一种农业尾水生态处理技术在设施蔬菜基地的应用效果初探

赵世豪 张萍 陈春昌 陈世静

（1上海市青浦区重固镇农业农村服务中心，上海 201706；2上海春昌蔬果专业合作社，上海 201706）

在推动形成农业绿色生产方式、推动美丽乡村建设的背景下，为全面保护农业用地和周边河道不受污染，做到农业生产与生态环境友好和谐发展，对农业尾水进行科学合理地净化处理已迫在眉睫。

重固镇是上海市青浦区的主要绿叶蔬菜生产地（生菜、芥蓝、芥菜等绿叶蔬菜的种植面积一直稳定在180 hm2以上），农业设施生产水平位居全区涉农街镇的前列，目前有8个经营主体（合计蔬菜种植面积达171.87 hm2）。但是，在重固镇绿叶蔬菜设施生产过程中，当地农户为了追求高产，使用了大量复合肥和鸡粪等，且在绿叶蔬菜设施生产过程中，需喷淋土壤和洗盐，这就使肥料内的氮、磷、钾等元素随喷淋水排至明沟，进而流入河道，对周边河道造成了一定的农业面源污染。

自2020年开始，为了转变农业发展方式、大力发展生态农业、解决设施蔬菜基地的农业尾水排放问题，在上海市青浦区蔬菜技术推广站和上海市青浦区重固镇农业农村服务中心的协同指导下，上海春昌蔬果专业合作社引进了一种农业尾水生态处理技术，并进行了试点应用，最终应用效果显著。现笔者拟在阐述该农业尾水生态处理技术主要内容的基础上，对该农业尾水生态处理技术在上海春昌蔬果专业合作社的具体应用效果进行介绍，以供类似设施蔬菜基地参考借鉴。

1 农业尾水生态处理技术的主要内容

农业尾水生态处理技术的主要内容是根据上海春昌蔬果专业合作社的设施蔬菜基地（以下简称基地）的实际生产情况和沟渠情况，对基地内的农业尾水进行漂浮物拦截、水体杂质沉淀、尾水绿植净化、水体循环等。具体的技术流程见图1。

图1 上海春昌蔬果专业合作社农业尾水生态处理技术流程

1.1 沟渠调整

在基地原有的沟渠条件下，通过埋设暗管的方式，将基地原有的2条主沟汇聚成1条，并统一流向。基地排出的农业尾水全部通过沟渠引流至沉淀池，经过处理后方可排出。

1.2 多层网格栅栏拦截

在主沟的渠口放置三层不同规格的网格栅栏，对农业尾水中的漂浮物进行分离处理。具体为：第1层大规格的栅栏拦截水体中的塑料袋、秸秆、树枝等，第2层栅栏拦截水体中漂浮的菜叶、菜皮、树叶等，第3层栅栏拦截水体中的杂草、细小毛发等较小的杂质，避免直接流入河道产生面源污染。同时，安排专人定时清理拦截杂物，避免水路堵塞。

1.3 沉淀池

沉淀池是农业尾水生态处理技术的重要一环。上海春昌蔬果专业合作社的沉淀池长25 m、宽25 m、深2 m，蓄水量达800 m3，主要用于截留和沉降农业尾水中的污泥，并能起到一定的厌氧发酵效果。同时，沉淀池采用种植水生植物、生石灰消毒、放置浮水喷泉式曝气机等技术，可有效降低水体中的营养元素含量。此外，在沉淀池周围种植花草，并在空地铺设园艺地布，以防止杂草生长，从而既美化了环境，又防止水体流动而带走过多的泥土，避免了水土流失。

1.3.1 水生植物

在沉淀池内，利用浮岛装置大面积“回型”铺设水生植物（如水绵），用于吸附农业尾水中的氮、磷、钾等多余养分；同时，种植茭白、浮萍和水生美人蕉等水生植物，在水面形成过滤层，用于过滤农业尾水中的悬浮颗粒物质，起到改善水体环境质量的效果。

1.3.2 生石灰消毒

采用生石灰对农业尾水进行消毒处理，以提高农业尾水pH，降低农业尾水中一些重金属离子的活性，絮凝沉淀农业尾水中的悬浮物，从而减轻农业尾水的毒性，使水体变得干净清澈。同时，利用生石灰消毒，能够改良沉淀池的底质，提高水生植物对钙、磷的利用率，促进浮游生物繁殖，促使水体形成良好的生态环境。

1.3.3 浮水喷泉式曝气机

在沉淀池内，放置1台浮水喷泉式曝气机，通过特有的水体对流形式，在垂直循环运动过程中，实现表层水体与底部水体的交换，以有效防止水体厌氧消化，从而为水生植物提供充足氧气，促进其生长，减少其腐烂恶臭现象的出现。

1.4 人工湿地

在上海春昌蔬果专业合作社内建有人工湿地，即在40 m3容积的水泥沟槽里，底面铺设防渗漏隔水层，在隔水层上铺设1层渗水管道，在湿地内部填充2 m厚的填料层（填充能去除氮、磷的颗粒材料），在填料层上铺设1层基质土，在基质土上种植维管束植物（如芦苇）和根系发达的水生植物，以对农业尾水中过量的营养物质进行二次吸收。

具体流程：沉淀池中的农业尾水通过水泵进行抽取，由人工湿地的一端通过水管进入人工湿地，以推流的方式与植物根系进行充分接触从而获得净化，净化后的农业尾水再通过管道输送到出水口排出。

2 农业尾水生态处理技术的应用成效

2.1 技术应用前水质检测

在农业尾水生态处理技术应用前，根据上海春昌蔬果专业合作社的农业尾水排放沟渠分布，在抽水泵入口、东山江、南排水渠、北排水渠等处分别进行了取水，并对水质进行了检测，具体检测方法：溶解氧参照《水质—化学需氧量的测定(st-cod)》（ISO 15705-2002）进行检测，氨氮参照《水质-氨氮的测定-纳氏试剂分光光度法》（HJ-535-2009）进行检测，总磷参照《水质 总磷的测定 钼酸铵分光光度法》（GB/T 11893-1989）进行检测，高锰酸盐指数参照《水质 高锰酸盐指数的测定》（GB11892-1989）进行检测，pH参照《水质 pH值的测定 电极法》（HJ 1147-2020）进行检测。检测结果见表1、表2。

表1 农业尾水生态处理技术应用前的水质测定结果（2020年5月9日取样）

表2 农业尾水生态处理技术应用前的水质测定结果（2020年6月4日取样）

由表1、表2可知，通过不同时间对基地内不同地点排放的农业尾水进行取样，经检测，农业尾水的部分水质指标超过地表水V类标准，直接排入河道会严重污染河道水体。

2.2 技术应用后水质检测

在农业尾水生态处理技术应用后，于不同时间对基地内不同地点排放的农业尾水进行取样检测（检测方法同上），检测结果见表3、表4。

表3 农业尾水生态处理技术应用后的水质测定结果（不同时间及点位）

表4 农业尾水生态处理技术应用后的水质测定结果（不同点位）

由表3、表4可知，在技术应用后，基地内人工湿地和尾水出口的农业尾水水质达到了地表水V类标准，完全符合废水排放标准。

3 结论与讨论

农业尾水生态处理技术在上海春昌蔬果专业合作社的应用示范结果表明，基地排出的农业尾水的水质达到了地表水V类标准，完全符合废水排放标准，说明该农业尾水生态处理技术适用于设施蔬菜基地，且得益于农业尾水生态处理技术的应用，上海春昌蔬果专业合作社于2021年获得了“上海市节水型标杆农业示范区”称号。同时，该技术的推广应用，有利于全面保护农业用地和周边河道不受污染，且由于将农业尾水集中进行低成本处理，解决了一般农业企业无农业尾水处理技术的难题。因此，该农业尾水生态处理技术的试点应用示范成功，不仅为治理农业水源污染提供了有力的技术支撑，还是一次生态循环农业的有益探索，更为农业生产的可持续发展提供了新的思路。

值得注意的是，本示范未对农业尾水的重金属含量进行测定，故无法验证该技术对农业尾水中重金属的吸附减排效果。同时，为提高该技术的实际应用效果，应根据不同农业生产的特点，合理安排农业尾水的排放时间，且日排放量不能超过净化设施的处理能力，并要根据暴雨、洪水、干旱、结冰期等各种极限情况进行水位调节，避免出现进水端壅水和出水端淹没等现象。