青蝦養(yǎng)殖池塘生態(tài)化改造實(shí)踐

張力，王麗君，陳義浦，方昊，陳亮，黃鴻兵

（1.南京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，江蘇 南京 210000；2.江蘇省淡水水產(chǎn)研究所，江蘇 南京 210000）

江蘇省地處長(zhǎng)江下游，是全國(guó)唯一擁有大江大河大湖大海的省份，水產(chǎn)品種豐富，漁業(yè)一直是其農(nóng)業(yè)的重要組成部分[1-2]。青蝦因具有養(yǎng)殖周期短、投入少、病害少、適應(yīng)力強(qiáng)、價(jià)格穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，已成為我國(guó)重要的淡水蝦養(yǎng)殖品種[3]，也是江蘇水產(chǎn)養(yǎng)殖的傳統(tǒng)、特色品種。南京市浦口區(qū)永寧街道青蝦產(chǎn)業(yè)，2020年獲得國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志保護(hù)認(rèn)定。

目前，農(nóng)業(yè)面源污染是農(nóng)村生態(tài)環(huán)境惡化的主要因素，并已成為水體污染的重要來源之一[4]。池塘養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，帶來了新的亟待解決的水環(huán)境污染問題。水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中的剩餌、藥殘、化肥和生物排泄物，通過尾水排放至周邊水系[5]，污染環(huán)境，影響水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[6]。如何凈化池塘養(yǎng)殖尾水、改善養(yǎng)殖環(huán)境，已成為生態(tài)養(yǎng)殖研究的熱點(diǎn)[7]。

江蘇省生態(tài)環(huán)境廳2021年6月發(fā)布《池塘養(yǎng)殖尾水排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 32/4043—2021），南京市浦口區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局2019年8月發(fā)布《南京市浦口區(qū)養(yǎng)殖池塘生態(tài)化改造實(shí)施方案（2019—2022年）》，提出推廣生態(tài)健康養(yǎng)殖技術(shù)模式，不斷提高池塘養(yǎng)殖尾水處理水平。南京市浦口區(qū)永寧街道某農(nóng)莊于2021年7—12月，實(shí)施青蝦養(yǎng)殖池塘生態(tài)化改造方案。

1 項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀

1.1 項(xiàng)目區(qū)位

永寧街道位于南京市浦口區(qū)西北部，老山山脈以北，東鄰南京高新區(qū)，西與安徽滁州接壤，是“跨江發(fā)展”“輻射蘇北”“連接中東部地區(qū)”的戰(zhàn)略要地。區(qū)位交通優(yōu)越，104 國(guó)道、寧滁省道和寧淮高速以及寧啟、津浦、寧西三條鐵路線穿境而過。

永寧街道總面積109 km2，轄11 個(gè)社區(qū)，總?cè)丝?.9 萬，農(nóng)業(yè)人口約2.8 萬，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)主導(dǎo)型街道。某農(nóng)莊位于永寧街道北城大圩，圩區(qū)總面積40.01 km2。北城大圩澇水主要由圩區(qū)內(nèi)排澇泵站排入滁河、朱家山河、永寧河等，灌溉主要通過底涵及泵站引水。

1.2 養(yǎng)殖池

項(xiàng)目區(qū)位于余家灣梅莊橋永寧街道某農(nóng)莊內(nèi)，東西向0.27 km，南北向0.45 km，區(qū)域總面積約12.67 hm2。養(yǎng)殖池已完成格田成方，約30 口養(yǎng)殖池，單口養(yǎng)殖池面積2 001.0~3 001.5 m2，總養(yǎng)殖面積約8.53 hm2，主要養(yǎng)殖青蝦。養(yǎng)殖池邊坡為混凝土材質(zhì)，坡比1∶1~1∶2，年久失修，岸坡上雜草叢生。目前養(yǎng)殖生產(chǎn)、銷售、運(yùn)行等皆由某農(nóng)莊統(tǒng)一管理。

1.3 河道

共涉及河道4 條。其中，河道1、河道4 是項(xiàng)目區(qū)外圍河道，河道寬10~20 m，梯形斷面，土質(zhì)邊坡，坡比1.0∶2.0~1.0∶2.5。河道兩岸均零散分布蘆葦?shù)人参?。河?、河道3 是項(xiàng)目區(qū)內(nèi)部河道，河道寬3~4 m，梯形斷面，土質(zhì)邊坡，坡比1.0∶2.0~1.0∶2.5。經(jīng)2021年6月實(shí)地測(cè)量，河道2、河道3 有0.5~1.0 m 深淤泥；河道兩岸均零散分布蘆葦水生植物。

1.4 進(jìn)排水

目前進(jìn)排水未完全分離。進(jìn)水時(shí)，主要采用臨時(shí)潛水泵，從周邊河道提水至養(yǎng)殖池；排水時(shí)，主要利用臨時(shí)潛水泵，將養(yǎng)殖池尾水就近排入周邊河道中，以滿足排水需求。

1.5 道路

項(xiàng)目區(qū)周邊有余慈線等瀝青道路；內(nèi)部生產(chǎn)道路主要為土路，路寬2.0~2.5 m，兩側(cè)雜物堆放、植被雜亂生長(zhǎng)。

1.6 存在問題

（1）項(xiàng)目區(qū)內(nèi)進(jìn)排水不分，進(jìn)水、排水河道存在共用的情況；

（2）缺少引水泵站、道路，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)偏低；

（3）河道淤積嚴(yán)重，水生態(tài)服務(wù)功能較弱，無養(yǎng)殖尾水處理設(shè)施；

（4）信息化程度弱，管理體制不完善。

2 方案設(shè)計(jì)

養(yǎng)殖池塘生態(tài)化改造方案分為了3 個(gè)部分。

2.1 高標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)殖配套設(shè)施

進(jìn)一步細(xì)分為進(jìn)排水分離，高效節(jié)水灌溉，溝渠疏浚，尾水收集管道，完善水利配套設(shè)施，合理布局道路，養(yǎng)殖池標(biāo)準(zhǔn)化等。

2.2 生態(tài)環(huán)境提升

進(jìn)一步細(xì)分為尾水凈化系統(tǒng)構(gòu)建，尾水區(qū)內(nèi)循環(huán)回用，打造適宜的生態(tài)景觀等。

2.3 科技化運(yùn)行管理體系

進(jìn)一步細(xì)分為應(yīng)用信息化技術(shù)，高效管理調(diào)度系統(tǒng)、長(zhǎng)效運(yùn)行管理機(jī)制等。

通過3 個(gè)部分的建設(shè)，為水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)“高效、節(jié)水、增產(chǎn)、減污、智能”提供技術(shù)支撐。根據(jù)《南京市浦口區(qū)養(yǎng)殖池塘生態(tài)化改造實(shí)施方案（2019—2022）》，主要建設(shè)內(nèi)容包括：進(jìn)排水分離、養(yǎng)殖池標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)道路建設(shè)、排澇工程、尾水凈化系統(tǒng)構(gòu)建以及尾水區(qū)內(nèi)循環(huán)回用等，見圖1。

圖1 項(xiàng)目總平面

3 方案實(shí)施

3.1 進(jìn)排水體系

結(jié)合項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀水系，形成“進(jìn)水河道——引水泵站（管道）——養(yǎng)殖池——尾水河道（尾水收集管道）——尾水凈化區(qū)”的水流循環(huán)模式。

3.2 進(jìn)水

我國(guó)農(nóng)田水利建設(shè)中，節(jié)水灌溉技術(shù)主要包括微灌、噴灌、步行式灌溉、低壓管道輸水等[8]。該工程建設(shè)后，項(xiàng)目區(qū)仍然以養(yǎng)殖青蝦為主，采用低壓管道輸水為主的節(jié)水灌溉技術(shù)。

在項(xiàng)目區(qū)西側(cè)新建引水泵站，引河道1 水源進(jìn)入項(xiàng)目區(qū)。泵站規(guī)模按照清塘后首次補(bǔ)水的需水量計(jì)算，補(bǔ)水定額為300 m3，補(bǔ)水周期為5~10 d。進(jìn)水主管設(shè)置在東西兩側(cè)養(yǎng)殖池中間的塘埂上，主管徑De400，在每個(gè)養(yǎng)殖池設(shè)置De110 放水管1 個(gè)，配套給水蝶閥。引水泵站采用一體化智能泵站，集成水泵、真空泵、變頻恒壓供水裝置、控制柜、蝶閥、逆止閥等設(shè)備。

該工程建設(shè)完成后，新建的引水泵站、進(jìn)水管道等皆由某農(nóng)莊統(tǒng)一管理運(yùn)行，設(shè)備使用產(chǎn)生的電費(fèi)、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用等也皆有某農(nóng)莊支付，在一定程度上保證了建設(shè)后泵站、管道的長(zhǎng)期正常運(yùn)行。

3.3 排水

沿西側(cè)養(yǎng)殖池新建尾水收集管道，按清塘收獲時(shí)項(xiàng)目區(qū)整體排水周期30~45 d 計(jì)，尾水管道管徑De400，每2 個(gè)養(yǎng)殖池中間設(shè)置1 座排水檢查井。項(xiàng)目區(qū)位于平原圩區(qū)，上、下游高差難以滿足尾水完全自流排放的要求。該工程尾水收集管道結(jié)合地形、養(yǎng)殖戶以往生產(chǎn)習(xí)慣，主要利用臨時(shí)泵輔助的方式進(jìn)行排水，減少了管道深埋與開挖量，節(jié)約了部分工程成本。

西側(cè)養(yǎng)殖池內(nèi)尾水，通過臨時(shí)泵排入尾水收集管道，最終輸送到項(xiàng)目區(qū)東側(cè)的河道2 內(nèi)。東側(cè)養(yǎng)殖池，通過臨時(shí)泵排水入河道2 內(nèi)。

此外，對(duì)河道2 清淤，邊坡采用木樁+竹籬笆的生態(tài)處理方式，設(shè)計(jì)河底高程低于青蝦養(yǎng)殖池0.8~1.0 m。河道2 設(shè)計(jì)寬度4.0~5.0 m、深度1.5~2.0 m、常水位低于養(yǎng)殖池約0.5 m。

3.4 養(yǎng)殖池

改造養(yǎng)殖池邊坡刷坡至約1∶2，常水位以下30 cm至岸坡頂鋪設(shè)聚乙烯網(wǎng)片，利用錨固溝固定；將聚乙烯網(wǎng)片[9]鋪設(shè)在岸坡上，可以阻礙雜草生長(zhǎng)并防滑，便于養(yǎng)殖池日常管理。

平整養(yǎng)殖池內(nèi)土方，設(shè)計(jì)深度1.3 m，水深0.8 m。每個(gè)養(yǎng)殖池設(shè)置1 條口寬5 m、深0.4 m 的集蝦溝，在集蝦溝末端預(yù)留1 個(gè)直徑6 m 集蝦坑，便于捕獲青蝦，集蝦溝臨排水檢查井或河道2 側(cè)。工程建設(shè)后，共28 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖池，合計(jì)養(yǎng)殖面積約7.93 hm2。另有2 個(gè)原養(yǎng)殖池，約0.6 hm2，改造為尾水凈化池。

3.5 生產(chǎn)道路

將養(yǎng)殖池四周土路建設(shè)成生產(chǎn)道路，其結(jié)構(gòu)層由上至下，分別為瓜子片、泥結(jié)石路面、碎石墊層等，寬度1.5~2.5 m。配套道路新建涵閘3 座。

3.6 尾水凈化系統(tǒng)

目前采取的養(yǎng)殖尾水處理凈化方式，主要分為池塘容納量控制凈化模式、原位凈化模式和異位凈化模式3 種[10]。該工程結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，采用原位凈化模式和異位凈化模式。

青蝦養(yǎng)殖池內(nèi)種植苦草、伊樂藻、輪葉黑藻和金魚藻等，覆蓋面50%~60%。養(yǎng)殖過程中，保持養(yǎng)殖水體ρ（溶解氧）為4~5 mg/L，形成養(yǎng)殖池原位凈化功能[11]。

該工程利用河道2、河道3 以及2 個(gè)原養(yǎng)殖池共同建設(shè)尾水凈化區(qū)，合計(jì)面積約占養(yǎng)殖面積的9%。尾水凈化工藝為：生態(tài)溝渠——增氧過濾壩——潔水池。經(jīng)過理論計(jì)算，尾水停留時(shí)間達(dá)5 d以上。

該工程養(yǎng)殖尾水從池塘原位凈化——生態(tài)溝渠凈化——末端潔水池，進(jìn)行分級(jí)處理。與孫增峰等[12]研究的源頭——過程——末端三層農(nóng)業(yè)面源污染治理體系一致。

3.6.1 生態(tài)溝渠

對(duì)河道2 進(jìn)行生態(tài)化改造，設(shè)置人工浮床，上面主要種植凈化尾水的先鋒植物粉綠狐尾藻[13]，輔以美人蕉、常綠水生鳶尾。生態(tài)溝渠作為養(yǎng)殖尾水收納的第1 級(jí)河道，可以對(duì)養(yǎng)殖尾水初步沉淀。

3.6.2 增氧過濾壩

在生態(tài)溝渠末端設(shè)置增氧過濾壩。過濾壩內(nèi)部主要填充由火山巖、煤渣、木屑、果殼、黏結(jié)劑組成多介質(zhì)生物填料，其按比例混合后，經(jīng)機(jī)械一次性擠壓成型，粒徑10~50 mm。填料外側(cè)由玻璃鋼網(wǎng)格板和碳鋼箱體等固定。填料內(nèi)置不銹鋼材質(zhì)的空氣穿孔管，可以通過外部鼓風(fēng)機(jī)對(duì)填料內(nèi)部進(jìn)行曝氣，實(shí)現(xiàn)對(duì)尾水增氧。

3.6.3 潔水池

對(duì)河道3 以及2 個(gè)原養(yǎng)殖池進(jìn)行土方平整，形成水深0.5 m 挺水植物種植區(qū)及水深1.5 m 沉水植物種植區(qū)，挺水植物區(qū)與沉水植物區(qū)面積比約1∶1。

水生植物選用抗污染、具有環(huán)境適應(yīng)能力的品種[14]。其中，挺水植物區(qū)主要種植水芹、旱傘草、水生美人蕉、菖蒲等；沉水植物區(qū)主要種植苦草、伊樂藻、輪葉黑藻等，沉水植物區(qū)邊坡種植挺水植物，利用水生植物攔截、過濾、吸收作用凈化水體。在潔水池放養(yǎng)鰱、鳙、螺螄等水生動(dòng)物。并在沉水植物區(qū)內(nèi)設(shè)置太陽能噴泉曝氣，人工浮床等，進(jìn)一步改善水質(zhì)。

潔水池的常水位低于生態(tài)溝渠0.7~1.0 m。常水位以上邊坡，主要采用生態(tài)連鎖磚護(hù)坡，便于現(xiàn)場(chǎng)管理。

3.7 尾水監(jiān)測(cè)

在潔水池的末端設(shè)置太陽能水質(zhì)在線監(jiān)控系統(tǒng)，24 h 連續(xù)監(jiān)測(cè)潔水池末端的氨氮、pH 值、氧化還原電位、溶解氧、水溫等參數(shù)。每日監(jiān)測(cè)頻次可以本地設(shè)置，也可以遠(yuǎn)程設(shè)置；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與狀態(tài)信息實(shí)時(shí)發(fā)送管理端口。

3.8 尾水區(qū)內(nèi)循環(huán)回用

該工程引水泵站設(shè)2 處引水管，可分別引外圍河道1 以及潔水池中經(jīng)凈化后的尾水。日常情況下，青蝦養(yǎng)殖池用凈化后的尾水進(jìn)行循環(huán)補(bǔ)水，當(dāng)水量不足時(shí)，引外圍河道1 水源進(jìn)入項(xiàng)目區(qū)。

3.9 排澇設(shè)施

在潔水池與外圍河道1 交界處，設(shè)排澇泵站1 座，連通涵1 座，可實(shí)現(xiàn)在圩區(qū)水位低時(shí)通過連通涵，潔水池內(nèi)的水可自流入河道1；圩區(qū)水位高時(shí)，利用排澇泵站將項(xiàng)目區(qū)澇水強(qiáng)排入河道1。流量按照農(nóng)村圩區(qū)排澇標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)20年一遇、雨后1 d 排出進(jìn)行計(jì)算。

4 效益

目前，該工程已經(jīng)驗(yàn)收，并經(jīng)過1 個(gè)完整年度的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行。工程中各項(xiàng)建設(shè)內(nèi)容運(yùn)轉(zhuǎn)良好，改造后，項(xiàng)目區(qū)年度實(shí)現(xiàn)每667 m2增產(chǎn)15 kg，節(jié)水1 萬m3。經(jīng)浦口區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局多次檢測(cè)，尾水均能達(dá)到《池塘養(yǎng)殖尾水排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 32/4043—2021）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

通過新建引水泵站、尾水收集管道、河道清淤等工程，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖池塘進(jìn)排水分離；通過生態(tài)溝渠、增氧過濾壩、潔水池等工藝實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖尾水達(dá)標(biāo)處理。該工程建設(shè)后，所有設(shè)施均由某農(nóng)莊統(tǒng)一管理、運(yùn)行，并承擔(dān)設(shè)備使用產(chǎn)生的相關(guān)費(fèi)用，保證了泵站、管道、尾水處理設(shè)施的長(zhǎng)期正常運(yùn)行。