CN104390960A - 一种测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置及测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置及测定方法，其装置主要由依次连接的箱体、第一流量计、氨气吸收机构、抽气泵、第二流量计、储气袋构成和曝气机构15，而氨气吸收机构包括导管、抽滤瓶和干燥箱，所述导管的上端通过管道与第一流量计连接，所述导管的下端插入抽滤瓶底部，所述抽滤瓶内填充有吸收液，且所述吸收液的液面低于导管端部，所述抽滤瓶的出口与干燥箱连接，所述干燥箱与抽气泵连接。本发明通过氨气吸收机构和储气袋对堆肥原料产生的氨气进行二次收集，则使测定氨气产量的准确率高、可靠性高。

Description

一种测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置及测定方法

技术领域

本发明涉及堆肥气体的测试技术，具体涉及一种测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置及测定方法。

背景技术

随着畜牧业的迅速发展，畜禽粪便排放量急剧增加，不恰当的处理方式极易造成水体、大气、农作物和生态环境的污染，给人类健康带来极大的损害。与此同时，畜禽粪便中含有大量的氮、磷、钾等营养成分，通过高温堆肥发酵后能产生大量的腐殖质，是改良土壤和促进作物生长的优良有机肥料。因此，畜禽粪便经堆肥处理后还田利用是实现畜禽粪便无害化、减量化和资源化利用的重要途径，同时也是解决环境污染问题的根本出路。

氨气是堆肥过程中产生量最大的臭气，在不同的堆肥研究中表明，氨气排放是畜禽粪便堆肥过程中氮素损失的主要途径，可达氮损失总量的44％～99％。同时，氮气的排放不仅对大气环境产生污染，还会造成堆肥氮素大量损失，降低堆肥品质。测定好氧堆肥中氨气产生量的装置具有非常重要的科研价值。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构简单、合理，提高测试结果准确性的测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置。同时，本发明还提供了一种测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置的测定方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置，包括放置堆肥原料的箱体、第一流量计、氨气吸收机构、抽气泵、第二流量计、储气袋和曝气机构，所述箱体的两侧上部分别设有进气口和出气口；所述出气口、第一流量计、氨气吸收机构、抽气泵、第二流量计和储气袋通过管道依次顺序连接；所述氨气吸收机构包括导管、抽滤瓶和干燥箱，所述导管的上端通过管道与第一计量计连接，所述导管的下端插入抽滤瓶底部，所述抽滤瓶内填充有吸收液，且所述吸收液的液面低于导管端部，所述抽滤瓶的出口与干燥箱连接，所述干燥箱与抽气泵连接；所述曝气机构包括曝气管、连接管和压缩泵，所述曝气管放置于箱体底部，且所述曝气管被箱体内的堆肥原料覆盖，所述压缩泵安装于箱体外，所述压缩泵通过连接管与曝气管连接。

优选的，所述的测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置还包括搅拌机构，所述搅拌机构包括转轴、搅拌桨、减速箱和电机，所述搅拌桨通过转轴安装于箱体的下部，所述转轴的一端通过减速箱与电机连接。

优选的，所述箱体内设置有用于监测堆肥原料实时温度的温度传感器。

优选的，所述的测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置还包括三叉管和排气管，所述三叉管的3个管口分别与抽气泵、储气袋和排气管连接；所述出气口与第一流量计之间设有第一阀门，所述三叉管与第二流量计之间设有第二阀门，所述排气管设有第三阀门。

优选的，所述导管的下端与吸收液的液面之间的距离为2mm～5mm。

优选的，所述出气口与箱体底面的距离大于进气口与箱体底面的距离。

一种基于上述的测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置的测定方法，包括以下步骤：

A、动态箱式装置收集氨气：将堆肥原料置于箱体内，则堆肥原料产生混合气体，此混合气体自箱体的出气口流出后依次经过第一流量计、抽滤瓶、干燥箱和抽气泵；其中，混合气体中的部分氨气被抽滤瓶中的吸收液吸收，而自抽气泵流出的混合气体中的一部分通过第二流量计后进入储气袋；

B、氨气的测定：第一流量计测定混合气体的流速为υ₁，而第二流量计测定混合气体的流速为υ₂；然后通过纳氏试剂比色法测定吸收液吸收到的氨气浓度C₁，接着令储气袋中混合气体被稀硫酸吸收，再通过纳氏试剂比色法测定吸收储气袋中混合气体后稀硫酸中的氨气浓度C₂；最后通过公式：

X₁＝C₁·V₁·M，

X₂＝C₂·V₂·M，

X＝X₁+X₂·υ₁/υ₂，

得出堆肥原料在一定时间内的氨气产生量；式中V₁为吸收氨气后吸收液的体积，X₁为吸收氨气后吸收液中的氨气质量；V₂为吸收混合气体后稀硫酸的体积，X₂为吸收混合气体后稀硫酸中氨气质量，即也是储气袋中的氨气质量；M为氨气的摩尔质量；X为堆肥原料在一定时间内的氨气产生量。

优选的，所述箱体内堆肥原料的高度为45cm～65cm。

优选的，所述抽滤瓶中的吸收液为水；所述干燥箱内填充的干燥剂为硅胶干燥剂。吸收液除水外还可使用其他材料，本发明使用水作为吸收液，从而降低成本。而干燥剂也采用其他的材料替代。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：

1、本发明的动态箱式装置包括箱体、第一流量计、氨气吸收机构、抽气泵、第二流量计和储气袋等部件，利用氨气吸收机构和储气袋对氨气进行二次收集后，保证氨气的收集量，从而确保测定堆肥的氨气产量的准确率，从而为科研提供重要的依据。

2、本发明的动态箱式装置包括箱体、第一流量计、氨气吸收机构、抽气泵、第二流量计和储气袋等部件，采用抽气泵对箱体的气体进行抽取，使箱体内产生负压，以确保箱体外的空气自进气口进入箱体，使箱体内具有充足的空气，从而确保堆肥稳定的进行，令堆肥原料可以稳定的产生气体，进一步精确的测定堆肥的氨气产量。

3、本发明中的氨气吸收机构包括充有吸收液的抽滤瓶和干燥箱，这不仅防止混合气体中的水分进入抽气泵，延长了抽气泵的使用寿命，还除去了混合气体中部分杂质，减少堆肥原料产生的气体对空气的污染，避免因水分带走氨气影响测定结果；同时还利用抽滤瓶和储气袋对氨气进行二次收集及测定，可提高测定结果的准确性。

4、本发明利用搅拌机构和曝气机构对堆肥气体进行供氧，从而使堆肥原料可充分发酵，以提高堆肥效率和加快堆肥进程。

5、本发明的测定方法中使用抽滤瓶和储气袋对氨气进行二次收集，并同时使用第一流量计和第二流量计分别测试进入抽滤瓶和进入储气袋的气体流速，并利用测得的数值与公式得出堆肥原料的氨气产生量，这测定方法准确率高，且操作简单方便。

附图说明

图1是本发明的测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置的结构示意图。

图2是本发明的氨气吸收机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1和图2所示的测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置，包括放置堆肥原料的箱体1、第一流量计2、氨气吸收机构3、抽气泵4、第二流量计5、储气袋6和曝气机构15，所述箱体1的两侧上部分别设有进气口101和出气口102；所述出气口102、第一流量计2、氨气吸收机构3、抽气泵4、第二流量计5和储气袋6通过管道依次顺序连接；所述氨气吸收机构3包括导管301、抽滤瓶302和干燥箱303，所述导管301的上端通过管道与第一流量计2连接，所述导管301的下端插入抽滤瓶302底部，所述抽滤瓶302内填充有吸收液7，且所述吸收液7的液面低于导管301下端，所述抽滤瓶302的出口与干燥箱303连接，所述干燥箱303与抽气泵4连接；所述曝气机构15包括曝气管1501、连接管1502和压缩泵1503，所述曝气管1501放置于箱体1底部，且所述曝气管1501被箱体1内的堆肥原料覆盖，所述压缩泵1503安装于箱体1外，所述压缩泵通过连接管1502与曝气管1503连接。这在实施例1的基础上增加曝气机构15，这可进一步保证为堆肥原料提供充足的氧气，令堆肥原料持续稳定的发酵。。为使抽滤瓶能更好的吸收氨气，在抽滤瓶外壁覆盖冷却层，如使用冰袋包裹抽滤瓶。

所述的测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置还包括搅拌机构8，所述搅拌机构8包括转轴801、搅拌桨802、减速箱803和电机804，所述搅拌桨802通过转轴801安装于箱体1的下部，具体的，转轴801安装于箱体内的中下部，从而可使搅拌机构8充分对堆肥原料进行翻扒，所述转轴801的一端通过减速箱803与电机804连接。利用搅拌机构8对堆肥原料进行翻扒，使堆肥原料与空气充分接触，从而使堆肥原料可充分发酵，以提高堆肥效率和加快堆肥进程。电机804具有微控开关，通过微控开关控制电机804定时启动或停止，提高装置的自动化水平。

所述箱体1内设置有用于监测堆肥原料实时温度的温度传感器9。使用温度传感器9实时检测堆肥原料的温度，并以此温度为依据，通过控制系统及时启动搅拌机构8翻扒堆肥原料，从而保证堆肥原料产生气体的稳定性，同时提高装置的自动化程度。

所述的测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置还包括三叉管10和排气管11，所述三叉管10的3个管口分别与抽气泵4、储气袋6和排气管连接；所述出气口102与第一流量计2之间设有第一阀门12，所述三叉管10与第二流量计5之间设有第二阀门13，所述排气管11设有第三阀门14。使用三叉管10将气体分流，从而避免储气袋5因收集过多气体而发生损坏，以避免影响测定结果的准确性。

所述导管302的下端与吸收液7的液面之间的距离为3mm。这确保自导管7流出的氨气可充分被吸收液吸收，也防止导管7被液封而使抽气泵4无法对箱体1内进行抽气，确定了测定工作的有效进行。具体的，为了保证氨气吸收机构更好工作，导管302下端与抽滤瓶瓶底的距离可调节，这避免吸收液吸收水分后，液面上升浸泡导管。

所述出气口102与箱体1底面的距离大于进气口101与箱体1底面的距离。这种设计可保证抽气泵充分抽取堆肥原料产生的氨气，保证测定结果的准确性。

一种基于上述的测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置的测定方法，包括以下步骤：

A、动态箱式装置收集氨气：将堆肥原料置于箱体内，则堆肥原料产生混合气体，此混合气体自箱体的出气口流出后依次经过第一流量计、抽滤瓶、干燥箱和抽气泵；其中，混合气体中的部分氨气被抽滤瓶中的吸收液吸收，而自抽气泵流出的混合气体中的一部分通过第二流量计后进入储气袋；

B、氨气的测定：第一流量计测定混合气体的流速为υ₁，而第二流量计测定混合气体的流速为υ₂；然后通过纳氏试剂比色法测定吸收液吸收到的氨气浓度C₁，接着令储气袋中混合气体被稀硫酸吸收，再通过纳氏试剂比色法测定吸收储气袋中混合气体后稀硫酸中的氨气浓度C₂；最后通过公式：

X₁＝C₁·V₁·M，

X₂＝C₂·V₂·M，

X＝X₁+X₂·υ₁/υ₂，

得出堆肥原料在一定时间内的氨气产生量；式中V₁为吸收氨气后吸收液的体积，X₁为吸收氨气后吸收液中的氨气质量；V₂为吸收混合气体后稀硫酸的体积，X₂为吸收混合气体后稀硫酸中氨气质量，即也是储气袋中的氨气质量；M为氨气的摩尔质量，即为17.031g/mol；X为堆肥原料在一定时间内的氨气产生量。

所述箱体内堆肥原料的高度为60cm。所述抽滤瓶中的吸收液为水；所述干燥箱内填充的干燥剂为硅胶干燥剂。

上述方法中，先对堆肥原料产生的氨气进行二次收集，并使用纳氏试剂比色法测得氨气的质量，最后通过公式得出堆肥原料的氨气产量，这测定方法操作简单，且测定结果准确性高。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置，其特征在于：包括放置堆肥原料的箱体、第一流量计、氨气吸收机构、抽气泵、第二流量计、储气袋和曝气机构，所述箱体的两侧上部分别设有进气口和出气口；所述出气口、第一流量计、氨气吸收机构、抽气泵、第二流量计和储气袋通过管道依次顺序连接；所述氨气吸收机构包括导管、抽滤瓶和干燥箱，所述导管的上端通过管道与第一流量计连接，所述导管的下端插入抽滤瓶底部，所述抽滤瓶内填充有吸收液，且所述吸收液的液面低于导管端部，所述抽滤瓶的出口与干燥箱连接，所述干燥箱与抽气泵连接；所述曝气机构包括曝气管、连接管和压缩泵，所述曝气管放置于箱体底部，且所述曝气管被箱体内的堆肥原料覆盖，所述压缩泵安装于箱体外，所述压缩泵通过连接管与曝气管连接。

2.根据权利要求1所述的测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置，其特征在于：还包括搅拌机构，所述搅拌机构包括转轴、搅拌桨、减速箱和电机，所述搅拌桨通过转轴安装于箱体的下部，所述转轴的一端通过减速箱与电机连接。

3.根据权利要求1所述的测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置，其特征在于：所述箱体内设置有用于监测堆肥原料实时温度的温度传感器。

4.根据权利要求1所述的测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置，其特征在于：还包括三叉管和排气管，所述三叉管的3个管口分别与抽气泵、储气袋和排气管连接；所述出气口与第一流量计之间设有第一阀门，所述三叉管与第二流量计之间设有第二阀门，所述排气管设有第三阀门。

5.根据权利要求1所述的测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置，其特征在于：所述导管的下端与吸收液的液面之间的距离为2mm～5mm。

6.根据权利要求1所述的测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置，其特征在于：所述出气口与箱体底面的距离大于进气口与箱体底面的距离。

7.一种基于权利要求1～6中任一项的测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、动态箱式装置收集氨气：将堆肥原料置于箱体内，则堆肥原料产生混合气体，此混合气体自箱体的出气口流出后依次经过第一流量计、抽滤瓶、干燥箱和抽气泵；其中，混合气体中的部分氨气被抽滤瓶中的吸收液吸收，而自抽气泵流出的混合气体中的一部分通过第二流量计后进入储气袋；

B、氨气的测定：第一流量计测定混合气体的流速为υ₁，而第二流量计测定混合气体的流速为υ₂；然后通过纳氏试剂比色法测定吸收液吸收到的氨气浓度C₁，接着令储气袋中混合气体被稀硫酸吸收，再通过纳氏试剂比色法测定吸收储气袋中混合气体后稀硫酸中的氨气浓度C₂；最后通过公式：

X₁＝C₁·V₁·M，

X₂＝C₂·V₂·M，

X＝X₁+X₂·υ₁/υ₂，

得出堆肥原料在一定时间内的氨气产生量；式中V₁为吸收氨气后吸收液的体积，X₁为吸收氨气后吸收液中的氨气质量；V₂为吸收混合气体后稀硫酸的体积，X₂为吸收混合气体后稀硫酸中氨气质量，即也是储气袋中的氨气质量；M为氨气的摩尔质量；X为堆肥原料在一定时间内的氨气产生量。

8.根据权利要求7所述的测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置的测定方法，其特征在于：所述箱体内堆肥原料的高度为45cm～65cm。

9.根据权利要求7所述的测定好氧堆肥中氨气的动态箱式装置的测定方法，其特征在于：所述抽滤瓶中的吸收液为水或稀硫酸；所述干燥箱内填充的干燥剂为硅胶干燥剂。