CN110514794B - 一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统及测定方法 - Google Patents

一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统及测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统及测定方法，属于氨排放测定系统及测定方法技术领域，包括前置装置、测定室、吸收瓶、和抽气泵；前置装置与大气连通用于吸附空气中的氨，测定室与前置装置连通，插入粪污表面用于收集粪污中释放的气体；吸收瓶与测定室连通盛有吸收液用于吸收粪污释放气体中的氨；抽气泵与吸收瓶连通用于为整个系统提供气动力；抽气泵将测定室中收集的气体抽经吸收瓶中吸收液吸收后排出；本发明一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统，在测定室前增加前置装置用于去除空气中的背景氨，避免因背景氨带来的测定误差，测定方法采用多个测点，并计算氨日排放量，提高氨排放量测定的准确性。

Description

一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统及测定方法
技术领域
本发明属于氨排放测定系统及测定方法技术领域，更具体地说，是涉及一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统及测定方法。
背景技术
养殖场氨排放是我国大气氨的重要来源，因此在我国大气质量改善过程中，准确测定养殖场粪污氨排放通量、验证不同减排技术效果等对与制定切实可行养殖场氨排放管理政策具有重要的意义。
作为养殖场氨排放的重要来源之一，养殖场粪污堆存场所是氨排放末端控制的必要环节，该排放源测定经常受以下几个因素的干扰，第一，氨背景值浓度变异大，通常假设背景值稳定的方法在该情况下无法成立；第二，排放源空间变异大，这就需要增测定位点以降低测定误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统及测定方法，旨在解决目前测定养殖场粪污堆放场所的氨排放时测定数据存在误差的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统，包括：
前置装置，用于吸附空气中的氨，所述前置装置与大气连通；
试验容器，至少设有一个，所述试验容器的一端开口围合形成测定室；所述测定室插入粪污表面，用于收集粪污中释放的气体，所述测定室与所述前置装置连通；
吸收瓶，盛有用于吸收粪污释放气体中的氨的吸收液，所述吸收瓶与所述测定室连通；以及
抽气泵，与所述吸收瓶连通，用于提供气动力；
所述抽气泵将所述测定室中收集的气体抽经所述吸收瓶中吸收液吸收后排出。
作为本申请另一实施例，所述前置装置包括盛有碱液的第一空气净化瓶和盛有酸液的第二空气净化瓶，所述第一空气净化瓶与所述第二空气净化瓶连通，所述第一空气净化瓶与大气连通，所述第二空气净化瓶与所述测定室连通。
作为本申请另一实施例，所述碱液为浓度为4-6mol/L的NaOH溶液，所述酸液为浓度为4-6mol/L的H2SO4溶液，所述吸收液为浓度为0.01-0.05mol/L的H2SO4溶液。
作为本申请另一实施例，所述测定室通过并联设置的第一气路和第二气路与所述抽气泵连通，所述第一气路和所述第二气路在所述测定室一侧的连通处设有三通开关；所述吸收瓶设置于所述第二气路上，所述第一气路用于在测定之前抽气清除所述测定室和管道中的残留气体。
作为本申请另一实施例，其特征在于，还包括用于测量气体流量的气体流量计。
作为本申请另一实施例，所述测定室设有四个，每两个所述测定室串联为一组，每组所述测定室之间并联设置或四个所述测定室均并联设置。
本申请的另一目的提供一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
选定需要测定的粪污场所，将测定室插入到粪污表面；
清除测定室和管道中的残留气体；
启动抽气泵进行抽气；
关闭抽气泵，取出测定室并清洗，更换吸收瓶；并采用空气氨测定标准测定吸收瓶中的氨浓度；
重复以上步骤，直至完成测定；
根据测得的吸收液氨浓度计算氨瞬时排放速率和日排放量。
作为本申请另一实施例，在启动抽气泵进行抽气的步骤中，若粪污表面平整且均匀，则持续抽气10-100分钟后完成测定；若粪污表面不平整且不均匀，则抽气3-10分钟后更换测定位点，重复抽气3-10次之后关闭抽气泵，取出测定室并清洗；更换吸收瓶；并采用空气氨测定标准测定吸收瓶中的氨浓度；完成测定。
作为本申请另一实施例，所述测定室插入到粪污表面1厘米深处；所述前置装置的碱液与酸液1-5天更换一次。
作为本申请另一实施例，计算氨瞬时排放速率的方式为：每隔2-5小时重复测定一次，每天获得5-10个吸收瓶中氨浓度，并依此计算氨瞬时排放速率：
Figure BDA0002203288350000031
式中：F-粪污氨瞬时排放速率(mg/m2/h)；
C-所述吸收液的NH4 +-N浓度(mg/L)；
V-所述吸收液体积(L)；
A-测定面积(多个所述测定室的总面积，m2)；
T-测定时段长短(单位，h)；
计算日排放量的方式为：每天测定氨排放量的时间段相同并重复测定2-6天，根据每天相同时间段内氨瞬时排放速率的平均值，计算日排放量：
Figure BDA0002203288350000032
式中：Q-养殖场粪污氨日排放量(kg/h)；
S-养殖场粪污面积(m2)；
i-1天中某次测定事件；
Fi-第i次测定时段的粪污氨瞬时排放速率(mg/m2/h)；
Fi-1-第i-1次测定时段的粪污氨瞬时排放速率(mg/m2/h)；
ti-第i次测定时刻；
ti-1-第i-1次测定时刻。
本发明提供的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统及测定方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统，在测定室前增加前置装置用于去除空气中的背景氨，避免因背景氨带来的测定误差，本发明一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定方法采用多个测点，并采取各个测点的平均值计算氨日排放量，提高氨排放量测定的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统的结构示意图；
图中：1、进气口；2、第一空气净化瓶；3、第二空气净化瓶；4、测定室；5、管道；6、旋转三通开关；7、第一气路；8、第二气路；9、吸收瓶；10、流量计；11、抽气泵。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，现对本发明提供的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统进行说明。一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统，用于测定背景值不稳定、氨排放通量高、空间变异大的养殖场氨排放，包括前置装置、测定室4、吸收瓶9以及抽气泵11；前置装置用于吸附空气中的氨，前置装置与大气连通；试验容器，至少设有一个，试验容器的一端开口围合形成测定室4，测定室4插入粪污表面，用于收集粪污中释放的气体，测定室4与前置装置连通；吸收瓶9盛有用于吸收粪污释放气体中的氨的吸收液，吸收瓶9与测定室4连通；抽气泵11与吸收瓶9连通，用于提供气动力；管道5测定室4吸收瓶9抽气泵11抽气泵11将测定室4中收集的气体抽经吸收瓶9中吸附后排出。
在需要测定时，将测定室4插入粪污表面，开启抽气泵11，前置装置将空气中的氨去除，避免对测定结果造成误差，测定室4收集粪污释放的气体并通过吸收瓶9吸收之后排出。
本发明提供的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统，在测定室前增加前置装置用于去除空气中的背景氨，避免因背景氨带来的测定误差，测定方法采用多个测点，并采取各个测点的平均值计算氨日排放量，提高氨排放量测定的准确性。
作为本发明提供的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统的一种具体实施方式，请参阅图1，前置装置包括盛有碱液的第一空气净化瓶2和盛有酸液的第二空气净化瓶3，第一空气净化瓶2与第二空气净化瓶3连通，第一空气净化瓶2与大气连通，第二空气净化瓶3与测定室4连通。
碱液和酸液能去除空气中的氨和其他酸性气体，消除测定装置进样口空气氨，降低由此带来的测定误差，保证测定结果的准确性。
本实施例中，前置装置的进气口1处设有滤网过滤器，将空气中的尘土等颗粒滤除，避免后续对测定结果产生影响。
作为本发明提供的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统的一种具体实施方式，请参阅图1，碱液为浓度为4-6mol/L的NaOH溶液，酸液为浓度为4-6mol/L的H2SO4溶液，吸收液为浓度为0.01-0.05mol/L的H2SO4溶液。
本实施例中，第一空气净化瓶2和第二空气净化瓶3的容积为500ml，浓度为5mol/L的NaOH溶液装有200ml，浓度为5mol/L的H2SO4溶液装有200ml，吸收瓶9的容积为100毫升，其中装有浓度为0.05mol/L的H2SO4溶液50ml。
在这里需要说明的是，第一空气净化瓶2和第二空气净化瓶3均为玻璃瓶，第一空气净化瓶2和第二空气净化瓶3依次连接，吸收瓶9为玻璃瓶，吸收瓶9设有两个，两个吸收瓶9依次串联连接。
作为本发明提供的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统的一种具体实施方式，请参阅图1，测定室4通过并联设置的第一气路7和第二气路8与抽气泵11连通；第一气路7和第二气路8在测定室4一侧的连通处设有三通开关6；吸收瓶9设置于第二气路8上，第一气路7用于在测定之前抽气清除测定室4和管道5中的残留气体。
本实施例中，管道5用于前置装置、测定室4、吸收瓶9与抽气泵11之间的连接，其中，管道5为特氟龙管路(φ6mm)，长度为1-3m，增加测定位点选择的灵活性；第一气路7和第二气路8的在测定室4一侧的连通处设有旋转三通开关6，在开始测定前，旋转三通开关6，打开第一气路7，启动抽气泵11，抽气1分钟，清除测定室4和管道5中的残留气体，关闭抽气泵11；旋转三通开关6，打开第二气路8，启动抽气泵11，抽气30-60分钟；其中，抽气泵11为真空抽气泵11，其最大抽气速率为20L/min。
作为本发明提供的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统的一种具体实施方式，请参阅图1，测定系统还包括用于测量气体流量的气体流量计10，气体流量计10设于第二气路7与抽气泵11连接的管道5上，在测定时，旋转三通开关6，打开第二气路8，启动抽气泵11，调节气体流量计10，控制抽气速率为8L/min，抽气30-60分钟；其中，气体流量计10为转子流量计10，其量程为10L/min。
作为本发明提供的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统一种具体实施方式，请参阅图1，测定室4设有四个，每两个测定室4串联为一组，每组测定室4之间并联设置或四个测定室4均并联设置；灵活多变的测定室4组合可以让操作者根据测定场所具体情况进行针对性的空间布点，选定不同的测定位点进行测定，该方式满足定性和定量测定养殖场粪污氨排放的要求。
本实施例中，四个测定室4分为两组，每组两个，两个测定室4串联，两组测定室4并联，四个测定室4能实现多点测定，使测定结果更为精确。
在这里需要说明的是，测定室4为锥形测定室4，在保证测定面积的前提下降低了测定室4的体积，降低了抽气泵11的工作负荷；测定室4的开口端较大，测定室4的开口端用于插入粪污中，其中测定室4开口端的内径为100毫米，高度为50毫米，体积为0.13升，测定室4为不锈钢构件。
本申请的另一目的提供一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定方法包括以下步骤：
选定需要测定的粪污场所，将测定室4插入到粪污表面；
清除测定室4和管道5中的残留气体；
启动抽气泵11进行抽气；
关闭抽气泵11，取出测定室4并清洗；更换吸收瓶9；并采用空气氨测定标准测定吸收瓶9中的氨浓度；
重复以上步骤，直至完成测定；
根据测得的吸收液氨浓度计算氨瞬时排放速率和日排放量。
在开始测定前，分别将200毫升浓度为4-6mol/L的NaOH溶液和浓度为4-6mol/L的H2SO4溶液加入到第一空气净化瓶2和第二空气净化瓶3中，并每隔2-3天更换一次，针对养殖场粪污氨排放速率空间变异、空气氨背景值不稳定等问题，NaOH溶液和H2SO4溶液将进气口1大气中的氨和其他影响测定结果的气体去除，大幅度降低大气带来的测定误差；分别向两个吸收瓶9中加入浓度为0.01-0.05mol/L的H2SO4溶液，采用稀H2SO4溶液吸收氨，可将多个不同测定位点的氨排放累积吸收在相同的吸收瓶9中，在不增加分析工作量的基础上，进一步提高氨排放量测定的准确性；利用GPS测绘粪污场所面积，测定室设有4个，增设测定室4的数目，可多点、高精度测定粪污氨排放，提高测定结果的精确性；选定表面比较平整的粪污场所，将4个测定室4随机插入到粪污表面1cm深处；旋转三通开关6，打开第一气路7，启动抽气泵11，抽气1-3分钟，清除测定室4和管道5中的残留气体，关闭抽气泵11；旋转三通开关6，打开第二气路8，启动抽气泵11，调节气体流量计10，控制抽气速率为8L/min，抽气30-60分钟；关闭抽气泵11，取出测定室4，清洗测定室4下端残留的粪污，并更换吸收瓶9；重新选定新的测位点重复以上步骤进行测定，直至完成测定，将吸收瓶9中收集的氨吸收液体积调至100ml后放入冰箱冷藏，冷藏温度为4℃；采用空气氨测定标准进行测定，并根据测得的吸收液氨浓度计算氨瞬时排放速率和日排放量。
本发明提供的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定方法，在测定室前增加前置装置用于去除空气中的背景氨，避免因背景氨带来的测定误差，本发明采用多个测点，并采取各个测点的平均值计算氨日排放量，提高氨排放量测定的准确性。
作为本发明提供的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定方法的一种具体实施方式，请参阅图1，在启动抽气泵11进行抽气的步骤中，若粪污表面平整且均匀，则持续抽气10-100分钟后完成测定；若粪污表面不平整且不均匀，则抽气3-10分钟后更换测定位点，优选的，抽气5分钟后更换测定位点，每次更换侧定位点时需要先关闭抽气泵11，取出测定室4，更换侧定位点后将测定室4插入粪污中，重新启动抽气泵11进行抽气3-10分钟，依此步骤循环重复抽气3-10次之后关闭抽气泵11，取出测定室4并进行清洗；更换吸收瓶9；并采用空气氨测定标准测定吸收瓶9中的氨浓度；完成测定。
本实施例中，若粪污表面不均匀，不平整，则氨排放容易存在较大的空间变异，宜采用多个测位点累积测定，具体步骤为，在进行抽气时，抽气时长为五分钟，关闭抽气泵11，取出测定室4，更换侧定位点，选定需要测定的粪污场所，将测定室4插入粪污表面，重新启动抽气泵11，继续抽气五分钟，重复更换测定位点4-6次之后结束测定。
作为本发明提供的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定方法的一种具体实施方式，请参阅图1，测定室4插入到粪污表面1厘米深处，既能收集气体，又不影响测定面积；前置装置的碱液与酸液1-5天更换一次；碱液与酸液可根据测定次数和时长综合考虑，每2-3天更换一次；。
作为本发明提供的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定方法的一种具体实施方式，请参阅图1，计算氨瞬时排放速率的方式为：每隔2-5小时重复测定一次，每天获得5-10个吸收瓶9中氨浓度，并依此计算氨瞬时排放速率：
Figure BDA0002203288350000091
式中：F-粪污氨瞬时排放速率(mg/m2/h)；
C-吸收液的NH4 +-N浓度(mg/L)；
V-吸收液体积(L)；
A-测定面积(0.0315m2，多个测定室4的总面积)；
T-测定时段长短(单位，h)；
计算日排放量的方式为：每天测定氨排放量的时间段相同并重复测定2-6天，根据每天相同时间段内氨瞬时排放速率的平均值，计算日排放量：
Figure BDA0002203288350000092
式中：Q-养殖场粪污氨日排放量(kg/h)；
S-养殖场粪污面积(m2)；
i-1天中某次测定事件；
Fi-第i次测定时段的粪污氨瞬时排放速率(mg/m2/h)；
Fi-1-第i-1次测定时段的粪污氨瞬时排放速率(mg/m2/h)
ti-第i次测定时刻；
ti-1-第i-1次测定时刻。
本实施例中，考虑到养殖场粪污氨排放受温度和风速等气象因素的影响，存在明显的日排放特征，可以每隔3-4小时重复上述测定，每天可以获得6或8个氨排放速率数值，重复测定3-5天，根据每天中相同时间段氨排放平均值，绘制该粪污表面的氨排放日变化特征图，并计算氨日排放量。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统，其特征在于，包括：
前置装置，用于吸附空气中的氨，所述前置装置与大气连通；
试验容器，至少设有一个，所述试验容器的一端开口围合形成测定室；所述测定室插入粪污表面，用于收集粪污中释放的气体，所述测定室与所述前置装置连通；
吸收瓶，盛有用于吸收粪污释放气体中的氨的吸收液，所述吸收瓶与所述测定室连通；以及
抽气泵，与所述吸收瓶连通，用于提供气动力；
所述抽气泵将所述测定室中收集的气体抽经所述吸收瓶中吸收液吸收后排出；所述测定室通过并联设置的第一气路和第二气路与所述抽气泵连通，所述第一气路和所述第二气路在所述测定室一侧的连通处设有三通开关；所述吸收瓶设置于所述第二气路上，所述第一气路用于在测定之前抽气清除所述测定室和管道中的残留气体。
2.如权利要求1所述的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统，其特征在于，所述前置装置包括盛有碱液的第一空气净化瓶和盛有酸液的第二空气净化瓶，所述第一空气净化瓶与所述第二空气净化瓶连通，所述第一空气净化瓶与大气连通，所述第二空气净化瓶与所述测定室连通。
3.如权利要求2所述的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统，其特征在于，所述碱液为浓度为4-6mol/L的NaOH溶液，所述酸液为浓度为4-6mol/L的H2SO4溶液，所述吸收液为浓度为0.01-0.05mol/L的H2SO4溶液。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统，其特征在于，还包括用于测量气体流量的气体流量计。
5.如权利要求4所述的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统，其特征在于，所述测定室设有四个，每两个所述测定室串联为一组，每组所述测定室之间并联设置或四个所述测定室均并联设置。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统的测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
选定需要测定的粪污场所，将测定室插入到粪污表面；
清除测定室和管道中的残留气体；
启动抽气泵进行抽气；
关闭抽气泵，取出测定室并清洗，更换吸收瓶；并采用空气氨测定标准测定吸收瓶中的氨浓度；
重复以上步骤，直至完成测定；
根据测得的吸收液氨浓度计算氨瞬时排放速率和日排放量。
7.如权利要求6所述的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统的测定方法，其特征在于，在启动抽气泵进行抽气的步骤中，若粪污表面平整且均匀，则持续抽气10-100分钟后完成测定；若粪污表面不平整且不均匀，则抽气3-10分钟后更换测定位点，重复抽气3-10次之后关闭抽气泵，取出测定室并清洗；更换吸收瓶；并采用空气氨测定标准测定吸收瓶中的氨浓度；完成测定。
8.如权利要求6或7所述的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统的测定方法，其特征在于，所述测定室插入到粪污表面1厘米深处；所述前置装置的碱液与酸液1-5天更换一次。
9.如权利要求8所述的一种养殖场粪污露天堆存场地氨排放测定系统的测定方法，其特征在于，计算氨瞬时排放速率的方式为：每隔2-5小时重复测定一次，每天获得5-10个吸收瓶中氨浓度，并依此计算氨瞬时排放速率：
Figure FDA0003249902770000021
式中：F-粪污氨瞬时排放速率，单位为：mg/m2/h；
C-所述吸收液的NH4 +-N浓度，单位为：mg/L；
V-所述吸收液体积，单位为：L；
A-多个所述测定室的总面积，单位为：m2；
T-测定时段长短，单位为：h；
计算日排放量的方式为：每天测定氨排放量的时间段相同并重复测定2-6天，根据每天相同时间段内氨瞬时排放速率的平均值，计算日排放量：
Figure FDA0003249902770000031
式中：Q-养殖场粪污氨日排放量，单位为：kg/h；
S-养殖场粪污面积，单位为：m2；
i-1天中某次测定事件；
Fi-第i次测定时段的粪污氨瞬时排放速率，单位为：mg/m2/h；
Fi-1-第i-1次测定时段的粪污氨瞬时排放速率，单位为：mg/m2/h；
ti-第i次测定时刻；
ti-1-第i-1次测定时刻。
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