池塘养殖废水的生物处理技术研究进展

2017-06-15吴春加孟丽娟王振方

中国农业信息 2017年6期

关键词：浮床制剂净化

吴春加，孟丽娟，王振方

（1.常熟市辛庄镇农技推广服务中心，江苏常熟 215555；2.常熟市辛庄镇人民政府，江苏常熟 215555；3.常熟市水产技术推广站，江苏常熟 215500）

池塘养殖废水的生物处理技术研究进展

吴春加1，孟丽娟2，王振方3

（1.常熟市辛庄镇农技推广服务中心，江苏常熟 215555；2.常熟市辛庄镇人民政府，江苏常熟 215555；3.常熟市水产技术推广站，江苏常熟 215500）

文章介绍了池塘养殖废水的生物处理技术及应用前景，结合我国池塘养殖大多规模较小、地域分散、季节性换水和废水排放时间比较集中的特点，指出在我国发展高效的微生物制剂和养殖-种植复合系统是比较可行的池塘养殖废水处理模式。

养殖废水生物净化

池塘养殖是我国的主要水产养殖方式[1]，当前我国池塘养殖大都采用集约化的养殖方式，养殖户投喂的饵料往往超过了养殖动物所需，导致大量的饵料残留在养殖池塘中。由于饵料的主要成份是富含氮、磷的营养物质和有机物，残留饵料释放出来的氮、磷等营养元素成为养殖废水污染物的主要来源。恶劣的水体环境不但会抑制鱼类的生长，也容易滋生病原菌。为改善养殖鱼塘的水质，养殖户大都采用换水做法，将大量未经处理的养殖废水直接排放到临近的河流当中，这无疑将给接纳水体带来富营养化的风险。为了保护生态环境、促进水产养殖业的健康发展，寻找符合我国国情的养殖废水处理技术对我国池塘养殖业的发展具有重要意义。生物处理技术可以达到低成本、低排放甚至零排放的目标，是当前养殖废水处理的研究热点。该文从生态学观点出发，综述了应用生物措施处理池塘养殖废水的研究现状，以期进一步发展池塘养殖废水的生物处理提供建议和参考。

1 池塘养殖废水的生物处理途径

根据养殖废水生物处理发生场所的不同，池塘养殖废水的生物处理技术主要分为原位处技术理和异位处理技术两种方式。

1.1 原位处理技术

1.1.1 人工浮床技术

人工浮床技术是指以浮床作为载体把特定的植物种植到养殖池塘的水面，通过植物根系的吸收削减水体中的氮、磷及有机物质，从而净化水体。

人工浮床技术应用的关键在于找到合适的植物国外大多采用芦苇作为浮床植物，我国善无明确的结论[2]。国内很多学者对多种陆生和水生植物净化池塘养殖废水的效果进行了研究，发现空心菜的净化效果最好[3-4]，风车草、彩叶草和茉莉等植物在对富营养化鱼塘也有很好的净化效果[5]，其中风车草的净化效果最佳。黎华寿[6]认为水稻和美人蕉适宜作为浮床无土栽培植物，用于净化富营养化水体。虽然人工浮床技术具有设施简单易操作等特点，使之成为治理池塘养殖废水的一个重要发展方向，但生物浮床对池塘养殖环境的改善作用以及对养殖产量的影响善不明确，对于浮床种植植物的选择也缺乏明确的结论，需待进一步研究。

1.1.2 微生态制剂

微生态制剂主要指具有增加养殖水体溶解氧、降低养殖水体氨态氮含量，改良水产养殖水质作用的一类微生物的总称，包括光合细菌、硝化细菌、枯草杆菌、放线菌、乳酸菌、酵母菌、链球菌和微生物菌群等[7]。光合细菌具有良好的水质调节作用，能通过调节水体pH值，增加水体溶解氧含量，降低水体氨态氮等有毒物质的含量，从而改善养殖水体环境[8]。将以芽孢杆菌为主体的复合微生物制剂投入到高密度养鲫池塘后，能有效的去除水体的氨氮，但在提高溶氧和降低亚硝酸盐浓度方面的作用则不明显[9]。目前用于水产养殖的商品微生态制剂大都是为陆生动物设计的，其菌株并不适合在池塘养殖水体中增殖，很难形成优势种群，因此作用效果难以持久。比如，马江耀等[10]比较了3种微生态制剂对淡水养殖池水体的净化效果，发现3种微生物试剂只在降低氨氮方面均效果显著，在提高水体溶氧量和pH值，只有一种微生物制剂有效果，而在降低水体COD方面3种微生物制剂均未表现出显著的作用。有些微生物制剂虽然在实验室能取得较好效果，但在养殖池塘中却难以达到预期的效果，其原因在于实际应用时由于保存方法和使用过程中出现的疏漏。另外不同的活性菌种适宜的生长环境不尽相同，同一水质条件能否同时满足所有复合菌株的生长条件，从而促使其发挥作用，也是微生物制剂今后的研究热点。因此选择培育优质、广谱、高效和安全和的菌种是微生物制剂今后发展的方向。1.1.3 同池混养技术

同池混养技术是利用不同鱼类食性之间差异，通过合理的搭配来调控池塘养殖水质的途径，是最早用来养殖池塘水质的技术。当前同池混养技术在海水池塘研究中比较深入。李德尚等[11]系统地探讨了以对虾为主的中国对虾—鱼—贝，虾—贝—藻三元综合养殖模式，结果表明混养模式相较于对虾单养模式能提高氮、磷利用率，同时也能显著提高产量。混养时通过选择合适的养殖种类，控制养殖密度有利于维持或提高种群和个体的生长率，能进一步提高养殖产量和质量[12]。同池混养技术的核心在于不同水生生物的搭配，实现了水中物质和能量的循环利用，能够更加充分的利用投入的营养物质，从而改善水质。由于池塘养殖水体的容量是有限的，混养并不能满足当前集约化养殖方式下，池塘养殖的净水要求，因而多见于海水养殖研究中。

1.2 异位处理技术

1.2.1 分池混养技术

分池混养技术结合了循环水养殖和综合养殖的特点，每个池塘同时兼具综合养殖池和水处理池的功能，各个池塘都产生经济效益。由于将主要担负水处理功能的水生生物转移到了水处理池，减小了综合养殖中对主养品种密度的限制，因此养殖分池混养技术的产量得以提高。由于只在生产池投入饵料，其余池塘利用生产池富余的物质和能量，因而能大大提高饵料的利用率。养殖水经过二级净化池的沉淀，在沉淀同时又增加养殖面积，从而提高了系统的水处理效率[13]。在基于虾—鱼—贝—藻优化混养模式结构及水质调控系统中，通过在不同池塘中放养生态位互补的水生生物，能够有效的降低虾池水体悬浮物数量、COD值、氨态氮和总氮含量，这主要得益于池塘生物调控与自我修复的能力的提升[14]。分池混养技术使养殖水体始终处于微循环状态，在提高了水体溶解氧的同时，营养物质也随水得到循环利用，因此整个养殖过程中生态系统能够保持稳定且高效的运转。但该项技术工程设计难度较高，能量需求较大，成为制约其广泛应用的主要因素。

1.2.2 人工湿地

人工湿地通过物理（过滤、吸附）、化学（沉淀、离子交换）和生物（植物吸收和微生物代谢）等多种途径，能有效去除水体中的氮、磷重金属、有机物和病源微生物等。人工湿地被广泛应用于化工、城市污水的处理等领域，近年来开始有人将其应用于水产养殖废水的处理。李谷等[15]的研究结果表明湿地系统能有效处理养殖用水中的主要污染物，处理后的水质指标达到了国家渔业水质标准。虽然人工湿地具有技术工艺流程简单、管理方便和费用低廉等优点，但人工湿地的建造成本较高，气温季节性能不佳等不足限制了该项技术的应用范围。随着技术的提升和社会发展的要求，人工湿地在处理养殖废水方面具有广阔的应用前景。

1.2.3 养殖—种植复合系统

养殖—种植复合系统是利用养殖废水作为灌溉用水，使得养殖废水中的营养物质得到二次利用，从而达到净化水质，同时增加作物收获。我国早就有将池塘养殖废水用于稻田灌溉的实践，但是相关的理论研究较少。林丽华等[16]发现种—养藕合的海水农业系统能有效净化对养殖污染物，系统中的植物能够充分利用养殖废水中的养分。周元等[17]报道称水稻对养殖废水中的营养物质具有明显的吸收效果，即使仅用养殖废水进行灌溉也能收获较高的水稻产量，实现了经济效益和生态效益的双丰收，国内其他研究者的实验也得出了类似的结果[18-19]。在缺水严重的干旱和半干旱地区，这种养殖—种植复合的技术尤其重要，在不增加农业耗水量的情况下，既可以增加农产品产量，又能减少养殖废水对环境的危害，具有广阔的应用前景。由于该项技术的研究在国内刚兴起，因此相关的研究还较少，加强池塘养殖与主要粮食作物种植相结合的理论和技术研究是今后努力的方向。

1.2.4 鱼菜共生技术

鱼菜共生技术是集约化水产养殖方式与蔬菜无土栽培技术有机结合的产物。养殖废水中的营养物质可供蔬菜生长的营养所需，经过蔬菜净化的水体可为鱼类的生长创造良好的水体环境，整个系统实现了良性循环。劳善根等[20]利用人工养鳖废水进行茄子栽培试验，结果表明作物土壤系统能够削减养殖废水中50%以上的有机物和约68%的氨氮，保证了茄子的正常生长。国内其他学者也对鱼菜共生系统进行了研究，实验结果表明养殖水体中的氮和磷等营养物质能被蔬菜吸收利用。鱼菜共生技术的关键在于养殖鱼类和水培蔬菜的合理搭配，通过二者合理的结合，可以实现鱼类和蔬菜的双丰收[21]。但鱼菜共生系统的建造成本较高，建成后，整个体统的运行对技术有较高的要求。出于经济性的考虑，该项技术在水资源和土地资源匮乏，且相对富裕的国家和地区才具有大规模应用的可能，目前该技术在我国善处于研究发展阶段目前。

2 结语与建议

发达国家大力发展的分池混养循环养殖模式以及鱼菜共生技术对技术要求较高，运行费用较高，在我国现有的养殖条件下很难大规模推广。养殖废水主要来自季节性换水和养殖结束后的排水，鉴于池塘养殖水体中的污染物以氮、磷等营养物质和蛋白质等有机物为主，结合我国池塘养殖多以小规模，分散养殖为主，笔者认为应选择培育优质、高效、安全、广谱的菌种，利用微生物制剂对，改善养殖水体生态环境，同时采用养殖—种植复合系统处理养殖废水，使养殖水质得到净化的同时，废水中所含有的废弃物也能得到循环再利用。该处理方法简单实用、经济，比较适用于我国目前的池塘养殖现状，将是今后我国池塘养殖水处理技术的重点发展方向。

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[2] 易乃康，彭开铭，陆丽君，等．人工湿地植物对脱氮微生物活性的影响机制研究进展．水处理技术，2016，42（4）：12～16

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