養(yǎng)殖尾水生態(tài)處理技術(shù)研究

王秀文 孫宏佶 孟智仁 張 蕾

（大連海洋大學(xué)，遼寧 大連 116023）

社會(huì)日新月異的發(fā)展，我國經(jīng)濟(jì)水平迅速提升。在人們生活水平提高的同時(shí)，市場對于水產(chǎn)品和水產(chǎn)養(yǎng)殖也有了更高的要求。社會(huì)對于水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水的處理關(guān)注度越來越高。機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的同時(shí)，尾水的處理也變的越來越重要。很多方法在尾水處理過程中，處理效果可能不錯(cuò)，但是會(huì)存在成本過高、產(chǎn)生一系列副產(chǎn)物等問題。生態(tài)處理技術(shù)是基于自然狀態(tài)下，引入分解者、生產(chǎn)者、消費(fèi)者，在處理尾水的同時(shí)，還能夠帶來一系列的經(jīng)濟(jì)效益。

1.水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水的特點(diǎn)

傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式中，池塘高密度養(yǎng)殖使得水體中含有大量的飼料、糞便殘留物。使得水體中污染物濃度越來越大。自然狀態(tài)下分解之后，會(huì)導(dǎo)致水體中含有大量氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、和一些被污染的有機(jī)生物。總氮、總磷含量較高，有毒物質(zhì)極少，重金屬的含量也相對較低。水質(zhì)會(huì)間接影響到水產(chǎn)品的質(zhì)量，水質(zhì)不好會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)殖水產(chǎn)品出現(xiàn)生長緩慢、肉質(zhì)不佳等情況。污染的水體未經(jīng)處理排放更是會(huì)對周邊環(huán)境造成影響。

2.水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水常用處理方法

2.1 物理方法。主要采用方法大多是機(jī)械過濾、氣泡分離法、沉淀法等。能夠快速除去尾水中的懸浮物。但是對可溶性有機(jī)物、無機(jī)物及總氮、總磷的去除效果不佳。

2.2 化學(xué)方法。主要采用漂白粉消毒法、生石灰消毒法、絮凝劑和助絮凝劑沉淀法。漂白粉法和生石灰消毒法可以殺死尾水中的細(xì)菌病毒等，而絮凝劑和助絮凝劑法常被用于水體懸浮物的去除。向養(yǎng)殖尾水中加入正電荷的鋁鹽、鐵鹽、氫氧化鈣等絮凝劑使膠狀離子絮凝下沉，從而達(dá)到絮凝目的。這些方法對水體中有機(jī)物、無機(jī)物、總氮、總磷處理效果不佳，無法達(dá)到尾水處理的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 生物方法。主要采用生物膜法和活性污泥法。生物膜法是使微生物附著在載體表面，污水在流經(jīng)表面的過程中，通過有機(jī)營養(yǎng)物的吸附、氧氣向膜內(nèi)部擴(kuò)散以及在膜中所發(fā)生的生物氧化等作用對污染物進(jìn)行分解?；钚晕勰喾ㄊ菍⑽勰嘧鳛橹饕橘|(zhì)，在曝氣池中通過吸附、懸浮氧化分解等特點(diǎn)處理水中有機(jī)污染源的一種方法。生物處理法處理效果較好，需要專業(yè)的設(shè)備支持以及人力運(yùn)行。

2.4 生態(tài)方法。生態(tài)處理技術(shù)是采用生物技術(shù)等措施對水產(chǎn)養(yǎng)殖中的氮、磷等營養(yǎng)元素進(jìn)行吸附、轉(zhuǎn)化及吸收利用，達(dá)到凈化水質(zhì)，防止水體富營養(yǎng)化目的的技術(shù)。常用生態(tài)技術(shù)包括生態(tài)凈化塘和生態(tài)溝渠等?？梢愿鶕?jù)處理需求，配置植物及水生動(dòng)物。和工業(yè)廢水相比，養(yǎng)殖尾水有機(jī)物濃度不高，重金屬濃度極低，很適合生態(tài)方法去處理。

3.水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水生態(tài)處理技術(shù)

3.1 生態(tài)凈化塘。生態(tài)塘一般用于污水的深度處理中，使用天然或人工池塘，也被稱為深度處理塘。進(jìn)水的污染物濃度不能過高，通過在塘中種植水生植物、養(yǎng)殖水生動(dòng)物，人工構(gòu)建一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，太陽能作為初始能源，通過生態(tài)塘中多級食物鏈物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和能量的傳遞。將進(jìn)入塘中污水的污染物進(jìn)行分解和轉(zhuǎn)化。該系統(tǒng)由缺氧池、好氧池和水草池組成， 旨在在多棲息地系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)協(xié)同處理效果。該系統(tǒng)集同化、分解、截留、吸收、吸附、過濾等處理效果于一體。不僅可以去污，還可以通過水生植物和水生動(dòng)物的養(yǎng)殖等進(jìn)行資源回收和養(yǎng)殖獲利，使污水去除和養(yǎng)殖利用相結(jié)合。這種生態(tài)池塘系統(tǒng)具有投資、運(yùn)營和管理少的優(yōu)點(diǎn)。通過高效新型池塘系統(tǒng)的研究、開發(fā)和應(yīng)用，生態(tài)池塘系統(tǒng)獲得了新的發(fā)展。

圖1 生態(tài)塘系統(tǒng)運(yùn)行原理

生態(tài)塘在污水處理和資源化利用方面，有很明顯的優(yōu)勢：

3.1.1 結(jié)構(gòu)簡單，就地建設(shè)。生態(tài)塘一般建在養(yǎng)殖區(qū)域附近，一般占總面積的生態(tài)凈化塘按養(yǎng)殖面積的10%～20%左右建設(shè)，設(shè)置在養(yǎng)殖池塘的下游或地勢低洼地區(qū)。

3.1.2 可以實(shí)現(xiàn)污水的回收再利用。處理過的養(yǎng)殖尾水，不僅可以繼續(xù)養(yǎng)殖水產(chǎn)品，還可以用于農(nóng)業(yè)灌溉等，使經(jīng)濟(jì)效益大大增加。

3.1.3 處理成本較低。不僅是在處理污水方面，在維護(hù)設(shè)施方面，生態(tài)塘的建設(shè)及運(yùn)行成本都較低，太陽能為生態(tài)塘中的藻類及植物提供了太陽能，并且使水體保持適宜的溫度。藻類、細(xì)菌、微生物、水生動(dòng)物等進(jìn)行正常生長代謝，凈化污水。降低有機(jī)質(zhì)的濃度。

3.1.4 美化環(huán)境，建立生態(tài)景觀。生態(tài)塘由于豐富的水資源，周圍會(huì)形成穩(wěn)定的植物群落，可以作為良好的生態(tài)景觀。且經(jīng)過處理的水引入其他人工湖中，也可以作為景觀和游覽。

生態(tài)塘種類：厭氧塘、兼性塘、好氧塘、水生植物塘、養(yǎng)魚塘、水禽養(yǎng)殖塘和貯存塘，并通過不同的組合形成了多樣的生態(tài)結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)的生態(tài)凈化塘，大多含有細(xì)菌和藻類以幫助塘內(nèi)的有機(jī)污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水、氨氮、硝酸鹽、磷酸鹽等產(chǎn)物。藻類通過光合作用，又吸收利用了這些物質(zhì)，大量的營養(yǎng)物質(zhì)使得藻類增殖，同時(shí)釋放出氧氣，能夠作為好氧細(xì)菌的氧源，使其繼續(xù)氧化降解有機(jī)質(zhì)。但是，傳統(tǒng)的生態(tài)凈化塘由于只有分解者和生產(chǎn)者，使得水體中的TSS和BOD含量會(huì)越來越高，水體造成了二次污染，和尾水處理初衷相悖。要改善這種情況的話，需要在生態(tài)池中加入微孔過濾、絮凝、沉淀池、空氣浮選池等過濾裝置，但是增加了器材與維護(hù)成本，不符合建設(shè)生態(tài)塘的最初理念?，F(xiàn)在很多生態(tài)塘添加了消費(fèi)者這一群體，根據(jù)需求配置相應(yīng)的動(dòng)物，引入生長能力較強(qiáng)的濾食浮游生物及草食性雜食性的水生動(dòng)物，如螺螄、蚌、花白鰱、草魚等。生態(tài)凈化塘應(yīng)該定期維護(hù)，避免由于廢水中有機(jī)質(zhì)過高、造成水體富營養(yǎng)化或魚類等動(dòng)物對環(huán)境不適應(yīng)而大批量死亡。生態(tài)凈化塘的缺點(diǎn)：不容易受極端天氣影響，但易產(chǎn)生不良?xì)怏w和滋生蠅蟲。

圖2 新型示范案例尾水生態(tài)處理系統(tǒng)流程圖

在水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模很大、污染物濃度過高的時(shí)候，我們可以通過對不同生態(tài)塘的組合，使得生態(tài)塘的凈化處理更加高效，比如新型示范案例，就是通過連接厭氧塘、兼性塘、好氧塘、水生種植物塘、水禽養(yǎng)殖塘，從而達(dá)到高效處理尾水。

3.2 生態(tài)溝渠。生態(tài)溝渠是指具有一定寬度和深度，由水、土壤和生物組成，具有自身獨(dú)特結(jié)構(gòu)并發(fā)揮相應(yīng)生態(tài)功能的農(nóng)田溝渠生態(tài)系統(tǒng)，也稱之為農(nóng)田溝渠濕地生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)溝渠能夠通過截留泥沙、土壤吸附、植物吸收、生物降解等一系列作用，減少水土流失，降低進(jìn)入地表水中氮、磷的含量。

圖2 生態(tài)溝渠刨面結(jié)構(gòu)圖

生態(tài)攔截型溝渠系統(tǒng)主要由工程部分和生物部分組成，工程部分主要包括渠體及生態(tài)攔截壩、節(jié)制閘等，生物部分主要包括渠底、渠兩側(cè)的植物、浮游生物及塘內(nèi)動(dòng)物等；兩側(cè)溝壁和溝底可以選擇由蜂窩狀水泥板等組成，兩側(cè)溝壁具有一定坡度，坡度根據(jù)需求設(shè)置，溝體比較深，溝里相隔一定距離構(gòu)建小壩減緩水速、延長水力停留時(shí)間，流水中攜帶的顆粒物質(zhì)和養(yǎng)分等可以沉降和去除。

圖3 生態(tài)渠實(shí)景圖

生態(tài)溝渠通常采用梯形斷面、和植生型防滲砌塊技術(shù)，系統(tǒng)主要由工程部分和植物部分組成，其兩側(cè)溝壁一般采用蜂窩狀水泥板?？梢酝ㄟ^節(jié)制閘連接不等高的生態(tài)渠。由工程和植物兩部分組成的生態(tài)攔截型溝渠系統(tǒng)，使得流水?dāng)y帶的顆粒物沉淀，延緩水力停留時(shí)間。微生物能夠吸收溝內(nèi)的養(yǎng)分，同時(shí)水生植物的存在可以加速氮、磷界面交換和傳遞，從而使污水中氮、磷的濃度快速減小，具有良好的凈化效果。

選擇生命力強(qiáng)、凈化能力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)的植物作為生態(tài)溝渠的主要植物。能夠吸收廢水中的氮磷等元素，從而降低水體中的有機(jī)質(zhì)。例如馬尾藻、蘆葦、茭白、梭魚草等大型藻類或水生植物均可在生態(tài)渠中局部種植。拿梭魚草來說，梭魚草就是多年挺水類植物，根系發(fā)達(dá)、喜歡潮濕肥沃的地方生長，是一種很好的固土護(hù)坡植物，在人工濕地中有大量應(yīng)用，非常適合引用在生態(tài)溝渠中。同樣，大部分根系發(fā)達(dá)的植物在生態(tài)溝渠中還可以起到緩沖減速、攔截吸收的作用，從而使凈化效果會(huì)更好。

生態(tài)溝渠由于大部分都是靠植物吸收有機(jī)質(zhì)去凈化水質(zhì)，由于植物生長周期的關(guān)系對水中氮磷的吸附較慢。而且植物在適宜季節(jié)吸收氮磷之后，植物衰老期由于枯萎腐爛等還會(huì)釋放到溝渠之中，沒有及時(shí)收割的話，就會(huì)使得生態(tài)渠造成二次污染。大部分野生溝渠中，植物經(jīng)濟(jì)效益低，人們不愿意進(jìn)行收割。如果生態(tài)渠中種植茭白等經(jīng)濟(jì)型植物，就可以促使人們進(jìn)行二次收割，有效防止衰老型植物向溝渠釋放氮磷造成的二次污染。生態(tài)渠中的植物對氮磷的吸收也是有限的，通過人為種植，如果在渠中種上茭白、水稻、空心菜、甄豆等，增加生物種類和群落結(jié)構(gòu)，合理搭配種植、充分利用渠中空間，不僅能夠提高水體的凈化程度，還可以帶來部分經(jīng)濟(jì)收益。

4.結(jié)語

如今水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水處理依舊很嚴(yán)峻，科研人員應(yīng)大力加強(qiáng)對尾水處理的研究，減少尾水排放對環(huán)境產(chǎn)生的危害。生態(tài)處理技術(shù)是目前比較重要的一種處理方法。長期運(yùn)行生態(tài)凈化塘和生態(tài)溝渠?？梢杂行账w中氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)，減輕水體的營養(yǎng)化程度。目前該工程在試驗(yàn)探索階段，管理機(jī)制并不是很健全。所以要在以下幾個(gè)方面多加考慮。

4.1 生態(tài)凈化塘和生態(tài)渠植物量低，生物量少，使得水質(zhì)不穩(wěn)定，特別是冬季溫度低，水生植物容易死亡，微生物活性低，需要加大植物種植密度，特別是能夠抗寒的植物，如黑麥草、水芹等。能夠保證冬天的去除情況。

4.2 溝內(nèi)植物死亡未及時(shí)收割，造成水質(zhì)二次污染。應(yīng)該對生態(tài)渠中植物及時(shí)收割，可以有效去除水體中的氮磷并且促進(jìn)植物生長。

4.3 生態(tài)塘和生態(tài)渠枯水期保水質(zhì)量較差。大量植物干枯死亡?？梢詫ι鷳B(tài)渠設(shè)置閘門，增加水體流動(dòng)，保證生態(tài)渠內(nèi)一直有10cm以上的水，供給植物的正常生長。

4.4 生態(tài)溝渠和生態(tài)凈化塘應(yīng)該定期維護(hù)，并對生態(tài)凈化效果進(jìn)行檢測。一般情況下，水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水經(jīng)過生態(tài)凈化處理后，總氮的平均去除率應(yīng)不低于50%，總磷的平均去除率應(yīng)不低于40%。