沸石作为添加剂对鸡粪高温堆肥氨挥发的影响

为分析沸石作为添加剂对畜禽粪便高温堆肥氨挥发的影响,以鸡粪和玉米秸秆为试验材料进行野外好氧堆制试验,监测堆肥过程中氨挥发及其影响因素的动态变化。结果表明：一定比例的沸石添加剂在堆肥起始2周内对抑制堆体氨挥发效果明显,氨挥发速率显著低于对照,堆肥至第12天,添加沸石处理累积氨挥发与对照相比减少44.2%;堆肥7周内,添加沸石处理累积减少氨挥发损失达26.9%;沸石添加剂主要通过吸附高温堆肥过程中过量的铵态氮达到减少氨挥发的效果;从温度、电导率等指标来看,沸石添加剂促进了高温发酵过程的进行,一定程度上有利于提高堆肥品质。     

滴灌自清洗网式过滤器全流场数值模拟与分析

为了全面了解现有自清洗网式过滤器内部水流结构和特性,为进一步结构优化提供依据,该文采用Fluent(6.3)软件对其进行了全流场数值模拟。在分析过滤器结构及自清洗原理基础上,建立了过滤器内部流场的数学模型和自清洗系统的动网格模型,给出了过滤过程和自清洗过程计算区域和网格、以及进出口边界条件,对比分析了自清洗流量与进出口压力降关系模拟结果和试验结果。分析表明：模拟压降与实测压降符合较好,可以保证后续模拟结果的可靠性;在此基础上,对过滤过程内部流场进行了模拟,得到了水流流速、紊动能和压力的分布规律,分析了过滤器结构设计不足。运用动网格技术,对过滤器自清洗过程进行了数值模拟,通过流速、紊动能和压力分布等流场分析,指出了自清洗系统的不足,研究结果可为过滤器结构优化设计提供参考。     

营养液栽培中杀菌装置的开发

在营养液栽培中，由于营养液污染而导致栽培植物发生根腐病已成为严重问题。作者利用紫外线灯安装了一套紫外线杀菌装置。当循环的营养液经该装置时，其中的病原菌被杀死。作者还研制了一种陶恣过滤器，通过该过滤器不但能将营养液中的污染物除去，提高营养液的透明度，而且该过滤器还有吸附细菌的作用，使营养液中病原菌的数量大为减少。     

水铁矿对磷的吸附及胶体态磷迁移能力预测

土壤中流失的磷进入水体容易引起富营养化污染。目前对于铁矿物胶体结合态磷在土壤孔隙介质中的稳定性和迁移能力的认识还存在不足。本研究采用吸附试验,考察水铁矿对磷的吸附特征以及pH、离子强度和胡敏酸对磷在液相、水铁矿胶体和水铁矿固体上分布的影响;通过DLVO理论,预测水铁矿胶体结合态磷的稳定性和迁移能力。结果表明,假二级动力学模型(R~2=0.964)更适合用于描述磷在水铁矿上的吸附过程,磷在水铁矿上的吸附受液膜扩散、内部扩散和化学吸附等过程控制。Freundlich模型(R2=0.970)对等温吸附的拟合效果好,说明水铁矿对磷的吸附为多层吸附过程。从Langmuir模型参数可知,水铁矿对磷的最大理论吸附量为22.55mg·g~(-1)。水铁矿对磷的吸附能力随pH的升高而降低,随离子强度的升高而升高。然而,低离子强度和高pH有利于反应体系中水铁矿胶体的释放。无论胡敏酸是否存在,在碱性且离子强度不高(1～10mmol·L~(-1))的条件下,有约5%～20%的磷会与水铁矿胶体结合,且这些磷-水铁矿胶体之间的静电斥力较大。根据DLVO理论计算可知,这些带负电荷的胶体之间稳定性较好,在土壤中有一定迁移能力。在实际农业活动中,磷肥的过量施用可能会使大量的磷酸根离子吸附在铁矿物上,促进土壤孔隙水中形成稳定的、带负电的铁矿物胶体,这种磷-铁矿物复合胶体的迁移很可能成为磷迁移的另一种形式。本研究结果可为胶体促进下磷淋失风险评估提供理论和数据支撑。     

微灌用叠片式砂过滤器性能试验研究

针对微灌工程中灌水器堵塞的问题,在分析现有砂过滤器基础上,研究设计了叠片式砂过滤器。通过大量的水力性能测试和反冲洗抗堵塞性能试验以及对比试验,探讨了一定滤管直径的最佳叠片数,即滤管直径Φ₁=20 mm时,叠片数为48片为宜;并提出叠片式砂过滤器的水力性能特性曲线方程和过滤水头损失经验公式。试验结果表明：叠片式砂过滤器水力性能良好,过滤能力大,水头损失小,即在设计流量为10 m³/h下,叠片式砂过滤器的清洁压降比滤头式砂过滤器小37%;过滤与反冲洗效果好,是节水灌溉系统中理想的防堵塞设备。     

扑草净和扑灭通在土壤中吸附及其与色谱热力学函数的相关性

本研究比较了除草剂扑草净和扑灭通在 6种土壤中的吸附 ,采用Freundlich方程对其吸附等温线进行描述 ,对Freundlich方程吸附常数Kaf与土壤理化性质的相关性进行了分析 ,由于反相高效液相色谱流动相组成与扑草净和扑灭通容量因子成线性关系 ,从而测定了扑草净和扑灭通的过量热力学函数ΔH ,证明扑草净和扑灭通在土壤中的吸附与ΔH 存在一定的关系 ,从而提出ΔH 和ΔS 可作为研究农药性质的重要参数之一。     

导流片对Y型网式过滤器性能的影响

针对网式过滤器内部导流片改变了原有的水沙运动规律,使其水沙运动更加复杂的现状,该文采用CFD-DEM耦合数值模拟和试验测试的方法,对比分析了有无导流片时,过滤器内的水流运行、流量分布及压降系数等水力特性的变化,研究了沙粒在网腔和滤网面上的运动及分布情况。结果表明:与无导流片时相比,导流片使得滤网面上流量变得均匀。清水试验时,有导流片的压降系数较无导流片的大17.92%,水头损失大。过滤浑水时,有导流片的过滤器压降系数小,流速下降比变化平缓,过流能力明显提高;沙粒主要分布在滤网面中心线上及两侧较大流量的位置,有、无导流片时堵头内的沙粒数占总数比分别为90.07%、50.98。导流片的安装减少了泥沙在滤网面上的堆积,提高了过滤器的抗堵塞性能。     

CFD-DEM耦合模拟网式过滤器局部堵塞

过滤器内部的流场不均导致使用时容易产生局部堵塞,堵塞分布受入口流速、颗粒粒径、流线轨迹等因素的共同影响。该文以计算流体力学-离散元法(computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM)耦合模拟不同流量下Y型网式过滤器内部不同粒径的沙粒运动及分布,分析过滤器内部流态对沙粒运动分布的影响并通过试验加以证明。结果表明,滤网两侧的压差占总压差的77%。网面流量呈阶梯分布,最大流量位于出口侧滤网上端,最低流量位于进口侧滤网中心,前者是后者的5.9倍;对于通过滤网的颗粒,入口流速越高,颗粒通过点越集中;对于拦截颗粒,当粒径接近孔径时,颗粒稳定附着在滤网,增加入口流速使颗粒向侧面滤网聚积并产生局部堵塞,粒径远大于孔径时,颗粒在内腔中不停运动,难以稳定附着在滤网;降低入口流速将提高颗粒分布的均匀程度,延长过滤器高效段时间,减少冲洗难度。     

滴灌系统叠片过滤器结构参数优化

针对不同级配含沙水和灌水器类型的叠片过滤器结构选型问题,该研究选取常用叠片过滤器,通过组合不同叠片数量改变相邻叠片间孔径,设计了多种不同泥沙处理能力的过滤器。对5种泥沙粒径级配条件下5种孔径叠片过滤器的性能开展试验研究,根据不同工况下叠片过滤器运行周期内的水头损失、堵塞时段水头损失增长速率、过滤器的堵塞均匀度以及灌水器流量偏差率等指标,采用模糊数学综合评价方法,构建综合考虑灌溉含沙水、叠片过滤器和滴灌灌水器的多目标评价模型。结果表明：基于叠片孔径可调的过滤器可以实现拦截不同粒径范围泥沙的目标,5种孔径过滤器拦截泥沙粒径(拦截率大于90%的沙粒段中最小粒径级配的中值粒径)分别为49、82、100、127和150 μm;随着过滤器孔径减小,粒径越细小的含沙水对水头损失增大作用越显著。不同级配含沙水和灌水器类型条件下叠片过滤器性能综合评价结果与试验结果相符,通过对综合评价指标值排序,筛选出灌溉含沙水、过滤器、灌水器三者最优的匹配方式,能够同时实现灌水器堵塞程度轻微和过滤器性能稳定。提出的叠片过滤器结构参数配置决策方案,可为叠片过滤器的合理配置和使用提供参考。     

不同网孔与筒体模型对Y型网式过滤器性能的影响

Y型网式过滤器广泛运用于微灌系统,其良好的水力性能是保证微灌系统稳定运行的关键,为了分析其水力性能,该研究采用数值模拟和物理试验相结合的方法,分析了网式过滤器在3种滤网网孔（正方形、圆形、菱形）以及3种筒体弧线角度（0°、15°、30°）下,过滤器内压降系数、滤芯网面流量分布、内部流场、压力分布等水力特性的变化。结果表明：物理试验与数值模拟之间的水头损失系数平均差异为9%,表明了数值模拟的可靠性,其中圆形网孔过滤器水头损失系数最大,正方形次之,菱形最小;滤网网孔形状对过滤器网面过流量分布的影响较大,正方形网孔过滤器的中速过流量区域占比最高达到了47.5%,圆形次之,菱形最小仅为26.5%。过滤器的水头损失随着筒体弧线角度的增加而逐渐减小,35°的压降系数较0°的减小了73.15%,网面流量的分布也随着角度的增加变得更为均匀,其中35°的中速过流量区域面积较0°增大了71.48%,水力性能明显提高;此外随着筒体弧线角度的增加,出口侧中上段滤网处的内外压差明显减小。因此在实际微灌系统中,选择网孔为正方形、筒体弧线角度30°的过滤器,其内部流场缓和、网面流量分布均匀,提高了过滤器的水力性能和使用寿命。该研究成果可为网式过滤器结构优化提供设计方案与理论依据。     

A New Approach for Minimizing Ammonia Emissions from Poultry Houses

The paper describes a novel approach to reduce ammonia emissions from Concentrated Animal and Feeding Operations (CAFO) in general, and from poultry houses in particular. The approach is based on installing a dedicated air capturing system on the feeding infrastructure that draws air from close to the litter. Air at these locations has NH_3(g) concentrations an order of magnitude higher than at the vents of the ventilation system. Moreover, while the dedicated waste air drawing system can work continuously, the operation of the ventilation system is intermittent and directed towards maintaining the birds climatically-comfort. The NH_3(g) rich waste air is conveyed to an acidic (0?<?pH?<?~5) bubble column reactor in which ammonia is converted to ${\text{NH}}_4^ + $ . The reactor operates in a batch mode, starting at pH?0 (1?N HCl solution) and is switched to a new acidic absorption solution just before NH_3(g) breakthrough occurs, at around pH 5. Experiments with a wide range of NH_3(g) concentrations showed that the absorption efficiency is practically 100% throughout the process as long as the face velocity is below 4 cm/s. The advantages of the method include high absorption efficiency, lower NH_3(g) concentrations in the vicinity of the birds, generation of a valuable product (a high concentration ammonia solution) and the separation between the ventilation and ammonia treatment systems. A small scale pilot operation conducted for 5 weeks in a broiler house showed the approach to be technically feasible. A larger scale pilot study is required for fine-tuned cost estimation.     

北京市种鸡场平养密闭式鸡舍环境因素观测分析

本文通过对北京市种鸡场平养密闭舍1986年夏至1987年春环境因素观测分析,指出该舍内气流速度、气流方向、光照时间及光照度等基本符合鸡的生理要求;但夏季舍内呈现高温、高湿,冬季呈现低温、高湿有待改进。经研究提出措施是:夏季可采用湿帘降温,冬季可根据温、湿度、氨气浓度综合控制风机运转等。     

混合通风方式下大型肉鸡舍过渡期通风效果测试

随着肉鸡周年饲养环境控制精细化程度的提高，在横向通风和纵向通风系统应用的基础上，借助于横向进风口和纵向排风机进行春秋过渡期通风换气的混合通风方式，近年来在大型养鸡场内开始应用。该研究通过现场试验，研究测试了这种通风方式下肉鸡舍内的换气量、气流速度、温度以及氨气浓度，结果显示这种通风方式可以保证充足的换气量，提供适宜且分布均匀的气流速度和温度分布，有效地抑制舍内氨气浓度，从而可为鸡只的健康生长创造良好的环境条件。     

Measurement of ammonia emissions after liquid manure application: I. Construction of a windtunnel system for measurements under field conditions

A windtunnel system is presented applicable for measuring ammonia emissions under field conditions. With this system two objectives are achieved:

• 1. No alteration of the microclimatic conditions in the testing area
• 2. Reliable determination of the volumetric air flow and the ammonia concentration

The use of a transparent foil, the precise adjustment of the flow velocity to the windspeed outside, and the constant cross-sectional area over the whole length of the tunnel are the most important constructional details of the system.     

畜舍颗粒物减排技术研究现状

随着大规模集约化畜牧业的发展,畜牧生产过程中产生的大量悬浮颗粒物（Particulate Matter,PM）,已成为大气颗粒物PM10和PM2.5的重要来源。畜舍粉尘主要来源于饲料、粪便、皮屑、毛发等,其表面附着有细菌、真菌、病毒等致病微生物以及氨气、硫化氢等有害气体,不但严重威胁畜牧场工作人员和家畜的健康,还导致周边大气环境污染。科学适用的PM减排技术是保障畜舍及周边环境空气质量的重要手段。该研究概述了畜舍PM的排放源、特征及危害,从源头、过程、末端3个环节分别论述了国内外畜舍颗粒物减排技术的研究现状及存在问题。源头减排包括饲料、清粪工艺、饲养模式等方面的优化,经济且高效。过程减排包括喷雾降尘、通风除尘、静电除尘等技术,旨在降低舍内悬浮在空气中的颗粒物。喷雾技术相对成熟,但易滋生细菌且不适用于低温季节;通风技术对去除畜舍PM上应用最为广泛且高效,需要综合考虑满足畜舍通风换气与降尘的要求;静电除尘技术对人畜无干扰,但在除尘效率和二次扬尘方面有待进一步优化。末端减排包括洗涤降尘技术与过滤降尘技术,目的是减少PM对外界大气环境的污染。洗涤技术可以去除排气中多种污染物,但设备易腐蚀;过滤技术成本低,对大颗粒物的去除效率高,但易堵塞。该研究对畜舍PM减排技术研究现状进行综述,以期为未来开发高效、节能、经济、环保的畜舍PM减排技术提供参考。     

Comparison of Sewage Sludge and Yard Waste Compost As Biofilter Material for Ammonia Removal

Sewage sludge compost and yard waste compost were compared with respect to their efficiency as biofilter material for removing ammonia from air. Ammonia removal efficiency was investigated using both small-scale filter columns in the laboratory and large-scale filter columns operated at a pig farm. The laboratory experiments were carried out using 30 cm high columns with a volume of 250 cm³ supplied with an artificially produced ammonia-air mixture, whereas 1 m columns with a volume of 27 liters supplied with the ambient air from the pig stable were used in the large-scale experiments. All filter columns were able to remove more than 95% of the ammonia in the inlet regardless of compost type and applied air flow rate. Ammonia concentration profiles inside the compost columns measured at the end of the experiments indicated that sewage sludge compost removes ammonia at significantly higher specific rates than yard waste compost. The likely explanation is that sewage sludge compost contains higher numbers of nitrifying bacteria originating from the wastewater treatment process.     

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。     

种稻下氮肥的氨挥发及其在氮素损失中的重要性的研究

在特制密闭盆钵甲,研究了¹⁵N标记氮肥作水稻基肥混施时,氨的挥发及其在氮素损失中的重要性,随着通气速率的增高,氨的挥发及其在氮素损失中的重要性也增大,至换气频率达15-20次/分时即接近或达到最大值.在酸性水稻土上,硫铵的氮素损失的主要途径是反硝化作用,特别是气温较低的月份;尿素的氮素损失途径,在气温较低的月份中以反硝化作用为主,在温度较高的月份中,则氨的挥发与反硝化作用都是重要的;对碳铵来说,氨的挥发和反硝化作用都是氮素损失的重要途径.在石灰性土壤上,碳铵的氮素损失的主要途径是氨的挥发,而在硫铵和尿素的氮素损失中,氨的挥发和反硝化作用则都是重要的.     

半阶梯式笼养蛋种鸡舍冬季日间空气污染物排放特征

蛋鸡舍空气颗粒物、空气微生物和氨气等污染物的排放不但影响场区生物安全,更会造成环境污染问题。该文采用直线多点均匀采样新型系统,对北京地区某半阶梯式笼养蛋种鸡舍冬季空气颗粒物、微生物和氨气3种污染物的日间排放进行监测和分析,研究半阶梯式笼养蛋种鸡舍冬季日间空气污染物排放特征。结果表明,该蛋种鸡舍试验期间舍内温度保持在18.0~20.0℃;间歇性通风条件下,风机的开启时长和舍外温度具有正相关关系(P0.05,R2=0.883 7);在冬季8:00-18:00期间,空气颗粒物的排放质量浓度为0.5~0.8 mg/m~3,每只鸡排放量为1.0~1.5 mg/h;空气微生物的排放浓度为4.0~4.5 log10CFU/m~3,每只鸡排放量为4.3~4.8 log10 CFU/h;氨气排放浓度为7.6~14.3 mg/m~3,每只鸡排放量为8.1~13.7 mg/h。试验期间,舍外温度低于舍内温度,试验鸡舍通风量及波动范围小,空气颗粒物、空气微生物和氨气的排放浓度、排放量与舍外温度、通风量、舍内相对湿度之间均未发现相关关系(P0.05)。该研究结果可为中国蛋鸡舍空气污染物排放特征提供参考。     

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。