中國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水污染現(xiàn)狀及凈化技術(shù)研究進(jìn)展

王鈺欽 鄭堯 錢信宇 楊曉曦 陳家長(zhǎng) 吳偉

摘要：水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)作為農(nóng)業(yè)面源污染的來(lái)源之一受到廣泛關(guān)注，養(yǎng)殖尾水的污染治理已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。為了解養(yǎng)殖尾水凈化的機(jī)理，促進(jìn)凈化技術(shù)效能的增強(qiáng)，研究介紹了中國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染的現(xiàn)狀、危害和相關(guān)防治政策，并對(duì)近20年出現(xiàn)的水產(chǎn)養(yǎng)殖污水凈化技術(shù)進(jìn)行了綜述。最終對(duì)養(yǎng)殖污水的研究進(jìn)行了展望，提出可對(duì)沉淀單元進(jìn)行強(qiáng)化、利用新型材料和微生物強(qiáng)化凈化系統(tǒng)的可能性。

關(guān)鍵詞：水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水;污染現(xiàn)狀;凈化技術(shù)

中圖分類號(hào)： S949???? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A???? 論文編號(hào)：cjas20200300088

Aquaculture Wastewater Pollution and Purification Technology in China： Research Progress

WANG Yuqin ， ZHENG Yao ， QIAN Xinyu ， YANG Xiaoxi ， CHEN Jiazhang ， WU Wei121122

（1 Wuxi Fishery College， Nanjing Agricultural University， Wuxi 214081， Jiangsu， China;

2 Freshwater Fisheries Research Center， Chinese Academy of Fishery Sciences， Wuxi 214081， Jiangsu， China）

Abstract： Wastewater from aquaculture has attracted wide attention as one of the sources of agricultural non- point source pollution， and the management of aquaculture wastewater has become a current research hotspot. In order to understand the mechanism of aquaculture wastewater purification and enhance the purification technology efficiency， this paper introduces the current status， hazards， and related control policies of aquaculture pollution in China， and reviews the aquaculture wastewater purification technologies developed in the past two decades. Finally， the research direction of aquaculture wastewater is discussed to put forward the possibility of strengthening the sedimentation unit， and using new materials and microorganisms to intensify the purification system.

Keywords： aquaculture wastewater; pollution status; purification technology

0引言

改革開放以來(lái)，中國(guó)的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅猛，是世界上唯一養(yǎng)殖產(chǎn)量超過(guò)捕撈產(chǎn)量的國(guó)家，養(yǎng)殖產(chǎn)量已連續(xù)30年位列世界第一，2018年全國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量4.9×1010 kg[1]，占世界水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量的60%以上[2]。水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量高，造成的污染也高。水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)面源污染的重要來(lái)源之一，不容忽視。為了降低養(yǎng)殖尾水的危害，各種養(yǎng)殖尾水凈化系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。本研究將通過(guò)介紹中國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染的現(xiàn)狀、危害、防治政策和近20年出現(xiàn)的水產(chǎn)養(yǎng)殖污水凈化技術(shù)，了解養(yǎng)殖尾水凈化的機(jī)理和各種凈化系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，為凈化系統(tǒng)的選擇提供建議，并對(duì)凈化系統(tǒng)的研究進(jìn)行展望。

1中國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水及其污染影響概況

中國(guó)的水產(chǎn)行業(yè)多采用高密度養(yǎng)殖，通常伴隨過(guò)量的施肥和投餌，過(guò)多的肥料和餌料會(huì)殘留于水體，并造成養(yǎng)殖水體及周邊自然水生態(tài)環(huán)境中總氮（TN）、總磷（TP）和高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）的升高[3-5]。養(yǎng)殖尾水的總量日益增大，產(chǎn)生的主要污染物也呈上升趨勢(shì)。截至目前，中國(guó)重要漁業(yè)水域普遍出現(xiàn) TN、TP 和 CODMn 超標(biāo)的情況。據(jù)中華人民共和國(guó)生態(tài)環(huán)境部《2018生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》所示，TN 是中國(guó)江河重要漁業(yè)水域主要的超標(biāo)指標(biāo); TN、TP和CODMn 是中國(guó)湖泊（水庫(kù)）重要漁業(yè)水域的主要超標(biāo)指標(biāo)[6]。有研究顯示，在江蘇省農(nóng)村污染中，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的TN污染占總污染的11.57%，而TP更是高達(dá)51.12%[7]。

為了向人們提供更多的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，并給養(yǎng)殖戶帶來(lái)更多收入，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)逐漸走向集約化和高密度養(yǎng)殖模式。在集約化和高密度的養(yǎng)殖過(guò)程中，養(yǎng)殖戶會(huì)向養(yǎng)殖水體中投放飼料和肥料等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[8]。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要成分為脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、碳水化合物和無(wú)機(jī)礦物質(zhì)，這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一部分被水產(chǎn)動(dòng)物消化利用，一部分成為池塘底泥，而大部分通過(guò)養(yǎng)殖尾水的排放離開養(yǎng)殖池塘。研究資料表明，養(yǎng)殖中飼料轉(zhuǎn)化為養(yǎng)殖生物過(guò)程中，僅有13.9%的氮素和25.4%的磷素轉(zhuǎn)化為養(yǎng)殖產(chǎn)品，其余部分沉積于底泥或散逸于養(yǎng)殖水體[5]。未被轉(zhuǎn)化成養(yǎng)殖產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)向外部水體輸出氮、磷等植物性營(yíng)養(yǎng)元素和蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂質(zhì)等有機(jī)物。過(guò)量的植物性營(yíng)養(yǎng)元素會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，使藻類大量繁殖，而有機(jī)物會(huì)促進(jìn)細(xì)菌增殖，降低水體中的溶解氧（dissolved oxygen， DO）含量，造成水生動(dòng)植物死亡，進(jìn)而使生態(tài)失衡[9]。研究表明，水體 DO 含量的下降可降低魚類攝食量和餌料轉(zhuǎn)換效率，使魚類生長(zhǎng)遲緩[10-12]。過(guò)低的DO甚至?xí)?dǎo)致水生生物死亡[13]。并且目前的水產(chǎn)養(yǎng)殖中，絕大部分養(yǎng)殖尾水未經(jīng)處理直接排放，這使其造成的污染更加嚴(yán)重。據(jù)研究，2018年水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域污染面積達(dá)218 km2，由污染導(dǎo)致的水產(chǎn)品損失4.6×107 kg、直接經(jīng)濟(jì)損失8.2 億元[1]。水產(chǎn)養(yǎng)殖污染會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化、影響水系的自然生態(tài)功能，并容易帶來(lái)的水華、赤潮等自然災(zāi)害，不僅降低了居民的生活質(zhì)量，還給居民的健康財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了巨大的損失[14]。

為了減少水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響，多個(gè)政府部門陸續(xù)出臺(tái)相關(guān)法規(guī)和指導(dǎo)意見。江蘇省海洋漁業(yè)局早在2010年便制定《江蘇省太湖流域池塘循環(huán)水養(yǎng)殖工程建設(shè)專項(xiàng)規(guī)劃（2011—2020）》，要求太湖流域的連片池塘進(jìn)行循環(huán)水養(yǎng)殖改造，以達(dá)到重復(fù)利用養(yǎng)殖尾水，減少污染排放的目的。2019年2月農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等部委印發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)綠色發(fā)展的若干意見》，對(duì)中國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展提供了指導(dǎo)意見，其中第十一項(xiàng)具體的政策措施中要求推進(jìn)養(yǎng)殖尾水治理，鼓勵(lì)通過(guò)采用人工濕地和生物凈化等方式，使養(yǎng)殖尾水得到資源化利用或達(dá)標(biāo)排放。

2水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水凈化國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前，養(yǎng)殖尾水的處理和凈化方法可以根據(jù)處理位置的不同分為原位凈化和異位凈化。原位凈化指將養(yǎng)殖尾水在養(yǎng)殖池塘內(nèi)部進(jìn)行凈化，異位凈化指將養(yǎng)殖尾水導(dǎo)出養(yǎng)殖水體，在其他的空間中進(jìn)行凈化。這兩種方法各有優(yōu)劣，原位凈化無(wú)需占用額外的空間，相對(duì)于異位凈化能夠有效的減少人力、能源、土地資源和資金投入，但水產(chǎn)養(yǎng)殖本身需要的適度肥水，原位凈化會(huì)影響肥水效果，并且其原位凈化受空間、時(shí)間、養(yǎng)殖生物的影響，很多凈化方法無(wú)法使用，導(dǎo)致凈化效果存在季節(jié)性和波動(dòng)性。異位凈化凈水效果高于原位凈化，但需要消耗額外的土地資源，并且需要投入更多資金[5]。

2.1 原位凈化

由于原位凈化在養(yǎng)殖水體中直接改善水質(zhì)，可減少對(duì)魚類的不良影響。原位凈化主要通過(guò)物理、化學(xué)和生物凈化方法凈化水質(zhì)。物理凈化方法主要為底泥覆蓋法、吸附法?；瘜W(xué)凈化方法主要為絮凝沉降法、曝氣法。生物凈化方法主要是生態(tài)養(yǎng)殖法、水生植物法和微生物法。

2.1.1 物理凈化技術(shù)養(yǎng)殖池塘中投放的肥料和餌料通常不會(huì)馬上溶解于水體中，而會(huì)以沉積物的形式保留在其底部，形成池塘底泥，然后緩慢地通過(guò)擴(kuò)散和微生物的分解作用增加水體的植物性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和還原性有害物質(zhì)，并消耗水體DO，造成養(yǎng)殖池塘及周圍水體生態(tài)環(huán)境失衡。底泥的凈化對(duì)養(yǎng)殖水體凈化有重要意義，物理凈化最簡(jiǎn)單和有效的技術(shù)就是底泥的疏竣。由于底泥中具有還原性有害物質(zhì)，在養(yǎng)殖過(guò)程中進(jìn)行底泥疏?？赡軐?duì)養(yǎng)殖生物造成不良影響，故底泥疏浚在養(yǎng)殖周期完成后才能進(jìn)行，每年年底的清塘就是這項(xiàng)技術(shù)的代表。其次是底泥原位覆蓋技術(shù)。底泥原位覆蓋技術(shù)將清潔材料覆蓋于底泥上，將底泥和養(yǎng)殖水體隔離，能夠減少底泥和水體之間的物質(zhì)交換，防止污染物質(zhì)向水體中擴(kuò)散，有效地降低水體污染物濃度[15-16]。有研究表明，原位覆蓋技術(shù)可以降低水體中水溶性無(wú)機(jī)磷的濃度[17]，并且能夠降低氨氮（NH3-N）、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、重金屬物質(zhì)的釋放[18]。但是底泥原位覆蓋局限較大，其無(wú)法降低污染物總量，當(dāng)覆蓋層受到破壞時(shí)依然會(huì)造成污染;覆蓋材料和其運(yùn)輸、應(yīng)用都需要一定成本;造成底泥疏浚的難度的增加;會(huì)占據(jù)池塘空間，減少養(yǎng)殖池塘深度;并且養(yǎng)殖池塘容易形成底泥，新底泥的產(chǎn)生會(huì)減少該技術(shù)的凈化效果[15]。

吸附法主要通過(guò)添加吸附材料的吸附作用富集養(yǎng)殖水體中的污染物，達(dá)到凈化水體的目的。吸附材料一般為多孔結(jié)構(gòu)，含有大量的介孔和微孔，比表面積較大，能夠?qū)⑺w中的污染物吸附在其表面。有研究表明，改性凹凸棒土負(fù)載鋁鹽吸附劑對(duì)水體中磷的吸收率最高可達(dá)98%[5]。超聲—鑭改性沸石能有效的降低河道氮磷類物質(zhì)濃度，其去除率最高可達(dá)93.0%和98.7%[6]。吸附材料對(duì)抗生素具有一定吸附能力，有研究表明，沸石能夠有效的去除水體中的磺胺甲惡唑和氧氟沙星[19]。但吸附法使用量大、成本高，且很難真正將污染物從養(yǎng)殖水體中移除。目前對(duì)于吸附材料的研究成果多數(shù)集中在理論方面，用于實(shí)踐的研究較少，且主要集中于水生動(dòng)物較少的水體中，實(shí)際應(yīng)用時(shí)采用的方式方法有待進(jìn)一步地研究。

2.1.2 化學(xué)凈化技術(shù)絮凝沉降技術(shù)通過(guò)添加絮凝劑達(dá)到凈水效果。絮凝劑提供多羥基絡(luò)合離子，可以吸引廢水中原本相斥的反相膠體微粒，通過(guò)電中和及卷掃作用將水體中的膠體雜質(zhì)絮凝凝結(jié)成容易沉淀的絮狀體[20-21]。有研究顯示，氧化偶合絮凝劑對(duì)受污染水體有較好處理效果，能夠有效的降低 CODMn、生化需氧量（BOD）和TP濃度[22]。研究發(fā)現(xiàn)，聚合氯化鋁鐵-陽(yáng)離子聚丙烯酰胺絮凝劑，CODMn 去除率可達(dá)65.57%，NH3- N、硝態(tài)氮（NO3--N）和亞硝態(tài)氮（NO2--N）的總?cè)コ士蛇_(dá) 32.46%[23]。但是絮凝沉降技術(shù)無(wú)法將污染物移出水體，只是將養(yǎng)殖水體中的污染物暫時(shí)保留在池塘底部，池塘底部的污染物有可能釋放出來(lái)。

曝氣法通過(guò)增氧機(jī)和鋪設(shè)通氣管等方式向養(yǎng)殖水體中注入空氣，一方面增加水和空氣的接觸面積，促進(jìn)空氣中的氧氣進(jìn)入水體，提高水體DO濃度;另一方面通過(guò)氣浮將水體中的有害氣體和懸浮性顆粒物質(zhì)帶到水體表面。DO可以將水中的還原性有害物質(zhì)和溶解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)或轉(zhuǎn)化為易于從水中分離的氣體或固體。研究顯示，曝氣法可以去除水中溶解的 CO2、H2S、NH3等氣體，對(duì)水中的金屬污染物起到氧化作用[24]。雖然曝氣法在養(yǎng)殖中非常常見，但是其設(shè)備和運(yùn)行成本較高。

化學(xué)處理技術(shù)通過(guò)添加過(guò)氧化氫、過(guò)乙硫酸氫鉀、高鐵酸鉀、二氧化氯、漂白粉等氧化劑，氧化并分解養(yǎng)殖水體中不易分解的有機(jī)物。也有添加硫酸銅、四羥甲基硫酸磷等化學(xué)物質(zhì)凈化養(yǎng)殖水體，減少養(yǎng)殖水體中的病菌，但是有些物質(zhì)會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不良影響，許多化學(xué)物質(zhì)己被禁止使用[25]。

2.1.3 生物凈化技術(shù)生態(tài)養(yǎng)殖法充分運(yùn)用物質(zhì)轉(zhuǎn)化與能量傳遞理論，能夠?qū)ⅰ百Y源—產(chǎn)品—污染排放”的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)向“資源—產(chǎn)品—再生資源”的資源節(jié)約型生產(chǎn)模式[26]。綜合運(yùn)用各種生物互補(bǔ)互利特點(diǎn)，充分利用投入的物質(zhì)和能量，達(dá)到減少污染、節(jié)約成本、降低病害、增加收益的作用。常用一些水生動(dòng)植物進(jìn)行生態(tài)養(yǎng)殖，植物能夠通過(guò)吸收和轉(zhuǎn)化植物型營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降低富營(yíng)養(yǎng)化;葉冠的覆蓋遮光、他感作用改變水體中藻類群落;根系泌氧提供微生物生境等途徑凈化水質(zhì)，能夠有效降低養(yǎng)殖水體中的TN、TP、懸浮物和重金屬離子[27]。劉耀斌開展了對(duì)魚/蝦-稻共養(yǎng)模式的研究，研究表明，相較于單一養(yǎng)殖魚/蝦，魚/蝦-稻共養(yǎng)模式能有效的降低養(yǎng)殖水體中正磷酸鹽（PO43-）、NH3-N、 NO3--N濃度[28]。除了水生植物外，貝類也是很好的凈化生物，貝類能夠通過(guò)攝食清除水中藻類和微生物。研究表明，有蚌池與無(wú)蚌對(duì)照池比較，水體葉綠素含量降低57.5%，懸浮物含量降低49.2%，水體透明度提高7～8 cm[29]。生態(tài)養(yǎng)殖法充分利用投入的餌料和飼料，能有效的減少污染排放，但需要結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境因素，考慮配養(yǎng)生物生態(tài)位、代謝能力，并針對(duì)種類、數(shù)量等運(yùn)行參數(shù)做大量研究，且需要較高的專業(yè)水平。

微生物會(huì)分解水體或沉淀物中的有機(jī)物，并分解、吸收水體中的氮磷類污染物，使污染物離開養(yǎng)殖水體或轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)，而達(dá)到水質(zhì)（底質(zhì)）改良、凈化的目的。目前在生產(chǎn)中常使用微生態(tài)制劑、生物絮團(tuán)、固定化微生物等技術(shù)調(diào)節(jié)水中的微生物種群結(jié)構(gòu)。

微生態(tài)制劑是利用微生物和促進(jìn)微生物生長(zhǎng)的物質(zhì)制成的活的微生物菌劑，能夠促進(jìn)形成凈化水體的微生物菌落，常見的微生態(tài)制劑有EM 菌、芽孢桿菌、糞鏈球菌、乳酸桿菌和光合細(xì)菌等[30-32]。宋文輝研究了芽孢桿菌對(duì)草魚養(yǎng)殖水質(zhì)的影響，研究表明在養(yǎng)殖水體中添加芽孢桿菌制劑能夠降低NH3-N含量[33]。

生物絮團(tuán)技術(shù)是指通過(guò)調(diào)控水體營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，添加益生菌，在短時(shí)間內(nèi)使益生菌形成優(yōu)勢(shì)群落，占據(jù)有害菌的生態(tài)位，最終達(dá)到凈化水質(zhì)，減少病害的目的。 Hoang開展了生物絮團(tuán)對(duì)對(duì)蝦養(yǎng)殖的影響，研究表明，添加生物絮團(tuán)能夠顯著降低對(duì)蝦養(yǎng)殖水體的 PO43-、 NH3-N、NO2--N、NO3--N等水質(zhì)參數(shù)[34]。

固定化微生物技術(shù)將微生物固定在生物膜載體上，能促進(jìn)微生物繁殖和生物膜的生成，加強(qiáng)微生物對(duì)水體的凈化效果。劉洋等研究了3種微生物（枯草芽孢桿菌、硝化細(xì)菌、光合細(xì)菌）和2種生物膜載體（陶粒、纖維毛球）對(duì)南美白對(duì)蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)水質(zhì)凈化的作用，研究表明，生物膜生成后NH3-N去除率較初期提高約 15%[35]。Thompson 等研究了固定化生物膜在降低養(yǎng)殖水體的銨鹽和磷酸鹽水平的有效性，研究表明，固定化生物膜能夠減少33%磷酸鹽，并減少銨鹽的濃度[36]。

2.2 異位凈化

異位凈化相較于原位凈化，可采用更加多樣的方式方法，其凈化效果更具優(yōu)勢(shì)。因國(guó)家對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色發(fā)展有了更多要求，養(yǎng)殖水凈化應(yīng)以效果作為主要標(biāo)準(zhǔn)，所以異位凈化是更適合當(dāng)前時(shí)代特點(diǎn)的凈化方法。異位凈化方法更加多樣。通常不僅采用物理、化學(xué)和生物凈化方法，而且有將3種方法結(jié)合使用的生態(tài)凈化方法，在實(shí)踐中生態(tài)凈化方法更為適合。生態(tài)凈化方法包括穩(wěn)定塘凈化系統(tǒng)、人工濕地系統(tǒng)、“兩壩三區(qū)”系統(tǒng)等。

2.2.1 穩(wěn)定塘系統(tǒng)穩(wěn)定塘凈化系統(tǒng)主要通過(guò)對(duì)污水的稀釋、沉淀、絮凝、微生物分解作用、浮游生物和水生植物作用，使得污水中的污染物得到降解和去除[37]。目前穩(wěn)定塘系統(tǒng)的主要種類有藻類塘、水生植物塘、厭氧塘、生物濾塘等類型，研究人員還開發(fā)了一系列組合塘工藝，生態(tài)綜合塘系統(tǒng)、高級(jí)綜合塘系統(tǒng)、多級(jí)串聯(lián)塘系統(tǒng)等[38]。Kumar等[39]研究了高效藻類塘對(duì)生活污水的處理效果，研究表明高效藻類塘能使生活污水的化學(xué)需氧量（CODMn）和BOD分別減少93%和79%。黃亮等[40]研究了由水生植物塘和養(yǎng)殖塘構(gòu)建的生物穩(wěn)定塘系統(tǒng)對(duì)TN、TP 的去除效果，TN、TP 的去除率可以達(dá)到25.3%、50.6%。但目前穩(wěn)定塘系統(tǒng)還存在一些缺點(diǎn)，其占用較大的土地面積、需要較長(zhǎng)的水力停留時(shí)間、水質(zhì)凈化效率較低、污水散發(fā)異味、處理效果受天氣制約等缺陷[38]。穩(wěn)定塘系統(tǒng)常用于未有條件建設(shè)其他異位處理系統(tǒng)的地區(qū)，作為養(yǎng)殖尾水達(dá)標(biāo)排放的過(guò)度系統(tǒng)使用。

2.2.2 人工濕地系統(tǒng)人工濕地系統(tǒng)利用基質(zhì)、微生物和植物凈化污水，基質(zhì)能夠過(guò)濾、吸附和離子交換截留污染物，并為植物和微生物提供生長(zhǎng)環(huán)境，植物通過(guò)吸收和富集污染物凈化水質(zhì)，并且可以通過(guò)根系泌氧往缺氧的基質(zhì)和水體中輸送氧氣，構(gòu)建根際微環(huán)境，影響微生物群落構(gòu)成[41-43]。微生物通過(guò)吸收、富集和轉(zhuǎn)化污染物凈化污水。不同的類型、基質(zhì)、植物和外源微生物都會(huì)影響人工濕地系統(tǒng)的污染處理能力。人工濕地的類型包括表面流人工濕地、潛流式人工濕地和垂直流人工濕地等[24]。其中，表面流人工濕地能夠增加污水和空氣的接觸，為好氧凈水微生物提供生長(zhǎng)環(huán)境;潛流式人工濕地通過(guò)基質(zhì)隔離空氣，使污水無(wú)法從空氣中獲得氧氣，促進(jìn)厭氧菌生長(zhǎng);垂直流人工濕地中，污水從氧氣充足的上層流向缺氧的下層，在系統(tǒng)中形成好氧和厭氧兩部分，使好氧菌和厭氧菌都有生存環(huán)境?；|(zhì)應(yīng)有較小的孔隙率和較大的比表面積，且需因地制宜選擇價(jià)格低廉的材料作為基質(zhì)。常見的基質(zhì)有：沸石、陶粒、煤渣、蛭石、鐵屑、礫石、頁(yè)巖和珊瑚石等[44-46]。隨著技術(shù)的進(jìn)步，改性材料、組合填料開始運(yùn)用于人工濕地[47-48]。人工濕地的植物應(yīng)具有凈化能力強(qiáng)、抗逆性強(qiáng)、易管理、綜合利用價(jià)值高和能夠美化景觀的特點(diǎn)，各個(gè)地區(qū)氣候、地理?xiàng)l件不同，適宜的植物種類也不同。通常運(yùn)用于人工濕地的植物有：雍菜、茭草、鳶尾、眼子菜、蘆葦、香蒲、大米草黃、旱傘竹、水蔥、菖蒲、美人蕉、梭魚草和風(fēng)車草等[49-50]。

曹世瑋等[51]研究了種植旱傘竹、水蔥、菖蒲三種植物，以粉煤灰陶粒為基質(zhì)的潛流式人工濕地，實(shí)驗(yàn)表明旱傘竹最適合粉煤灰陶?；|(zhì)的人工濕地，該人工濕地TN去除率在40%左右，TP去除率在95%左右，粉煤灰陶粒能有效的吸附污水中的TP 。葛川[24]研究了種植蘆葦、香蒲、大米草3種植物，以沸石為基質(zhì)的垂直流人工濕地，實(shí)驗(yàn)表明種植大米草的凈水效果最好， TN、TP、CODMn 的去除率分別達(dá)到31%、31%、65%。潘傲等人研究了黃菖蒲、水生美人蕉、梭魚草和風(fēng)車草四種植物，以沸石為基質(zhì)的表面流人工濕地的凈水效果，結(jié)果表明，人工濕地系統(tǒng)能夠有效地去除尾水中的 NH3-N、TN和TP，且種植植物能夠加強(qiáng)去除效果，其中黃菖蒲對(duì)TN 的凈化效果最佳，最高時(shí)達(dá)86.31%;美人蕉對(duì)TP 的凈化效果最佳，最高可達(dá)55.77%;并且發(fā)現(xiàn) TN 主要通過(guò)微生物去除，而TP 主要通過(guò)基質(zhì)吸附去除[52]。潘傲等[52]還對(duì)種植植物和未種植植物的人工濕地基質(zhì)微生物進(jìn)行了高通量測(cè)序分析，發(fā)現(xiàn)種植植物能夠提高基質(zhì)中的微生物豐富度和多樣性，增加微生物凈化水體的效能。

人工濕地雖然凈水效果好，但需要一定的土地、工程成本，且運(yùn)用人工濕地技術(shù)需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂?、環(huán)境、資源等因素因地制宜，找出適合當(dāng)?shù)氐娜斯竦啬Ｊ健????????? 2.2.3“兩壩三區(qū)”系統(tǒng)“兩壩三區(qū)”系統(tǒng)利用溢流壩和潛流壩將尾水處理系統(tǒng)分成3個(gè)單元，通過(guò)溢流壩阻擋沉淀污染物、增加表面流、提高水體含氧量;潛流壩阻擋懸浮污染物，提供低氧環(huán)境、促進(jìn)厭氧凈水微生物生長(zhǎng)。通過(guò)溢流壩和潛流壩構(gòu)建好氧、厭氧微生物處理模式是對(duì)AO 工藝（Anoxic Oxic process）的應(yīng)用，能強(qiáng)化硝化-反硝化作用，促進(jìn)TN 凈化。胡庚東等構(gòu)建了一個(gè)由水源地、進(jìn)排水渠、養(yǎng)殖池塘、生態(tài)溝渠（Ⅰ級(jí)凈化）、Ⅱ級(jí)凈化塘和Ⅲ級(jí)凈化塘組成的“兩壩三區(qū)”凈水系統(tǒng)對(duì)團(tuán)頭魴養(yǎng)殖池塘尾水進(jìn)行處理，TN、TP去除率最高達(dá)87.38%、99.30%[53]。在此基礎(chǔ)上形成的江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)《淡水池塘循環(huán)水健康養(yǎng)殖三級(jí)凈化技術(shù)操作規(guī)程》也于2017年 6月頒布實(shí)施。2016年以來(lái)，胡庚東等采用此系統(tǒng)對(duì)江蘇省內(nèi)近幾十萬(wàn)畝連片池塘進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化改造設(shè)計(jì)工作，因地制宜利用池塘周邊的溝渠或不具備防洪功能的河道作為Ⅰ級(jí)凈化單元，壩體可選擇具水質(zhì)凈化功能的磚塊構(gòu)建，為了防止堵塞和減少反沖絮凝物的不便，還可將凈水材料網(wǎng)格化處理便于移出清洗。

綜上所訴，穩(wěn)定塘系統(tǒng)由于水質(zhì)凈化效率低、占地面積廣等缺點(diǎn)在國(guó)內(nèi)較少被研究和使用，而人工濕地系統(tǒng)凈水效果較好，受到的研究和關(guān)注較多，但就 TN、TP 的去除率而言，“兩壩三區(qū)”系統(tǒng)的去除率最高。

3展望

在異位生態(tài)處理系統(tǒng)中，一般以沉淀單元作為凈水處理的第一個(gè)單元，能夠降低水中的懸浮物濃度，降低后續(xù)污水處理單元的壓力，減少堵塞發(fā)生，且具有一定的水質(zhì)凈化效果。有研究表明，沉淀池能使對(duì)蝦養(yǎng)殖廢水中的懸浮物在2 h 左右下降39%～46%[54]。劉旭加[55]構(gòu)建了流程為魚池→沉淀池→蛋白質(zhì)分離器→生物濾池→海馬齒浮床→紫外殺菌的養(yǎng)殖尾水處理系統(tǒng)，其中沉淀池 CODMn、NH4+-N等水質(zhì)指標(biāo)均顯著低于養(yǎng)殖池，但各處理池間均無(wú)顯著差異。說(shuō)明在其實(shí)驗(yàn)中，沉淀池對(duì) CODMn、NH4+-N等水質(zhì)指標(biāo)的去除效果在整個(gè)凈化系統(tǒng)中占據(jù)重要地位。但目前，沉淀單元主要通過(guò)自然沉降凈化污水，其凈化效率較低，對(duì)沉淀單元的凈水能力強(qiáng)化還有待研究。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，新型凈化材料和微生態(tài)制劑不斷出現(xiàn)，為養(yǎng)殖尾水凈化系統(tǒng)的強(qiáng)化提供了更多可能。Yin[56]研究了鋁負(fù)載凹凸棒土對(duì)黑臭水體的實(shí)際治理效果，發(fā)現(xiàn)鋁負(fù)載凹凸棒土能有效降低水體中的 NH4+-N和TP 。張翠綿在實(shí)驗(yàn)室中利用芽孢桿菌凈化水質(zhì)，NH4+-N、NO2--N 的消減率在3 天后分別達(dá)到74.2%和91.1%[57]。Sangnoi Yutthapong[58]研究了幾種硝化細(xì)菌的除氨效率，其中對(duì)NH4+-N的去除率最高可達(dá)71%。楊靜丹等[59]研究了一株異養(yǎng)硝化—好氧反硝化菌的凈水效果，其對(duì)NH4+-N、NO3--N 和NO2--N 的去除率分別達(dá)63.57%、88.11%和98.38%。且有研究發(fā)現(xiàn)，凈化材料可以提供負(fù)載微生物的環(huán)境，兩者配合使用能加強(qiáng)進(jìn)水效果。Wu[60]使用沸石對(duì)傳統(tǒng)的活性污泥法進(jìn)行強(qiáng)化，銨去除效率是提高超過(guò)27%。通過(guò)凈化材料和外源微生物的優(yōu)化，可能增加凈化系統(tǒng)的凈化能力，需進(jìn)一步研究。

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