用于工厂化水产养殖池的复合增氧方法与流程

1.本发明涉及工厂化的水产养殖领域，特别是一种用于工厂化水产养殖池的复合增氧方法。


背景技术：

2.工厂化水产养殖需要达到密度大、水和土地资源利用率高、水质需要净化且污染少的要求，则务必需要利用现代设施、设备和控制技术形成工业化方式的养殖系统。其中，高效合理的增氧方式可有效增加工厂化养殖中设施与设备的效能，提高生产效率，是工厂化水产养殖的关键技术之一。
3.养殖水体通过系统的处理循环使用，消耗的溶解氧通过增氧设备不断补充，以使养殖生物正常生长。在工厂化养殖中，单位水体的养殖密度是评价养殖系统效率的重要指标，养殖密度越大、产量越高，系统利用率和单位产量的投资效率越高。研究表明，养殖密度与系统的增氧方式密切相关，在空气增氧条件下，工厂化养殖系统的养殖密度在10-25kg/m
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，在纯氧增氧的条件下，养殖密度可以达到30kg/m
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以上。因此，在工厂化高密度水产养殖模式下，高效增加养殖水体的溶氧是确保鱼类正常生长的前提和关键，也是提高工厂化设施系统效率、增加经济效益的有效途径。水中的溶解氧是鱼虾等水产品赖以生存和水环境物质氧化的重要物质。水产品的生理活动需要氧气，经估算每吨鱼每天消耗约3 kg氧气，国家渔业水质标准要求水体溶解氧应高于3mg/l，工厂化水产养殖中，溶解氧一般应高于5mg/l。因此，现有工厂水产养殖过程中，通过增氧提高溶氧量，现在技术中有如下方案：公开日为2020年10月2日，公开号为cn211607907u的中国专利文献，公开了一种适用于工业化循环水养殖的增氧系统，包括制氧机、增氧盘以及箱体，制氧机设于箱体外部，增氧盘均布于箱体底部，通过连接管依次串联并接于制氧机，箱体对应的两侧壁分别设有进水口和出水口，连接进水口的进水管设置有高压水泵，连接出水口的出水管与循环水养殖池连通。
4.公开日为2021年6月18日，公开号为cn112970652a的中国专利文献，公开了一种工业化水产养殖池，包括底座，所述底座的中心处固定连接有隔离桶，所述隔离桶的顶部固定连接有引导装置，所述引导装置的内侧固连接有投料装置。该工业化水产养殖池通过引导装置，利用养殖鱼的捕食天性、趋光性和群居属性，引诱养殖鱼跟随仿真鱼诱饵和诱鱼灯游动，养殖鱼中的其它个体会根据自身生物习性开始伴随游动，该工业化水产养殖池通过投料装置，对工业化水产养殖池进行均匀播撒饲料，确保工业化水产养殖池中的养殖鱼的饲料摄入量接近，同时旋转播撒饲料增强对养殖鱼的绕园游动的诱导。
5.上述技术方案是通过相应的单一设备对养殖池进行增氧，虽然可以起到一定提高溶解氧的效果，但是针对现有的工业化水产养殖池的逐渐大型化、量化，以及水产品的多种类、成长阶段不一致的特点，不能仅使用单一化的模式进行增氧，或者调解溶氧量。因此，需要设计一种更适用于广水域、多种类、不同成长阶段的工业化水产品养殖系统。


技术实现要素：

6.本发明人提供了一种高效的工厂化水产养殖池的复合增氧方法，通过三条增氧线路形成复合增氧模式，包含空气曝气增氧、纯氧增氧，在养殖不同阶段可进行切换或协同使用，实现节约能耗、高效增氧、稳定可控、促进养殖对象饲料转化效率和提高循环水排污效率等优势。
7.本发明的技术方案如下：用于工厂化水产养殖池的复合增氧方法，其特征在于：对同一个养殖池设置有三种增氧模式，第一种是纯氧配合曝气的增氧模式，第二种是压缩空气配合微孔增氧的模式，第三种是气液混合的增氧模式；三种增氧方式根据不同的需求进行增氧的方式不同：（一）根据养殖池内饲养的水产品的生长阶段，控制增氧的方式分为：（1）在育苗阶段，单位水体载鱼量少，饲料投喂量少，水体交换小，只开启第一种纯氧配合曝气的增氧模式；在该阶段，增氧模式的启停根据监测到的溶解氧量进行判断；在该阶段，仅开启这一种增氧方式，可有效避免鱼苗刚入池的顶水应激，在保障溶解氧需求的同时，给鱼苗提供一个相对平静的水环境，保障鱼苗快速生长；（2）在养成阶段，单位水体载鱼量逐渐增加，饲料投喂量逐渐增加，水体交换量也逐渐增大，预先设定溶解氧阈值，按需单独开启或组合开启纯氧配合曝气的增氧模式和压缩空气配合微孔增氧的模式，根据溶解氧阈值自动启停和自动切换增氧模式，具体控制方式如下；当溶解氧为最小值时，开启第一种纯氧配合曝气的增氧模式；再根据监测养殖池的溶解氧量开启第二种压缩空气配合微孔增氧的模式，用于混合高溶氧区和低溶解氧区；当溶解氧为最大值时，开启第二种压缩空气配合微孔增氧的模式，同时关闭第一种纯氧配合曝气的增氧模式；（二）在饲料正常投喂阶段，根据不同时间选择的增氧模式不同：（1）不投料时，开启第一种纯氧配合曝气的增氧模式，并持续保障养殖池的溶解氧达到6mg/l以上；这个阶段开启纯氧配合曝气的增氧模式，有利于鱼苗的摄食和饲料转化吸收；（2）在投料前30—50min区间内，开启第二种压缩空气配合微孔增氧的模式，同时关闭第一种纯氧配合曝气的增氧模式，维持养殖池的溶解氧达到6mg/l以上；这个阶段中，开启第二种压缩空气配合微孔增氧的模式，可有利于通过气泡从池壁推动水体，使养殖池内氧气混合均匀，改善局部溶解氧不均匀情况，提升养殖池内整体溶解氧水平，也为投料时的高溶氧需求提供保障；（3）在步骤（2）之后进行投料时，养殖池溶解氧到达6mg/l以上时，可关闭或调小第二种压缩空气配合微孔增氧的模式，可减少水流对饲料的影响；（4）投料完毕后，根据监测到的溶解氧量来判断养殖池内的溶解氧是否满足6mg/l以上；如果满足6mg/l以上，则不需要开启任何增氧模式，或者不需要调大第二种压缩空气配合微孔增氧的模式；如果低于6mg/l，则开启或调大第二种压缩空气配合微孔增氧的模式；
（5）投料结束后50—90min阶段，则开启或调大第二种压缩空气配合微孔增氧的模式，利用微孔产生的气泡可将养殖池底部的饲料残渣和粪便推至排污口，及时排出饲料残渣和粪便可减少养殖池耗氧物，保障养殖溶解氧水平；（三）在养殖池内进行水体交换阶段时，自动开启第三种气液混合的增氧模式，给进入养殖池的新进水增氧，同时开启第二种压缩空气配合微孔增氧的方式，利用进水水流和曝气水流加快养殖池内水体的交换；保障养殖池内新进水的溶解氧达到8mg/l以上，以此来降低压缩空气配合微孔增氧、纯氧配合曝气的两种增氧模式的增氧压力。
8.对于上述复合增氧方法，其中：所述纯氧配合曝气的增氧模式，是在养殖池内设置多块纳米陶瓷曝气盘；所述纳米陶瓷曝气盘沿养殖池周长方向环形均匀布置，每一块陶瓷盘距离池壁0.5—1米。
9.进一步的，所述纳米陶瓷曝气盘通过管道一与养殖池外的制氧机连通，管道一上设置有阈值控制阀门一，该阈值控制阀门一靠近风机侧。
10.所述压缩空气配合微孔增氧的模式，在养殖池内布置微孔增氧管道，微孔增氧管道，通过管道二与养殖池外部的风机连通，管道二上设置有阈值控制阀门二；所述阈值控制阀门二靠近制氧机侧。
11.进一步的，所述微孔增氧管道采用微孔增氧环，微孔增氧环布置于养殖池内池壁。
12.进一步的，所述压缩空气配合微孔增氧的模式，是通过阈值控制阀调整进入微孔增氧环的压缩空气量，来达到所需要的曝气量大小。
13.进一步的，所述风机可以采用漩涡风机或者罗茨鼓风机。
14.所述气液混合的增氧模式，是在养殖池上设有进水管，进水管通过管道三与养殖池外的气液混合装置连接，气液混合装置与所述制氧机连接，管道三上设置有流量控制阀门，该流量控制阀门靠近气液混合装置侧。
15.进一步的，所述气液混合装置采用氧锥或管道微沫增氧器，将制氧机提供的氧气和养殖系统的水体进行混合，作为高效增氧线路。
16.进一步的，所述制氧机的前端还设置有空气压缩机，干燥器、过滤器，串联的连接顺序依次为空气压缩机、干燥器、过滤器、制氧机。利用空气压缩机实现空气的压缩、储存，为后续氧气的分离制作提供气源，避免持续压缩，降低制氧机能耗，降低制氧综合能耗。
17.进一步的，所述养殖池内根据池体容积布置有若干溶氧传感器，用于实时反馈养殖池水体溶解情况。
18.当存在多个养殖池时，多个养殖池的管道一、气液混合装置均可以连接至统一的制氧机处，形成串联的多个养殖池，每个养殖池都单独进行增氧，相互之间不存在影响，养殖过程中也不用分池。
19.本发明的有益效果如下：（1）本发明特别适用于大规模的工厂化水产养殖，通过三种增氧模式对养殖池进行复合增氧，可以满足对各个养殖阶段的养殖池进行增氧，增氧效率与传统模式相比较，可提高60%；（2）采用本复合增氧方法后，能保障养殖池水体的溶解氧在24小时均处于6 mg/l以上，有效辅助保障摄食率，提高饲料转化效率，可综合降低饵料系数达0.01以上；（3）通过“压缩空气+微孔增氧”、“纯氧+纳米曝气增氧”、“纯氧+高效气液混合”三
种方式联动结合，相对传统的单纯简单的使用方式，能大大节约50%的能耗；（4）通过复合增氧方法形成平时以“纯氧+纳米陶瓷盘”的增氧方式为主。选择性控制开启“压缩空气+微孔增氧”的模式；利用“纯氧+纳米陶瓷盘”增氧可避免颗粒物被打散到水体中，利于颗粒物沉积，再利用“压缩空气+微孔增氧”增氧，可有效推动颗粒物到达排污区排出养殖池，相比曝气盘打散颗粒物，该方式颗粒物收集效率提高60%以上；（5）通过复合增氧方法，可以在入池后，使得水体平静，鱼群不顶水，明显减少入池应激95%，可基本达到无应激。
附图说明
20.图1为本发明的连接关系示意图。
21.图2为本发明用于育苗阶段鱼类的24小时溶解氧跟踪情况图。
22.其中，附图标记为：1养殖池，2纳米陶瓷曝气盘，3管道一，4阈值控制阀门一，5制氧机，6微孔增氧环，7管道二，8阈值控制阀门二，9风机，10气液混合装置，11进水管，12管道三，13流量控制阀门，14干燥器，15过滤器，16空气压缩机。
具体实施方式
23.实施例1如图1所示，一种高效的用于工厂化水产养殖池的复合增氧方法，对同一个养殖池1设置有三种增氧模式，第一种是纯氧配合曝气的增氧模式，第二种是压缩空气配合微孔增氧的模式，第三种是气液混合的增氧模式。
24.根据养殖池1的不同养殖时间段或者水体运行情况，控制三种增氧方式根据需求进行。具体分为：（一）根据饲养水产品的生长阶段，控制增氧：（1）在育苗阶段，单位水体载鱼量少，饲料投喂量少，水体交换小，只开启第一种纯氧配合曝气的增氧模式；在该阶段，增氧模式的启停根据监测到的溶解氧量进行判断；在该阶段，仅开启这一种增氧方式，可有效避免鱼苗刚入池的顶水应激，在保障溶解氧需求的同时，给鱼苗提供一个相对平静的水环境，保障鱼苗快速生长；（2）在养成阶段，单位水体载鱼量逐渐增加，饲料投喂量逐渐增加，水体交换量也逐渐增大，预先设定溶解氧阈值，根据溶解氧的最大值和最小值，按需单独开启或组合开启纯氧配合曝气的增氧模式和压缩空气配合微孔增氧的模式，通过控制系统根据阈值自动启停和自动切换，具体控制方式如下；当溶解氧为最小值时，开启第一种纯氧配合曝气的增氧模式；再根据监测养殖池1的溶解氧量开启第二种压缩空气配合微孔增氧的模式，用于混合高溶氧区和低溶解氧区；当溶解氧为最大值时，开启第二种压缩空气配合微孔增氧的模式，同时关闭第一种纯氧配合曝气的增氧模式；（二）在饲料正常投喂阶段，根据不同时间选择的增氧模式不同：（1）不投料时，开启第一种纯氧配合曝气的增氧模式，并持续保障养殖池1的溶解氧达到6mg/l以上；
这个阶段开启纯氧配合曝气的增氧模式，有利于鱼苗的摄食和饲料转化吸收；（2）在投料前30—50min区间内，开启第二种压缩空气配合微孔增氧的模式，同时关闭第一种纯氧配合曝气的增氧模式，维持养殖池1的溶解氧达到6mg/l以上；这个阶段中，开启第二种压缩空气配合微孔增氧的模式，可有利于通过气泡从池壁推动水体，使养殖池1内氧气混合均匀，改善局部溶解氧不均匀情况，提升养殖池1内整体溶解氧水平，也为投料时的高溶氧需求提供保障；（3）在步骤（2）之后进行投料时，养殖池1溶解氧到达6mg/l以上时，可关闭或调小第二种压缩空气配合微孔增氧的模式，可减少水流对饲料的影响；（4）投料完毕后，根据监测到的溶解氧量来判断养殖池1内的溶解氧是否满足6mg/l以上；如果满足6mg/l以上，则不需要开启任何增氧模式，或者不需要调大第二种压缩空气配合微孔增氧的模式；如果低于6mg/l，则开启或调大第二种压缩空气配合微孔增氧的模式；（5）投料结束后50—90min阶段，则开启或调大第二种压缩空气配合微孔增氧的模式，利用微孔产生的气泡可将养殖池1底部的饲料残渣和粪便推至排污口，及时排出饲料残渣和粪便可减少养殖池1耗氧物，保障养殖溶解氧水平；（三）在养殖池1内进行水体交换阶段时，自动开启第三种气液混合的增氧模式，给进入养殖池1的新进水增氧，同时开启第二种压缩空气配合微孔增氧的方式，利用进水水流和曝气水流加快养殖池1内水体的交换；保障养殖池1内新进水的溶解氧达到8mg/l以上，以此来降低压缩空气配合微孔增氧、纯氧配合曝气的两种增氧模式的增氧压力。
25.实施例2在实施例1的基础上，所述纯氧配合曝气的增氧模式，是通过在养殖池1内设置多块纳米陶瓷曝气盘2实现。
26.所述纳米陶瓷曝气盘2沿养殖池1周长方向环形均匀布置，每一块陶瓷盘距离池壁0.5—1米。可以在每个养殖池1中可均匀布置3或4块纳米陶瓷盘，也可以根据具体养殖池1大小布置更多块纳米陶瓷盘。
27.所述纳米陶瓷曝气盘2通过管道一3与养殖池1外的制氧机5连通，管道一3上设置有阈值控制阀门一4，该阈值控制阀门一4靠近风机9侧。
28.利用纳米陶瓷曝气盘2分散制氧机5提供来的氧气，使其在水体中形成气泡，增加纯氧气与水的接处时间和面积，提高氧气利用率，保障在纯氧配合曝气的增氧模式下，养殖池1水体的溶解氧出于较高水平，满足生产需求。
29.实施例3在实施例1或2的基础上，所述压缩空气配合微孔增氧的模式，在养殖池1内布置微孔增氧管道，微孔增氧管道，通过管道二7与养殖池1外部的风机9连通，管道二7上设置有阈值控制阀门二8；所述阈值控制阀门二8靠近制氧机5侧。
30.更优的，所述微孔增氧管道采用微孔增氧环6，微孔增氧环6布置于养殖池1内池壁。
31.所述压缩空气配合微孔增氧的模式，是通过阈值控制阀调整进入微孔增氧环6的压缩空气量，来达到所需要的曝气量大小。
32.所述风机9可以采用漩涡风机9或者罗茨鼓风机9。采用漩涡风机9时，可以是高压漩涡静音风机9，结合标粗系统养殖池1水深特点，在同等功率风机9中，该风机9具备流量大，声音小，风机9持续运转时间长等优势。
33.针对养殖池1参数定制微孔增氧环6，采用优质管材制作，可使得其曝出的气泡小、均匀，增氧效率相对较高，形成的水流均匀，且其微孔管抗老化、不易堵塞、使用寿命长。
34.实施例4在实施例1-3的任一基础上，所述气液混合的增氧模式，是在养殖池1上设置进水管11，进水管11通过管道三12与养殖池1外的气液混合装置10连接，气液混合装置10与所述制氧机5连接，管道三12上设置有流量控制阀门13，该流量控制阀门13靠近气液混合装置10侧。
35.所述气液混合装置10可以采用氧锥或管道微沫增氧器，可以将制氧机5提供的氧气和养殖系统的水体进行混合，作为高效增氧线路。
36.通过气液混合的增氧模式，混合制氧机5的氧气和养殖系统的水体，使“纯氧+气液混合”形成的增氧部分可以作为高效增氧，经过该环节水体会成为高溶氧的水，同时可保障氧气利用率在95%以上，满足生产需求。
37.实施例5在实施例2-4的任一基础上，所述制氧机5的前端还设置有空气压缩机16，干燥器14、过滤器15，串联的连接顺序依次为空气压缩机16、干燥器14、过滤器15、制氧机5。
38.利用空气压缩机16实现空气的压缩、储存，为后续氧气的分离制作提供气源，避免持续压缩，降低制氧机5能耗，降低制氧综合能耗。
39.通过过滤器15，过滤压缩空气中的粉尘、油污等杂物，保障空气的洁净度，提高制氧机5效率，减轻制氧机5分子筛的压力，延长使用寿命。
40.分离过滤器15处理后空气中的水分，保障进入分子筛空气的干燥度，提高制氧机5效率，减轻制氧机5分子筛的压力，延长使用寿命。
41.实施例6在实施例1-5的任一基础上，可以在每一个养殖池1内，根据池体容积布置有若干溶氧传感器，用于实时反馈养殖池1水体溶解情况。
42.上述三种增氧模式线路，可用于串联多个养殖池1，集成到一个工厂化养殖系统。在所述工厂化养殖系统中，多个养殖池1的管道一3、气液混合装置10均可以连接至统一的制氧机5处，形成串联的多个养殖池1，每个养殖池1都单独进行增氧，相互之间不存在影响，养殖过程中也不用分池。
43.本方法可以在根据饲养水产品的生长阶段（育苗阶段、养成阶段）、在饲料正常投喂阶段的各个不同时段、在养殖池1内进行水体交换阶段根据具体需求分别开启纯氧配合曝气的增氧模式、压缩空气配合微孔增氧的模式或者气液混合的增氧模式其中之一，或者组合开启。
44.具体将本方法用于江苏吴江某水产养殖系统时，可通过图2观察该系统增氧对育苗阶段鱼类的24小时溶解氧跟踪情况，可以看出通过本方法能随之自动化进行增氧，且可以在保证良好增氧效果的前提下，大大降低相应能耗。例如，在江苏某占地300m
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的水产养殖基地，采用两种单一的增氧方式和本复合增氧方法分别进行增氧进行了各个指标的对
比，具体见下表。
45.通过上表可以看出：“风机9曝气增氧”的单一模式，虽然投入资金最低，但是日运行时间为全天工作，日耗电量相当高，但是增氧水平缺最低，同时还存在苗种应激大、排污效率低的问题，因此明显不再适合现在的大规模工厂化水产养殖。
[0046]“纯氧增氧”的单一模式，增氧水平能满足现在的大规模工厂化水产养殖要求，配以的日运行时间最小，但是投入成本最多、日耗电量较大、排污效率低，因此该种增氧方式虽然能达到增氧水平要求，但是能耗相当大，也不适合广泛推广，因为也达不到较好的排污环保效果。
[0047]
相比，复合增氧模式，则可以在适中的资金投入前提下，配以较低的日运行时间，在满足增氧水平要求的前提下，可以大大降低能耗，还能提高排污效率，那么属于适合现目前大规模工厂化水产养殖的增氧方式。