山塘養(yǎng)殖尾水綜合處理系統(tǒng)構(gòu)建與數(shù)字化應(yīng)用

黃福勇，唐金玉，鄭肥拓，陳煒，頡志剛，樓寶

（1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，浙江 杭州 310021；2.黃巖區(qū)水產(chǎn)技術(shù)推廣站，浙江 臺州 318020）

山塘指毗鄰山谷坡地修建、壩高5 m 以上，且具有泄洪和輸水建筑物、需水量為1 萬~10 萬m3水體的小型農(nóng)田水利工程。山塘在我國廣大山區(qū)發(fā)揮著供應(yīng)飲用水、提供灌溉水源、平衡調(diào)節(jié)供水、穩(wěn)定山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)等多種功能，還是我國發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖的重要區(qū)域。浙江全省共有山塘2 萬余座，總?cè)莘e6 億m3。隨著養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展，山塘養(yǎng)殖面臨著養(yǎng)殖密度過高、水體富營養(yǎng)化嚴重、養(yǎng)殖風(fēng)險加大等問題?，F(xiàn)以黃巖區(qū)麻車弄山塘（也稱菖蒲灣山塘）為例，構(gòu)建尾水綜合處理系統(tǒng)，實現(xiàn)養(yǎng)殖尾水達標排放。

1 山塘概況

麻車弄山塘位于臺州市黃巖區(qū)北洋鎮(zhèn)岙里村，為多品種混養(yǎng)山塘，面積1.09 hm2，山塘中間深、周邊淺，最深處>10 m，池塘放養(yǎng)大規(guī)格鯽、鳙和鱸等品種，配備3.0 kW 葉輪式增氧機2 臺。該山塘年產(chǎn)魚＞150 t，年總利潤＞60 萬元。

2 山塘養(yǎng)殖尾水系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 技術(shù)路線

綜合采用原位處理和異位處理相結(jié)合的方法，處理養(yǎng)殖尾水，實現(xiàn)達標排放。

2.1.1 原位處理

應(yīng)用智能增氧方法，增加山塘底層溶解氧濃度，同時釋放底層營養(yǎng)物質(zhì)，增加餌料生物量，經(jīng)濾食性魚類攝食，轉(zhuǎn)移山塘底層營養(yǎng)物質(zhì)。通過施用芽孢桿菌、光合細菌和EM 菌，投放生物蠟，調(diào)控池塘水質(zhì)。采用生態(tài)浮床，吸收水體營養(yǎng)鹽，有效降低水體氮、磷含量。

2.1.2 異位處理

養(yǎng)殖尾水自流式進入生物-沉淀池，池內(nèi)掛毛刷，形成生物膜，有效去除氨氮；自流式進入多功能尾水處理系統(tǒng)，去除懸浮物、浮游生物、生物碎屑等顆粒物質(zhì)；配備二氧化氯自動加藥設(shè)備，殺滅山塘養(yǎng)殖尾水中致病菌，通過氧化作用，去除硫化物以及土臭素和二甲基異冰片（2-MIB）等土腥味物質(zhì)。

2.2 尾水綜合處理與系統(tǒng)構(gòu)建

2.2.1 山塘智能增氧系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用

配備3.0 kW 葉輪式增氧機2 臺、溶氧控制儀1 臺。葉輪式增氧機適合大面積山塘的供氧需求，能快速提高水中溶氧量，加快水體底、表層水體交換，通過曝氣作用，提高水體含氧量，提高池塘初級生產(chǎn)力，促進水體去氮固磷。還可以有效抑制水體致病菌和病毒性疾病，去除池水中有害氣體，如氨、硫化氫、一氧化碳等。通過加裝溶解氧控制儀，可以破除溶解氧晝夜趨勢性變動對養(yǎng)殖魚的不利影響，同時還可以規(guī)避增氧不足或超量增氧，節(jié)省用電和管理成本。項目實施期間，溶氧控制儀設(shè)定值為4.0 mg/L。盡管通過溶氧控制儀自動增氧可減輕工作量，但在高溫期、悶熱天氣、多雨天氣，仍需定時巡塘，檢查儀器運行情況，觀察養(yǎng)殖魚活力、活動情況，降低養(yǎng)殖風(fēng)險。

2.2.2 山塘水質(zhì)微生物制劑調(diào)控

選用光合細菌、EM 菌、芽孢桿菌等微生物制劑，綜合使用，調(diào)控水質(zhì)。EM 菌等微生物制劑，具有固氮、固碳、氧化硫化物和促進有機物充分分解等作用，可以顯著降低水體中氨氮、亞硝酸鹽氮等富營養(yǎng)化或有毒有害物質(zhì)濃度，促進有機物的循環(huán)，達到凈化水體的目的。微生物制劑還可以有效抑制病毒、細菌和真菌等，減少魚病發(fā)生。微生物制劑在養(yǎng)殖魚類放養(yǎng)前1 周開始施用，之后2 周施用1 次，高溫期過后調(diào)整為1 月1 次。

2.2.3 生態(tài)浮床構(gòu)建

選用水生粉色美人蕉、西伯利亞鳶尾和黃菖蒲等水草，構(gòu)建生態(tài)浮床。水草重點選擇根系發(fā)達、生長迅速、凈水能力強的品種，同時因山塘水溫較低，應(yīng)選擇耐低溫品種。生態(tài)浮床除了能發(fā)揮凈水作用外，還能起到良好的美化景觀作用。因此在進行多種水生植物搭配、培育和浮床安裝時，還應(yīng)考慮環(huán)境美化效果和植物花期，盡可能做到景觀美、花期長、凈化效果好。項目實施期間，按山塘總面積的5%設(shè)計、安裝。浮床也可以按中空造型安裝，中間投放浮萍等漂浮生物。中空造型浮床不僅可以降低成本、節(jié)省開支，培育的浮萍豐富了植物種類且造型美觀，同時，浮萍還可以作為植食性及雜食性養(yǎng)殖魚類的新鮮餌料。

2.2.4 自流式多功能尾水處理系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用

麻車弄山塘依據(jù)山區(qū)水流落差修建，多功能尾水處理系統(tǒng)安裝于山塘排水口下游處，距排水口有10 m 以上落差。水位落差為實現(xiàn)山塘養(yǎng)殖尾水自流式、節(jié)電化處理，提供了極其有利的條件。

自流式多功能濾池主要包括以下3 個部分：（1）主體部分，基于無閥濾池原理設(shè)計構(gòu)建的SF-20 型凈水設(shè)備，外形尺寸為（2 000×2 000×5 600）mm3；主體材質(zhì)為Q235 碳鋼，筒體和筒底厚6 mm，直筒高5 m；填料為石英砂，濾池共放石英砂2 t，1.0~1.5 mm 粒徑0.5 t，0.5~1.0 mm 粒徑的1.5 t。筒體內(nèi)外和進水、出水、排水口管道均經(jīng)防銹處理。濾池具有反沖洗再生濾層功能。（2）二氧化氯發(fā)生器，由反應(yīng)系統(tǒng)、供料系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和供水系統(tǒng)4 部分組成，應(yīng)用次氯酸鈉與鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化氯為主、氯氣為輔的復(fù)合消毒劑，該方法具有廣譜、高效、消殺及氧化效果好，不受pH 值和水質(zhì)等條件限制的優(yōu)點。設(shè)備占地面積小，操作安全方便，運行成本低，儲藥容積為200 L，有效氯產(chǎn)量是500 g/h，二氧化氯有效產(chǎn)率可達70%以上。（3）多用途沉淀池，麻車弄山塘由于周圍無工、農(nóng)業(yè)污染源，水體漂浮物較少，且取水點位于距水下4 m、水底2 m 處，水體懸浮物較少。但在夏天暴雨或山洪發(fā)生期間，水體往往含有較多泥沙，需要沉淀后才能進行處理。因此，設(shè)計了長2.0 m、寬2.0 m、深1.5 m 的3 個串聯(lián)沉淀池。在暴雨等水體含沙量較大的時候，3 個沉淀池主要用于沉淀水體。在日常未受到極端天氣影響時，水體無須沉淀即可進系統(tǒng)處理，沉淀池主要用作生化處理池，通過綜合運用大功率增氧、毛刷掛膜、微生物投放等方法，充分發(fā)揮降低化學(xué)需氧量（COD）和去除有機物的作用。

3 數(shù)字化應(yīng)用示范

在尾水原位/異位處理的多個環(huán)節(jié)加強數(shù)字化技術(shù)與設(shè)備應(yīng)用示范，可以提升處理效率，降低運行成本，提高處理效果。主要包括以下方面：（1）合理增氧，通過在線控制或溶氧控制儀，避免水體缺氧或過度增氧，滿足養(yǎng)殖動物溶解氧需求，并提升有機物降解效率；（2）水質(zhì)監(jiān)測，通過手機APP、在線監(jiān)測、智能管控系統(tǒng)等，及時掌握、調(diào)控水質(zhì)狀況；（3）現(xiàn)場監(jiān)控，應(yīng)用高清攝像頭、太陽能供電等技術(shù)，及時掌控養(yǎng)殖場狀況和動態(tài)，尤其是可以為應(yīng)對盜竊、投毒等惡性事件提供幫助。

4 示范應(yīng)用效果分析

對所構(gòu)建的山塘養(yǎng)殖尾水綜合處理系統(tǒng)的處理效果開展水質(zhì)監(jiān)測，分別在進水口、養(yǎng)殖塘和尾水排放點進行采樣，樣品委托第三方有資質(zhì)的單位進行檢測。結(jié)果表明，尾水水質(zhì)達到《淡水池塘養(yǎng)殖水排放》（SC/T 9101—2007）一級標準，可安全排放。

山塘養(yǎng)殖尾水綜合處理系統(tǒng)投入使用后，可有效降低養(yǎng)殖尾水中的污染物，尤其是構(gòu)建了自流式尾水處理系統(tǒng)，大大降低了能耗，實現(xiàn)了水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水的節(jié)能節(jié)電處理，在我國廣大山區(qū)具有很高的推廣和應(yīng)用價值。

從尾水處理效果來看，懸浮物和葉綠素a 的去除率最高，分別為90.2%和89.8%，亞硝酸鹽氮和COD 的去除率分別為88.5%和78.0%，高錳酸鹽指數(shù)（IMn）降低62.5%，COD 和IMn去除率較懸浮物和葉綠素a 低，這可能和該系統(tǒng)為新建設(shè)施、微生物豐度偏低有關(guān)。水質(zhì)測定數(shù)據(jù)表明，尾水綜合處理系統(tǒng)對懸浮物和葉綠素a 的去除率最高，說明濾砂的過濾性能較高，效果較好。