淡水池塘养殖尾水处理模式

张燕，彭刚，蒋琦辰，杜兴林、王静，李佳佳

（1 江苏省淡水水产研究所，江苏 南京 210017；2 华东师范大学生命科学学院，上海 200241）

2020 年我国的水产品总产量达到6 549 万t，其中水产养殖总产量为5 224 万t，占比79.8%。在产量上，水产养殖总量在我国已远超于传统的渔业捕捞总量，成为水产品重要的来源方式；同时，水产养殖的发展有助于渔业生态资源的保护，避免了渔业的过度捕捞。淡水养殖是我国水产养殖中重要的组成部分，2020 年淡水养殖产量为3 088.89 万t，占养殖总产量的59.31%。淡水养殖在丰富我国水产养殖种类的同时，促进了我国渔业不发达的内陆地区的农业发展，也为当地人们提供了大量新鲜的优质水产品，对我国的经济社会发展起着重要的作用。

池塘养殖是我国传统的水产养殖方式，在我国淡水养殖中具有重要的地位。据统计，2019 年我国淡水养殖产量为3 013.74 万t，其中淡水池塘养殖产量为2 230.05 万t，占淡水养殖产量的74%；同时，我国2019 年淡水养殖面积为511.632 万hm，而其中的51.69%为淡水池塘养殖。淡水池塘养殖在产出水产品的同时，其不达标排放的养殖尾水也是重要的污染源，给水环境带来了一定的压力。农业农村部提出，自2020 年起实施水产绿色健康养殖“五大行动”，其中就包括养殖尾水治理模式推广行动。养殖尾水的正确处理、合理排放，在满足水产品生产需求的同时，也起到了保护环境、绿色生产的作用，并有利于促进水产养殖行业的高质量、生态化发展。现对养殖尾水的危害及现有处理模式进行综述。

1 养殖尾水的危害

淡水池塘养殖在养殖过程中的各个环节都会产生相关污染物。养殖尾水中的污染物种类较为复杂，主要可分为固体污染物和可溶性污染物。固体污染物主要有养殖动物的粪便、残饵和其组织碎屑、死体；可溶性污染物主要有氮、磷、硫化物和重金属等。这些污染物主要有3 个来源，首先是在养殖水生动物的过程中，其本身的代谢、排遗、死亡会产生氨氮污染物及有机碎屑，投喂饲料的溶解和过度投喂产生的残饵会对水体造成污染；其次，在渔药和调节水质过程中，未正确使用化学药品也会成为污染源；再次，养殖环境本身也会因管理、操作不当而产生化学物质析出等污染，如因养殖用具及养殖设施老化、劣质塑料和劣质橡胶制成的养殖相关设备的使用、金属养殖设备的老化锈蚀等、清洗和消毒过程中操作不当或管理不善导致设备出现腐蚀、损坏等原因析出化学物质。

在池塘养殖的过程中，产生的固体污染物除了占据生存空间外，在分解过程中会产生大量氮磷营养盐等可溶性污染物，这些物质的累积，一旦超出了池塘自身的净化能力后，会导致养殖水域生态失衡。可溶性污染物中的氮磷营养盐，会造成养殖水体及周边自然水生态环境中总氮和总磷升高，引起水体的富营养化，使微生物大量繁殖，降低水体溶解氧，进而对养殖动物造成胁迫甚至导致死亡。除此之外，在养殖过程中使用的化学药品也会对水体理化因子造成影响，比如消毒使用的含氯化合物和氧化物等物质，会改变水体pH值、溶解氧等，水质的波动会对养殖动物的呼吸产生影响；同时日常使用的渔药、杀虫药剂等会对水体中的有益菌产生影响，造成生态失衡，这些化学药品若使用不规范容易产生残留，进一步污染养殖环境和养殖生物。在传统的池塘养殖中，出现污染时最常用的处理方式就是换水，会使大量含有污染物的养殖尾水排放到大自然中，对水环境造成严重的影响。

2 养殖尾水处理模式

目前采取的养殖尾水处理净化方式，主要可分为池塘容纳量控制净化模式、原位净化模式和异位净化模式3 种。3 种净化模式针对不同的养殖类型和使用情况也有一定区别；在生态化养殖发展的背景下，不同的处理方式的可行性及可推广性有明显的区别。

2.1 池塘容纳量控制净化模式

池塘容纳量控制净化模式是指通过控制养殖容量，降低养殖污染的产生量，从根源上控制污染，达到净化目的。这种模式在生产过程中主要通过降低养殖密度，改养排污量小的水产品，再结合控制投饵量、多品种立体混养等手段，使渔业养殖排污控制在水生生物自然净化的承载容纳量范围内，实现渔业养殖水体达标排放的目的。这种处理模式的效果较为局限，在达到处理养殖尾水目的的同时，对于生产的影响和限制较大，不利于生产效益的提升，因此在实际生产中较少采用。目前这种模式适合养殖面积小、无合适的净水水源、无法建立尾水循环处理系统的独立养殖池塘。这种净化模式因其特殊性，在注重效益和环保的生态化发展中的使用范围较为有限。

2.2 原位净化模式

对养殖水体采用直接改善水质的方法称为原位净化。其特点就是在养殖生产过程中，通过一系列方法对水体进行净化，降低排放尾水中的污染物浓度。部分物种的池塘养殖，由于养殖密度不高等原因，适合采用原位净化模式。这种净化模式的本质是对养殖水体进行净化处理，在保证排放的尾水中相关污染物浓度达标的同时，减少对养殖动物的不良影响。原位净化中使用的净化处理方法主要分为物理、化学和生物净化方法。

2.2.1 物理净化

在原位净化模式中，使用的物理处理技术主要有吸附、分离等方式。此类技术简单易行，能高效去除养殖尾水中的悬浮物，但对于大多数可溶性污染物的去除效果相对较差。

（2）分离法。根据具体采用的分离方式，可分为底泥分离、泡沫分离和膜分离等。底泥分离方式有传统清淤和底泥覆盖法。底泥覆盖法是将清洁材料覆盖于底泥上，分开底泥和水体，防止底泥中污染物向水中扩散。然而底泥覆盖法无法阻止新底泥形成，且覆盖材料会占据池塘空间，增加清淤难度；同时清洁材料的使用增加了成本，最终难达到理想效果。泡沫分离是向水体中充气，产生大量细小气泡，其吸附表面的活性物质后漂浮在水面上形成泡沫，实现水体与其中的胶体物质和悬浮物质分离。在生产中，泡沫分离适用于水体盐度5%以上的封闭和循环海水养殖系统，在淡水养殖系统中，当养殖水体有机物浓度较高时，才能达到较理想的效果。膜分离技术主要采用不同孔径的膜分离水体中的颗粒物，根据不同大小的膜孔径截留不同粒径的颗粒物。养殖尾水处理中采用膜过滤，主要处理直径小于20 μm 的微颗粒。该技术在异位处理模式中应用方便，在原位处理模式中应用条件较为苛刻。

2.2.2 化学净化

化学净化方法原理，主要是借助化学反应，分解尾水中的污染物。在原位净化模式中有絮凝沉降法、氧化法。

（1）絮凝沉降法。是利用絮凝剂，将水体中微粒污染物、胶状物凝聚成大絮状物，以此来加速沉淀，起到净化的效果。常见的凝絮试剂有铝盐、铁盐、氢氧化钙、聚丙烯酰胺等。养殖水体中胶状离子大多带负电荷，加入具有相反电性的絮凝剂，能缓解胶状离子之间的排斥作用，促进离子间形成絮凝沉淀，从而达到去除污染物的目的。然而，有些絮凝剂对鱼类有一定的毒性效应，如何减少在使用絮凝剂后水体中残留的铁盐、铝盐等，是使用这种技术后面临的挑战。

（2）氧化法。主要借助氧化剂的氧化性来处理养殖尾水中的有机污染物，使之分解，以达到净化水体的目的。目前在生产中，考虑对养殖物种的影响，使用最多的是高效且产物无污染的臭氧；除臭氧外，过氧化氢、过乙硫酸氢钾、高铁酸钾、二氧化氯、漂白粉等，根据实际情况也有少量使用。氧化法能有效氧化池水中的氨氮、亚硝酸盐氮等多种还原性污染物，降低有机碳含量和化学需氧量浓度。

2.2.3 生物净化

生物净化方法主要通过引入一定的物种参与污染物处理净化、降解水体污染物的净化方法，也称为生态净化法。在原位净化模式中，根据参与净化的物种类型，主要分为水生动物净化法、水生植物净化法和微生物净化法。

（1）水生动物净化法。通过滤食水体有机颗粒物，以减少水体悬浮污染物。常见的滤食性水生动物包括滤食性鱼类、双壳纲贝类、腹足纲贝类等。滤食性水生动物可作为套养品种，在改善水质的同时，增加饵料利用率，同时净化水质。但滤食性水生动物在滤食有机颗粒物的同时，也会大量滤食藻类，降低藻类的光合作用，影响水中的溶解氧。因此，实际生产过程中，对于滤食性动物要慎重选择，要保证不占据养殖动物生态位的同时，减少对水体溶解氧的影响。

（2）水生植物净化法。水生植物、藻类在生长过程中，能富集和吸收大量的有机物、无机物和重金属等物质，并在富集的同时发生代谢降解。将水生植物移栽到养殖水体中，通过植物吸收水体营养盐，起到净化水体的效果。而藻类及部分水生植物在净化水质的同时，还能为养殖动物提供饵料。常用的沉水植物有狐尾藻、眼子菜和金鱼藻等；挺水植物有香蒲、藕和美人蕉等；浮叶植物有睡莲、凤眼莲和空心菜等。常用的藻类有小球藻、淡水螺旋藻、栅藻等。研究表明，在养殖池塘内栽培一定量的水生植物，能有效缓解养殖水体中氨氮和有机磷的污染，而藻类则能和养殖动物以及池塘水体中的有益菌，形成复合生物系统来净化养殖水体。

（3）微生物净化法。通过微生物来降解、转化水体中有机物及氨氮、硝化物，降低水体营养物质浓度，从而净化水体。微生物净化的主要方法可分为生物膜法和微生态制剂净化法。生物膜法是利用微生物固定技术，将其附着在过滤物介质或载体上，微生物在上面生长繁殖，组成高度密集的包含好氧、厌氧、兼性菌，以及原生动物、藻类的复杂的微生物生态系统，经其中微生物的处理，可有效地对水体进行净化。微生态制剂净化法是通过向养殖水体中添加微生物，来调整水体中微生物菌的群落结构，扩大有益菌落群体比例，抑制病原微生物生长。目前常见的微生态制剂中的微生物组成主要以光合细菌、硝化细菌、芽孢杆菌、乳酸菌等微生物为主。使用这些微生态制剂，可以在降解氨氮、有机物的同时，也能起到抑制细菌病害的作用。

2.3 异位净化模式

异位净化模式相较于原位净化模式，摆脱养殖水体操作空间的局限，可采用更加多样的方式方法，其净化效果更优。对于高密度养殖池塘，因其放养密度大、产污量大，往往远超过原位净化模式中相关技术的净化能力，需要采用净化能力更强的异位净化模式。近年来，国家对水产养殖绿色发展有了更高的要求，要求养殖水体净化应以效果的好坏作为主要标准；所以相比于限制较多的原位净化模式，能够对尾水进行更深层次处理的异位净化模式，更符合国家的要求。异位净化模式更加多样化，除了原位净化中可以使用的所有方法外，还能结合各种新型处理技术、搭载新的养殖模式进行综合治理。该模式常见的有循环水养殖系统、人工湿地、稳定塘净化系统、“三池两坝”系统等。

2.3.1 循环水养殖系统

该技术将工厂化循环水养殖的技术原理应用于池塘养殖，创立循环水养殖模式。将养殖池设置为流水池，而槽外的大池塘用于粪便收集和水处理。该系统能保证养殖池中水环境稳定，养殖动物产生的粪便及代谢物可随时通过水流到净水池中，进行分离和进一步处理。该养殖系统包括流水养殖槽、集污池、推水增氧装备、导流坝等，适合大规模连片的池塘。

2.3.2 人工湿地

人工湿地是由基质和水生植物、微生物组成的独特的生态系统。人工湿地净化技术是一种集生物学和工程学的综合技术，在设置上可以采用生态沟渠、沉淀池、表流湿地、潜流湿地等设施，结合物理过滤、化学吸附、植物过滤及微生物分解等方法。人工湿地净化水产养殖尾水处理效果良好，可以通过物理方法，过滤去除大颗粒污染物，通过化学吸附方法，有效去除水中多余营养元素及固体悬浮物，还能通过生物作用改变溶氧量，分解有机污染物等，最终达到环境友好型的尾水处理的目的，且二次污染少。但在实际操作中，人工湿地往往需要占用较大面积的土地，且净化处理过程较为缓慢。

2.3.3 稳定塘净化系统

稳定塘净化系统主要通过稳定塘对污水进行稀释、沉淀、絮凝后，依靠塘中生物的分解、代谢作用，降解和去除污染物。目前稳定塘系统的主要有水生植物塘、厌氧塘、生物滤等类型，大多通过同一类生物进行处理。目前相关研究人员还开发了一系列组合塘工艺，综合多种处理模式达到更为科学的尾水处理的目的，例如生态综合塘系统、高级综合塘系统、多级串联塘系统等。稳定塘系统在实际应用过程中普遍存在一些不足，如占地面积大、处理时间长、异味大、受天气影响较大等。然而，稳定塘系统的建设和使用的成本较低，且操作方法较简单，适用于低成本养殖条件下作为尾水处理的过渡系统使用。

2.3.4 “三池两坝”系统

所谓的“三池两坝”系统是指养殖尾水处理中构成的“沉淀池+过滤坝+曝气池+过滤坝+生物净化池”系统，养殖用水经系统处理后，达标排放或回收利用。整个系统通过溢流坝和潜流坝2 个隔断，将尾水处理系统分成3 个单元，其中溢流坝可阻挡沉淀污染物，增加表面流，提高水体含氧量；潜流坝可阻挡悬浮污染物，提供低氧环境，促进厌氧净水微生物生长。整个系统通过溢流坝和潜流坝，构建好氧、厌氧微生物处理模式对AO 工艺（Anoxic Oxic process）的应用，强化硝化-反硝化作用，达到对总氮和总磷的净化效果。2017 年6 月，江苏省颁布的地方标准《淡水池塘循环水健康养殖三级净化技术操作规程》（DB 32/T 3238—2017），其中的操作技术基于“三池两坝”净化系统。目前“三池两坝”系统在江苏地区应用较广泛，在系统正常运行的情况下，处理养殖尾水效果较好。

3 结语

目前池塘养殖尾水较为常见的处理模式，分别为池塘容纳量控制净化模式、原位净化模式和异位净化模式。控制容纳量的净化模式，能有效节约水源、减少污染。原位净化模式是在养殖的过程中直接对养殖水体进行净化，成本较低且净化方法多样。而在实际操作中，为了减少净化操作对养殖生物的影响，净化的效果较难达到理想状况。异位净化模式摆脱了空间局限对养殖生物的影响，同时原位净化中的各种方法可以有效地在异位净化模式中使用，能实现对尾水更彻底地处理。异位净化的整体净化效果更具优势，容易达到减少水源污染、提高养殖产量的目标，但成本和投入显著高于前2 种模式。

异位净化模式采用的处理方式种类多样，可对淡水养殖池塘进行较为彻底的生态化改造，以满足生态化发展的需要。例如完全采用生物净化塘来实现养殖尾水的处理净化，其处理过程中包含多种生产技术的应用，之后将处理达标的尾水进行回收利用或者直接回用于河道生态环境补水、城市其他用水等。目前相关生产技术的研究应用成效显著，亦有大量研究成果投入到生产实践中，为水产养殖的产业升级作出了重要的贡献。

未来，综合治理的异位净化模式将会是池塘养殖生产的主流尾水治理方法，实际生产中采用的尾水处理方法，除了做到生态化外，在设计和操作上要因地制宜，结合池塘现状，合理制定养殖尾水的净化方案。对养殖池塘尾水进行治理，能够有效地促进池塘生态化改造项目的落地实施，有利于全力构建生态环保、产业富民、统筹协调的渔业高质量发展新格局。