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从池塘出水口排出的废水经过湿地的两级处理后,又可以从进水口进入池塘作为养殖用水。记者了解到,目前这样的循环水养殖技术已被引进我市大唐生态园五期高效渔业基地及周市东方高效农业示范区高效渔业基地,不久以后,我市养殖户就将有机会体验到这一全新的养殖技术。
大唐生态园五期高效渔业基地于今年年初开始修建,将原本设施破损严重的2800亩老鱼塘、老河道、老路基进行全面测绘并规划设计,实行池塘标准化建设,目前已建成了1650亩209个标准化精养池塘。记者在现场看到,这些精养池塘水深均在2.5米以上,塘埂宽阔,池塘塘底在开挖的过程中形成由低到高的自然坡度。与记者曾经见过的池塘不同,这里的池塘进排水口是分离的,在高处距塘口1米处有一个进水管,在低处塘底另外铺设了一条排水管。基地负责人殷阿林告诉记者,进排水分离这是实施循环水养殖技术的一个先决条件。
那么池塘里的养殖用水如何才能实现循环利用呢?原来,基地在池塘四周建立了170亩的一级净化区及650亩的二级净化区,这两个净化区就是用于水体净化的秘密武器。据基地负责人介绍,池塘养殖废水将通过排水管排放到种有茭白、莲等水生植物的河道湿地或人工湿地,利用水生植物的吸附能力减少污水中的氮、磷含量。经过河道湿地或人工湿地一级处理后的废水再自然流到低洼湖湿地进行二级处理,在低洼湖湿地里种植伊乐藻、人叶黑藻、苦草等沉水植物净化水质,还将放养花白鲢等净水鱼类及螺蛳、河蚌等软体生物,让它们吃水中的浮游生物,发挥湖底清道夫作用。净化后的水源经自动检测系统检验后,将通过水泵提水进入进水管道重新注入养殖池塘,实现循环利用。
“进排水分离,减少了病菌滋生,可以减轻水产品病害的发生,同时养殖废水进入净化区湿地,不再排入河沟,消灭了面源污染,实现了养殖环境、条件的有效控制。”农林局水产部门专家介绍说,开展循环水养殖,既节能环保,又能提高水产品品质,是发展现代高效生态渔业的一个有效举措。
据介绍,除大唐生态园五期高效渔业基地引进了循环水养殖技术外,周市东方高效农业示范区高效渔业基地也正在修建1800亩的标准精养池塘,并建立了400亩净化区,同样将实施循环水养殖技术。目前,两个基地的精养池塘正在向养殖户发包,明年将作为全市采用循环水养殖技术的示范点开展养殖。

一只只方方整整的池塘内,水面上采用泡塑栽种着水竹、茭白等净水植物,宛若漂浮在水中的一座座“绿岛”;水下游嬉着成群的蟹、青虾和鲫鱼,透过洁净的池水可见其觅食的动作。这是记者7月20日在江苏无锡市锡山区东港镇陈市村水产养殖基地目睹的情景。该镇采用生物、物理等综合手段,对生产尾水进行多级净化,已使2020多亩池塘实现循环水清洁养殖,也由此成为全市最大的“低碳渔业”基地之一。

河北试点开征水资源税的消息相信刺激了众多水产养殖从业者的神经,虽然该通知没有指出水产养殖需要征收水资源税,但从中也感受到一个强烈的信号,国家对水资源的保护将会越来越严格,未来将水产养殖用水纳入征税范围也不是没有可能性,这就迫使我们不得不改变传统大排大灌的粗放式养殖方式,探索高效节水型养殖新模式。我们邀请了大宗淡水鱼产业技术体系首席科学家戈贤平研究员,为我们解读新型节水养殖模式:人工湿地——池塘循环水养殖模式,以期为水产养殖可持续发展提供思路。
笔者:为什么要发展人工湿地——池塘循环水养殖模式?
戈贤平研究员:随着人类的生产及生活活动对自然资源的过度开发利用,造成了环境的恶化及资源的短缺,同时也不可避免地造成了自然渔业资源的枯竭,目前水产品的供应越来越多地依赖于水产养殖业,而水产养殖业本身也产生大量的废水,不经处理地排放进一步加剧了水产养殖用水资源的萎缩。水产品需求的加大与渔业生产能力提升困难严重地影响到了水产养殖的可持续发展,而养殖废水的净化处理及回收利用就成为解决这一问题的关键。
近年来,国内外应用于养殖废水处理的异位及原位处理的常规技术有浮床技术、生态沟渠技术、生态护坡技术、氧化塘技术、“稻鱼共生”技术、“鱼藕共生”技术、“鱼菜共生”技术。其中浮床技术应用于水库、湖泊、河道及池塘等水体的生态修复,起到一定的效果,但其对于池塘水质的改善能力有限,气候、植物及搭配比例对其在养殖中的应用前景影响较大,生态坡也主要作为配套技术,生态沟渠技术依赖于沟渠植物搭配、水流速度及停留时间,净化效果波动较大,“稻鱼共生”“鱼藕共生”及“鱼菜共生”技术可以达到节水、节肥、控水的目的,但是其应用具有局域性及局限性。
人工湿地技术作为一种有效的水处理技术,从20世纪80年代开始由试验阶段进入应用阶段,人工湿地引入池塘养殖的历史较短,但是由于该技术较常规技术有着明显的优势,在养殖用水的前处理及废水循环利用方面较为实用。随着这一技术的引入,一种新型的池塘生产方式产生,即人工湿地——池塘循环水生态养殖模式,该模式将人工湿地作为净水核心与养殖池塘合理配比构建了一种新型的生态养殖系统。该系统可有效解决养殖系统对于水体及土地资源的依赖性,有效解决养殖废水的排放问题,大大减少养殖废水排放对环境的污染。同时循环水养殖系统内部水质稳定,有效地改善养殖环境,并可有效防止因外源性引水而造成的病害传播及污染物的引入,改善养殖品种的品质,提高水产品的食品安全性,对于促进水产养殖的可持续发展具有切实的理论及实践意义。
笔者:如何构建人工湿地——池塘循环水养殖模式?
戈贤平研究员:人工湿地——池塘循环水生态养殖模式的构建流程如下:
根据养殖场的地势选址。应因地制宜,尽量选择有一定自然坡度的洼地或经济价值不高的荒地,降低投资。
确定系统组合形式。根据场地特征、处理要求和所处理养殖废水的量来确定,可选择单一式、并联式、串联式、综合式。
确定水力负荷。根据理论或经验而定。
选择植物。根据湿地植物的耐污性能、生长能力、根系的发达程度以及经济价值和美观等因素来确定。
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确定长宽比
①表面流湿地:长宽比10∶1或更大,根据地形来考虑,底坡降0~1%。
②潜流湿地:根据达西定律或厄刚公式确定。达西定律:Q=Ks×A×S。S—水力坡度,A—湿地床横截面积,Ks—潜流渗透系数。
厄刚公式:As=5.2Q[LN]。So—进水BOD浓度,Se—出水BOD浓度,As—湿地床表面积。
结构设计
①进出水系统的布置:湿地床的进水系统应保证配水的均匀性,一般采用多孔管和三角堰等配水装置。进水管应比湿地床高出0.5米。湿地的出水系统一般根据对床中水位调节的要求,出水区末端的砾石填料层的底部设置穿孔集水管,并设置旋转弯头和控制阀门以调节床内的水位。
②填料的使用:湿地床由三层组成,表层土层、中层砾石、下层小豆石。表层土钙含量在20~25克/千克为好,砾石层粒径在5~50毫米,铺设厚度0.4~0.7米。
③潜流式湿地床的水位控制:当接纳最大设计流量时,进水端不能出现雍水现象;当接纳最小流量时,出水端不能出现填料床面的淹没现象;有利于植物生长,床中水面浸没植物根系的深度应尽可能均匀。
修改设计:根据出现的问题对设计进行相应的修改。 试运行。
竣工交付使用。
笔者:人工湿地——池塘循环水养殖在实际养殖中的应用情况如何?
戈贤平研究员:已有的国内报道较早的人工湿地——池塘循环水生态养殖模式由中国科学院水生生物研究所于2004年春季建成于该所在武汉官桥的养殖基地。由池塘、湿地水处理单元、曝气池和水道组成。整个模式的运行从2005年6月12日开始,至1O月30日结束。运行结果显示,总悬浮固体物平均去除率达到85%,总氨氮、亚硝态氮、硝态氮、总磷的去除率分别为53%、83%、54%和89.1%,而且模式下主养品种黄颡鱼在养殖容量、控制病害、成活率以及鱼体生长速度等方面均优于常规池塘养殖。该模式作为较为成功的模式,凸显了其实际使用价值,而且还在不断地优化。
基于上述的人工湿地——池塘循环水生态养殖模式,我们于2012年11月在中国水产科学研究院淡水渔业研究中心大浦实验基地建立了一套人工湿地——池塘循环水生态养殖系统,摸索这种模式在大宗淡水鱼生态健康养殖过程中的应用效果及前景。精养池塘的放养模式采用团头鲂为主,混养异育银鲫、鲢、鳙和草鱼的模式。
人工湿地的净水效果:湿地的处理能力为100吨/天,每日的处理量约占池塘总体水量的1/30,经复合湿地净化后,可达到Ⅲ类水,复合湿地对于PO43–P、NH3-N、NO2–N三种物质的去除效果明显。
池塘的水质状况:7月下旬,池塘TN出现了峰值,湿地开始满负荷运行,8月下旬,TN下降了87.6%,确保了高密度养殖,尤其是在气温持续异常升高的情况下,整个养殖小区的水质稳定。
鱼体生长、健康状况及存活状况:3月下旬放养鱼种。10月初的采样结果显示,主养品种团头鲂的规格达到450~500克/尾,结合每月取样,鱼体健康状况良好,无寄生虫。混养鱼类除10月初少数异育银鲫出现锚头鳋,其他品种未见寄生虫及病害现象。养殖期间,鱼类死亡数为27尾,主要是鲢鱼,原因是缺氧。整个塘口亩均产量为1682.54千克,亩均净利润2542元,饵料系数约为1.61。
笔者:人工湿地——池塘循环水养殖模式还有哪些需要完善的方面?
戈贤平研究员:在实际运行中,我们发现该模式还有以下方面需要优化。①植物:我们选择了再力花、美人蕉、梭鱼草3种水生植物作为湿地植物,美人蕉前期长势良好,后期出现烂根现象,需要第二年进行统一更换。梭鱼草与再力花生长旺盛,但梭鱼草出现虫害,持续时间短,人工捕捉,没有用药。②藻类堵塞:因为大浦科研实验基地水源连接太湖,藻类比较丰富,尤其是蓝藻,这就可能存在潜在风险和隐患:大量藻类进入湿地系统增殖,造成系统堵塞;藻类衰亡期在系统中死亡、腐烂,易造成水质恶化及湿地系统厌氧和堵塞;由于藻类含有藻毒素,对鱼类生长有抑制作用。针对上述问题制订了优化方案:将原有沉淀池划分为三个功能区,即混凝反应区、混凝沉淀区及强化曝气区;调整混凝沉淀区出水位置及标高,将原有底部出水孔封闭,采用溢流跌水方式出水,并在隔墙顶部设置过滤网,拦截可能残留的漂浮物质。通过进一步优化湿地处理工艺,完善人工湿地——池塘循环水养殖模式。
笔者:人工湿地——池塘循环水养殖模式应用前景如何?
戈贤平研究员:人工湿地——池塘循环水生态养殖模式可有效处理养殖用水中的主要污染物如TSS、CODCr、BOD5、TAN、NO2–N、NO3–N等,能够满足水产养殖用水的要求,与常规循环水养殖系统相比,具有净化能力多元化、低能耗、维护管理方便等优点,作为一项有效的水处理技术,用于水产养殖用水的净化回用和无污染排放,可有效地改善养殖环境,防止因外源性引水而造成的病害传播及污染物的引入,改善养殖品种的品质,提高水产品的食品安全性,对于促进水产养殖的可持续发展具有切实的理论及实践意义。

2008年起,按照省政府制定的太湖水污染治理工作方案,我市启动实施池塘循环水养殖技术。东港镇确定湖塘桥、陈市和山联3个村的4个养殖基地,作为全市首批循环水养殖示范区之一,将以往的养殖水“一次利用、排废入河”,逐步转变为“循环利用、环保节能”,以彻底解决池塘水产品养殖日益加重的排水污染。

记者在湖塘桥村水产养殖基地看到,400亩渔区内,十分之一的面积已相继建成人工湿地和生态水处理塘,并与封闭河道和新建的进排水沟渠构成完整的水循环系统。养殖使用过的较为浑浊的池水,经湿地系统安装的微滤机、管道溶氧器和蛋白质分离器等设备进行过滤后,能有效地去除水体中的氮、磷等含量,达到地表水环境质量标准。如果养殖池塘需要增水,再可返回进行循环利用。因此,此项举措实施后,已使所有池塘水体保持基本洁净的状态。

在池塘中栽种水生植物,吸收水体中剩余的氮、磷等元素,同样是东港镇循环水养殖工程中的关键环节。今年,4个基地通过对苏南地区具有较强净化能力的植物作测试,并结合当地水产养殖业排放水特点,相继在池塘中栽种10多种净水植物,使养殖水体获得进一步净化。如今,所有循环水养殖池塘内净水植物栽种面积已达30%以上。

东港镇农服中心负责人介绍,由于采用循环水养殖方式,目前,该镇循环水养殖基地已基本实现封闭与半封闭养殖,不仅使水产品养殖达到无公害标准,而且已成功减少渔区内一半以上的排污量和用水量,亩均经济效益因此增加25%左右。不久前,经中国淡水渔业研究中心对所有循环水养殖池塘进水口、出水口的水质进行检测,证明排放水中去除的COD、氮、磷等三项指标已达70%以上,所有排放水已达到国家淡水池塘养殖水排放标准。(东流)