山塘养殖尾水综合处理系统构建与数字化应用

黄福勇，唐金玉，郑肥拓，陈炜，颉志刚，楼宝

（1.浙江省农业科学院，浙江 杭州 310021；2.黄岩区水产技术推广站，浙江 台州 318020）

山塘指毗邻山谷坡地修建、坝高5 m 以上，且具有泄洪和输水建筑物、需水量为1 万~10 万m3水体的小型农田水利工程。山塘在我国广大山区发挥着供应饮用水、提供灌溉水源、平衡调节供水、稳定山区生态系统等多种功能，还是我国发展水产养殖的重要区域。浙江全省共有山塘2 万余座，总容积6 亿m3。随着养殖业的不断发展，山塘养殖面临着养殖密度过高、水体富营养化严重、养殖风险加大等问题。现以黄岩区麻车弄山塘（也称菖蒲湾山塘）为例，构建尾水综合处理系统，实现养殖尾水达标排放。

1 山塘概况

麻车弄山塘位于台州市黄岩区北洋镇岙里村，为多品种混养山塘，面积1.09 hm2，山塘中间深、周边浅，最深处>10 m，池塘放养大规格鲫、鳙和鲈等品种，配备3.0 kW 叶轮式增氧机2 台。该山塘年产鱼＞150 t，年总利润＞60 万元。

2 山塘养殖尾水系统构建

2.1 技术路线

综合采用原位处理和异位处理相结合的方法，处理养殖尾水，实现达标排放。

2.1.1 原位处理

应用智能增氧方法，增加山塘底层溶解氧浓度，同时释放底层营养物质，增加饵料生物量，经滤食性鱼类摄食，转移山塘底层营养物质。通过施用芽孢杆菌、光合细菌和EM 菌，投放生物蜡，调控池塘水质。采用生态浮床，吸收水体营养盐，有效降低水体氮、磷含量。

2.1.2 异位处理

养殖尾水自流式进入生物-沉淀池，池内挂毛刷，形成生物膜，有效去除氨氮；自流式进入多功能尾水处理系统，去除悬浮物、浮游生物、生物碎屑等颗粒物质；配备二氧化氯自动加药设备，杀灭山塘养殖尾水中致病菌，通过氧化作用，去除硫化物以及土臭素和二甲基异冰片（2-MIB）等土腥味物质。

2.2 尾水综合处理与系统构建

2.2.1 山塘智能增氧系统构建与应用

配备3.0 kW 叶轮式增氧机2 台、溶氧控制仪1 台。叶轮式增氧机适合大面积山塘的供氧需求，能快速提高水中溶氧量，加快水体底、表层水体交换，通过曝气作用，提高水体含氧量，提高池塘初级生产力，促进水体去氮固磷。还可以有效抑制水体致病菌和病毒性疾病，去除池水中有害气体，如氨、硫化氢、一氧化碳等。通过加装溶解氧控制仪，可以破除溶解氧昼夜趋势性变动对养殖鱼的不利影响，同时还可以规避增氧不足或超量增氧，节省用电和管理成本。项目实施期间，溶氧控制仪设定值为4.0 mg/L。尽管通过溶氧控制仪自动增氧可减轻工作量，但在高温期、闷热天气、多雨天气，仍需定时巡塘，检查仪器运行情况，观察养殖鱼活力、活动情况，降低养殖风险。

2.2.2 山塘水质微生物制剂调控

选用光合细菌、EM 菌、芽孢杆菌等微生物制剂，综合使用，调控水质。EM 菌等微生物制剂，具有固氮、固碳、氧化硫化物和促进有机物充分分解等作用，可以显著降低水体中氨氮、亚硝酸盐氮等富营养化或有毒有害物质浓度，促进有机物的循环，达到净化水体的目的。微生物制剂还可以有效抑制病毒、细菌和真菌等，减少鱼病发生。微生物制剂在养殖鱼类放养前1 周开始施用，之后2 周施用1 次，高温期过后调整为1 月1 次。

2.2.3 生态浮床构建

选用水生粉色美人蕉、西伯利亚鸢尾和黄菖蒲等水草，构建生态浮床。水草重点选择根系发达、生长迅速、净水能力强的品种，同时因山塘水温较低，应选择耐低温品种。生态浮床除了能发挥净水作用外，还能起到良好的美化景观作用。因此在进行多种水生植物搭配、培育和浮床安装时，还应考虑环境美化效果和植物花期，尽可能做到景观美、花期长、净化效果好。项目实施期间，按山塘总面积的5%设计、安装。浮床也可以按中空造型安装，中间投放浮萍等漂浮生物。中空造型浮床不仅可以降低成本、节省开支，培育的浮萍丰富了植物种类且造型美观，同时，浮萍还可以作为植食性及杂食性养殖鱼类的新鲜饵料。

2.2.4 自流式多功能尾水处理系统构建与应用

麻车弄山塘依据山区水流落差修建，多功能尾水处理系统安装于山塘排水口下游处，距排水口有10 m 以上落差。水位落差为实现山塘养殖尾水自流式、节电化处理，提供了极其有利的条件。

自流式多功能滤池主要包括以下3 个部分：（1）主体部分，基于无阀滤池原理设计构建的SF-20 型净水设备，外形尺寸为（2 000×2 000×5 600）mm3；主体材质为Q235 碳钢，筒体和筒底厚6 mm，直筒高5 m；填料为石英砂，滤池共放石英砂2 t，1.0~1.5 mm 粒径0.5 t，0.5~1.0 mm 粒径的1.5 t。筒体内外和进水、出水、排水口管道均经防锈处理。滤池具有反冲洗再生滤层功能。（2）二氧化氯发生器，由反应系统、供料系统、控制系统和供水系统4 部分组成，应用次氯酸钠与盐酸反应，产生二氧化氯为主、氯气为辅的复合消毒剂，该方法具有广谱、高效、消杀及氧化效果好，不受pH 值和水质等条件限制的优点。设备占地面积小，操作安全方便，运行成本低，储药容积为200 L，有效氯产量是500 g/h，二氧化氯有效产率可达70%以上。（3）多用途沉淀池，麻车弄山塘由于周围无工、农业污染源，水体漂浮物较少，且取水点位于距水下4 m、水底2 m 处，水体悬浮物较少。但在夏天暴雨或山洪发生期间，水体往往含有较多泥沙，需要沉淀后才能进行处理。因此，设计了长2.0 m、宽2.0 m、深1.5 m 的3 个串联沉淀池。在暴雨等水体含沙量较大的时候，3 个沉淀池主要用于沉淀水体。在日常未受到极端天气影响时，水体无须沉淀即可进系统处理，沉淀池主要用作生化处理池，通过综合运用大功率增氧、毛刷挂膜、微生物投放等方法，充分发挥降低化学需氧量（COD）和去除有机物的作用。

3 数字化应用示范

在尾水原位/异位处理的多个环节加强数字化技术与设备应用示范，可以提升处理效率，降低运行成本，提高处理效果。主要包括以下方面：（1）合理增氧，通过在线控制或溶氧控制仪，避免水体缺氧或过度增氧，满足养殖动物溶解氧需求，并提升有机物降解效率；（2）水质监测，通过手机APP、在线监测、智能管控系统等，及时掌握、调控水质状况；（3）现场监控，应用高清摄像头、太阳能供电等技术，及时掌控养殖场状况和动态，尤其是可以为应对盗窃、投毒等恶性事件提供帮助。

4 示范应用效果分析

对所构建的山塘养殖尾水综合处理系统的处理效果开展水质监测，分别在进水口、养殖塘和尾水排放点进行采样，样品委托第三方有资质的单位进行检测。结果表明，尾水水质达到《淡水池塘养殖水排放》（SC/T 9101—2007）一级标准，可安全排放。

山塘养殖尾水综合处理系统投入使用后，可有效降低养殖尾水中的污染物，尤其是构建了自流式尾水处理系统，大大降低了能耗，实现了水产养殖尾水的节能节电处理，在我国广大山区具有很高的推广和应用价值。

从尾水处理效果来看，悬浮物和叶绿素a 的去除率最高，分别为90.2%和89.8%，亚硝酸盐氮和COD 的去除率分别为88.5%和78.0%，高锰酸盐指数（IMn）降低62.5%，COD 和IMn去除率较悬浮物和叶绿素a 低，这可能和该系统为新建设施、微生物丰度偏低有关。水质测定数据表明，尾水综合处理系统对悬浮物和叶绿素a 的去除率最高，说明滤砂的过滤性能较高，效果较好。