生態(tài)塘對(duì)養(yǎng)殖池塘污水氨氮和亞硝酸鹽去除的研究

文/蒙烽 黃龍 韋木蓮 吳雅麗

試驗(yàn)把五個(gè)池塘作為研究對(duì)象，兩個(gè)生態(tài)塘作為養(yǎng)殖池塘污水的處理塘，另外三個(gè)作為養(yǎng)殖池塘，由測(cè)到數(shù)據(jù)可知，生態(tài)塘對(duì)養(yǎng)殖池塘水體中的氨氮（NH3-N）每日平均去除率達(dá)到40.9%，去除率差異顯著（P＜0.05），亞硝酸鹽（NO2-N）每日平均去除率達(dá)到36.2%，差異顯著（P＜0.05），達(dá)到去除氨氮和亞硝酸鹽作用。經(jīng)過(guò)處理后的養(yǎng)殖池塘，氨氮和亞硝酸鹽出現(xiàn)遞減，沒有上升的趨勢(shì)，由此可知，生態(tài)塘處理后的養(yǎng)殖水體對(duì)養(yǎng)殖魚塘氨氮和亞硝酸鹽質(zhì)量濃度有去除作用，可達(dá)到凈化養(yǎng)殖水質(zhì)的效果。

近年，池塘養(yǎng)殖的密度日益增大，甚至超過(guò)池塘本身的容納能力，造成養(yǎng)殖水體富營(yíng)養(yǎng)化，水質(zhì)污染，導(dǎo)致魚體生長(zhǎng)緩慢，成品品質(zhì)下降，已經(jīng)不符合綠色健康生態(tài)養(yǎng)殖的發(fā)展需求。因?yàn)槌靥琉B(yǎng)殖密度過(guò)大，養(yǎng)殖餌料投喂增多，隨之養(yǎng)殖水體的氨氮和亞硝酸鹽增多。有研究表明，在池塘養(yǎng)殖投喂的飼料中，有5%～10%未被魚類食用，而被養(yǎng)殖魚類食用的飼料中又有25%～30%以糞便形式排出體外。養(yǎng)殖池塘的廢水、殘餌和排泄物直接通過(guò)排水渠排出體外，未經(jīng)處理容易造成養(yǎng)殖水質(zhì)資源的浪費(fèi)和水環(huán)境的污染。所以，改變這種資源浪費(fèi)的養(yǎng)殖方式需要把未被利用的氮化合物利用起來(lái)，把排出體外的養(yǎng)殖污水重新利用起來(lái)，徹底實(shí)現(xiàn)淡水池塘養(yǎng)殖廢水“零排放”，減少水環(huán)境污染。

一、材料與方法

（一）池塘系統(tǒng)的構(gòu)建

池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)由養(yǎng)殖池塘和生態(tài)塘兩個(gè)部分組成。養(yǎng)殖污水處理是把養(yǎng)殖池塘的水體通過(guò)潛水泵提升到進(jìn)水渠，再?gòu)倪M(jìn)水渠流動(dòng)到生態(tài)塘，一段時(shí)間后養(yǎng)殖污水的氮化合物在生態(tài)塘內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)化和吸收，接著養(yǎng)殖水自流到養(yǎng)殖池塘，形成一個(gè)循環(huán)的養(yǎng)殖系統(tǒng)（圖1）。

由圖1可知，養(yǎng)殖池塘分別為1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)魚塘，魚塘的形狀為長(zhǎng)方形，東西走向，長(zhǎng)為55m，寬為30m，面積為1650m2，魚塘的進(jìn)水都是從離地面90cm的DN300PVC管進(jìn)入，水位高為2.2m，且每個(gè)進(jìn)水口都有設(shè)置檢查井開關(guān)。生態(tài)塘的1號(hào)凈化池和2號(hào)凈化池是串聯(lián)起來(lái)的，每個(gè)生態(tài)塘的形狀也是長(zhǎng)方形，東西走向，規(guī)格同養(yǎng)殖池，1號(hào)凈化池為進(jìn)水渠的進(jìn)水口，設(shè)計(jì)水位高為2.6m，2號(hào)凈化池設(shè)計(jì)水位高2.4m，處理后的養(yǎng)殖水體從4號(hào)檢查井自流到養(yǎng)殖池塘。

圖1 養(yǎng)殖系統(tǒng)模式工藝圖

二、試驗(yàn)方法與結(jié)果分析

（一）試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在廣東省佛山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所進(jìn)行。生態(tài)塘的1號(hào)凈化池懸掛15條30m的無(wú)紡布生態(tài)基，南北走向，間隔2.5m。研究表明，無(wú)紡布生態(tài)基的應(yīng)用可以改變水體細(xì)菌群落構(gòu)成，增加養(yǎng)殖水體細(xì)菌群落多樣性，有利于細(xì)菌、藻類、浮游動(dòng)物和其他水生生物的生長(zhǎng)和繁殖，促進(jìn)喜歡定植于表面的細(xì)菌（如硝化細(xì)菌）的生長(zhǎng)，又能大大增加與水體的有效接觸，增加顆粒物與生物膜的接觸機(jī)會(huì)。水體底部放置35個(gè)氧氣盤微孔納米增氧，增加水體的溶解氧，投入規(guī)格為2cm的黃顙魚苗1500尾。2號(hào)凈化池淺水區(qū)四周種植輪葉黑藻，輪葉黑藻又叫黑藻，為多年生沉水草本植物，適應(yīng)能力強(qiáng)，生長(zhǎng)速度快、富集能力強(qiáng)，是凈化養(yǎng)殖污水的理想植物選擇，同時(shí)也是很多水生動(dòng)物的高蛋白青飼料，投入規(guī)格為1.5cm的羅氏沼蝦苗3萬(wàn)尾和規(guī)格為500g草魚10尾。2號(hào)養(yǎng)殖池作為試驗(yàn)塘，1號(hào)養(yǎng)殖池和3號(hào)養(yǎng)殖池作為對(duì)照塘，2018年6月22日分別投入規(guī)格為500g草魚1000尾，每天早上8:00和下午5:00各投喂一次，做到定時(shí)、定質(zhì)、定量、定點(diǎn)三定原則。

水樣采集和處理方法執(zhí)行《水質(zhì)和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》，氨氮和亞硝酸鹽用HACH DR-3900測(cè)定。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS22.0軟件統(tǒng)計(jì)，用單因子方差分析和Duncan's進(jìn)行多重比較和差異顯著性檢驗(yàn)。

（二）生態(tài)塘對(duì)氨氮和亞硝酸鹽去除作用

試驗(yàn)運(yùn)行期間，養(yǎng)殖池塘和生態(tài)塘都沒有發(fā)病情況，輪葉黑藻也生長(zhǎng)正常。2018年9月11日從2號(hào)魚塘抽取深度為50cm的養(yǎng)殖水體到生態(tài)塘，打開納米微孔增氧。有研究表明，與傳統(tǒng)的表面增氧設(shè)備相比，納米微孔增氧從底部對(duì)池塘進(jìn)行立體增氧的效果，增大了氣液的接觸面積和反應(yīng)時(shí)間，提高了氧氣利用率，節(jié)約60%～80%的電力消耗。研究表明，底層曝氣保證了水體中足量的溶氧，加速了水體底部的氨氮、亞硝酸鹽、硫化氫等有害物質(zhì)的氧化，降低了對(duì)水生生物的毒副作用，利于水生植物生長(zhǎng)，改善了養(yǎng)殖環(huán)境。關(guān)閉4號(hào)檢測(cè)井開關(guān)，防止水體流動(dòng)到其他養(yǎng)殖魚塘。9月11日測(cè)得氨氮的質(zhì)量濃度為0.557mg/L，亞硝酸鹽的質(zhì)量濃度為0.345mg/L。由表1數(shù)據(jù)分析可知，生態(tài)塘對(duì)養(yǎng)殖池塘水體中的氨氮（NH3-N）每日平均去除率達(dá)到40.9%，去除率差異顯著（P<0.05），亞硝酸鹽（NO2-N）每日平均去除率達(dá)到36.2%，差異顯著（P<0.05），經(jīng)過(guò)處理的養(yǎng)殖水質(zhì)的氨氮和亞硝態(tài)鹽始終維持在1.89mg/L和0.2mg/L以下，符合淡水池塘養(yǎng)殖用水標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到去除氨氮和亞硝態(tài)鹽作用。

（三）養(yǎng)殖池塘的水質(zhì)凈化作用

從2018年8月14日開始監(jiān)測(cè)養(yǎng)殖池塘1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)的氨氮和亞硝態(tài)鹽質(zhì)量濃度。每隔一周檢測(cè)一次數(shù)據(jù)，連續(xù)測(cè)定9周，數(shù)據(jù)如圖2和圖3所示。由圖2可知，1號(hào)養(yǎng)殖池和3號(hào)養(yǎng)殖池的氨氮質(zhì)量濃度隨著時(shí)間推移一直都在遞增，沒有下降趨勢(shì)，最后造成養(yǎng)殖水質(zhì)污染。2號(hào)養(yǎng)殖池在8月14日至9月11日氨氮質(zhì)量濃度也是在遞增的，在9月18日檢測(cè)氨氮有明顯的降低，這是因?yàn)樵?月11日抽取50cm水體到生態(tài)塘處理，處理3天后，9月14日水體自流到2號(hào)養(yǎng)殖池，所以氨氮質(zhì)量濃度降低了。9月25日到10月9日，氨氮也是一直都在遞減，沒有上升的趨勢(shì)，由此可知，生態(tài)塘處理后的養(yǎng)殖水體對(duì)養(yǎng)殖魚塘氨氮質(zhì)量濃度有去除作用，同理如圖3所知，亞硝酸鹽質(zhì)量濃度變化情況也是如此。可知，2號(hào)養(yǎng)殖池的氨氮和亞硝酸鹽的都有明顯降低，符合淡水池塘養(yǎng)殖用水標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到凈化養(yǎng)殖水質(zhì)的效果。

三、小結(jié)

生態(tài)塘+養(yǎng)殖池溏組合養(yǎng)殖是一種新的養(yǎng)殖模式，是改變傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式，提高養(yǎng)殖效益的一種方法。與其它養(yǎng)殖水質(zhì)處理不同的是，本次試驗(yàn)的生態(tài)塘是可以用于養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)價(jià)格高的品種，像蝦、貝類和蟹等。本試驗(yàn)還利用了沉水植物輪葉黑藻，輪葉黑藻可以為蝦和蟹類提供生長(zhǎng)空間和植物蛋白飼料，具有健康、生態(tài)的養(yǎng)殖特點(diǎn)。但是本試驗(yàn)還在完善階段，更多的設(shè)計(jì)方案還要進(jìn)一步改進(jìn)，最后，希望本次試驗(yàn)?zāi)転樗a(chǎn)業(yè)興旺，減少養(yǎng)殖污水排放和保護(hù)水環(huán)境提供新思路。

表1 生態(tài)塘氨氮和亞硝酸鹽每日去除率

圖2 養(yǎng)殖池塘氨氮的質(zhì)量濃度變化情況

圖3 養(yǎng)殖池塘亞硝酸鹽的質(zhì)量濃度變化情況