植物提取液治理水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水的工程實(shí)踐

錢福根，閔 婕，錢 韌，周靜華，盧仁杰

(1.蘇州市福根植物水處理有限公司，江蘇蘇州 215555；2.蘇州市常熟市辛莊鎮(zhèn)人民政府，江蘇蘇州 215555；3.蘇州市相城區(qū)水產(chǎn)技術(shù)推廣站，江蘇蘇州 215131；4.江蘇省蘇州環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇蘇州 215000)

我國(guó)是傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖大國(guó)，水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量占漁業(yè)產(chǎn)量76%，2018年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值12 815.4億元，產(chǎn)量為4 991萬(wàn)t，養(yǎng)殖面積已達(dá)71 890 km2，其中，淡水養(yǎng)殖面積為51 460 km2(《2018年全國(guó)漁業(yè)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)公報(bào)》)，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)已成為國(guó)家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。目前，我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)仍沿用大量消耗資源和粗放式經(jīng)營(yíng)的傳統(tǒng)方式，養(yǎng)殖過(guò)程中過(guò)量的投喂和用藥，極大地惡化了水質(zhì)環(huán)境，影響了水產(chǎn)品質(zhì)量，加劇了水產(chǎn)病害的發(fā)生，使得水產(chǎn)品質(zhì)量安全、水環(huán)境污染、水產(chǎn)養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題日益凸顯。因此，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)只有真正解決了最根本的“水”的問(wèn)題，才能在此基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，向著集約化養(yǎng)殖、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、規(guī)范化操作、信息化管理的綠色健康養(yǎng)殖方向發(fā)展。

1 養(yǎng)殖尾水污染成因

1.1 可供利用的漁業(yè)淡水資源正遭受不同程度的污染

隨著城鄉(xiāng)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展，城鎮(zhèn)人口的不斷增加，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥、農(nóng)藥等大量使用，大量未經(jīng)處理的污水排入江湖，加之養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展和漁船及魚(yú)類加工企業(yè)所造成的漁業(yè)自身污染問(wèn)題，使?jié)O業(yè)環(huán)境生態(tài)遭到不同程度的破壞。

1.2 水產(chǎn)養(yǎng)殖造成的水污染

近幾年來(lái)，在經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)下，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)無(wú)序發(fā)展，逐漸由半集約化養(yǎng)殖方式轉(zhuǎn)向高度集約化養(yǎng)殖方式。這些水產(chǎn)養(yǎng)殖模式中產(chǎn)生的殘餌、殘骸、魚(yú)體排泄物和施放的藥物都要在水體中分解并消耗溶氧，有機(jī)氮分解的產(chǎn)物主要成分為氨氮，水中的溶氧降低，氨氮上升，造成水質(zhì)惡化，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖水環(huán)境產(chǎn)生了污染。

1.3 水產(chǎn)養(yǎng)殖污水排放破壞了周圍環(huán)境，加劇了與環(huán)境污染控制的矛盾

水產(chǎn)養(yǎng)殖迅猛發(fā)展，使當(dāng)今養(yǎng)殖污水排放量巨增，超過(guò)了環(huán)境容量和環(huán)境自凈能力，導(dǎo)致藻類大量繁殖，產(chǎn)生多種毒素，污染水體、土壤和空氣， 最終形成“池塘水體—土壤—養(yǎng)殖生物—大氣”連鎖污染，通稱為立體污染[1]。

2 解決對(duì)策

2.1 水產(chǎn)養(yǎng)殖中水質(zhì)調(diào)控方法

目前，國(guó)內(nèi)外水產(chǎn)養(yǎng)殖中水質(zhì)調(diào)控方法主要是物理方法、化學(xué)方法和生物方法。其中，物理方法對(duì)含氮、磷的可溶性物質(zhì)去除效果不夠理想，化學(xué)方法中某些制劑的增加對(duì)養(yǎng)殖產(chǎn)品有一定的副作用，生物方法主要是生物接觸氧化法、曝氣生物濾池和投加生物促進(jìn)劑等，其結(jié)果行業(yè)內(nèi)還在探索中。

2.2 植物提取液水處理劑

植物提取液水處理劑，從純天然植物中提取漿汁，對(duì)環(huán)境無(wú)毒無(wú)害，對(duì)水生動(dòng)植物友好，并有保生促健作用。植物提取液和生態(tài)處理技術(shù)治理養(yǎng)殖尾水并循環(huán)利用，達(dá)到提高養(yǎng)殖產(chǎn)品品質(zhì)、充分利用水資源、加強(qiáng)水環(huán)境保護(hù)的目的。

自2013年起，該處理劑應(yīng)用于黑臭河道治理工程，取得了良好的效果，治理后河道水體中的氨氮、總磷等指標(biāo)達(dá)到國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ類，河道恢復(fù)原生狀態(tài)。經(jīng)第三方專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)連續(xù)3年跟蹤檢測(cè)，水體主要指標(biāo)依然保持在國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類。闡述植物提取液處理劑及技術(shù)治理黑臭河道的論文已發(fā)表于2018年第7期《凈水技術(shù)》。

3 植物提取液水處理技術(shù)特點(diǎn)

(1)原位治理，循環(huán)利用，零排放。本技術(shù)在養(yǎng)殖基地采用原位治理，不需要增設(shè)專門(mén)的處理設(shè)施，投資省，見(jiàn)效快。水質(zhì)達(dá)標(biāo)后循環(huán)利用，零排放，既節(jié)約水資源，又保護(hù)水環(huán)境。

(2)回歸自然，無(wú)二次污染?；貧w大自然已是目前環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域一個(gè)大趨勢(shì)。植物提取液水處理劑為純天然綠色制劑，對(duì)生物無(wú)害，對(duì)環(huán)境友好，對(duì)自然親和，無(wú)二次污染。

(3)有利于提高水產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。植物提取液水處理劑中含有多種微量元素和特效成分，有利于水產(chǎn)品生長(zhǎng)并保持健康狀態(tài)。對(duì)抗生素之類的微量新興污染物處理徹底，水產(chǎn)品質(zhì)量高。

(4)治理效率高，效果好。植物提取液水處理劑，可以根據(jù)不同的水質(zhì)和治理要求，通過(guò)合理的配伍，針對(duì)性地制備符合不同要求的藥劑，凈化水體中各類污染物，治理效率高、治理效果好。

(5)適用范圍廣。本技術(shù)可用于各種淡水魚(yú)、蝦、蟹類養(yǎng)殖水體治理，也可用于河道、湖泊園林及住宅小區(qū)景觀水體治理、海綿城市水質(zhì)凈化，對(duì)農(nóng)業(yè)面源水體污染治理也有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[2]。

4 材料與方法

4.1 福根1#制劑

本制劑的原料均為多種植物及中草藥干料，根據(jù)水體中污染物成分，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)黃芩、石見(jiàn)穿、黃連、絡(luò)石藤、灸麻黃、澤瀉、骨碎補(bǔ)、連翹等多種中草藥干料進(jìn)行配伍，水煎熬制，熬制時(shí)間約為3 h。1#制劑原液與清水按1∶15稀釋，噴灑劑量與待處理尾水量的比例是1∶105[3-5]。

“福根1#”制劑具有解毒解表等功效，噴灑在清淤后的處理池底部，為培養(yǎng)土著微生物、促進(jìn)土著微生物的生長(zhǎng)、提升土著微生物的活性奠定基礎(chǔ)。

4.2 福根2#制劑

本制劑原料均為多種植物鮮料，半夏、黃柏、魚(yú)腥草、龍葵、蛇莓、鬼箭羽、犁頭草等多種新鮮植物季節(jié)性采集或購(gòu)置后打成漿汁，在冰點(diǎn)下冷凍保存?zhèn)溆谩Ｍ斗胖苿r(shí)，將解凍后的制劑原液，根據(jù)污染物的成分、濃度進(jìn)行配伍，與清水按1∶10的比例稀釋，噴灑于待處理污水表層。噴灑劑量與待處理尾水量的比例是1∶105[3-5]。

“福根2#”制劑具有多種微量元素和特效成分，如過(guò)氧化物酶等，同時(shí)，還含有多個(gè)共軛雙鍵體系，具有較強(qiáng)的氧化還原能力，能夠與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到降解水體中有機(jī)污染物的能力。噴灑在污染水體表層，對(duì)繁殖土著微生物也有著一定的促進(jìn)生長(zhǎng)的作用。

上述制劑還具有一定的絮凝作用，可使水體中的大分子物質(zhì)絮凝沉淀，以提高水體的透明度，同時(shí)相應(yīng)地降低水體中污染物的濃度。在上述因子的共同作用下，被治理的水體污染物的濃度下降，結(jié)合本制劑與同時(shí)進(jìn)行的水體良性循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)(健康生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者)協(xié)同凈化水體的作用下，一段時(shí)間后水體清澈見(jiàn)底。

4.3 治理后水體的檢測(cè)方法

分別委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)：蘇州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心、蘇州市華測(cè)檢測(cè)技術(shù)有限公司、譜尼測(cè)試集團(tuán)江蘇有限公司，由專人負(fù)責(zé)提取水樣并測(cè)定，檢測(cè)方法如表1所示。

表1 檢測(cè)方法Tab.1 Detection Methods

5 工程應(yīng)用實(shí)例

在蘇州市相城區(qū)陽(yáng)澄湖鎮(zhèn)戴溇水產(chǎn)養(yǎng)殖基地，采用植物提取液水處理技術(shù)治理養(yǎng)殖尾水，進(jìn)行從4月-5月水產(chǎn)品幼苗期，到6月-8月生長(zhǎng)期，再到9月-10月成熟期，11月-12月收獲期等整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程的尾水治理。第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)6個(gè)批次的水體檢測(cè)報(bào)告顯示，該技術(shù)可以有效去除養(yǎng)殖尾水中的污染物，水質(zhì)指標(biāo)完全優(yōu)于國(guó)家淡水漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到國(guó)家地表水標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ～Ⅲ類，符合水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域水質(zhì)要求。同時(shí)，經(jīng)過(guò)治理后的水體引入清水渠，可以重復(fù)利用，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約水資源、保護(hù)水環(huán)境的目標(biāo)。

(1)工程名稱：蘇州市相城區(qū)戴溇水產(chǎn)養(yǎng)殖基地尾水治理及閉路循環(huán)示范工程。

(2)工程規(guī)模：養(yǎng)殖區(qū)域面積約166 666.5 m2，治理水體約17 × 104m3；處理池面積約5 000 m2，水深3 m，蓄水量約1.5×104m3；養(yǎng)殖水產(chǎn)品為螃蟹、鱸魚(yú)、河蝦。

(3)植物水處理制劑用量：“福根1#”制劑，處理池存水量為1.5 × 104m3，一次噴灑1#制劑0.15 m3(150 kg)；“福根2#”制劑，處理池存水量為1.5 × 104m3，一次噴灑2#制劑0.15 m3(150 kg)。

(4)養(yǎng)殖基地水體閉路循環(huán)如圖1所示。

養(yǎng)殖區(qū)域內(nèi)構(gòu)筑排水溝、清水渠和尾水處理池，養(yǎng)殖塘內(nèi)尾水進(jìn)入排水溝，排水溝也是尾水囤積渠。尾水進(jìn)入處理池，用植物提取液(中草藥)技術(shù)處理尾水。治理達(dá)標(biāo)后的水體排入清水渠，即進(jìn)入清水儲(chǔ)存區(qū)待用。

(5)尾水治理工藝流程如圖2所示。

圖1 蘇州市相城區(qū)戴溇養(yǎng)殖基地養(yǎng)殖水閉路循環(huán)工藝流程Fig.1 Flow Chart of Closed Cycle of Aquaculture Water in Dailou Aquaculture Base, Xiangcheng District, Suzhou City

圖2 養(yǎng)殖尾水治理工藝流程圖Fig.2 Flow Chart of Aquaculture Tail Water Treatment Process

一個(gè)批次的尾水治理時(shí)間約需要20 d(氣溫≥12 ℃)。

① 整治清理尾水處理池底泥：采用挖掘機(jī)及人工輔助，對(duì)原有尾水區(qū)進(jìn)行底部淤泥清理，以便應(yīng)用本技術(shù)展開(kāi)尾水治理。

② 處理池底部噴灑“福根1#”制劑：采用噴霧器，將藥劑噴灑在處理池底部。噴灑藥劑量與尾水量的比例是1∶105，處理池一次噴灑藥劑量為0.15 m3(150 kg)。底泥打成泥漿作為藥劑載體，使其與投放的藥劑充分混和成藥泥。

③ 尾水進(jìn)入處理池：將養(yǎng)殖尾水引入處理池。

④ 水面噴灑“福根2#”制劑：采用噴霧器，將稀釋后的藥劑噴灑在處理池水面，處理池一次噴灑藥劑量為0.15 m3(150 kg)。

⑤ 曝氣、攪拌、沉淀：采用曝氣泵曝氣、攪拌，促使“福根1#”、“福根2#”制劑得到充分混合后產(chǎn)生功效，對(duì)污染水體產(chǎn)生作用。按水體污染程度和污水量，決定曝氣時(shí)間，曝氣量約為1 000 m3/h，沉淀時(shí)間為20 h，再進(jìn)行二次曝氣，再沉淀，直至水清。

⑥ 打撈水面漂浮物，對(duì)已完成治理的水體表面的漂浮物進(jìn)行打撈，清除干凈。

⑦ 將治理達(dá)標(biāo)后的水體，引入清水渠，待養(yǎng)殖戶抽取使用。

⑧ 在清水渠內(nèi)種植菖蒲、車輪草等挺水、沉水植物，投放鰱魚(yú)、螺螄等水生動(dòng)物，構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)，保持清水渠水質(zhì)[6]。

(6)采用植物提取液水處理技術(shù)治理水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水，提高存活率及個(gè)體重量，以螃蟹養(yǎng)殖為例(表2)。

表2 螃蟹養(yǎng)殖對(duì)比Tab.2 Conparison of Crab Cultivation

每666.66 m2投放蟹苗800只，試驗(yàn)池塘出產(chǎn)660只，對(duì)比池塘550只，存活率提高13.75%。

① 治理后的循環(huán)水與外源水相比，大幅度削減了外源水體中的重金屬含量。

② 氨是蛋白質(zhì)分解的最終產(chǎn)物，以氨離子和非氨離子兩種形式存在于水體中，氨氮的濃度高對(duì)蟹苗生長(zhǎng)、發(fā)育的危害性較大。尤其是非離子氨能損傷幼體的鰓組織，影響其攝食量，使其活動(dòng)能力減弱，嚴(yán)重時(shí)引起死亡，最終勢(shì)必降低育苗的產(chǎn)量。試驗(yàn)池塘和對(duì)比池塘相比，試驗(yàn)池塘的水質(zhì)狀況明顯優(yōu)于對(duì)比池塘，為蟹苗提供了良好的生存及生長(zhǎng)環(huán)境[7]。

③ 試驗(yàn)池塘采用植物提取液治理后的養(yǎng)殖水，植物制劑來(lái)自自然，含有多種微量元素和特效成分，對(duì)水產(chǎn)品有著保生促健作用，提高了存活率。

④ 陽(yáng)澄湖大閘蟹之所以出名，源于它特定的土壤、水質(zhì)等生存條件，通過(guò)植物提取液水處理技術(shù)的治理，在削減污染物的同時(shí)，養(yǎng)殖塘底泥中的常量元素(鉀、鈣、鎂、鋅、鈉)的不斷滲出并作為天然物質(zhì)增加了大閘蟹的鮮美度。同時(shí)，優(yōu)良的水質(zhì)使得螃蟹個(gè)體體重增加，不小于225 g/只的螃蟹出產(chǎn)比例增加了21.88%，銷售價(jià)格隨之提高。

⑤ 表2對(duì)比塘，底部未清淤，使用的是外源水，間隔性實(shí)施水中充氧作業(yè)。

(7)采用植物提取液水處理技術(shù)治理水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水，其水體中各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于外源水。在同等氣候條件下，整個(gè)養(yǎng)殖周期內(nèi)，試驗(yàn)池塘比對(duì)比池塘換水次數(shù)減少2～3次，減少了養(yǎng)殖水體污染物向周圍水體的排放量，減少了對(duì)外源水環(huán)境的破壞，同時(shí)節(jié)約了水資源。

(8)從4月水產(chǎn)品幼苗階段開(kāi)始，到12月收獲期，歷經(jīng)8個(gè)月，進(jìn)行了6個(gè)批次的治理水體檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 戴溇養(yǎng)殖基地尾水治理檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Tab.3 Test Data for Tail Water Treatment in Dailou Aquaculture Base

(9)植物提取液制劑從純天然植物中提取，含有多種微量元素和特效成分，對(duì)水產(chǎn)品有著保生促健、提高存活率的作用，存活率提高了13.75%，增加收益110只/(666.66 m2)× 40元/只=4 400元/(666.66 m2)。

優(yōu)良的水質(zhì)使得螃蟹個(gè)體體重增加，不小于250 g/只的螃蟹出產(chǎn)比例增加了21.88%。根據(jù)2019年市場(chǎng)行情，個(gè)體重量在200～225 g的螃蟹銷售價(jià)格為60元/只，個(gè)體重量在250 g以上的螃蟹，按每只增值30%，即78元/只計(jì)算，試驗(yàn)池塘大螃蟹增收2 730元/(666.66 m2)。

水質(zhì)優(yōu)良提高了螃蟹鮮美度，按每只增值10元計(jì)算，增加效益6 600元。存活率提高，大螃蟹增加，鮮美度增加，3項(xiàng)合計(jì)：4 400+2 730 +6 600=13 730元/(666.66 m2)

6 投資與處理成本

本工程為技術(shù)試驗(yàn)工程，故以實(shí)際發(fā)生費(fèi)用，核算治理成本。工程治理面積為166 665 m2，治理水體約17 × 104m3。

6.1 制劑直接成本

制劑直接成本為2.5元/m3，如表4所示。

表4 中草藥直接成本Tab.4 Direct Costs of Herbal Medicines

6.2 其他成本項(xiàng)目

人工費(fèi)為4.12元/m3；電費(fèi)為0.02元/m3；機(jī)械租賃費(fèi)為0.31元/m3；專利使用費(fèi)為0.88元/m3；管理費(fèi)0.47元/m3；尾水治理單位成本為2.5+4.12+0.02+0.31 + 0.88 + 0.47=8.30元/m3。

7 結(jié)論與展望

植物提取液水處理劑，是以純天然植物為原材料配伍而成的綠色制劑，無(wú)二次污染，目前尚未發(fā)現(xiàn)任何副作用。治理后的水體主要指標(biāo)氨氮濃度由0.565 mg/L下降到0.02 mg/L，總氮濃度由1.7 mg/L下降到0.8 mg/L，達(dá)到并超過(guò)國(guó)家地表水標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類。養(yǎng)殖用水可以循環(huán)重復(fù)使用，減少了養(yǎng)殖池塘換水次數(shù)，真正實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)零排放，不但可以節(jié)約水資源，同時(shí)能有效避免養(yǎng)殖業(yè)尾水外排造成的水體污染，從源頭上保護(hù)了水環(huán)境。

采用植物提取液制劑治理養(yǎng)殖水產(chǎn)尾水，并開(kāi)啟循環(huán)水養(yǎng)殖模式，可以有效切斷水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染源頭，避免給漁民、企業(yè)、甚至給國(guó)家?guī)?lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失，避免給消費(fèi)者的健康帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)，以最小的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)成本，在獲取優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)品的同時(shí)，保護(hù)水產(chǎn)養(yǎng)殖資源和環(huán)境，使我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展走上生態(tài)、健康可持續(xù)發(fā)展之路。