對蝦育苗場人工生態系統尾水處理示范基地案例分析
2024-12-31 00:00:00沈冰玲
河北漁業 2024年12期
摘"要：為推動漁業可持續健康發展，發展綠色健康的水產養殖，開展水產養殖尾水治理工作，以福建省詔安工廠化對蝦育苗場尾水處理示范基地為例，介紹對蝦育苗場人工生態系統尾水處理技術。對蝦育苗場尾水處理示范基地通過多級化尾水處理流程，利用多種菌類、藻類、貝類、魚類、水生植物形成人工生態尾水處理系統，有效地對養殖尾水進行凈化處理，降低了尾水中的COD、N、P等物質含量，從而使尾水達標排放。此外該尾水處理系統運行簡單，維護成本較低。
關鍵詞：人工生態系統；水產養殖；尾水處理；對蝦
近幾年來，我國的水產養殖業發展迅速，漁業產品、產量的不斷增加，豐富了人們的食品。2023年全國漁業總產值15 957.35億元，其中海水養殖產值4 885.48億元，淡水養殖產值8 177.92億元，捕撈產品產值2 893.96億元，養殖產品占漁業產品總產值的81.9%[1]。漁業產品已經在我國食品中占有重要的地位，而水產養殖已經成為我國漁業產品的主要來源。隨著水產養殖行業的不斷發展，人民群眾追求物質生活的同時也開始重視對環境的保護。李凱[2]研究山東省海水魚蝦養殖環境負荷，結果顯示山東省海水魚類氮、磷環境負荷分別為147. 90 kg/t和16. 00 kg/t，蝦類N、P環境負荷分別為64.03 kg/t和22.10 kg/t。趙光輝[3]通過對閩江河口圍墾養蝦塘養殖期C、N、P元素的收支研究，發現每生產 1 t對蝦會對水體產生32.12～53.73 kg的C環境負荷、1.67～3.88 kg 的N環境負荷、0.15～0.27 kg的P環境負荷。池塘養殖中餌料N僅13.9% 轉化為養殖產品，P的轉化率約25.4%[4]。因此要保持漁業的可持續性發展，必然要求降低漁業對環境壓力的影響，使得養殖尾水中排放的主要物質N、P在環境所能容納的范圍之內。本文以筆者所在區域的工廠化對蝦育苗場尾水處理示范基地為例，介紹分析了該示范基地由多種生物構成的人工生態尾水處理系統，為今后養殖尾水的治理提供參考。
1"示范基地概況
示范基地為對蝦育苗場，位于漳州市詔安縣梅嶺鎮，養殖模式為工廠化養殖，占地面積約30 000 m2，其中育苗場面積10 500 m2，育苗品種為南美白對蝦和金剛蝦，年產蝦苗約15億尾，日排水量約1 350 t。原育苗場未配備養殖尾水處理設備，養殖尾水和生活污水混在一起，直接排放。根據實際情況將養殖尾水與生活污水分開不同排放。選取場內養殖池附近的一片空地，利用物理、化學、生物技術相結合的方式設計、建設人工生態尾水處理系統。尾水處理設施占地6 000 m2，容積7 000 m3。
2"人工生態系統尾水處理的工藝流程
人工生態尾水處理系統利用多種技術相結合開展尾水治理。首先以重力沉降、過濾除去大顆粒物質，再用微生態制劑、藻類等生物對尾水中剩余的小顆粒物質及其他有機物進行吸收和利用，最后利用濾食性貝類、魚類、蝦類消化掉池中產生的各種菌、藻類。各個池中均鋪設通氣管曝氣，加快處理效率，從而達到水質凈化的作用。具體流程見圖1。
3"人工生態系統尾水處理的設施
3.1"尾水處理系統的設施分布
尾水處理系統的設施（圖2）由調節池、泵房、沉淀池（2個）、一級凈化池（4個）、二級凈化池（4個）、三級凈化池（2個）、鼓風機組成。鼓風機（功率7.5 kW）通過鋪設管道給一級、二級、三級凈化池中加入空氣來曝氣增氧。每個凈化池中均布有出氣孔，每個池中鋪設42個出氣孔。
3.2"沉淀池去除顆粒物質
養殖池的水排到調節池中，調節池容積250 m3。通過泵房抽水將調節池的水抽至兩個沉淀池中，每個池容積約600 m3，泵房由5個水泵組成，總功率為2 000 m3/h。尾水進入沉淀池后，在沉淀處理池中經過48 h以上沉淀后，大部分顆粒物質沉淀在池底。沉淀池中的沉淀物質一年清理一次，清理后的固體物質曬干，后續可以做農作物肥料使用。
3.3"一級凈化池將尾水初級凈化
尾水在沉淀池中經過沉淀后，多數顆粒物質沉淀下來。池中上層的水體利用高低落差產生的重力作用，從沉淀池上層缺口處經過濾壩流入一級凈化池，一級凈化池共4個，每個池容積約600 m3。每個池中掛有約200個毛刷，毛刷有利于菌類、藻類附著。
一級凈化池主要是通過微生態制劑來消化掉尾水中殘留的小顆粒及溶于水中的各類物質（主要包括飼料、糞便等各種殘留物）。微生態制劑主要包括芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌、硝化細菌、反硝化細菌以及光合細菌等各種微生物以及小球藻、卵囊藻等多種小型藻類[5-6]。大量的菌類、藻類消耗尾水中的物質，并迅速繁殖，這就為后續其他生物的生長提供營養物質，從而能達到初步凈化水質的目的。
3.4"二級凈化池尾水進一步凈化
二級凈化池在一級凈化池的基礎上進一步對尾水進行處理，加入浮游生物、水生動植物，一方面吸收一級池中培育出的菌、藻類，另一方面吸收水中的N、P等物質。一級生態凈化處理后的尾水再流至二級生態凈化池，二級生態凈化池共4個，每個容積約600 m3。二級池加入多種藻類、浮水植物、輪蟲、魚、蝦、貝。池中的藻類包括小球藻、卵囊藻等浮游綠藻和舟形藻、菱形藻等底棲硅藻以及石莼等大型藻類，并掛上多個毛刷有利于菌、藻類附著，每個池約掛有200個毛刷。在水面上利用生物浮床種植大量浮水植物海馬齒，吊養牡蠣，投放魚類（籃子魚）、蝦苗、輪蟲等在池中生成多條的生物鏈。各種藻類通過在不同水位對N、P等物質進行吸收利用，起到凈化和穩定水質的重要作用，而投放各種水生動物將這些微生物絮團、懸浮性顆粒物質以及各種藻類作為食物消耗掉，由此來降低懸浮性顆粒以及N、P、COD等。
3.5"三級凈化池完成尾水凈化后達標排放
尾水經過二級凈化池后流入三級生態凈化池，三級凈化池有2個，每個容積約600 m3，二級池中的各種菌、藻等生物隨水流入三級凈化池中，三級凈化池中不再加入菌、藻類，對比二級凈化池，三級生態凈化池中牡蠣吊養的數量減少一半，海馬齒、魚類（籃子魚）、對蝦等生物也只是少量投放。在三級凈化池中再次利用復合菌群、各種藻類和浮水植物、各種水生動物形成的多級生物鏈來凈化水體，再次消化掉水中剩余的N、P，降低水中COD。 經過三級生態凈化池處理后的尾水經排水口直接排放。
4"尾水處理設施運行結果與分析
尾水處理系統穩定運行數個月后，肉眼可見尾水從處理前的棕色水體變得清澈透明，通過抽取處理前后的尾水進行檢測。檢測結果如表1。
根據檢測結果顯示，尾水中的pH值、化學需氧量、氨氮、總磷均符合福建省《水產養殖尾水排放標準》（DB 35/2160-2023）一級標準。這就表示尾水處理系統的有效性。
本尾水處理占地面積6 000 m2，容量為7 000 m3。養殖場的日換水量為1 350 t。尾水處理設施能夠滿足養殖場的日常尾水處理需求，尾水處理設備運行6個月后，厭氧菌和好氧菌的潑灑從剛開始的每日潑灑變成10 d潑灑一次，池中綠藻（石莼）已在二級、三級凈化池鋪滿大于50%的水面，池中的海馬齒已成片繁榮生長，池中吊養的牡蠣已長到8 cm左右，各種菌類、藻類、貝類、浮水植物、魚類已處于一個良好的生長狀態，各種生物可以維持一個較好的平衡，形成一個較為穩定的生態系統。
5"討論
在本人工生態尾水處理系統中，微生態制劑是利用微生物和促進微生物生長的物質制成的活微生物菌劑，能夠促進形成凈化水體的微生物菌落[7-8]，微生態制劑能夠顯著降低水中的氨氮和亞硝酸鹽氮[9]。微生物制劑中的好氧菌和厭氧菌分別在尾水的表層和底層分解凈化池中的有機物，并形成微生物絮團。其中硝化細菌、反硝化菌用于去除水中的氨氮，這樣通過硝化或反硝化作用將一部分氨氮、亞硝酸鹽等無機氮轉化為氮氣或硝酸鹽，這就為后續的藻類生長提供營養物質，達到初步凈化水質的目的[10]。各級池中懸掛的大量毛刷作為附著基供給各種微生物和小型藻類附著，提高了微生物和藻類吸收各類有機物的效率。各級池底鋪設通氣管道，通過曝氣增氧提高了各種菌、藻的繁殖效率。
二級、三級凈化池中均養殖了大量的浮水植物海馬齒，海馬齒可以有效降低水體中的N、P等物質[11]。袁新程等[12]研究菌類和水生生物聯合作用，發現其去除養殖水中總氮、總氨氮、亞硝態氮、硝態氮、總磷、化學耗氧量、總懸浮物等因素的效果明顯高于單一使用菌類。同時利用曝氣增氧一方面可以增強菌藻的繁殖效率，另一方面可以促進水體中的水體交換，加快去除水中的CO2、H2S、NH3等氣體，降低水體中的有害物質濃度，能夠有效地降低尾水中N、P、COD等物質含量[13]。凈化池中加入牡蠣、籃子魚等濾食性動物，可以及時消耗掉池中生長的各種藻類，從而使整個尾水處理系統處于一個良好的生態平衡狀態。
本示范基地的人工生態系統尾水處理利用養殖池周邊空地進行改造，處理系統建設完成后，系統運行穩定，操作簡單，維護成本較低。人工生態系統尾水處理技術主要通過物理、生物、化學等方式相結合，通過各種微生物、藻類、浮水植物、浮游生物、貝類、魚類、蝦類建立起的多條生物鏈，形成一個較為完善的生態系統來處理養殖尾水。養殖尾水過濾沉淀后，通過多級凈化池形成多個生物鏈來消耗尾水殘留的養殖飼料、糞便以及其他殘留物質，降低尾水中 N、P、COD等物質含量。本尾水處理系統作為尾水處理的成功案例可以為后續其他水產養殖企業的尾水處理提供借鑒。
開展水產養殖尾水治理，改善漁業環境是水產養殖業健康發展的必然要求，也是實現漁業可持續健康發展的必然要求。
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Case study of artificial ecosystem for tailwater treatment in shrimp hatchery farm
SHEN Bingling
（Ocean and Fisheries Bureau of Zhaoan County，Zhaoan 363500，China）
Abstract：To promote sustainable and healthy development of the fishery industry，develop green and healthy aquaculture，and carry out aquaculture effluent treatment work， the technology of effluent treatment was introduced in the artificial ecosystem of shrimp hatchery using the example of the shrimp hatchery effluent treatment demonstration base in Zhao'an，Fujian Province. The shrimp hatchery effluent treatment demonstration base uses a multi-stage effluent treatment process to form an artificial ecosystem effluent treatment system by using various bacteria，algae，mollusks，fish，and aquatic plants. This effectively purifies the aquaculture effluent and reduces the content of COD，N，and P in the effluent，thus achieving effluent discharge standards. Moreover，the effluent treatment system operates simply and has low maintenance costs.
Key words：artificial ecosystem;aquaculture;tailwater treatment;shrimp
（收稿日期：2024-09-06）
