多功能生態(tài)塘對(duì)高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水的凈化效果

常雅軍， 陳 婷， 周 慶， 劉曉靜， 姚東瑞， 韓士群

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，江蘇 南京 210014； 2. 江蘇省中國(guó)科學(xué)院植物研究所，江蘇 南京 210014)

近年來(lái)，隨著中國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，高密度、集約化的養(yǎng)殖已大面積展開(kāi)。然而，在眾多的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式中，池塘養(yǎng)殖仍是最主要的形式之一[1]。池塘養(yǎng)殖的水體既是養(yǎng)殖對(duì)象的生活場(chǎng)所，也是糞便、殘餌等的分解場(chǎng)所和浮游生物的培育池[2]。在池塘高密度養(yǎng)殖模式下，養(yǎng)殖對(duì)象產(chǎn)生的代謝物不能被及時(shí)分離和降解，造成水質(zhì)惡化，影響魚(yú)類生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致魚(yú)類中毒和死亡[3-5]。目前，生產(chǎn)上常采用頻繁換水的方法來(lái)改善池塘養(yǎng)殖環(huán)境，向環(huán)境中排放大量未經(jīng)處理的養(yǎng)殖尾水或污水，致使近水域河流、湖泊等水體富營(yíng)養(yǎng)化，生態(tài)環(huán)境所承受的壓力日益增加[6]。

封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖是指從養(yǎng)殖池塘排出的全部或90%以上尾水、污水，經(jīng)凈化處理后，循環(huán)至養(yǎng)殖池塘再利用[7]。與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式相比，循環(huán)水養(yǎng)殖既能滿足高密度、集約化的養(yǎng)殖需求，又能大大減輕對(duì)環(huán)境的污染，減少對(duì)能量、土地以及水資源的消耗[8-9]。在歐洲，高密度的封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖被列入一種新型的、快速發(fā)展的復(fù)雜技術(shù)行業(yè)中，在魚(yú)、蝦、貝及軟體動(dòng)物的養(yǎng)殖中得到廣泛應(yīng)用[10-11]。在美國(guó)，大西洋鮭、鰻鱺、大菱鲆等幾乎都采用全封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖模式[12]。在中國(guó)，許多魚(yú)類和蝦、蟹的養(yǎng)殖也采用了循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，并獲得了良好的收益[7-8,13]。然而，循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)作為水產(chǎn)養(yǎng)殖和環(huán)境保護(hù)的新手段，還需要持續(xù)的關(guān)注和發(fā)展，如何高效凈化和循環(huán)利用池塘高密度養(yǎng)殖水，也是保護(hù)水生態(tài)環(huán)境和提高養(yǎng)殖效益的研究熱點(diǎn)[7-11]。

水產(chǎn)養(yǎng)殖污水的處理方法有物理法、化學(xué)法和生物法3種[14]。生物法是一種極具生態(tài)型的高新環(huán)境技術(shù)，具有綠色、環(huán)保、節(jié)能的特點(diǎn)[14-16]。生態(tài)塘技術(shù)是由氧化塘技術(shù)發(fā)展而來(lái)的污水生態(tài)化處理技術(shù)，是利用天然水中存在的微生物、藻類、水生動(dòng)植物對(duì)污水進(jìn)行好氧、缺氧和厭氧生物處理的天然或人工池塘[17]。通過(guò)生態(tài)塘中多條食物鏈的物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化和能量傳遞，將進(jìn)入塘中的有機(jī)污染物進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。同時(shí)，凈化后的養(yǎng)殖水也可作為再生水資源進(jìn)入養(yǎng)殖池塘重新利用，使污水處理與再利用相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)污水處理資源化。

隨著研究和實(shí)踐的深入，在原有氧化塘技術(shù)的基礎(chǔ)上，衍生出的多功能生態(tài)塘技術(shù)是兼具脫氮、除磷和再生-回收-利用功能的生態(tài)塘技術(shù)，已成為生態(tài)塘處理工藝發(fā)展的主要方向[18]。為此，本研究擬針對(duì)池塘高密度養(yǎng)殖污水，利用多功能生態(tài)塘技術(shù)，設(shè)計(jì)一種封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，以期實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的高效凈化和循環(huán)利用，為中國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和水資源的回收利用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)基地進(jìn)行，養(yǎng)殖池塘面積為24.00 m2，深度為1.20 m，養(yǎng)殖魚(yú)種為錦鯉，初始放養(yǎng)量為80 kg，1 d飼料喂養(yǎng)量為1 kg。圖1顯示，多功能生態(tài)塘是由具有彈性填料的接觸氧化塘、種植不同水生植物的穩(wěn)定塘和沉水涵養(yǎng)塘3部分組成。其中接觸氧化塘面積為4.50 m2，深度為1.20 m，彈性填料(聚乙烯纖維絲)布置密度為1.00 m326根，采用間歇性曝氣增氧措施(計(jì)時(shí)器控制)，即每增氧4 h，停止2 h，1 d共計(jì)增氧16 h，以便彈性填料成熟生物膜層由外至內(nèi)形成好氧、缺氧、厭氧的微環(huán)境。穩(wěn)定塘面積為20.25 m2，深度為1.20 m，種養(yǎng)的水生植物分別為水葫蘆、狐尾藻和蘆葦，各植物的初始放養(yǎng)量如表1顯示，各植物的總種養(yǎng)面積為穩(wěn)定塘面積的1/3。沉水涵養(yǎng)塘面積為6.75 m2，深度1.20 m，沉水植物為黑藻。不同生態(tài)塘底部用直徑為8.00 cm的圓形開(kāi)口串聯(lián)，末端的沉水涵養(yǎng)塘與前段的接觸氧化池塘之間用動(dòng)力泵接通，形成凈化系統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)。

圖1 多功能生態(tài)塘工藝圖Fig.1 Diagram of multi-functional ecological pond

表1多功能生態(tài)塘中水生植物的初始放養(yǎng)量

Table1Initialfreshweightofdifferentaquaticplantsinmulti-functionalecologicalpond

項(xiàng)目浮水植物水葫蘆挺水植物蘆葦沉水植物狐尾藻黑藻初始放樣量(kg)40．005．1121．321．12

封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)運(yùn)行期間(2016年7月)，每隔3 d將養(yǎng)魚(yú)塘污水與多功能生態(tài)塘水進(jìn)行間歇性交換，在養(yǎng)殖尾水進(jìn)入多功能生態(tài)塘的進(jìn)口處和凈化后的出口處進(jìn)行水體取樣與檢測(cè)，28 d內(nèi)的檢測(cè)次數(shù)為9次，重復(fù)樣品數(shù)為3次，對(duì)應(yīng)的水體交換量逐步增大，依次為6.25%、12.50%、12.50%、25.00%、25.00%、37.50%、37.50%、50.00%、50.00%。凈化水體回到養(yǎng)魚(yú)池之前，需要在儲(chǔ)水池進(jìn)行臭氧殺菌和曝氣增氧處理。

1.2 養(yǎng)殖水

封閉式循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)水體來(lái)源于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院1號(hào)塘，經(jīng)多功能生態(tài)塘內(nèi)部循環(huán)和凈化處理，總氮濃度為0.740 mg/L，小于地表水III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值(1.000 mg/L)(GB3838-2002);硝態(tài)氮濃度為0.530 mg/L，遠(yuǎn)低于國(guó)家漁業(yè)養(yǎng)殖水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值(20.000 mg/L)(GB11607-89);亞硝態(tài)氮和氨氮濃度分別為0.039 mg/L和0.008 mg/L，均遠(yuǎn)低于國(guó)家漁業(yè)養(yǎng)殖水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值(0.120 mg/L和0.020 mg/L)(GB11607-89);總磷0.063 mg/L。因此，封閉式循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中水質(zhì)良好，符合中國(guó)漁業(yè)養(yǎng)殖水標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 測(cè)定方法

通過(guò)OLYMPUS CX31型三目電子顯微鏡進(jìn)行生物膜生物相分析。水體中總氮濃度采用堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法(GB11894-1989)測(cè)定，總磷濃度采用鉬酸銨分光光度法(GB11893-1989)測(cè)定，氨態(tài)氮濃度采用納氏分光光度法(HJ535-2009)測(cè)定，硝態(tài)氮濃度采用紫外分光光度法(HJ/T346-2007)測(cè)定，亞硝態(tài)氮濃度采用分光光度法(GB7493-87)測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Office 2010軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。多功能生態(tài)塘對(duì)高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水中氮和磷去除率的計(jì)算公式為：Wi-3=(Ci-Ci-3)/Ci×100%，式中：Wi-3為多功能生態(tài)塘運(yùn)行第id，進(jìn)入多功能生態(tài)塘的養(yǎng)殖尾水停留3 d后，其氮或磷的去除率，Ci為多功能生態(tài)塘運(yùn)行第id，進(jìn)入多功能生態(tài)塘的養(yǎng)殖尾水中所含氮或磷的濃度，Ci-3為進(jìn)入多功能生態(tài)塘的養(yǎng)殖尾水停留3 d后，流出多功能生態(tài)塘?xí)r所含氮或磷的濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 接觸氧化塘彈性生物膜生物相分析

目前，在污水處理系統(tǒng)中，一般采用原生動(dòng)物作為生物膜穩(wěn)定的指示生物[19-20]。2016年6月22日，采用活性污泥快速啟動(dòng)方式對(duì)接觸氧化塘進(jìn)行掛膜。在接觸氧化塘啟動(dòng)初期，生物膜處于形成過(guò)程，掛膜尚未成熟。在啟動(dòng)的第8 d，發(fā)現(xiàn)彈性填料(聚乙烯纖維絲)上附著一層厚厚的微生物黏液(圖2)。圖3顯示，通過(guò)電子顯微鏡觀察到較高等的原生動(dòng)物(草履蟲(chóng)、變形蟲(chóng)、鐘蟲(chóng)和輪蟲(chóng)等)，這些生物的出現(xiàn)表明生物膜已經(jīng)成熟，接觸氧化塘反應(yīng)已趨穩(wěn)定，可運(yùn)行封閉式循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)，并對(duì)多功能生態(tài)塘進(jìn)口水質(zhì)和出口水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。

圖2 接觸氧化塘中彈性填料生物膜表面菌膠團(tuán)Fig.2 Surface zoogloea of elastic filler biofilm in contact oxidation pond

圖3 接觸氧化塘生物膜中原生動(dòng)物Fig.3 Protozoa from biofilm in contact oxidation pond

2.2 對(duì)總氮、硝態(tài)氮的去除效果

封閉式循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)的原水質(zhì)良好，完全符合漁業(yè)養(yǎng)殖水標(biāo)準(zhǔn)，但當(dāng)養(yǎng)魚(yú)池中投放80 kg錦鯉，并且1 d的飼料喂養(yǎng)量為1 kg時(shí)，魚(yú)類的糞便、殘餌等在夏季分解于池，改變水質(zhì)，造成水體氮、磷濃度上升。在持續(xù)喂養(yǎng)8 d后，生物膜掛膜成熟，養(yǎng)殖尾水進(jìn)入多功能生態(tài)塘進(jìn)行凈化處理。圖4顯示，在為期28 d的檢測(cè)時(shí)間內(nèi)，進(jìn)水口總氮濃度從初始的6.84 mg/L呈折線式上升到13.39 mg/L。同時(shí)，養(yǎng)魚(yú)池與多功能生態(tài)塘水體交換量從養(yǎng)魚(yú)池水量的6.25%加大到50.00%，但經(jīng)多功能生態(tài)塘凈化后，出水口的總氮濃度由1.56 mg/L增至3.61 mg/L，總氮去除率為60.04%～92.95%。在試驗(yàn)期間的9次檢測(cè)中，硝態(tài)氮濃度在多功能生態(tài)塘進(jìn)水口的檢測(cè)值由1.59 mg/L增至6.69 mg/L，在試驗(yàn)期間的前7次檢測(cè)中，養(yǎng)魚(yú)池塘水體硝態(tài)氮濃度上升較快。在水體交換量逐步增大的情況下，經(jīng)多功能生態(tài)塘內(nèi)循環(huán)凈化3 d(運(yùn)行28 d)，出水口硝態(tài)氮濃度均低于1.57 mg/L，去除率為70.93%～93.59%。

圖4 不同水體交換量下多功能生態(tài)塘對(duì)高密度養(yǎng)殖尾水總氮、硝態(tài)氮的去除率Fig.4 Removal rate of total nitrogen and nitrate nitrogen of tail water from high-density aquaculture by multi-functional ecological pond under different water exchange capacity

2.3 對(duì)亞硝態(tài)氮、氨態(tài)氮的去除效果

漁業(yè)養(yǎng)殖水中的亞硝態(tài)氮和氨態(tài)氮積累到一定程度，會(huì)對(duì)魚(yú)類產(chǎn)生明顯的毒性，誘發(fā)魚(yú)病[21-22]。因此，國(guó)家漁業(yè)養(yǎng)殖水標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)亞硝態(tài)氮和氨態(tài)氮作了明確的濃度要求(GB11607-89)。圖5顯示，在系統(tǒng)運(yùn)行至第21 d(水體交換量達(dá)37.50%)時(shí)，由養(yǎng)魚(yú)池塘排至多功能生態(tài)塘尾水中的亞硝態(tài)氮濃度高達(dá)0.20 mg/L，遠(yuǎn)大于國(guó)家漁業(yè)養(yǎng)殖水標(biāo)準(zhǔn)值(0.12 mg/L)，但在其他運(yùn)行時(shí)間出現(xiàn)的養(yǎng)殖尾水的亞硝態(tài)氮濃度均接近國(guó)家漁業(yè)養(yǎng)殖水標(biāo)準(zhǔn)值(0.12 mg/L)。同時(shí)，在水體交換量從初始的6.25%增加到50.00%的情況下，不同濃度的亞硝態(tài)氮養(yǎng)殖尾水經(jīng)多功能生態(tài)塘處理后，其濃度均低于國(guó)家漁業(yè)養(yǎng)殖水標(biāo)準(zhǔn)值(0.12 mg/L)，可循環(huán)至魚(yú)塘再利用。系統(tǒng)運(yùn)行21 d后，多功能生態(tài)塘對(duì)亞硝態(tài)氮的去除率開(kāi)始急劇下降，由60.00%下降至30.70%。說(shuō)明耦合的多功能生態(tài)塘，在系統(tǒng)運(yùn)行21 d后，對(duì)亞硝態(tài)氮的去除能力開(kāi)始下降。

高密度養(yǎng)殖尾水中氨態(tài)氮濃度也較高，在試驗(yàn)期間的9次檢測(cè)中，從養(yǎng)魚(yú)池塘排至多功能生態(tài)塘進(jìn)水口的污水氨態(tài)氮濃度為0.17～3.64 mg/L，遠(yuǎn)高于國(guó)家漁業(yè)養(yǎng)殖水氨態(tài)氮標(biāo)準(zhǔn)值(0.02 mg/L)(GB11607-89)。當(dāng)水體交換量從初始的6.25%增加到第21 d的37.50%時(shí)，不同氨態(tài)氮濃度的養(yǎng)殖尾水經(jīng)多功能生態(tài)塘凈化后，在出水口的7次檢測(cè)中，有2次(即系統(tǒng)運(yùn)行第15 d和第18 d)沒(méi)有檢測(cè)到氨態(tài)氮，其余5次的氨態(tài)氮檢測(cè)值為0.01 mg/L～0.02 mg/L，符合漁業(yè)養(yǎng)殖進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)，可循環(huán)至魚(yú)塘再利用。當(dāng)水體交換量達(dá)到養(yǎng)魚(yú)池塘水量的50.00%時(shí)，在多功能生態(tài)塘出水口進(jìn)行2次檢測(cè)，氨態(tài)氮的檢測(cè)濃度分別為0.03 mg/L和0.22 mg/L，均高于0.02 mg/L，不符合漁業(yè)養(yǎng)殖進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)(圖5)。

圖5 不同水體交換量下多功能生態(tài)塘對(duì)高密度養(yǎng)殖尾水中亞硝態(tài)氮、氨態(tài)氮的去除效果Fig.5 Removal rate of nitrite nitrogen and ammonia nitrogen of tail water from high-density aquaculture by multi-functional ecological pond under different water exchange capacity

2.4 對(duì)總磷的去除效果

圖6顯示，養(yǎng)魚(yú)塘排至多功能生態(tài)塘進(jìn)水口的污水磷濃度從初始的0.92 mg/L上升至6.52 mg/L，隨后又下降至2.06 mg/L，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)又上升至5.23 mg/L。在多功能生態(tài)塘出水口的前7次檢測(cè)中，總磷濃度為0.05～0.76 mg/L，去除率為76.85%～95.36%。說(shuō)明，當(dāng)水體交換量從6.25%增加到37.50%時(shí)，多功能生態(tài)塘對(duì)總磷的去除率均高于76.85%。當(dāng)水體交換量大于37.50%時(shí)，總磷去除率直線下降，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)下降至56.41%。盡管國(guó)家漁業(yè)養(yǎng)殖水標(biāo)準(zhǔn)(GB11607-89)對(duì)總磷含量未做要求，但本研究結(jié)果表明，多功能生態(tài)塘對(duì)高密度養(yǎng)殖尾水中的總磷也具有良好的去除效果。

圖6 不同水體交換量條件下多功能生態(tài)塘對(duì)高密度養(yǎng)殖尾水中總磷的去除效果Fig.6 Removal rate of total phosphorus of tail water from high-density aquaculture by multi-functional ecological pond under different water exchange capacity

3 討 論

本研究中設(shè)計(jì)的多功能生態(tài)塘由前端的接觸氧化塘、中間的穩(wěn)定塘和末端沉水涵養(yǎng)塘3部分組成。接觸氧化塘的填料選擇比表面積較大的聚乙烯纖維絲，因?yàn)楸缺砻娣e越大，越有利于微生物的繁殖和生長(zhǎng)[21]。采用活性污泥快速啟動(dòng)方式進(jìn)行掛膜，進(jìn)行間歇性增氧，即每增氧4 h，停止2 h，1 d共計(jì)增氧16 h。在啟動(dòng)的第8 d，聚乙烯纖維絲上附著一層厚厚的微生物黏液，通過(guò)電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，較高等原生動(dòng)物草履蟲(chóng)、變形蟲(chóng)、鐘蟲(chóng)和輪蟲(chóng)等表現(xiàn)活躍，說(shuō)明生物膜已經(jīng)成熟。成熟的生物膜層會(huì)由外至內(nèi)形成好氧、缺氧、厭氧的微環(huán)境，有利于硝化反硝化的同步進(jìn)行。因此，生物膜技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖水循環(huán)中也逐漸興起[22-24]。

本研究設(shè)計(jì)的封閉式循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)運(yùn)行的28 d內(nèi)，在逐漸增加水體交換量的條件下，對(duì)多功能生態(tài)塘進(jìn)水口和出水口的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，明確多功能生態(tài)塘凈化高密度養(yǎng)殖尾水的能力。研究結(jié)果表明，在試驗(yàn)期間的9次檢測(cè)中，隨著水體交換量的逐步增大，養(yǎng)殖尾水在進(jìn)水口檢測(cè)的總氮濃度為6.84～13.89 mg/L，但經(jīng)過(guò)多功能生態(tài)塘凈化后的總氮濃度為1.56～3.64 mg/L，低于凈化前的濃度，去除率為60.04%～92.95%。同時(shí)，在開(kāi)始檢測(cè)的前7次結(jié)果中，多功能生態(tài)塘對(duì)總磷的去除率均高于76.85%。盡管國(guó)家漁業(yè)養(yǎng)殖水標(biāo)準(zhǔn)(GB11607-89)對(duì)總氮和總磷含量未做要求，但在地表水富營(yíng)養(yǎng)化程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中，總氮和總磷濃度越高，富營(yíng)養(yǎng)化程度越高，會(huì)造成養(yǎng)殖水中浮游生物的大量繁殖，消耗水中大量的氧，造成養(yǎng)殖水中溶解氧不足，魚(yú)類難以生存。因此，多功能生態(tài)塘對(duì)總氮、總磷的高效去除，可以改善養(yǎng)殖水源的水質(zhì)，利于魚(yú)類的生長(zhǎng)發(fā)育。多功能生態(tài)塘對(duì)養(yǎng)殖水中總氮的高效去除主要是因?yàn)槠鋵?duì)硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮以及氨態(tài)氮等含氮化合物的高效去除。此外，多功能生態(tài)塘對(duì)總磷的高效去除是因?yàn)樯鷳B(tài)塘好養(yǎng)層和兼氧層中的微生物、水生植物可吸收水中溶解性無(wú)機(jī)態(tài)磷酸鹽，滿足自身的新陳代謝，從而達(dá)到降低水中磷含量的目的[25]。在試驗(yàn)后期，當(dāng)水體交換量大于37.50%時(shí)，總磷去除率直線下降至56.41%，這可能是由生物膜微生物衰退引起的。

多功能生態(tài)系統(tǒng)對(duì)不同形態(tài)氮的去除效果表明，試驗(yàn)期間的9次檢測(cè)中，硝態(tài)氮在多功能生態(tài)塘進(jìn)水口的檢測(cè)值由1.59 mg/L增大到6.69 mg/L。在水體交換量逐步增大的情況下，多功能生態(tài)塘出水口硝態(tài)氮濃度均低于1.57 mg/L，去除率為70.93%～93.59%，體現(xiàn)了多功能生態(tài)塘對(duì)硝態(tài)氮的高效去除。這一方面是由于多功能生態(tài)塘的生物膜和水生植物根系上附著大量的反硝化菌，在厭氧條件下可將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)庖莩鯷26]，另一方面是因?yàn)樗参锖臀⑸镆部晌?、同化一部分硝態(tài)氮，用于自身的生長(zhǎng)。此外，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，亞硝酸鹽是硝化菌處理養(yǎng)殖污水過(guò)程的中間產(chǎn)物，是另一種具有潛在毒性的無(wú)機(jī)氮化合物，一旦硝化反應(yīng)不暢，亞硝酸鹽可在養(yǎng)殖水體中積累，會(huì)誘發(fā)魚(yú)病發(fā)生，甚至造成魚(yú)類死亡[21]。本研究中，當(dāng)循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)中水體交換量從初始的6.25%增加到50.00%時(shí)，經(jīng)多功能生態(tài)塘凈化后的水體亞硝態(tài)氮濃度均低于0.12 mg/L，符合中國(guó)漁業(yè)養(yǎng)殖水標(biāo)準(zhǔn)，可循環(huán)至魚(yú)池再利用。

氨態(tài)氮濃度的高低對(duì)循環(huán)水養(yǎng)殖的成敗起著關(guān)鍵作用，當(dāng)水體中總氨含量超過(guò)0.50 mg/L時(shí)，對(duì)魚(yú)類有毒害作用，魚(yú)類不能長(zhǎng)時(shí)間生活在此水體中[21-22]。本試驗(yàn)中，高密度養(yǎng)殖尾水氨態(tài)氮濃度為0.17～3.64 mg/L，遠(yuǎn)高于中國(guó)漁業(yè)養(yǎng)殖水氨態(tài)氮標(biāo)準(zhǔn)值(0.02 mg/L)(GB11607-89)，這是由高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖中的大量飼料殘?jiān)图S便中溶解性有機(jī)氮在魚(yú)池微生物作用下分解、氨化引起的[26]。然而，當(dāng)水體經(jīng)多功能生態(tài)塘凈化后，在出水口的7次檢測(cè)中，有2次(即系統(tǒng)運(yùn)行第15 d和第18 d)沒(méi)有檢測(cè)到氨態(tài)氮，其余5次的氨態(tài)氮檢測(cè)值為0.01～0.02 mg/L，低于中國(guó)漁業(yè)養(yǎng)殖水標(biāo)準(zhǔn)值，可循環(huán)至魚(yú)池利用。當(dāng)水體交換量達(dá)到50.00%時(shí)，出水口的氨態(tài)氮濃度高于0.02 mg/L，不符合漁業(yè)養(yǎng)殖進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)停止。說(shuō)明本研究設(shè)計(jì)的多功能生態(tài)塘在系統(tǒng)運(yùn)行前期對(duì)養(yǎng)殖尾水氨態(tài)氮去除效果較好，這是因?yàn)槲鬯M(jìn)入多功能生態(tài)塘后，所含氨態(tài)氮在硝化菌作用下轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，繼而在反硝化菌的作用下還原成分子態(tài)氮并揮發(fā)到大氣中，同時(shí)氨態(tài)氮也可被生物膜中微生物和水生植物吸收同化。試驗(yàn)后期，出水口氨態(tài)氮濃度不符合漁業(yè)養(yǎng)殖水標(biāo)準(zhǔn)，一方面可能是隨著進(jìn)水濃度和水體交換量的增大，本研究所耦合的多功能生態(tài)塘的凈化能力開(kāi)始下降，另一方面可能是因?yàn)榻佑|氧化塘中的生物膜開(kāi)始老化，在厭氧菌作用下，衰亡的細(xì)菌發(fā)生分解。

本研究耦合的多功能生態(tài)塘集生物絮凝作用、過(guò)濾截留作用、生物氧化作用和植物吸收作用于一體，對(duì)進(jìn)入的養(yǎng)殖污水水質(zhì)和水量的變化都具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。當(dāng)接觸氧化塘生物膜成熟后，盡管水體交換量從魚(yú)池水量的6.25%逐漸增加到37.50%，多功能生態(tài)塘在高密度養(yǎng)殖尾水總氮、總磷、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮以及氨態(tài)氮的去除中，均表現(xiàn)良好。凈化后水體亞硝態(tài)氮和氨態(tài)氮的濃度均低于中國(guó)漁業(yè)養(yǎng)殖水標(biāo)準(zhǔn)，可循環(huán)至養(yǎng)魚(yú)池利用，達(dá)到了改善水源水質(zhì)，凈化養(yǎng)殖尾水并循環(huán)利用的目的。在生態(tài)塘內(nèi)部形成水體內(nèi)循環(huán)，養(yǎng)殖廢水和凈化后水體之間進(jìn)行間歇性交換，這與傳統(tǒng)模式中的頻繁換水法相比，增加了廢水在凈化區(qū)的停留時(shí)間，提高凈化效率的同時(shí)降低了勞動(dòng)成本，對(duì)中國(guó)目前大面積、集約化發(fā)展的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與水資源高效利用具有積極意義。

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