养殖尾水生态处理技术研究

王秀文 孙宏佶 孟智仁 张 蕾

（大连海洋大学，辽宁 大连 116023）

社会日新月异的发展，我国经济水平迅速提升。在人们生活水平提高的同时，市场对于水产品和水产养殖也有了更高的要求。社会对于水产养殖尾水的处理关注度越来越高。机遇与挑战并存的同时，尾水的处理也变的越来越重要。很多方法在尾水处理过程中，处理效果可能不错，但是会存在成本过高、产生一系列副产物等问题。生态处理技术是基于自然状态下，引入分解者、生产者、消费者，在处理尾水的同时，还能够带来一系列的经济效益。

1.水产养殖尾水的特点

传统养殖模式中，池塘高密度养殖使得水体中含有大量的饲料、粪便残留物。使得水体中污染物浓度越来越大。自然状态下分解之后，会导致水体中含有大量氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、和一些被污染的有机生物。总氮、总磷含量较高，有毒物质极少，重金属的含量也相对较低。水质会间接影响到水产品的质量，水质不好会导致养殖水产品出现生长缓慢、肉质不佳等情况。污染的水体未经处理排放更是会对周边环境造成影响。

2.水产养殖尾水常用处理方法

2.1 物理方法。主要采用方法大多是机械过滤、气泡分离法、沉淀法等。能够快速除去尾水中的悬浮物。但是对可溶性有机物、无机物及总氮、总磷的去除效果不佳。

2.2 化学方法。主要采用漂白粉消毒法、生石灰消毒法、絮凝剂和助絮凝剂沉淀法。漂白粉法和生石灰消毒法可以杀死尾水中的细菌病毒等，而絮凝剂和助絮凝剂法常被用于水体悬浮物的去除。向养殖尾水中加入正电荷的铝盐、铁盐、氢氧化钙等絮凝剂使胶状离子絮凝下沉，从而达到絮凝目的。这些方法对水体中有机物、无机物、总氮、总磷处理效果不佳，无法达到尾水处理的标准。

2.3 生物方法。主要采用生物膜法和活性污泥法。生物膜法是使微生物附着在载体表面，污水在流经表面的过程中，通过有机营养物的吸附、氧气向膜内部扩散以及在膜中所发生的生物氧化等作用对污染物进行分解。活性污泥法是将污泥作为主要介质，在曝气池中通过吸附、悬浮氧化分解等特点处理水中有机污染源的一种方法。生物处理法处理效果较好，需要专业的设备支持以及人力运行。

2.4 生态方法。生态处理技术是采用生物技术等措施对水产养殖中的氮、磷等营养元素进行吸附、转化及吸收利用，达到净化水质，防止水体富营养化目的的技术。常用生态技术包括生态净化塘和生态沟渠等。可以根据处理需求，配置植物及水生动物。和工业废水相比，养殖尾水有机物浓度不高，重金属浓度极低，很适合生态方法去处理。

3.水产养殖尾水生态处理技术

3.1 生态净化塘。生态塘一般用于污水的深度处理中，使用天然或人工池塘，也被称为深度处理塘。进水的污染物浓度不能过高，通过在塘中种植水生植物、养殖水生动物，人工构建一个生态系统，太阳能作为初始能源，通过生态塘中多级食物链物质的转化和能量的传递。将进入塘中污水的污染物进行分解和转化。该系统由缺氧池、好氧池和水草池组成， 旨在在多栖息地系统中实现协同处理效果。该系统集同化、分解、截留、吸收、吸附、过滤等处理效果于一体。不仅可以去污，还可以通过水生植物和水生动物的养殖等进行资源回收和养殖获利，使污水去除和养殖利用相结合。这种生态池塘系统具有投资、运营和管理少的优点。通过高效新型池塘系统的研究、开发和应用，生态池塘系统获得了新的发展。

图1 生态塘系统运行原理

生态塘在污水处理和资源化利用方面，有很明显的优势：

3.1.1 结构简单，就地建设。生态塘一般建在养殖区域附近，一般占总面积的生态净化塘按养殖面积的10%～20%左右建设，设置在养殖池塘的下游或地势低洼地区。

3.1.2 可以实现污水的回收再利用。处理过的养殖尾水，不仅可以继续养殖水产品，还可以用于农业灌溉等，使经济效益大大增加。

3.1.3 处理成本较低。不仅是在处理污水方面，在维护设施方面，生态塘的建设及运行成本都较低，太阳能为生态塘中的藻类及植物提供了太阳能，并且使水体保持适宜的温度。藻类、细菌、微生物、水生动物等进行正常生长代谢，净化污水。降低有机质的浓度。

3.1.4 美化环境，建立生态景观。生态塘由于丰富的水资源，周围会形成稳定的植物群落，可以作为良好的生态景观。且经过处理的水引入其他人工湖中，也可以作为景观和游览。

生态塘种类：厌氧塘、兼性塘、好氧塘、水生植物塘、养鱼塘、水禽养殖塘和贮存塘，并通过不同的组合形成了多样的生态结构。

传统的生态净化塘，大多含有细菌和藻类以帮助塘内的有机污染物进行转化，将其转化为二氧化碳、水、氨氮、硝酸盐、磷酸盐等产物。藻类通过光合作用，又吸收利用了这些物质，大量的营养物质使得藻类增殖，同时释放出氧气，能够作为好氧细菌的氧源，使其继续氧化降解有机质。但是，传统的生态净化塘由于只有分解者和生产者，使得水体中的TSS和BOD含量会越来越高，水体造成了二次污染，和尾水处理初衷相悖。要改善这种情况的话，需要在生态池中加入微孔过滤、絮凝、沉淀池、空气浮选池等过滤装置，但是增加了器材与维护成本，不符合建设生态塘的最初理念。现在很多生态塘添加了消费者这一群体，根据需求配置相应的动物，引入生长能力较强的滤食浮游生物及草食性杂食性的水生动物，如螺蛳、蚌、花白鲢、草鱼等。生态净化塘应该定期维护，避免由于废水中有机质过高、造成水体富营养化或鱼类等动物对环境不适应而大批量死亡。生态净化塘的缺点：不容易受极端天气影响，但易产生不良气体和滋生蝇虫。

图2 新型示范案例尾水生态处理系统流程图

在水产养殖规模很大、污染物浓度过高的时候，我们可以通过对不同生态塘的组合，使得生态塘的净化处理更加高效，比如新型示范案例，就是通过连接厌氧塘、兼性塘、好氧塘、水生种植物塘、水禽养殖塘，从而达到高效处理尾水。

3.2 生态沟渠。生态沟渠是指具有一定宽度和深度，由水、土壤和生物组成，具有自身独特结构并发挥相应生态功能的农田沟渠生态系统，也称之为农田沟渠湿地生态系统。生态沟渠能够通过截留泥沙、土壤吸附、植物吸收、生物降解等一系列作用，减少水土流失，降低进入地表水中氮、磷的含量。

图2 生态沟渠刨面结构图

生态拦截型沟渠系统主要由工程部分和生物部分组成，工程部分主要包括渠体及生态拦截坝、节制闸等，生物部分主要包括渠底、渠两侧的植物、浮游生物及塘内动物等；两侧沟壁和沟底可以选择由蜂窝状水泥板等组成，两侧沟壁具有一定坡度，坡度根据需求设置，沟体比较深，沟里相隔一定距离构建小坝减缓水速、延长水力停留时间，流水中携带的颗粒物质和养分等可以沉降和去除。

图3 生态渠实景图

生态沟渠通常采用梯形断面、和植生型防渗砌块技术，系统主要由工程部分和植物部分组成，其两侧沟壁一般采用蜂窝状水泥板。可以通过节制闸连接不等高的生态渠。由工程和植物两部分组成的生态拦截型沟渠系统，使得流水携带的颗粒物沉淀，延缓水力停留时间。微生物能够吸收沟内的养分，同时水生植物的存在可以加速氮、磷界面交换和传递，从而使污水中氮、磷的浓度快速减小，具有良好的净化效果。

选择生命力强、净化能力强、根系发达的植物作为生态沟渠的主要植物。能够吸收废水中的氮磷等元素，从而降低水体中的有机质。例如马尾藻、芦苇、茭白、梭鱼草等大型藻类或水生植物均可在生态渠中局部种植。拿梭鱼草来说，梭鱼草就是多年挺水类植物，根系发达、喜欢潮湿肥沃的地方生长，是一种很好的固土护坡植物，在人工湿地中有大量应用，非常适合引用在生态沟渠中。同样，大部分根系发达的植物在生态沟渠中还可以起到缓冲减速、拦截吸收的作用，从而使净化效果会更好。

生态沟渠由于大部分都是靠植物吸收有机质去净化水质，由于植物生长周期的关系对水中氮磷的吸附较慢。而且植物在适宜季节吸收氮磷之后，植物衰老期由于枯萎腐烂等还会释放到沟渠之中，没有及时收割的话，就会使得生态渠造成二次污染。大部分野生沟渠中，植物经济效益低，人们不愿意进行收割。如果生态渠中种植茭白等经济型植物，就可以促使人们进行二次收割，有效防止衰老型植物向沟渠释放氮磷造成的二次污染。生态渠中的植物对氮磷的吸收也是有限的，通过人为种植，如果在渠中种上茭白、水稻、空心菜、甄豆等，增加生物种类和群落结构，合理搭配种植、充分利用渠中空间，不仅能够提高水体的净化程度，还可以带来部分经济收益。

4.结语

如今水产养殖尾水处理依旧很严峻，科研人员应大力加强对尾水处理的研究，减少尾水排放对环境产生的危害。生态处理技术是目前比较重要的一种处理方法。长期运行生态净化塘和生态沟渠。可以有效吸收水体中氮磷等营养物质，减轻水体的营养化程度。目前该工程在试验探索阶段，管理机制并不是很健全。所以要在以下几个方面多加考虑。

4.1 生态净化塘和生态渠植物量低，生物量少，使得水质不稳定，特别是冬季温度低，水生植物容易死亡，微生物活性低，需要加大植物种植密度，特别是能够抗寒的植物，如黑麦草、水芹等。能够保证冬天的去除情况。

4.2 沟内植物死亡未及时收割，造成水质二次污染。应该对生态渠中植物及时收割，可以有效去除水体中的氮磷并且促进植物生长。

4.3 生态塘和生态渠枯水期保水质量较差。大量植物干枯死亡。可以对生态渠设置闸门，增加水体流动，保证生态渠内一直有10cm以上的水，供给植物的正常生长。

4.4 生态沟渠和生态净化塘应该定期维护，并对生态净化效果进行检测。一般情况下，水产养殖尾水经过生态净化处理后，总氮的平均去除率应不低于50%，总磷的平均去除率应不低于40%。