浅析水产养殖增氧设备的应用现状与发展趋势

滕兆丽 王智 黄盛杰

0 引言

中国是世界上最大的水产养殖和消费大国，水产养殖产量约占世界水产养殖总产量的2/3。随着我国水产养殖规模化、集约化、工厂化和产业化步伐的加快，高密度水产养殖技术应用范围越来越广，各类增氧设备的研发日新月异，极大地促进了行业的快速发展。在众多的增氧方式中，机械增氧方式应用最为广泛，推广应用机械增氧技术，对推动水产养殖业高质量发展，提升水产养殖的产量和质量具有十分重要的现实意义。

1 增氧机的工作机理

1.1 水跃

增氧机工作时，可增加水与空气的接触面积和接触时间。当涌出的水掉落到水表面时，会增加水分子之间的压力，并促进氧气溶解到水中。因此，提高水跃高度（即重力增氧）是提高增氧机作业效率的有效途径之一。

1.2 液面更新

增氧机的提水作用使水－空气界面不断更新，可让底层缺氧水与空气充分接触。水面激起的波浪形成包裹在空气中的水幕，增加了水－空气界面的接触面积。液面更新越频繁，增氧效果越好，因此，提高增氧机的提水量（即液面更新式增氧），可以有效提升增氧机作业效率。

1.3 负压进气

部分增氧机依靠水循环中产生的负压引入空气，可以有效地将空气和水混合，增加渗透面积，提高渗透速率，达到增氧的目的。增加进气量并减小气泡粒度（即负压渗溶增氧），是流水养殖中增氧的主要方法。

1.4 借氧储备

在夏季晴天时，当水体中的溶解氧达到饱和状态时，增氧机可以搅动底部水体，在不影响上部水体的情况下，将富含氧气的上部水压至底层水体，进行氧气储存，用于水生生物分解和消耗。

1.5 曝气作用

利用增氧机的搅拌作用，将水中的H2S、NH3等有害气体排出；同时，提升底层水体，让池底有机物上升到水体表面分解，可以有效预防水体缺氧。

2 增氧设备的主要类型其特点

2.1 叶轮式增氧机

叶轮式增氧机主要由电动机、减速箱、叶轮、支撑杆、浮球和电动机罩组成，具有增氧、搅拌水体和曝气的综合作用。该机增氧能力和动力效率均优于其他类型增氧机，动力效率约为1.2～1.8kg/（kW·h），是目前使用最多的增氧机，通常用于水深超过1m的大面积池塘养殖，水域较大时不便安装，运行噪音较大[1]。

2.2 水车式增氧机

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，动力效率约为1.0～1.3kg/（kW·h）。该机通过搅水板搅动表层水体，增加养殖水体与空气的接触面积，从而增加水体的溶解氧含量，达到良好的增氧效果。水车式增氧机具有动力效果好、推流混合效果好、旋转线速度低等优点，不会对鱼虾造成损伤[2]。

2.3 喷水式增氧机

喷水式增氧机将增压泵和马达置于中央，设置一个环形浮标，不设减速系统，使用电机直接驱动泵旋转，是抽水兼顾增氧的一机两用型增氧机。该机喷射扬程高，能量消耗大；但由于仅抽吸上层水体，增氧率低，动力效率仅为0.65kg/（kW·h）。喷水式增氧机具有一定的增氧功能，可以在短时间内迅速增加表层水体的溶解氧含量，且具有艺术装饰效果，适合在旅游区的花园及观光鱼塘中使用[3]。

2.4 射流式增氧机

射流式增氧机主要由浮体、射流器和机架组成，工作原理是通过射流器形成高速射流，将外界空气以微小气泡形式混入水流，达到增氧目的。射流式增氧机能快速增加水中溶解氧，有效地减少鱼池中的废气，提高生物的成活率，促进上下层水体的对流交换，避免水中溶解氧的隔断分层，可提高水质[4]。射流式增氧机作业时，由射流器将水流动能转换为压力能，能量损耗较多，动力效率较低，约为0.6～0.8kg/（kW·h）。

2.5 管式增氧机

管式增氧机由电机、提水管、浮筒、叶片等组成。该机工作时，叶片在电机驱动下高速转动，管内的水体由叶片推向水面，通过提水管四周开设的喷水口，呈雾状喷向空气，管内连续有底层水补充，从而使底层缺氧水体得到增氧曝气[5]。由于管式增氧机提水管长、喷水孔细小，水体在流动过程中阻力较大，形成的水流和波浪太小，因此动力效率较差，仅为0.9～1.0kg/（kW·h）。

2.6 吸入式增氧机

吸入式增氧机通过产生负压将空气送到水中，形成涡流混合，并将水向前推动。因此，该机混合能力很强，对下层水体的增氧能力比叶轮式增氧机强，但对上层水体的增氧能力较弱[6]。

2.7 涡流式增氧机

涡流式增氧机由电动机直接驱动水下涡轮机，涡轮高速旋转时，产生高速水流，在涡轮室内产生负压，使空气不断进入水体。此外，涡轮具有一定的搅拌作用，可使空气和水充分混合[7]。涡流式增氧机结构简单、成本低，重量轻且易于使用，主要用于冰下水体增氧，增氧效率一般，动力效率约为1.2～1.8kg/（kW·h）。

3 增氧机的应用领域

3.1 增氧救鱼

在高产鱼池及污水养殖水域，经常会因为水体缺氧，出现鱼头向上浮于水面、游动失常、萎靡不振的情况，严重时鱼甚至会窒息死亡。使用增氧机向水体增氧，可解除“浮头”，及时救鱼。

3.2 改善水质

增氧机在鱼池中运转，能使池水缓慢旋转并产生上下对流，加速肥料分解，提高水中溶氧量；同时，可预防“浮头”，增加鱼类摄食量，促进鱼类新陈代谢，提高增肉率。使用增氧机可大幅度地提高鱼池饲养密度，增加单产，是高密度水产养殖的必备设备。

3.3 鱼池越冬

在长期冰封的越冬鱼池，由于水中溶解氧只有消耗，没有补充，冰层下的鱼类会因缺氧而窒息死亡。在冰孔中使用增氧机，能起救鱼作用。

3.4 污水净化

用增氧机在曝气池、曝气湖处理城市生活污水及工业污水，可降低生化耗氧量，溶解释放水中有毒气体，氧化水中有毒物质，净化污水，保护水产资源。

3.5 水产运输

小型增氧机适用于活鱼车（船）运输，能够提高运输效率，降低鱼的死亡率；也可用于工厂化养鱼和活鱼商店鱼池的增氧，以及曝气模拟试验等。

4 增氧机应用现状

4.1 设备总量不足

最近几年，我国增氧机保有量快速增长，但对照我国水产养殖需求，按现有增氧机的动力效率和有效增氧面积估算，设备缺口仍然很大[8]。

4.2 设备结构不合理

目前，叶轮式增氧机占据市场主导地位，其他类型的增氧机发展较为缓慢。据统计，叶轮式增氧机曾一度占有近90%的市场份额，这与名特优水产养殖的发展趋势相背离。

4.3 设备使用不合理

普通养殖户更加关注养殖成本，通常只在应急情况下使用增氧机，在鱼的“浮头”和“泛塘”现象减轻时，就会立即关闭增氧机，停止供氧，从而导致水体对流曝气不充分、水层交换效果不明显等问题。设备使用不合理不仅不能有效地保证池塘水中溶解氧的安全性，更难满足淡水鱼的正常摄食和生长所需要的溶解氧要求，进而影响鱼类的生长和品质。

5 增氧机发展趋势

5.1 向节能低耗、高效可控发展

由于部分增氧机作业效率低、能耗高，人工操作复杂，推广难度较大。因此，应加快提升增氧机的装备水平，重点完善装备性能，提高自动化控制水平，推进增氧机向节能低耗方向发展[9]。

5.2 向水体净化方向发展

池塘中水产鱼类的排泄物过多或水产食料投放过度都会造成严重的富营养化现象，解决水体污染问题是目前水产养殖业健康发展的前提。在增氧机研发中，应有效地利用当今的生物净化技术，在增氧的同时兼顾对水产养殖水源污染进行治理[10]。

5.3 向混合增氧的方向发展

结合增氧机的工作原理以及产品结构特点，在同一片水产养殖水域中，根据水产的生长习性等特点，安装使用不同类型的增氧机，利用增氧机设备的差异性，优势互补，能将溶氧效率发挥到最佳，可以取得良好的增氧效果。例如：采用微孔曝气式增氧机和水车式增氧机进行混合增氧，或利用活水机和叶轮增氧机进行混合增氧，均能大大提升增氧效果，提高养殖产量[9]。

6 结论

在水产养殖领域，增氧设备应用非常广泛，应用机械增氧技术可以很好地解决水产养殖中溶解氧缺乏、水体污染等问题。尽管我国的增氧机产品相比以往有了很大的发展，但在应用方面仍存在设备总量不足、不同种类增氧机发展不平衡、使用手段不合理等问题。提高机械增氧技术水平，可有效提升水产养殖的产量与质量，增加水产养殖的经济收益，促进水产养殖业持续稳步健康发展。