淺析水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

滕兆麗 王智 黃盛杰

0 引言

中國是世界上最大的水產(chǎn)養(yǎng)殖和消費(fèi)大國，水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量約占世界水產(chǎn)養(yǎng)殖總產(chǎn)量的2/3。隨著我國水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)?；?、集約化、工廠化和產(chǎn)業(yè)化步伐的加快，高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣，各類增氧設(shè)備的研發(fā)日新月異，極大地促進(jìn)了行業(yè)的快速發(fā)展。在眾多的增氧方式中，機(jī)械增氧方式應(yīng)用最為廣泛，推廣應(yīng)用機(jī)械增氧技術(shù)，對推動(dòng)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，提升水產(chǎn)養(yǎng)殖的產(chǎn)量和質(zhì)量具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 增氧機(jī)的工作機(jī)理

1.1 水躍

增氧機(jī)工作時(shí)，可增加水與空氣的接觸面積和接觸時(shí)間。當(dāng)涌出的水掉落到水表面時(shí)，會(huì)增加水分子之間的壓力，并促進(jìn)氧氣溶解到水中。因此，提高水躍高度（即重力增氧）是提高增氧機(jī)作業(yè)效率的有效途徑之一。

1.2 液面更新

增氧機(jī)的提水作用使水－空氣界面不斷更新，可讓底層缺氧水與空氣充分接觸。水面激起的波浪形成包裹在空氣中的水幕，增加了水－空氣界面的接觸面積。液面更新越頻繁，增氧效果越好，因此，提高增氧機(jī)的提水量（即液面更新式增氧），可以有效提升增氧機(jī)作業(yè)效率。

1.3 負(fù)壓進(jìn)氣

部分增氧機(jī)依靠水循環(huán)中產(chǎn)生的負(fù)壓引入空氣，可以有效地將空氣和水混合，增加滲透面積，提高滲透速率，達(dá)到增氧的目的。增加進(jìn)氣量并減小氣泡粒度（即負(fù)壓滲溶增氧），是流水養(yǎng)殖中增氧的主要方法。

1.4 借氧儲(chǔ)備

在夏季晴天時(shí)，當(dāng)水體中的溶解氧達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，增氧機(jī)可以攪動(dòng)底部水體，在不影響上部水體的情況下，將富含氧氣的上部水壓至底層水體，進(jìn)行氧氣儲(chǔ)存，用于水生生物分解和消耗。

1.5 曝氣作用

利用增氧機(jī)的攪拌作用，將水中的H2S、NH3等有害氣體排出；同時(shí)，提升底層水體，讓池底有機(jī)物上升到水體表面分解，可以有效預(yù)防水體缺氧。

2 增氧設(shè)備的主要類型其特點(diǎn)

2.1 葉輪式增氧機(jī)

葉輪式增氧機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、減速箱、葉輪、支撐桿、浮球和電動(dòng)機(jī)罩組成，具有增氧、攪拌水體和曝氣的綜合作用。該機(jī)增氧能力和動(dòng)力效率均優(yōu)于其他類型增氧機(jī)，動(dòng)力效率約為1.2～1.8kg/（kW·h），是目前使用最多的增氧機(jī)，通常用于水深超過1m的大面積池塘養(yǎng)殖，水域較大時(shí)不便安裝，運(yùn)行噪音較大[1]。

2.2 水車式增氧機(jī)

水車式增氧機(jī)主要由擊水葉輪、電動(dòng)機(jī)、機(jī)架、減速器和浮筒等構(gòu)成，動(dòng)力效率約為1.0～1.3kg/（kW·h）。該機(jī)通過攪水板攪動(dòng)表層水體，增加養(yǎng)殖水體與空氣的接觸面積，從而增加水體的溶解氧含量，達(dá)到良好的增氧效果。水車式增氧機(jī)具有動(dòng)力效果好、推流混合效果好、旋轉(zhuǎn)線速度低等優(yōu)點(diǎn)，不會(huì)對魚蝦造成損傷[2]。

2.3 噴水式增氧機(jī)

噴水式增氧機(jī)將增壓泵和馬達(dá)置于中央，設(shè)置一個(gè)環(huán)形浮標(biāo)，不設(shè)減速系統(tǒng)，使用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)泵旋轉(zhuǎn)，是抽水兼顧增氧的一機(jī)兩用型增氧機(jī)。該機(jī)噴射揚(yáng)程高，能量消耗大；但由于僅抽吸上層水體，增氧率低，動(dòng)力效率僅為0.65kg/（kW·h）。噴水式增氧機(jī)具有一定的增氧功能，可以在短時(shí)間內(nèi)迅速增加表層水體的溶解氧含量，且具有藝術(shù)裝飾效果，適合在旅游區(qū)的花園及觀光魚塘中使用[3]。

2.4 射流式增氧機(jī)

射流式增氧機(jī)主要由浮體、射流器和機(jī)架組成，工作原理是通過射流器形成高速射流，將外界空氣以微小氣泡形式混入水流，達(dá)到增氧目的。射流式增氧機(jī)能快速增加水中溶解氧，有效地減少魚池中的廢氣，提高生物的成活率，促進(jìn)上下層水體的對流交換，避免水中溶解氧的隔斷分層，可提高水質(zhì)[4]。射流式增氧機(jī)作業(yè)時(shí)，由射流器將水流動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，能量損耗較多，動(dòng)力效率較低，約為0.6～0.8kg/（kW·h）。

2.5 管式增氧機(jī)

管式增氧機(jī)由電機(jī)、提水管、浮筒、葉片等組成。該機(jī)工作時(shí)，葉片在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下高速轉(zhuǎn)動(dòng)，管內(nèi)的水體由葉片推向水面，通過提水管四周開設(shè)的噴水口，呈霧狀噴向空氣，管內(nèi)連續(xù)有底層水補(bǔ)充，從而使底層缺氧水體得到增氧曝氣[5]。由于管式增氧機(jī)提水管長、噴水孔細(xì)小，水體在流動(dòng)過程中阻力較大，形成的水流和波浪太小，因此動(dòng)力效率較差，僅為0.9～1.0kg/（kW·h）。

2.6 吸入式增氧機(jī)

吸入式增氧機(jī)通過產(chǎn)生負(fù)壓將空氣送到水中，形成渦流混合，并將水向前推動(dòng)。因此，該機(jī)混合能力很強(qiáng)，對下層水體的增氧能力比葉輪式增氧機(jī)強(qiáng)，但對上層水體的增氧能力較弱[6]。

2.7 渦流式增氧機(jī)

渦流式增氧機(jī)由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)水下渦輪機(jī)，渦輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生高速水流，在渦輪室內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，使空氣不斷進(jìn)入水體。此外，渦輪具有一定的攪拌作用，可使空氣和水充分混合[7]。渦流式增氧機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本低，重量輕且易于使用，主要用于冰下水體增氧，增氧效率一般，動(dòng)力效率約為1.2～1.8kg/（kW·h）。

3 增氧機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 增氧救魚

在高產(chǎn)魚池及污水養(yǎng)殖水域，經(jīng)常會(huì)因?yàn)樗w缺氧，出現(xiàn)魚頭向上浮于水面、游動(dòng)失常、萎靡不振的情況，嚴(yán)重時(shí)魚甚至?xí)舷⑺劳?。使用增氧機(jī)向水體增氧，可解除“浮頭”，及時(shí)救魚。

3.2 改善水質(zhì)

增氧機(jī)在魚池中運(yùn)轉(zhuǎn)，能使池水緩慢旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生上下對流，加速肥料分解，提高水中溶氧量；同時(shí)，可預(yù)防“浮頭”，增加魚類攝食量，促進(jìn)魚類新陳代謝，提高增肉率。使用增氧機(jī)可大幅度地提高魚池飼養(yǎng)密度，增加單產(chǎn)，是高密度水產(chǎn)養(yǎng)殖的必備設(shè)備。

3.3 魚池越冬

在長期冰封的越冬魚池，由于水中溶解氧只有消耗，沒有補(bǔ)充，冰層下的魚類會(huì)因缺氧而窒息死亡。在冰孔中使用增氧機(jī)，能起救魚作用。

3.4 污水凈化

用增氧機(jī)在曝氣池、曝氣湖處理城市生活污水及工業(yè)污水，可降低生化耗氧量，溶解釋放水中有毒氣體，氧化水中有毒物質(zhì)，凈化污水，保護(hù)水產(chǎn)資源。

3.5 水產(chǎn)運(yùn)輸

小型增氧機(jī)適用于活魚車（船）運(yùn)輸，能夠提高運(yùn)輸效率，降低魚的死亡率；也可用于工廠化養(yǎng)魚和活魚商店魚池的增氧，以及曝氣模擬試驗(yàn)等。

4 增氧機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀

4.1 設(shè)備總量不足

最近幾年，我國增氧機(jī)保有量快速增長，但對照我國水產(chǎn)養(yǎng)殖需求，按現(xiàn)有增氧機(jī)的動(dòng)力效率和有效增氧面積估算，設(shè)備缺口仍然很大[8]。

4.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)不合理

目前，葉輪式增氧機(jī)占據(jù)市場主導(dǎo)地位，其他類型的增氧機(jī)發(fā)展較為緩慢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，葉輪式增氧機(jī)曾一度占有近90%的市場份額，這與名特優(yōu)水產(chǎn)養(yǎng)殖的發(fā)展趨勢相背離。

4.3 設(shè)備使用不合理

普通養(yǎng)殖戶更加關(guān)注養(yǎng)殖成本，通常只在應(yīng)急情況下使用增氧機(jī)，在魚的“浮頭”和“泛塘”現(xiàn)象減輕時(shí)，就會(huì)立即關(guān)閉增氧機(jī)，停止供氧，從而導(dǎo)致水體對流曝氣不充分、水層交換效果不明顯等問題。設(shè)備使用不合理不僅不能有效地保證池塘水中溶解氧的安全性，更難滿足淡水魚的正常攝食和生長所需要的溶解氧要求，進(jìn)而影響魚類的生長和品質(zhì)。

5 增氧機(jī)發(fā)展趨勢

5.1 向節(jié)能低耗、高效可控發(fā)展

由于部分增氧機(jī)作業(yè)效率低、能耗高，人工操作復(fù)雜，推廣難度較大。因此，應(yīng)加快提升增氧機(jī)的裝備水平，重點(diǎn)完善裝備性能，提高自動(dòng)化控制水平，推進(jìn)增氧機(jī)向節(jié)能低耗方向發(fā)展[9]。

5.2 向水體凈化方向發(fā)展

池塘中水產(chǎn)魚類的排泄物過多或水產(chǎn)食料投放過度都會(huì)造成嚴(yán)重的富營養(yǎng)化現(xiàn)象，解決水體污染問題是目前水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展的前提。在增氧機(jī)研發(fā)中，應(yīng)有效地利用當(dāng)今的生物凈化技術(shù)，在增氧的同時(shí)兼顧對水產(chǎn)養(yǎng)殖水源污染進(jìn)行治理[10]。

5.3 向混合增氧的方向發(fā)展

結(jié)合增氧機(jī)的工作原理以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在同一片水產(chǎn)養(yǎng)殖水域中，根據(jù)水產(chǎn)的生長習(xí)性等特點(diǎn)，安裝使用不同類型的增氧機(jī)，利用增氧機(jī)設(shè)備的差異性，優(yōu)勢互補(bǔ)，能將溶氧效率發(fā)揮到最佳，可以取得良好的增氧效果。例如：采用微孔曝氣式增氧機(jī)和水車式增氧機(jī)進(jìn)行混合增氧，或利用活水機(jī)和葉輪增氧機(jī)進(jìn)行混合增氧，均能大大提升增氧效果，提高養(yǎng)殖產(chǎn)量[9]。

6 結(jié)論

在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域，增氧設(shè)備應(yīng)用非常廣泛，應(yīng)用機(jī)械增氧技術(shù)可以很好地解決水產(chǎn)養(yǎng)殖中溶解氧缺乏、水體污染等問題。盡管我國的增氧機(jī)產(chǎn)品相比以往有了很大的發(fā)展，但在應(yīng)用方面仍存在設(shè)備總量不足、不同種類增氧機(jī)發(fā)展不平衡、使用手段不合理等問題。提高機(jī)械增氧技術(shù)水平，可有效提升水產(chǎn)養(yǎng)殖的產(chǎn)量與質(zhì)量，增加水產(chǎn)養(yǎng)殖的經(jīng)濟(jì)收益，促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)持續(xù)穩(wěn)步健康發(fā)展。