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        池塘養(yǎng)殖水異位生態(tài)工藝的水質(zhì)凈化效果

        2022-04-14 14:51:54王充蔣天寶蔡嘉慶王建明陳方燦嚴晶晶唐匯娟鄒記興周愛國
        水產(chǎn)養(yǎng)殖 2022年3期
        關鍵詞:水葫蘆沉淀池處理工藝

        王充,蔣天寶,蔡嘉慶,王建明,陳方燦,嚴晶晶,唐匯娟,鄒記興,周愛國*

        (1.華南農(nóng)業(yè)大學海洋學院,廣東 廣州 510642;2.廣州市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,廣東 廣州 510520;3.廣州千江水生態(tài)科技有限公司,廣東 廣州 511440)

        隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,水資源短缺和環(huán)境問題日益嚴重。我國主要的江河湖海都受到不同程度的污染。水污染的加劇損害了人們的健康和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。水產(chǎn)養(yǎng)殖是導致污染的原因之一,中國養(yǎng)殖以池塘養(yǎng)殖為主,傳統(tǒng)的池塘養(yǎng)殖模式存在水資源浪費、污染問題。過剩餌料及養(yǎng)殖產(chǎn)品排泄物殘留于水體,沉積在底部,使養(yǎng)殖水體受到污染,而養(yǎng)殖戶的傳統(tǒng)做法是大量換水,將未經(jīng)處理受污染的養(yǎng)殖水直接外排,最終導致水資源的浪費及環(huán)境污染。預計到2050年,全球糧食需求將增加50%,而水產(chǎn)養(yǎng)殖是滿足糧食需求的一種必不可少的方式,近年來水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展,且將持續(xù)增長,想要追求產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展必須解決本行業(yè)造成的環(huán)境污染問題。

        為了解決養(yǎng)殖水污染問題,各地區(qū)也建設了池塘養(yǎng)殖水處理設施,實施新型現(xiàn)代養(yǎng)魚模式。如浙江杭州桐廬,主要采用三級沉淀池、生態(tài)凈化池、生態(tài)溝渠等池塘養(yǎng)殖水凈化設施,養(yǎng)殖水經(jīng)處理,凈化效果明顯,均達到國家排放標準;湖州南潯區(qū)在2018年治理養(yǎng)殖水面積6 670萬m,并在2019年全面完成治理,消除了漁業(yè)養(yǎng)殖對水源環(huán)境的負面影響;江西省方洲特種淡水養(yǎng)殖有限公司開展了池塘循環(huán)水養(yǎng)殖項目,養(yǎng)殖區(qū)與凈化區(qū)聯(lián)成一體,實現(xiàn)養(yǎng)殖用水的循環(huán)利用;江蘇省實行潔水循環(huán)生態(tài)養(yǎng)殖,積極建立養(yǎng)殖水處理區(qū),形成濕地型的水生動植物立體布局,使池塘養(yǎng)殖水通過多重凈化后能達標排放或循環(huán)利用;重慶璧山區(qū)大力推廣池塘魚菜共生養(yǎng)殖、池塘循環(huán)流水養(yǎng)殖、池塘底排污養(yǎng)殖等方式,積極構(gòu)建環(huán)境友好、生態(tài)高效的現(xiàn)代漁業(yè)發(fā)展模式;陜西省采用生態(tài)浮床凈化養(yǎng)殖池塘的水質(zhì),使池塘各營養(yǎng)鹽水平均下降,有效控制了藻類微囊藻水華的爆發(fā),降低了魚病的發(fā)生;寧夏地區(qū)通過節(jié)水型池塘健康養(yǎng)殖模式構(gòu)建及池塘水質(zhì)凈化等方式,有效地控制了養(yǎng)殖水質(zhì),降低了養(yǎng)殖用水量;洪湖市金地農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司通過復合池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)進行濕地水質(zhì)的凈化,且人工濕地作為一種生態(tài)、綠色的污水處理技術(shù),效果也十分顯著。

        現(xiàn)于2018年12月2日—2019年2月22日在廣州綠豐農(nóng)水產(chǎn)有限公司炭步基地開展養(yǎng)殖水治理工程試驗,運用池塘養(yǎng)殖水生態(tài)處理工藝,包括養(yǎng)殖池塘—沉淀池—過濾壩—曝氣氧化池—生態(tài)凈化池等環(huán)節(jié),利用沉淀、過濾、曝氣、水生動植物等手段進行處理,形成了池塘養(yǎng)殖水綜合處理模式。通過分析治理工藝對池塘養(yǎng)殖水的凈化效果,為今后改進和完善池塘養(yǎng)殖水生態(tài)處理工藝,促進水產(chǎn)綠色生態(tài)健康養(yǎng)殖、保護和改善水生態(tài)環(huán)境提供數(shù)據(jù)支持。

        1 試驗方法

        1.1 草龜養(yǎng)殖池異位處理模式

        試驗地點位于廣州綠豐農(nóng)水產(chǎn)有限公司炭步生態(tài)龜鱉養(yǎng)殖基地,養(yǎng)殖面積66 700 m。池塘養(yǎng)殖水異位生態(tài)處理工藝設施總面積約占養(yǎng)殖總面積的10%(6 670 m),包括排水管-沉淀池(約2 001 m,種植水葫蘆,面積達1/3)—過濾壩(2 m×5 m×1 m,底部鋪設礫石,種植有水葫蘆)—曝氣氧化池(約2 001 m)—生態(tài)凈化池(約2 333 m,種有荷花,試驗時間在冬季,已枯萎),養(yǎng)殖池水每日排放,并通過生態(tài)處理工藝處理凈化,實現(xiàn)養(yǎng)殖用水的循環(huán)利用。養(yǎng)殖池異位處理模式見圖1。

        圖1 養(yǎng)殖池異位處理模式

        1.2 樣品采集

        于2018年12月2日、2018年12月16日、2019年1月2日、2019年1月22日和2019年2月22日16:00—17:00,分別采集池塘養(yǎng)殖水生態(tài)處理工藝中養(yǎng)殖池塘—沉淀池—曝氣氧化池—生態(tài)凈化池4個池的水樣,每個池采集3處,每處500 mL。

        1.3 檢測指標和方法

        溶解氧(DO)采用便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀測定,亞硝酸鹽氮(NO-N)、氨氮(NH-N)、余氯采用DZ-B型水產(chǎn)養(yǎng)殖檢測儀測定,化學需氧量(COD)采用酸性高錳酸鉀滴定法測定,總磷(TP)采用鉬酸銨分光光度法測定,總氮(TN)采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定,硝酸鹽氮(NO-N)采用分光光度法測定。

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        采用WPS2019進行畫圖,SPSS17.0軟件進行單因素方差分析和多重比較。

        1.5 計算方法

        去除率(%)=(水樣污染物初始值-水樣污染物終值)/水樣污染物初始值×100。

        2 結(jié)果與分析

        不同池塘5次水樣檢測結(jié)果見圖2(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)。由圖2可見,COD經(jīng)沉淀池處理,其值從14.71 mg/L降至6.93 mg/L,平均去除率達52.89%,凈化效果明顯。

        圖2 不同池塘5次水質(zhì)檢測結(jié)果

        尾水經(jīng)過沉淀池處理后,ρ(DO)出現(xiàn)下降趨勢,與微生物硝化作用有關,也可能與水葫蘆覆蓋抑制大氣復氧有關,經(jīng)曝氣氧化池曝氣作用,ρ(DO)升高,達到最大值,生態(tài)凈化池與曝氣氧化池中ρ(DO)相差不大,且原池和生態(tài)凈化池的ρ(DO)均高于3 mg/L,符合《漁業(yè)水質(zhì)標準》(GB 111607—89)中關于ρ(DO)任何時候不低于3 mg/L的要求。

        尾水經(jīng)過沉淀池處理后,ρ(NH-N)下降明顯,由于曝氣氧化池養(yǎng)了一些魚,尾水經(jīng)過曝氣氧化池時,ρ(NH-N)稍升高,后經(jīng)生態(tài)凈化池處理后,從4.62 mg/L下降至0.61 mg/L,平均去除率可達86.80%。

        第一、二次檢測ρ(NO-N)在沉淀池中不降低反而升高,且其他幾次水樣檢測結(jié)果相比于其他水質(zhì)指標如NH-N,ρ(NO-N)下降也不十分明顯,可能與沉淀池內(nèi)有水葫蘆浮床有關,硝化反應充分,反硝化反應相對緩慢,導致NH-N去除效果明顯,NO-N累積,這一結(jié)果可從周小平等的結(jié)論得到解釋。但總體水體凈化效果明顯,ρ(NO-N)從0.74 mg/L降至0.07 mg/L,去除率達90.54%。

        尾水經(jīng)沉淀池處理后,ρ(NO-N)呈明顯下降趨勢,經(jīng)曝氣氧化池時稍稍升高,經(jīng)生態(tài)凈化池處理達到最低值。ρ(NO-N)從0.98 mg/L下降至0.14 mg/L,去除率達85.71%。

        尾水經(jīng)沉淀池處理ρ(余氯)呈下降趨勢,經(jīng)曝氣氧化池后稍稍上升,后經(jīng)生態(tài)凈化池處理后最終下降,其值從0.39 mg/L降至0.09 mg/L,去除率達76.92%,符合《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》(SC/T 9101—2007)一級標準(0.1 mg/L)。

        ρ(TN)總體呈下降趨勢,從8.05 mg/L降至3.81 mg/L,去除率達52.67%,符合《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》(SC/T 9101—2007)二級標準(5 mg/L),偶爾可以達到一級標準(3 mg/L)。

        原池中ρ(TP)最高,經(jīng)過沉淀池處理后其值大幅度下降,經(jīng)過曝氣氧化池后小幅度上升,經(jīng)生態(tài)凈化池處理后下降。ρ(TP)從0.66 mg/L下降至0.17 mg/L,去除率高達74.24%,符合《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》(SC/T 9101—2007)一級標準(0.5 mg/L)。

        3 討論

        該套工藝TN去除率達52.67%,TP去除率達74.24%,而浙江德清縣所采用的相似的池塘養(yǎng)殖水生態(tài)處理工藝氮磷凈化效果均能達到60%以上,與之相比,該套工藝TN凈化效果略低,而TP凈化效果則相對較好。研究發(fā)現(xiàn),通過混凝沉淀池與微曝氣濾池結(jié)合的方式對河流湖泊水體TP、TN具有穩(wěn)定的凈化效果。劉棟等認為池塘循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)TN、TP等水質(zhì)指標平均去除率能維持在60%左右,且通常溫度越高,凈化效果越好,該次結(jié)果基本與之相符,去除率在60%左右,但由于該次試驗處于冬季,溫度較低,在一定程度上可能影響了水質(zhì)凈化效果,導致TN去除率較低。而田敏的研究表明,藕塘在休眠期(冬季)對TN、TP以及其他水質(zhì)指標的去除率比結(jié)藕期(夏季)高,這與劉棟等的結(jié)果相反,可能工藝凈化效果與所種植的植物有關。王延暉等通過生態(tài)植物浮床對養(yǎng)殖池塘水質(zhì)的凈化研究發(fā)現(xiàn),利用浮床種植植物可以達到很好的凈化養(yǎng)殖池塘水質(zhì)的效果;顧兆俊等通過生物浮床技術(shù)構(gòu)建排水溝渠發(fā)現(xiàn)其凈化水質(zhì)效果顯著,同時具有一定經(jīng)濟價值和觀賞價值,以及環(huán)境生態(tài)修復功能,該次研究結(jié)果與之相符。各項水質(zhì)指標濃度在經(jīng)過沉淀池時,呈現(xiàn)大幅度下降趨勢,可能與該池種植了覆蓋水面1/3的水葫蘆浮床有關,張文明等認為,水葫蘆覆蓋水面,可以減少風的影響,利于沉降,其根上附著的微生物可進行硝化及反硝化反應,且水葫蘆本身可對氮、磷等營養(yǎng)鹽進行吸收。今后應進一步探究水葫蘆在沉淀池中起到的凈化效果。

        4 結(jié)論

        通過構(gòu)建池塘養(yǎng)殖水異位生態(tài)治理技術(shù)工藝,比較處理工藝不同環(huán)節(jié)水質(zhì)指標。結(jié)果表明,與原養(yǎng)殖池相比,生態(tài)處理工藝中的沉淀池、曝氣氧化池以及生態(tài)凈化池的COD、NH-N、NO-N、NO-N、余氯、TN、TP等質(zhì)量濃度均呈顯著下降趨勢,溶解氧呈上升趨勢,池塘養(yǎng)殖水生態(tài)處理工藝水質(zhì)凈化效果明顯。經(jīng)生態(tài)處理工藝處理后的池塘養(yǎng)殖水符合《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》(SC/T 9101—2007)二級標準,實現(xiàn)養(yǎng)殖用水的達標排放和循環(huán)利用。

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