淺析水產養殖增氧設備的應用現狀與發展趨勢

滕兆麗 王智 黃盛杰

0 引言

中國是世界上最大的水產養殖和消費大國，水產養殖產量約占世界水產養殖總產量的2/3。隨著我國水產養殖規模化、集約化、工廠化和產業化步伐的加快，高密度水產養殖技術應用范圍越來越廣，各類增氧設備的研發日新月異，極大地促進了行業的快速發展。在眾多的增氧方式中，機械增氧方式應用最為廣泛，推廣應用機械增氧技術，對推動水產養殖業高質量發展，提升水產養殖的產量和質量具有十分重要的現實意義。

1 增氧機的工作機理

1.1 水躍

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

1.2 液面更新

增氧機的提水作用使水－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，提高增氧機的提水量（即液面更新式增氧），可以有效提升增氧機作業效率。

1.3 負壓進氣

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

1.4 借氧儲備

在夏季晴天時，當水體中的溶解氧達到飽和狀態時，增氧機可以攪動底部水體，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，進行氧氣儲存，用于水生生物分解和消耗。

1.5 曝氣作用

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

2 增氧設備的主要類型其特點

2.1 葉輪式增氧機

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

2.2 水車式增氧機

水車式增氧機主要由擊水葉輪、電動機、機架、減速器和浮筒等構成，動力效率約為1.0～1.3kg/（kW·h）。該機通過攪水板攪動表層水體，增加養殖水體與空氣的接觸面積，從而增加水體的溶解氧含量，達到良好的增氧效果。水車式增氧機具有動力效果好、推流混合效果好、旋轉線速度低等優點，不會對魚蝦造成損傷[2]。

2.3 噴水式增氧機

噴水式增氧機將增壓泵和馬達置于中央，設置一個環形浮標，不設減速系統，使用電機直接驅動泵旋轉，是抽水兼顧增氧的一機兩用型增氧機。該機噴射揚程高，能量消耗大；但由于僅抽吸上層水體，增氧率低，動力效率僅為0.65kg/（kW·h）。噴水式增氧機具有一定的增氧功能，可以在短時間內迅速增加表層水體的溶解氧含量，且具有藝術裝飾效果，適合在旅游區的花園及觀光魚塘中使用[3]。

2.4 射流式增氧機

射流式增氧機主要由浮體、射流器和機架組成，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，達到增氧目的。射流式增氧機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[4]。射流式增氧機作業時，由射流器將水流動能轉換為壓力能，能量損耗較多，動力效率較低，約為0.6～0.8kg/（kW·h）。

2.5 管式增氧機

管式增氧機由電機、提水管、浮筒、葉片等組成。該機工作時，葉片在電機驅動下高速轉動，管內的水體由葉片推向水面，通過提水管四周開設的噴水口，呈霧狀噴向空氣，管內連續有底層水補充，從而使底層缺氧水體得到增氧曝氣[5]。由于管式增氧機提水管長、噴水孔細小，水體在流動過程中阻力較大，形成的水流和波浪太小，因此動力效率較差，僅為0.9～1.0kg/（kW·h）。

2.6 吸入式增氧機

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

2.7 渦流式增氧機

渦流式增氧機由電動機直接驅動水下渦輪機，渦輪高速旋轉時，產生高速水流，在渦輪室內產生負壓，使空氣不斷進入水體。此外，渦輪具有一定的攪拌作用，可使空氣和水充分混合[7]。渦流式增氧機結構簡單、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，動力效率約為1.2～1.8kg/（kW·h）。

3 增氧機的應用領域

3.1 增氧救魚

在高產魚池及污水養殖水域，經常會因為水體缺氧，出現魚頭向上浮于水面、游動失常、萎靡不振的情況，嚴重時魚甚至會窒息死亡。使用增氧機向水體增氧，可解除“浮頭”，及時救魚。

3.2 改善水質

增氧機在魚池中運轉，能使池水緩慢旋轉并產生上下對流，加速肥料分解，提高水中溶氧量；同時，可預防“浮頭”，增加魚類攝食量，促進魚類新陳代謝，提高增肉率。使用增氧機可大幅度地提高魚池飼養密度，增加單產，是高密度水產養殖的必備設備。

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，沒有補充，冰層下的魚類會因缺氧而窒息死亡。在冰孔中使用增氧機，能起救魚作用。

3.4 污水凈化

用增氧機在曝氣池、曝氣湖處理城市生活污水及工業污水，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，凈化污水，保護水產資源。

3.5 水產運輸

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

4 增氧機應用現狀

4.1 設備總量不足

最近幾年，我國增氧機保有量快速增長，但對照我國水產養殖需求，按現有增氧機的動力效率和有效增氧面積估算，設備缺口仍然很大[8]。

4.2 設備結構不合理

目前，葉輪式增氧機占據市場主導地位，其他類型的增氧機發展較為緩慢。據統計，葉輪式增氧機曾一度占有近90%的市場份額，這與名特優水產養殖的發展趨勢相背離。

4.3 設備使用不合理

普通養殖戶更加關注養殖成本，通常只在應急情況下使用增氧機，在魚的“浮頭”和“泛塘”現象減輕時，就會立即關閉增氧機，停止供氧，從而導致水體對流曝氣不充分、水層交換效果不明顯等問題。設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，進而影響魚類的生長和品質。

5 增氧機發展趨勢

5.1 向節能低耗、高效可控發展

由于部分增氧機作業效率低、能耗高，人工操作復雜，推廣難度較大。因此，應加快提升增氧機的裝備水平，重點完善裝備性能，提高自動化控制水平，推進增氧機向節能低耗方向發展[9]。

5.2 向水體凈化方向發展

池塘中水產魚類的排泄物過多或水產食料投放過度都會造成嚴重的富營養化現象，解決水體污染問題是目前水產養殖業健康發展的前提。在增氧機研發中，應有效地利用當今的生物凈化技術，在增氧的同時兼顧對水產養殖水源污染進行治理[10]。

5.3 向混合增氧的方向發展

結合增氧機的工作原理以及產品結構特點，在同一片水產養殖水域中，根據水產的生長習性等特點，安裝使用不同類型的增氧機，利用增氧機設備的差異性，優勢互補，能將溶氧效率發揮到最佳，可以取得良好的增氧效果。例如：采用微孔曝氣式增氧機和水車式增氧機進行混合增氧，或利用活水機和葉輪增氧機進行混合增氧，均能大大提升增氧效果，提高養殖產量[9]。

6 結論

在水產養殖領域，增氧設備應用非常廣泛，應用機械增氧技術可以很好地解決水產養殖中溶解氧缺乏、水體污染等問題。盡管我國的增氧機產品相比以往有了很大的發展，但在應用方面仍存在設備總量不足、不同種類增氧機發展不平衡、使用手段不合理等問題。提高機械增氧技術水平，可有效提升水產養殖的產量與質量，增加水產養殖的經濟收益，促進水產養殖業持續穩步健康發展。