孫 棟，陳有光，段登選 陳金萍，鞏俊霞，劉紅彩(山東省淡水水產(chǎn)研究所，山東 濟(jì)南 250117)

工廠化循環(huán)水養(yǎng)魚(yú)池曝氣釋放器養(yǎng)殖效果的研究

孫 棟，陳有光，段登選 陳金萍，鞏俊霞，劉紅彩(山東省淡水水產(chǎn)研究所，山東 濟(jì)南 250117)

采用自行研制的曝氣釋放器裝置——工廠化養(yǎng)魚(yú)池曝氣釋放器，在工廠化循環(huán)水養(yǎng)魚(yú)車間的6個(gè)試驗(yàn)池進(jìn)行了2種曝氣釋放器試驗(yàn)池排污量、溶氧分布檢測(cè)以及羅非魚(yú)養(yǎng)殖試驗(yàn)。結(jié)果表明：該增氧裝置增氧顯著、養(yǎng)殖效果良好，與無(wú)罩曝氣釋放器相比溶解氧高出2.46 mg/L，養(yǎng)殖產(chǎn)量提高了34.21%，且能使水體產(chǎn)生輕微蝸流，有利于魚(yú)池污物排放和魚(yú)類的生長(zhǎng)，適合于工廠化循環(huán)水養(yǎng)魚(yú)池養(yǎng)殖生產(chǎn)。

工廠化養(yǎng)魚(yú)池；循環(huán)水；曝氣釋放器；養(yǎng)殖效果

目前，工廠化流水養(yǎng)魚(yú)池多采用帶孔布?xì)夤芑蛏沉０羝貧夥绞?，其主體結(jié)構(gòu)多采用鐵件來(lái)制作，由于易被銹蝕而影響其使用壽命；布?xì)夤芑蛏沉０粼诔貎?nèi)設(shè)置不合理，一般滿池布置，出氣孔位置高低不一，常出現(xiàn)氣泡大小不一、分布不均勻，影響了增氧效果；布?xì)夤芑蛏沉０舳酁楣潭ò惭b，位置不易調(diào)換，影響捕撈及維修操作；而且由于布置過(guò)于集中或分散，造成池中死角太多，污物沉積較多，加之氣流、水流無(wú)序，易造成池水渾濁，污物不易排出，“水呼吸”高，影響了養(yǎng)殖效果[1～8]。針對(duì)現(xiàn)有的養(yǎng)魚(yú)池曝氣裝置存在著污物多且不易排放、池水渾濁、捕撈難、維護(hù)不便、固定困難、耗能高、養(yǎng)殖效果差等諸多弊端。山東省淡水水產(chǎn)研究所自行研制了養(yǎng)魚(yú)池曝氣裝置——工廠化養(yǎng)魚(yú)池曝氣釋放器[9]，并于2008年3月至5月對(duì)該裝置進(jìn)行了羅非魚(yú)養(yǎng)殖效果試驗(yàn)，結(jié)果表明工廠化養(yǎng)魚(yú)池曝氣釋放器曝氣氣泡小而均勻、增氧效率高，且導(dǎo)流罩能使較高溶氧的水團(tuán)不斷向魚(yú)池各處擴(kuò)散，所產(chǎn)生微循環(huán)水流易于積污排放，從而可提高養(yǎng)殖密度。

1 材料與方法

1.1 曝氣釋放器結(jié)構(gòu)

工廠化養(yǎng)魚(yú)池曝氣釋放器(以下簡(jiǎn)稱曝氣釋放器)，是在工廠化養(yǎng)魚(yú)池內(nèi)使用、以羅茨鼓風(fēng)機(jī)提供氣源、組裝式結(jié)構(gòu)、空氣增氧曝氣裝置。該主體采用的是PVC材質(zhì)，其環(huán)網(wǎng)布?xì)夤懿捎玫氖黔h(huán)網(wǎng)敷設(shè)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)5排布?xì)夤?；布?xì)夤苌戏皆O(shè)計(jì)了定位管，每排布?xì)夤苌嫌?個(gè)定位管，便于安裝沙粒棒，通過(guò)選擇不同規(guī)格的沙粒棒來(lái)調(diào)整曝氣釋放器曝氣量的大小。環(huán)網(wǎng)布?xì)夤芟路剑O(shè)計(jì)了2根PVC砂管作底座，砂管管徑可調(diào)整，內(nèi)裝黃沙，管口封堵，增加了裝置的穩(wěn)定性，就制成了無(wú)罩曝氣釋放器，并投入生產(chǎn)使用。但在實(shí)際使用中，發(fā)現(xiàn)池水渾濁且不易排污，影響使用效果。因此，對(duì)無(wú)罩曝氣釋放器加以改進(jìn)，方法是在環(huán)網(wǎng)布?xì)夤苌戏郊釉O(shè)圓弧形PVC導(dǎo)流罩，導(dǎo)流罩與砂管底座形成一定的夾角，即工廠化養(yǎng)魚(yú)池曝氣釋放器(圖1)[10～13]。

1.2 試驗(yàn)池選擇和曝氣釋放器安裝

試驗(yàn)池選擇玻璃鋼圓形流水池，直徑4.8 m，池壁高1.2 m，池底為鍋底形，排污口在池底正中，池內(nèi)維持水深1.0 m。

曝氣釋放器安裝在流水池內(nèi)距離池壁0.5 m處，導(dǎo)流罩高出水面5 cm，如圖2所示。

1、導(dǎo)流罩；2、平座管卡；3、PVC-U專用膠；4、直管；5、三通；6、彎頭；7、管堵；8、砂管；9、環(huán)網(wǎng)管；10、沙粒棒；11、導(dǎo)流罩U形口；12、總進(jìn)氣管口；13、四通；14、定位管圖1 工廠化養(yǎng)魚(yú)池曝氣釋放器結(jié)構(gòu)Figure1 Thestructureofthereleaseofaerationdevice1、供氣閥；2、供水閥；3、溢水水位管；4、排污閥圖2 曝氣釋放器的安裝Figure2 Theinstallationofthereleaseofaerationdevice

1.3 工廠化封閉式養(yǎng)魚(yú)系統(tǒng)水源及工藝流程

循環(huán)水系采用工廠化封閉式養(yǎng)魚(yú)水處理系統(tǒng)，根據(jù)水處理工藝流程(圖3)，養(yǎng)殖水通過(guò)溢流管輸送到循環(huán)泵池，再由水泵提水，循環(huán)水經(jīng)砂濾罐、蛋白質(zhì)分離器、臭氧發(fā)生器、活性炭處理器、生物濾池、紫外線消毒和氧氣錐設(shè)施設(shè)備水處理后，進(jìn)入流水池中，實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖水體循環(huán)利用。經(jīng)水處理后，達(dá)到養(yǎng)魚(yú)用水要求。補(bǔ)充水系采用山東省淡水水產(chǎn)研究所院內(nèi)700 m深井水，水溫24.5 ℃，除溶解氧(0.08 mg/L)偏低、需要曝氣迅速增氧外，其他水質(zhì)指標(biāo)均符合無(wú)公害食品、淡水養(yǎng)殖用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[14]。

1、流水養(yǎng)魚(yú)池；2、沉淀池；3、循環(huán)泵池；4、砂濾罐；5、蛋白分離器；6、活性炭處理器； 7、生物接觸氧化池；8、紫外線消毒器；9、高效氧氣錐 圖3 水處理工藝流程圖Figure 3 The process chart of water treatment technology

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在工廠化封閉式養(yǎng)魚(yú)水處理系統(tǒng)中，分別選擇6口相同規(guī)格的流水養(yǎng)魚(yú)池進(jìn)行試驗(yàn)，其中A1、A2、A3和B1、B2、B3分別設(shè)置為無(wú)罩曝氣釋放器和曝氣釋放器試驗(yàn)池。

(1)循環(huán)水運(yùn)行狀況分析 2008年4月30日對(duì)循環(huán)水入池口水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)指標(biāo)及方法為： pH：電極法，GB/T6920-1986；CODMn：高錳酸鉀法，GB/T11892-1989；溶解氧：碘量法，GB/T7489-1987；氨氮：納氏比色法，GB/T7479-1987；亞硝態(tài)氮：分光光度法，GB/T7493-1987；硝態(tài)氮：酚二磺酸法，GB/T7480-1987；總氮：堿性過(guò)硫酸鉀法，GB/T11894-1989；總磷：鉬酸銨法，GB/T11893-1989[15]。

(2)排污量的確定 試驗(yàn)池排污量為排污時(shí)間×試驗(yàn)池面積×降水速度，排污時(shí)間為開(kāi)始排污到排出的黃或灰黑污水變清的瞬間[16]，測(cè)量每個(gè)試驗(yàn)池的降水速度，并計(jì)算出排污量[17]。

(3)試驗(yàn)池溶氧分布分析 2008年4月28日14:00時(shí)，對(duì)無(wú)罩曝氣釋放器的試驗(yàn)池A1進(jìn)行溶氧檢測(cè)，水溫23.3 ℃。在試驗(yàn)池水平方向共設(shè)置9個(gè)測(cè)試點(diǎn)，試驗(yàn)池中央為9號(hào)點(diǎn)，距池壁15 cm，自試驗(yàn)池A1西始以逆時(shí)針?lè)较蚓鶆蛟O(shè)置8個(gè)測(cè)試點(diǎn)，依次為1、2、3、4、5、6、7、8號(hào)。在試驗(yàn)池A1垂直方向設(shè)3個(gè)采樣層，即上層距水面10 cm，中層位于池中，下層距池底10 cm，采用乳膠管虹吸法取樣。

2008年5月15日13:45～14:10時(shí)，對(duì)曝氣釋放器池試驗(yàn)池B3，進(jìn)行溶氧檢測(cè)，水溫23.8 ℃。測(cè)試點(diǎn)設(shè)置與試驗(yàn)池A1相同。

(4)養(yǎng)殖試驗(yàn)效果與效益分析 按照羅非魚(yú)養(yǎng)殖與管理操作規(guī)程進(jìn)行養(yǎng)殖生產(chǎn)[18～20]。養(yǎng)殖試驗(yàn)周期為60 d(2008-03-10～2008-05-21)，分別對(duì)2組試驗(yàn)池放養(yǎng)和出池羅非魚(yú)重量與規(guī)格進(jìn)行測(cè)量與分析，比較其養(yǎng)殖效果。

1.5 數(shù)理處理

得數(shù)據(jù)采用SPSS 15.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[21]。采用t檢驗(yàn)對(duì)無(wú)罩曝氣釋放器和曝氣釋放器試驗(yàn)池的溶氧，以及放養(yǎng)量和收獲量進(jìn)行成對(duì)樣本均值分析[22]，以比較兩者的效果。

2 結(jié)果與分析

2.1 循環(huán)水運(yùn)行狀況

2008年4月30日對(duì)循環(huán)水入池口水質(zhì)進(jìn)行了檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果：pH 7.4、懸浮物5.8 mg/L、高錳酸鉀指數(shù)5.96 mg/L、溶解氧10.3 mg/L、氨氮1.4 mg/L、亞硝態(tài)氮1.23 mg/L、硝態(tài)氮1.7 mg/L、總氮4.69 mg/L和總磷1.92 mg/L。每個(gè)流量控制在2 m3/h左右。

2.2 排污量

試驗(yàn)池排污檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。表1結(jié)果表明：曝氣釋放器池排污時(shí)間平均為10 s，而污水排放量?jī)H為0.37 m3，即用10 s就能將池中的污物排盡。而無(wú)罩曝氣釋放器池的污水排放量和排污時(shí)間幾乎是曝氣釋放器池的10倍左右。與無(wú)罩曝氣釋放器池相比既降低了排污時(shí)間，又減少了污水排放量。排污后的水經(jīng)處理后循環(huán)使用，經(jīng)檢測(cè)其水質(zhì)指標(biāo)能滿足養(yǎng)魚(yú)用水要求。為了管理方便和排污可靠，適當(dāng)增加排污時(shí)間，無(wú)罩曝氣釋放器池和曝氣釋放器池分別排污180 s和30 s，使兩者的排污量接近于6倍，但即使增加了排污時(shí)間，無(wú)罩曝氣釋放器池排污后，其水質(zhì)仍然比較混濁，排污效果不理想。

表1 試驗(yàn)池排污檢測(cè)結(jié)果Table 1 The test result of the sewage amount in aquariums

2.3 溶氧分布比較

無(wú)罩曝氣釋放器和曝氣釋放器試驗(yàn)池溶氧分布檢測(cè)結(jié)果分別見(jiàn)表2和表3。

無(wú)罩曝氣釋放器試驗(yàn)池A1溶氧平均為2.55 mg/L，溶氧的垂直分布：表層水略高于中層和底層，溶氧差值較??；溶氧的水平分布：靠近曝氣釋放器測(cè)試點(diǎn)1的溶氧略高以外，溶氧分布無(wú)明顯規(guī)律(表2)。

表2 無(wú)罩曝氣釋放器流水池溶氧分布情況Table 2 The test result of the dissolved oxygen in aquariums with no cover-release aeration

表3 無(wú)罩曝氣釋放器流水池溶氧分布情況Table 3 The test result of the dissolved oxygen in aquariums with cover-release aeration

曝氣釋放器試驗(yàn)池B3溶氧平均為4.90 mg/L，溶氧的垂直分布：下層溶解氧最高，中層次之，上層最低；溶氧的水平分布：不同測(cè)試點(diǎn)溶氧有差別，曝氣釋放器的前部即2號(hào)采樣點(diǎn)位置溶氧最高，而其后部即1號(hào)采樣點(diǎn)位置溶氧最低，溶氧按2號(hào)至6號(hào)，再至1號(hào)的順序遞減(表3)。

經(jīng)t檢驗(yàn)，2種曝氣釋放器的溶氧指標(biāo)前后差異極顯著(Plt;0.01)。曝氣釋放器比無(wú)罩曝氣釋放器的平均溶氧平均高出2.46 mg/L，因此，曝氣釋放器增氧效果顯著。

2.4 養(yǎng)殖效果與效益比較

2種曝氣釋放器試驗(yàn)池的養(yǎng)殖效果與效益比較情況分別見(jiàn)表4和表5。

表4結(jié)果表明：羅非魚(yú)放養(yǎng)時(shí)，無(wú)罩曝氣釋放器和曝氣釋放器流水池，無(wú)論平均放養(yǎng)量、放養(yǎng)規(guī)格和全長(zhǎng)幾乎相差無(wú)幾。經(jīng)過(guò)60 d的養(yǎng)殖后，曝氣釋放器試驗(yàn)池平均收獲量比無(wú)罩曝氣釋放器試驗(yàn)池高出183.65 kg、平均規(guī)格重18.7 g、平均全長(zhǎng)多出1.1cm，提高產(chǎn)量34.21%。經(jīng)t檢驗(yàn)，無(wú)罩曝氣釋放器對(duì)放養(yǎng)量和收獲量差異顯著(Plt;0.05)，而曝氣釋放器對(duì)放養(yǎng)量和收獲量差異極顯著(Plt;0.01)。因此，曝氣釋放器對(duì)養(yǎng)魚(yú)的增產(chǎn)效果明顯。

表5結(jié)果表明，使用曝氣釋放器的養(yǎng)殖池平均收獲量為720.5 kg，比無(wú)罩曝氣釋放器池增產(chǎn)183.7 kg，增產(chǎn)率34.21%；以羅非魚(yú)種銷售價(jià)14.00元/kg、養(yǎng)殖成本7.20元/kg計(jì)算，使用曝氣釋放器的養(yǎng)殖池平均利潤(rùn)為2 449.70元，比無(wú)罩曝氣釋放器池利潤(rùn)提高624.41元，利潤(rùn)提高34.21%，養(yǎng)殖水體為16.3 m3，載魚(yú)量曝氣釋放器為44.20 kg/m3，無(wú)罩曝氣釋放器為32.94 kg/m3。

表4 應(yīng)用2種曝氣釋放器養(yǎng)殖羅非魚(yú)的效果比較(n=30)Table 4 Comparison of two types of aeration release device on the effect of tilapia aquaculture(n=30)

注：每個(gè)試驗(yàn)池隨機(jī)抽樣30尾，測(cè)量全長(zhǎng)和體重。養(yǎng)殖水溫均在22 ℃以上。

表5 養(yǎng)殖效果效益比較Table 5 Comparison of culture-benefit analysis

3 結(jié)論

無(wú)罩曝氣釋放器的魚(yú)池，氣泡自布?xì)夤苌系纳沉０襞懦?，形成上升的氣泡柱，氣體直接排出水面，氣泡與水體接觸面積較小，接觸時(shí)間較短，因此增氧效果較差。

曝氣釋放器的布?xì)夤苌霞釉O(shè)了圓弧形塑料導(dǎo)流罩，導(dǎo)流罩不是水平放置的，而是前部高，后部低，呈傾斜狀，其延長(zhǎng)線與底座延長(zhǎng)線有一個(gè)夾角，夾角不宜過(guò)大，夾角過(guò)大所產(chǎn)生的流速過(guò)快，而魚(yú)類又有頂水游泳的習(xí)性，過(guò)分消耗魚(yú)的體力，對(duì)魚(yú)的生長(zhǎng)不利，夾角適宜設(shè)置在15°左右，且導(dǎo)流罩最上端高出水面5 cm。布?xì)夤苌系纳沉０翎尫懦鲈S許多多細(xì)小而均勻氣泡，不斷上升后形成的氣泡柱對(duì)導(dǎo)流罩有一個(gè)正向上的力，根據(jù)作用力與反作用力的原理，導(dǎo)流罩對(duì)氣泡柱有向前下方的反作用力(由于導(dǎo)流罩是傾斜的，因此反作用力不是向下的，而是向前下方)，這個(gè)反作用力就是推動(dòng)水流的動(dòng)力，水在魚(yú)池中形成輕微蝸流，增加了氣泡與水體的接觸面積，延緩了氣泡的逸散，增加了接觸時(shí)間，因此，增氧效果顯著。符合氣液傳質(zhì)的雙膜理論，增加運(yùn)行壓力、氣液接觸面積和接觸時(shí)間等參數(shù)，能提高氧氣的傳質(zhì)效率[23]。

由于水體不是靜止不動(dòng)的，而是順著同一方向流動(dòng)，即水在魚(yú)池中形成輕微蝸流，因此流水池不同位置，溶氧不同，曝氣釋放器前部的(流出導(dǎo)流罩水體)溶氧最高，順著水流方向，水流強(qiáng)度逐漸減弱，溶氧依次遞減，進(jìn)入導(dǎo)流罩前的水體溶氧最低，出、進(jìn)導(dǎo)流罩的溶氧量的差值與放養(yǎng)魚(yú)體大小和密度，以及供氣量大小有關(guān)，差值一般為 0.25 mg/L，本次試驗(yàn)最大差值為0.31 mg/L。

垂直方向水體溶解氧的分布是：下層溶解氧最高，中層次之，上層最低，這是由于導(dǎo)流罩對(duì)氣泡柱有向前下方的反作用力，因此自布?xì)夤苌系纳沉０襞懦龅臍馀萁?jīng)導(dǎo)流罩的反作用力后，有向前下方繼續(xù)擴(kuò)散的趨勢(shì)，所以垂直方向水體溶解氧是自下而上逐漸降低的。微弱蝸旋水流能產(chǎn)生向心力，使魚(yú)類產(chǎn)生的代謝廢物易于沉積在養(yǎng)魚(yú)池(池底為鍋底形)中心，便于排放。排污水量比無(wú)罩的曝氣釋放器減少5倍以上，節(jié)約了水資源[24，25]。

導(dǎo)流罩的出水流速一般控制在0.2 m/s以內(nèi)，使池水輕微地旋轉(zhuǎn)，這樣飼養(yǎng)的魚(yú)如同身處江河、湖泊中，回歸自然界，有助于魚(yú)的游動(dòng)，使魚(yú)可以健康生長(zhǎng)。

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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

山東省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(2004GG2209134)

孫 棟 (1972-),女 ，山東聊城人，副研究員，主要從事水產(chǎn)水質(zhì)分析研究工作.

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