工厂化循环水养鱼池曝气释放器养殖效果的研究

孙 栋，陈有光，段登选 陈金萍，巩俊霞，刘红彩(山东省淡水水产研究所，山东 济南 250117)

工厂化循环水养鱼池曝气释放器养殖效果的研究

孙 栋，陈有光，段登选 陈金萍，巩俊霞，刘红彩(山东省淡水水产研究所，山东 济南 250117)

采用自行研制的曝气释放器装置——工厂化养鱼池曝气释放器，在工厂化循环水养鱼车间的6个试验池进行了2种曝气释放器试验池排污量、溶氧分布检测以及罗非鱼养殖试验。结果表明：该增氧装置增氧显著、养殖效果良好，与无罩曝气释放器相比溶解氧高出2.46 mg/L，养殖产量提高了34.21%，且能使水体产生轻微蜗流，有利于鱼池污物排放和鱼类的生长，适合于工厂化循环水养鱼池养殖生产。

工厂化养鱼池；循环水；曝气释放器；养殖效果

目前，工厂化流水养鱼池多采用带孔布气管或沙粒棒曝气方式，其主体结构多采用铁件来制作，由于易被锈蚀而影响其使用寿命；布气管或沙粒棒在池内设置不合理，一般满池布置，出气孔位置高低不一，常出现气泡大小不一、分布不均匀，影响了增氧效果；布气管或沙粒棒多为固定安装，位置不易调换，影响捕捞及维修操作；而且由于布置过于集中或分散，造成池中死角太多，污物沉积较多，加之气流、水流无序，易造成池水浑浊，污物不易排出，“水呼吸”高，影响了养殖效果[1～8]。针对现有的养鱼池曝气装置存在着污物多且不易排放、池水浑浊、捕捞难、维护不便、固定困难、耗能高、养殖效果差等诸多弊端。山东省淡水水产研究所自行研制了养鱼池曝气装置——工厂化养鱼池曝气释放器[9]，并于2008年3月至5月对该装置进行了罗非鱼养殖效果试验，结果表明工厂化养鱼池曝气释放器曝气气泡小而均匀、增氧效率高，且导流罩能使较高溶氧的水团不断向鱼池各处扩散，所产生微循环水流易于积污排放，从而可提高养殖密度。

1 材料与方法

1.1 曝气释放器结构

工厂化养鱼池曝气释放器(以下简称曝气释放器)，是在工厂化养鱼池内使用、以罗茨鼓风机提供气源、组装式结构、空气增氧曝气装置。该主体采用的是PVC材质，其环网布气管采用的是环网敷设结构，设计5排布气管；布气管上方设计了定位管，每排布气管上有5个定位管，便于安装沙粒棒，通过选择不同规格的沙粒棒来调整曝气释放器曝气量的大小。环网布气管下方，设计了2根PVC砂管作底座，砂管管径可调整，内装黄沙，管口封堵，增加了装置的稳定性，就制成了无罩曝气释放器，并投入生产使用。但在实际使用中，发现池水浑浊且不易排污，影响使用效果。因此，对无罩曝气释放器加以改进，方法是在环网布气管上方加设圆弧形PVC导流罩，导流罩与砂管底座形成一定的夹角，即工厂化养鱼池曝气释放器(图1)[10～13]。

1.2 试验池选择和曝气释放器安装

试验池选择玻璃钢圆形流水池，直径4.8 m，池壁高1.2 m，池底为锅底形，排污口在池底正中，池内维持水深1.0 m。

曝气释放器安装在流水池内距离池壁0.5 m处，导流罩高出水面5 cm，如图2所示。

1、导流罩；2、平座管卡；3、PVC-U专用胶；4、直管；5、三通；6、弯头；7、管堵；8、砂管；9、环网管；10、沙粒棒；11、导流罩U形口；12、总进气管口；13、四通；14、定位管图1 工厂化养鱼池曝气释放器结构Figure1 Thestructureofthereleaseofaerationdevice1、供气阀；2、供水阀；3、溢水水位管；4、排污阀图2 曝气释放器的安装Figure2 Theinstallationofthereleaseofaerationdevice

1.3 工厂化封闭式养鱼系统水源及工艺流程

循环水系采用工厂化封闭式养鱼水处理系统，根据水处理工艺流程(图3)，养殖水通过溢流管输送到循环泵池，再由水泵提水，循环水经砂滤罐、蛋白质分离器、臭氧发生器、活性炭处理器、生物滤池、紫外线消毒和氧气锥设施设备水处理后，进入流水池中，实现了养殖水体循环利用。经水处理后，达到养鱼用水要求。补充水系采用山东省淡水水产研究所院内700 m深井水，水温24.5 ℃，除溶解氧(0.08 mg/L)偏低、需要曝气迅速增氧外，其他水质指标均符合无公害食品、淡水养殖用水水质标准[14]。

1、流水养鱼池；2、沉淀池；3、循环泵池；4、砂滤罐；5、蛋白分离器；6、活性炭处理器； 7、生物接触氧化池；8、紫外线消毒器；9、高效氧气锥 图3 水处理工艺流程图Figure 3 The process chart of water treatment technology

1.4 试验设计

在工厂化封闭式养鱼水处理系统中，分别选择6口相同规格的流水养鱼池进行试验，其中A1、A2、A3和B1、B2、B3分别设置为无罩曝气释放器和曝气释放器试验池。

(1)循环水运行状况分析 2008年4月30日对循环水入池口水质进行检测。检测指标及方法为： pH：电极法，GB/T6920-1986；CODMn：高锰酸钾法，GB/T11892-1989；溶解氧：碘量法，GB/T7489-1987；氨氮：纳氏比色法，GB/T7479-1987；亚硝态氮：分光光度法，GB/T7493-1987；硝态氮：酚二磺酸法，GB/T7480-1987；总氮：碱性过硫酸钾法，GB/T11894-1989；总磷：钼酸铵法，GB/T11893-1989[15]。

(2)排污量的确定 试验池排污量为排污时间×试验池面积×降水速度，排污时间为开始排污到排出的黄或灰黑污水变清的瞬间[16]，测量每个试验池的降水速度，并计算出排污量[17]。

(3)试验池溶氧分布分析 2008年4月28日14:00时，对无罩曝气释放器的试验池A1进行溶氧检测，水温23.3 ℃。在试验池水平方向共设置9个测试点，试验池中央为9号点，距池壁15 cm，自试验池A1西始以逆时针方向均匀设置8个测试点，依次为1、2、3、4、5、6、7、8号。在试验池A1垂直方向设3个采样层，即上层距水面10 cm，中层位于池中，下层距池底10 cm，采用乳胶管虹吸法取样。

2008年5月15日13:45～14:10时，对曝气释放器池试验池B3，进行溶氧检测，水温23.8 ℃。测试点设置与试验池A1相同。

(4)养殖试验效果与效益分析 按照罗非鱼养殖与管理操作规程进行养殖生产[18～20]。养殖试验周期为60 d(2008-03-10～2008-05-21)，分别对2组试验池放养和出池罗非鱼重量与规格进行测量与分析，比较其养殖效果。

1.5 数理处理

得数据采用SPSS 15.0进行统计分析[21]。采用t检验对无罩曝气释放器和曝气释放器试验池的溶氧，以及放养量和收获量进行成对样本均值分析[22]，以比较两者的效果。

2 结果与分析

2.1 循环水运行状况

2008年4月30日对循环水入池口水质进行了检测，其检测结果：pH 7.4、悬浮物5.8 mg/L、高锰酸钾指数5.96 mg/L、溶解氧10.3 mg/L、氨氮1.4 mg/L、亚硝态氮1.23 mg/L、硝态氮1.7 mg/L、总氮4.69 mg/L和总磷1.92 mg/L。每个流量控制在2 m3/h左右。

2.2 排污量

试验池排污检测结果见表1。表1结果表明：曝气释放器池排污时间平均为10 s，而污水排放量仅为0.37 m3，即用10 s就能将池中的污物排尽。而无罩曝气释放器池的污水排放量和排污时间几乎是曝气释放器池的10倍左右。与无罩曝气释放器池相比既降低了排污时间，又减少了污水排放量。排污后的水经处理后循环使用，经检测其水质指标能满足养鱼用水要求。为了管理方便和排污可靠，适当增加排污时间，无罩曝气释放器池和曝气释放器池分别排污180 s和30 s，使两者的排污量接近于6倍，但即使增加了排污时间，无罩曝气释放器池排污后，其水质仍然比较混浊，排污效果不理想。

表1 试验池排污检测结果Table 1 The test result of the sewage amount in aquariums

2.3 溶氧分布比较

无罩曝气释放器和曝气释放器试验池溶氧分布检测结果分别见表2和表3。

无罩曝气释放器试验池A1溶氧平均为2.55 mg/L，溶氧的垂直分布：表层水略高于中层和底层，溶氧差值较小；溶氧的水平分布：靠近曝气释放器测试点1的溶氧略高以外，溶氧分布无明显规律(表2)。

表2 无罩曝气释放器流水池溶氧分布情况Table 2 The test result of the dissolved oxygen in aquariums with no cover-release aeration

表3 无罩曝气释放器流水池溶氧分布情况Table 3 The test result of the dissolved oxygen in aquariums with cover-release aeration

曝气释放器试验池B3溶氧平均为4.90 mg/L，溶氧的垂直分布：下层溶解氧最高，中层次之，上层最低；溶氧的水平分布：不同测试点溶氧有差别，曝气释放器的前部即2号采样点位置溶氧最高，而其后部即1号采样点位置溶氧最低，溶氧按2号至6号，再至1号的顺序递减(表3)。

经t检验，2种曝气释放器的溶氧指标前后差异极显著(Plt;0.01)。曝气释放器比无罩曝气释放器的平均溶氧平均高出2.46 mg/L，因此，曝气释放器增氧效果显著。

2.4 养殖效果与效益比较

2种曝气释放器试验池的养殖效果与效益比较情况分别见表4和表5。

表4结果表明：罗非鱼放养时，无罩曝气释放器和曝气释放器流水池，无论平均放养量、放养规格和全长几乎相差无几。经过60 d的养殖后，曝气释放器试验池平均收获量比无罩曝气释放器试验池高出183.65 kg、平均规格重18.7 g、平均全长多出1.1cm，提高产量34.21%。经t检验，无罩曝气释放器对放养量和收获量差异显著(Plt;0.05)，而曝气释放器对放养量和收获量差异极显著(Plt;0.01)。因此，曝气释放器对养鱼的增产效果明显。

表5结果表明，使用曝气释放器的养殖池平均收获量为720.5 kg，比无罩曝气释放器池增产183.7 kg，增产率34.21%；以罗非鱼种销售价14.00元/kg、养殖成本7.20元/kg计算，使用曝气释放器的养殖池平均利润为2 449.70元，比无罩曝气释放器池利润提高624.41元，利润提高34.21%，养殖水体为16.3 m3，载鱼量曝气释放器为44.20 kg/m3，无罩曝气释放器为32.94 kg/m3。

表4 应用2种曝气释放器养殖罗非鱼的效果比较(n=30)Table 4 Comparison of two types of aeration release device on the effect of tilapia aquaculture(n=30)

注：每个试验池随机抽样30尾，测量全长和体重。养殖水温均在22 ℃以上。

表5 养殖效果效益比较Table 5 Comparison of culture-benefit analysis

3 结论

无罩曝气释放器的鱼池，气泡自布气管上的沙粒棒排出，形成上升的气泡柱，气体直接排出水面，气泡与水体接触面积较小，接触时间较短，因此增氧效果较差。

曝气释放器的布气管上加设了圆弧形塑料导流罩，导流罩不是水平放置的，而是前部高，后部低，呈倾斜状，其延长线与底座延长线有一个夹角，夹角不宜过大，夹角过大所产生的流速过快，而鱼类又有顶水游泳的习性，过分消耗鱼的体力，对鱼的生长不利，夹角适宜设置在15°左右，且导流罩最上端高出水面5 cm。布气管上的沙粒棒释放出许许多多细小而均匀气泡，不断上升后形成的气泡柱对导流罩有一个正向上的力，根据作用力与反作用力的原理，导流罩对气泡柱有向前下方的反作用力(由于导流罩是倾斜的，因此反作用力不是向下的，而是向前下方)，这个反作用力就是推动水流的动力，水在鱼池中形成轻微蜗流，增加了气泡与水体的接触面积，延缓了气泡的逸散，增加了接触时间，因此，增氧效果显著。符合气液传质的双膜理论，增加运行压力、气液接触面积和接触时间等参数，能提高氧气的传质效率[23]。

由于水体不是静止不动的，而是顺着同一方向流动，即水在鱼池中形成轻微蜗流，因此流水池不同位置，溶氧不同，曝气释放器前部的(流出导流罩水体)溶氧最高，顺着水流方向，水流强度逐渐减弱，溶氧依次递减，进入导流罩前的水体溶氧最低，出、进导流罩的溶氧量的差值与放养鱼体大小和密度，以及供气量大小有关，差值一般为 0.25 mg/L，本次试验最大差值为0.31 mg/L。

垂直方向水体溶解氧的分布是：下层溶解氧最高，中层次之，上层最低，这是由于导流罩对气泡柱有向前下方的反作用力，因此自布气管上的沙粒棒排出的气泡经导流罩的反作用力后，有向前下方继续扩散的趋势，所以垂直方向水体溶解氧是自下而上逐渐降低的。微弱蜗旋水流能产生向心力，使鱼类产生的代谢废物易于沉积在养鱼池(池底为锅底形)中心，便于排放。排污水量比无罩的曝气释放器减少5倍以上，节约了水资源[24，25]。

导流罩的出水流速一般控制在0.2 m/s以内，使池水轻微地旋转，这样饲养的鱼如同身处江河、湖泊中，回归自然界，有助于鱼的游动，使鱼可以健康生长。

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S951.3

A

1673-1409(2009)02-S036-06

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2009.02.012

2008-11-28

山东省科技攻关计划项目(2004GG2209134)

孙 栋 (1972-),女 ，山东聊城人，副研究员，主要从事水产水质分析研究工作.

陈有光，E-mail：chenyouguang2000@yahoo.com.cn.