简述增氧机在水产养殖中的应用数据及其配置安装要求
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水中溶解氧是水生生物赖以生存的最基本条件。溶解氧的含量还左右着养殖密度和产量,关系养殖水面的使用效率。水中溶解氧除来自空气溶入和水生植物光合作用外,主要来自于人工增氧。除紧急情况和科学实验下使用化学增氧剂外,一般均使用机械增氧的方式。在现实生产中,仍有一些人对水中溶氧问题不够重视或者无视它的重要性,虽然增氧机在水产养殖中已广泛应用,但人们大多数仍把它当成“救鱼机”,未能充分发挥“增产机”功效。每年或多或少发生一些缺氧死鱼意外事故,更让人认为不可能的是隐性的长期低溶氧状态会导致鱼病暴发。虽有这些事情发生,虽然有人一致强调但仍有人无动于衷,让人非常不解。因此,本文拟就溶解氧有关数据以及机械增氧原理和作用作一整理,仅供参考。
一、氧气特性
从上表可知:氧气是气体,无色、无臭、无味,氧分子能够溶解在水中。不过氧气在水中的溶解度非常低,属于不易溶于水的气体。当空气中的氧气浓度正常,并且处于室温、标准大气压条件下,一升纯水大约能够溶解30毫升的氧气。正因为"不易溶于水"的缘故,才需要我们人工或者用机械来强行增加氧气的溶入量,这就是我们平常需要使用增氧机的原因和道理。
二、溶解氧与气压的关系
从上图可以看出:气压越高,水中的溶解氧浓度就越高,鱼也就越好,反之亦然。气压较低时,鱼则可能产生缺氧,或者随着低气压来临发生应激反应。鱼类应激反应是指环境因子对鱼的超常刺激,所产生的一种非特异性生理反应,导致鱼的状态萎靡,食欲不振,焦躁不安、甚至死亡,这种情况下就需要开动增氧机应对化解。
三、溶氧量对摄食的影响
水中溶氧不仅仅是维持鱼类生存的需要,同时也影响着饲料效率和水质状况,据有人测定:
①溶解氧从4.5毫克/升(mg/L,下同)下降到3.5mg/L时,鱼类对饵料的消化利用率下降50%。
②下降到3mg/L下时,鱼类的摄食受影响。
③下降到1mg/L以下则出现浮头。
④溶解氧持续下降,将导致缺氧窒息死亡,即“翻塘”死鱼。
四、养殖水体需氧量的计算
理论需求量:鱼消化1公斤饲料大约需要1公斤的氧。
产氧效率:1度电大约可以产生3.6公斤氧。
自然生产力:无增氧设备条件下,水体最大载鱼量为每亩300公斤。其实在极端天气情况下,每亩存鱼量150公斤也会缺氧。
高产模式所需氧:(预计亩产- 自然载鱼量) x饵料系数x 1公斤氧。举例:预设亩产1000公斤,投饵率为3%,每天需补充氧21公斤,耗电约5.8度,1. 5千瓦(kw,下同),增氧机需工作3.8小时。
增氧救鱼保高产:据测定,每千瓦叶轮式增氧机,每小时可向水中增氧1.8公斤以上,足够数吨鱼1小时呼吸之用,可以及时地解决池鱼缺氧的情况。
五、溶氧量的大小对水生动物的影响
⑴当溶氧量≤(小于或等于,下同)2毫克/升时,水体易老化,发臭,易浮头,窒死。我国池养鱼类临界氧多在1-2毫克/升之间。
⑵当溶氧量介于2-5毫克/升时,水生动物虽可以正常存活,但生长受抑制,不易高产。
⑶当溶氧量≥(大于或等于,下同)5-7毫克/升时,可确保鱼类及有关生物群的正常生存,繁殖、充分生长。当溶氧长期低于最适范围时,水生动物运动能力下降,摄食量减少,饵料系数增大,抵抗力下降,疾病增多,繁殖受阻等,对生物有多方面不良的影响。
六、增氧机的氧气溶解原理
增氧机本身并不能产生任何氧气,它的基本原理是让静止的水运动起来,从而让水溶解空气中的氧气,最终达到提高含氧量的效果。增氧机仅仅只是一种物理增氧但又很有效果的方法,相信很多有养鱼经验的人都遇到过这种情况,有的时候天气比较闷热,鱼会上浮呈不安情形,只要此时打开增氧机,鱼的不良情况就会有明显的改善。
增氧机在工作时,要搅动水流,使表层溶解氧丰富的水流流到底部,在此过程中,氧气的溶解会受到水压的影响,所以要增加接触面积,才能保证溶解氧的增加速度。因此,功率(瓦数)越大或者水浪面积越宽,它的溶解氧速率就高得多。
在白天时,水生浮游植物会释放光合作用,从下午到日落时氧气浓度最高。到晚上时,水中动物本身的呼吸作用,加上水中微生物的呼吸也消耗氧气,所以,从晚上到日出达到氧气的最低值。要确保氧气溶解不受生物消耗氧气的影响,因此,晚上使用增氧机是最主要的开机模式。
七、增氧机械的类型
增氧机的种类很多,有叶轮式、水车式、喷水式、射流式、涌浪式、增氧泵、微孔增氧机等,不同类型的机具有不同的功能,下文仅以常用常见的四种机型作一简介:
喷水式增氧机
原理:把池中下部较差的水抽上来向上、向四周或向前高速喷出后成水幕降落。
优点:1、能够延长扩大其在空气中曝气增氧时间和面积;2、具有良好的增氧功能,可在短时间内迅速提高表层水体的溶氧量,同时还有艺术观赏效果,适用于园林或旅游区养鱼池使用。不仅美观,而且比较实用。
缺点:由于其有效增氧面积很小,能耗转化差,所以现在仅应用于公园、观光鱼池、小水塘等。
据有人说,在解救浮头时使用喷泉式增氧机效果较好,因为它能使表层水迅速增氧。同时引起水体对流的速度慢,可避免厌氧水上浮耗氧。
叶轮式增氧机
原理:叶轮把下部的贫氧水吸起来,再向四周推送出去,使死水变成活水。在叶轮下面的水受到叶片和管子的强烈搅拌,在水面激起水跃和浪花,形成能裹入空气的水幕。由于叶轮在旋转过程中,在搅水管的后部形成负压,使空气能够通过搅水管吸入水中,而且立即被搅成微气泡进入叶轮压力区,所以也有利于提高空气中氧气的溶解速度,提高增氧效率。
优点:1、提水、搅拌。叶轮式增氧机可提升底层水,使其与表层水相互交替,从而起到向底层水增氧的效果,其增氧深度超过2米;2、机械构造较为简单,在使用过程中很少发生机械故障,维护较为方便,减少了维修成本;3、在使用过程中,可形成中上层水流,使中上层水体溶氧均匀,适用于池塘养殖和池塘急救设备;4、曝除有害气体。叶轮式增氧机有强烈的曝气功能,池水中的有害气体如氨、硫化氢、甲烷、一氧化碳等均能有效曝除。
(开启的叶轮机)
缺点:1、增氧机一般都必须固定在池塘的一个点上,变换位置较为麻烦,且增氧区域只限于一定范围内,用于较大池塘时对底层水体的增氧效果较差;2、增氧机的浮筒常年暴露在空气中,经过日光的暴晒,容易被腐蚀损坏,需要经常更换;3、属于单点增氧,且机械运行噪音较大,容易影响水产动物的生长和碰伤水产动物;4、叶轮增氧机容易将池塘的底泥抽吸上来,不适宜在水位较浅的池塘使用。
目前大多采用叶轮式增氧机,因它具有增氧、搅水、曝气等综合作用,适用于水深1米以上的大面积池塘增氧。
水车式增氧机
原理:用两个长方体的浮箱作为浮力装置,将电机装于浮箱之上,带动中间的立式叶轮,产生水波和水流从而达到增氧的效果。
优点:1、整机重量较轻,结构较为简单,造价低,浅水池塘增氧效果好;2、在中上层有着较强的推流能力和一定的混合能力,能获得较好的氧气和水的接触面积,增氧效率高;3、在池塘中布置两台以上的水车式增氧机,可以在整个池塘形成定向水流。
缺点:1、对底层上升力不够大,对深水区增氧效果不理想;2、在水产养殖动物发生浮头时,不适合用作急救。
涌浪式增氧机
原理:涌浪机是近几年研制和推广的新型池塘养殖增氧机械。其工作原理是利用浮体叶轮中央提水并共振造浪向四周扩散。
优点:1、设计简单、轻便、省电;2、提高阳光对水体的光照强度和气液接触面积,促进藻类生长,充分发挥和利用池塘的生态增氧能力;3、天气较好情况下的增氧能力较强;4、有一定的改底作用。
缺点:1、池塘较浅水时,涌浪过大容易搅浑水体;2、阴雨天增氧能力一般。
涌浪机最适合大水面和深水鱼池使用,增氧效率很高很好。但水深不足1.3 米的浅水塘不能采用涌浪机,会搅泥浑水坏事。当底部淤泥深厚和污染物较多的池塘,也不宜使用摇摆式涌浪增氧机。需要注意的是,出现缺氧情况时,涌浪增氧机械也不宜使用,否则可能会加重鱼类缺氧。
微孔曝气增氧机
原理:采用罗茨鼓风机将空气送入输气管道,输气管道将空气送入微孔管,微孔管将空气以微气泡形式分散到水中,微气泡由池底向上浮,气泡在气体高氧分压作用下,氧气充分溶入水中,还可造成水流的旋转和上下流动,水流的上下流动将上层富含氧气的水带入底层,同时水流的旋转流动将微孔管周围富含氧气的水向外扩散,实现池水的均匀增氧。
优点:1、节电。底部微孔增氧机压力宽,结构简单、维修方便、使用寿命长,整机振动小。实践证明水下式曝气增氧效果好,据说一台2.2千瓦的高性能增氧设备,有效增氧水面为30~40亩;2、改善养殖水体生态环境。曝气增氧在水体底部产生的气泡流范围广,充足的气流与大面积的水面接触,能保证水体底部的溶解氧上升,加速水体底部沉积的有机物和亚硝酸盐等有害物质的氧化分解,并能把有害有毒气体带出水面,从而具有改底和稳定水质的作用;3、使用方便。不同的水面面积可配置不同功率的风机,一台风机可以实行双塘增氧或多塘增氧,主管、支管连接更换方便;4、在水中不会漏电。底部微孔增氧是布管在水中,电机在岸上,不存在水中漏电的可能。
缺点:1、首次投入的资金相对于其它增氧机的成本高;2、目前微孔技术水平的有限,生产出来的曝气管容易堵塞;3、不适合深水池塘使用,一般超过1.5米-2.0米水深,池塘水压过高不能起到良好的增氧效果。
八、増氧机的配置原则
增氧机的选配原则,既要充分满足鱼类正常生长的溶氧需要,有效防止缺氧死鱼和水质恶化,又要防范因缺氧降低饲料利用率和鱼类生长速度,引发鱼病现象的发生,还要最大限度地降低运行成本,节省开支。因此,配置增氧机时,应根据池塘的水深、不同的鱼池面积、养殖单产、增氧机效率和运行成本等综合考虑。
增氧机的配置量主要取决于水源状况、养殖品种、养殖密度、总流入排水能耗等因素。
水源状态:水源是否丰富,水质是否持续良好,水质好的话可以考虑少配,反之,多配,水质好的时候多换水。
养殖密度(亩产):产量高多配,产量低少配。
价格比:如当地电费相对较高,鱼肉虾售价相对较低,则考虑少搭配但应多开。如果鱼价高,则可多搭配。
溶氧丰欠:在溶解氧充足的水域,有机物氧化比较完整,可以少配少开。但是,如果水中缺乏溶解氧,有机物氧化不完整,水中有害物质、亚硝酸盐、硫化氢就会在溶解氧不足的状态下发生。因此,在这个时候,要做的首要工作就是增加氧气。
据有人测定,每公斤鱼每小时耗氧总量约为1.0克(g,下同),其中:生命活动耗氧约为0.15克,食物消化及排泄物分解耗氧约为0.85克。以10亩面积的精养鱼池为例,增氧机的配备见下表:
确定增氧机的装载负荷与产量相关。目前,一般的精养鱼塘每亩净产700公斤左右,装机量每亩为0.3-0.4千瓦。即一口10亩的池塘宜装1.5千瓦的增氧机两台,或者亩产500~800公斤的池塘,3~5亩水面配置一台3千瓦的增氧机为宜。高产塘一般2-3亩池塘设置不少于3千瓦增氧机。
在生产中使用最多的是常见常用的叶轮式增氧机,其增氧效率最高达2公斤/千瓦/小时左右,每千瓦动力基本能满足4-5亩水面成鱼池塘的增氧需要,5亩以上的鱼池应考虑装配两台以上的增氧机为宜。
总而言之,增氧机的负荷水面,依动能而定。增氧机负荷水面小(例如0.8-1.2亩/千瓦/小时),则池水增氧效果就很明显。负荷面积小,增氧效果快。负荷面积大,增氧速率就低,只能提前开机来弥补动能不足,比如5-10亩鱼塘只配了1千瓦的增氧机,就只能在还没缺氧之前提前开机。
九、增氧机的安装
选择和安装增氧机时,一般考虑水深、面积和池形。长方形池以水车式最佳,正方形或圆形池以叶轮式为好,深水塘以涌浪机为宜,浅水塘以浮水泵为宜。
增氧机应安装于池塘中央或偏上风的位置。一般距离池坎5米以上,并用插杆或拋锚或拉绳固定。安装叶轮增氧机时,应保证增氧机在工作时产生的水流不会将池底淤泥搅起,特别是涌浪机更要注意这个问题。另外,安装时要注意安全用电,做好安全使用保护措施,并经常检查维修。
(增氧泵)
如果在1米以下水深中,使用叶轮式增氧机或者涌浪式增氧机会使池底污泥泛起,导致生化耗氧增多,反而可能会降低池塘的溶氧。
水深不足1.2米的池塘配置喷水式增氧机为宜。
水浅面积小的微型水体,配备增氧泵即可。
在生产上,用智能控制增氧机械的可按2毫克/升溶氧界限作为开机警戒线,也可依罗非鱼或野杂鱼浮头、螺蛳浮边作为开机的生物指标。
十、综述
增氧机在我国自20世纪90年代起出现,最先应用于高产地区的精养鱼塘,因此,装设增氧机是保证池塘高产的有效方法。使用增氧机后,鱼塘生产条件从自然生态系向人工控制生态系转变,突破了静水鱼塘在自然条件下载鱼量的限制。根据存塘鱼类的数量、种类和不同的天气情况使用增氧机,人为地满足池鱼生长所需的含氧量,为高产稳产创造重要条件。
依据目前的常规生产水平,5亩左右的水面鱼塘应配备至少1千瓦以上的增氧机械基本满足增氧需求,考虑到增氧机产生水浪面积有限,5亩以上的鱼塘应考虑装配两台以上的增氧机为宜。
一般的增氧机都具有向上提水作用,促进池水垂直循环置换,上下两层水易混合,溶氧分布趋于均匀。增氧机还具有曝气作用,可使池水中的溶解气体向空中逸出,夜间和清晨开机,可加速水中有毒气体如硫化氢、氨氮等的逸出,因此,开机增氧同样具有调节水质的作用。
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