河北省冷水魚養(yǎng)殖尾水治理技術(shù)初探

陳力　王圓圓　武艷麗　張耀紅　王旭旭　侯海翔　蔡靈　閆保國　李秀峰

1 背景

1.1 主產(chǎn)區(qū)分布

河北省冷水魚養(yǎng)殖主要分布在西北部的太行山區(qū)和燕山山區(qū)。2018年養(yǎng)殖產(chǎn)量8 677 t，其中邯鄲、保定是鱘魚主產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)量分別占全省總產(chǎn)量的44.56%和35.91%;張家口、保定是鮭鱒魚主產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)量分別占全省總產(chǎn)量的41.50%和33.67%（見表1、圖1、圖2）。

1.2 主要養(yǎng)殖模式及存在的主要問題

目前河北省冷水魚養(yǎng)殖多采用工廠化、較高密度的開放式流水養(yǎng)殖模式，水泥池養(yǎng)殖單位產(chǎn)量為20～30 kg/m2，池塘養(yǎng)殖為10～20 kg/m2。養(yǎng)殖用水流量為0.2～1.0 m3/s，存在季節(jié)變化（每年冬春季為枯水期）。各養(yǎng)殖場商品魚年產(chǎn)量在50～200 t之間，苗種年產(chǎn)量在10萬～200萬尾之間不等，飼料使用量在10～500 t之間。未經(jīng)處理的養(yǎng)殖尾水會影響周邊水生態(tài)環(huán)境，并對下游河流產(chǎn)生一定影響。京津冀一體化正在推進(jìn)當(dāng)中，河北是京津的水源地及備用水源地。正在制定的《白洋淀生態(tài)環(huán)境保護(hù)條例》規(guī)定：白洋淀及其上游區(qū)域必須實(shí)行清潔生產(chǎn)，使用清潔的能源和原料、采用先進(jìn)的工藝技術(shù)與設(shè)備，從源頭控制污染，減少或者避免污染物的產(chǎn)生和排放。河北省西北部山區(qū)是冷水魚主產(chǎn)區(qū)，部分冷水魚養(yǎng)殖場位于限養(yǎng)區(qū)，要求養(yǎng)殖尾水排放必須達(dá)到GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。河北的冷水魚養(yǎng)殖環(huán)境壓力日益增加，如果不采取措施實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，產(chǎn)業(yè)將無法生存。因此在全省范圍內(nèi)廣泛開展冷水魚養(yǎng)殖尾水治理，構(gòu)建綠色養(yǎng)殖模式，是冷水魚產(chǎn)業(yè)向綠色養(yǎng)殖轉(zhuǎn)變的唯一途徑。

2 養(yǎng)殖尾水水質(zhì)調(diào)查結(jié)果

水產(chǎn)養(yǎng)殖污染與工業(yè)污染和農(nóng)業(yè)面源污染不同，主要是養(yǎng)殖尾水中的氮磷等物質(zhì)造成水環(huán)境富營養(yǎng)化產(chǎn)生的點(diǎn)源污染。2018年5月，我們對全省18個(gè)冷水魚養(yǎng)殖場進(jìn)行了養(yǎng)殖尾水檢測，結(jié)果表明，17家達(dá)到SC/T 9101—2007《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》標(biāo)準(zhǔn)，合格率94.4%，未達(dá)標(biāo)的1家;2019年初，部分市水產(chǎn)技術(shù)推廣站對轄區(qū)內(nèi)的主要養(yǎng)殖場進(jìn)行了養(yǎng)殖尾水檢測，24家全部達(dá)到SC/T 9101—2007《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》標(biāo)準(zhǔn)。如果按照更嚴(yán)格GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》檢測，我們發(fā)現(xiàn)部分養(yǎng)殖場總磷超過Ⅱ類水平，達(dá)到Ⅲ類或Ⅲ類以上水平。隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色發(fā)展的推進(jìn)，對養(yǎng)殖尾水排放的要求越來越嚴(yán)格，因此開展河北省冷水魚養(yǎng)殖尾水治理技術(shù)研究勢在必行。

3 國內(nèi)外養(yǎng)殖尾水處理狀況

3.1 國外養(yǎng)殖尾水處理狀況

國外養(yǎng)殖尾水治理技術(shù)研究比較早，特別是在工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖工藝方面，養(yǎng)殖設(shè)施、技術(shù)及管理體系相對成熟。其中對養(yǎng)殖糞便、殘餌去除多采用蛋白分離器和微濾機(jī)。蛋白分離器去除N、P的方法是利用水中的氣泡表面吸附混雜在水中的各種顆粒狀污垢以及可溶性的有機(jī)物，再將泡沫去除從而達(dá)到去除N、P的目的。蛋白分離器可以去除顆粒較小的物質(zhì)，還可去除一部分可溶性有機(jī)物;微濾機(jī)主要用于濾除水中的殘餌、糞便等較大顆粒固體物質(zhì)，對去除溶解的N、P和有機(jī)物質(zhì)等作用不明顯。通過微濾機(jī)的過濾，將養(yǎng)殖水體中的殘餌、糞便等大顆粒固體物質(zhì)去除掉，可大大減輕整套水處理系統(tǒng)的負(fù)荷，尤其可大大提高生物濾池等環(huán)節(jié)的處理效果，與蛋白分離器相比，去除N、P效果更好、效率更高，但能耗較大。

3.2 國內(nèi)養(yǎng)殖尾水處理狀況

近些年國內(nèi)海水工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖發(fā)展較快，養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)主要由微濾機(jī)（或弧形篩）、生物濾池、紫外消毒機(jī)、高壓增氧系統(tǒng)等構(gòu)成，養(yǎng)殖尾水經(jīng)過濾、曝氣、生物凈化、增氧、調(diào)溫、殺菌消毒等處理，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，減少養(yǎng)殖尾水排放（尾水排放量一般為10%左右）。同時(shí)國內(nèi)海水工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖還構(gòu)建了HACCP管理體系，使該養(yǎng)殖模式在養(yǎng)殖生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)均可進(jìn)行人工調(diào)控。海水魚工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)具有占地少、養(yǎng)殖動(dòng)物生長快、病害少（用藥少、無藥殘）、節(jié)水、高產(chǎn)、質(zhì)優(yōu)等特點(diǎn)，目前河北省海水工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖面積達(dá)10萬m2。國內(nèi)現(xiàn)行工廠化養(yǎng)殖尾水治理技術(shù)與國外的區(qū)別，主要反映在生物凈化系統(tǒng)構(gòu)建、凈化效率和穩(wěn)定性等方面。國內(nèi)池塘養(yǎng)殖尾水治理一般采用“原位修復(fù)+異位修復(fù)”的方法，利用工程化池塘改造等手段提升池塘基礎(chǔ)設(shè)施條件，采用“微流水養(yǎng)殖”“跑道養(yǎng)魚”“魚菜共生”“多品種立體生態(tài)養(yǎng)殖”“生態(tài)溝渠”等方法降低水中的氮磷等富營養(yǎng)化物質(zhì)。

3.3 冷水魚養(yǎng)殖尾水處理狀況

國外冷水魚養(yǎng)殖多采用網(wǎng)箱養(yǎng)殖、全封閉或半封閉工廠化養(yǎng)殖模式，國內(nèi)則以設(shè)施簡陋的露天水泥池工廠化養(yǎng)殖為主。因此，國外的冷水魚工廠化養(yǎng)殖尾水治理技術(shù)不完全適用于國內(nèi)冷水魚養(yǎng)殖現(xiàn)狀。目前國內(nèi)冷水魚養(yǎng)殖尾水治理技術(shù)還處于摸索階段，沒有成熟的成套技術(shù)。有些企業(yè)把污水處理技術(shù)應(yīng)用于冷水魚養(yǎng)殖尾水治理，如采用平面篩、活性炭過濾尾水，采用壓濾機(jī)收集糞便和殘餌等。

4 對我省冷水魚養(yǎng)殖尾水處理方法的幾點(diǎn)建議

近兩年我們根據(jù)河北省冷水魚養(yǎng)殖主要模式及養(yǎng)殖場基礎(chǔ)條件，集成、熟化尾水治理技術(shù)和工藝流程，逐步探索出適合河北省冷水魚產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的養(yǎng)殖尾水治理方案。

4.1 固液分離方法

養(yǎng)殖尾水中的污染物主要是以固體的糞便、殘餌和溶解在水中的N、P等物質(zhì)的形式存在，做好養(yǎng)殖尾水固液分離，可以大大減輕水體N、P消減的壓力，是養(yǎng)殖尾水治理的關(guān)鍵。

冷水魚養(yǎng)殖場通常采用沉淀的方法進(jìn)行固液分離。即采用人為加長養(yǎng)殖尾水排放路徑，把排水渠設(shè)計(jì)成迂回前進(jìn)的形式，使養(yǎng)殖尾水經(jīng)過多級沉淀以提高固液分離的效果，該方法建設(shè)費(fèi)用和后期維護(hù)（用吸污泵將沉淀移送積污池）費(fèi)用都較低。

機(jī)械過濾是對養(yǎng)殖尾水進(jìn)行固液分離的重要手段，通?？扇コ?0～200 μm的顆粒物，機(jī)械過濾裝置有微濾機(jī)、過濾篩（弧形篩、平面篩）、砂濾器（池）等。養(yǎng)殖尾水處理地點(diǎn)有地勢落差的養(yǎng)殖場可采用弧形篩（或平面篩）進(jìn)行固液分離。進(jìn)口弧形篩可根據(jù)污染物情況（數(shù)量多少、粒徑大小）選用25～200 μm網(wǎng)條過濾間隙的產(chǎn)品;國產(chǎn)平面篩目前多用于煤炭篩選，網(wǎng)條間隙一般70 μm以上（工藝上可做到網(wǎng)條均勻分布），網(wǎng)條材料寬1.0～3.0 mm，使用國產(chǎn)316不銹鋼（耐腐蝕性強(qiáng)）。進(jìn)口弧形篩耐腐蝕能力更強(qiáng)，但價(jià)格高，海水工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖多采用進(jìn)口弧形篩。

轉(zhuǎn)鼓式微濾機(jī)在海水工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖中能較好地完成固液分離，滾筒網(wǎng)目一般為26～100 μm（即500～150目），當(dāng)滾筒網(wǎng)罩被糞便、殘餌等污染物堵塞時(shí)，微濾機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)開始過濾，滾筒上加載的絞龍螺旋淤泥推出裝置，可以把過濾出的污染物水分控制在40%左右，易于用桶接出。氣刀式反沖洗裝置可以保證滾筒網(wǎng)罩保持暢通。冷水魚養(yǎng)殖應(yīng)根據(jù)水流量、污染物數(shù)量、污染物粒徑選用不同濾水量和滾筒網(wǎng)目的微濾機(jī)，并做好配套設(shè)施建設(shè)。

總之，不同冷水魚養(yǎng)殖場應(yīng)根據(jù)建造費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用選用適合的養(yǎng)殖尾水固液分離方法。

4.2 生物修復(fù)方法

4.2.1 修復(fù)種 養(yǎng)殖尾水生物處理主要是依靠水培植物、微生物、浮游植物及貝類實(shí)現(xiàn)，由于冷水魚養(yǎng)殖水溫較低，水交換量大，需要篩選適宜的修復(fù)品種。通過2年的試驗(yàn)，鳶尾、千屈菜、蓼草、河菜、水芹菜及大茨藻、輪葉黑藻、金魚藻、眼子菜等水草品種，較適合冷水魚養(yǎng)殖尾水處理。其中鳶尾有普通黃花鳶尾和更耐寒的西伯利亞紫花、白花鳶尾，適合在塑料浮床或頁巖浮床上栽種;河菜和水芹菜適合在網(wǎng)片浮床或簡易泡沫板浮床上栽種;各種沉水植物適合在進(jìn)排水渠道中生長;千屈菜、蓼草適合栽種在生態(tài)溝渠中和生物浮床上。微生物主要附著在水培植物的根上和生物濾池（壩）、人工濕地的各種填料里。養(yǎng)殖尾水治理時(shí)一般采取自動(dòng)掛膜的方式，也可從養(yǎng)殖尾水或底泥中有針對性地分離、篩選、擴(kuò)繁消減N效果較好的菌群，制作出冷水魚養(yǎng)殖尾水治理專業(yè)微生態(tài)制劑，再投放到生物濾池和人工濕地，完成微生物掛膜。養(yǎng)殖尾水治理采用池塘修復(fù)模式時(shí)，可以投放低溫硅藻濃縮藻液，以消減N、P等污染物;貝類最好移殖本地種。

4.2.2 載體 主要包括生物浮床、生物濾壩、人工濕地等。生物浮床的材質(zhì)很多，常用的有塑料浮床、泡沫板浮床、EPP材料浮床、頁巖材料浮床、雙層網(wǎng)片浮床等，可根據(jù)營造景觀、種植水生野菜（河菜、水芹菜等）等不同用途和成本進(jìn)行選用;生物濾壩材質(zhì)可以選擇生物球、生物刷、火山石、頁巖及活性炭等;鋪設(shè)人工濕地的材料可以是卵石、建筑石料、火山石、頁巖等。

4.3 工藝流程

河北省冷水魚養(yǎng)殖尾水治理主要以異位修復(fù)為主，分為3種主要修復(fù)模式。

4.3.1 池塘修復(fù)模式 即“五塘五壩”修復(fù)模式：養(yǎng)殖尾水→沉淀池→生物濾壩→氧化塘（生物絮團(tuán)+鯉、鯽）→生物濾壩→生物凈化塘（微生物+浮游植物）→生物濾壩→植物凈化塘→生物濾壩→人工濕地→生物濾壩→達(dá)標(biāo)排放或循環(huán)利用。養(yǎng)殖尾水經(jīng)過沉淀池沉淀和生物濾壩過濾到達(dá)氧化塘，在氧化塘中添加碳源等物質(zhì)促進(jìn)生物絮團(tuán)的生成，并投放一定數(shù)量的大規(guī)格（體重250 g以上）鯉、鯽，使水中的有機(jī)物直接轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)魚蛋白。養(yǎng)殖尾水再通過生物濾壩到達(dá)投放了微生態(tài)制劑和浮游植物的生物凈化塘，之后通過第三道生物濾壩到達(dá)植物凈化塘，栽種在生物浮床上的水培植物對養(yǎng)殖尾水中的N、P等物質(zhì)進(jìn)行吸收。養(yǎng)殖尾水通過第四道生物濾壩最后到達(dá)人工濕地，N、P等物質(zhì)經(jīng)過人工濕地中的微生物和栽培的水生植物的再次降解達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，最后通過一道生物濾壩排出養(yǎng)殖場。其中在氧化塘中安裝底部層流曝氣系統(tǒng)，增加不同水層能量交換。修復(fù)池塘數(shù)量不足5個(gè)的養(yǎng)殖場可以在現(xiàn)有池塘中集成沉淀、生物凈化、植物凈化、過濾功能，使養(yǎng)殖尾水達(dá)標(biāo)排放或循環(huán)利用。

4.3.2 水泥池修復(fù)模式 即：養(yǎng)殖尾水→沉淀池→生物濾壩→植物凈化池→達(dá)標(biāo)排放或養(yǎng)殖尾水→沉淀池→生物濾壩→植物凈化池→殺菌消毒→曝氣→循環(huán)利用。水泥池修復(fù)時(shí)需劃出一定數(shù)量的水泥池，使養(yǎng)殖尾水經(jīng)過多級沉淀、多級生物凈化，過濾降低濁度，殺菌及曝氣，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖尾水達(dá)標(biāo)排放或循環(huán)利用。其中，植物凈化池可以扣棚提高水溫，延長水培植物生長期，水培植物也可以選用水葫蘆、水浮蓮、鼠尾草等作為修復(fù)種，直接投放在修復(fù)池中，也可直接圈養(yǎng)在養(yǎng)魚池中。

4.3.3 生態(tài)溝修復(fù)模式 即：養(yǎng)殖尾水→生態(tài)溝→達(dá)標(biāo)排放或循環(huán)利用。生態(tài)溝建設(shè)主要是利用一定長度的溝渠系統(tǒng)，開展不同水生植物優(yōu)化設(shè)計(jì)來進(jìn)行的旁路修復(fù)。水泥的進(jìn)排水溝中可以移栽水草等沉水植物及河菜等漂浮植物，泥底的生態(tài)溝可以栽種挺水植物和漂浮植物來進(jìn)行養(yǎng)殖尾水治理。

5 今后研究內(nèi)容

冷水魚養(yǎng)殖尾水治理技術(shù)研究必須在不同修復(fù)模式示范工程完工的基礎(chǔ)上進(jìn)行。即根據(jù)養(yǎng)殖尾水評估結(jié)果，進(jìn)行生物修復(fù)技術(shù)研究，建立相應(yīng)的修復(fù)效果評價(jià)體系，完成不同修復(fù)模式運(yùn)行成本分析，并實(shí)現(xiàn)水質(zhì)在線監(jiān)測。

5.1 冷水魚養(yǎng)殖尾水水質(zhì)評價(jià)技術(shù)體系構(gòu)建

開展冷水魚養(yǎng)殖尾水水質(zhì)診斷技術(shù)研究。通過對冷水魚養(yǎng)殖進(jìn)、排水水質(zhì)調(diào)查，研究冷水魚養(yǎng)殖規(guī)模與水質(zhì)變動(dòng)的關(guān)系;使用理化因子評價(jià)養(yǎng)殖尾水水質(zhì)狀況;篩選出冷水魚養(yǎng)殖尾水評價(jià)指標(biāo)。

5.2 冷水魚養(yǎng)殖尾水生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)構(gòu)建

開展冷水魚養(yǎng)殖尾水生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究與不同修復(fù)模式的工程示范，根據(jù)養(yǎng)殖面積、養(yǎng)殖容量開展多廊道式生態(tài)塘、生態(tài)溝渠和人工濕地的優(yōu)化設(shè)計(jì)與配置關(guān)鍵技術(shù)研究，探討該系統(tǒng)中各處理單元的水質(zhì)凈化效率;開展殘餌糞便固液分離與資源化利用技術(shù)研究、水質(zhì)原位修復(fù)技術(shù)研究和異位修復(fù)與循環(huán)利用技術(shù)研究。篩選適宜的微生物、浮游植物、水培植物等作為養(yǎng)殖尾水治理修復(fù)種，研究建立相應(yīng)的擴(kuò)繁、栽培、移殖技術(shù)。采用生物浮床、生物濾壩、人工濕地等手段，使養(yǎng)殖尾水達(dá)標(biāo)排放。開發(fā)低能耗掛簾式生物濾池凈水系統(tǒng)，開展高效且穩(wěn)定的微生物掛膜柔性填料篩選，研究生物膜快速培養(yǎng)技術(shù)及配套的水處理工藝。研究適合冷水魚養(yǎng)殖尾水殺菌消毒及曝氣增氧的方法，使養(yǎng)殖尾水進(jìn)一步達(dá)到養(yǎng)殖用水標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。探討修復(fù)生物對N、P等營養(yǎng)鹽的吸收能力、養(yǎng)殖面積的配比等方面的技術(shù)，跟蹤監(jiān)測試驗(yàn)過程中的水環(huán)境指標(biāo)。

5.3 冷水魚養(yǎng)殖尾水修復(fù)效果評價(jià)技術(shù)體系構(gòu)建

開展冷水魚養(yǎng)殖尾水修復(fù)效果評價(jià)技術(shù)研究。從水質(zhì)檢測理化因子中篩選出水質(zhì)健康評價(jià)指標(biāo)，建立養(yǎng)殖尾水修復(fù)效果綜合評價(jià)體系，為冷水魚養(yǎng)殖尾水治理技術(shù)研究提供參考依據(jù)。

5.4 養(yǎng)殖尾水不同修復(fù)模式運(yùn)行成本分析

開展“池塘修復(fù)”“水泥池修復(fù)（扣棚/露天）”“生態(tài)溝修復(fù)”多種模式的建設(shè)及運(yùn)行成本分析。

5.5 實(shí)現(xiàn)水質(zhì)在線監(jiān)測

通過安裝使用水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)（水溫、溶氧、pH、葉綠素、濁度）、太陽能供電系統(tǒng)、水下云臺攝像系統(tǒng)、系統(tǒng)監(jiān)視屏、電腦服務(wù)器、監(jiān)測系統(tǒng)軟件、手機(jī)便攜式監(jiān)測信息通訊系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)水質(zhì)在線監(jiān)測。

節(jié)水減排是生態(tài)優(yōu)先大背景下的必然選擇，開展冷水魚養(yǎng)殖尾水治理示范工程建設(shè)，構(gòu)建養(yǎng)殖生態(tài)屏障，可以有效保護(hù)冷水魚養(yǎng)殖水域生態(tài)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的保障。其成果可以在全國冷水魚養(yǎng)殖場進(jìn)行推廣，取得的研究數(shù)據(jù)將為政府及相關(guān)部門實(shí)現(xiàn)漁業(yè)發(fā)展目標(biāo)提供可靠的科學(xué)依據(jù)和堅(jiān)強(qiáng)的技術(shù)支撐，對推動(dòng)冷水魚養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展，繁榮漁業(yè)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)脫貧增收和社會穩(wěn)定發(fā)揮重要作用。

（收稿日期：2019-11-15）