理方式的可行性及可推廣性有明顯的區別。

2.1 池塘容納量控制凈化模式

池塘容納量控制凈化模式是指通過控制養殖容量，降低養殖污染的產生量，從根源上控制污染，達到凈化目的。這種模式在生產過程中主要通過降低養殖密度，改養排污量小的水產品，再結合控制投餌量、多品種立體混養等手段，使漁業養殖排污控制在水生生物自然凈化的承載容納量范圍內，實現漁業養殖水體達標排放的目的。這種處理模式的效果較為局限，在達到處理養殖尾水目的的同時，對于生產的影響和限制較大，不利于生產效益的提升，因此在實際生產中較少采用。目前這種模式適合養殖面積小、無合適的凈水水源、無法建立尾水循環處理系統的獨立養殖池塘。這種凈化模式因其特殊性，在注重效益和環保的生態化發展中的使用范圍較為有限。

2.2 原位凈化模式

對養殖水體采用直接改善水質的方法稱為原位凈化。其特點就是在養殖生產過程中，通過一系列方法對水體進行凈化，降低排放尾水中的污染物濃度。部分物種的池塘養殖，由于養殖密度不高等原因，適合采用原位凈化模式。這種凈化模式的本質是對養殖水體進行凈化處理，在保證排放的尾水中相關污染物濃度達標的同時，減少對養殖動物的不良影響。原位凈化中使用的凈化處理方法主要分為物理、化學和生物凈化方法。

2.2.1 物理凈化

在原位凈化模式中，使用的物理處理技術主要有吸附、分離等方式。此類技術簡單易行，能高效去除養殖尾水中的懸浮物，但對于大多數可溶性污染物的去除效果相對較差。

（2）分離法。根據具體采用的分離方式，可分為底泥分離、泡沫分離和膜分離等。底泥分離方式有傳統清淤和底泥覆蓋法。底泥覆蓋法是將清潔材料覆蓋于底泥上，分開底泥和水體，防止底泥中污染物向水中擴散。然而底泥覆蓋法無法阻止新底泥形成，且覆蓋材料會占據池塘空間，增加清淤難度；同時清潔材料的使用增加了成本，最終難達到理想效果。泡沫分離是向水體中充氣，產生大量細小氣泡，其吸附表面的活性物質后漂浮在水面上形成泡沫，實現水體與其中的膠體物質和懸浮物質分離。在生產中，泡沫分離適用于水體鹽度5%以上的封閉和循環海水養殖系統，在淡水養殖系統中，當養殖水體有機物濃度較高時，才能達到較理想的效果。膜分離技術主要采用不同孔徑的膜分離水體中的顆粒物，根據不同大小的膜孔徑截留不同粒徑的顆粒物。養殖尾水處理中采用膜過濾，主要處理直徑小于20 μm 的微顆粒。該技術在異位處理模式中應用方便，在原位處理模式中應用條件較為苛刻。

2.2.2 化學凈化

化學凈化方法原理，主要是借助化學反應，分解尾水中的污染物。在原位凈化模式中有絮凝沉降法、氧化法。

（1）絮凝沉降法。是利用絮凝劑，將水體中微粒污染物、膠狀物凝聚成大絮狀物，以此來加速沉淀，起到凈化的效果。常見的凝絮試劑有鋁鹽、鐵鹽、氫氧化鈣、聚丙烯酰胺等。養殖水體中膠狀離子大多帶負電荷，加入具有相反電性的絮凝劑，能緩解膠狀離子之間的排斥作用，促進離子間形成絮凝沉淀，從而達到去除污染物的目的。然而，有些絮凝劑對魚類有一定的毒性效應，如何減少在使用絮凝劑后水體中殘留的鐵鹽、鋁鹽等，是使用這種技術后面臨的挑戰。

（2）氧化法。主要借助氧化劑的氧化性來處理養殖尾水中的有機污染物，使之分解，以達到凈化水體的目的。目前在生產中，考慮對養殖物種的影響，使用最多的是高效且產物無污染的臭氧；除臭氧外，過氧化氫、過乙硫酸氫鉀、高鐵酸鉀、二氧化氯、漂白粉等，根據實際情況也有少量使用。氧化法能有效氧化池水中的氨氮、亞硝酸鹽氮等多種還原性污染物，降低有機碳含量和化學需氧量濃度。

2.2.3 生物凈化

生物凈化方法主要通過引入一定的物種參與污染物處理凈化、降解水體污染物的凈化方法，也稱為生態凈化法。在原位凈化模式中，根據參與凈化的物種類型，主要分為水生動物凈化法、水生植物凈化法和微生物凈化法。

（1）水生動物凈化法。通過濾食水體有機顆粒物，以減少水體懸浮污染物。常見的濾食性水生動物包括濾食性魚類、雙殼綱貝類、腹足綱貝類等。濾食性水生動物可作為套養品種，在改善水質的同時，增加餌料利用率，同時凈化水質。但濾食性水生動物在濾食有機顆粒物的同時，也會大量濾食藻類，降低藻類的光合作用，影響水中的溶解氧。因此，實際生產過程中，對于濾食性動物要慎重選擇，要保證不占據養殖動物生態位的同時，減少對水體溶解氧的影響。

（2）水生植物凈化法。水生植物、藻類在生長過程中，能富集和吸收大量的有機物、無機物和重金屬等物質，并在富集的同時發生代謝降解。將水生植物移栽到養殖水體中，通過植物吸收水體營養鹽，起到凈化水體的效果。而藻類及部分水生植物在凈化水質的同時，還能為養殖動物提供餌料。常用的沉水植物有狐尾藻、眼子菜和金魚藻等；挺水植物有香蒲、藕和美人蕉等；浮葉植物有睡蓮、鳳眼蓮和空心菜等。常用的藻類有小球藻、淡水螺旋藻、柵藻等。研究表明，在養殖池塘內栽培一定量的水生植物，能有效緩解養殖水體中氨氮和有機磷的污染，而藻類則能和養殖動物以及池塘水體中的有益菌，形成復合生物系統來凈化養殖水體。

（3）微生物凈化法。通過微生物來降解、轉化水體中有機物及氨氮、硝化物，降低水體營養物質濃度，從而凈化水體。微生物凈化的主要方法可分為生物膜法和微生態制劑凈化法。生物膜法是利用微生物固定技術，將其附著在過濾物介質或載體上，微生物在上面生長繁殖，組成高度密集的包含好氧、厭氧、兼性菌，以及原生動物、藻類的復雜的微生物生態系統，經其中微生物的處理，可有效地對水體進行凈化。微生態制劑凈化法是通過向養殖水體中添加微生物，來調整水體中微生物菌的群落結構，擴大有益菌落群體比例，抑制病原微生物生長。目前常見的微生態制劑中的微生物組成主要以光合細菌、硝化細菌、芽孢桿菌、乳酸菌等微生物為主。使用這些微生態制劑，可以在降解氨氮、有機物的同時，也能起到抑制細菌病害的作用。

2.3 異位凈化模式

異位凈化模式相較于原位凈化模式，擺脫養殖水體操作空間的局限，可采用更加多樣的方式方法，其凈化效果更優。對于高密度養殖池塘，因其放養密度大、產污量大，往往遠超過原位凈化模式中相關技術的凈化能力，需要采用凈化能力更強的異位凈化模式。近年來，國家對水產養殖綠色發展有了更高的要求，要求養殖水體凈化應以效果的好壞作為主要標準；所以相比于限制較多的原位凈化模式，能夠對尾水進行更深層次處理的異位凈化模式，更符合國家的要求。異位凈化模式更加多樣化，除了原位凈化中可以使用的所有方法外，還能結合各種新型處理技術、搭載新的養殖模式進行綜合治理。該模式常見的有循環水養殖系統、人工濕地、穩定塘凈化系統、“三池兩壩”系統等。

2.3.1 循環水養殖系統

該技術將工廠化循環水養殖的技術原理應用于池塘養殖，創立循環水養殖模式。將養殖池設置為流水池，而槽外的大池塘用于糞便收集和水處理。該系統能保證養殖池中水環境穩定，養殖動物產生的糞便及代謝物可隨時通過水流到凈水池中，進行分離和進一步處理。該養殖系統包括流水養殖槽、集污池、推水增氧裝備、導流壩等，適合大規模連片的池塘。

2.3.2 人工濕地

人工濕地是由基質和水生植物、微生物組成的獨特的生態系統。人工濕地凈化技術是一種集生物學和工程學的綜合技術，在設置上可以采用生態溝渠、沉淀池、表流濕地、潛流濕地等設施，結合物理過濾、化學吸附、植物過濾及微生物分解等方法。人工濕地凈化水產養殖尾水處理效果良好，可以通過物理方法，過濾去除大顆粒污染物，通過化學吸附方法，有效去除水中多余營養元素及固體懸浮物，還能通過生物作用改變溶氧量，分解有機污染物等，最終達到環境友好型的尾水處理的目的，且二次污染少。但在實際操作中，人工濕地往往需要占用較大面積的土地，且凈化處理過程較為緩慢。

2.3.3 穩定塘凈化系統

穩定塘凈化系統主要通過穩定塘對污水進行稀釋、沉淀、絮凝后，依靠塘中生物的分解、代謝作用，降解和去除污染物。目前穩定塘系統的主要有水生植物塘、厭氧塘、生物濾等類型，大多通過同一類生物進行處理。目前相關研究人員還開發了一系列組合塘工藝，綜合多種處理模式達到更為科學的尾水處理的目的，例如生態綜合塘系統、高級綜合塘系統、多級串聯塘系統等。穩定塘系統在實際應用過程中普遍存在一些不足，如占地面積大、處理時間長、異味大、受天氣影響較大等。然而，穩定塘系統的建設和使用的成本較低，且操作方法較簡單，適用于低成本養殖條件下作為尾水處理的過渡系統使用。

2.3.4 “三池兩壩”系統

所謂的“三池兩壩”系統是指養殖尾水處理中構成的“沉淀池+過濾壩+曝氣池+過濾壩+生物凈化池”系統，養殖用水經系統處理后，達標排放或回收利用。整個系統通過溢流壩和潛流壩2 個隔斷，將尾水處理系統分成3 個單元，其中溢流壩可阻擋沉淀污染物，增加表面流，提高水體含氧量；潛流壩可阻擋懸浮污染物，提供低氧環境，促進厭氧凈水微生物生長。整個系統通過溢流壩和潛流壩，構建好氧、厭氧微生物處理模式對AO 工藝（Anoxic Oxic process）的應用，強化硝化-反硝化作用，達到對總氮和總磷的凈化效果。2017 年6 月，江蘇省頒布的地方標準《淡水池塘循環水健康養殖三級凈化技術操作規程》（DB 32/T 3238—2017），其中的操作技術基于“三池兩壩”凈化系統。目前“三池兩壩”系統在江蘇地區應用較廣泛，在系統正常運行的情況下，處理養殖尾水效果較好。

3 結語

目前池塘養殖尾水較為常見的處理模式，分別為池塘容納量控制凈化模式、原位凈化模式和異位凈化模式。控制容納量的凈化模式，能有效節約水源、減少污染。原位凈化模式是在養殖的過程中直接對養殖水體進行凈化，成本較低且凈化方法多樣。而在實際操作中，為了減少凈化操作對養殖生物的影響，凈化的效果較難達到理想狀況。異位凈化模式擺脫了空間局限對養殖生物的影響，同時原位凈化中的各種方法可以有效地在異位凈化模式中使用，能實現對尾水更徹底地處理。異位凈化的整體凈化效果更具優勢，容易達到減少水源污染、提高養殖產量的目標，但成本和投入顯著高于前2 種模式。

異位凈化模式采用的處理方式種類多樣，可對淡水養殖池塘進行較為徹底的生態化改造，以滿足生態化發展的需要。例如完全采用生物凈化塘來實現養殖尾水的處理凈化，其處理過程中包含多種生產技術的應用，之后將處理達標的尾水進行回收利用或者直接回用于河道生態環境補水、城市其他用水等。目前相關生產技術的研究應用成效顯著，亦有大量研究成果投入到生產實踐中，為水產養殖的產業升級作出了重要的貢獻。

未來，綜合治理的異位凈化模式將會是池塘養殖生產的主流尾水治理方法，實際生產中采用的尾水處理方法，除了做到生態化外，在設計和操作上要因地制宜，結合池塘現狀，合理制定養殖尾水的凈化方案。對養殖池塘尾水進行治理，能夠有效地促進池塘生態化改造項目的落地實施，有利于全力構建生態環保、產業富民、統籌協調的漁業高質量發展新格局。