植物提取液治理水产养殖尾水的工程实践

钱福根，闵 婕，钱 韧，周静华，卢仁杰

(1.苏州市福根植物水处理有限公司，江苏苏州 215555；2.苏州市常熟市辛庄镇人民政府，江苏苏州 215555；3.苏州市相城区水产技术推广站，江苏苏州 215131；4.江苏省苏州环境监测中心，江苏苏州 215000)

我国是传统水产养殖大国，水产养殖产量占渔业产量76%，2018年实现产值12 815.4亿元，产量为4 991万t，养殖面积已达71 890 km2，其中，淡水养殖面积为51 460 km2(《2018年全国渔业经济统计公报》)，水产养殖业已成为国家战略产业。目前，我国水产养殖业仍沿用大量消耗资源和粗放式经营的传统方式，养殖过程中过量的投喂和用药，极大地恶化了水质环境，影响了水产品质量，加剧了水产病害的发生，使得水产品质量安全、水环境污染、水产养殖风险等问题日益凸显。因此，水产养殖业只有真正解决了最根本的“水”的问题，才能在此基础上进行产业转型升级，向着集约化养殖、标准化生产、规范化操作、信息化管理的绿色健康养殖方向发展。

1 养殖尾水污染成因

1.1 可供利用的渔业淡水资源正遭受不同程度的污染

随着城乡工农业生产的高速发展，城镇人口的不断增加，农业生产中化肥、农药等大量使用，大量未经处理的污水排入江湖，加之养殖业的发展和渔船及鱼类加工企业所造成的渔业自身污染问题，使渔业环境生态遭到不同程度的破坏。

1.2 水产养殖造成的水污染

近几年来，在经济利益驱动下，水产养殖业无序发展，逐渐由半集约化养殖方式转向高度集约化养殖方式。这些水产养殖模式中产生的残饵、残骸、鱼体排泄物和施放的药物都要在水体中分解并消耗溶氧，有机氮分解的产物主要成分为氨氮，水中的溶氧降低，氨氮上升，造成水质恶化，对水产养殖水环境产生了污染。

1.3 水产养殖污水排放破坏了周围环境，加剧了与环境污染控制的矛盾

水产养殖迅猛发展，使当今养殖污水排放量巨增，超过了环境容量和环境自净能力，导致藻类大量繁殖，产生多种毒素，污染水体、土壤和空气， 最终形成“池塘水体—土壤—养殖生物—大气”连锁污染，通称为立体污染[1]。

2 解决对策

2.1 水产养殖中水质调控方法

目前，国内外水产养殖中水质调控方法主要是物理方法、化学方法和生物方法。其中，物理方法对含氮、磷的可溶性物质去除效果不够理想，化学方法中某些制剂的增加对养殖产品有一定的副作用，生物方法主要是生物接触氧化法、曝气生物滤池和投加生物促进剂等，其结果行业内还在探索中。

2.2 植物提取液水处理剂

植物提取液水处理剂，从纯天然植物中提取浆汁，对环境无毒无害，对水生动植物友好，并有保生促健作用。植物提取液和生态处理技术治理养殖尾水并循环利用，达到提高养殖产品品质、充分利用水资源、加强水环境保护的目的。

自2013年起，该处理剂应用于黑臭河道治理工程，取得了良好的效果，治理后河道水体中的氨氮、总磷等指标达到国家地表水环境质量标准Ⅱ类，河道恢复原生状态。经第三方专业检测机构连续3年跟踪检测，水体主要指标依然保持在国家地表水环境质量标准Ⅲ类。阐述植物提取液处理剂及技术治理黑臭河道的论文已发表于2018年第7期《净水技术》。

3 植物提取液水处理技术特点

(1)原位治理，循环利用，零排放。本技术在养殖基地采用原位治理，不需要增设专门的处理设施，投资省，见效快。水质达标后循环利用，零排放，既节约水资源，又保护水环境。

(2)回归自然，无二次污染。回归大自然已是目前环境保护领域一个大趋势。植物提取液水处理剂为纯天然绿色制剂，对生物无害，对环境友好，对自然亲和，无二次污染。

(3)有利于提高水产品产量和质量。植物提取液水处理剂中含有多种微量元素和特效成分，有利于水产品生长并保持健康状态。对抗生素之类的微量新兴污染物处理彻底，水产品质量高。

(4)治理效率高，效果好。植物提取液水处理剂，可以根据不同的水质和治理要求，通过合理的配伍，针对性地制备符合不同要求的药剂，净化水体中各类污染物，治理效率高、治理效果好。

(5)适用范围广。本技术可用于各种淡水鱼、虾、蟹类养殖水体治理，也可用于河道、湖泊园林及住宅小区景观水体治理、海绵城市水质净化，对农业面源水体污染治理也有独特的优势[2]。

4 材料与方法

4.1 福根1#制剂

本制剂的原料均为多种植物及中草药干料，根据水体中污染物成分，现场对黄芩、石见穿、黄连、络石藤、灸麻黄、泽泻、骨碎补、连翘等多种中草药干料进行配伍，水煎熬制，熬制时间约为3 h。1#制剂原液与清水按1∶15稀释，喷洒剂量与待处理尾水量的比例是1∶105[3-5]。

“福根1#”制剂具有解毒解表等功效，喷洒在清淤后的处理池底部，为培养土著微生物、促进土著微生物的生长、提升土著微生物的活性奠定基础。

4.2 福根2#制剂

本制剂原料均为多种植物鲜料，半夏、黄柏、鱼腥草、龙葵、蛇莓、鬼箭羽、犁头草等多种新鲜植物季节性采集或购置后打成浆汁，在冰点下冷冻保存备用。投放制剂时，将解冻后的制剂原液，根据污染物的成分、浓度进行配伍，与清水按1∶10的比例稀释，喷洒于待处理污水表层。喷洒剂量与待处理尾水量的比例是1∶105[3-5]。

“福根2#”制剂具有多种微量元素和特效成分，如过氧化物酶等，同时，还含有多个共轭双键体系，具有较强的氧化还原能力，能够与其他物质发生化学反应，达到降解水体中有机污染物的能力。喷洒在污染水体表层，对繁殖土著微生物也有着一定的促进生长的作用。

上述制剂还具有一定的絮凝作用，可使水体中的大分子物质絮凝沉淀，以提高水体的透明度，同时相应地降低水体中污染物的浓度。在上述因子的共同作用下，被治理的水体污染物的浓度下降，结合本制剂与同时进行的水体良性循环生态系统(健康生态系统中的生产者、消费者、分解者)协同净化水体的作用下，一段时间后水体清澈见底。

4.3 治理后水体的检测方法

分别委托第三方检测机构：苏州市环境监测中心、苏州市华测检测技术有限公司、谱尼测试集团江苏有限公司，由专人负责提取水样并测定，检测方法如表1所示。

表1 检测方法Tab.1 Detection Methods

5 工程应用实例

在苏州市相城区阳澄湖镇戴溇水产养殖基地，采用植物提取液水处理技术治理养殖尾水，进行从4月-5月水产品幼苗期，到6月-8月生长期，再到9月-10月成熟期，11月-12月收获期等整个生长过程的尾水治理。第三方检测机构6个批次的水体检测报告显示，该技术可以有效去除养殖尾水中的污染物，水质指标完全优于国家淡水渔业水质标准，达到国家地表水标准Ⅱ～Ⅲ类，符合水产养殖区等渔业水域水质要求。同时，经过治理后的水体引入清水渠，可以重复利用，实现了节约水资源、保护水环境的目标。

(1)工程名称：苏州市相城区戴溇水产养殖基地尾水治理及闭路循环示范工程。

(2)工程规模：养殖区域面积约166 666.5 m2，治理水体约17 × 104m3；处理池面积约5 000 m2，水深3 m，蓄水量约1.5×104m3；养殖水产品为螃蟹、鲈鱼、河虾。

(3)植物水处理制剂用量：“福根1#”制剂，处理池存水量为1.5 × 104m3，一次喷洒1#制剂0.15 m3(150 kg)；“福根2#”制剂，处理池存水量为1.5 × 104m3，一次喷洒2#制剂0.15 m3(150 kg)。

(4)养殖基地水体闭路循环如图1所示。

养殖区域内构筑排水沟、清水渠和尾水处理池，养殖塘内尾水进入排水沟，排水沟也是尾水囤积渠。尾水进入处理池，用植物提取液(中草药)技术处理尾水。治理达标后的水体排入清水渠，即进入清水储存区待用。

(5)尾水治理工艺流程如图2所示。

图1 苏州市相城区戴溇养殖基地养殖水闭路循环工艺流程Fig.1 Flow Chart of Closed Cycle of Aquaculture Water in Dailou Aquaculture Base, Xiangcheng District, Suzhou City

图2 养殖尾水治理工艺流程图Fig.2 Flow Chart of Aquaculture Tail Water Treatment Process

一个批次的尾水治理时间约需要20 d(气温≥12 ℃)。

① 整治清理尾水处理池底泥：采用挖掘机及人工辅助，对原有尾水区进行底部淤泥清理，以便应用本技术展开尾水治理。

② 处理池底部喷洒“福根1#”制剂：采用喷雾器，将药剂喷洒在处理池底部。喷洒药剂量与尾水量的比例是1∶105，处理池一次喷洒药剂量为0.15 m3(150 kg)。底泥打成泥浆作为药剂载体，使其与投放的药剂充分混和成药泥。

③ 尾水进入处理池：将养殖尾水引入处理池。

④ 水面喷洒“福根2#”制剂：采用喷雾器，将稀释后的药剂喷洒在处理池水面，处理池一次喷洒药剂量为0.15 m3(150 kg)。

⑤ 曝气、搅拌、沉淀：采用曝气泵曝气、搅拌，促使“福根1#”、“福根2#”制剂得到充分混合后产生功效，对污染水体产生作用。按水体污染程度和污水量，决定曝气时间，曝气量约为1 000 m3/h，沉淀时间为20 h，再进行二次曝气，再沉淀，直至水清。

⑥ 打捞水面漂浮物，对已完成治理的水体表面的漂浮物进行打捞，清除干净。

⑦ 将治理达标后的水体，引入清水渠，待养殖户抽取使用。

⑧ 在清水渠内种植菖蒲、车轮草等挺水、沉水植物，投放鲢鱼、螺蛳等水生动物，构建生态系统，保持清水渠水质[6]。

(6)采用植物提取液水处理技术治理水产养殖尾水，提高存活率及个体重量，以螃蟹养殖为例(表2)。

表2 螃蟹养殖对比Tab.2 Conparison of Crab Cultivation

每666.66 m2投放蟹苗800只，试验池塘出产660只，对比池塘550只，存活率提高13.75%。

① 治理后的循环水与外源水相比，大幅度削减了外源水体中的重金属含量。

② 氨是蛋白质分解的最终产物，以氨离子和非氨离子两种形式存在于水体中，氨氮的浓度高对蟹苗生长、发育的危害性较大。尤其是非离子氨能损伤幼体的鳃组织，影响其摄食量，使其活动能力减弱，严重时引起死亡，最终势必降低育苗的产量。试验池塘和对比池塘相比，试验池塘的水质状况明显优于对比池塘，为蟹苗提供了良好的生存及生长环境[7]。

③ 试验池塘采用植物提取液治理后的养殖水，植物制剂来自自然，含有多种微量元素和特效成分，对水产品有着保生促健作用，提高了存活率。

④ 阳澄湖大闸蟹之所以出名，源于它特定的土壤、水质等生存条件，通过植物提取液水处理技术的治理，在削减污染物的同时，养殖塘底泥中的常量元素(钾、钙、镁、锌、钠)的不断渗出并作为天然物质增加了大闸蟹的鲜美度。同时，优良的水质使得螃蟹个体体重增加，不小于225 g/只的螃蟹出产比例增加了21.88%，销售价格随之提高。

⑤ 表2对比塘，底部未清淤，使用的是外源水，间隔性实施水中充氧作业。

(7)采用植物提取液水处理技术治理水产养殖尾水，其水体中各项指标优于外源水。在同等气候条件下，整个养殖周期内，试验池塘比对比池塘换水次数减少2～3次，减少了养殖水体污染物向周围水体的排放量，减少了对外源水环境的破坏，同时节约了水资源。

(8)从4月水产品幼苗阶段开始，到12月收获期，历经8个月，进行了6个批次的治理水体检测，检测数据如表3所示。

表3 戴溇养殖基地尾水治理检测数据统计Tab.3 Test Data for Tail Water Treatment in Dailou Aquaculture Base

(9)植物提取液制剂从纯天然植物中提取，含有多种微量元素和特效成分，对水产品有着保生促健、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)。

优良的水质使得螃蟹个体体重增加，不小于250 g/只的螃蟹出产比例增加了21.88%。根据2019年市场行情，个体重量在200～225 g的螃蟹销售价格为60元/只，个体重量在250 g以上的螃蟹，按每只增值30%，即78元/只计算，试验池塘大螃蟹增收2 730元/(666.66 m2)。

水质优良提高了螃蟹鲜美度，按每只增值10元计算，增加效益6 600元。存活率提高，大螃蟹增加，鲜美度增加，3项合计：4 400+2 730 +6 600=13 730元/(666.66 m2)

6 投资与处理成本

本工程为技术试验工程，故以实际发生费用，核算治理成本。工程治理面积为166 665 m2，治理水体约17 × 104m3。

6.1 制剂直接成本

制剂直接成本为2.5元/m3，如表4所示。

表4 中草药直接成本Tab.4 Direct Costs of Herbal Medicines

6.2 其他成本项目

人工费为4.12元/m3；电费为0.02元/m3；机械租赁费为0.31元/m3；专利使用费为0.88元/m3；管理费0.47元/m3；尾水治理单位成本为2.5+4.12+0.02+0.31 + 0.88 + 0.47=8.30元/m3。

7 结论与展望

植物提取液水处理剂，是以纯天然植物为原材料配伍而成的绿色制剂，无二次污染，目前尚未发现任何副作用。治理后的水体主要指标氨氮浓度由0.565 mg/L下降到0.02 mg/L，总氮浓度由1.7 mg/L下降到0.8 mg/L，达到并超过国家地表水标准Ⅲ类。养殖用水可以循环重复使用，减少了养殖池塘换水次数，真正实现闭路循环零排放，不但可以节约水资源，同时能有效避免养殖业尾水外排造成的水体污染，从源头上保护了水环境。

采用植物提取液制剂治理养殖水产尾水，并开启循环水养殖模式，可以有效切断水产养殖业污染源头，避免给渔民、企业、甚至给国家带来巨大经济损失，避免给消费者的健康带来风险，以最小的经济和社会成本，在获取优质水产品的同时，保护水产养殖资源和环境，使我国水产养殖业发展走上生态、健康可持续发展之路。