池塘养殖水异位生态工艺的水质净化效果

王充，蒋天宝，蔡嘉庆，王建明，陈方灿，严晶晶，唐汇娟，邹记兴，周爱国*

（1.华南农业大学海洋学院，广东 广州 510642；2.广州市农业技术推广中心，广东 广州 510520；3.广州千江水生态科技有限公司，广东 广州 511440）

随着经济的快速发展，水资源短缺和环境问题日益严重。我国主要的江河湖海都受到不同程度的污染。水污染的加剧损害了人们的健康和经济的可持续发展。水产养殖是导致污染的原因之一，中国养殖以池塘养殖为主，传统的池塘养殖模式存在水资源浪费、污染问题。过剩饵料及养殖产品排泄物残留于水体，沉积在底部，使养殖水体受到污染，而养殖户的传统做法是大量换水，将未经处理受污染的养殖水直接外排，最终导致水资源的浪费及环境污染。预计到2050年，全球粮食需求将增加50%，而水产养殖是满足粮食需求的一种必不可少的方式，近年来水产养殖业迅速发展，且将持续增长，想要追求产业的可持续发展必须解决本行业造成的环境污染问题。

为了解决养殖水污染问题，各地区也建设了池塘养殖水处理设施，实施新型现代养鱼模式。如浙江杭州桐庐，主要采用三级沉淀池、生态净化池、生态沟渠等池塘养殖水净化设施，养殖水经处理，净化效果明显，均达到国家排放标准；湖州南浔区在2018年治理养殖水面积6 670万m，并在2019年全面完成治理，消除了渔业养殖对水源环境的负面影响；江西省方洲特种淡水养殖有限公司开展了池塘循环水养殖项目，养殖区与净化区联成一体，实现养殖用水的循环利用；江苏省实行洁水循环生态养殖，积极建立养殖水处理区，形成湿地型的水生动植物立体布局，使池塘养殖水通过多重净化后能达标排放或循环利用；重庆璧山区大力推广池塘鱼菜共生养殖、池塘循环流水养殖、池塘底排污养殖等方式，积极构建环境友好、生态高效的现代渔业发展模式；陕西省采用生态浮床净化养殖池塘的水质，使池塘各营养盐水平均下降，有效控制了藻类微囊藻水华的爆发，降低了鱼病的发生；宁夏地区通过节水型池塘健康养殖模式构建及池塘水质净化等方式，有效地控制了养殖水质，降低了养殖用水量；洪湖市金地农业科技发展有限公司通过复合池塘养殖系统进行湿地水质的净化，且人工湿地作为一种生态、绿色的污水处理技术，效果也十分显著。

现于2018年12月2日—2019年2月22日在广州绿丰农水产有限公司炭步基地开展养殖水治理工程试验，运用池塘养殖水生态处理工艺，包括养殖池塘—沉淀池—过滤坝—曝气氧化池—生态净化池等环节，利用沉淀、过滤、曝气、水生动植物等手段进行处理，形成了池塘养殖水综合处理模式。通过分析治理工艺对池塘养殖水的净化效果，为今后改进和完善池塘养殖水生态处理工艺，促进水产绿色生态健康养殖、保护和改善水生态环境提供数据支持。

1 试验方法

1.1 草龟养殖池异位处理模式

试验地点位于广州绿丰农水产有限公司炭步生态龟鳖养殖基地，养殖面积66 700 m。池塘养殖水异位生态处理工艺设施总面积约占养殖总面积的10%（6 670 m），包括排水管-沉淀池（约2 001 m，种植水葫芦，面积达1/3）—过滤坝（2 m×5 m×1 m，底部铺设砾石，种植有水葫芦）—曝气氧化池（约2 001 m）—生态净化池（约2 333 m，种有荷花，试验时间在冬季，已枯萎），养殖池水每日排放，并通过生态处理工艺处理净化，实现养殖用水的循环利用。养殖池异位处理模式见图1。

图1 养殖池异位处理模式

1.2 样品采集

于2018年12月2日、2018年12月16日、2019年1月2日、2019年1月22日和2019年2月22日16：00—17：00，分别采集池塘养殖水生态处理工艺中养殖池塘—沉淀池—曝气氧化池—生态净化池4个池的水样，每个池采集3处，每处500 mL。

1.3 检测指标和方法

溶解氧（DO）采用便携式多参数水质分析仪测定，亚硝酸盐氮（NO-N）、氨氮（NH-N）、余氯采用DZ-B型水产养殖检测仪测定，化学需氧量（COD）采用酸性高锰酸钾滴定法测定，总磷（TP）采用钼酸铵分光光度法测定，总氮（TN）采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定，硝酸盐氮（NO-N）采用分光光度法测定。

1.4 数据处理

采用WPS2019进行画图，SPSS17.0软件进行单因素方差分析和多重比较。

1.5 计算方法

去除率（%）=（水样污染物初始值-水样污染物终值）/水样污染物初始值×100。

2 结果与分析

不同池塘5次水样检测结果见图2（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）。由图2可见，COD经沉淀池处理，其值从14.71 mg/L降至6.93 mg/L，平均去除率达52.89%，净化效果明显。

图2 不同池塘5次水质检测结果

尾水经过沉淀池处理后，ρ（DO）出现下降趋势，与微生物硝化作用有关，也可能与水葫芦覆盖抑制大气复氧有关，经曝气氧化池曝气作用，ρ（DO）升高，达到最大值，生态净化池与曝气氧化池中ρ（DO）相差不大，且原池和生态净化池的ρ（DO）均高于3 mg/L，符合《渔业水质标准》（GB 111607—89）中关于ρ（DO）任何时候不低于3 mg/L的要求。

尾水经过沉淀池处理后，ρ（NH-N）下降明显，由于曝气氧化池养了一些鱼，尾水经过曝气氧化池时，ρ（NH-N）稍升高，后经生态净化池处理后，从4.62 mg/L下降至0.61 mg/L，平均去除率可达86.80%。

第一、二次检测ρ（NO-N）在沉淀池中不降低反而升高，且其他几次水样检测结果相比于其他水质指标如NH-N，ρ（NO-N）下降也不十分明显，可能与沉淀池内有水葫芦浮床有关，硝化反应充分，反硝化反应相对缓慢，导致NH-N去除效果明显，NO-N累积，这一结果可从周小平等的结论得到解释。但总体水体净化效果明显，ρ（NO-N）从0.74 mg/L降至0.07 mg/L，去除率达90.54%。

尾水经沉淀池处理后，ρ（NO-N）呈明显下降趋势，经曝气氧化池时稍稍升高，经生态净化池处理达到最低值。ρ（NO-N）从0.98 mg/L下降至0.14 mg/L，去除率达85.71%。

尾水经沉淀池处理ρ（余氯）呈下降趋势，经曝气氧化池后稍稍上升，后经生态净化池处理后最终下降，其值从0.39 mg/L降至0.09 mg/L，去除率达76.92%，符合《淡水池塘养殖水排放要求》（SC/T 9101—2007）一级标准（0.1 mg/L）。

ρ（TN）总体呈下降趋势，从8.05 mg/L降至3.81 mg/L，去除率达52.67%，符合《淡水池塘养殖水排放要求》（SC/T 9101—2007）二级标准（5 mg/L），偶尔可以达到一级标准（3 mg/L）。

原池中ρ（TP）最高，经过沉淀池处理后其值大幅度下降，经过曝气氧化池后小幅度上升，经生态净化池处理后下降。ρ（TP）从0.66 mg/L下降至0.17 mg/L，去除率高达74.24%，符合《淡水池塘养殖水排放要求》（SC/T 9101—2007）一级标准（0.5 mg/L）。

3 讨论

该套工艺TN去除率达52.67%，TP去除率达74.24%，而浙江德清县所采用的相似的池塘养殖水生态处理工艺氮磷净化效果均能达到60%以上，与之相比，该套工艺TN净化效果略低，而TP净化效果则相对较好。研究发现,通过混凝沉淀池与微曝气滤池结合的方式对河流湖泊水体TP、TN具有稳定的净化效果。刘栋等认为池塘循环水养殖系统TN、TP等水质指标平均去除率能维持在60%左右，且通常温度越高，净化效果越好，该次结果基本与之相符，去除率在60%左右，但由于该次试验处于冬季，温度较低，在一定程度上可能影响了水质净化效果，导致TN去除率较低。而田敏的研究表明，藕塘在休眠期（冬季）对TN、TP以及其他水质指标的去除率比结藕期（夏季）高，这与刘栋等的结果相反，可能工艺净化效果与所种植的植物有关。王延晖等通过生态植物浮床对养殖池塘水质的净化研究发现，利用浮床种植植物可以达到很好的净化养殖池塘水质的效果；顾兆俊等通过生物浮床技术构建排水沟渠发现其净化水质效果显著，同时具有一定经济价值和观赏价值，以及环境生态修复功能，该次研究结果与之相符。各项水质指标浓度在经过沉淀池时，呈现大幅度下降趋势，可能与该池种植了覆盖水面1/3的水葫芦浮床有关，张文明等认为，水葫芦覆盖水面，可以减少风的影响，利于沉降，其根上附着的微生物可进行硝化及反硝化反应，且水葫芦本身可对氮、磷等营养盐进行吸收。今后应进一步探究水葫芦在沉淀池中起到的净化效果。

4 结论

通过构建池塘养殖水异位生态治理技术工艺，比较处理工艺不同环节水质指标。结果表明，与原养殖池相比，生态处理工艺中的沉淀池、曝气氧化池以及生态净化池的COD、NH-N、NO-N、NO-N、余氯、TN、TP等质量浓度均呈显著下降趋势，溶解氧呈上升趋势，池塘养殖水生态处理工艺水质净化效果明显。经生态处理工艺处理后的池塘养殖水符合《淡水池塘养殖水排放要求》（SC/T 9101—2007）二级标准，实现养殖用水的达标排放和循环利用。