池塘人工湿地净化系统

二、池塘人工湿地净化系统

人工湿地是指通过模拟天然湿地的结构与功能，选择一定的地理位置与地形，根据需要人为设计与建造的湿地类似于沼泽的地面，最初用来污水处理。中国水产科学院长江水产研究所的白遗胜和李谷等研究人员，将人工湿地净化污水的原理应用到水产养殖中，构建出了池塘人工湿地净化系统。这一净化系统主要用来净化池塘养殖用水，以动态地维持池塘良好的水质。

简而言之，池塘人工湿地净化系统由池塘组合系统和人工湿地两个部分复合而成。

1．池塘组合系统的要求及构造

（1）池塘大小、水深不限，但要求每套系统的池塘大小、水深比较接近，避免差别太大。

（2）池塘数量不限，但以偶数为宜。

（3）池塘组合。以根据每套系统偶数池塘的数量和原来的位置，进行组合，并力求接近于同一水平面上。在池塘间利用管道和（或）沟渠连通。每套系统池塘配套安装水泵或潜水泵一台。

图1－3是在没有人工湿地的情况下不同数量池塘组合所形成自然净化系统，图中显示了水泵的位置，水泵功率大小依池塘面积大小而定，一般为2～3kW，而较大池塘相应增加；池塘间管道和水沟大小为水泵出水管口径的3～4倍，以保持进、出水量平衡，池间管道斜埋池埂内，上口在水面以下20～30cm，下口离相邻池塘底部20～30cm，使每个池塘富氧的表层水通过管道输送到相邻池塘缺氧的底层（图1－4），进水口安装拦鱼栅，其面积为进水口径的3～4倍，以保持充足的过水量。

图1－3　不同数量池塘组合的自然净化系统

上述无人工湿地情况下的池塘自然净化系统，由于在池塘组合中安装了水泵和塘间斜行管道，因而池塘系统内的养殖用水在水泵运转期间可始终保持流动和上、下交换状态，从而“改死水为活水”，池塘底部缺氧水始终得到上层富氧水的交换与补充。因此，这一系统即使在缺乏人工湿地的情况下也可起到良好的净化水质和增氧的作用。

此外，池塘数量若为奇数，亦可根据具体地形和池塘位置，依照图1－3的原理进行适当改造。池塘构架与池塘水体自然净化系统相同，只是将人工湿地镶嵌其中。

2．人工湿地的构建

在上述单纯的池塘自然净化系统中复合添加人工湿地，可使池塘养殖废水得到循环重复利用，因而成为一种节能减排和环境友好的池塘养殖系统。

人工湿地一般分为表面流人工湿地和潜流式人工湿地，两者的区别在于：前者的养殖废水从湿地土壤表层及其上流动，后者的养殖废水则是从湿地土壤表层下流动。由于潜流式人工湿地虽然建设成本相对较高，但这种人工湿地因处理废水的负荷量较大从而可获得较好的废水处理效果，现对其介绍如下。

人工湿地选址一般紧靠鱼池或在鱼池附近的边角空闲之地，湿地面积一般占养殖水面的10%～20%。人工湿地的主体部分为湿地床，从下往上其由防渗层、基质层和植物构成。防渗层一般采用塑料膜、膨润土、土工布和钢筋水泥结构。基质层为粒径不同的碎石及卵石，而且要求在铺设基质层时，碎石及卵石的粒径从上到下逐渐增大。在基质层之上则铺设厚度适当的土壤，以便栽种植物。植物选取本地区根系发达、生物量大、多年生的水生或湿生植物。栽种的植物有美人蕉、莺尾、蒲草、菖蒲、纸沙草、赛力花、水葱、棱鱼草、水芹菜等。

图1－4　池塘间管道埋装纵切面

3．池塘人工湿地净化系统

在构建池塘人工湿地净化系统时，除池塘和湿地外，还需增设一口综合生物塘和一条生态沟渠。综合生物塘由一废弃的池塘改建而成，占地面积500 m²左右。塘内种植香蒲、芦苇等少量挺水植物，放养链蜻等部分滤食性鱼类，加上塘内固有的藻菌共生关系，由此构成具有多级食物链结构的综合生物塘系统，来自鱼塘的养殖废水在此得到初级净化后，再进入人工湿地净化。生态沟渠是利用养殖场的进排水渠道构建的一种生态净化系统，由多种动植物组成。一般，在渠道底部种植沉水植物、贝类及滤食性鱼类等，在沟渠周边具种植挺水植物。沟渠的深度和宽度以满足过水和种植一定数量的水生植物为宜。经人工湿地处理而流出的水，其溶氧含量很低。生态沟渠由于是敞水区且有水生植物存在，因而这种从人工湿地流出的低溶氧水可在生态沟渠中极大程度地恢复高溶氧状态。

因此，池塘人工湿地净化系统是由池塘组合系统、综合生物塘、人工湿地和生态沟渠等几部分组成，其构建流程如图1－5所示。

图1－5　池塘人工湿地净化系统的构建流程

在池塘人工湿地净化系统中，池塘组合系统、综合生物塘和生态沟渠等的进水口和出水口其构造较为简单，现主要介绍一下人工湿地的进水口和出水口的构建。湿地进水口端为沟或管道，若为沟，沟在进入人工湿地时应加宽，以与湿地宽度相当，宽、深各为30～40cm，沟朝湿地一面有大小相同、分布均匀的三角形锯齿状溢水口；若为管道，管道在进入人工湿地时应架设一与产度与湿地宽相当的平行管道，直径径为15～20cm，朝湿地一侧开有一排分布均匀、大小相同的出水孔。在湿地出水端的底部安装与湿地宽度相同的集水管，其管径为20～30cm。在管的周围均匀分布集水孔，孔径2 cm左右，四面孔间距10cm左右。在集水管的中间平行装有1个或多个分水管，并穿过湿地横壁到集水过水生态沟中，然后各分水管装上垂直管。垂直管高度低于湿地口面5～10cm。通过垂直管溢水，以维持湿地水面。

4．池塘人工湿地净化系统的特点

该系统在净化水质、节水、高产高效、健康养殖及环保生态等具有以下显著特点。

（1）人工湿地水体净化包含了物理、化学、生物等净化过程。当富营养化水流过人工湿地时，砂石、土壤具有物理过滤功能，可以对水体中的悬浮物进行截流过滤；砂石、土壤又是细菌的载体，可以对水体中的营养盐进行消化吸收分解；湿地植物可以吸收水体中的含氮、磷的营养盐类，且在其进入枯萎期时进行人工收割，具有较强的脱氮除磷效果；其根际微生态环境，也可以使水质得到净化。

（2）水质净化单元，即综合生物塘和人工湿地系统，尽管结构简单，但系统净化功能强大。

（3）该系统在运行时，其养殖用水始终处于“活水”和“循环”状态，因此是一种节水养殖系统，可表现出明显生态环境效益。

（4）该系统可根据水质情况控制系统运行时间，可动态、持续的使养殖用水符合渔业水质标准，良好的水质科提高养殖产量、改善养殖产品的档次质量，因而是一种健康、高效的养殖系统。

（5）整个系统工艺流程简单，运行管理方便，符合生态设计要求，具有很强的自然属性。