微孔管曝氣增氧養(yǎng)魚及冰下越冬技術(shù)的技術(shù)報(bào)告研究2月21日修改稿

微孔管曝氣增氧技術(shù)報(bào)告一、立項(xiàng)的目的和意義池塘養(yǎng)魚實(shí)際上是一個(gè)封閉式的水生生態(tài)系統(tǒng)，一般來講，在整個(gè)養(yǎng)殖過程中基本上是在不換水或缺少換水的情況下運(yùn)行。其水質(zhì)管理主要是以少量補(bǔ)水和水質(zhì)調(diào)控處理為主，而調(diào)控的主要內(nèi)容就是增氧。因?yàn)樗谐渥愕娜苎?，不但是水中主要養(yǎng)殖的水生動(dòng)植物所必需的，同時(shí)水中各種生化反應(yīng)也都需要氧氣的參與，可以說，水中溶氧狀況的好壞是影響水質(zhì)的最重要指標(biāo)。因此水產(chǎn)工作者一直在不斷的研究和探索有效增加水中溶氧的方法，從1922年第一臺(tái)增氧機(jī)的問世，現(xiàn)在已研發(fā)出各種形式、多種規(guī)格型號(hào)的增氧機(jī)械，使得我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)得到了大幅度提高。然而，隨著養(yǎng)殖產(chǎn)量的大幅度增加，有些優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)品對(duì)水質(zhì)的要求越來越高，傳統(tǒng)的機(jī)械曝氣（葉輪式、水車式、噴水式增氧機(jī)）主要是對(duì)水體上層進(jìn)行增氧，難以對(duì)水體實(shí)行全方位立體式增氧，這也就制約了水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量的進(jìn)一步提升，同時(shí)由于水質(zhì)難以控制在適宜于水生生物生長(zhǎng)的水平，使得水中有害物質(zhì)難以去除，使得病蟲害日益嚴(yán)重，而且隨著魚病用藥的增加，對(duì)水產(chǎn)品質(zhì)量安全帶來了嚴(yán)重隱患。因此，研發(fā)和應(yīng)用新的增氧方法和增氧機(jī)械，對(duì)有效的改善水質(zhì)，增加水產(chǎn)養(yǎng)殖的產(chǎn)量和效益是十分必要的。我們進(jìn)行的這項(xiàng)池塘微孔管曝氣增氧方法及其增氧系統(tǒng)對(duì)我們北方地區(qū)的池塘養(yǎng)殖及其水生動(dòng)物冰下安全越冬的實(shí)驗(yàn)研究和推廣應(yīng)用，將是增氧技術(shù)的一次革命。二、技術(shù)特征和技術(shù)原理曝氣增氧的實(shí)質(zhì)是使氣相中的氧向液相中轉(zhuǎn)移，氣相中的氧轉(zhuǎn)移為液相中的溶解氧，是通過流體運(yùn)動(dòng)形成氣液接觸界面來完成的，稱之為曝氣擴(kuò)散技術(shù)。曝氣擴(kuò)散技術(shù)有兩種基本形式，液相流體主運(yùn)動(dòng)型和氣相流體主運(yùn)動(dòng)型。以液相流體主運(yùn)動(dòng)型的曝氣機(jī)械主要有葉輪式、水車式、轉(zhuǎn)刷式、射流式。其特征為：動(dòng)能作用于重質(zhì)液相流體運(yùn)動(dòng)，輕質(zhì)氣相流體是被動(dòng)接觸。在葉輪或轉(zhuǎn)刷攪動(dòng)處，射流口附近產(chǎn)生局部連續(xù)的氣液接觸界面。以氣相流體主運(yùn)動(dòng)型的稱為鼓風(fēng)曝氣，即由鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)輸氣相流體，經(jīng)曝氣管的擴(kuò)散作用，以升泡運(yùn)動(dòng)的方式形成氣液接觸界面，其技術(shù)特征是：動(dòng)能作用于輕質(zhì)氣相運(yùn)動(dòng)，重質(zhì)液相流體為被動(dòng)接觸，由升泡的上升運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生立體連續(xù)的氣液界面。通過以上比較，鼓風(fēng)曝氣以氣相（輕質(zhì)）流體作為主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，以立體連續(xù)升泡作為充氧形式，其氧轉(zhuǎn)化能力高于機(jī)械曝氣的優(yōu)越性是顯而易見的。鼓風(fēng)曝氣增氧的另一個(gè)特點(diǎn)是，能使整個(gè)水體充分對(duì)流，溶氧和營(yíng)養(yǎng)分布十分均勻。因此，可以說曝氣增氧技術(shù)及其應(yīng)用是一種具有立體曝氣性能的水體增氧方式，它能使空氣中的氧迅速轉(zhuǎn)移到養(yǎng)殖水體中，解決了水產(chǎn)養(yǎng)殖水體因水質(zhì)惡化和高密度養(yǎng)殖而引起水體缺氧的難題。三、研究?jī)?nèi)容與技術(shù)方案為了探索微孔管增氧系統(tǒng)的增氧效果，以及微孔曝氣管對(duì)氧氣的傳遞效率，并與傳統(tǒng)攪水式葉輪增氧機(jī)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，同時(shí)研究探討微孔曝氣增氧系統(tǒng)在傳統(tǒng)池塘養(yǎng)魚方面的應(yīng)用，以及增氧曝氣管的布設(shè)方式，密度的配備等進(jìn)行了多方面的探索，旨在為大面積應(yīng)用提供依據(jù)。（一）微孔曝氣管增氧能力試驗(yàn)：應(yīng)用不同長(zhǎng)度的微管曝氣管進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)算其增氧能力，為生產(chǎn)中合理應(yīng)用布設(shè)提供參考。（二）不同規(guī)格型號(hào)的微孔曝氣管的技術(shù)參數(shù)試驗(yàn)：對(duì)不同廠家、不同規(guī)格、不同型號(hào)的微孔曝氣管進(jìn)行氧利用率、充氧能力、動(dòng)力效率；阻力損失，服務(wù)面積等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，同時(shí)參考價(jià)格等因素，選擇高效，經(jīng)濟(jì)有效的曝氣管應(yīng)用于生產(chǎn)。（三）微孔曝氣增氧系統(tǒng)的安裝、布設(shè)方式試驗(yàn)：根據(jù)生產(chǎn)中對(duì)溶氧的要求，探索風(fēng)機(jī)型號(hào)、功率的選擇、連接管道的選用及其微孔管布設(shè)方式及密度的選用等進(jìn)行試驗(yàn)，找到適用于不同養(yǎng)殖環(huán)境、產(chǎn)量的配套方案。（四）微孔管增氧與葉輪式增氧機(jī)的對(duì)比試驗(yàn)：通過對(duì)比試驗(yàn)，找出這兩種增氧設(shè)備在動(dòng)力效率，增氧能力及增氧效果方面的差異。以便在應(yīng)用和推廣這項(xiàng)新式增氧方式時(shí)更有說服力。（五）微孔管冰下曝氣補(bǔ)氧促進(jìn)魚類安全越冬試驗(yàn)：應(yīng)用微孔增氧技術(shù)探索在北方池塘魚類冰下越冬補(bǔ)氧的技術(shù)及其使用方法。四、試驗(yàn)結(jié)果分析：（一）微孔管曝氣增氧系統(tǒng)的組成：微孔管曝氣增氧系統(tǒng)主要包括提供氣源的機(jī)械連通配氣管道及霧化曝氣管組成。1、氣源機(jī)械：氣源設(shè)備主要是鼓風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)有羅茨風(fēng)機(jī)和層疊風(fēng)機(jī)。選擇合適的風(fēng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)是在相同電耗和系統(tǒng)通氣阻力下最終產(chǎn)生風(fēng)量大小。2、輸氣管道（主管道）：是連接風(fēng)機(jī)和曝氣管的管道系統(tǒng)。鼓風(fēng)機(jī)連接增氧管后口經(jīng)變小，管道產(chǎn)生的阻力使得部分留在鼓風(fēng)機(jī)殼內(nèi)無法出去，其實(shí)際的出氣量將會(huì)有效降低。管道越長(zhǎng)，口徑越小，產(chǎn)生的阻力也將越大，實(shí)際的增氧效果也必然受到影響。存留在機(jī)殼內(nèi)的空氣越多，電機(jī)消耗的功率越大，電機(jī)發(fā)熱溫度過高時(shí)容易燒掉。我們經(jīng)過試驗(yàn)、采取風(fēng)機(jī)出口安裝儲(chǔ)氣桶和適當(dāng)增加配氣管道的口徑和盡量縮短輸氣管的長(zhǎng)度來解決這個(gè)問題。經(jīng)試驗(yàn)一般功率在3kw以上的風(fēng)機(jī)，儲(chǔ)氣桶的容積在1000升左右為宜，送氣主管道在100m以內(nèi)口徑應(yīng)在75～100mm左右，低于100米?？蛇x擇輸氣管口徑在50～選用的主管道的輸氣管為PVC下水管，輸氣支管為20mm口徑的pvc下水管和3、微孔曝氣管：是作為曝氣增氧系統(tǒng)的核心終端設(shè)備，采用氧利用率來評(píng)價(jià)曝氣管（器）的技術(shù)性能，當(dāng)然是曝氣管的氣孔越細(xì)越好，但是，微孔曝氣管需要一定的壓力（0.05mpa）來沖破管壁的阻力；而在水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)中，越細(xì)的孔也越容易被管壁上滋生的細(xì)菌膜堵塞（一般在使用15～20d左右）。常見的曝氣管（器）最早是廣泛應(yīng)用于污水的處理及河道復(fù)氧試驗(yàn)中，常見的曝氣器有：剛玉微孔曝氣器（類似于氣石），是由剛玉砂加陶瓷黏合劑燒結(jié)而成；旋混曝氣器，是通過對(duì)空氣的旋流、阻擋、碰撞以充分破碎氣泡；膜片式微孔曝氣器，是通過在硅橡膠膜電上打孔來實(shí)現(xiàn)沖氣曝氣，而現(xiàn)在在水產(chǎn)養(yǎng)殖中普遍應(yīng)用的是管式微孔曝氣器，即微孔管。有兩種方式，一種是在硬質(zhì)或軟質(zhì)的pvc管上打孔，另一種是由新型高分子合成橡膠制成的皺皮軟管，其主要特點(diǎn)是：一次成型，不需要人工打孔，當(dāng)一定壓力的空氣注入后就會(huì)開啟微孔管，沒有氣體通過時(shí)，氣孔就會(huì)關(guān)閉，有效地阻止了水的回流和污物的阻塞。而且其氣孔直徑較小，一般在微米級(jí)（20～50um）其曝氣管的外徑在14～16mm，內(nèi)徑是10～12mm。通過我們對(duì)各種曝氣器、曝氣管的比較試驗(yàn)、分析，認(rèn)為在現(xiàn)階段應(yīng)用在池塘養(yǎng)魚的曝氣管以選用高分子微孔軟管為好。其綜合指標(biāo)為：管外徑16mm，內(nèi)徑12mm，微孔直徑20～50um，氣泡直徑0.5～2mm，空氣流量m3／hrm，動(dòng)力功率2kg／kw·h，增氧功率1.804、微孔曝氣管的布設(shè)方式到目前為止，微孔管曝氣增氧只是一種增氧方式，是建立在需應(yīng)用者人工布設(shè)的一個(gè)增氧系統(tǒng)。因此，研究和探討微孔管的布設(shè)方式，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行及增氧效果的好壞將產(chǎn)生重要的影響。目前微孔管的布設(shè)有兩種方式：微孔管增氧是現(xiàn)階段十分有效的增氧和改善水質(zhì)的手段，為了充分發(fā)揮其效能，合理配置是至關(guān)重要的。根據(jù)反復(fù)試驗(yàn)比較分析，提供以下合理配置方案：（1）功率配置：風(fēng)機(jī)出氣風(fēng)壓不低于35005000mm汞柱（4570kpa），宜選用三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)，每畝0.10.15kw。（2）管道安裝：鼓風(fēng)機(jī)出氣口要安裝儲(chǔ)氣倉(cāng)和排氣閥，充氣可采用集中供氣或分池供氣的方法，單池或多池并聯(lián)的形式，主管道與充氣管有閥門控制，便于調(diào)節(jié)氣量。也可以采用調(diào)速電機(jī)來調(diào)節(jié)氣量的方法控制，避免能源的浪費(fèi)。（3）曝氣管的配置：曝氣管的配置包含兩方面的意義，一是總長(zhǎng)度要與風(fēng)機(jī)功率相匹配，另一個(gè)是要與一定的服務(wù)面積相適應(yīng)。在水深1.5～2m范圍內(nèi)，一臺(tái)3kw的50羅茨風(fēng)機(jī)可配置微孔曝氣管1500m左右，而在池塘畝產(chǎn)6、微孔曝氣增氧效果分析經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析和實(shí)際應(yīng)用，證明微孔管曝氣系統(tǒng)能有效的增加水體底部溶氧，據(jù)試驗(yàn)表明，在相同名義功率，功率（1.5kw）其射流式增氧機(jī)的增氧能力是0.66kg／h。而從我們3年來實(shí)際應(yīng)用的對(duì)比試驗(yàn)表明，在相同的產(chǎn)量情況下，一臺(tái)37、冰下曝氣補(bǔ)氧促進(jìn)魚類安全越冬試驗(yàn)效果分析在我國(guó)北方地區(qū)冬季氣候寒冷，冰封期長(zhǎng)達(dá)100多天，最大冰層厚度達(dá)到80～100cm，養(yǎng)殖魚類的安全越冬期冰下的使用結(jié)果表明，效果是十分明顯的，在2009年鞍山地區(qū)冬季50年一遇的嚴(yán)冬，多達(dá)20余次的降雪，在沒有打冰眼，沒有掃雪的情況下，在越冬魚類密度在2000公斤／畝的情況下，取得100%根據(jù)冰下水中溶解氧的變化及產(chǎn)耗氧綜合分析表明，冰下溶解來源主要依賴于浮游植物的光合作用，一般產(chǎn)氧量為2.34mg／l·d（12.45～0.21），而耗氧主要來源于越冬魚類，一般是在0.03g／kw·h，如果越冬密度在2kg／m3。則相當(dāng)于每天1.44g／m3。水呼吸耗氧0.82mg／l·d，底質(zhì)耗氧0.17mg／若水呼吸0.60mg／l·d，魚和大型浮游動(dòng)物1.47mg／l·d，底質(zhì)耗氧0.17mg／l·d，共計(jì)2.24mg／l·d，產(chǎn)耗相抵，大致平衡，如果產(chǎn)氧取低值0.58mg／l·d，則嚴(yán)重缺氧。根據(jù)生產(chǎn)情況布設(shè)的曝氣管密度和配的風(fēng)機(jī)功率，每天開機(jī)1h即可滿足其氧氣需要，在正常情況下我們是采取3～5d開機(jī)5h左右，特殊氣象條件（如雪天不掃雪），可適應(yīng)增加曝氣次數(shù)和時(shí)間。為了防止冬季結(jié)冰堵塞或凍壞管道的問題，可采用以下方法加以解決，一是把主管道置于冰下水中，在冰土層下與風(fēng)機(jī)相連，為防止水倒流，在主管道與風(fēng)機(jī)口連接處增設(shè)止回閥。另一種方法是把主管道與支管（軟管）斷開沉入水底，使用時(shí)再連接的方法，還可以采用支管道放在冰上，同時(shí)打冰眼與曝氣管連接曝氣。8、微孔增氧技術(shù)在增氧和改善水之中的作用微孔增氧與葉輪式、水車式傳統(tǒng)增氧機(jī)最大的不同就是不但可以增氧，還具有促進(jìn)水體上下垂直運(yùn)動(dòng)、加快池底有機(jī)物分解和降低有害物質(zhì)濃度的多重作用。（1）增氧效果好由于微孔管在水下曝氣增氧，增氧效果明顯優(yōu)于其他增氧方式，微孔管增氧與葉輪機(jī)增氧養(yǎng)蟹對(duì)比試驗(yàn)表明，增氧設(shè)施開啟2h后（凌晨5點(diǎn)）的溶氧比較：水面100cm處，微孔管增氧（8.5mg/L）>葉輪增氧（4.97mg/L）>無增氧（2.55mg/L）,微孔管增氧與傳統(tǒng)葉輪式增氧機(jī)相比，增氧效率提高68（2）消除分層，促進(jìn)水體交換池塘養(yǎng)魚泛塘大部分出在陰雨天，氣壓低，氣溫驟降的天氣易出現(xiàn)的，究其原因就是由于高溫季節(jié)而出現(xiàn)的水體溫躍層、氧躍層而造成的，由于氣候條件改變，使得下層的無氧水與上層水對(duì)流，使得整個(gè)池塘缺氧，再加上由于底層有機(jī)物上升消耗大量的氧氣，更加劇了耗氧因素，從而導(dǎo)致泛塘死魚的發(fā)生。應(yīng)用微孔管增氧對(duì)池塘這些不利于養(yǎng)魚的物理因素將被打破，由于在池底部分從其增氧，使得上下水層的溫度和溶氧都趨于一致，耗氧因素消除，氣象條件改變，也就消除了泛塘事故的發(fā)生。（3）改善底層環(huán)境，消除有害物質(zhì)同樣由于上下水層的充分交換，水底層溶氧條件的改善，溶氧水平的提高，有利于池塘的氧化反應(yīng)，加快池底有機(jī)物的分解，有效降低硫化物、亞硝酸鹽、氨氮等有害物質(zhì)的濃度，達(dá)到防病和立體養(yǎng)殖的效果，促進(jìn)養(yǎng)殖動(dòng)物的生長(zhǎng)效果。（4）節(jié)能降耗由于微孔增氧比其它增氧方式、增氧效果好，增氧動(dòng)力效率高，因而具有良好的節(jié)能降耗作用，據(jù)試驗(yàn)表明，使用微孔管增氧與葉輪增氧機(jī)相比可節(jié)能50～70%，一般來說，微孔管增氧設(shè)施的配置為葉輪增氧機(jī)的1/21/3。由于微孔管增氧，主機(jī)是安裝池塘邊，電器設(shè)備不入水，因此具有安全、噪音小等特點(diǎn)，特備適合于河蟹、蝦等喜歡安靜的水生動(dòng)物的攝食和生長(zhǎng)。9．微孔管曝氣增氧技術(shù)的應(yīng)用及推廣該項(xiàng)技術(shù)從2007年開始試驗(yàn)，到2008年市科技局立項(xiàng)，再到2009～2010年的大面積應(yīng)用試驗(yàn)，已進(jìn)行了三年多時(shí)間，現(xiàn)已推廣到省內(nèi)的鞍山、沈陽、遼陽、營(yíng)口、鐵嶺等十多個(gè)市縣，三年來累積推廣面積8000多畝。曝氣增氧最早見于污水處理、河水復(fù)氧，以及觀賞魚水族箱用的曝氣管、商場(chǎng)飯店囤養(yǎng)魚蝦用的氣石等已廣泛應(yīng)用，只是由于出風(fēng)設(shè)備、曝氣材料的不完善，動(dòng)力增氧效率低下，而沒有應(yīng)用于漁業(yè)生產(chǎn)中。我們?cè)?007～2008年經(jīng)反復(fù)比較、多次考察，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)合成橡膠和其它配料制成的啟閉式微孔曝氣軟管，具有能啟閉、孔小、氣泡小、不易堵塞、造價(jià)低等特點(diǎn)。用這種曝氣管與鼓風(fēng)機(jī)配套形成的微孔管增氧系統(tǒng)應(yīng)用于常規(guī)池塘養(yǎng)魚的增氧中，應(yīng)該具有廣泛的應(yīng)用開發(fā)前景。2008年首次引進(jìn)三臺(tái)2.2kw的微孔管曝氣增氧系統(tǒng)應(yīng)用于養(yǎng)魚生產(chǎn)中獲得了成功，并在當(dāng)年的越冬試驗(yàn)中取得了較好的效果。到2009年鞍山地區(qū)已推廣550畝，到2010年已推廣到沈陽、遼陽、鐵嶺、營(yíng)口等，推廣面積已達(dá)到8000畝。五、總體性能指標(biāo)與國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)的比較微孔管大面積應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖中，始于2005年的江蘇、浙江、上海等省市、目前這些省份的微孔管增氧技術(shù)主要應(yīng)用于南美的對(duì)蝦、河蟹、梭子蟹、羅氏沼蝦、青蝦、小龍蝦、刺參、鮑魚等名優(yōu)養(yǎng)殖品種。而我們應(yīng)用的范圍更廣、特別是廣泛應(yīng)用于各類池塘養(yǎng)殖、品種包括了已有的海淡水魚、蝦、蟹等，同時(shí)應(yīng)用在工廠化養(yǎng)魚、觀賞魚養(yǎng)殖等領(lǐng)域，均取得了明顯的效果，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。特別是在風(fēng)機(jī)、曝氣管的配置、布設(shè)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，適用于各種水域環(huán)境的解決方案。六、技術(shù)的創(chuàng)造性與先進(jìn)性該項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧技術(shù)的一次突破和革命，改變了幾十年傳統(tǒng)水面機(jī)械增氧的效率低、成本高、難以對(duì)下層水進(jìn)行有效增氧的弱點(diǎn)。使得養(yǎng)魚水質(zhì)調(diào)控成為可能，由于水環(huán)境的改善，不但利于養(yǎng)殖生物，同時(shí)對(duì)水中的各種生化反應(yīng)更趨于合