一、循环水养殖中的氧消耗

在循环水养殖中，有多个环节会消耗氧气，以下是主要的耗氧环节：

1、鱼呼吸作用

水生生物呼吸是最主要的耗氧环节。鱼通过鳃从水中摄取溶解氧，用于细胞呼吸，以维持生命活动，包括生长、运动、消化等各种生理过程。不同规格、不同生长阶段的鱼耗氧率不同。一般来说，鱼的规格越大、活动越频繁，其单位体重的耗氧量越高。

2、微生物分解有机物

在循环水养殖系统中，残饵和鱼粪便等有机物会不断积累。这些有机物会被微生物分解，这是一个耗氧过程。微生物主要是细菌、真菌等，它们利用有机物作为碳源和能源，在有氧条件下进行分解代谢。

3、水化学氧化反应

循环水养殖水体中存在一些还原性物质，如氨氮、亚硝酸盐等，它们会与水中的溶解氧发生氧化反应。以亚硝酸盐为例，在有氧条件下，亚硝酸盐会被氧化为硝酸盐。如果养殖水体中亚硝酸盐浓度较高，这种氧化反应会消耗较多的溶解氧。

二、增氧系统的主要设备

增氧系统依据不同的分类标准，有着多样的类型，其中按增氧方式可分为增氧锥和纳米曝气盘，按氧源可分为制氧机和液氧罐。

1、按照增氧方式分类

1、增氧锥

增氧锥外形通常呈圆锥状，工作时，循环水会以特定的流速和压力进入增氧锥，与此同时，氧气从特定的进气口被引入。在增氧锥内部，水流形成高速旋转和紊流状态，使得氧气能够与水充分地接触、混合。这种剧烈的搅动和混合作用，极大地提高了氧气在水中的溶解效率，短时间内就能让水体中的溶氧量显著提升。

2、纳米曝气盘

纳米曝气盘则是依靠释放微小气泡来实现增氧目的。它一般是通过特殊的材料和工艺制作而成，盘体上分布着众多细密的气孔。当氧气通过这些气孔进入水体时，会形成直径极小的纳米级气泡。这些微小气泡具有极大的比表面积，在水体中上升的速度缓慢，能够长时间地悬浮在水中，从而有充足的时间与水体进行氧气交换。这就意味着纳米曝气盘能够使氧气在整个养殖水体中均匀地扩散开来，让每一处的水体溶氧都能得到有效提升，避免出现局部溶氧不均的情况。在大型的循环水养殖池塘或者养殖车间中，多个纳米曝气盘协同工作，可以营造出一个全方位、稳定且均匀的溶氧环境。以下用表格方式对比两种增氧方式的特点：

2、按照氧源分类

1、制氧机

制氧机作为一种常见的氧源，其原理是利用空气分离技术，从空气中提取氧气并进行浓缩，最终输出高纯度的氧气供养殖水体使用。制氧机的优点众多，它的操作相对简便，只需接通电源，设置好相关参数，就可以稳定地制取氧气。而且，它可以根据养殖水体的实际溶氧需求，灵活地调整氧气的产量，适应性很强。对于一些中小规模的循环水养殖场来说，制氧机的成本效益比较高，前期投入相对不是特别巨大，后期维护也较为方便。

2、液氧罐

液氧罐则是储存液态氧的一种设备，通过气化装置将液态氧转化为气态氧后输送到养殖水体中进行增氧。液氧罐的最大特点在于其能够提供大量且高纯度的氧气，并且可以在停电情况下使用，这对于高密度、大规模的循环水养殖场景至关重要。

以下用表格方式对比两种供氧方式的特点

供氧方式

制氧机

液氧罐

氧气来源

通过空气分离技术，从空气中制取氧气。

以液态形式储存的氧气，通常由专业厂家生产和供应。

纯度

一般氧气浓度约在93% 左右。

纯度高，通常可达99% 以上。

初始投资

一次性投入较大，包括设备购置、安装调试等费用。

初期建设成本高，需要配备专门的液氧储存罐、汽化装置等设备。

运行成本

主要成本为电费，以及定期的维护保养费用，长期运行成本相对稳定。

单位成本随使用规模增加而降低，但需考虑液氧的采购成本和运输费用。

使用便捷性

部署灵活，可根据需求调节产氧量，操作相对简单，只需接通电源和水源即可运行。

需要专门的储存和汽化设备，安装和操作相对复杂，且液氧罐的更换或补充需要专业人员操作。

供氧稳定性

能持续稳定地供应氧气，不受外界氧气供应的影响，可根据养殖需求进行精准控制。

一旦安装调试完成，供氧稳定可靠，但如果液氧供应中断或储存设备出现故障，可能会影响供氧。

适用场景

适用于各种规模的循环水养殖系统，尤其适合对氧气纯度要求不是极高、长期稳定供氧需求的养殖场。

适合大规模、高密度的循环水养殖系统，对氧气纯度要求高、短期需要大量氧气的场景。

安全风险

相对安全，但需定期维护以确保设备正常运行，避免电气故障等潜在问题。

属于低温高压容器，存在一定的安全风险，需要严格遵守安全操作规程。

总之，在循环水养殖的增氧系统中，增氧锥、纳米曝气盘、制氧机和液氧罐各自有着独特的工作原理、特点及适用场景，养殖户需要根据自身的养殖规模、养殖品种以及经济实力等多方面因素综合考虑，选择最适合自己的增氧系统。

三、增氧系统的设计

（一）供氧量的计算

首先要计算循环水养殖系统的生物耗氧量，我们依然用500方循环水养殖鲈鱼，最大养殖密度每方水体50公斤的案例来计算：

1、计算总鱼量：

水体体积：500 立方米

养殖密度：50 公斤/立方米

总鱼量 = 500 立方米 × 50 公斤/立方米 = 25,000 公斤

2、鱼类呼吸耗氧量

鲈鱼呼吸耗氧率：约 300 mg O₂/kg 鱼/小时

日呼吸耗氧量 = 25,000 公斤 × 300 mg O₂/kg/小时 × 24 小时 = 180,000,000 mg O₂/天 = 180 公斤 O₂/天

每分钟呼吸耗氧量 = 180,000,000 mg O₂/天 ÷ (24 小时 × 60 分钟) = 125,000 mg O₂/分钟 = 125 克 O₂/分钟

3、将耗氧量转换为纯氧体积

1 克 O₂ ≈ 0.7 升 O₂（在标准条件下，1 克 O₂ 的体积约为 0.7 升）

总耗氧体积 = 125 克 O₂/分钟 × 0.7 升/克 = 87.5 升 O₂/分钟

所以要选择每分钟供氧大于87.5升的氧源，如果选择制氧机需要选择产氧量100L/分钟型号，如果选择液氧罐，需要根据液氧罐更换周期计算立方数。

（二）增氧设备选型

在投资条件允许的情况下，建议同时安装氧锥和纳米曝气盘，以兼顾高效增氧和应急需求。然而，如果二者只能选其一，建议优先选择纳米曝气盘，原因如下：

应急功能：

纳米曝气盘在停电时可通过备用电源运行，确保系统在突发情况下仍能维持基本溶解氧水平，避免鱼类缺氧死亡。

安装和维护简便：

纳米曝气盘安装简单，分布均匀，维护成本低。

适应性广：

纳米曝气盘适合中小型养殖系统，能够满足大多数养殖密度需求。

投资性价比高：

纳米曝气盘的初期投资和运行成本较低，适合预算有限的项目。

具体配置方案：

纳米曝气盘：

每10立方米水体安装一个。

氧锥：

根据水体循环周期和每小时过水量选择型号。例如，500方水体，循环周期为2小时，每小时过水量为250立方米，则选择适合250立方米/小时处理量的氧锥。

四、溶氧在线监测系统

溶氧在线监测系统可以实时监测水体中的溶氧含量，并将数据传输至数据处理层。在线溶氧监测系统可以与增氧设备联动，当溶氧含量低于预设下限阈值时，系统自动触发增氧设备开启；当溶氧含量达到或超过预设上限阈值时，系统控制增氧设备停止运行或降低增氧强度。

下图为帮邦魔盒在线水质监测仪APP页面

（一）溶氧在线监测系统作用

在循环水养殖系统中，溶氧（DO）在线监测是确保水质稳定和养殖生物健康的关键技术。 溶氧在线监测的重要性主要提醒在以下几个方面：

1、保障鱼类健康：

溶氧是鱼类生存和生长的关键因素，低溶氧会导致鱼类窒息甚至死亡。

2、优化养殖效率：

实时监测溶氧可以帮助调整曝气设备运行，降低能耗。

3、预防水质恶化：

溶氧水平与微生物活动密切相关，低溶氧可能导致氨氮和亚硝酸盐积累。

4、数据记录与分析：

在线监测系统可以记录历史数据，帮助分析水质变化趋势。

（二）异常情况处理

1、报警机制

当溶氧数据超出预设的正常范围时，系统立即启动报警程序，通过电话、APP推送、声光报警等多种方式通知养殖人员。

2、应急处理

一旦检测到溶氧异常，自动增氧系统迅速做出响应，加大增氧力度或调整增氧设备运行模式，确保养殖生物的生存安全。同时，系统记录异常事件的详细信息，包括时间、异常值、处理措施等，以便后续追溯和分析。

聚

焦