淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖中機(jī)械增氧技術(shù)的應(yīng)用分析研究

顧兆俊 劉興國(guó) 程果鋒 唐 榮

(中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海 200092)

引言

淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)需要利用適當(dāng)?shù)乃颦h(huán)境，培養(yǎng)特定的水產(chǎn)生物，為了能夠提高養(yǎng)殖品質(zhì)與產(chǎn)量，廣泛應(yīng)用了機(jī)械增氧技術(shù)，這也是保障養(yǎng)殖效果的關(guān)鍵因素。機(jī)械增氧技術(shù)的全面應(yīng)用，大大增強(qiáng)了水體生產(chǎn)能力，同時(shí)有效完善水體質(zhì)量，其次借助設(shè)備的能量轉(zhuǎn)化作用，提高水體上下置換速度，確保水體中的含氧量能夠提高，有利于水產(chǎn)生物的成長(zhǎng)，并且養(yǎng)殖過(guò)程中病害會(huì)有所減少。當(dāng)下想要實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖增收目標(biāo)，優(yōu)化機(jī)械增氧技術(shù)非常關(guān)鍵，應(yīng)合理運(yùn)用不同類型、功率以及效能的機(jī)械增氧設(shè)備。

1.淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖中機(jī)械增氧技術(shù)常見(jiàn)類型

1.1 局部增氧

在眾多機(jī)械增氧形式中，局部增氧的發(fā)展最早，在應(yīng)用普及度上明顯更高，因此局部增氧也成為淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖中的典型技術(shù)。局部增氧主要起到應(yīng)急增氧效果，能夠針對(duì)性解決泛塘問(wèn)題，其次還有很多使用優(yōu)勢(shì)，如定點(diǎn)增氧穩(wěn)定性方面較高。局部增氧主要采用葉輪、水流以及射流等多種形式，葉輪式是使用最多的局部增氧技術(shù)，當(dāng)下很多養(yǎng)殖戶都在使用該方法。葉輪增氧技術(shù)的核心原理在于葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的力量，可以在水體中產(chǎn)生水花，而水氣接觸面會(huì)受此影響不斷擴(kuò)大，另外在攪動(dòng)水體時(shí)，能夠形成一定對(duì)流現(xiàn)象，水體溶氧速度加快，同樣有利于增氧效果的提高，改善淡水養(yǎng)殖環(huán)境。

1.2 底部增氧

底部增氧屬于新型技術(shù)，相比較于局部增氧發(fā)展起步晚，主要基于充氣增氧技術(shù)創(chuàng)新而來(lái)，目前在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)采用微孔曝氣設(shè)備，該設(shè)備由風(fēng)機(jī)和管道兩個(gè)重要部分組成，能夠在水體底部展開(kāi)增氧操作，具體使用效果與風(fēng)機(jī)功率和管道布置密度有關(guān)。微孔曝氣設(shè)備在結(jié)構(gòu)上相對(duì)復(fù)雜，因此安裝過(guò)程要比其他設(shè)備困難，必須在底部安裝好微孔管道并施加壓力，運(yùn)行時(shí)微孔會(huì)出現(xiàn)小氣泡逐漸上升，最終與水體形成結(jié)合，底部的溶氧能力大大提高。底部增氧可以明顯改善水體質(zhì)量，尤其是水體底部的氧氣含量逐漸提高，該形式無(wú)疑解決了傳統(tǒng)機(jī)械增氧技術(shù)中，底部氧氣含量稀缺的嚴(yán)重問(wèn)題，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術(shù)，但在應(yīng)用過(guò)程中存在明顯缺點(diǎn)，很多設(shè)備功率小、轉(zhuǎn)速低，所以增氧能力、增氧效果無(wú)法相比另外兩種技術(shù)。不過(guò)平衡增氧也具備一定優(yōu)勢(shì)，能夠連續(xù)作業(yè)24小時(shí)，并且自身消耗的能源非常小，應(yīng)用過(guò)程中水體上方富氧水與下面缺氧水不斷交換，有效促進(jìn)了水體溶氧能力，改善氧氣不足等問(wèn)題。由此可見(jiàn)平衡增氧屬于持續(xù)性作業(yè)技術(shù)，目前最常用的就是耕水機(jī)，有防護(hù)罩、機(jī)電總成以及耕板等多個(gè)不同部分組成，在下雨天氣時(shí)增氧效果有所降低。平衡增氧技術(shù)應(yīng)用在半封閉或全封閉水域中效果突出，尤其是存在污染現(xiàn)象的水體環(huán)境，利用24小時(shí)持續(xù)性置換表層與地層水，有效提高水體質(zhì)量。

2.各類增氧方式性能比較

2.1 葉輪式增氧機(jī)

通過(guò)開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，葉輪式增氧機(jī)在效果上更為顯著，相比水車式、螺旋式效率高出很多。這是因?yàn)槿~輪式增氧機(jī)對(duì)水體的混合能力強(qiáng)，有效擴(kuò)大水氣接觸面，因此增氧效果十分理想。

2.2 水車式增氧機(jī)

水車式增氧機(jī)在實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)，無(wú)論增氧效果還是運(yùn)行效率，都要比葉輪式增氧機(jī)略低，但是相比螺旋式效果突出一些。水車式增氧機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于推流能力、混合水體能力強(qiáng)，同樣可以增加水汽接觸面積，目前該設(shè)備大多應(yīng)用在淺水池塘中，可以展現(xiàn)自身優(yōu)勢(shì)。

2.3 螺旋式增氧機(jī)

螺旋式增氧機(jī)的效果，遠(yuǎn)不如其他兩種，在推流能力與混合水體能力上相對(duì)薄弱，雖然水體底層增氧效果好，但水體上下層的置換非常差，氧氣溶解均勻性很難達(dá)到要求，因此在使用過(guò)程中需要考慮分析，是否能夠滿足養(yǎng)殖需求。

2.4 增氧方式對(duì)不同深度水層增氧效果對(duì)比

淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖種類多樣，并且各種不同養(yǎng)殖物在生活習(xí)性上存在差異，因此對(duì)增氧方法有嚴(yán)格要求。大多數(shù)情況下葉輪增氧設(shè)備的性能更加全面，同時(shí)表現(xiàn)出較為顯著的增氧效果，水體不同層次的氧氣溶解能力都得到提高。水車增氧設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于水體中層、上層氧氣溶解能力提高，但是底層往往無(wú)法達(dá)到要求，螺旋式增氧設(shè)備優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在底層增氧，水體底部溶解氧氣能力有所提高，不過(guò)中上層能力較差，所以在使用上有一定限制，在選擇使用過(guò)程中，必須參考養(yǎng)殖生物特點(diǎn)、水體環(huán)境等，這樣才能發(fā)揮出機(jī)械增氧設(shè)備的最佳效果。

3.淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖中機(jī)械增氧技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 機(jī)械增氧設(shè)備增加速度快，但總量仍需提高

在我國(guó)淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中，機(jī)械增氧設(shè)備的應(yīng)用配置必須與實(shí)際面積、密度成正比例，因此養(yǎng)殖面積越大需要使用的機(jī)械增氧設(shè)備數(shù)量也會(huì)隨之提高。通過(guò)分析機(jī)械增氧設(shè)備的具體動(dòng)力效果與使用過(guò)程中有效面積，從理論的角度來(lái)講，需要產(chǎn)量＞15000kg/hm2的設(shè)備，也就是說(shuō)每1000平方米水域中，應(yīng)該使用150臺(tái)3kw的機(jī)械增氧設(shè)備，但如果按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配置，根本無(wú)法達(dá)到數(shù)量要求。由此可見(jiàn)雖然機(jī)械增氧設(shè)備增加速度比較快，但總量仍然沒(méi)有達(dá)到配置要求。

3.2 葉輪式增氧機(jī)占據(jù)主導(dǎo)，但無(wú)法全面使用

雖然現(xiàn)在很多養(yǎng)殖戶已經(jīng)認(rèn)識(shí)到機(jī)械增氧設(shè)備的重要性，但在應(yīng)用過(guò)程中對(duì)于設(shè)備的了解不是很多，甚至對(duì)于機(jī)械增氧設(shè)備的認(rèn)知比較陳舊，沒(méi)有做到與時(shí)俱進(jìn)了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和發(fā)展，加上很多地區(qū)處在鄉(xiāng)村，養(yǎng)殖戶本身對(duì)于新事物的接受能力較差，因此在機(jī)械增氧設(shè)備的應(yīng)用上大多主選葉輪式發(fā)動(dòng)機(jī)。該設(shè)備在增氧速度上相對(duì)明顯，所以得到大面積推廣和使用，不過(guò)此類設(shè)備存在相應(yīng)的缺陷，例如在使用過(guò)程中與某些飼養(yǎng)品種習(xí)性存在沖突問(wèn)題，但另一種機(jī)械增氧設(shè)備，卻與飼養(yǎng)生物品種的習(xí)性符合，由此可見(jiàn)葉輪式增氧機(jī)無(wú)法全面應(yīng)用在淡水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中，而現(xiàn)在過(guò)度占據(jù)主導(dǎo)地位，對(duì)淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖造成限制。

3.3 過(guò)度重視局部增氧，操作習(xí)慣過(guò)于傳統(tǒng)

在淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖中，局部增壓是最常見(jiàn)的形式，并且使用相對(duì)廣泛，而底部增氧與平衡增氧屬于后期發(fā)展而來(lái)，由于起步較晚并沒(méi)有得到普及，很多養(yǎng)殖戶仍然注重采用局部增氧方法，這也導(dǎo)致底部增氧與平衡增氧受到忽視。機(jī)械增氧技術(shù)的應(yīng)用目的在于減少魚(yú)類浮頭、泛塘等問(wèn)題，但是在使用過(guò)程中效益并不高，但仍然是很多養(yǎng)殖戶的救命設(shè)備，認(rèn)為能夠在淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中起到重要作用。當(dāng)下局部增氧與其他增氧方式相比較，曝氣不夠充分、水體對(duì)流與交換效果差，水體中的溶氧安全很難達(dá)到預(yù)期要求，因此要改善傳統(tǒng)的局部增氧，多運(yùn)用底部、平衡增加方法。

4.淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖中機(jī)械增氧技術(shù)優(yōu)化措施

4.1 加強(qiáng)機(jī)械增氧設(shè)備研發(fā)

目前我國(guó)淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械增氧技術(shù)的要求越來(lái)越高，這也成為機(jī)械增氧設(shè)備市場(chǎng)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力，必須加強(qiáng)機(jī)械增壓設(shè)備的研發(fā)生產(chǎn)，以此來(lái)滿足淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展需求。當(dāng)下機(jī)械增氧設(shè)備仍然存在諸多不足，例如淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中使用會(huì)需要大量投資成本，并且過(guò)度依賴人工操控等，甚至缺少過(guò)載保護(hù)與低壓?jiǎn)?dòng)保護(hù)，這也為應(yīng)用帶來(lái)不便。提高機(jī)械增氧設(shè)備使用效率至關(guān)重要，通過(guò)降低能耗增加養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益，另外充分融入現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)，改善過(guò)度依賴人工操作的弊端，同時(shí)盡量延長(zhǎng)機(jī)械增壓設(shè)備使用壽命，切實(shí)降低淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的成本投入，確保經(jīng)濟(jì)效益能夠逐漸提高。

4.2 拓展機(jī)械增氧設(shè)備功能

盡管現(xiàn)代機(jī)械增氧設(shè)備也能起到一機(jī)多用的效果，但在功能上仍然需要完善，目前來(lái)看機(jī)械增氧設(shè)備主要包含增氧、攪水以及曝氣等功能，有利于增強(qiáng)池塘生產(chǎn)力，加快養(yǎng)殖生物的繁殖與生長(zhǎng)。不過(guò)很多設(shè)備功能單一，例如水質(zhì)變差的情況下，無(wú)法借助機(jī)械增氧設(shè)備改善，水質(zhì)下降往往會(huì)決定淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖品質(zhì)，為了能夠改善該問(wèn)題，必須拓展機(jī)械增氧設(shè)備的功能性，目前主要朝著調(diào)節(jié)水質(zhì)的方向發(fā)展，有效提高淡水養(yǎng)殖品質(zhì)，同時(shí)利用水產(chǎn)生態(tài)循環(huán)模式，降低養(yǎng)殖排泄物、飼料投喂過(guò)度的負(fù)面影響。

4.3 合理使用機(jī)械增氧設(shè)備

機(jī)械增氧設(shè)備的應(yīng)用，讓水體內(nèi)的含氧量增加，同時(shí)把上層水置換到底部，不過(guò)很多養(yǎng)殖戶存在錯(cuò)誤的認(rèn)知，在天氣晴朗陽(yáng)光充足的條件下，往往不會(huì)使用增氧設(shè)備，但這時(shí)打開(kāi)機(jī)械增氧設(shè)備可以發(fā)揮出最大效果，要比平時(shí)增氧效率高。另外機(jī)械增氧設(shè)備的功能豐富，不僅限于為水體增加氧氣，不少養(yǎng)殖戶在應(yīng)用過(guò)程中缺乏了解，沒(méi)有充分發(fā)揮出其他功能的作用，比如機(jī)械增氧設(shè)備能夠排除硫化氫、氮以及甲烷等有害氣體，起到調(diào)節(jié)水體質(zhì)量的作用，如果在養(yǎng)殖過(guò)程中發(fā)現(xiàn)水質(zhì)存在異常現(xiàn)象，就可以利用機(jī)械增氧機(jī)進(jìn)行改善。當(dāng)下我國(guó)機(jī)械增氧設(shè)備的種類比較多，并且具有不同的使用優(yōu)勢(shì)，除了最基礎(chǔ)的增氧、改善水質(zhì)外，還有很多必須要注意的功能，比如葉輪式增氧設(shè)備在成本上相對(duì)低廉，比較適用于局部增氧使用，因此要根據(jù)養(yǎng)殖生物特點(diǎn)與水體情況，在合理分析后選擇機(jī)械增壓設(shè)備。必要的情況下可以選擇多種不同機(jī)械增氧設(shè)備搭配，尤其是大面積水域養(yǎng)殖，能夠滿足不同養(yǎng)殖需求，達(dá)到更好的增氧效果，提高養(yǎng)殖品質(zhì)與產(chǎn)量。

4.4 提高機(jī)械增氧知識(shí)普及

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的促進(jìn)作用，因此如何推廣普及非常關(guān)鍵，目前我國(guó)淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖主要集中在鄉(xiāng)村地區(qū)，不過(guò)當(dāng)?shù)氐膶I(yè)水產(chǎn)養(yǎng)殖人員比較少，缺乏對(duì)機(jī)械增氧技術(shù)的了解和掌握，很多養(yǎng)殖戶在使用過(guò)程中，可能會(huì)存在不合理等問(wèn)題。另外機(jī)械增氧技術(shù)的普及大多集中在城市地區(qū)，為了帶領(lǐng)鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，應(yīng)該承擔(dān)起科技知識(shí)普及推廣的重要責(zé)任。首先提高淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖人員的專業(yè)知識(shí)，可以深入鄉(xiāng)村地區(qū)開(kāi)展教育培訓(xùn)工作，加強(qiáng)農(nóng)戶的機(jī)械增壓技術(shù)應(yīng)用水平，不斷提高淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)?；I(yè)化，這是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要途徑。

4.5 創(chuàng)新混合機(jī)械增氧技術(shù)

機(jī)械增氧技術(shù)在淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，并且有效解決了溶解氧缺乏、水質(zhì)較差的問(wèn)題，總體來(lái)看我國(guó)機(jī)械增氧設(shè)備的發(fā)展前景良好，不過(guò)在應(yīng)用過(guò)程中可以創(chuàng)新混合機(jī)械增氧技術(shù)。雖然很多養(yǎng)殖戶已經(jīng)運(yùn)用到機(jī)械增氧設(shè)備，但是不了解具體工作原理和結(jié)構(gòu)，目前來(lái)看養(yǎng)殖戶大多會(huì)采用單一類型的機(jī)械增氧設(shè)備，其實(shí)混合機(jī)械增氧設(shè)備的運(yùn)用，更有利于提高使用效率，并且設(shè)備之間功能上存在差異，搭配使用可以相對(duì)比較全面，將增氧效果發(fā)揮到最大。比如我國(guó)淡水養(yǎng)殖南美白對(duì)蝦，就會(huì)使用水車式與微孔曝氣設(shè)備的形式，有利于提高養(yǎng)殖品質(zhì)和產(chǎn)量，甚至可以結(jié)合水產(chǎn)生物生長(zhǎng)習(xí)性、特點(diǎn)等，選擇不同設(shè)備搭配使用，如活水機(jī)、葉輪增氧機(jī)的組合方式，能夠提高淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖效益。

5.淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖中機(jī)械增氧技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

結(jié)合現(xiàn)代淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)現(xiàn)狀，可以判斷出機(jī)械增壓設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)，目前來(lái)看能耗過(guò)高仍然是主要的限制性問(wèn)題，導(dǎo)致很多設(shè)備使用效率較低，可能需要較大的投資，才會(huì)滿足淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖需求。很多機(jī)械增氧設(shè)備在結(jié)構(gòu)上仍然需要優(yōu)化，并將節(jié)能降耗技術(shù)作為創(chuàng)新重點(diǎn)，這樣才能突破以往存在的限制性問(wèn)題，通過(guò)降低能耗提高使用效率，養(yǎng)殖成本也會(huì)隨之降低。另外在以往的使用過(guò)程中，對(duì)于人工操作的依賴性較強(qiáng)，因此未來(lái)會(huì)提高機(jī)械增氧設(shè)備的智能操控性，充分融入自動(dòng)化技術(shù)，為我國(guó)淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)提供更多發(fā)展支撐。其次部分葉輪式增氧機(jī)械設(shè)備，增氧速度仍然有待加強(qiáng)，只有真正解決這些問(wèn)題，淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)才能穩(wěn)定發(fā)展，獲取更多經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)束語(yǔ)

淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖使用機(jī)械增氧技術(shù)，主要是為了改善水溶氧缺乏的問(wèn)題，因此該技術(shù)有利于提高養(yǎng)殖品質(zhì)，增加淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益。因此機(jī)械增氧技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于我國(guó)淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)有著重要影響，當(dāng)下應(yīng)注重推廣機(jī)械增氧知識(shí)，帶領(lǐng)養(yǎng)殖戶了解不同類型的設(shè)備，從而選擇與飼養(yǎng)品種習(xí)性相符合的技術(shù)應(yīng)用。其次加大機(jī)械增氧設(shè)備研發(fā)，并針對(duì)不足之處展開(kāi)完善，以此來(lái)打開(kāi)技術(shù)上的限制，讓機(jī)械增氧技術(shù)能夠進(jìn)一步普及，順利落實(shí)到淡水水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中，同時(shí)降低機(jī)械增氧設(shè)備使用能耗，促使養(yǎng)殖效益得到提高。