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淡水池塘养殖尾水特殊性及治理措施分析

陈畅1 ，卢生华2 ，陶险峰3 ，高雅英1 ，杨冬莉4

（1. 重庆市水产技术推广总站，重庆 401120；2. 重庆鑫乡科技有限公司，重庆 400039； 3. 丰都县农民科技培训中心，重庆丰都 408200；4. 重庆农业广播电视学校，重庆 401120）

2020年我国淡水养殖504.06万公顷，其中池塘养殖262.54万公顷，同比减少0.73%，占总养殖面积的52.09%；淡水养殖产量3088.89万吨 ，同比增加2.49%，占养殖总产量的59.13%。淡水池塘养殖在保障水产品有效供给的同时，养殖尾水超标排放也成为部分河流、湖泊氮磷富营养化的来源之一，必须对水产养殖带来的负面影响给予高度重视。为治理养殖尾水污染，全国各地开展了形式多样的技术探索，总结出了鱼菜共生综合种养净化（见图1）、多级人工湿地净化、生态沟渠净化、三池两坝净化（见图2、图 3）等技术模式，这些模式不同程度地借鉴了工业废水、生活污染的治理办法。但是由于对养殖尾水与畜禽养殖污水、生活污水、工业污水的区别认识不到位，使得这些模式不同程度存在一些缺陷和不足。本文拟分析淡水池塘养殖尾水的特殊性，从其特殊性出发提出尾水治理的新技术模式，供借鉴参考。

图1 鱼稻共生综合种养

1 淡水池塘养殖污染物质的来源

1.1 池塘中沉积氮磷主要来源于饲料

已有研究表明，池塘生态系统中的氮主要来源于饲料，在高度集约化投饵养殖中占90%～98%，饲料中的氮转化为水产品输出的占20%～27%，沉积氮为54%～77%；磷来源于饲料的占97%～98%，转化为水产品输出的占8%～24%，沉积磷为72%～89%。大量的氮磷沉积不但造成了营养物质的浪费，而且污染池塘水质，影响水产养殖业持续发展。这些氮磷超标养殖尾水排放到江河湖库，造成了很大的环境压力。

图2 尾水治理池生物毛刷

假设养殖草鱼饵料系数为1.5，饲料含水量为零， 草鱼干物质占鲜重22.6%～27.5%[1] ，则每投喂1.5kg饲料，就有1.09～1.16 kg饲料通过鱼的排泄、呼吸、代谢方式进入环境，占比72.67%～77.33%。其中，排粪量占20%即0.3 kg左右[2] ，其他则通过鱼鳃以氨、二氧化碳方式及通过尿液（磷通过尿液排出）方式排入水体[3-6] 。粪便中一部分转化为氨氮、二氧化碳、硫化氢等进入水体，一部分滞留在淤泥中。从氮、磷角度来看，草鱼养殖饲料中约75%的总氮、总磷排入了环境中[7] 。

图3 尾水治理过滤坝

1.2 养殖淤泥危害养殖生产，降低经济效益

养殖淤泥的产生是一个很重要但又经常被忽视的问题。随着饲料不断投入和养殖时间的延长，池塘中残饵粪便等长期沉积，形成很厚的养殖淤泥，通常情况下，投饵养殖1年，增加淤泥厚度为10～20cm。淤泥的增加使得池塘底部抬高，水的深度减小，压缩鱼类生存空间，同时增加发生鱼病的风险，降低养殖产量和效益。目前通行的外运处理淤泥办法操作不便且 成本高昂，如何减少、清除或者合理利用池塘淤泥，已经成为池塘养殖持续发展必须解决的难题。

2 淡水池塘养殖尾水的特殊性

2.1 养殖尾水化学需氧量超标多而氮磷超标少

2.1.1 养殖池塘水质检测结果分析

2020年3月17日，重庆某区级环境监测站对42口养殖池塘水体化学需氧量、氨氮、总氮、总磷进行监测，得出化学需氧量（COD）、氨氮、总氮、总磷平均值分别为54.86、1.98、5.48、0.92 mg·L-1 。2020年，重庆某环保督查组对两个养殖场水体暗访检测，得出其化学需氧量、氨氮、总氮、总磷数据（见表1）。

可以看出，相对 《淡水池塘养殖水排放要求 (SC/T9101-2007)）》一级排放限值而言，化学需氧量是排放限值的3.7～6.0倍，总氮是排放限值的1.1～1.9倍，总磷是排放限值的0.5～1.8倍，呈现出化学需氧量超标严重而氮磷超标轻微的特点。

2.1.2 藻类、菌类是化学需氧量高的主要原因

养殖水体中的有益藻类是池塘生态系统中重要的初级生产力，是水体溶解氧的主要来源。藻类的旺盛生长，引起水体中叶绿素a的大量增加，进而引起化学需氧量增加。菌类作为有机体，同样引起化学需氧量增加。有研究指出，叶绿素a与高锰酸盐指数之间呈良好的线性相关性[8-9] 。

2.1.3 混养模式中藻类的存在降低了氮磷的含量

养殖水体中的氮磷除主要来源于饲料外，还有一小部分来源于施肥，包括为了培水而投入的肥水剂（主要成分为氨基酸肥料、可溶性磷酸盐一种或者两种）。藻类是混养食物链中不可缺少的一环，能够将水体中的部分氮磷转化成滤食性鱼肉，因此混养有滤食性鱼类池塘水体的总氮、总磷一般不会很高。

2.1.4 氮磷在池塘环境中存在的形式和位置不同

饲料中被鱼类摄食的氮，一部分以氨氮形式通过鱼鳃进入水体，一部分以有机氮形式通过粪便进入水体，残饵粪便中部分有机氮也会分解成氨氮进入水体，所以说饲料中的氮主要以氨氮形式进入水体。综合来看，由于投喂饲料而进入水体中的氮，80%以上溶于水中，只有不到20%的氮在淤泥中。

按《饲料添加剂安全使用规范》（2017年修订版）要求，水产养殖饲料中总磷的含量为0～0.6%。饲料中磷的10%～20% 直接进入水体，鱼类摄食磷中的20%～40%用于生长，60%～80%排入水环境[10] 。进 入水体中磷的少部分被藻类吸收，约70%～80%吸附在淤泥中。如果用生石灰消毒调水，则磷主要以磷酸钙盐形式沉淀在淤泥中或者悬浮于下层水中。所以排 放下层水（包含部分淤泥）时磷含量高一些，排放表层水时磷含量低一些。

2.2 养殖尾水污染轻但是冲击量大

水产养殖尾水虽然与畜禽养殖污水、生活污水相比属于轻度污染水，但是排放方式区别很大。畜禽养殖污水、生活污水排水量均匀，每次排水量小，而水产养殖尾水排放不均匀，单次排水量大。比如1亩（1亩=667m2）1.5 m深的池塘，按照每年清塘1次，再换水1/3测算，每年排放养殖尾水约1333 t，而一个养殖场面积规模少则几十亩，多则几百上千亩，排放养殖尾水的量会相当大。更重要的是，清塘时一天或者几天就要排干一口或者几口塘，对这种短时间集中大量排水，一般的处理设施设备难以承受。

2.3 养殖尾水日常排水量受降雨影响大

池塘养殖绝大部分是露天养殖，受降雨影响很大，雨季可能天天排水，旱季几个月都有可能不排水。这样的看天看降雨排水，对于生物处理系统而言，要么超负荷运转，达不到处理效果，要么系统长时间处于沉寂状态，系统功能逐步丧失，而一个微生物处理系统要恢复功能，通常需要20 d以上。

2.4 养殖尾水溶解氧比较高

养殖尾水来源于养殖池塘，根据《中华人民共和 国渔业水质标准》（GB11607-89）：溶解氧连续24 h中，16h以上必须大于5mg·L-1 ，其余任何时候不得低于3mg·L-1，对于鲑科鱼类栖息水域冰封期其余任何时候不得低于4mg·L-1 。即使排出的是底层水，其溶解氧一般也不低于3 mg·L-1 。

3 养殖尾水特殊性对传统技术的影响

3.1 制造厌氧环境受到挑战

人类社会运用A2O污水处理模式已经上百年，完全能够实现污水的脱氮脱磷。这个模式的一大特点就是有一个厌氧（缺氧）环境来进行反硝化脱氮。现行的一些养殖尾水治理技术借鉴了这个模式，比如“三 池两坝”模式就设置了厌氧池，然而由于很难做到溶解氧快速低于0.5mg·L-1 ，因此脱氮效果非常不明显。如前面分析所知，养殖尾水具有轻污染、高溶解氧特性，轻污染就难以在静置较短的时间内达到厌氧状态，再加上本身又具有高溶解氧，所以难以形成厌氧环境。此外，如果处理池没有避光，在阳光照射下，池水中的藻类还会产生溶解氧。可见，养殖尾水要运用传统模式来处理，在制造厌氧环境方面很难达到预期目的。

3.2 脱氮脱磷受到挑战

如前所述，通过反硝化脱氮难以达到预期目的， 而采取表面流人工湿地、植物综合种养等方式来脱氮脱磷同样受到挑战。人工湿地对氮的去除主要依靠微生物的反硝化作用，植物吸收和氨氮挥发所占比率不到总去除率的 20%[11] 。由于养殖尾水溶解氧高，反硝化极难进行，而植物吸收效率又较低，造成其总体荷载较低，除非加大处理面积，否则即便尾水均匀排放也难以治理达标，更何况还存在强冲击和降雨排水的影响。

图4 生态沟渠净化

生态沟渠（见图4）看似添加了生物填料，但是沟渠中厌氧环境缺失，填料上的微生物仍然从事的是硝化反应，脱氮仍然得靠其中的植物，同样存在效率低下的难题。

虽然在好氧条件下，固磷菌能吸收磷，但是缺少加药沉淀（混凝、絮凝）环节，不能像生活污水处理厂一样，用固磷菌通过沉淀工艺将磷从水中分离出来。

3.3 降COD受到挑战

养殖尾水污染指标超标最高的是化学需氧量，由前面分析可知，化学需氧量之所以高，是因为藻类、菌类所致。要在尾水中移除藻类、菌类，唯一的办法是加药沉淀（混凝、絮凝）。限于加药沉淀成本高，后续淤泥处理难度大，对水处理的技术要求更高，难以在养殖尾水治理上大面积推广应用。

4 水产养殖尾水可利用性分析

4.1 环保关注污染物质对水产养殖的利弊

环保关注的养殖尾水污染指标主要是氨氮、总氮、总磷和化学需氧量（COD），其中硝酸盐 （NO3 -）、总磷、离子氨（NH4 +)和化学需氧量对鱼类没有毒害，非离子氨（NH3）和亚硝酸盐（NO2-）对鱼类有毒害，但是在溶解氧充足情况下一般不易超标。

4.2 几种污染物质的生物毒性分析

如前所述，饲料中未被鱼类利用的氮主要是以氨氮形式存在于水体中。氨氮包括非离子氨（NH3 ）和离子氨（NH4 +)。在氨氮总量一定的情况下，非离子氨与离子氨之间的比例会在随着水温和pH的不同，而有规律地相互转化，水温越高，pH值越高，非离子氨占比就越高。非离子氨对鱼类有毒害，养殖水体非离子氨浓度不得大于0.02mg·L-1（相当于在 20 ℃，pH=7.5时，氨氮≤1.61mg·L-1），而离子氨没有毒害。亚硝酸盐毒性非常大，养殖水体亚硝酸 盐浓度不得大于0.1mg·L-1 。而硝酸盐要有很高的浓度（300mg·L-1以上）才会对鱼有胁迫性，这种情况在淡水养殖池塘一般不会发生。以养殖草鱼为例， 假设饵料系数为1.5，1亩（1亩=667m2）水深2m池塘产出1000kg草鱼，则需投饲1500kg，假设饲料中粗蛋白含量26%，则这些饲料在水中能最大限度累积产生的硝态氮的浓度在128.73mg·L-1 ，远远小于300mg·L-1 。实践中这个值要低很多，因为藻类要大量吸收氮，挥发一部分非离子氨，还有底部淤泥由于存在厌氧环境，会发生反硝化作用，使得一部分硝态氮转化为氮气。

4.3 养殖尾水外排有害，但是可以回收利用

虽然非离子氨、亚硝酸盐对鱼类有毒害，但是在溶解氧充足的情况下，水体中的氨氮会转化为亚硝酸盐，亚硝酸盐再转化为硝酸盐，只要注意提高溶解氧，池塘水体中的氨氮、亚硝酸盐一般不会造成危害。除清塘时搅拌底泥后排出的尾水外，日常排放尾水中的总磷一般不会超过养殖标准，而且磷化物有利于藻类的生长，是生态养殖十分重要的营养物质。养殖尾水回收不但能够利用氮磷等营养物质，而且节约大量水资源。

5 新技术破解养殖尾水治理难题

5.1 通过池塘外循环技术回收利用养殖尾水

池塘外循环技术的含义是指，在养殖池塘外，用部分池塘改建或者新建一个净化水质的净化塘（表面流人工湿地、生物氧化塘），将养殖尾水排入净化塘，通过水力提升泵将净化后的水提升到养殖池塘旁安装的跌瀑装置，经过跌瀑装置曝气增氧后回到养殖池塘再次使用，如此反复净化循环利用。

5.1.1 净化塘

净化塘可按常规的表面流人工湿地或生物氧化塘方式构建，面积占总养殖水面的6%～8%，其作用一是对日常池塘底部排入的污水进行沉淀和植物净化，二是作为养殖场的冗余池塘，缺水时为其他池塘补水，清塘时可以作为倒塘需要储水。一个养殖场可以设一个净化塘，也可以设多个净化塘，甚至一口池塘配置一个或者多个净化塘。

5.1.2 跌瀑装置

跌瀑装置（见图 5）是外循环系统的核心部件，外观如同一定坡度的梯步，可以用金属、塑料或者混凝土、砖头、石头等制作，其作用是对循环回池塘的水进行增氧。水被提升到跌瀑装置上方流下， 经过跌瀑装置上的梯步逐级跌落，跌落过程中与空气充分接触，提升其溶解氧，同时将水中的二氧化碳（CO2 ）、硫化氢（H2S）等气体释放出去。试验证明，跌瀑装置的动力效率介于叶轮式增氧与纳米橡胶管曝气增氧之间。

图5 跌瀑装置示意图

5.1.3 循环动力

尾水循环的动力是水泵，水泵配置需恰到好处， 能够将需要的水量刚好提升到跌瀑装置上方即可，功率过大则增加成本。水泵的效率要高，这样可以节约能耗。按经验10亩（1亩=667m2）池塘常规养殖需配3 kW增氧设备，在这个系统下，10亩地配一个1.5kW的增氧设备，然后配1.5 kW的水泵作为循环动力。当池塘需要增氧时，以前是用3kW的增氧设备增氧，现在则是用一个1.5 kW的增氧设备加上1.5 kW的水泵提升水通过跌瀑装置增氧，同样满足要求。

5.1.4 池塘外循环作用分析

池塘外循环将静水养殖改变为半流水养殖，不但节约了水资源，利用了肥力资源，解决了施肥违法的问题，实现了零污染零排放，同时跌瀑景观增加了养殖场的观光性，有利于休闲渔业发展。更为重要的是，该技术将治理污染与增氧融为一体，而且不增加运行成本。

5.2 通过投料台氧及臭氧微纳米气泡水增氧杀菌消毒

在投料台底部淤泥中布上网格状水管，水管互相连通，有一个总的进水口，水管上面均匀钻上数百个小孔（小孔直径1～2mm），进水管接到氧及臭氧微纳米气泡水设备的出水口上。臭氧微纳米气泡水通过布水管上的小孔流出，由于这些水含有高浓度臭氧，可以氧化淤泥中的有机质，杀灭有害菌，如同在淤泥中均匀撒入二氧化氯、过硫酸钾等物质。臭氧很快衰减 为氧气，可以有效增加投料区的溶解氧，减少鱼的应激反应，同时在鱼进出投料区时进行杀菌消毒，等同于在投料区四周挂上药袋。

6 讨论

养殖尾水的特殊性使得传统的治理技术难以保证达标排放，但是尾水中丰富的藻类、超标的氮磷等又恰好是水产养殖所需要的。循环回用（见图 6）是解决养殖尾水污染问题的有效办法，而不增加运行成本则是技术推广应用必须考虑的重要因素。

图6 内循环微流水浮式流水槽养殖

投料台的臭氧微纳米气泡水在氧化淤泥的同时，起到增氧、杀菌的作用；氧微纳米气泡水大幅度提高池水溶解氧 ，消除非离子氨（NH3 ）和亚硝酸盐（NO2 - ）危害，从而减少鱼类病害，降低养殖成本。

采用微纳米气泡水技术保证池水溶解氧充足，再套养适当的滤食性鱼类调控水质，通过池塘外循环的异位治理和投料台的原位治理，对池塘养殖尾水完全能够实现回收利用。

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(来源：南方农业2021年11月第15卷第31期)

另请参阅：水产养殖尾水处理——多级人工湿地净水技术

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