池塘養(yǎng)殖廢水的生物處理技術(shù)研究進(jìn)展

吳春加，孟麗娟，王振方

（1.常熟市辛莊鎮(zhèn)農(nóng)技推廣服務(wù)中心，江蘇常熟 215555；2.常熟市辛莊鎮(zhèn)人民政府，江蘇常熟 215555；3.常熟市水產(chǎn)技術(shù)推廣站，江蘇常熟 215500）

池塘養(yǎng)殖廢水的生物處理技術(shù)研究進(jìn)展

吳春加1，孟麗娟2，王振方3

（1.常熟市辛莊鎮(zhèn)農(nóng)技推廣服務(wù)中心，江蘇常熟 215555；2.常熟市辛莊鎮(zhèn)人民政府，江蘇常熟 215555；3.常熟市水產(chǎn)技術(shù)推廣站，江蘇常熟 215500）

文章介紹了池塘養(yǎng)殖廢水的生物處理技術(shù)及應(yīng)用前景，結(jié)合我國池塘養(yǎng)殖大多規(guī)模較小、地域分散、季節(jié)性換水和廢水排放時(shí)間比較集中的特點(diǎn)，指出在我國發(fā)展高效的微生物制劑和養(yǎng)殖-種植復(fù)合系統(tǒng)是比較可行的池塘養(yǎng)殖廢水處理模式。

養(yǎng)殖廢水 生物凈化

池塘養(yǎng)殖是我國的主要水產(chǎn)養(yǎng)殖方式[1]，當(dāng)前我國池塘養(yǎng)殖大都采用集約化的養(yǎng)殖方式，養(yǎng)殖戶投喂的餌料往往超過了養(yǎng)殖動(dòng)物所需，導(dǎo)致大量的餌料殘留在養(yǎng)殖池塘中。由于餌料的主要成份是富含氮、磷的營養(yǎng)物質(zhì)和有機(jī)物，殘留餌料釋放出來的氮、磷等營養(yǎng)元素成為養(yǎng)殖廢水污染物的主要來源。惡劣的水體環(huán)境不但會(huì)抑制魚類的生長，也容易滋生病原菌。為改善養(yǎng)殖魚塘的水質(zhì)，養(yǎng)殖戶大都采用換水做法，將大量未經(jīng)處理的養(yǎng)殖廢水直接排放到臨近的河流當(dāng)中，這無疑將給接納水體帶來富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)。為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展，尋找符合我國國情的養(yǎng)殖廢水處理技術(shù)對我國池塘養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展具有重要意義。生物處理技術(shù)可以達(dá)到低成本、低排放甚至零排放的目標(biāo)，是當(dāng)前養(yǎng)殖廢水處理的研究熱點(diǎn)。該文從生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，綜述了應(yīng)用生物措施處理池塘養(yǎng)殖廢水的研究現(xiàn)狀，以期進(jìn)一步發(fā)展池塘養(yǎng)殖廢水的生物處理提供建議和參考。

1 池塘養(yǎng)殖廢水的生物處理途徑

根據(jù)養(yǎng)殖廢水生物處理發(fā)生場所的不同，池塘養(yǎng)殖廢水的生物處理技術(shù)主要分為原位處技術(shù)理和異位處理技術(shù)兩種方式。

1.1 原位處理技術(shù)

1.1.1 人工浮床技術(shù)

人工浮床技術(shù)是指以浮床作為載體把特定的植物種植到養(yǎng)殖池塘的水面，通過植物根系的吸收削減水體中的氮、磷及有機(jī)物質(zhì)，從而凈化水體。

人工浮床技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于找到合適的植物國外大多采用蘆葦作為浮床植物，我國善無明確的結(jié)論[2]。國內(nèi)很多學(xué)者對多種陸生和水生植物凈化池塘養(yǎng)殖廢水的效果進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)空心菜的凈化效果最好[3-4]，風(fēng)車草、彩葉草和茉莉等植物在對富營養(yǎng)化魚塘也有很好的凈化效果[5]，其中風(fēng)車草的凈化效果最佳。黎華壽[6]認(rèn)為水稻和美人蕉適宜作為浮床無土栽培植物，用于凈化富營養(yǎng)化水體。雖然人工浮床技術(shù)具有設(shè)施簡單易操作等特點(diǎn)，使之成為治理池塘養(yǎng)殖廢水的一個(gè)重要發(fā)展方向，但生物浮床對池塘養(yǎng)殖環(huán)境的改善作用以及對養(yǎng)殖產(chǎn)量的影響善不明確，對于浮床種植植物的選擇也缺乏明確的結(jié)論，需待進(jìn)一步研究。

1.1.2 微生態(tài)制劑

微生態(tài)制劑主要指具有增加養(yǎng)殖水體溶解氧、降低養(yǎng)殖水體氨態(tài)氮含量，改良水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)作用的一類微生物的總稱，包括光合細(xì)菌、硝化細(xì)菌、枯草桿菌、放線菌、乳酸菌、酵母菌、鏈球菌和微生物菌群等[7]。光合細(xì)菌具有良好的水質(zhì)調(diào)節(jié)作用，能通過調(diào)節(jié)水體pH值，增加水體溶解氧含量，降低水體氨態(tài)氮等有毒物質(zhì)的含量，從而改善養(yǎng)殖水體環(huán)境[8]。將以芽孢桿菌為主體的復(fù)合微生物制劑投入到高密度養(yǎng)鯽池塘后，能有效的去除水體的氨氮，但在提高溶氧和降低亞硝酸鹽濃度方面的作用則不明顯[9]。目前用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的商品微生態(tài)制劑大都是為陸生動(dòng)物設(shè)計(jì)的，其菌株并不適合在池塘養(yǎng)殖水體中增殖，很難形成優(yōu)勢種群，因此作用效果難以持久。比如，馬江耀等[10]比較了3種微生態(tài)制劑對淡水養(yǎng)殖池水體的凈化效果，發(fā)現(xiàn)3種微生物試劑只在降低氨氮方面均效果顯著，在提高水體溶氧量和pH值，只有一種微生物制劑有效果，而在降低水體COD方面3種微生物制劑均未表現(xiàn)出顯著的作用。有些微生物制劑雖然在實(shí)驗(yàn)室能取得較好效果，但在養(yǎng)殖池塘中卻難以達(dá)到預(yù)期的效果，其原因在于實(shí)際應(yīng)用時(shí)由于保存方法和使用過程中出現(xiàn)的疏漏。另外不同的活性菌種適宜的生長環(huán)境不盡相同，同一水質(zhì)條件能否同時(shí)滿足所有復(fù)合菌株的生長條件，從而促使其發(fā)揮作用，也是微生物制劑今后的研究熱點(diǎn)。因此選擇培育優(yōu)質(zhì)、廣譜、高效和安全和的菌種是微生物制劑今后發(fā)展的方向。1.1.3 同池混養(yǎng)技術(shù)

同池混養(yǎng)技術(shù)是利用不同魚類食性之間差異，通過合理的搭配來調(diào)控池塘養(yǎng)殖水質(zhì)的途徑，是最早用來養(yǎng)殖池塘水質(zhì)的技術(shù)。當(dāng)前同池混養(yǎng)技術(shù)在海水池塘研究中比較深入。李德尚等[11]系統(tǒng)地探討了以對蝦為主的中國對蝦—魚—貝，蝦—貝—藻三元綜合養(yǎng)殖模式，結(jié)果表明混養(yǎng)模式相較于對蝦單養(yǎng)模式能提高氮、磷利用率，同時(shí)也能顯著提高產(chǎn)量?；祓B(yǎng)時(shí)通過選擇合適的養(yǎng)殖種類，控制養(yǎng)殖密度有利于維持或提高種群和個(gè)體的生長率，能進(jìn)一步提高養(yǎng)殖產(chǎn)量和質(zhì)量[12]。同池混養(yǎng)技術(shù)的核心在于不同水生生物的搭配，實(shí)現(xiàn)了水中物質(zhì)和能量的循環(huán)利用，能夠更加充分的利用投入的營養(yǎng)物質(zhì)，從而改善水質(zhì)。由于池塘養(yǎng)殖水體的容量是有限的，混養(yǎng)并不能滿足當(dāng)前集約化養(yǎng)殖方式下，池塘養(yǎng)殖的凈水要求，因而多見于海水養(yǎng)殖研究中。

1.2 異位處理技術(shù)

1.2.1 分池混養(yǎng)技術(shù)

分池混養(yǎng)技術(shù)結(jié)合了循環(huán)水養(yǎng)殖和綜合養(yǎng)殖的特點(diǎn)，每個(gè)池塘同時(shí)兼具綜合養(yǎng)殖池和水處理池的功能，各個(gè)池塘都產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。由于將主要擔(dān)負(fù)水處理功能的水生生物轉(zhuǎn)移到了水處理池，減小了綜合養(yǎng)殖中對主養(yǎng)品種密度的限制，因此養(yǎng)殖分池混養(yǎng)技術(shù)的產(chǎn)量得以提高。由于只在生產(chǎn)池投入餌料，其余池塘利用生產(chǎn)池富余的物質(zhì)和能量，因而能大大提高餌料的利用率。養(yǎng)殖水經(jīng)過二級凈化池的沉淀，在沉淀同時(shí)又增加養(yǎng)殖面積，從而提高了系統(tǒng)的水處理效率[13]。在基于蝦—魚—貝—藻優(yōu)化混養(yǎng)模式結(jié)構(gòu)及水質(zhì)調(diào)控系統(tǒng)中，通過在不同池塘中放養(yǎng)生態(tài)位互補(bǔ)的水生生物，能夠有效的降低蝦池水體懸浮物數(shù)量、COD值、氨態(tài)氮和總氮含量，這主要得益于池塘生物調(diào)控與自我修復(fù)的能力的提升[14]。分池混養(yǎng)技術(shù)使養(yǎng)殖水體始終處于微循環(huán)狀態(tài)，在提高了水體溶解氧的同時(shí)，營養(yǎng)物質(zhì)也隨水得到循環(huán)利用，因此整個(gè)養(yǎng)殖過程中生態(tài)系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定且高效的運(yùn)轉(zhuǎn)。但該項(xiàng)技術(shù)工程設(shè)計(jì)難度較高，能量需求較大，成為制約其廣泛應(yīng)用的主要因素。

1.2.2 人工濕地

人工濕地通過物理（過濾、吸附）、化學(xué)（沉淀、離子交換）和生物（植物吸收和微生物代謝）等多種途徑，能有效去除水體中的氮、磷重金屬、有機(jī)物和病源微生物等。人工濕地被廣泛應(yīng)用于化工、城市污水的處理等領(lǐng)域，近年來開始有人將其應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的處理。李谷等[15]的研究結(jié)果表明濕地系統(tǒng)能有效處理養(yǎng)殖用水中的主要污染物，處理后的水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到了國家漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。雖然人工濕地具有技術(shù)工藝流程簡單、管理方便和費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，但人工濕地的建造成本較高，氣溫季節(jié)性能不佳等不足限制了該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍。隨著技術(shù)的提升和社會(huì)發(fā)展的要求，人工濕地在處理養(yǎng)殖廢水方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

1.2.3 養(yǎng)殖—種植復(fù)合系統(tǒng)

養(yǎng)殖—種植復(fù)合系統(tǒng)是利用養(yǎng)殖廢水作為灌溉用水，使得養(yǎng)殖廢水中的營養(yǎng)物質(zhì)得到二次利用，從而達(dá)到凈化水質(zhì)，同時(shí)增加作物收獲。我國早就有將池塘養(yǎng)殖廢水用于稻田灌溉的實(shí)踐，但是相關(guān)的理論研究較少。林麗華等[16]發(fā)現(xiàn)種—養(yǎng)藕合的海水農(nóng)業(yè)系統(tǒng)能有效凈化對養(yǎng)殖污染物，系統(tǒng)中的植物能夠充分利用養(yǎng)殖廢水中的養(yǎng)分。周元等[17]報(bào)道稱水稻對養(yǎng)殖廢水中的營養(yǎng)物質(zhì)具有明顯的吸收效果，即使僅用養(yǎng)殖廢水進(jìn)行灌溉也能收獲較高的水稻產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的雙豐收，國內(nèi)其他研究者的實(shí)驗(yàn)也得出了類似的結(jié)果[18-19]。在缺水嚴(yán)重的干旱和半干旱地區(qū)，這種養(yǎng)殖—種植復(fù)合的技術(shù)尤其重要，在不增加農(nóng)業(yè)耗水量的情況下，既可以增加農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，又能減少養(yǎng)殖廢水對環(huán)境的危害，具有廣闊的應(yīng)用前景。由于該項(xiàng)技術(shù)的研究在國內(nèi)剛興起，因此相關(guān)的研究還較少，加強(qiáng)池塘養(yǎng)殖與主要糧食作物種植相結(jié)合的理論和技術(shù)研究是今后努力的方向。

1.2.4 魚菜共生技術(shù)

魚菜共生技術(shù)是集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖方式與蔬菜無土栽培技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。養(yǎng)殖廢水中的營養(yǎng)物質(zhì)可供蔬菜生長的營養(yǎng)所需，經(jīng)過蔬菜凈化的水體可為魚類的生長創(chuàng)造良好的水體環(huán)境，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了良性循環(huán)。勞善根等[20]利用人工養(yǎng)鱉廢水進(jìn)行茄子栽培試驗(yàn)，結(jié)果表明作物土壤系統(tǒng)能夠削減養(yǎng)殖廢水中50%以上的有機(jī)物和約68%的氨氮，保證了茄子的正常生長。國內(nèi)其他學(xué)者也對魚菜共生系統(tǒng)進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明養(yǎng)殖水體中的氮和磷等營養(yǎng)物質(zhì)能被蔬菜吸收利用。魚菜共生技術(shù)的關(guān)鍵在于養(yǎng)殖魚類和水培蔬菜的合理搭配，通過二者合理的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)魚類和蔬菜的雙豐收[21]。但魚菜共生系統(tǒng)的建造成本較高，建成后，整個(gè)體統(tǒng)的運(yùn)行對技術(shù)有較高的要求。出于經(jīng)濟(jì)性的考慮，該項(xiàng)技術(shù)在水資源和土地資源匱乏，且相對富裕的國家和地區(qū)才具有大規(guī)模應(yīng)用的可能，目前該技術(shù)在我國善處于研究發(fā)展階段目前。

2 結(jié)語與建議

發(fā)達(dá)國家大力發(fā)展的分池混養(yǎng)循環(huán)養(yǎng)殖模式以及魚菜共生技術(shù)對技術(shù)要求較高，運(yùn)行費(fèi)用較高，在我國現(xiàn)有的養(yǎng)殖條件下很難大規(guī)模推廣。養(yǎng)殖廢水主要來自季節(jié)性換水和養(yǎng)殖結(jié)束后的排水，鑒于池塘養(yǎng)殖水體中的污染物以氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)和蛋白質(zhì)等有機(jī)物為主，結(jié)合我國池塘養(yǎng)殖多以小規(guī)模，分散養(yǎng)殖為主，筆者認(rèn)為應(yīng)選擇培育優(yōu)質(zhì)、高效、安全、廣譜的菌種，利用微生物制劑對，改善養(yǎng)殖水體生態(tài)環(huán)境，同時(shí)采用養(yǎng)殖—種植復(fù)合系統(tǒng)處理養(yǎng)殖廢水，使養(yǎng)殖水質(zhì)得到凈化的同時(shí)，廢水中所含有的廢棄物也能得到循環(huán)再利用。該處理方法簡單實(shí)用、經(jīng)濟(jì)，比較適用于我國目前的池塘養(yǎng)殖現(xiàn)狀，將是今后我國池塘養(yǎng)殖水處理技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向。

[1] 農(nóng)業(yè)部漁業(yè)局．中國漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒2016．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社．2016

[2] 易乃康，彭開銘，陸麗君，等．人工濕地植物對脫氮微生物活性的影響機(jī)制研究進(jìn)展．水處理技術(shù)，2016，42（4）：12～16

[3] 盧進(jìn)登，陳紅兵，趙麗婭，等．人工浮床栽培7種植物在富營養(yǎng)化水體中的生長特性研究．環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2006，7（7）：58～61

[4] 曾俊寧，林東教，李瑩．浮床種植觀賞植物凈化富營養(yǎng)化水體的試驗(yàn)．廣州環(huán)境科學(xué)，2006，21（2）：19～22

[5] 葛瀅，常杰，王曉月，等．兩種程度富營養(yǎng)化水中不同植物生理生態(tài)特性與凈化能力的關(guān)系．生態(tài)學(xué)報(bào)，2000，20（6）：1050～1055

[6] 黎華壽．農(nóng)漁結(jié)合的高效生態(tài)養(yǎng)殖模式．中國農(nóng)村科技，2002，2：56～57

[7] 陳家長，孟順龍，胡庚東，等．空心菜浮床栽培對集約化養(yǎng)殖魚塘水質(zhì)的影響．生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，26（2）：155～159

[8] 陳永青，林亮，楊鶯鶯，等．微生態(tài)制劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用．生態(tài)科學(xué)，2005，24（1）：80～83

[9] 羅勇勝，李卓佳，楊鶯鶯，等．光合細(xì)菌與芽孢桿菌協(xié)同凈化養(yǎng)殖水體的研究．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，25（S1）：206～210

[10] 馬江耀，石和榮，柯浩．三種微生態(tài)制劑對魚池水質(zhì)凈化作用的對比試驗(yàn)．水產(chǎn)科技情報(bào)，2003，30（6）：272～274

[11] 李德尚，董雙林．對蝦與魚，貝類封閉式綜合養(yǎng)殖的實(shí)驗(yàn)研究．海洋與湖沼，2002，33（1）：90～96

[12] 王美珍，陳賢龍．幾種貝類混養(yǎng)模式的初步探討．水產(chǎn)科學(xué)，2006，25（10）：520～523

[13] 黃國強(qiáng)，李德尚，董雙林．一種新型對蝦多池循環(huán)水綜合養(yǎng)殖模式．海洋科學(xué)，2001，25（4）：48～49

[14] 申玉春，熊邦喜，葉富良，等．蝦-魚-貝-藻生態(tài)優(yōu)化養(yǎng)殖及其水質(zhì)生物調(diào)控技術(shù)研究．生態(tài)學(xué)雜志，2005，24（6）：613～618

[15] 李谷，鐘非，成水平，等．人工濕地-養(yǎng)殖池塘復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建及初步研究．漁業(yè)現(xiàn)代化，2006，（1）：12～14

[16] 林麗華．紅樹林種植—養(yǎng)殖系統(tǒng)內(nèi)浮游植物及營養(yǎng)鹽的動(dòng)態(tài)研究．中山大學(xué)，2005

[17] 周元，朱建強(qiáng)，李谷，等．稻田對池塘養(yǎng)殖肥水的吸收利用效果研究．灌溉排水學(xué)報(bào)，2011，30（5）：78～81

[18] 孫海軍，閔炬，施衛(wèi)明，等．稻麥輪作體系養(yǎng)殖肥水灌溉對產(chǎn)量，氨揮發(fā)和氧化亞氮排放的影響．土壤，2015，47（3）：503～508

[19] 李鳳博，馮金飛，周錫躍，等．魚塘種稻對養(yǎng)殖水體營養(yǎng)物質(zhì)的去除作用研究．中國水稻科學(xué)，2015，29（2）：174～180

[20] 勞善根，崔紹榮．植物土培系統(tǒng)對養(yǎng)殖廢水的凈化與利用．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1998，14（1）：169～172

[21] 譚洪新，羅國芝，朱學(xué)寶，等．水栽培蔬菜對養(yǎng)魚廢水的水質(zhì)凈化效果．上海水產(chǎn)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，10（4）：293～297