机械增氧设备在水产养殖中的应用现状分析

赵海瑞 高 玲 朱 虹 周达辉 马合群

水产养殖是发展农业和农村经济的重要产业之一，也是农民致富的重要途径之一。传统的养鱼技术受客观条件的限制，产量得不到提高，要想大幅度提高淡水养鱼的产量，在养殖技术上要突破一系列的难关，其中，水中溶氧量的高低直接影响鱼类的摄食、生长和饲料利用率，乃至影响鱼类的生存。提高水中溶氧量是确保高密度水产养殖模式下鱼类正常生长的前提和关键。一般情况下，池塘增氧采用物理增氧、化学增氧、生物增氧和机械增氧等方式，其中机械增氧方式采用最多。当前，随着规模化、集约化、产业化水产养殖的迅速发展和混养、套养等高产高效技术的大面积推广应用，对传统的机械增氧设备和增氧方式提出了新的要求。因此，掌握和了解高密度养殖模式下的机械增氧设备的应用现状，对促进水产养殖业的持续健康发展，实现面积、产量、产值“三增”和效益提升具有重要意义。

1 机械增氧设备的主要类型和工作原理

1.1 叶轮式增氧机

1.1.1 叶轮式增氧机的工作原理

叶轮式增氧机主要由电动机、减速箱、叶轮、支撑杆、浮球和电机罩等组成。通过电动机带动叶轮转动搅动水体，使水形成旋流，把水从下层提到表层，形成水涡和水花，增大水和空气的接触面积，加快空气中氧气在水中的溶解。从而使水中含氧量增加。形成能裹入空气的水幕，不仅扩大了气液界面的表面积，而且气液间的双膜变薄，并不断更新，促进了空气中氧气的溶解速度。搅拌时还把水中原有的有害气体，如硫化氢、氨、甲烷、二氧化硫等通过曝气从水中解吸出来，排入空气中。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，并且立即被搅成微气泡进入叶轮压力区，有利于提高空气中氧气的溶解速度，提高增氧效率。

1.1.2 叶轮式增氧机的特点

叶轮式增氧机具有增氧、搅水、曝气等综合作用，其增氧能力、动力效率均优于其他机型，是采用最多的增氧设备。叶轮增氧机的推流方向是以增氧机为中心作圆周扩展运动的，比较适宜于短宽的鱼溏。但是叶轮式增氧机运转噪声较大，一般用于水深1 m以上的大面积的池塘养殖，在耗电量及水域较大时不方便布置。

1.2 水车式增氧机

1.2.1 水车式增氧机的工作原理

水车式增氧机主要由击水叶轮、电动机、机架、减速器和浮筒等构成。通过减速器带动叶轮旋转，把水均匀而弥散地泼向空中与空气中的氧气充分混合带进水内，同时叶轮的搅拌产生波浪和水流，使水中超饱和的氨、二氧化碳、甲烷、硫化氢等有害气体逸出，这样增加水中的含氧量，改善了水质，使虾、鳗有个良好的生态环境，促进其生长发育，防止浮头死亡，从而达到稳产、高产的目的。

1.2.2 水车式增氧机的特点

水车式增氧机具有良好的增氧及促进水体流动的效果，适用于淤泥较深、水体较浅、面积为1 000～2 540 m2的池塘水域使用，一般用在虾池，适合虾类的生活习性和生态环境，有利于虾的健康生长。

1.3 微孔曝气式增氧机

1.3.1 微孔曝气式增氧机的工作原理

微孔曝气式增氧机主要由微孔曝气增氧管、曝气盘和支架、风机（多采用罗茨风机、漩涡气泵）、通气主管、辅管、软管、接头等设备组成。利用风机，通过铺设在池塘内的微孔曝气增氧管对池塘水体充气，快速消除池塘水体跃层，送进气泡发生器(如微孔陶瓷、微孔管、微孔砂轮等)，并最终以气泡的形式在较深的水层中释放出来，对水体进行立体曝气增氧，充分改善池塘水体尤其是池塘底层水体的溶解氧水平，优化养殖水体环境，促进养殖生物生长。

1.3.2 微孔曝气式增氧机的特点

微孔曝气式增氧机是当前较成熟的一种增氧设备。它利用空气微泡增加水体溶解氧量，生成20～30 μm的的气泡在水中处于烟雾状飘散，上升速度缓慢，最大限度在水中扩散，因而取得了显著的溶氧效果，保证水体溶氧均衡，减少水层温度差异，使水体活化。同时不会对养殖的水产品造成机械损伤，不会干扰其生长环境。

1.4 活水机（又称耕水机）

1.4.1 活水机的工作原理

活水机主要由防护罩、机电总成、连接板、活水臂、活水板、固定拉杆、浮圈等组成。依据流体力学原理和阳光、风能、空气和生态平衡的相互作用理论，着力改善水底缺氧、水质腐败、生态失衡的情况，用超节能的驱动装置，将底层水纵向提升，横向推动，利用阳光、风能、空气，在低能耗、少投入的前提下，长效利用充足的自然资源，形成特定的流态，通过风能曝气、空气接触溶氧、藻类光合作用增氧、紫外线辐射等途径，使整个水体表层与底层溶解氧、水温值趋于一致。

活水机利用上述原理，使流动性差的水有效地流动起来，通过太阳、风及被活化的水底（能通过光合作用产生氧的水生物）等自然的力量，使水体保持其活力和生命力，从而达到水体自净、生态平衡的目的。

1.4.2 活水机的特点

（1）质量轻，运输方便。若使用高强度橡胶胎作为浮圈，充放自如。使用时充气，不用时放气，方便运输。

（2）活水效果佳。使用三片大面积活水板，搅水力量大，有效活水范围广。

（3）活水机主要作用在于搅活池塘中的水，但增氧能力较差。

2 机械增氧设备应用现状

国内增氧设备的研发始于20世纪70年代，90年代以来随着水产养殖产业的持续升温、养殖密度的提高和高产高效养殖技术的推广应用，增氧设备迎来了一个快速发展期。尤其是近几年在主要水产养殖省（市），增氧设备已作为特色农机具列入农机购置补贴目录，享受财政补助，增氧设备呈现加速发展的态势。同时，设备的种类也多元化发展，在传统叶轮式、水车式、射流式、注气式增氧机的基础上，出现了微孔曝气式增氧机和活水机（又称耕水机）等新型增氧设备，其中，微孔曝气式增氧机发展势头强劲，应用范围每年都在加大。应用现状具备以下特点：

（1）增氧设备增速虽快，但总量仍然不足。增氧机的配套数量与养殖面积的大小和养殖密度的高低成正比，水面越大、密度越高对增氧机的需求量越大。按现有增氧机动力效率和有效增氧面积，理论上产量在15 000 kg/hm2以上的，每千亩养殖面积至少配套3 kW增氧机134～167台或6～7.5 kW/hm2，但现有装备数量难以满足需要。

（2）叶轮式增氧机占主导，装备结构不尽合理。由于传统习惯和对新机型的滞后认识，无论养殖的是常规品种还是名优品种，叶轮式增氧机都是养殖户的首选。从江苏省南京市2011年享受财政补贴的1 270台增氧机分类统计中可以看出，有叶轮式增氧机1 004台，占总量的79.1%；水车式增氧机9台，占总量的0.7%；微孔曝气式增氧机257台，占总量的20.2%，其中微孔曝气式增氧机所占的比例比前几年有大幅度的提高。

（3）养殖户对成本因素考虑的较多，对增产增效的预见不足，习惯性地把增氧机当“救命机”，把增氧作为一种应急措施，忽视增氧机对池塘中下层水体溶氧的提高、有害物质的分解和水质改良的重要作用，在实际使用中一旦鱼类浮头、“泛塘”现象缓解就停止增氧，造成曝气不充分，水体对流、水层交换效果不明显等问题。池塘水体的溶氧安全得不到有效保障，更难达到淡水鱼类养殖正常摄食、生长所需的不低于3 mg/L的溶氧要求，进而影响鱼类的生存和生长。

3 机械增氧设备发展趋势

3.1 增氧设备将向节能低耗、高效可控的方向发展

传统的增氧设备高耗低效，靠人工操作，而微孔曝气式增气机的微孔管道容易堵塞和老化。因此，设备水平的提升、性能的改善将成为增氧机械今后发展的重点，从人为操控向自动控制、智能增氧转换，从高能耗向节能型转变是今后的发展方向。

3.2 采用不同类型增氧设备进行混合增氧将得到应用与发展

有些养殖户利用设备结构和增氧原理上的差异，在同一养殖水域安装两种不同的增氧设备，优势互补、配合使用、混合增氧，取得了较为理想的增氧效果。如在养殖南美白对虾中采用微孔曝气式增氧机和水车式增氧机进行混合增氧；在翘嘴红鲌混养塘中，采用活水机增氧为主，叶轮式增氧为辅的混合增氧方式，产量可达18 981 kg/hm2，同比增产11.3%。此外，将活水机与微孔曝气式增氧机或叶轮式与水车式增氧机配合使用，也都取得了较好的效果，这些混合增氧方式在高产高效养殖模式下对提高池塘整体增氧效果、确保溶氧安全提供了新的发展思路，也将是机械增氧设备应用的新方向。