水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水處理模式及發(fā)展建議

陳天兄，張日喜*，劉建龍，柏宗春，孫建國，倪德綱

（1.寶應(yīng)縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，江蘇 揚州 225800；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)設(shè)施與裝備研究所，江蘇 南京 210014；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長江中下游設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點實驗室，江蘇 南京 210014；4.泗陽縣雙高水產(chǎn)科技有限公司，江蘇 宿遷 223734；5.江蘇大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

水產(chǎn)養(yǎng)殖是我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)中發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一，2021 年水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量接近5 400 萬t[1]。目前，池塘養(yǎng)殖多采用集約化、規(guī)?；酿B(yǎng)殖方式，隨著放養(yǎng)密度過大，投餌量過多，水體中糞便殘餌量日益積累，飼料和漁藥添加劑富集，導(dǎo)致水質(zhì)惡化[2]。養(yǎng)殖尾水直接排放，污染了周邊環(huán)境，對人體健康造成危害，嚴重違背了水產(chǎn)綠色健康養(yǎng)殖的理念[3-4]?！兜诙稳珖廴驹雌詹楣珗蟆凤@示，全國涉及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的區(qū)縣有2 843 個，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)排放的化學(xué)需氧量、氨氮、總氮和總磷的排放量分別為66.6 萬、2.23 萬、9.91 萬和1.61 萬t，與整個工業(yè)源排放量相近，分別為工業(yè)源排放量的0.73、0.5、0.64 和2.03 倍；水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)總磷的排放量已經(jīng)達到了工業(yè)污染源的2 倍。2020 年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在全國實施水產(chǎn)健康養(yǎng)殖“五大行動”，其中包括生態(tài)健康養(yǎng)殖模式推廣行動、養(yǎng)殖尾水治理模式推廣行動、水產(chǎn)養(yǎng)殖用藥減量行動、配合飼料替代幼雜魚行動、水產(chǎn)種業(yè)質(zhì)量提升行動等，在全國范圍內(nèi)推廣生態(tài)健康養(yǎng)殖模式，穩(wěn)步推進水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水治理措施的實施[5]?，F(xiàn)介紹幾種典型的養(yǎng)殖尾水治理模式，指出存在問題，提出發(fā)展建議。

1 水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水

養(yǎng)殖尾水由不可溶的各種污染物顆粒和可溶氮、磷物組成。其中氮、磷及其各種化合物是污染水體的主要成分[6]。

1.1 不可溶顆粒

尾水中污染物顆粒一般指溶解的餌料、排泄物和污泥，粒徑≤1 mm。這些不可溶污染物對魚類有較大危害，感染其呼吸系統(tǒng)，增加應(yīng)激反應(yīng)風(fēng)險，影響其生長發(fā)育。同時這些污染物會造成水體富營養(yǎng)化，為細菌和病毒在水體中的繁殖提供溫床；如果長期不清理，會導(dǎo)致水體缺氧，厭氧菌會代謝出對魚類有害的硫化氫，引起魚鰓發(fā)炎，最終導(dǎo)致魚類死亡[7]。

1.2 含氮化合物

主要成分為氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮等，達到一定的濃度，則會造成水體內(nèi)的動植物大量中毒死亡。由于氨極易在脂肪中溶解，進入魚體后，損傷其表皮細胞，增加魚類血液中的氨濃度，同時破壞了氧攜帶能力，導(dǎo)致魚類出現(xiàn)厭食、窒息等現(xiàn)象。

1.3 含磷化合物

飼料以及魚類糞便均會產(chǎn)生含磷化合物。水中的磷分為可溶和不可溶2 種[8]。魚的排泄物中一般存在不可溶性顆粒狀的磷，而水體沒有自主分解能力，磷則會在水體中聚集，污染水體，最終造成水體富營養(yǎng)化。

2 尾水處理技術(shù)

2.1 物理

物理處理技術(shù)是通過過濾、膜分離等方式，去除養(yǎng)殖尾水中的懸浮物，從而降低化學(xué)需氧量。該技術(shù)簡單易行，但其處理不可溶污染物的成效不佳。

過濾法是借助篩網(wǎng)等進行機械過濾，去除大顆粒懸浮態(tài)物質(zhì)。該法是固液分離的主要手段，要進一步去除小顆粒懸浮物，還需要借助弧形篩或微濾機，對養(yǎng)殖尾水進一步處理。Ridha 等[9]借助塑料生物過濾介質(zhì)，對羅非魚養(yǎng)殖尾水進行過濾，效果較好。但該法成本高。

膜分離法是通過天然或人工合成的半透膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動力，在分子水平上，將不同粒徑分子的混合物進行選擇性分離的技術(shù)。Holan 等[10]應(yīng)用氧化鋁陶瓷微濾膜，對煉油廠廢水進行處理，處理后的廢水滲透液中總懸浮固體、濁度分別降低了100%、98%。膜分離技術(shù)具有高效、節(jié)能、環(huán)保、避免化學(xué)反應(yīng)、杜絕新的污染、簡單易控制等優(yōu)點，但該方法中濾膜使用時間短、成本略高。

2.2 化學(xué)

化學(xué)處理技術(shù)，是通過向養(yǎng)殖水體中加入化學(xué)物質(zhì)，發(fā)生絮凝、氧化還原、絡(luò)合作用等化學(xué)反應(yīng)，將水體中的污染物變成無害的化合物。

其中絮凝是最常見的化學(xué)處理技術(shù)。該技術(shù)一般使用鋁、鐵等鹽類物質(zhì)，增加沉淀物離子之間的引力，使污染物離子絮凝，沉淀到沉淀池內(nèi)，降低水體中一部分污染物的濃度[11-12]。氧化還原技術(shù)是通過向養(yǎng)殖水體中加入某些物質(zhì)，經(jīng)過一系列氧化還原反應(yīng)，從而降低、去除養(yǎng)殖水體中的污染物。臭氧是常用的氧化劑，一般用來氧化亞硝酸鹽氮和氨氣，將這些化合物通過氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氧氣，增加養(yǎng)殖水體溶氧量，降低生化需氧量和化學(xué)需氧量（COD），同時臭氧可分解破壞細菌的細胞壁（膜），隨后進入其細胞內(nèi)部，進而影響細菌內(nèi)酶的活性，最終導(dǎo)致病原菌死亡。

化學(xué)處理技術(shù)雖然具有見效快、處理效果明顯等優(yōu)點，但是其同樣有成本高的缺點，同時化學(xué)藥劑的使用，容易產(chǎn)生二次污染。

2.3 生物

一般是利用水中的微生物和動植物的吸收、轉(zhuǎn)化、代謝、生物降解等生物特性，達到去除養(yǎng)殖水體中有機污染物和無機營養(yǎng)鹽的目的，主要去除的是養(yǎng)殖水體中的溶解態(tài)污染物。

水生植物主要是通過其根、莖、葉的吸附等作用，去除養(yǎng)殖水體中的污染物，以減少或消除水產(chǎn)養(yǎng)殖對環(huán)境的污染，達到凈化水體的目的。張義等[13]為了修復(fù)富營養(yǎng)化水體，種植了苦草等沉水植物，結(jié)果表明，沉水植物對亞硝態(tài)氮、磷等有明顯的去除作用。Seawright[14]研究發(fā)現(xiàn)，在羅非魚-萵苣復(fù)合養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)運行28 d 后，水體中的硝態(tài)氮和磷的含量都有明顯的下降。彭劍峰[15]等研究發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定塘-濕地組合生態(tài)處理系統(tǒng)中，浮萍塘對氨態(tài)氮去除速率高。目前，借助水生植物的吸附作用，將水生植物種植在載體上的生物浮床被廣泛應(yīng)用，可以達到改善水質(zhì)的效果。

水生動物主要是借助以顆粒懸浮物和浮游生物為營養(yǎng)來源的甲殼類和濾食性魚類，達到凈化養(yǎng)殖水體的目的，因其濾食活動可有效減少養(yǎng)殖尾水中的懸浮顆粒物和藻類的數(shù)量。常見的濾食性動物有牡蠣、扇貝、鰱、鳙等。Aldridge 等[16]研究表明，對蝦養(yǎng)殖水體中的懸浮顆粒物的去除效果，低密度貽貝去除顆粒物效果好于高密度貽貝，并且高密度貽貝會影響對蝦的存活率。田相利[17]等研究結(jié)果顯示，在對蝦、羅非魚和縊蟶封閉式綜合養(yǎng)殖中，混養(yǎng)組的養(yǎng)殖水體COD、細菌數(shù)量、有機質(zhì)含量等均高于單養(yǎng)組，并且底泥中氮、磷含量也有所降低。因此，按合適的比例在水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境中投放一些濾食動物，來增加水產(chǎn)生長環(huán)境的氧攜帶能力。

生物處理技術(shù)具有處理效果好、生態(tài)環(huán)保、經(jīng)濟適用、不會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點，而且經(jīng)濟類水生作物和濾食性魚類也可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效應(yīng)，具有雙贏的效果。但是該技術(shù)對養(yǎng)殖管理要求較高，而且需要根據(jù)不同的養(yǎng)殖對象，選擇搭配不同的水生生物和濾食性魚類，才能起到較好的處理效果。該模式不能滿足集約化養(yǎng)殖的需求。

2.4 生物膜

生物膜技術(shù)（Biofilm method）主要是利用微生物易附著于濾料表面進行繁殖，借助其生命活動及各種代謝作用，來消耗、去除養(yǎng)殖尾水中的有機物質(zhì)、氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、COD 等，達到凈化水體的目的。

張寒冰等[18]應(yīng)用生物膜技術(shù)，模擬處理養(yǎng)殖尾水，結(jié)果顯示，在曝氣條件下，對COD、氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮的去除效率可分別達到79%、99%、99%，而在不曝氣條件下，相應(yīng)去除率分別為78%、35%、76%。李亞峰等[19]通過對生物濾池自然掛膜過程研究發(fā)現(xiàn)，生物膜在第20 d 即可成熟，此時對氨氮和COD 去除率可分別達到90%和80%。生物膜處理技術(shù)具有環(huán)保、生態(tài)、可持續(xù)的優(yōu)點，但其處理效果受溫度、pH 值、水體流速等的影響較大，且處理效率不高，很難滿足集約化及連片池塘的養(yǎng)殖尾水處理需求。

3 尾水治理模式

3.1 三池兩壩

該模式適用于養(yǎng)殖面積在33 350 m2以上集中連片淡水池塘。在對養(yǎng)殖水域進行科學(xué)規(guī)劃、池塘升級改造基礎(chǔ)上（進排水分開），利用溢流壩和潛流壩將尾水處理系統(tǒng)分成3 個單元，攔截尾水中不可溶污染物，在高位增加流速，增加水內(nèi)溶氧量。低位低氧處也可以培養(yǎng)厭氧微生物，使用生物處理技術(shù)去除水體污染物，使養(yǎng)殖尾水符合相關(guān)排放規(guī)定。胡庚東等[20]建立的三池兩壩系統(tǒng)，對團頭魴養(yǎng)殖尾水中總氮的去除率約為87%，對總磷的去除率甚至高達99%以上。

三池兩壩處理步驟：生態(tài)溝渠→沉淀池→過濾壩→曝氣池→過濾壩→生態(tài)凈化池。

3.2 人工濕地

該模式適用于面積＞33 350 m2、集中連片淡水池塘。在養(yǎng)殖水體中，運用生物處理的技術(shù)，將養(yǎng)殖的水產(chǎn)品、微生物、動植物合理配比，形成一個大的循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)，通過生物鏈作用處理污染物[21-23]。人工濕地應(yīng)用于養(yǎng)殖尾水處理，使尾水排放達到相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)的要求。

人工濕地處理步驟：生態(tài)溝渠→沉淀池→人工濕地（復(fù)合式人工濕地）→養(yǎng)殖池塘（外部水域）。處理后，水質(zhì)達標(biāo)排放或循環(huán)利用。

該模式人工濕地，一般要求其總面積須達到所要治理的養(yǎng)殖總面積的10%以上。

3.3 三級過濾池

利用水生生物、微生物、各種藻類、菌類，稀釋、降解、凈化尾水中的污染成分[24]，利用設(shè)施和污染物處理設(shè)備來收集和排放不可溶的顆粒污染物，最后排出養(yǎng)殖水體。養(yǎng)殖尾水經(jīng)固液分離、過濾、魚菜共生凈化等處理后，循環(huán)利用或達標(biāo)排放，而固體有機顆粒物作可為農(nóng)作物有機肥。

該模式充分利用池塘自然條件和輔助設(shè)施開展池塘養(yǎng)殖水生態(tài)治理，主要是在排水溝渠、空地等地方開挖并且修建水泥池，通過修建水泥池并添加濾料來完成。主要流程為：尾水收集池→池塘底部鋪設(shè)PVC 排水管道→溢流系統(tǒng)→弧形篩→碎石過濾池→細沙過濾池→陶粒過濾池（復(fù)合微生物）→生物降解。

根據(jù)不同養(yǎng)殖品種，設(shè)施面積占比建議如下：（1）四大家魚、羅非魚，設(shè)施總面積應(yīng)達到養(yǎng)殖總面積的3%。（2）蝦類，設(shè)施總面積應(yīng)達到養(yǎng)殖總面積的2%；蟹類，設(shè)施總面積應(yīng)達到養(yǎng)殖總面積的1.5%。（3）雜交鱧、加州鱸、太陽魚、黃顙魚、斑點叉尾魚類，設(shè)施總面積不小于養(yǎng)殖總面積的5%。

3.4 稻漁共作

該處理模式適用于淡水養(yǎng)殖設(shè)施。采用漁農(nóng)綜合循環(huán)利用模式，使養(yǎng)殖尾水處理與稻漁共作相結(jié)合。養(yǎng)殖尾水直接進入稻田。稻田中養(yǎng)殖魚、蝦、蟹等經(jīng)濟動物，一般為雜食性，吃掉稻田中雜草和害蟲，為了筑巢，會在田間挖洞，這間接松了土，同時水體中的污染物，含有促進水稻生長的營養(yǎng)元素，水稻吸收水體中的這些元素后能更加茁壯成長，水體也被凈化，達到雙贏的良性循環(huán)。

工藝流程及處理要求：養(yǎng)殖池塘→稻田→養(yǎng)殖池塘。要求養(yǎng)殖用水循環(huán)使用。

面積配比：池塘養(yǎng)殖條件下，每2 000~5 000 kg產(chǎn)量配套6 670~10 005 m2稻田。

4 存在問題

4.1 處理成本高

尾水處理設(shè)施建設(shè)成本較高，化學(xué)物質(zhì)、生物質(zhì)的消耗量巨大，增加了企業(yè)的運營成本，企業(yè)迫于成本壓力，只能采用簡單的尾水處理系統(tǒng)，甚至采購二手、落后設(shè)備，不愿意投入更多的處理設(shè)備。

4.2 設(shè)備安裝不科學(xué)

政府和產(chǎn)業(yè)協(xié)會尚未出臺相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和條例，導(dǎo)致尾水處理系統(tǒng)的處理效率參差不齊，許多設(shè)施裝備沖突使用和缺失，造成了資源浪費。

4.3 設(shè)備利用率不高

尾水處理系統(tǒng)日常維護、運營、保養(yǎng)成本高。因此，將購置尾水處理系統(tǒng)當(dāng)作一個“面子工程”來應(yīng)付檢查；尾水處理系統(tǒng)大規(guī)模設(shè)置不現(xiàn)實，小規(guī)模排污效果又不好，企業(yè)還是選擇直接將污染物排放。

5 發(fā)展建議

5.1 制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范行業(yè)發(fā)展

由于我國不同區(qū)域水產(chǎn)養(yǎng)殖的品種、規(guī)模、養(yǎng)殖方式以及產(chǎn)排污特征，均存在顯著差異，各地對于水環(huán)境質(zhì)量的改善要求也各不相同，一個全國統(tǒng)一的國家排放標(biāo)準(zhǔn)難以支撐各地水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的精準(zhǔn)、科學(xué)治污。

5.2 推廣尾水處理示范區(qū)，加速尾水處理技術(shù)普及

以水產(chǎn)養(yǎng)殖主產(chǎn)區(qū)相關(guān)省份作為試點，推進和支持其地方編制適用本區(qū)域的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)尾水排放標(biāo)準(zhǔn)和污染控制技術(shù)規(guī)范，開展水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水治理和循環(huán)利用模式、技術(shù)研發(fā)與示范，進一步提升對水產(chǎn)養(yǎng)殖的監(jiān)管能力。加快產(chǎn)學(xué)研融合，降低尾水處理設(shè)施的維護和生產(chǎn)成本。

5.3 完善相關(guān)法律法規(guī)，堅守行業(yè)底線

對水產(chǎn)養(yǎng)殖污染防治做出規(guī)定，發(fā)現(xiàn)懸浮物、pH值、總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)（或化學(xué)需氧量）等5 項指標(biāo)中任一項指標(biāo)超標(biāo)，限期改正，逾期未改正的，生態(tài)環(huán)境主管部門可以處以一定量的罰款。