嘉興市規(guī)模化甲魚兩段式養(yǎng)殖場常規(guī)水質(zhì)的調(diào)查

羅金飛，蔣路平*，朱建龍，朱杰胄

(1.嘉興市水產(chǎn)技術(shù)推廣總站，浙江嘉興 3 14050;2.嘉興中清環(huán)?？萍加邢薰?，浙江嘉興 3 14006;3.嘉興市海洋與漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測站，浙江嘉興 3 14050)

養(yǎng)鱉業(yè)對提高農(nóng)業(yè)整體效益、增加農(nóng)民收入發(fā)揮了重要作用，但同時(shí)也帶來了諸多亟待解決的環(huán)境問題 (地下水源的污染，加速江河、湖泊的富營養(yǎng)化，生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞)，制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展［1］。為了追求高效益，甲魚養(yǎng)殖飼養(yǎng)量大，飼養(yǎng)密度都在25～30只·m-2。在這種高密度養(yǎng)殖模式下，養(yǎng)鱉廢水的主要污染物為含有N、P元素的殘餌、糞便及排泄物所含的營養(yǎng)物質(zhì)及其他懸浮顆粒物［2］。污染物濃度與飼料質(zhì)量、餌料配方，餌料生產(chǎn)技術(shù)和投喂方式有關(guān)，甲魚排泄物和殘餌沉積于水中，在適宜的溫度下被迅速分解，使飼養(yǎng)水池環(huán)境惡化［3-6］。目前改善鱉類養(yǎng)殖水環(huán)境的方法為頻繁換水法，根據(jù)農(nóng)業(yè)污染普查數(shù)據(jù)分析，中華鱉養(yǎng)殖平均年換水頻率3.58次、平均換水比例為64.92%，平均每667 m2排水量536 t，是養(yǎng)殖廢水濃度最高的生產(chǎn)方式之一［7］。

為進(jìn)一步加快推進(jìn)生態(tài)循環(huán)漁業(yè)發(fā)展，有效改善甲魚養(yǎng)殖面源污染對生態(tài)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)甲魚產(chǎn)業(yè)可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，并結(jié)合當(dāng)前開展的“五水共治”工作情況，調(diào)查分析了兩段式甲魚養(yǎng)殖場溫室和外塘養(yǎng)殖水污染的現(xiàn)狀，以期為該市甲魚養(yǎng)殖業(yè)水的污染防控和治理提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

HCA-100 COD消解儀 (江蘇姜堰市華晨儀器)，50 mL酸式滴定管，250 mL錐形瓶 (上海蜀牛)，10 mL，20 mL和25 mL移液管 (博美)，塑料漏斗，250 mL塑料燒杯，50 mL比色管 (博美)，Cray100紫外可見分光光度計(jì) (美國安捷倫)，立式高壓蒸汽滅菌鍋 (上海申安)，25 mL比色管 (博美)，2100AN臺(tái)式濁度儀 (美國哈希)，F(xiàn)E20K臺(tái)式酸度計(jì) (瑞士梅特勒)。

重鉻酸鉀 (potassium dichromate，GR)，鄰菲羅啉 (phenanthroline，AR)，硫酸亞鐵 (ferrous sulfate，AR)，硫 酸 亞 鐵 銨 (ammonium ferrous sulfate，AR)，硫酸 (sulfuric acid，AR)，硫酸銀(silver sulfate，AR)，硫 酸 汞 (mercury sulfate，AR)， 硫 酸 鋅 (zinc sulfate，AR)， 碘 化 鉀(potassium iodide，AR)，二 氯 化 汞 (mercuric chloride，AR)，氫氧化鉀 (potassium hydroxide，AR)，酒石酸鉀鈉 (seignette salt，AR)，氯化銨(ammonium chloride，GR)，過硫酸鉀 (potassium persulfate，AR)，抗 壞 血 酸 (hydrochloric acid，AR)，鉬酸銨 (ammonium molybdate，AR)，酒石酸銻氧鉀 (Potassium antimony tartrate oxygen，AR)，磷酸二氫鉀 (monopotassium phosphate，GR)，氫氧化鈉 (sodium hydroxide，AR)，鹽酸 (hydrochloric acid，AR)，硝酸鉀 (nitrate of potash，AR)。

1.2 采樣點(diǎn)設(shè)置及樣品采集

該養(yǎng)殖場區(qū)域共養(yǎng)殖溫室甲魚32塘，共計(jì)1 333.3 m2;外塘共養(yǎng)殖甲魚31個(gè)塘，共計(jì)79 337.3 m2。該養(yǎng)殖場養(yǎng)殖有日本鱉 (T．japonicus)和中華鱉 (P．sinensis)2個(gè)品種。本次實(shí)驗(yàn)溫室抽樣20個(gè)塘，日本鱉養(yǎng)殖區(qū)和中華鱉養(yǎng)殖區(qū)各10個(gè);外塘抽樣20個(gè)塘，日本鱉養(yǎng)殖區(qū)和中華鱉養(yǎng)殖區(qū)各10個(gè)，本次抽查數(shù)占總數(shù)的63.5%，具有代表性。

水樣取自日本鱉溫室養(yǎng)殖池、中華鱉溫室養(yǎng)殖池和外塘養(yǎng)殖池。試驗(yàn)期間，溫室和外塘采樣的區(qū)域不排水，每天水位液位控制恒定的位置。試驗(yàn)區(qū)域，每天投料時(shí)間、投料比設(shè)置相同。每月同一時(shí)間點(diǎn)集中采樣一次。樣品采集方式從池塘底層到表層收集水樣，每個(gè)水樣約500 mL。水樣放入冰箱冷藏，3 d內(nèi)完成各項(xiàng)水質(zhì)分析。采樣點(diǎn)具體位置見圖1。

圖1 甲魚水樣取樣點(diǎn)的位置

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

常規(guī)水質(zhì)分析參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》第4版［8］。溶解性水質(zhì)指標(biāo)通過把水樣以轉(zhuǎn)速3 000 r·min-1，離心8 min后取上清液測試獲得。COD(重鉻酸鉀法)和氨氮 (NH+4-N，納氏試劑光度法)，總磷 (TP，鉬酸銨分光光度法)，總氮(TN，堿性過硫酸鉀消減紫外分光光度法)，pH值(玻璃電極法)，濁度 (散射法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫室養(yǎng)殖水和外塘養(yǎng)殖水常規(guī)水質(zhì)的特征比較

6月采樣的外塘，外塘甲魚養(yǎng)殖廢水顏色為土黃色，溫室甲魚廢水中日本鱉廢水顏色為紅褐色，中華鱉廢水的顏色為略紅色，其平均濁度分別為205.50，709.68 和 245.22 mg·L-1。

溫室和外塘甲魚常規(guī)水質(zhì)特征如表1所示，總體來說，除pH值外，溫室養(yǎng)殖區(qū)其他常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)濃度明顯高于外塘，其中，COD濃度約為外塘的11倍。從 2—6月溫室養(yǎng)殖區(qū)的 TCOD(總COD)，SCOD(可溶性 COD)，TN，TP，濁度分別為527.58，150.84，20.69，16.12和400.03 mg·L-1;溫室養(yǎng)殖區(qū)域中，日本鱉塘水質(zhì)的TCOD，TN和濁度分別1 116.00，23.11和709.68 mg·L-1，高于中華鱉塘，其中，日本鱉塘水TCOD約是中華鱉塘的5倍。溫室pH值呈中性，外塘略顯堿性，外塘濁度較高。日本鱉、中華鱉溫室養(yǎng)殖水質(zhì)中COD和濁度的濃度超過農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) (GB 3838—2002)中規(guī)定COD和濁度濃度要求，外塘養(yǎng)殖水僅COD達(dá)標(biāo);按照污水綜合排放一級AB標(biāo)準(zhǔn) (GB 8978—1996)，溫室養(yǎng)殖區(qū)除氨氮達(dá)標(biāo)外，其他指標(biāo)都超標(biāo)，外塘養(yǎng)殖水僅濁度超標(biāo);按照地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中五類水水體(GB 3838—2002)，溫室養(yǎng)殖區(qū)僅氨氮達(dá)標(biāo)，外塘養(yǎng)殖水COD和TN超標(biāo);按照浙江省水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水排放要求一、二級排放標(biāo)準(zhǔn) (DB 33/453—2006)，溫室和外塘養(yǎng)殖水都超標(biāo)。溫室比外塘濃度高的主要原因有2個(gè)，一是溫室中養(yǎng)殖密度比外塘高，同時(shí)外塘露天受雨水稀釋等影響;二是溫室內(nèi)的水溫一般恒溫控制在30～32℃，該溫度是甲魚最佳生長溫度［9］，外塘溫度一般受氣候影響很大，因此溫室甲魚活動(dòng)大，排泄能力大。溫室日本鱉水質(zhì)濃度高可能原因主要是日本鱉生長快，糞便及排泄物量大。張海琪等［10］對日本鱉品系也進(jìn)行類似的描述，日本鱉比中華鱉生長能力強(qiáng)25%以上。

郝飛麟等［1］和 Lao等［11］報(bào)道工廠化溫室甲魚廢水調(diào)查結(jié)果表明，NH+4-N為100 mg·L-1，遠(yuǎn)高于本次調(diào)查結(jié)果的1.77 mg·L-1;而COD濃度約為300 mg·L-1，低于本次調(diào)查結(jié)果的527.58 mg·L-1;P濃度兩者接近。因此在嘉興地區(qū)設(shè)計(jì)甲魚廢水處理方案時(shí)應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)氐募佐~廢水水質(zhì)實(shí)際情況。針對低NH+4-N、高TN、高COD的特點(diǎn)重點(diǎn)開發(fā)以短程硝化、反硝化和厭氧有機(jī)氮氧化等技術(shù)特點(diǎn)的工藝，提高系統(tǒng)的脫氮和分解有機(jī)物能力。同時(shí)針對高P濃度，需結(jié)合利用沉淀+經(jīng)濟(jì)植物浮床技術(shù)高效脫磷來處理工廠化甲魚養(yǎng)殖廢水也有大量報(bào)道［1-3］。從溶解性濃度占比來看，溫室和外塘的SCOD分別占TCOD的28.6%和46.9%，懸浮物對沼液水質(zhì)影響比較大。為了控制后續(xù)生物處理成本建議在對廢水進(jìn)行處理時(shí)強(qiáng)化一級處理，盡量去除懸浮物帶來的污染負(fù)荷減輕后續(xù)生物處理負(fù)荷。從碳氮比來看，溫室和外塘的COD/TN分別為25.5和12，與文獻(xiàn)報(bào)道TN完全去除時(shí)所需碳氮比應(yīng)為8～10［9］相比較后，本實(shí)驗(yàn)甲魚廢水的碳氮比相對高很多，因此可推測要使甲魚尾水經(jīng)過處理達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中五類水排放標(biāo)準(zhǔn)或浙江省《水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水排放要求》一級排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放限值，難度不大。

表1 溫室和外塘甲魚常規(guī)水質(zhì)的特征 mg·L-1

2.2 養(yǎng)殖水常規(guī)水質(zhì)隨養(yǎng)殖時(shí)間變化特征

圖2—4看出，隨著養(yǎng)殖時(shí)間延長，TCOD和SCOD總體上上升。特別是溫室日本鱉養(yǎng)殖水TCOD濃度最高達(dá)3 847.9 mg·L-1，但SCOD濃度僅為171.78 mg·L-1，由此看出COD大多數(shù)存在于懸浮物，約占95.53%。溫室中華鱉區(qū)和外塘水中懸浮物COD分別占34.6%和60.88%。張士良等［12］對溫室甲魚廢水污染的調(diào)查結(jié)果顯示COD濃度為200～3 500 mg·L-1，與本次結(jié)果沒有很大差異。溫室日本鱉水、溫室中華鱉水和外塘水中懸浮物COD濃度各約占86.78%，34.65%和53.06%。因此溫室、外塘廢水通過沉淀方法可分別除去COD 30%和50%以上。

圖2 溫室中華鱉COD隨養(yǎng)殖時(shí)間的變化

圖3 溫室日本鱉COD隨養(yǎng)殖時(shí)間的變化

圖4 外塘水質(zhì)COD隨養(yǎng)殖時(shí)間的變化

從圖5看出，日本鱉、中華鱉溫室養(yǎng)殖區(qū)和外塘養(yǎng)殖水氨氮濃度總體上升，但后期中華鱉和外塘水有所下降;日本鱉養(yǎng)殖區(qū)TN濃度后期大幅增加，中華鱉略微上升，外塘TN濃度變化不大;日本鱉養(yǎng)殖區(qū)TP濃度后期有所增加，外塘和中華鱉養(yǎng)殖水變化不大;日本鱉、中華鱉溫室養(yǎng)殖區(qū)和外塘養(yǎng)殖水濁度濃度總體上升，從4月開始，日本鱉上升幅度最大?？傮w來看，日本鱉養(yǎng)殖區(qū)水質(zhì)總體濃度到后期是最高，氨氮、TN、TP濃度中華鱉溫室區(qū)水質(zhì)高于外塘水質(zhì)，但外塘濁度濃度高于中華鱉溫室水質(zhì)。

圖5 -N，TN，TP和濁度濃度隨養(yǎng)殖時(shí)間的變化

2.3 溫室甲魚排污系數(shù)

2月日本鱉平均規(guī)格118 g·只-1，中華鱉平均規(guī)格175 g·只-1。6月測得溫室日本鱉平均規(guī)格400 g·只-1，平均密度29只·m-2，溫室中華鱉平均規(guī)格420 g·只-1，平均密度32只·m-2，與2月相比，日本鱉生長速度高于中華鱉約15%，6月規(guī)格和密度兩者接近。從表2看出，溫室日本鱉比中華鱉排污量大，日本鱉COD平均排污系數(shù)超過浙江鱉淡水養(yǎng)殖排污系數(shù)［13］，可能主要原因是日本鱉活動(dòng)能力大，生長快，繁殖、體內(nèi)代謝、排泄能力較強(qiáng)。張海琪等［11］對日本鱉品系也進(jìn)行類似的描述，日本鱉比中華鱉生長能力強(qiáng)25%以上 (本實(shí)驗(yàn)日本鱉生長速度高于中華鱉約15%)，繁殖能力強(qiáng)15%。

表2 溫室養(yǎng)殖區(qū)的排污系數(shù)

3 小結(jié)

從連續(xù)數(shù)月的甲魚養(yǎng)殖水跟蹤監(jiān)測分析，外塘養(yǎng)殖的甲魚水中含有的污染物明顯低于溫室養(yǎng)殖的甲魚水中的污染物;而溫室養(yǎng)殖中中華鱉養(yǎng)殖水的污染物則略低于日本鱉養(yǎng)殖水的污染物。

從數(shù)月的監(jiān)測數(shù)據(jù)可以得知，無論是外塘還是溫室，甲魚養(yǎng)殖水中的污染物濃度和水體濁度都隨著時(shí)間的推移而不斷增高，但水體的pH值則變化不大。

由于外塘及內(nèi)塘甲魚養(yǎng)殖水中SCOD的數(shù)值明顯低于養(yǎng)殖水TCOD的數(shù)值，據(jù)此分析可得知養(yǎng)殖水中大部分的污染物存在于懸浮或沉淀的固體中。

從數(shù)據(jù)結(jié)果來預(yù)計(jì)，溫室甲魚后期排放廢水水量雖然較少，但其COD、總氮、總磷含量均較高，若單獨(dú)處理需要多種處理工藝相結(jié)合才能達(dá)標(biāo)排放，且處理費(fèi)用相對較高;而后期外塘排放的廢水水量巨大，但濃度相對溫室低，可通過相對簡單的工藝就可以達(dá)標(biāo)排放，且費(fèi)用相對較低。

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