集成生物净化系统用于鱼池水质控制的初步试验研究

该文提出了生物膜和水生植物的集成生物净化系统用于鱼池水质控制，通过人工配置营养盐和养鱼循环水体的净化试验研究，探讨了该集成生物净化系统对主要污染指标的净化能力和对养鱼循环水体的净化效果及规律。研究结果显示，由生物膜和水生植物组成的集成生物净化系统对氨氮的承载能力明显增强，当NH⁺₄的初始浓度在2.0 mg·L^-1以下时，净化效果显著，水质良好。该集成系统对养鱼循环水体中氨氮和有机物的去除率分别保持在80%和40%以上，对养鱼水体pH和DO也有良好的调节和改善作用。     

大型自然通风奶牛舍空气颗粒物浓度监测方法中测点数和位置优化

对奶牛舍颗粒物浓度和分布进行实时连续监测,是评估其环境风险和制定科学减排措施的前提。随着大型奶牛舍的快速发展,对尽可能少且科学地布置测点数量和位置并能够对舍内颗粒物浓度进行精准监测,提出了新的挑战。为探究测点优化布置方案,该研究基于物联网技术在大型自然通风奶牛舍内3个相邻饲养区域布置17个采样点,对总悬浮颗粒物（total suspended particle, TSP）和细颗粒物（PM_2.5）浓度进行了连续6个月监测,得到舍内浓度平均值（视为“真值”）;利用系统聚类和误差分析方法得到优化的测点方案,并将其颗粒物浓度结果与6种传统测点方案进行对比,以确定最优的测点数量和位置方案。结果表明,舍内3个饲养区域内颗粒物浓度分布均匀,PM_2.5浓度在不同采样高度上无统计差异（P>0.05）,而TSP浓度在屋顶通风口下方（9.0 m）明显低于1.5和2.5 m高度（P<0.05）。与真值相比,优化测点方案的TSP和PM_2.5浓度监测误差绝对值之和分别为6.4%～22.6%和4.7%～14.2%,均低于传统测点方案。综合考虑优化方案的科学性和传统方案的易操作性,确定最优测点方案为：在奶牛舍中央屋顶通风口下方1.0～2.0 m处布置1个测点,在奶牛卧床上方2.5 m高度布置2个测点,上述3个测点按奶牛舍斜对角线进行布置;另外,分别在挤奶通道、饲喂通道、清粪通道上方2.5 m高度处各布置1个测点;共计6个测点。该优化测点方案可满足监测准确性和易操作性要求。     

畜禽舍NH3的散发及减排控制技术

集约化畜禽生产过程中产生的有害气体NH₃对环境酸化、土壤及地表水的污染等问题在公众与科学界都引起了极大的关注，西欧等发达国家对畜禽舍内NH₃的排放测定、减排技术及测量方法等方面进行了大量研究。该文对畜禽舍NH₃的产生及其影响因素进行了分析，对目前国内外有关畜禽舍NH₃的减排与控制技术进行了综述。     

分别利用Hargreaves和PM公式计算西北干旱区ET0的比较

该文根据甘肃张掖气象站1991～2000年的气象资料，利用Hargreaves公式和Penman-Monteith公式计算了参照作物需水量(ET₀)。对比分析结果表明：Hargreaves公式计算的ET_0H年值比Penman-Monteith公式的计算ET_0PM偏低，而在年内6、7、8月份，ET_0H>ET_0PM，9月份两种方法计算结果几乎相等，其他月份ET_0H<ET_0PM。造成这种结果的原因是风速和降雨的影响。根据两种方法的计算结果，提出了适合西北干旱区ET₀的计算公式。     

北京密闭式商品蛋鸡舍冬季环境研究(初报)

对北京地区的典型密闭式蛋鸡舍的冬季环境进行了测试分析。结果表明：对三七外墙和２００ｍｍ厚加气混凝土屋面的密闭式蛋鸡舍，每只蛋鸡的通风量为１．３ｍ³／ｈ时，可维持舍内外温差１９℃左右，舍内ＣＯ_２浓度２ １００×１０^－６左右，最高ＮＨ₃浓度不超过１８×１０^－６。不同的进气口形式与位置对舍内温度、有害气体的分布影响较大。     

不同地区机械通风式密闭畜禽舍空气氨减排潜力分析

氨气是大气中唯一的碱性气体,减少氨排放对控制大气雾霾有重要作用,畜禽养殖业是重要的氨气排放源,科学评估不同环节的氨气排放量及减排潜力具有重要意义。本文根据文献资料总结了国内外不同畜禽养殖舍的氨排放因子情况、主要减排技术及效率,并结合第二次全国污染源普查获得的全国主要畜禽采用机械通风养殖场的数量和养殖量,对中国分地区、分畜种密闭式畜舍外排空气的氨减排潜力进行了分析。结果表明：中国机械通风畜舍外排空气氨气年减排潜力为26.56万t,主要来自生猪、蛋鸡和肉鸡三种畜禽,其减排潜力分别为10.18万t、7.73万t和6.75万t,三种畜禽舍减排潜力占比92.8%;从地区上看,主要可实施地区为华东区、中南区和华北区,氨气减排潜力分别占全国的35.1%、26.9%和14.9%。建议开展密闭式生猪、蛋鸡和肉鸡舍氨减排设施建设,可为全国氨减排和大气环境质量改善提供保障。     

水-空气引射式冰下深水增氧机的设计与性能试验研究

根据水-空气引射原理设计了一种新型增氧机，可同时进行冰下和深水的增氧，以解决我国北方地区冬季鱼类供氧和鱼池水质净化问题。对其主要结构参数进行了设计计算和试验研究。结果显示，当喷嘴直径d_p1=25 mm、混合室直径d₃=48 mm、截面积比f₃/f_p1=3.69时，该装置的进气量最大，增氧动力效率最高；进气量与增氧动力效率之间呈正相关关系；增氧动力效率随深度的增加而提高，增加率为0.49 kg O₂·m^-1；喷嘴位置对动力效率和进气量并无影响。同时还建立了有关参数的回归方程式。     

雨滴击溅下表土孔隙变化及其对入渗能力的影响

为探究雨滴击溅下土壤结构与入渗能力的变化规律,为雨滴击溅下土壤侵蚀状况预测提供参考,以黄土高原褐土为对象,基于雨滴击溅试验、土壤渗透试验和同步辐射CT扫描方法,对降雨条件下表土孔隙结构与土壤渗透能力的关系进行了分析。结果表明：①雨滴击溅导致土壤总孔隙度和渗透系数显著降低(P<0.05)。2.67、3.39和4.05 mm直径雨滴击溅后土壤的总孔隙度分别降低了20.64%、36.05% 和44.88%,土壤渗透系数分别降低了15.69%、40.42% 和71.77%。雨滴击溅后土壤孔隙的碎片化程度加剧,导致孔隙形状更不规则,连通性降低。②土壤孔隙大小、形状和连通性对土壤渗透能力有显著影响(P<0.01)：孔隙越大,形状越规则,对土壤渗透能力的影响越大。从孔隙连通性角度看,土壤连通孔隙的孔喉半径和孔隙率对入渗能力的影响程度最大。基于以上分析,建立了土壤渗透系数(K)与总孔隙度(P_T)、大孔隙率(P_lp)、规则孔隙率(P_rp)、连通孔隙率(P_cp)和孔喉半径(R_th)的预测模型：K=0.402P_T+0.104P_lp+0.1401P_rp+0.350P_cp+0.003R_th–0.415,R²=0.93,P<0.05。综上可见,雨滴击溅通过改变土壤孔隙的大小、形状和连通状况,导致土壤孔隙结构破坏,从而降低了土壤入渗能力。     

孵化厅出雏室水浴空气净化系统的应用研究

该文以孵化厅出雏室的污染控制为主要研究目标,在测试基础上,以出雏时绒毛微粒作为出雏室污染控制因子,根据质量守恒原理建立了出雏室空气净化的数学模型,通过模拟计算结果,设计并试制了一套水浴空气净化系统并对系统进行了运行试验,得出了系统净化绒毛和H₂S气体效率分别为81.93％和32.7％,试验结果为进一步进行孵化厅及畜禽舍的空气净化研究打下了基础。     

“零排放”复合生物净化模式用于循环水养鲍系统的试验研究

采用水生植物滤池(UB和PUB)和固定膜生物滤池（SB）的复合净化模式，对鲍鱼养殖水体和系统排放水体进行净化，实现了循环水养鲍系统的清洁生产。试验结果表明，植物滤池UB对养殖水体中总氨氮(TAN)具有很高的吸收效率，从而降低了SB的硝化负荷，大大减少了TAN、NO^－₂-N、NO^－₃-N和COD的积累，在整个试验过程中，养殖水体中TAN、NO^－₂-N、NO^－₃-N和COD的浓度分别低于0.19、0.01、1.75和1.20 mg/L。由于UB滤池的吸收作用和SB的硝化作用，养殖水体中PO^3-₄的浓度一直保持在0.30 mg/L以下。另外，这种复合净化模式具有调节水体pH值的作用，在试验期间，养殖水体中的pH值一直保持在8.11～8.14的良好水质范围，对鲍鱼的养殖十分有利。系统排放水经另一植物滤池PUB吸收净化后，PO^3-₄浓度降至0.22 mg/L 以下，NO^-₃-N的浓度甚至降至0.10 mg/L以下。本文还建立了养殖循环水体中无机氮的循环模型，用于对养殖水体中TAN、NO^－₂-N和NO^－₃-N的预测和控制。     

重庆市规模化畜禽养殖氨排放特征及减排策略研究

随着空气质量和畜禽养殖污染问题日益严峻,快速发展的规模化畜禽养殖面临的环境压力不断增大,明确规模化畜禽养殖的氨排放量及其排放特征,可为大气环境管理和畜禽养殖污染防治提供科学依据及对策。本文根据重庆市规模化畜禽养殖业氨排放系数和活动水平数据,估算了重庆市2013年规模化畜禽养殖业氨排放量,分析氨排放特征,并探讨了相应的氨减排措施。结果表明,2013年重庆市规模化畜禽养殖氨排放总量为17 102.92 t,排放强度为0.21 t·km~(-2);合川、丰都和潼南依次是规模化畜禽养殖业氨排放量最大的3个区县,排放份额共占总排放量的30.19%;从空间分布特征来看,璧山区为氨排放强度最大的区县,其排放强度为1.17 t·km~(-2),氨排放强度最小的是城口县,为0.01 t·km~(-2);在全局空间区域上,重庆市规模化畜禽养殖氨排放空间分布存在显著的空间正相关;局部空间区域上有4个区县呈现"高-高"类型区,5个区县呈现"低-低"类型区,没有出现"高-低"或"低-高"类型区。规模化生猪养殖是重庆市畜禽养殖业最大的氨排放贡献源,排放量达9 538.63 t,贡献率为55.80%;其次是蛋鸡,其贡献率为15.87%。畜禽在圈舍、储存管理和后续利用(施肥)3个阶段的氨排放量不同,家禽在圈舍阶段的氨排放贡献率均超过60%,其次是后续利用(施肥)阶段,尿粪储存阶段氨排放量最小;家畜氨排放贡献率最高的是后续利用(施肥)阶段,其次是圈舍内的排放,储存阶段释放的氨量很少。奶牛养殖是减排的重点控制源,规模化畜禽养殖主要减排措施包括低氮饲料喂养、畜舍改造、粪便加盖或密封以及粪肥注施等。     

鸡舍排出空气过滤清洗装置设计与试验

为降低鸡舍排风对场区环境和生物安全的影响,规模化鸡场开始普遍采用在鸡舍排风机外侧设置过滤网的方式拦截羽毛和过滤粉尘。羽毛和粉尘在过滤网积聚易导致鸡舍通风效率降低,因此需要定期进行人工清洗,既费工费时又危害清洗人员呼吸道健康。为实现鸡舍排出空气的自动化高效净化,该研究设计了一种由过滤机构、清洗机构、驱动机构和控制机构组成的鸡舍排出空气过滤清洗装置,并进行了试验验证和运行能耗及成本核算。根据鸡舍排风污染物特性和过滤清洗需求,确定了过滤网材质及孔径、冲洗杆喷头选型及布置方式,以及驱动小车电机选型和车轮直径等关键参数,编写了装置运行控制程序。该装置通过自走式小车沿导轨往返运动驱动连接在过滤网内外侧竖直布置的冲洗杆和收集槽同步运动,冲洗杆采用喷水反向冲洗的方式,将过滤网内侧积聚的羽毛和粉尘冲洗至收集槽中,再排放至鸡场废水收集系统,从而实现过滤网的定期自动清洗功能,保证过滤效果的同时减少人力投入。试验验证结果表明,该装置运行可靠、控制简单,能够过滤拦截收集鸡舍排出空气中的羽毛,对鸡舍排出空气中粉尘的去除率可达到55.0%;运行能耗及成本核算结果表明,装置耗水量为2.17 L/(次·m^2<...     

小兴安岭典型农田生产-畜禽养殖系统氮素流动特征

为了解小兴安岭地区农田生产-畜禽养殖系统氮素投入与利用情况,以伊春市带岭区为研究区域,采用物质流分析方法,分析了2007—2015年该区氮素输入、迁移、转化和输出过程,核算了该地区农田生产与畜禽养殖氮素流动通量、流动效率及环境负荷。结果表明:2007—2015年带岭区农田生产系统与畜禽养殖系统单位面积氮素流动通量均呈上升趋势,且在2007—2012年上升幅度较大;畜禽养殖数量、农作物种植结构是影响带岭区氮素流动通量的重要因素;农田生产系统氮素利用率平均为64%,作物能较有效利用氮素;畜禽养殖系统氮素利用率约为19%,存在着较大提升空间;带岭区环境氮负荷呈现逐年增加趋势,畜禽养殖数量增加过快,粪尿氮素损失是环境氮负荷增加的主要原因。建议加强畜禽养殖科学管理,合理控制养殖规模,提高粪尿利用率,同时尽可能减少化肥氮投入,促进农田生产-畜禽养殖系统向高效、可持续方向发展。     

基于可调谐吸收光谱的畜禽舍氨气浓度检测

为开发一种基于可调谐吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术的畜禽舍NH_3浓度实时在线监测装置,以满足畜禽舍环境监测与控制的需要。该研究基于TDLAS技术,采用气室式封闭光程,搭建了一套畜禽舍NH_3浓度检测系统。该系统采用波长为1 512 nm蝶形激光器作为光源,根据分子吸收光谱理论,采用波长调制技术,实现了对畜禽舍NH_3浓度检测。为优化检测系统性能,通过改变锯齿扫描信号、调制正弦信号的幅值与频率以及输入信号与参考信号相位差,确定了系统最佳的调制参数,并通过系统优化试验确定了系统最佳的气室加热温度、系统响应时间与二次谐波平均次数等关键参数。最后,通过浓度标定试验与性能试验对检测系统进行了测试。试验结果表明,检测系统调制参数在正弦调制信号频率为9 kHz、正弦调制信号幅值为30 mV、锯齿扫描信号频率为1 Hz、锯齿扫描范围为170～215 mV、谐波分析中输入信号与参考信号相位差为50°参数下对应的二次谐波形状与幅值最佳;不同浓度NH_3与二次谐波幅值之间具有良好的线性关系(拟合方程相关系数r=0.995 8);检测系统的进气响应时间约为42 s(气室自充气达到目标浓度99%);气室加热温度为403K时,NH_3在气室吸附作用最小;Allan方差分析表明,检测系统在积分时间为10 s时达到探测限,探测限为0.038 mg/m~3。在最优系统参数下对系统进行性能试验,得到检测系统综合线性误差为1.00%,定量测量综合重复误差为0.51%,可满足畜禽舍内NH_3浓度长期持续监测的需求。     

柴油机颗粒捕集器不规则六边形孔道结构压降特性研究

为了提高柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)的压降特性和碳烟承载量,该文提出了一种不规则六边形孔道结构,并利用AVL-Fire软件建立其三维模型,针对不同排气流量,排气温度,碳烟负载以及灰分堆积情况对DPF压降特性进行数值分析,并与四边形孔道结构进行对比。结果表明:在不同排气流量条件下,建立的数学模型模拟值与实际试验值相对误差处于2.54%~5.69%之间,计算值和试验值的数值差异较小,变化趋势一致;在同等排气流量和排气温度条件下,不规则六边形孔道结构DPF的压降特性优于四边形孔道结构;不同碳烟加载方式会影响DPF压降特性,递减分布压降最高,递增分布压降最低,且不同分布方式下不规则六边形孔道结构具有更低的压降;灰分在DPF内部以层状方式分布对压降影响较大,以尾端方式分布对压降影响较小;不规则六边形孔道DPF具有更陡峭的碳烟过滤效率曲线和更低的压降曲线,表明其能有效地提高碳烟及灰分承载能力,其中碳烟捕集效率上升时间同比降低34%;不同灰分堆积方式下,不规则六边形孔道结构有更小的DPF压降和更高的碳烟承载量,该文可为优化DPF结构,降低DPF压降,减小DPF再生频率提供参考。     

文丘里洗涤器净化生物质燃气流场数值模拟及试验研究

针对文丘里洗涤器净化生物质气化燃气中的焦油液滴问题,借助CFD软件Fluent对文丘里管内部流场进行数值模拟,得出其压力与速度分布特性,从能量转化角度分析了文丘里除焦过程流场变化规律,结果表明文丘里喉管段压力大幅减小,其压力能转化为燃气流体动能,形成了较大的湍流提高净化效率。通过试验和数值模拟研究文丘里内部流场总体压力损耗,将液气比3L/m3、喉口气速70～120m/s条件下的文丘里管总体压力损失试验与模拟数据对比表明二者结果基本吻合。对文丘里净化生物质燃气除焦效率的研究表明喉口气速大于90m/s时,利用经验公式根据文丘里洗涤器实际总体压力损失可以有效估算除焦效率,误差范围在7%以内;喉口气速大于90m/s、液气比高于2L/m3时除焦效率可以达到90%以上。研究结果可以为文丘里洗涤器净化生物质燃气的工程应用提供参考。     

Control of Composting Odor Using Biofiltration

While composting transforms manure wastes into useful fertilizer, it also produces odors during the decomposition process. Biofiltration is a desirable method to control composting odor. This study was conducted to investigate the efficiency of using compost as a biofilter. A mixture of cattle manure and fresh compost was composted in a bin equipped with a suction-type blower. The exhaust gas was filtered through the biofilter of fresh compost. The composting temperature affected the ammonia emission. When the composting temperature was relatively high, the highest ammonia emission appeared in two experiments. The biofiltering properties were investigated according to flow rates and filter depths for two different types of fresh composts (experiment I and II). At the flow rate of 30 L/min, ammonia removal rate was 80.5% for biofilter A(detention time 56.5 s) and 99.9% for biofilter B (detention time 113 s). At the flow rate of 50 L/min, the ammonia removal rate was 82.5% for biofilter A (detention time 33.9 s) and 97.4% for biofilter B (detention time 67.8). The fresh compost could be used as a biofilter medium for odor control during composting process. The moisture content(MC) of the biofilter material increased by absorbing moisture from the exhaust gas, while the pH was decreased due to the degradation of nitrogenous compounds. As the moisture in the exhaust gas increased the MC of the biofilter, there was no need to spray water to the biofilter medium to control moisture content. While the total nitrogen(T-N) of the biofilter increased by absorbing ammonia, the total carbon (T-C) remained unchanged resulting in decrease of the C/N ratio.     

鸡舍换气余热干燥鸡粪设备夏季干燥性能研究

鸡舍换气余热干燥鸡粪是指利用鸡舍换气时排出废气的余热来除去鸡粪中水分的热力干燥方法,该方法的主要特点为工艺简单、能耗低。该文主要对鸡舍换气余热干燥鸡粪的原理进行了阐述,探讨了鸡粪干燥过程中各种热量的计算方法,并针对中国的气候特点,结合鸡舍换气余热干燥鸡粪设备设计改造了一种可在夏季利用环境空气对鸡粪进行干燥的通风方式,最后对湖北应城的一套鸡粪干燥设备(manure drying system,MDS)进行了夏季应用效果的测试。结果表明:夏季不同天气条件下干燥设备的干燥速率差异较大;晴天天气下由于外界环境空气的混入,鸡粪含水率从初始含水量降至28%(湿基)耗时只需28 h左右,比阴雨天气下缩短约20 h;夏季阴雨天气下鸡舍换气余热可满足48 h内把鸡粪含水率降至30%以下的热量需求,但阴雨天气会降低鸡粪的干燥速率。晴天天气下由于湿帘的影响,鸡舍所排废气湿度过大,此时可结合环境热空气对鸡粪进行干燥,提高鸡粪干燥速率。研究结果可为优化鸡粪干燥工艺,探索节能环保的干燥方法提供理论参考。     

规模化养猪场典型沼气工程各排放节点氨排放特征研究

为了解典型规模化猪场沼气工程的氨排放特性,选取长三角地区某规模化养猪场的典型沼气工程为研究对象,在沼气工程设施的不同氨排放暴露节点(集粪池、调节池和沼液池)设置监测点对氨排放进行连续3d的同步监测,测定处理设施各排放节点氨浓度,核算各排放节点粪便氨排放速率,分析各排放节点氨排放特征。研究结果表明,集粪池、调节池和沼液池的氨日均排放速率分别为1.48、3.08和1.47 g/(d·m2);各节点氨排放具有明显的日变化过程,大致表现为早晨氨排放呈波动增大趋势,午后开始降低,至夜间保持低值排放;集粪池、调节池在粪污周转时段出现日排放峰值;沼液池、集粪池和调节池静置阶段氨小时排放速率与温度呈正相关,与湿度呈负相关;集粪池、调节池和沼液池日氨排放量分别为13.44、38.72和5 275.4 g/d。