浅析淡水养殖尾水处理技术及达标排放措施

浅析淡水养殖尾水处理技术及达标排放措施

沈建筑，李潇轩，李志辉，杨志强，陈建清，朱天，尹陆乐，韩飞，潘建林

(1. 江苏省无锡市滨湖区农业农村局，江苏 无锡 214072；2. 江苏省淡水水产研究所，江苏 南京 210017)

目前，我国水产养殖处于快速发展时期，养殖规模逐渐扩大，逐渐由传统的池塘养殖转向集约化、高密度养殖模式，导致养殖尾水排放量增加和环境污染日益严重。研究表明，水产养殖过程中由于大量的投饵，致使水体氨氮、亚硝酸盐、含氮和磷有机物、等污染物含量升高，导致水体富营养化[1]。其中亚硝酸盐主要是通过氧化作用，将亚铁血红蛋白转变成高铁亚铁血红蛋白，血液载氧能力受到抑制，导致水生动物因缺氧而发生死亡。按照传统养殖模式来算，土池生产1 kg鲤鱼，需消耗500 L的溶解氧，代谢产生300 mg氨和7 000 mg的BOD[2]；生产1 t的虾，养殖环境则多增加0.2 t的氮和0.05 t的磷[3]。可见传统养殖过程中产生大量的利饵和粪便，造成水体营养盐含量增加，最终导致水体富营养化及养殖水域生态失调，因此池塘尾水达标排放和循环利用势在必行。因此，研究一种零污染的生态养殖模式，对推进水产养殖业可持续发展具有重要意义。

1 池塘尾水处理技术

目前，池塘养殖依然是水产养殖的主要养殖模式。为了提高单位水域面积养殖经济效益，通常会增加养殖密度，以致超出单位水域面积的承载量，最终导致养殖环境污染加剧。随着环保意识的加强，国内外水产养殖研究学者对池塘尾水处理技术做了大量的研究，旨在对池塘尾水进行达标排放，主要处理方法包括物理方法、化学方法和生物净化方法[4]。

1.1 物理方法

物理方法是通过使用各种滤材，对水体杂质进行过滤和吸附处理，保持水质清新。一般采用沉淀、过滤、泡沫分离等方式[5]。沉淀是利用重力分离原理使固体颗粒物沉积于水底，可以添加化学絮凝剂加快颗粒物沉淀。过滤是利用石英砂、活性碳、火山石、麦饭石等过滤介质去除水中悬浮颗粒，增加水的透明度并净化水质。泡沫分离技术原理是通过向水中注入空气产生大量的气泡，通过气泡表面张力吸附水中微小颗粒有机物，然后漂浮于水面，从而去除小颗粒杂质[6]。

1.2 化学净化方法

化学方法常用臭氧、氨水、高锰酸钾、絮凝剂等药物对水体进行净化。臭氧通过利用强氧化作用，氧化水体无机物和有机物，可有效降低水体氨氮、蓝藻等有害因子。氨水和高锰酸钾主要是消灭水体病原微生物，对水体进行有效消毒处理。絮凝剂通过异性电荷相互吸引，凝聚水体悬浮颗粒并沉淀，达到增加水体透明度的效果。长期使用化学药剂，会增加病原微生物的抗药性，甚至对水体产生二次污染，因此不建议经常使用化学方法净化水质。

1.3 生物净化方法

生物净化是养殖尾水净化研究的热点，也是目前最为“绿色环保”的一种养殖尾水处理技术，其优点是不会对养殖环境造成再次污染。生物净化一般采用微生物、水生植物、滤食性水生动物，利用其代谢作用，降解和吸收水体有机物和氮磷营养盐，进而达到净化水质的目的[7]。

1.3.1 微生物净化 微生物室通过降解水体中氨氮、亚硝酸盐、有机物，将其转化吸收，降低水体有害物质浓度，从而达到净化水质的目的。目前微生态制剂在水产养殖过程中普遍应用，通过人为添加有益微生物并改善水体微生物优势种群，达到分解水体有机物、抑制病原微生物、提高养殖对象免疫力的作用。孟睿等研究表明，利用微生物净化水质，对氨氮和亚硝酸盐的去除率达到89.16%和100%[8]。微生物净化池塘尾水方式主要分为3种：第一，微生态制剂，通过人为添加有益微生物，调整水体微生物菌落群体，培养有益微生物菌落群体，抑制病原微生物的生长。目前市场上常见的微生态制剂主要以光和细菌、硝化细菌、芽孢杆菌、乳酸菌等微生物为主，通过降解水体氨氮、有机物改善水质；第二，微生物固定技术，通过人工培养、筛选获得高密度有益微生物混合菌液，通过包埋方式将微生物固定在海藻酸钠等凝胶材料中进行生长繁殖；第三，生物膜法，将微生物附着的固体介质滤料或载体上，组成含有高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、原生动物以及藻类的生态系统，可对水体有效的净化。

1.3.2 水生植物净化 利用水生植物净化养殖废水是最常见的方法，可有效吸收利用水体中营养盐、氨氮、重金属等。水培番茄对水体氮磷的去除率分别为97%和100%[9]；芦苇对水体氮磷的去除率分别为80.8%和73.2%[10]；水葫芦对水体氮磷的去除率为76.5%和85.9%，对硝酸盐利用率可达100%[11]。

随着养殖技术的发展，生物浮床技术应用逐渐发展起来，其原理是将水生植物移栽到人工高分子载体材料上，利用水生植物根系吸收水体氮磷营养物，然后通过收割植物移除水体营养盐，起到净化水质的效果[12]。生物浮床需要根据水质状况配置不同的水生植物，以确保对水体污染物进行高效去除。

1.3.3 滤食性水生动物净化 滤食性水生动物是通过过滤水体有机物颗粒和浮游动植物，以降低水体颗粒悬浮物和藻类，增加水体透明度。常见的滤食性水生动物包括鲢鱼、鳙鱼、河蚌、扇贝等。滤食性水生动物一般作为套养品种，即可改善水质，又能增加饵料利用率，起到净化水质的作用。

2 池塘尾水达标排放处理措施

目前全国大多数地方在进行养殖池塘尾水达标排放改造，其是通过建造净化池来净化养殖废水，从而达到尾水达标排放。下面以江苏省养殖池塘尾水达标排放改造为例，论述池塘尾水达标排放具体流程。

池塘尾水处理流程(图1)：养殖尾水经排水管道流入沉淀池，可添加絮凝剂加速沉淀；经沉淀池沉淀处理后再通过曝气池增加水体溶氧量，曝气池中可添加微生态制剂，培养有益细菌，分解水体有机物；然后在经过滤坝过滤水中悬浮物，进入生物净化池，利用水生植物吸收水体氮磷营养盐；净化的水在符合《太湖流域池塘养殖尾水排放要求》的三级标准后可排入外部河流，或是排入养殖池塘进行循环利用。

图1 池塘尾水处理流程

尾水处理设施主要包括生态渠道(进排水管道)、沉淀池、曝气池、过滤坝和生物净化池，其占地面积在养殖水域的10%左右，可根据实际的养殖模式适当调整。

为了便于水体有效循环利用，进排系统的进水口需建在水源上游部位，排水口需建在下游部位。进排水管道应与池塘交替排列，一个池塘的进排水口应对称建造，保证新水在池塘内有较长的流动混合时间。

净化区是由沉淀池、过滤坝、曝气池和生物净化池组成，也就是所谓的“三池两坝”。沉淀池是对养殖尾水中颗粒悬浮物沉淀，通过添加絮凝剂加快沉淀。沉淀池可定期清淤，清除过多的废弃物。曝气池可采用微孔增氧的方式，在池底安装微孔曝气管，通过底部增氧有效增加水体溶氧量，同时使用微生态制剂来培养有益微生物种群，加快水体有机物的分解。生物净化池则是通过培栽各种水生植物来吸收水体氮磷营养盐，同时可套养滤食性鱼类，过滤水中浮游动植物。