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工廠化鰻鱺養(yǎng)殖尾水生態(tài)處理技術研究與應用

2024-01-01 00:00:00王行江興龍王澤旭劉勇
水生態(tài)學雜志 2024年6期
關鍵詞:鰻鱺生物膜

摘要:應用生物膜凈水柵,結合生物生態(tài)處理技術,對鰻鱺養(yǎng)殖尾水進行生態(tài)處理,使處理后的出水水質能達標排放,為我國水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水處理提供技術參考。設置一級魚類混養(yǎng)池和二級狐尾藻協(xié)同生物膜水處理池,組合構建了養(yǎng)殖尾水生態(tài)處理系統(tǒng),對工廠化鰻鱺養(yǎng)殖尾水進行生態(tài)處理,并開展了92 d的美洲鰻鱺工廠化養(yǎng)殖尾水處理示范應用。結果表明:生態(tài)處理系統(tǒng)日平均處理養(yǎng)殖尾水的水量為3 000 m3,系統(tǒng)處理尾水的水力停留時間(THR)為64 h,經(jīng)系統(tǒng)處理后排放水的總磷濃度為(0.356±0.054)mg/L(0.302~0.410 mg/L),總氮濃度為(1.834±0.301)mg/L(1.533~2.135 mg/L),高錳酸鹽指數(shù)和pH分別為(4.15±0.42)mg/L和6.68±0.34,水質符合《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》的一級標準。生態(tài)處理系統(tǒng)具有處理效率高、出水水質穩(wěn)定良好、成本低、環(huán)保安全和易推廣應用等優(yōu)點。

關鍵詞:鰻鱺;養(yǎng)殖尾水;生物膜;生物生態(tài);水處理系統(tǒng)

中圖分類號:X714 " " " "文獻標志碼:A " " " "文章編號:1674-3075(2024)06-0204-07

中國是世界第一水產(chǎn)養(yǎng)殖大國,國民對水產(chǎn)品需求居世界第一(馮東岳等,2017)。但隨著我國水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模的日益擴大,養(yǎng)殖尾水的達標排放問題已成為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水直接排放,不僅使水體原有環(huán)境遭到破壞和污染,而且使水產(chǎn)品容易遭到疾病侵襲,養(yǎng)殖戶的利益受到嚴重損害,也對養(yǎng)殖周邊的生態(tài)環(huán)境造成極大的傷害(生態(tài)環(huán)境部,2021)。因此,亟需達成高效、可操作性強和經(jīng)濟可行的養(yǎng)殖尾水處理技術。

目前,養(yǎng)殖尾水處理技術主要包括物理處理、化學處理和生物處理等技術。物理處理主要應用機械技術、電場技術及磁場技術對尾水進行處理;化學處理主要應用各類化學藥品將尾水中各類污染物轉化或分解成其他物質,然后將其從尾水中分離;生物處理主要應用水生動物、水生植物以及微生物等方法,對尾水污染物進行降解、消除和富集(韋朝海,2003;吳祥平等,2011;劉大海,2020),類似于天然水體的自凈過程。然而目前的養(yǎng)殖尾水處理技術存在許多弊端,如傳統(tǒng)生態(tài)凈化塘盡管建設、管理和維護等成本相對較低,但由于水生植物對溫度、氣候和季節(jié)變化比較敏感,導致對養(yǎng)殖尾水的凈化效果不穩(wěn)定。

生物膜凈水柵是一種高效的生物膜載體,可以為微生物提供大量的生態(tài)位,形成大面積的生物膜,養(yǎng)殖水中的污染物可以被生物膜上的微生物分解,實現(xiàn)水質凈化(江興龍,2011;江興龍和鄧來富,2015;Jiang et al,2019)。本研究應用團隊自主研發(fā)的生物膜凈水柵專利產(chǎn)品(江興龍,2011),結合生物生態(tài)處理技術,構建一級魚類混養(yǎng)池,二級狐尾藻協(xié)同生物膜水處理池,旨在對鰻鱺養(yǎng)殖尾水進行生態(tài)處理,使處理后的出水水質能達標排放。

1 " 材料與方法

1.1 " 試驗材料

試驗采用生物膜凈水柵(江興龍,2011);魚類采用草食性魚類草魚(Ctenopharyngodon idella),雜食性魚類鯽(Carassius auratus),刮食性魚類扁圓吻鲴(Distoechodon compressus),濾食性魚類鰱(Hypophthalmichthys molitrix)、鳙(Aristichthys nobilis);水生植物采用狐尾藻(Myriophyllum verticillatum);硝化細菌、反硝化細菌以及聚磷菌的菌液應用本團隊自主研發(fā)的硝化細菌NB-1、反硝化細菌DB-1(郭少鵬等,2020)以及聚磷菌PP-1。

1.2 " 生態(tài)處理系統(tǒng)

本研究試驗地點位于福建省南平市的養(yǎng)鰻場,構建的生態(tài)處理系統(tǒng)由一級魚類混養(yǎng)池、二級狐尾藻協(xié)同生物膜水處理池組成,見圖1所示。第一級魚類混養(yǎng)池內投放4類不同食性和不同棲息水層的魚類,投放比例為草食性魚類﹕雜食性魚類﹕刮食性魚類﹕濾食性魚類=2.3﹕6.0﹕0.6﹕0.9,池塘水面積1 800 m2;第二級狐尾藻協(xié)同生物膜水處理池,主要水生植物為狐尾藻(投放密度為0.2 kg/m2),水體懸掛生物膜凈水柵以形成大面積生物膜,按池塘水體3%的密度進行設置,每組生物膜凈水柵的長度為20 m、高度1.4 m,每組生物膜凈水柵之間的排列間距不小于1 m,池塘水面積3 000 m2。每隔15 d向狐尾藻協(xié)同生物膜水處理池中潑灑團隊自主研發(fā)的硝化細菌、反硝化細菌以及聚磷菌的菌液。系統(tǒng)養(yǎng)殖尾水的日進排水流量均為3 000 m3。

1.3 " 試驗設計

養(yǎng)鰻場(鰻鱺養(yǎng)殖存塘量150 t以上)的養(yǎng)殖尾水排放至生態(tài)處理系統(tǒng),尾水先后經(jīng)由魚類混養(yǎng)池、狐尾藻協(xié)同生物膜水處理池等二級處理后排放,對出水的水質開展水質跟蹤監(jiān)測。試驗期間,每隔7 d采集生態(tài)處理系統(tǒng)處理單元出水口的水樣,進行主要水質因子理化指標檢測,每天現(xiàn)場檢測生態(tài)處理系統(tǒng)處理單元的pH、水溫和溶解氧。使用有機玻璃采水器采集水面下30 cm的水質樣本,混勻分裝入聚乙烯塑料瓶中。檢測方法根據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法》(國家環(huán)境保護總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會,2002),其中,總磷(TP)使用鉬銻抗分光光度法,總氮(TN)使用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法;高錳酸鹽指數(shù)使用高錳酸鹽指數(shù)法。跟蹤監(jiān)測周期自2022年6月10日至2022年9月9日,共92 d。

1.4 " 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)應用EXCEL進行統(tǒng)計與制圖,結果以平均值±標準差(M±SD)表示,應用SPSS 25.0軟件進行分析,通過單因素方差分析(one-way ANOVA)法比較各組數(shù)據(jù),若差異顯著(Plt;0.05)則運用LSD法進行多重分析比較。主要公式如下:

S=(C0-C1)/C0×100% " " " " " " ①

THR=V/Q " " " " " " " " " " " ②

式中:S為水質因子(例如總磷、高錳酸鉀指數(shù)、氨氮等)的降解率;C0為水質因子初始濃度,C1為水質因子終濃度,單位為mg/L。THR為水力停留時間,單位為h;V為系統(tǒng)處理單元的有效水體,單位為m3;Q為進水流量,單位為m3/h。

2 " 結果與分析

生態(tài)處理系統(tǒng)各處理單元的水質因子數(shù)據(jù)詳見表1,系統(tǒng)THR為64 h,其中,一級魚類混養(yǎng)池THR為21 h,二級狐尾藻協(xié)同生物膜水處理池43 h。從表1可知,系統(tǒng)進水口(鰻鱺養(yǎng)殖池出水)、一級魚類混養(yǎng)池出水口、系統(tǒng)出水口的水質總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)和pH等均存在顯著差異(Plt;0.05),隨著系統(tǒng)處理的進行,尾水中的主要污染物總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)的濃度均有顯著下降,二級狐尾藻協(xié)同生物膜水處理池出水口(系統(tǒng)出水口)的總磷、總氮、高錳酸鹽指數(shù)和pH等均符合《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》(中華人民共和國農(nóng)業(yè)部,2007)一級標準。結果表明,鰻鱺養(yǎng)殖尾水經(jīng)本系統(tǒng)處理后的出水水質可實現(xiàn)穩(wěn)定達標排放。

2.1 " 對總磷的去除效果

試驗期間生態(tài)處理系統(tǒng)各單元總磷濃度的動態(tài)變化見圖2,系統(tǒng)進水口養(yǎng)殖尾水的總磷濃度為 2.477~3.569 mg/L,平均濃度(3.023±0.546)mg/L;魚類混養(yǎng)池出水口總磷濃度為1.756~2.538 mg/L,平均濃度(2.147±0.391)mg/L,在THR為21 h的條件下,對總磷的去除率為29.0%;系統(tǒng)出水口的出水水質總磷濃度0.302~0.410 mg/L,平均濃度(0.356±0.054)mg/L,在THR為43 h的條件下,對總磷的去除率為83.4%;總之,生態(tài)處理系統(tǒng)(THR為64 h),對總磷的去除率為88.2%。在系統(tǒng)進水口、魚類混養(yǎng)池、狐尾藻協(xié)同生物膜水處理池的出水口,水質總磷濃度均顯著下降(Plt;0.05)。試驗期間,系統(tǒng)出水口的出水水質總磷濃度均低于0.5 mg/L,符合《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》(中華人民共和國農(nóng)業(yè)部,2007)一級標準對總磷的要求。

2.2 " 對總氮的去除效果

試驗期間生態(tài)處理系統(tǒng)各處理單元水質總氮濃度的動態(tài)變化見圖3,系統(tǒng)進水口的總氮濃度為5.766~8.798 mg/L,平均濃度(7.282±1.516)mg/L;魚類混養(yǎng)池出水口總氮濃度4.179~5.769 mg/L,平均濃度(4.974±0.795)mg/L,THR為21 h,對總氮的去除率為31.7%;系統(tǒng)出水口總氮濃度為1.533~2.135 mg/L,平均濃度(1.834±0.301)mg/L,THR為43 h,對總氮的去除率為63.1%;總之,生態(tài)處理系統(tǒng)(THR為64 h),對養(yǎng)殖尾水中總氮的去除率達74.8%。在系統(tǒng)進水口、魚類混養(yǎng)池、狐尾藻協(xié)同生物膜水處理池的出水口,水質總氮濃度均顯著下降(Plt;0.05)。試驗期間,系統(tǒng)出水口的出水水質總氮濃度都達到了3.0 mg/L以下,符合《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》(中華人民共和國農(nóng)業(yè)部,2007)一級標準對總氮的要求。

2.3 " 對高錳酸鹽指數(shù)的去除效果

試驗期間,生態(tài)處理系統(tǒng)各處理單元水質中高錳酸鹽指數(shù)的動態(tài)變化見圖4,系統(tǒng)進水口的高錳酸鹽指數(shù)為4.62~5.56 mg/L,平均濃度(5.09±0.47)mg/L;魚類混養(yǎng)池出水口高錳酸鹽指數(shù)濃度為3.97~4.63 mg/L,平均濃度(4.30±0.33)mg/L;系統(tǒng)出水口高錳酸鹽指數(shù)為3.73~4.57 mg/L,平均濃度為(4.15±0.42)mg/L。在系統(tǒng)進水口、魚類混養(yǎng)池、狐尾藻協(xié)同生物膜水處理池的出水口,水質高錳酸鹽指數(shù)的濃度均顯著下降(Plt;0.05)。試驗期間,系統(tǒng)水質高錳酸鹽指數(shù)均低于15 mg/L以下,符合《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》(中華人民共和國農(nóng)業(yè)部,2007)一級標準對高錳酸鹽指數(shù)的要求。

2.4 " pH的動態(tài)變化

試驗期間,生態(tài)處理系統(tǒng)各處理單元水質pH的動態(tài)變化見圖5,系統(tǒng)進水口的pH為6.52~7.26,平均值為6.89±0.37;魚類混養(yǎng)池出水口pH為7.11~7.47,平均值為7.29±0.18;系統(tǒng)出水口的pH為6.34~7.02,平均值為6.68±0.34。試驗期間,生態(tài)處理系統(tǒng)的pH均為6.0~9.0,符合《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》(中華人民共和國農(nóng)業(yè)部,2007)一級標準對pH的要求。

3 " 討論

3.1 " 生態(tài)處理系統(tǒng)對總磷去除效果較好

本研究構建的一級魚類混養(yǎng)池中,池塘水體中的藻類可以有效吸收養(yǎng)殖尾水中的磷元素,鰱、鳙攝食水體中藻類和浮游動物,尾水中的有機碎屑等大顆粒物質可被草魚攝食,鯽與扁圓吻鲴為雜食性魚類,可攝食尾水中的有機碎屑等中小顆粒物質、池塘水體中的藻類以及池塘沉積物中的有機物、底棲生物等。在淡水池塘利用鰱、鳙生物操縱技術(魚類在水體中的密度為34 g/m3,鰱、鳙比例為3﹕2),在35 d內對養(yǎng)殖尾水的總磷去除率為14.2%(顧兆俊,2015)。本系統(tǒng)的一級魚類混養(yǎng)池在THR為21 h的條件下,對總磷的去除率達20.4%,相較而言效果更優(yōu),原因可能是魚類混養(yǎng)池采用了更加合理的魚類種類數(shù)量、種間比例和投放密度,從而實現(xiàn)了更好的總磷去除效果。另一方面,水生植物在養(yǎng)殖尾水處理中也起著重要作用,可以分別通過物理作用、生物作用以及微生物輔助作用,對水質達到一定凈化(屠曉翠等,2006)。黃連光(2016)在對人工濕地-穩(wěn)定塘系統(tǒng)處理生活污水的研究中,試驗周期為24 d,穩(wěn)定塘規(guī)模為6 m×2 m×1.4 m,且1/3水面移植水葫蘆,其對總磷的去除率為30.23%~31.82%。在水生植物對不同氮磷水平養(yǎng)殖尾水的凈化試驗中,在培養(yǎng)條件為10 h黑暗,14 h光照,光照強度為300~330 μmol/(m2·s),溫度在25℃左右,相對濕度在50%~70%,總磷初始濃度為8 mg/L,試驗周期為28 d的條件下,10株狐尾藻對10 L水體中總磷的去除率為58%(馮優(yōu)等,2020)。在凡納濱對蝦池塘生物膜低碳養(yǎng)殖研究試驗中,通過設置生物膜凈水柵對比試驗的方法,得出在135 d養(yǎng)殖過程中,對池塘水體中無機磷的去除率為66.1%(江興龍和鄧來富,2013)。本系統(tǒng)中狐尾藻協(xié)同生物膜水處理池,在THR為43 h的條件下,對總磷的去除率為83.4%,相較以上學者報道的總磷去除率有大幅提高,分析認為是本研究中采用了狐尾藻和生物膜凈水柵的組合,不僅狐尾藻能高效吸收水中的磷,并且由于生物膜凈水柵形成了大量的生物膜,生物膜上的巨量優(yōu)勢聚磷菌種群和其他異養(yǎng)細菌等,大量吸收了養(yǎng)殖尾水中的磷,從而大幅度提高了對總磷的去除。

3.2 " 生態(tài)處理系統(tǒng)對總氮去除效果較好

水生動物凈水技術的核心就是通過放養(yǎng)食魚性魚類來控制捕食浮游生物魚類的數(shù)量,進而導致浮游動物種群數(shù)量壯大,然后借由浮游動物控制藻類數(shù)量,達到凈水效率最高的目的(Shapiro,1975)。在探究鯉對亞熱帶富營養(yǎng)淺水湖泊水質的處理試驗中,設置鯉放養(yǎng)密度為110 g/m3、試驗周期為48 d的條件下,對總氮的去除率為27.5%(楊凱,2010);在試驗周期為14 d的條件下,鰱、鳙、鲴(尾數(shù)比例為10:6:15)組處理的水體總氮濃度是鰱、鳙(尾數(shù)比例為5:3)組的59.0%,鲴對各種魚類排泄物的攝食吸收,提高了食物網(wǎng)營養(yǎng)物質的可利用性,減少營養(yǎng)鹽重新進入水體,有利于改善水質(郭艷敏,2017)。本研究中魚類混養(yǎng)池在THR為21 h的條件下,對養(yǎng)殖尾水中總氮的去除率為31.7%,具有良好的去除效果。不同食性和不同棲息水層的魚類組合優(yōu)于種類相對單一的水生動物對氮的去除效果,它們與藻類以及各種微生物相互協(xié)調,構成了一個較良好的復合生態(tài)系統(tǒng)。藻類作為初級生產(chǎn)者吸收水體中的總氮(張文藝等,2013),鰱、鳙、鯽可以吃掉藻類,扁圓吻鲴生活在水體中下層可攝食吸收有機碎屑(陳桐等,2016),并且對藻類有較強的控制作用(周創(chuàng)等,2014),可以有效防止水體富營養(yǎng)化。此外,水生植物主要通過利用植物和水體中的微生物群落吸收水中氮磷以及其他有機物,從而達到治理污染水體的目的(屠曉翠等,2006)。狐尾藻是具有改良水質能力的水生植物,對水體中總氮具有較好的去除效果,根莖上的微生物可以加速氨態(tài)氮向亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮轉化,便于水生植物的吸收和利用(包成榮等,2016)。氨氮向亞硝酸鹽和硝酸鹽轉化是消耗溶解氧的過程,第二級池塘水體中的溶解氧除了上一級魚類池塘水體因增氧機增氧所帶進來的部分富氧水外,主要來源于狐尾藻和水中藻類如綠藻等光合作用所產(chǎn)生的氧氣,也包括狐尾藻根際分泌的氧氣,此外還有風引起的空氣中氧的溶入等。研究綠狐尾藻(Myriophyllum elatinoides)濕地處理不同污染負荷養(yǎng)殖用水,在每天進水180 L,其THR為33 d的條件下,對總氮的去除率為83.6%~97.1%(朱輝翔等,2020);利用水葫蘆對加州鱸池塘水質及底泥進行凈化試驗,在模擬加州鱸養(yǎng)殖生態(tài)的池塘中,投放密度為10株/m3的水葫蘆處理8 d后,總氮的最大去除率為59.0%(李姣等,2018)。本研究中狐尾藻協(xié)同生物膜水處理池,THR為43 h,對養(yǎng)殖尾水總氮的去除率為63.1%,在更短的水力停留時間下,獲得了更大的總氮去除效果。分析認為單一水生植物對尾水脫氮除磷的處理效果有限,易受溫度和季節(jié)等因素影響,而本研究采用了水生植物與生物膜凈水柵組合,且定期潑灑硝化細菌、反硝化細菌以及聚磷菌,使生物膜上形成了巨量的硝化細菌、反硝化細菌以及聚磷菌優(yōu)勢菌群和其他的大量微生物,從而發(fā)揮出更好和更穩(wěn)定的脫氮效果。

3.3 " 生態(tài)處理系統(tǒng)對其他水質因子去除效果較好

高錳酸鹽指數(shù)是水體中有機和無機氧化物污染的常用指標(中華人民共和國環(huán)境保護局,1989)。圖4展示的系統(tǒng)進水口、魚類混養(yǎng)池出水口、狐尾藻協(xié)同生物膜水處理池出水口高錳酸鹽指數(shù)平均濃度的變化結果,表明魚類混養(yǎng)池中的混養(yǎng)魚類,狐尾藻和生物膜等都對水體中有機物的去除發(fā)揮了作用?;祓B(yǎng)的魚類可以有效捕食有機碎屑、懸浮顆粒以及藻類,將其轉化同化為魚類的細胞組織等物質,有效降低水體中有機物含量(張國棟,2011),同時,生物膜、狐尾藻根系和池塘水體中存在著大量可分解有機物的細菌。對pH的監(jiān)測結果顯示,狐尾藻協(xié)同生物膜水處理池出水口的pH低于魚類混養(yǎng)池出水口的pH,主要原因是魚類混養(yǎng)池中的浮游植物(藻類)生長較好,藻類密度大,進行光合作用時,大量消耗水體中的CO2,導致pH升高(王晉虎等,2020)。生物膜凈水柵上微生物的反應過程中,使水中所含碳、氮、磷等物質被酸化降解產(chǎn)生酸化物,從而使池塘pH降低。同時,硝化細菌的加入促進了池塘水體中硝化作用的進行,會產(chǎn)生H+,可引起pH下降;反硝化聚磷菌的加入,則促進了池塘水體中反硝化作用的進行,使堿度增加,可引起pH的上升。另一方面,狐尾藻協(xié)同生物膜水處理池內,雖然狐尾藻大量生長,也消耗水體中的CO2,但有些狐尾藻死亡沉降于池塘底部后,被有氧分解同時釋放大量CO2,可導致水體pH降低(王晉虎等,2020)。由于溶解氧在池塘水體中存在擴散過程,因此雖然池塘底部存在溶解氧低的情況,但是中上層水體的溶解氧仍然會向水體的下層及底部擴散增氧,為死亡的狐尾藻在池塘底部分解提供了有氧條件。

4 " 結論

本研究通過構建由一級魚類混養(yǎng)池和二級狐尾藻協(xié)同生物膜水處理池組成的生態(tài)處理系統(tǒng),應用于工廠化鰻鱺養(yǎng)殖尾水處理,實現(xiàn)了達標排放。在日均處理鰻鱺養(yǎng)殖尾水水量3 000 m3和THR為64 h條件下,實現(xiàn)了生態(tài)處理系統(tǒng)出水水質的總磷濃度為(0.356±0.054)mg/L(0.302~0.410 mg/L),系統(tǒng)對尾水總磷的去除率為88.2%;系統(tǒng)出水水質的總氮濃度為(1.834±0.301)mg/L(1.533~2.135 mg/L),系統(tǒng)對尾水總氮的去除率為74.8%;系統(tǒng)出水水質的高錳酸鹽指數(shù)濃度為(4.14±0.45)mg/L(3.69~4.59 mg/L),pH為(6.68±0.34)(6.34~7.02)。系統(tǒng)出水水質的總磷、總氮、高錳酸鉀指數(shù)濃度、pH均符合《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》(SC/T9101-2007)一級標準。該系統(tǒng)具有水處理效率高,出水水質良好且穩(wěn)定,可操作性強,環(huán)保安全和容易推廣應用等優(yōu)點,系統(tǒng)的成功構建與應用,可為我國當前水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水處理提供技術參考,推動養(yǎng)殖尾水的達標排放治理,減少水產(chǎn)養(yǎng)殖面源污染,保護水產(chǎn)養(yǎng)殖鄰近水域生態(tài)環(huán)境。

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(責任編輯 " 熊美華)

Ecological Treatment of Intensive Eel Aquaculture Tail Water

WANG Hang, JIANG Xing‐long, WANG Ze‐xu, LIU Yong

(Engineering Research Center of the Modern Industry Technology for Eel, Ministry of Education,

Fisheries College of Jimei University, Xiamen " 361021, P.R. China)

Abstract: With the expansion of aquaculture in China, the issue of meeting discharge standards for aquaculture tailwaters has become a bottleneck in the development of sustainable aquaculture. From June 10 to September 9 of 2022 , we carried out a 92-day trial for the ecological treatment of ell aquaculture tail water using a self-constructed ecological water treatment system. Our aim was to ensure the treated water quality met discharge standards and provide a technical reference for treating aquaculture tail water in China. The system consisted of a primary polyculture fishpond and a secondary aquatic plant-biofilm integrated water treatment pond. Four types of fish with different feeding habits and different water layer habitats were placed into the polyculture pond. The fish types included a herbivore, an omnivore, a scraper and a filter-feeder at a ratio of 2.3 : 6.0 : 0.6 : 0.9. In the second-stage water treatment pond, Myriophyllum verticillatum was selected as the main aquatic plant, with an initial density of 0.2 kg/m2, and biofilm water purification grids were suspended in the water to form a large area of biofilm providing a density of 3% of the pond water volume. Every 15 days, a team-developed bacterial solution containing nitrifying bacteria, denitrifying bacteria, and phosphorus-accumulating bacteria was sprinkled into the M. verticillatum-biofilm integrated water treatment pond. The water surface areas of the first and second ponds were 1 800 m2and 3 000 m2. During the trial, water samples were collected from the outlet of each treatment unit of the system every 7 days for determination of major water quality factors. The pH, water temperature, and dissolved oxygen of each treatment unit of the ecological treatment system were monitored on-site every day. The average daily volume of tail water treated by the system was 3 000 m3, and the average hydraulic retention time (THR) of the treated tail water was 64 h. The total phosphorus and nitrogen concentrations of the treated tail water at the outlet were in the ranges of 0.302-0.410 mg/L and 1.533-2.135 mg/L, with average values of (0.356±0.054) mg/L and (1.834±0.301) mg/L, and removal rates of 88.2% and 74.8%. The permanganate index and pH value at the outlet were in the ranges of 3.73-4.57 mg/L and 6.34-7.02, with average values of (4.15±0.42) mg/L and 6.68±0.34. The effluent water quality met level 1 discharge standards according to the Discharge Requirements for Freshwater Pond Aquaculture Water (SC/T9101-2007). This system has the advantages of high efficiency, good and stable water quality, low cost, environmental safety and straightforward application. The successful application of the system provides a technical reference for effective treatment of aquaculture tailwater in China.

Key words:eel; aquaculture tailwater; biofilm; biological ecology; water treatment system

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