◎ 文/郭江涛 史楠冰 张莉 张超峰

2019年以来，郑州市水产技术推广站通过试验比较了不同底面坡度的漏斗形养殖池塘底排污效果。结果显示，池塘底部夹角为30°的漏斗形结构排污效果最好，排污率超过80%；直径25m、底部坡度0.28和直径30m、坡度0.24的漏斗形池塘在持续循环条件下能够有效排污。漏斗形池塘与生态净化系统相结合，可保持池塘水体中的pH值稳定，氨氮减少40%，亚硝酸盐减少12.5%，单位养殖产量相比传统池塘提高6倍，产出高效。

集约化养殖池塘中，养殖水体同时兼为粪便、残饵等的分解场所，以及浮游生物的培育场所。这种“三池合一”的养殖方式，容易造成“消费者、生产者和分解者”之间的生态失衡，所以残饵、鱼粪等固体废弃物的污染是导致池塘养殖水体变质的主要问题。传统池塘、流水槽养殖等仅能利用水车、絮凝剂等物理化学手段加速残饵粪便沉积，池塘底部的淤泥中蓄积着大量有机物、细菌、氮、磷等营养元素，无法转移出水体，每年需要投入大量人力财力干塘清淤。现有的传统池塘循环水养殖排污能力一般，不循环的传统养殖池塘排污能力更弱，因此池塘固体废弃物集排污设施的改造和优化成为很多研究者的重点课题。

为解决以上问题，郑州市水产技术推广站设计了漏斗形池塘生态循环养殖系统，此系统能够利用动力推水，在养殖池内形成涡旋水流，加速鱼粪残饵沉降，并利用水压差将鱼粪残饵等污染物带离养殖池。池塘的池体直径、池底坡度等与鱼粪残饵排出效率密切相关，是该系统的关键工艺参数。试验设计比较了不同直径、不同坡度的漏斗形池塘中鱼粪残饵等污物的分布情况、集污排污效果及对改善水质和提高产出的作用，对池塘系统直径、底部坡度等关键工艺参数进行探索，以期掌握适宜高效集污排污的漏斗形池塘直径与坡度比例结构，为建立标准化、规范化的新型池塘养殖模式奠定理论基础。在此基础上，实践分析了不同品种在该养殖系统下的产出效率等，为进一步优化和推广漏斗形池塘生态循环养殖系统提供支撑。

一、材料与方法

（一）系统设计

漏斗形池塘生态循环养殖系统将池塘设计成圆形漏斗状，底部设置排污口，安装排污管道，利用水压差直接将鱼粪残饵等污物排入竖流集污器，实现水污分离，固态污染物进入集污槽（塔），养殖尾水经过尾水净化系统处理后循环利用。

（二）颗粒物沉降集中底部模拟试验

设计三个上部直径0.8 m、高0.4m的不锈钢铁皮（厚2mm）漏斗状圆桶，底部斜坡与水平夹角分别为12°、20°、30°。底部用PVC管加阀门外接排污，池内配备30W推水泵在距水面下5cm处沿池壁顺时针方向推水，以鲤鱼破碎料、南美白对虾破碎料模拟鱼粪残饵，模拟研究不同坡度池底粪污移出效果。

关闭进排水后，同时向三个模型池塘加入50g试验用破碎料，秒表计时破碎料完全集中于池底集污口的时间，重复3次。开启排污管道，用秒表计时鲤鱼破碎料、南美白对虾破碎料完全排出时间，重复3次。

（三）鱼粪残饵收集与粪污分布试验

使用一个长约50cm、宽10cm、200目尼龙过滤袋在水中浸透、沥干后称取原始重量，固定在直径60mm的竖流集污器管口进行鱼粪残饵的收集。鱼粪残饵收集时间为白天8:30～17:30一次，17:30～次日8:30一次。收集鱼粪后换新的200目尼龙过滤袋，控水至微滴或不滴，称重后一并放入烘箱，110℃恒温烘干约60min，烘干后称重，连续收集7d。

底部粪污采集用采泥器从中心位置向岸边每间隔1m采一个样，分别观察底部粪污采集量，记录底部采不到粪污处距离中心距离。

离心泵连接水管放置到池底中心，从排污口向池边拉动水管抽排水观察池底粪污分布范围，验证鱼粪残饵排出效果。

（四）水质检测方法

试验期间，每日进行水质监测，现场使用便携式pH计（PHB-1）进行pH指标的测量，使用聚乙烯瓶采集池塘水样500mL，低温保存带回实验室，进行氨氮（HJ 535-2009）和亚硝酸盐（GB/T 7493-1987）指标的检测。

（五）数据统计

使用Excel 2016进行数据的整理与相关图表的制作，使用SPSS 26.0对不同养殖生物在传统池塘和漏斗形池塘养殖效益进行t检验（ɑ=0.05），以比较两种池塘在实际生产中的养殖效益差异。

二、结果与分析

（一）底部斜坡与水平夹角对颗粒物沉降速度的影响

加水至距上沿5cm处，模型稳定运行30min后开始（鱼粪残饵）集中试验，三个漏斗形池塘模型的参数见表1。

表1 漏斗形池塘模型结构参数

关闭进排水后，受重力作用，两种破碎料（鱼粪残饵）在三个模型中均能快速沉降集中，且随底部夹角增大沉降速度加快，即模型3沉降速度最快。鲤鱼破碎饲料在模型3中完全沉降较模型1和模型2速度提升229.42%和76.47%；南美白对虾破碎饲料在模型3中完全沉降较模型1和模型2速度提高253.85%和115.38%。两种破碎料在三个模型中的沉降时间见图1。

图1 两种饵料（鱼粪残饵）在模型中的排出时间（单位：s）

（二）排污效率与水质指标分析

选用底部斜坡与水平夹角30°的漏斗形池塘模型进行试验，模拟池塘净水系统按照“四池三坝”结构设计，在漏斗形池外排水口加竖流集污器，直接分离收集排出粪便残饵。池内放鲫鱼54尾，平均规格26.67g/尾，共重1440g。加热棒保持水温30℃，每天08:30、11:30、15:30分别投喂直径2mm的全价配合饲料。

连续7d投饵量和鱼粪残饵收集量记录结果见图2。由图2可知，日平均投喂饲料23.19g，日收集鱼粪残饵平均干重4.98g，饲料平均转化效率为78.53%。依据《循环水产养殖系统》研究数据，投喂饲料会产生投喂量25%的粪便残饵，平均日投饵量23.19g则可产生粪便残饵5.80g，而收集粪便残饵平均达4.98g，粪便残饵收集排出量达85.86%，系统排污率超过80%。

图2 模拟养殖系统7天内日投饵量和日粪便残饵集污量

模型系统7d内pH、氨氮、亚硝酸盐变化情况见图3、图4。开启排污循环后，pH值变化相对稳定，在8.0～8.1，变化幅度仅0.1；氨氮值相对较低，最高仅0.05mg/L，变化幅度仅0.04，7d后净化系统去除氨氮效率达40%；亚硝酸盐维持较低水平，最高值仅0.08mg/L，变化幅度仅0.06，7d后净化系统去除亚硝酸盐效率为12.5%，系统相对稳定。

图3 模拟养殖系统7天pH值变化情况

图4 模拟养殖系统7天氨氮、亚硝酸盐含量变化情况

（三）养殖排污效果分析

养殖企业选择直径、底部坡度不同的漏斗形池塘，池塘配套0.75kW水车式增氧机持续推动水体顺时针旋转流动，每天定时排污3次以上。生产用漏斗形池塘结构参数见表2。

表2 生产用漏斗形池塘基本结构参数表

不同池塘的养殖品种投放和投喂情况见表3。为减少池塘污染，选用大口黑鲈、罗非鱼和锦鲤专用膨化饵料（漂浮性饵料）喂养管理。

表3 生产用漏斗形池塘投放与投喂情况

采泥器采集和离心泵抽水结果见图5。随着池塘直径的增大，池底坡度越小，鱼粪残饵分布的范围越大，集中能力越差，反之，越强。开启进排水循环交换后，直径40m池塘底部鱼粪残饵残留范围变化不明显，直径30m、25m的漏斗形池塘，底部完全无鱼粪残饵。

图5 漏斗形池塘剖面图

综合不同生产池塘水质变化情况，不开启水循环交换时，氨氮含量较高，最高达0.96mg/L，亚硝酸盐、pH值相对变化幅度不大。开启水体循环交换后，氨氮长期维持在0.4mg/L以下，亚硝酸盐稳定在0.02mg/L以内，pH值稳定在8.1～8.3。养殖池水经尾水处理系统净化后，氨氮从0.4mg/L降至0.1mg/L左右，亚硝酸盐从0.133 mg/L降至0.002mg/L（因为实际生产中尾水净化区面积与养殖面积比例大于模型模拟的2倍，过滤材料也不同，因此比前文模拟试验的去处效果更好），池塘水体保持内外循环有利于养殖水质稳定。

经生产验证，漏斗形池塘生态养殖系统能够有效排出残饵粪便等污染物，且养殖池水质稳定适宜养殖对象生长。深度5m，直径为25m和30m的池塘最适宜，排污效果最好。建议在生产中应用直径25m～30m，池底坡度大于0.24的漏斗形池塘，可有效排出残饵鱼粪。

（四）养殖效果分析

该模式下养殖大口黑鲈、罗非鱼、丁鱥、黄颡等效果良好，大口黑鲈、罗非鱼、丁鱥、黄颡等养殖利润率达到40%～60%，单位产出量相比传统池塘显著提高6倍以上，其中，罗非鱼成鱼养殖产出最高。从企业实践情况分析，在漏斗形池塘水体流动情况下，虽然不同养殖品种投喂膨化漂浮饵料的饲料系数和传统池塘相比基本持平或略有升高，但总体养殖效益显著提高，单个漏斗形池塘实现效益8万元以上，养殖效益情况见表4。

表4 不同品种在漏斗形池塘与传统池塘的养殖效益比较

三、讨论

池塘底泥作为池塘内部营养来源，可为水生动物提供各种营养物质，但同时也是一个污染汇集地，导致病害、污染等问题。针对池塘内源污染情况，各种修复技术成为讨论热点。原位修复潜力大、投资少，但实际生产中修复效果有限，精养池塘密度大、空间有限等成为限制其应用的主要因素。异位修复见效快、修复效果显著，但如何有效将污染物移出原位成为其应用的首要限制因素。本研究中漏斗形池塘利用动力推水，在养殖池内形成涡旋水流，加速了鱼粪残饵沉降，利用水压差将鱼粪残饵等污染物带离养殖池，尾水经净化处理后循环利用实现异位修复。水体中悬浮物的沉降与颗粒物密度、水体流动、池塘直径、塘底坡度、排污口直径等有关。本文在推水排污开启条件下，鱼粪残饵沉降速度随池塘底角角度增加而加快，经验证，池塘底部斜坡与水平夹角为30°时，鱼粪残饵完全排出且速度最快。该结果与其他学者提出圆形鱼池的直径和深度比保持在3～6最好，结论一致。考虑到池塘直径和池塘深度的关系，如果池塘底部夹角超过30°，池塘深度则增加较大，建设经济性不高，综合考虑后确定池塘底部夹角以排污率能达到80%即可。

短时间内大量残饵粪便进入水体，会导致pH迅速下降，氨氮亚硝酸盐含量急剧上升，如处理不及时，可能引起应激、产生毒素等危害养殖对象健康。模拟系统中，开启排污循环条件下，养殖水体pH基本稳定，氨氮变幅仅0.04、亚硝酸盐变幅仅0.06，水质环境基本稳定，尾水净化处理后，氨氮亚盐有效降低，有效避免养殖对象应激。实际生产中，漏斗形池塘配合净化系统，将鱼粪残饵搬离水体，内外循环流动维持了水体交换，养殖水环境优良，流动的水体提高了鱼的运动量，增强了鱼的体质，鱼的发病率降低，用药量减少60%，有效促进了鱼类生长，在提升水产品品质的同时达到了产出高效。

本研究发现，池塘底部斜坡与水平夹角为30°时残饵鱼粪完全排出且速度最快，排污率高达85.86%，pH稳定在8.0～8.1，配合净化系统，氨氮亚硝酸盐显著降低。实际生产中，直径25m～30m、池底坡度大于0.24的漏斗形池塘，能够高效排出底部集中的鱼粪残饵。利用该系统养殖不同品种单位产出量与传统池塘相比提高6倍以上，罗非鱼、大口黑鲈、丁鱥、黄颡等利润率达到40%～60%。利用该系统，实现清洁生产，水产品品质提升，养殖方式更接近工厂化，提高了生产效率和养殖效益，可达到健康、高效、生态、循环养殖目的。