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变压吸附增氧装置在水产养殖中的运用，对水的溶氧量的影响，变压吸附供氧装置在水产养殖行业应用的优点。
一、引言
近年来袁面对国内水产养殖行业市场持续低迷，进口水产逐步占据国内市场的现象，很多专家认为目前国内水产养殖在技术结构方面存在许多问题遥其中最重要的一点就是成本问题，如何提高渔民养殖水产的产量，节约养鱼的成本，提升我国水产养殖行业在国内、外同行业中的竞争力，已是国内相关工作者义不容辞的责任。不同供氧方式所产生的供氧效果及其实施方法对鱼的成长各不一样。
二、概述
1.鱼池中的氧含量分析
在一定的温度、高程(压力)等条件下，空气中的氧气溶解于水中的最大量称为氧的饱和浓度，其溶氧量和水量的百分比称为饱和度，也是水对氧的溶解度遥如水温10益时袁纯水的溶解量是11.33 毫克/ 升。它的溶解度应当是7.93 毫升/升或体积的7.93 ×10-6 遥在温度为25益袁大气压为1bar 的标准状况下，表面海水的溶氧量约为7.0 ppm 。而适合鱼类生存的海水的溶氧量范围约为5.0~12.0ppm 之间，如果氧含量低于5.0 ppm 时鱼类就会出现紧张，此时鱼就会游向溶氧量高的地方，如果鱼类长期处于这种紧张的状态中，鱼类就会缺氧而死，如果水中的溶氧量大于12.0ppm 时，鱼就可能得气泡病，如果鱼池氧气含量较低时，鱼通过鳃摄取同样量氧份时呼吸的次数就要增加，如果水中氧含量较高时，鱼通过鳃摄取等量氧份时呼吸的次数就会减少，鱼呼吸的频率越低，消耗的能量就越少，这样就容易形成脂肪与蛋白质的积淀，因此可以大大提高鱼的产量，缩短生产周期。
海水中的溶氧来源有两部分，一部分是来自空气中氧气向海水中的自然溶解：另一部分是海洋植物的光合作用，海洋植物在光合作用时释放大量的氧气会增加海水的溶氧量，而利用海水进行工厂化养殖时，鱼池处于半封闭式的环境中，池中不可能有植物，也很难有阳光直射，所以鱼池中的氧气主要是来自空气中的氧气的溶解，当鱼池中鱼的密度较大时，溶氧量一般只有6.0ppm 左右袁如果向鱼池通入氧气，将鱼池溶氧量增加到10.0ppm ，鱼的产量将会大大增加，传统的供氧方式都是采用瓶装液氧进行供氧，装液氧进行供氧时，鱼池的管道铺设比较麻烦，而且由于成本较高，采用瓶只适合于短期养殖袁如果长期使用会大大提高养鱼成本，操作时需配备比较专业的人员进行操作，而且液氧养殖在国外一些养殖大国也逐渐被淘汰，随着现场供氧技术的逐步完善，现场供氧设备已经在水产养殖行业有了较广泛的应用，常温变压吸附供氧装置是比较理想的现场供氧装置。
2.变压吸附制氧装置介绍
变压吸附（PRESSURE SWING ADSORP TION，简称PSA ），是一个近似等温变化的物理过程，它是利用气体介质中不同组份在吸附剂上的吸附容量的不同，吸附剂在压力升高时进行选择性吸附，在压力降低时得到脱附再生遥变压吸附空分制氧一般采用两只吸附塔，塔内装填沸石分子筛吸附剂，当一只吸附塔在进行吸氮产氧时，另一只吸附塔在脱氮再生，如此交替循环连续不断地产出氧气。变压吸附增氧装置是一种从空气中分离制取氧气的设备袁中间没有任何化学反应，因此它产生的氧气不会对动物产生其它负作用。
三、两种供氧方式对比
采用变压吸附装置（以下简称PSA装置）对养殖厂（或池）进行供氧时，可以采用两种供氧方式：一种是分散式供氧：一种是集中式供氧，这两种供氧方式是根据水的溶氧方式的不同来划分的，两种方式各有优缺，以下分别做详细的介绍。
1.分散式供氧系统
分散式供氧是指将气源产生的产品氧气（氧纯度为93%），经过封闭的管路输送至每个需要用气的鱼池单元，再经过管路终端的分散装置扩散到池水当中供氧系统。其中用到的主要设备和材料有气源设备、氧气管道（紫铜管或PU 管）、分流排、调压阀、节流阀、流量计、纳米碳管。气源产生的氧气经过调压阀、流量计和节流阀控制后由氧管道送至鱼池边，由分流排分流后再通过纳米碳管扩散到池水当中，其中氧气终端的扩散装置为纳米碳管，纳米碳管表面均匀分布了很多微孔，这样氧气分子就可以均匀地分散到池水中。
比如要用含氧量为5ppm 的源水给一个换水量为100L/S 的半封闭养殖厂供氧，使其池水中的氧含量保持在10ppm ，则需氧量为：
Q=（5mg/L ×100L/S ）/60%=833mg/S=0.833g/ s=2.1Nm3/h
具体如图所示：
分散供氧方式构造起来比较简单，适合比较小的养殖厂，有投资少见效快的优点，但是分散供氧也有其缺点，比如在鱼池布管过于密集，清洗鱼池时不是很方便，而且材料浪费比较多，每个池内的溶氧量比较难控制等缺点。因此大型的养殖场不适合采用分散式供氧方式，而采用集中式供氧比较合理。
2.集中式供氧系统
集中式供氧的优点是，可以有效的对鱼池含氧量进行控制，也可以有效快速的对鱼池进行消毒处理，容易实现自动化控制，减少劳动力投入。集中供氧的方法也相对比较简单，具体方法是在水源处设置一个加压溶氧喷淋室，水源处的水全部或部分经过加压溶氧后再通过管道输送到鱼池中去。
PSA 供氧设备的吸附压力为0.7MPa ，在其出口处可以提供压力为0.6~0.1MPa 的氧气袁所以完全满足加压溶氧的压力需要，无需再设增压设备。比如要使用PSA 设备为一个换水量为100L/S 的半封闭养殖工厂供氧，使鱼池含氧量提高5ppm ，则需氧量为：
Q=（5mg/L ×100L/S ）/90% =555.6mg/S= 0.5556g/s=1.39Nm3/h
3．PSA 设备对鱼池溶氧量的影响及分析
以下是利用PSA 设备向半封闭鱼池进行分散供氧时实际测得的一组曲线数据，基本可以反映出当时鱼池溶氧量的变化规律
在午间12:00 左右投食，大菱鲆在经过约6 个小时内的消化，18:00原次日2:00 为排泄期，在消化排便期间鱼池氧量消耗比较大, 鱼类排出的粪便在分解过程中需要大量氧气。由以上曲线可以看出鱼池在投食后6 到7 小时时含氧量最低，此时需要增加氧气通入量，如果让工作人员每天按时去调整氧气的流量，显然比较麻烦袁而PSA 设备的控制系统可根据用户的要求，实现氧气流量和溶氧量的自动控制，特别是在集中供氧系统中能很方便的控制池水中的溶氧量。
由于不同纯度的产品氧气对设备的要求是有差别的，设备在制造时也会有成本差异，为了能更有效的节约成本，很有必要测试不同纯度的氧气在鱼池中的溶解状况，以下是实验人员实际测到的一组数据曲线：
以上曲线是在向鱼池通入相同量不同纯度氧气时池水中的溶氧量的变化情况，由图上可以看出氧气的浓度变化对溶氧的影响并不是很大，因此可以采用纯度较低的氧气对鱼池供氧（建议采用60% 的氧气），这样可以为养殖户节约成本。
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发表于 2014-5-28 14:17:48
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