养殖用水的充气研究

一、养殖用水的充气研究

所有的动物都需要氧气维持生命，植物虽然在阳光充足的条件下能通过光合作用来制造氧气，但是在晚上或阴天，也需要耗氧。因此，作为一个水产工作者，不能只依靠植物制造的氧气来维持动物的生存，尤其在养殖密度较大的情况下。溶解氧的需求因养殖动物的生存状况、水温、放养密度以及水质条件等而不同。

对于水产养殖者来说，有一项十分关键的指标就是水中的氧气含量，也就是溶解氧（DO）。增加水中氧气的方法有多种，最常用的是将空气与水混合，使空气中的氧气（占空气的21%）穿过气/液界面，溶解于水中。氧气溶解于水受以下因素制约：①浓度梯度，如果水中氧气浓度较低，则溶解较快；②温度，随着温度的升高，溶解度降低；③水的纯度，水中溶质影响氧气的溶解，即盐度越高溶解度越低；④水的表面积，多数情况下，与空气接触的水表面积是影响氧气溶解度的最重要因子。通过增加空气与水的接触面，可有效增加溶解氧的浓度。大多数增氧技术就是根据这一原理而设计的。

还考虑的是水的垂直运动。在一个相对静止的池塘，表层水通常溶解氧很高，而底部却很低。因此在养殖时，要设法使池水进行垂直运动，即使底部水上升到表层，而表层含氧量高的水降到底部，从而避免底部因缺氧而形成厌氧状态。此类问题在夏天特别容易发生，因为夏天的池塘容易形成温跃层，阻隔上下水层的交流。

充气系统大致可以分为四类：重力充气、表层充气、扩散充气以及涡轮充气。

（一）重力充气

重力充气是最常见和实用的充气方法，其原理是将水提升到池塘或水槽的上方，使水具有重力势能，等其下落时势能转化为动能，使水破散成为水珠、水滴或水雾，充分扩大了水与空气的接触面，从而增加了氧气的溶入。

（二）表层充气

表层充气与重力充气有相似的原理，利用一些机械装置搅动表层养殖水体，将水搅动至水面上，然后落回池塘或水槽，增加水与空气的接触，从而达到增氧的目的。通常有如下几种形式：水龙式、喷泉式、漂浮动力叶轮式。

1.水龙式

水龙式充气常用于圆形的养殖水槽。水通过一个水龙注入水槽水面，由于水压动力，通过水龙射入水体，使水体流动，不仅起到增氧的目的，而且还能形成一股圆形的水流。

2.喷泉式

喷泉式充气是通过一种螺旋桨实现的。螺旋桨一般设置在水面以下，旋转时，将表层和亚表层的水搅动至空气中。氧气的溶解度取决于螺旋桨的尺寸大小，设置深度以及旋转速度。

3.漂浮动力叶轮式

漂浮动力叶轮式是一种流行的增氧方式。与螺旋桨式不同，这种方式增氧其机械装置是浮在水面的，而旋转的叶轮一半在水面，另一半在水下。这种方式增氧效果好，能量利用率最高。通过叶轮驱动水体，不仅达到增氧效果，而且还能使池水产生垂直流动和水平流动。这种机械装置可以多个并列同时工作。其增氧效果同样取决于叶轮的大小和旋转速度。

（三）扩散充气

扩散充气的作用也是使水和空气充分接触，所不同的是将空气充进水体，氧气通过在水中形成的气泡扩散至水中。扩散充气的效果取决于气泡在水中停留的时间，停留时间越长，溶入水中的氧气越多。如果需要，充入水中的可以不是空气，而是纯氧。由于氧浓度梯度差之故，纯氧的増氧效果远好于压缩空气，纯氧的成本也比压缩空气高。

扩散充气装置也有多种，如简单扩散器、文丘里管扩散器、U型管扩散器等。

1.简单扩散器

气石是最常用的空气扩散器，将一个连接充气管的气石放置于养殖池池底，气石周围即会冒出许多大小不等的气泡，这些气泡从水底一直漂浮到水面，氧气通过气泡溶入水中。在气泡上升过程中，一些小气泡在水中不容易破裂，可以一直升到水表层，从而一部分底层水上升，有助于池水混合，均匀分布。

2.文丘里管扩散器

文丘里管扩散器是通过压力下降使水流高速流过一个限制装置（图2-8），在这限制装置中，有一个与空气联通的开口，在水流高速流过这个限制装置时，会有一部分空气通过开口进入水流，产生水泡，氧气溶入水中。这种扩散器的优点是不需要专门的空气压缩器。

3.U形管扩散器

U形管扩散器的设计较简单，其原理是增加气泡在水中的驻留时间。水从U形管一端流入，同时注入空气形成气泡，水流的速度要比气泡上升的速度快，保证气泡能沉至底部，然后从另一端上升随水溢出（图2-9）。氧气的溶解度与气体的成分（空气还是纯氧）、气泡的流速、水流的速度、U形管的深度相关。