淡水水产养殖中机械增氧技术的应用分析研究

顾兆俊 刘兴国 程果锋 唐 荣

(中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所，上海 200092)

引言

淡水水产养殖业需要利用适当的水域环境，培养特定的水产生物，为了能够提高养殖品质与产量，广泛应用了机械增氧技术，这也是保障养殖效果的关键因素。机械增氧技术的全面应用，大大增强了水体生产能力，同时有效完善水体质量，其次借助设备的能量转化作用，提高水体上下置换速度，确保水体中的含氧量能够提高，有利于水产生物的成长，并且养殖过程中病害会有所减少。当下想要实现水产养殖增收目标，优化机械增氧技术非常关键，应合理运用不同类型、功率以及效能的机械增氧设备。

1.淡水水产养殖中机械增氧技术常见类型

1.1 局部增氧

在众多机械增氧形式中，局部增氧的发展最早，在应用普及度上明显更高，因此局部增氧也成为淡水水产养殖中的典型技术。局部增氧主要起到应急增氧效果，能够针对性解决泛塘问题，其次还有很多使用优势，如定点增氧稳定性方面较高。局部增氧主要采用叶轮、水流以及射流等多种形式，叶轮式是使用最多的局部增氧技术，当下很多养殖户都在使用该方法。叶轮增氧技术的核心原理在于叶轮转动产生的力量，可以在水体中产生水花，而水气接触面会受此影响不断扩大，另外在搅动水体时，能够形成一定对流现象，水体溶氧速度加快，同样有利于增氧效果的提高，改善淡水养殖环境。

1.2 底部增氧

底部增氧属于新型技术，相比较于局部增氧发展起步晚，主要基于充气增氧技术创新而来，目前在应用过程中会采用微孔曝气设备，该设备由风机和管道两个重要部分组成，能够在水体底部展开增氧操作，具体使用效果与风机功率和管道布置密度有关。微孔曝气设备在结构上相对复杂，因此安装过程要比其他设备困难，必须在底部安装好微孔管道并施加压力，运行时微孔会出现小气泡逐渐上升，最终与水体形成结合，底部的溶氧能力大大提高。底部增氧可以明显改善水体质量，尤其是水体底部的氧气含量逐渐提高，该形式无疑解决了传统机械增氧技术中，底部氧气含量稀缺的严重问题，搭配其他增氧形式效果更佳。

1.3 平衡增氧

平衡增氧也是新型技术，但在应用过程中存在明显缺点，很多设备功率小、转速低，所以增氧能力、增氧效果无法相比另外两种技术。不过平衡增氧也具备一定优势，能够连续作业24小时，并且自身消耗的能源非常小，应用过程中水体上方富氧水与下面缺氧水不断交换，有效促进了水体溶氧能力，改善氧气不足等问题。由此可见平衡增氧属于持续性作业技术，目前最常用的就是耕水机，有防护罩、机电总成以及耕板等多个不同部分组成，在下雨天气时增氧效果有所降低。平衡增氧技术应用在半封闭或全封闭水域中效果突出，尤其是存在污染现象的水体环境，利用24小时持续性置换表层与地层水，有效提高水体质量。

2.各类增氧方式性能比较

2.1 叶轮式增氧机

通过开展相关实验对比，叶轮式增氧机在效果上更为显著，相比水车式、螺旋式效率高出很多。这是因为叶轮式增氧机对水体的混合能力强，有效扩大水气接触面，因此增氧效果十分理想。

2.2 水车式增氧机

水车式增氧机在实验中的表现，无论增氧效果还是运行效率，都要比叶轮式增氧机略低，但是相比螺旋式效果突出一些。水车式增氧机的优点在于推流能力、混合水体能力强，同样可以增加水汽接触面积，目前该设备大多应用在浅水池塘中，可以展现自身优势。

2.3 螺旋式增氧机

螺旋式增氧机的效果，远不如其他两种，在推流能力与混合水体能力上相对薄弱，虽然水体底层增氧效果好，但水体上下层的置换非常差，氧气溶解均匀性很难达到要求，因此在使用过程中需要考虑分析，是否能够满足养殖需求。

2.4 增氧方式对不同深度水层增氧效果对比

淡水水产养殖种类多样，并且各种不同养殖物在生活习性上存在差异，因此对增氧方法有严格要求。大多数情况下叶轮增氧设备的性能更加全面，同时表现出较为显著的增氧效果，水体不同层次的氧气溶解能力都得到提高。水车增氧设备的优点在于水体中层、上层氧气溶解能力提高，但是底层往往无法达到要求，螺旋式增氧设备优点主要体现在底层增氧，水体底部溶解氧气能力有所提高，不过中上层能力较差，所以在使用上有一定限制，在选择使用过程中，必须参考养殖生物特点、水体环境等，这样才能发挥出机械增氧设备的最佳效果。

3.淡水水产养殖中机械增氧技术应用分析

3.1 机械增氧设备增加速度快，但总量仍需提高

在我国淡水水产养殖业中，机械增氧设备的应用配置必须与实际面积、密度成正比例，因此养殖面积越大需要使用的机械增氧设备数量也会随之提高。通过分析机械增氧设备的具体动力效果与使用过程中有效面积，从理论的角度来讲，需要产量＞15000kg/hm2的设备，也就是说每1000平方米水域中，应该使用150台3kw的机械增氧设备，但如果按照这个标准进行配置，根本无法达到数量要求。由此可见虽然机械增氧设备增加速度比较快，但总量仍然没有达到配置要求。

3.2 叶轮式增氧机占据主导，但无法全面使用

虽然现在很多养殖户已经认识到机械增氧设备的重要性，但在应用过程中对于设备的了解不是很多，甚至对于机械增氧设备的认知比较陈旧，没有做到与时俱进了解现代科学技术和发展，加上很多地区处在乡村，养殖户本身对于新事物的接受能力较差，因此在机械增氧设备的应用上大多主选叶轮式发动机。该设备在增氧速度上相对明显，所以得到大面积推广和使用，不过此类设备存在相应的缺陷，例如在使用过程中与某些饲养品种习性存在冲突问题，但另一种机械增氧设备，却与饲养生物品种的习性符合，由此可见叶轮式增氧机无法全面应用在淡水养殖产业中，而现在过度占据主导地位，对淡水水产养殖造成限制。

3.3 过度重视局部增氧，操作习惯过于传统

在淡水水产养殖中，局部增压是最常见的形式，并且使用相对广泛，而底部增氧与平衡增氧属于后期发展而来，由于起步较晚并没有得到普及，很多养殖户仍然注重采用局部增氧方法，这也导致底部增氧与平衡增氧受到忽视。机械增氧技术的应用目的在于减少鱼类浮头、泛塘等问题，但是在使用过程中效益并不高，但仍然是很多养殖户的救命设备，认为能够在淡水水产养殖过程中起到重要作用。当下局部增氧与其他增氧方式相比较，曝气不够充分、水体对流与交换效果差，水体中的溶氧安全很难达到预期要求，因此要改善传统的局部增氧，多运用底部、平衡增加方法。

4.淡水水产养殖中机械增氧技术优化措施

4.1 加强机械增氧设备研发

目前我国淡水水产养殖业不断发展，对机械增氧技术的要求越来越高，这也成为机械增氧设备市场发展的驱动力，必须加强机械增压设备的研发生产，以此来满足淡水水产养殖业发展需求。当下机械增氧设备仍然存在诸多不足，例如淡水水产养殖过程中使用会需要大量投资成本，并且过度依赖人工操控等，甚至缺少过载保护与低压启动保护，这也为应用带来不便。提高机械增氧设备使用效率至关重要，通过降低能耗增加养殖经济效益，另外充分融入现代自动化技术，改善过度依赖人工操作的弊端，同时尽量延长机械增压设备使用寿命，切实降低淡水水产养殖业的成本投入，确保经济效益能够逐渐提高。

4.2 拓展机械增氧设备功能

尽管现代机械增氧设备也能起到一机多用的效果，但在功能上仍然需要完善，目前来看机械增氧设备主要包含增氧、搅水以及曝气等功能，有利于增强池塘生产力，加快养殖生物的繁殖与生长。不过很多设备功能单一，例如水质变差的情况下，无法借助机械增氧设备改善，水质下降往往会决定淡水水产养殖品质，为了能够改善该问题，必须拓展机械增氧设备的功能性，目前主要朝着调节水质的方向发展，有效提高淡水养殖品质，同时利用水产生态循环模式，降低养殖排泄物、饲料投喂过度的负面影响。

4.3 合理使用机械增氧设备

机械增氧设备的应用，让水体内的含氧量增加，同时把上层水置换到底部，不过很多养殖户存在错误的认知，在天气晴朗阳光充足的条件下，往往不会使用增氧设备，但这时打开机械增氧设备可以发挥出最大效果，要比平时增氧效率高。另外机械增氧设备的功能丰富，不仅限于为水体增加氧气，不少养殖户在应用过程中缺乏了解，没有充分发挥出其他功能的作用，比如机械增氧设备能够排除硫化氢、氮以及甲烷等有害气体，起到调节水体质量的作用，如果在养殖过程中发现水质存在异常现象，就可以利用机械增氧机进行改善。当下我国机械增氧设备的种类比较多，并且具有不同的使用优势，除了最基础的增氧、改善水质外，还有很多必须要注意的功能，比如叶轮式增氧设备在成本上相对低廉，比较适用于局部增氧使用，因此要根据养殖生物特点与水体情况，在合理分析后选择机械增压设备。必要的情况下可以选择多种不同机械增氧设备搭配，尤其是大面积水域养殖，能够满足不同养殖需求，达到更好的增氧效果，提高养殖品质与产量。

4.4 提高机械增氧知识普及

科学技术是第一生产力，对经济发展有着重要的促进作用，因此如何推广普及非常关键，目前我国淡水水产养殖主要集中在乡村地区，不过当地的专业水产养殖人员比较少，缺乏对机械增氧技术的了解和掌握，很多养殖户在使用过程中，可能会存在不合理等问题。另外机械增氧技术的普及大多集中在城市地区，为了带领乡村经济发展，应该承担起科技知识普及推广的重要责任。首先提高淡水水产养殖人员的专业知识，可以深入乡村地区开展教育培训工作，加强农户的机械增压技术应用水平，不断提高淡水水产养殖规模化、专业化，这是推动产业发展的重要途径。

4.5 创新混合机械增氧技术

机械增氧技术在淡水水产养殖领域应用十分广泛，并且有效解决了溶解氧缺乏、水质较差的问题，总体来看我国机械增氧设备的发展前景良好，不过在应用过程中可以创新混合机械增氧技术。虽然很多养殖户已经运用到机械增氧设备，但是不了解具体工作原理和结构，目前来看养殖户大多会采用单一类型的机械增氧设备，其实混合机械增氧设备的运用，更有利于提高使用效率，并且设备之间功能上存在差异，搭配使用可以相对比较全面，将增氧效果发挥到最大。比如我国淡水养殖南美白对虾，就会使用水车式与微孔曝气设备的形式，有利于提高养殖品质和产量，甚至可以结合水产生物生长习性、特点等，选择不同设备搭配使用，如活水机、叶轮增氧机的组合方式，能够提高淡水水产养殖效益。

5.淡水水产养殖中机械增氧技术发展趋势

结合现代淡水水产养殖业现状，可以判断出机械增压设备的发展趋势，目前来看能耗过高仍然是主要的限制性问题，导致很多设备使用效率较低，可能需要较大的投资，才会满足淡水水产养殖需求。很多机械增氧设备在结构上仍然需要优化，并将节能降耗技术作为创新重点，这样才能突破以往存在的限制性问题，通过降低能耗提高使用效率，养殖成本也会随之降低。另外在以往的使用过程中，对于人工操作的依赖性较强，因此未来会提高机械增氧设备的智能操控性，充分融入自动化技术，为我国淡水水产养殖业提供更多发展支撑。其次部分叶轮式增氧机械设备，增氧速度仍然有待加强，只有真正解决这些问题，淡水水产养殖业才能稳定发展，获取更多经济效益。

结束语

淡水水产养殖使用机械增氧技术，主要是为了改善水溶氧缺乏的问题，因此该技术有利于提高养殖品质，增加淡水水产养殖经济效益。因此机械增氧技术的发展，对于我国淡水水产养殖业有着重要影响，当下应注重推广机械增氧知识，带领养殖户了解不同类型的设备，从而选择与饲养品种习性相符合的技术应用。其次加大机械增氧设备研发，并针对不足之处展开完善，以此来打开技术上的限制，让机械增氧技术能够进一步普及，顺利落实到淡水水产养殖业中，同时降低机械增氧设备使用能耗，促使养殖效益得到提高。