微孔管曝气增氧养鱼及冰下越冬技术的技术报告研究2月21日修改稿.docx

微孔管曝气增氧技术报告一、立项的目的和意义池塘养鱼实际上是一个封闭式的水生生态系统，一般来讲，在整个养殖过程中基本上是在不换水或缺少换水的情况下运行。其水质管理主要是以少量补水和水质调控处理为主，而调控的主要内容就是增氧。因为水中充足的溶氧，不但是水中主要养殖的水生动植物所必需的，同时水中各种生化反应也都需要氧气的参与，可以说，水中溶氧状况的好坏是影响水质的最重要指标。因此水产工作者一直在不断的研究和探索有效增加水中溶氧的方法，从1922年第一台增氧机的问世，现在已研发出各种形式、多种规格型号的增氧机械，使得我国水产养殖业得到了大幅度提高。然而，随着养殖产量的大幅度增加，有些优质水产品对水质的要求越来越高，传统的机械曝气（叶轮式、水车式、喷水式增氧机）主要是对水体上层进行增氧，难以对水体实行全方位立体式增氧，这也就制约了水产养殖产量的进一步提升，同时由于水质难以控制在适宜于水生生物生长的水平，使得水中有害物质难以去除，使得病虫害日益严重，而且随着鱼病用药的增加，对水产品质量安全带来了严重隐患。因此，研发和应用新的增氧方法和增氧机械，对有效的改善水质，增加水产养殖的产量和效益是十分必要的。我们进行的这项池塘微孔管曝气增氧方法及其增氧系统对我们北方地区的池塘养殖及其水生动物冰下安全越冬的实验研究和推广应用，将是增氧技术的一次革命。二、技术特征和技术原理曝气增氧的实质是使气相中的氧向液相中转移，气相中的氧转移为液相中的溶解氧，是通过流体运动形成气液接触界面来完成的，称之为曝气扩散技术。曝气扩散技术有两种基本形式，液相流体主运动型和气相流体主运动型。以液相流体主运动型的曝气机械主要有叶轮式、水车式、转刷式、射流式。其特征为：动能作用于重质液相流体运动，轻质气相流体是被动接触。在叶轮或转刷搅动处，射流口附近产生局部连续的气液接触界面。以气相流体主运动型的称为鼓风曝气，即由鼓风机运输气相流体，经曝气管的扩散作用，以升泡运动的方式形成气液接触界面，其技术特征是：动能作用于轻质气相运动，重质液相流体为被动接触，由升泡的上升运动产生立体连续的气液界面。通过以上比较，鼓风曝气以气相（轻质）流体作为主动运动，以立体连续升泡作为充氧形式，其氧转化能力高于机械曝气的优越性是显而易见的。鼓风曝气增氧的另一个特点是，能使整个水体充分对流，溶氧和营养分布十分均匀。因此，可以说曝气增氧技术及其应用是一种具有立体曝气性能的水体增氧方式，它能使空气中的氧迅速转移到养殖水体中，解决了水产养殖水体因水质恶化和高密度养殖而引起水体缺氧的难题。三、研究内容与技术方案为了探索微孔管增氧系统的增氧效果，以及微孔曝气管对氧气的传递效率，并与传统搅水式叶轮增氧机进行对比试验，同时研究探讨微孔曝气增氧系统在传统池塘养鱼方面的应用，以及增氧曝气管的布设方式，密度的配备等进行了多方面的探索，旨在为大面积应用提供依据。（一）微孔曝气管增氧能力试验：应用不同长度的微管曝气管进行试验，测算其增氧能力，为生产中合理应用布设提供参考。（二）不同规格型号的微孔曝气管的技术参数试验：对不同厂家、不同规格、不同型号的微孔曝气管进行氧利用率、充氧能力、动力效率；阻力损失，服务面积等技术参数进行对比试验，同时参考价格等因素，选择高效，经济有效的曝气管应用于生产。（三）微孔曝气增氧系统的安装、布设方式试验：根据生产中对溶氧的要求，探索风机型号、功率的选择、连接管道的选用及其微孔管布设方式及密度的选用等进行试验，找到适用于不同养殖环境、产量的配套方案。（四）微孔管增氧与叶轮式增氧机的对比试验：通过对比试验，找出这两种增氧设备在动力效率，增氧能力及增氧效果方面的差异。以便在应用和推广这项新式增氧方式时更有说服力。（五）微孔管冰下曝气补氧促进鱼类安全越冬试验：应用微孔增氧技术探索在北方池塘鱼类冰下越冬补氧的技术及其使用方法。四、试验结果分析：（一）微孔管曝气增氧系统的组成：微孔管曝气增氧系统主要包括提供气源的机械连通配气管道及雾化曝气管组成。1、气源机械：气源设备主要是鼓风机或压缩机、鼓风机有罗茨风机和层叠风机。选择合适的风机的标准是在相同电耗和系统通气阻力下最终产生风量大小。2、输气管道（主管道）：是连接风机和曝气管的管道系统。鼓风机连接增氧管后口经变小，管道产生的阻力使得部分留在鼓风机壳内无法出去，其实际的出气量将会有效降低。管道越长，口径越小，产生的阻力也将越大，实际的增氧效果也必然受到影响。存留在机壳内的空气越多，电机消耗的功率越大，电机发热温度过高时容易烧掉。我们经过试验、采取风机出口安装储气桶和适当增加配气管道的口径和尽量缩短输气管的长度来解决这个问题。经试验一般功率在3 kw以上的风机，储气桶的容积在1000升左右为宜，送气主管道在100 m以内口径应在75100 mm左右，低于100米。可选择输气管口径在5065 mm左右为宜。选用的主管道的输气管为PVC下水管，输气支管为20 mm口径的pvc下水管和pvc加强软管。3、微孔曝气管：是作为曝气增氧系统的核心终端设备，采用氧利用率来评价曝气管（器）的技术性能，当然是曝气管的气孔越细越好，但是，微孔曝气管需要一定的压力（0.05 mpa）来冲破管壁的阻力；而在水产养殖生产中，越细的孔也越容易被管壁上滋生的细菌膜堵塞（一般在使用1520 d左右）。常见的曝气管（器）最早是广泛应用于污水的处理及河道复氧试验中，常见的曝气器有：刚玉微孔曝气器（类似于气石），是由刚玉砂加陶瓷黏合剂烧结而成；旋混曝气器，是通过对空气的旋流、阻挡、碰撞以充分破碎气泡；膜片式微孔曝气器，是通过在硅橡胶膜电上打孔来实现冲气曝气，而现在在水产养殖中普遍应用的是管式微孔曝气器，即微孔管。有两种方式，一种是在硬质或软质的pvc管上打孔，另一种是由新型高分子合成橡胶制成的皱皮软管，其主要特点是：一次成型，不需要人工打孔，当一定压力的空气注入后就会开启微孔管，没有气体通过时，气孔就会关闭，有效地阻止了水的回流和污物的阻塞。而且其气孔直径较小，一般在微米级（2050 um）其曝气管的外径在1416 mm，内径是1012 mm。通过我们对各种曝气器、曝气管的比较试验、分析，认为在现阶段应用在池塘养鱼的曝气管以选用高分子微孔软管为好。其综合指标为：管外径16 mm，内径12 mm，微孔直径2050 um，气泡直径0.52 mm，空气流量312 m3hrm，动力功率2 kgkwh，增氧功率1.80 kgkwh。4、微孔曝气管的布设方式到目前为止，微孔管曝气增氧只是一种增氧方式，是建立在需应用者人工布设的一个增氧系统。因此，研究和探讨微孔管的布设方式，对整个系统的运行及增氧效果的好坏将产生重要的影响。目前微孔管的布设有两种方式：微孔管增氧是现阶段十分有效的增氧和改善水质的手段，为了充分发挥其效能，合理配置是至关重要的。根据反复试验比较分析，提供以下合理配置方案：（1）功率配置：风机出气风压不低于35005000 mm汞柱（4570 kpa），宜选用三叶罗茨鼓风机，每亩0.10.15 kw。（2）管道安装：鼓风机出气口要安装储气仓和排气阀，充气可采用集中供气或分池供气的方法，单池或多池并联的形式，主管道与充气管有阀门控制，便于调节气量。也可以采用调速电机来调节气量的方法控制，避免能源的浪费。（3）曝气管的配置：曝气管的配置包含两方面的意义，一是总长度要与风机功率相匹配，另一个是要与一定的服务面积相适应。在水深1.52 m范围内，一台3 kw的50罗茨风机可配置微孔曝气管1500 m左右，而在池塘亩产1500公斤的鱼塘里，每亩应配微孔曝气管50 m。6、微孔曝气增氧效果分析经实验分析和实际应用，证明微孔管曝气系统能有效的增加水体底部溶氧，据试验表明，在相同名义功率，功率（1.5 kw）其射流式增氧机的增氧能力是0.66 kgh。而从我们3年来实际应用的对比试验表明，在相同的产量情况下，一台3 kw曝气增氧机的增氧能力与三台相同名义功率的叶轮式增氧机的效果相当。7、冰下曝气补氧促进鱼类安全越冬试验效果分析在我国北方地区冬季气候寒冷，冰封期长达100多天，最大冰层厚度达到80100 cm，养殖鱼类的安全越冬期冰下的使用结果表明，效果是十分明显的，在2009年鞍山地区冬季50年一遇的严冬，多达20余次的降雪，在没有打冰眼，没有扫雪的情况下，在越冬鱼类密度在2000公斤亩的情况下，取得100 %的越冬成活率。根据冰下水中溶解氧的变化及产耗氧综合分析表明，冰下溶解来源主要依赖于浮游植物的光合作用，一般产氧量为2.34 mgld（12.450.21），而耗氧主要来源于越冬鱼类，一般是在0.03 gkwh，如果越冬密度在2 kgm3。则相当于每天1.44gm3。水呼吸耗氧0.82 mgld，底质耗氧0.17 mgld。若水呼吸0.60 mgld，鱼和大型浮游动物1.47 mgld，底质耗氧0.17 mgld，共计2.24 mgld，产耗相抵，大致平衡，如果产氧取低值0.58 mgld，则严重缺氧。根据生产情况布设的曝气管密度和配的风机功率，每天开机1 h即可满足其氧气需要，在正常情况下我们是采取35 d开机5 h左右，特殊气象条件（如雪天不扫雪），可适应增加曝气次数和时间。为了防止冬季结冰堵塞或冻坏管道的问题，可采用以下方法加以解决，一是把主管道置于冰下水中，在冰土层下与风机相连，为防止水倒流，在主管道与风机口连接处增设止回阀。另一种方法是把主管道与支管（软管）断开沉入水底，使用时再连接的方法，还可以采用支管道放在冰上，同时打冰眼与曝气管连接曝气。8、微孔增氧技术在增氧和改善水之中的作用微孔增氧与叶轮式、水车式传统增氧机最大的不同就是不但可以增氧，还具有促进水体上下垂直运动、加快池底有机物分解和降低有害物质浓度的多重作用。（1）增氧效果好由于微孔管在水下曝气增氧，增氧效果明显优于其他增氧方式，微孔管增氧与叶轮机增氧养蟹对比试验表明，增氧设施开启2 h后（凌晨5点）的溶氧比较：水面100 cm处，微孔管增氧（8.5 mg/L）叶轮增氧（4.97 mg/L）无增氧（2.55 mg/L）,微孔管增氧与传统叶轮式增氧机相比，增氧效率提高68 %。（2）消除分层，促进水体交换池塘养鱼泛塘大部分出在阴雨天，气压低，气温骤降的天气易出现的，究其原因就是由于高温季节而出现的水体温跃层、氧跃层而造成的，由于气候条件改变，使得下层的无氧水与上层水对流，使得整个池塘缺氧，再加上由于底层有机物上升消耗大量的氧气，更加剧了耗氧因素，从而导致泛塘死鱼的发生。应用微孔管增氧对池塘这些不利于养鱼的物理因素将被打破，由于在池底部分从其增氧，使得上下水层的温度和溶氧都趋于一致，耗氧因素消除，气象条件改变，也就消除了泛塘事故的发生。（3）改善底层环境，消除有害物质同样由于上下水层的充分交换，水底层溶氧条件的改善，溶氧水平的提高，有利于池塘的氧化反应，加快池底有机物的分解，有效降低硫化物、亚硝酸盐、氨氮等有害物质的浓度，达到防病和立体养殖的效果，促进养殖动物的生长效果。（4）节能降耗由于微孔增氧比其它增氧方式、增氧效果好，增氧动力效率高，因而具有良好的节能降耗作用，据试验表明，使用微孔管增氧与叶轮增氧机相比可节能5070 %，一般来说，微孔管增氧设施的配置为叶轮增氧机的1/21/3。由于微孔管增氧，主机是安装池塘边，电器设备不入水，因此具有安全、噪音小等特点，特备适合于河蟹、虾等喜欢安静的水生动物的摄食和生长。9微孔管曝气增氧技术的应用及推广该项技术从2007年开始试验，到2008年市科技局立项，再到20092010年的大面积应用试验，已进行了三年多时间，现已推广到省内的鞍山、沈阳、辽阳、营口、铁岭等十多个市县，三年来累积推广面积8000多亩。曝气增氧最早见于污水处理、河水复氧，以及观赏鱼水族箱用的曝气管、商场饭店囤养鱼虾用的气石等已广泛应用，只是由于出风设备、曝气材料的不完善，动力增氧效率低下，而没有应用于渔业生产中。我们在20072008年经反复比较、多次考察，发现国内生产的优质合成橡胶和其它配料制成的启闭式微孔曝气软管，具有能启闭、孔小、气泡小、不易堵塞、造价低等特点。用这种曝气管与鼓风机配套形成的微孔管增氧系统应用于常规池塘养鱼的增氧中，应该具有广泛的应用开发前景。2008年首次引进三台2.2 kw的微孔管曝气增氧系统应用于养鱼生产中获得了成功，并在当年的越冬试验中取得了较好的效果。到2009年鞍山地区已推广550亩，到2010年已推广到沈阳、辽阳、铁岭、营口等，推广面积已达到8000亩。五、总体性能指标与国内外同类技术的比较微孔管大面积应用于水产养殖中，始于2005年的江苏、浙江、上海等省市、目前这些省份的微孔管增氧技术主要应用于南美的对虾、河蟹、梭子蟹、罗氏沼虾、青虾、小龙虾、刺参、鲍鱼等名优养殖品种。而我们应用的范围更广、特别是广泛应用于各类池塘养殖、品种包括了已有的海淡水鱼、虾、蟹等，同时应用在工厂化养鱼、观赏鱼养殖等领域，均取得了明显的效果，积累了丰富经验。特别是在风机、曝气管的配置、布设等方面进行了系统的试验研究，适用于各种水域环境的解决方案。六、技术的创造性与先进性该项技术实现了水产养殖增氧技术的一次突破和革命，改变了几十年传统水面机械增氧的效率低、成本高、难以对下层水进行有效增氧的弱点。使得养鱼水质调控成为可能，由于水环境的改善，不但利于养殖生物，同时对水中的各种生化反应更趋于合理，有害物质也难以积存。因此，可以说这项技术的一点改变，牵动了整个养殖体系的完善。特别是首次将这个系统大面积应用于北方冰下越冬池塘中。其整体技术水平居国内首创，居国内领先水平。七、技术成熟程度该项技术经多次重复试验、广泛应用于生产，表明技术成熟，整个系统设计合理，运行可靠，提出了相应合理的配套技术、成熟的可操作性和重复性。特别是对在北方的池塘越冬中应用提出了多种解决方案，对大面积应用和广泛应用提供了依据。八、经济和社会效益分析从2008年至2010年应用推广这项技术，累计应用池塘面积8000亩、工厂化养鱼10万立方米，推广应用400台套、装机1000 kw，累计节电100万千瓦、增产200万公斤、增加效益6000万元。九、推广应用范围、条件和前景以及存在问题及改进意见1、应用范围和前景：这项技术可广泛应用于各类池塘养鱼、工厂化养殖、养鱼水处理系统、观赏鱼养殖、活鱼囤养和运输、鱼类越冬、污水处理等领域。完全可代替传统的水面增氧机械。2、存在问题及改进意见：微孔管水下曝气增氧技术还处于起步阶段，已充分显示了在我国北方地区有着广泛的应用前景和旺盛的生命力，但这项技术还只是一项技术和一个系统，还没有一个集成度很高的曝气增氧机械。需要在今后不断的加以完善和提高其集成程度，使其更方便的应用于生产。另外，在曝气管的防堵塞和防老化方面要加以改进，以便增加其使用寿命和降低成本，使这项技术真正惠及水产养殖业和致富人民。