风速对鸡粪沼液氨挥发特性的影响
畜禽粪便堆肥过程中氨挥发及调控措施
畜禽粪便堆肥过程中氨挥发及调控措施李顺义，张红娟，郭夏丽，王岩（郑州大学化工与能源学院，郑州450002）摘要：堆肥是畜禽粪便无害化、资源化的主要方法，但在堆肥过程中会有大量的氨挥发损失，导致堆肥品质下降，影响其农业利用价值。
为此，讨论了堆肥过程中氮素的转化机理、转化规律、氨挥发的影响因素以及各种调控措施，以期为堆肥过程中有效地控制氨挥发损失提供理论基础和实践参考。
关键词：畜禽粪便；堆肥化；氨挥发中图分类号：X713文献标识码：A文章编号：1003－188X（2010）01－0013－05 0引言目前，畜禽养殖产生的固体废弃物（畜禽粪便和垫料等）最主要的处置方式为采用堆肥化技术生产有机肥。
但在堆肥化过程中由于温度、pH值、通气量等条件的变化，易造成大量的有效成分氨的挥发。
据估算整个堆肥化过程中氨气的挥发损失约20%50%［1］。
如此大量的氨气挥发，不仅降低了堆肥的有效成分含量，而且挥发出的氨通过干湿沉降等方式最终又进入自然水体，造成水体富营养化。
因此，在堆肥化过程中如何减少氨挥发和回收挥发出的氨，是畜禽粪便堆肥化处理中必须解决的一个重要问题。
本文讨论了堆肥过程中氮素的转化机理、转化规律、氨挥发的影响因素及各种调控措施。
1堆肥过程中氮素的转化途径畜禽粪便堆肥过程一般有3个阶段：堆肥初始阶段、高温发酵阶段和低温腐熟保肥阶段。
1）堆肥初始阶段：堆肥开始后，在微生物的作用下，有机质矿化成简单的蛋白质，并放出NH3。
堆肥全氮和有机氮随着反应的进行，含量略有上升。
堆肥NH+4－N，NO－3－N变化很大，在堆肥化开始的一周内，在有机质降解最剧烈时，NH+4－N达到最大浓度，其后含量逐渐减少［2］。
大量反应产生的NH+4－N可能暂时抑制微生物活动的发展，使微生物活动增长变慢，并且随着可供降解的有机质的减少，有机质的降收稿日期：2009－06－10基金项目：农业部“948”项目（2006－G62）；国家“十一五”科技支撑计划项目（2006BAD07A13）作者简介：李顺义（1979－），男，河南洛阳人，讲师，博士，（E－mail）lsy76@。
规模化鸡场通风管理
规模化鸡场通风管理亚太中慧技术服务中心１良好空气质量标准氧气大于或等于19.6%二氧化碳小于或等于0.3%一氧化碳小于或等于10PPM氨气小于或等于10ＰＰＭ相对湿度４５――６５％可吸入行灰尘小于或等于３.４ＭＧ／Ｍ３立方２８日龄后，流过鸡背风速在３５０－５００FPM（1.78-2。
5M/S）之间风速超过2.5M/Ｓ是不经济的，也不会提高经济效益！２，不同日龄通风要求１４令前，经过鸡背风速尽可能的低，《０.２０Ｍ／Ｓ，应考虑静止空气温度１５－２１令风速应该不大于０.５１Ｍ／Ｓ的水平。
用过渡通风系统，应该考虑体感温度２２－２８令要限制风速不大于１.０１Ｍ／Ｓ．用过渡通风系统，应该考虑体感温度２９令后，风速不受限制，可以考虑用水帘蒸发降温系统，要考虑体感温度与相对湿度为了获得更好的生产成绩，１４令以后要考虑体感温度而不是实际温度，决不能以人的感觉为标准进行通风３，最小通风量最小通风量是鸡群的生命维持需要，也就是说通风量低于最小通风量会对鸡群的生命造成威胁，鸡群健康难以保障。
推荐最小通风量要达到0.0155立方米/秒/kg。
尤其在后期，鸡舍温度达不到目标温度时情况下，一定要处理好通风量，温差，和温度的三者关系。
一定要先保通风再保温差，最后，才是保温。
通过降低目标温度来实现通风量的调整。
而且还要注意后期提前平均降温，避免在通风量达不到要求的情况下突然降低目标温度来实现通风量的增加。
商品肉鸡从进雏到出栏体重变化较大，各周龄所需要的最小排风量变化也比较大，下表为20000只肉鸡舍最小排风量及风扇设定组合示例：每只鸡需要的通风量日龄排风量５分钟循环（立方米／分钟／只）天立方米０.００３１－７６００.５分钟开（４８英寸风机）０.００７８－１４１４０１.０分钟开４８英寸风机０.０１０１５－２１２００１.１５分钟开４８英寸风机＋３６英寸风机）０.０１４２２－２８３００１.７分钟开４８英寸风机＋３６英寸风机０.０１８２９－３５３６０１.６０分钟开两台４８英寸风机０.０２０３６－４２４００１.７５分钟开两台４８英寸风机０.０２３４３－４９４６０２分钟开两台４８英寸风机０.０２５５０－５６４００２.２５分钟开两台４８英寸风机4，通风方式1）自然通风适应于全部机械通风不能用的时候，当然也包括早期的最小通风排风扇和进风口出问题的时候2）最小通风最好的方式是横向通风。
大气环境中氨挥发特性与控制研究
大气环境中氨挥发特性与控制研究近年来，氨气污染问题引起了人们的广泛关注。
氨是一种强烈的刺激性气味物质，不仅对人体健康有害，还会对大气环境造成严重的影响。
然而，由于氨气挥发特性的复杂性，导致其在大气环境中的迁移和控制面临着诸多挑战。
首先，我们需要了解氨挥发的特性。
氨的挥发性主要由其溶解度、温度、湿度和气流速度等因素影响。
通常情况下，氨在水中的溶解度较高，而在气相中的溶解度较低，因此在湿度较低的环境中，氨的挥发速度更快。
此外，气流速度的增加也会促进氨气的挥发。
因此，在大气环境中，氨的挥发速度与湿度和气流速度呈正相关关系。
其次，我们需要探讨氨挥发对大气环境的影响。
氨气挥发后会迅速扩散到周围环境中，并与空气中的其它污染物发生反应，形成二次污染物，如硫酸、硝酸等。
这些二次污染物不仅会加剧大气酸化的程度，还会对人体健康和生态系统造成损害。
此外，氨气挥发还可能导致气味污染问题，给人们的生活带来困扰。
针对氨挥发特性和对大气环境的影响，科学家们开展了一系列的控制研究。
其中一个重要的研究方向是探索降低氨挥发的技术和手段。
目前，常用的方法包括流域管理措施、环境容器改造、化学物质添加等。
通过调整土壤pH值、增加植被覆盖、减少肥料使用量等措施，可以有效减少氨的挥发。
此外，添加一些化学物质，如硫酸铵等，可以与氨反应生成难挥发的氨盐，从而降低氨的挥发速度。
另一个研究方向是提高废气处理的效率和减少氨的排放量。
目前，常用的废气处理方法包括干法吸附、湿法吸收等。
干法吸附通过固定吸附剂吸附废气中的氨分子，然后对吸附剂进行再生，实现氨的回收利用。
湿法吸收则是将氨气与溶液接触，通过化学反应或物理吸收将氨气去除。
这些废气处理技术能够有效地降低氨的排放量，减少对大气环境的影响。
此外，大气环境中氨挥发的研究还需要关注其与气候变化的关系。
气候变化将对氨气挥发速度和迁移路径产生影响，从而进一步改变大气环境中的氨排放和沉降特征。
因此，未来的研究还需加强对气候变化与氨挥发之间相互作用的探究。
华北太行山前平原农田氨挥发损失
收稿日期:2004-06-16 修改稿收到日期:2004-08-19基金项目:中国科学院知识创新工程方向性项目(KZCX2-413-6);国家重点基础研究发展规划项目(G 1999011803)资助。
作者简介:张玉铭(1964—),女,河北深县人,副研究员,主要从事农田生态系统养分循环及其环境效应研究。
华北太行山前平原农田氨挥发损失张玉铭,胡春胜,董文旭(中国科学院石家庄农业现代化所,河北石家庄050021)Ammonia volatilization from wheat 2maize rotation f ieldin the piedmont of T aihangZHAN G Yu 2ming ,HU Chun 2sheng ,DON G Wen 2xu(S hijiaz huang Institute of A gricultural Moderniz ation ,CA S ,S hijiaz huang ,Hebei 050021,China ).中图分类号:S181 文献标识码:A 文章编号:1008-505X (2005)03-0417-03 我国氮肥用量约占全世界氮肥总用量的三分之一[1],但当季利用率仅为30%～35%左右[2]。
据报道,石灰性土壤中氨挥发是氮素损失的主要途径之一[3-4],其损失量相当于氮素总损失量的20%～71%[2,5-7]。
进入大气中的氨引起自然土壤和水体的氮素含量升高,产生富营养化[8],导致植物种类更替和部分物种灭绝[9]。
定量评价不同氮素损失途径的相对重要性可为制定减少氮肥损失、提高氮肥利用率对策提供重要依据。
为了解华北太行山前平原传统施肥情况下氨挥发损失量以及对环境污染的程度,我们在研究氮循环的过程中,采用不干扰自然气象条件的微气象学技术的梯度扩散法对该地区小麦、玉米轮作农田氨挥发进行了测定,为合理利用氮肥,提高氮肥利用率和环境质量评价提供参考。
风速引起的湍流对挥发性污染物传质的影响
风速引起的湍流对挥发性污染物传质的影响陈丽萍;程璟涛;蒋军成;邓广发【摘要】In order to analyze the effects of the turbulence in air and water, and the interface induced by wind velocity on the volatilization and mass transfer process of volatile pollutants at the water-air interface, a water-air coupling diffusion model of volatile pollutants and a realizable k-e model were combined to predict temporal and spatial distribution of the volatile pollutants after leakage. Analysis results show that the time-averaged velocity gradient increased with the wind velocity near the air-water interface, leading to an increase in the turbulent kinetic energy and dissipation rate. The increase of turbulent kinetic energy and dissipation rate promoted the volatilization and mass transfer process in the rear region of pollutants. The higher the wind velocity was, the larger space the rear region of concentration occupied; the greater the turbulent kinetic energy and dissipation rate were, the more rapidly the pollutant concentration in water decreased. The effect of wind velocity on pollutant diffusion in the air was seen earlier than that in the water. The improvement degree of the turbulent dissipation rate that increased with wind velocity was more significant than that of the turbulent kinetic energy that increased with wind velocity.%为分析风速引起的水、气及其交界面的湍流对挥发性污染物在水气交界面挥发传质的作用,将挥发性污染物水气耦合扩散模型与可实现k-ε模型相结合,预测挥发性污染物水体点源泄漏后的时空分布.分析结果表明:风速增加,水气交界面附近时均速度梯度增加,进而导致湍动能和湍能耗散率增加.风速引起的湍动能和湍能耗散率的提高增强了污染团尾部的挥发传质,风速越大,污染团尾部的浓度分布占据的空间越大.湍动能和湍能耗散率越高,水中污染物浓度下降越快.风速对气侧污染物扩散的影响要先于对水侧污染物扩散的影响.湍能耗散率随风速增加而增加的程度高于湍动能随风速增加而增加的程度.【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】5页(P610-614)【关键词】湍流;风速;挥发性污染物;水气交界面;传质【作者】陈丽萍;程璟涛;蒋军成;邓广发【作者单位】南京工业大学城市建设与安全工程学院,江苏南京210009;南京工业大学城市建设与安全工程学院,江苏南京210009;南京工业大学城市建设与安全工程学院,江苏南京210009;江苏方天电力技术有限公司,江苏南京211102【正文语种】中文【中图分类】TV131.2;X522准确预测挥发性污染物泄漏后在水体和大气中的时空分布，能为水气生态环境健康诊断、控制管理提供重要依据。
畜禽粪便高温堆肥过程中氨挥发的机理及控制
臭气 之一 ， 边 环境 造成 污染 。研 究表 明 ， 对周 畜禽 粪 便 高温 堆肥 过程 中氮素 的损失可 高达 ７％Ｅ ， 中以 ＮＩ挥发 的 ７ １ 而其 Ｊ Ｉ － ３
量已超过氮素损失总量的 ９％＿ 。如何减少堆肥过程中氮 ２ ２ Ｊ 素损失， 提高堆肥品质， 一直是国内外相关研究的热点。
挥发 。在堆 肥 中后 期 ， Ｎ ４ Ｎ浓 度 降低 ， Ｏ 一 Ｎ浓 度不 随 Ｈ ． Ｎ ３．
铵态氮快速积累并提高 Ｄ Ｈ值 ， ５ ～７ ℃条件下导致铵态 在 ０ ０
氮 以氨气 的形式 大量 挥发 。这是 因为铵 态氮 需要 经过 硝 化
断升高 ， ｐ Ｈ值略有 降低 。Ｉ ｎ 等模 拟 堆肥 状态 下 ＮＩ挥 发 Ａｇ ａ Ｉ － ｓ 机制 ， 出 大量 的氨 挥 发都 在 ｐ 指 Ｈ值 较 高 的状 态 下 进行 －。 ６ Ｊ
释放 出氨 ３。
表明各处理的氮素损失率分别 为 ５ ．％、０ ２ ３．％、 ８７ ６ ．％、７７
２ ．％ ，／ ３３ Ｃ Ｎ越低 ， 素损失越 高 。 氮 ５ ５ ＿ ２２ ｐ ． Ｈ值 在畜禽 粪便堆肥过 程 中 ， ｐ 一般呈 先升高后 Ｈ值 降低 的趋 势。在堆肥初 期 ， 物料 中大 量易 分解有 机 物为 微生 物 的生长 、 殖提供 充 足 的营养 ， 机氮 快速 分解 而 产生 大 繁 有
高温堆肥过 程 中普遍存 在氮素 以 氨的形 式挥 发而 大量
流失 的问题 ， 仅降低 了堆 肥产 品 的养分 价值 ， 成大 量资 不 造 源浪 费 ， 而且 Ｎ－ 作 为微 生物对堆肥 基质分解所 产生 的主要 Ｉ Ｉ ３
畜禽粪便中NH_3释放的影响因素及控制措施研究
释放的影响，结 果 表 明 ：含 水 率 为60% 的 堆 体 NH3 的 挥 发 量 要 比 含 水 率 为 70%的堆体的 高 ， 因 为 当 堆 肥 含 水 量 在适当范围时， 氧气的扩散不易受到 抑制， 而相对更高含水量的堆体有利 于 溶 解 其 中 的NH3分 子 。 然 而 又 不 能 无限量提高堆体含水量， 这样会导致 堆体厌氧反应产生其业现代化发展进 程， 促进农业生产经营专业化、 标准 化、规模化、集约化程度不断提高，我 区的畜禽养殖取得了突破性的进展。 与此同时， 也产生了大量的畜禽排泄 物， 并且由于规模化养殖场畜禽粪便 过于集中，受运输等方面因素的影响， 这些排泄物中会产生大量的氨气，不 仅危害畜禽的健康， 降低畜禽生产性 能， 而且还加速了土壤的酸化和水体 的富营养化。 另外，畜禽粪便可以为作 物的生长提供有效的肥源， 当畜禽粪 便排出后由于氨的挥发造成的氮素损 失，减少了其作为肥料的价值。
而言： 马粪和牛粪的NH3挥发量低，鸡 粪 的NH3挥 发 量 较 高 。 如 果 以 猪 粪 的 NH3挥 发 量 作 为 相 对 标 准 来 比 较 ，可 以 看出牛、马、羊、兔等食草类家畜和反 当 动 物 的 粪 便 NH3挥 发 量 均 较 低 。尤 其 是 牛 、 马 粪 的NH3挥 发 量 只 及 猪 粪 的 18.6%和3.7%，而 鸡 粪 的NH3挥 发 量 却 远 大 于 猪 粪 ，为 猪 粪 的 1.8倍 。 1.2 畜禽饲料
氨气是一种碱性物质， 溶解度极 高，对接触的皮肤、黏膜和其他组织有 腐蚀和刺激作用。 它可以吸收皮肤组 织中的水分，使组织蛋白变性，并使组 织脂肪皂化，破坏细胞膜结构，并严重 削弱动物对疾病的抵抗力。
因此， 研究氨气的释放规律和控 制措施， 对养殖业清洁生产的实施具 有重要指导意义。
氮肥损失的机制
氮肥损失的机制
氮肥是丰富作物产量的重要因素之一，但也会造成环境污染和资源浪费，因为部分氮肥会损失掉。
氮肥损失的机制主要是氨挥发、硝化、脱硝和淋失。
首先，氨挥发是指氨在施肥后挥发到大气中。
氨挥发的主要影响因素是土壤pH、温度、风速、降雨等环境因素以及氮肥种类和施肥方式等人为因素。
氨挥发对环境污染和资源浪费有着较大的影响，因为挥发的氨不能被作物利用，同时也会对空气造成污染。
其次，硝化是指氨氮在土壤中被氨氧化细菌（AOB）氧化成硝态氮的过程。
硝化会消耗掉土壤中的氧气，导致土壤缺氧，影响土壤微生物的生长，同时还会使施肥的氮肥变成无法利用的硝酸盐氮。
再次，脱硝是指在水浸、土壤饱和或缺氧情况下，硝酸盐氮被还原成气态氮，从而释放到大气中。
脱硝对环境的影响比较大，因为它会导致酸雨和温室气体的排放，进而造成全球气候变暖。
最后，淋失是指土壤中的水化合物带走了作物不利用的氮，流失到其他地方。
淋失的主要影响因素包括长期大量施肥、降雨较多和土壤中的孔隙度等。
针对氮肥损失的机制，我们应该采取一系列的措施，降低氮肥的损失。
我们可以通过精准施肥、调整施肥时间和方法、在土壤中添加有效微
生物等方法来减少氮肥损失。
同时，在选择氮肥的种类上，也应该根
据不同的作物和土壤情况来选择，对于一些易于挥发的氮肥，我们可
以选择尿素酶抑制剂等方法来减少氨挥发的损失。
最后，我们也可以
采用土壤深翻、覆盖和种植补绿等方法来减少淋失和硝话的产生。
总之，氮肥损失的机制是多方面的，我们要从多个方面考虑，采取有
效的措施来减少氮肥的损失，保护环境同时也提高作物的产量。
不同发酵原料沼液的氨挥发特性研究_薛文涛
摘 要： 通过使用抽气法探究牛粪沼液、猪粪沼液、鸡粪沼液在密闭储存状态下的氨挥发特性，并通过检测沼 液温度、pH 值和氨态氮浓度，分析影响沼液氨挥发的因素。 实验结果表明：在储存过程中，鸡粪沼液的氨挥发 量最高，猪粪沼液次之，牛粪沼液最低；在储存前期，3 种沼液的氨挥发量都是逐渐上升，并在第 7 天达到顶峰， 分 别 为3 896.97，1 214.50，431.86 mg/m2， 随 后 开 始 下 降 ， 实 验 结 束 时 ，3 种 沼 液 的 氨 挥 发 量 分 别 为 1 068.64， 463.70，138.27 mg/m2；3 种沼液的氨挥发率分别为 22.64%，12.84%，18.42%，且沼液的氨挥发量和氨氮浓度成正 相关；3 种沼液的 pH 值均随着储存时间的延长呈上升趋势，沼液的温度的变化幅度都不大；实验结束后，沼液 的氨态氮、硝态氮浓度都有所下降，但是并无明显的变化规律。 关键词： 不同发酵原料； 沼液； 氨挥发特性； 密闭储存 中图分类号： TK6； S216.2 文献标志码： A 文章编号： 1671-5292（2016）05-0780-06 DOI:10.13941/ki.21-1469/tk.2016.05.025
第 34 卷 第 5 期 2016 年 5 月
可再生能源
Renewable Energy Resources
Vol.34 No.5 May 2016
不同发酵原料沼液的氨挥发特性研究
薛文涛 1， 林 聪 1， 孙钦平 2， 邹国元 2， 李吉进 2， 刘本生 2 （1.中国农业大学 水利与土木工程学院， 北京 100083； 2.北京市农林科学院 植物营养与资源研究所， 北京 100089）
图 4 沼液储存期间的累计氨气挥发量 Fig.4 Ammonia accumulative emission amounts of biogas
水中氨氮挥发影响因素探讨
水中氨氮挥发影响因素探讨作者：廖红娣来源：《科学与财富》2017年第19期摘要：本文介绍了水中氨氮挥发的影响因素，水中氨氮挥发速率常数随水的pH值和水温升高需增加，水面风速大则数值也大，大气压高的地区的挥发速率常数小于大气压低者。
关键词：氨氮；挥发速率；大气压氨氮挥发是氮循环过程的一部分，水中氨氮挥发受多种因素影响。
通过现场和实验室测量，表明影响水中氨氮进入大气的因素是风速、水温和水的pH值。
但水中氨氮挥发不但受风速、水温和pH值影响，还受大气压变化及实际水质影响。
1水的pH值对氨氮挥发影响水中存在的氨氮包括离子氨和非离子氨。
氨氮挥发主要指非离子氨从水中向大气转移，而离子氨是很难挥发。
离子氨在水中存在下列平衡：NH4+ NH3++H+ ，因此，水的pH值影响非离子氨数量，也就影响氨氮挥发速率。
如图1所示，在蒸馏水体系中，氨氮（离子氨+非离子氨）浓度的对数值和挥发时间呈良好的直线关系，说明表层水氨氮挥发符合一级反应规律。
由图1数据可得到不同pH值蒸馏水体系中氨氮挥发速率常数k与pH值的关系，如表1所示。
表中带星号数据是由pH值与k的回归方程计算得出的，因为pH2风速对氨氮挥发的影响对水中难溶解的烃类，Cohen等其挥发转移系数与风速之间存在指数关系。
而Weiler对氨氮挥发的研究结果表明，风速与转移系数之间存在线性关系，即随风速增加，挥发量增加。
当风速大于10m.s-1时会出现大波，溅起水花，使实验难以控制。
我在蒸馏水体系中，水温13.6±0.1℃，pH值9.0±0.1实验条件下，测得风速2m.s-1和3m.s-1时水中氨氮挥发速率常数分别人0.006h-1和0.01h-1。
可见，风速提高后挥发速率常数增大。
3水温对氨氮挥发的影响在相同pH值下，水溶液中非离子氨占氨氮的百分率随水温升高而增加，并通过计算求得。
因此，温度升高将使氨挥发速率增加。
图3示出蒸馏水体系中pH值、风速相同条件下的试验结果。
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第34卷增刊农业工程学报 V ol.34 Supp.2018年11月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Nov. 2018 7 风速对鸡粪沼液氨挥发特性的影响薛文涛1,2，孙钦平※1，林聪2，刘本生1，王悦1，李吉进1，邹国元1（1. 北京市农林科学院植物营养与资源研究所，北京 100097；2. 中国农业大学水利与土木工程学院，北京 100083）摘要：针对不同风速储存条件沼液氨挥发特性及理化指标变化规律不明晰等问题，设计沼液储存及氨气挥发测定装置，使用强制通风法对氨气取样监测，研究鸡粪沼液在风速0（密闭储存，WS0）、1（气体流量32.33 m3/h，WS1）、2（气体流量65.72 m3/h，WS2）m/s储存条件下的氨挥发特性及总氮(total nitrogen，TN)、化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）等降解情况。
结果表明，沼液氨挥发通量均呈现先升后降的趋势，均于第12天达到挥发峰值，分别为2.28、4.42和7.21 g/(m2·d)，总挥发量分别为1.80、3.90、7.12 g。
储存期间沼液温度在13～24 ℃范围波动，总体温度和变化趋势均与室温相似。
鸡粪沼液呈现弱碱性，初始pH值为8.38，3组试验在储存过程中pH值均不断上升，试验结束后达到了9.17、8.82、8.92；沼液中氮素主要以铵态氮形式存在，初始铵态氮占总氮含量的84.99%；储存过程中沼液铵态氮质量浓度均呈现先升后降的变化规律，均于第7天达到最高值，分别为3 451.27，3 562.60，3 582.67 mg/L，试验结束后下降到3 030.20、2 762.67、2 794.87 mg/L，降幅为7.64%、15.79%、14.81%。
TN和COD降幅均随着风速的增大而增大，TN依次下降了10.97%、18.95%、25.83%；COD依次下降了10.38%、18.61%、20.35%。
研究结果可为沼液合理储存以及氨气减排措施的设计提供数据支撑。
关键词：氨气；排放控制；风速；沼液doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.z.002中图分类号：X831 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2018)-Supp.-0007-06薛文涛，孙钦平，林 聪，刘本生，王 悦，李吉进，邹国元.风速对鸡粪沼液氨挥发特性的影响[J]. 农业工程学报，2018，34(增刊)：7－12. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.z.002 Xue Wentao, Sun Qinping, Lin Cong, Liu Bensheng, Wang Yue, Li Jijin, Zou Guoyuan. Effect of wind speed on ammonia volatilization characteristics of chicken manure biogas slurry[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(Supp.): 7－12. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.z.002 0 引 言随着中国畜禽养殖业集约化的快速发展，畜禽废弃物的污染问题愈加严重[1]。
农业部发布的《关于推进农业废弃物资源化利用试点的方案》估算，中国每年产生畜禽粪污38亿t，综合利用率不到60%[2]。
目前，畜禽废弃物的常用处理方式包括厌氧消化、好氧发酵、直接还田利用等，而通过厌氧发酵技术处理畜禽废弃物不仅能有效地降解发酵原料中有机物的浓度，而且发酵所产生的甲烷又可以当作清洁燃料使用，达到了“减量化、资源化、无害化”的目的，目前得到广泛的应用。
近年来中国沼气工程得到发展迅猛，据统计，截至2013年底，全国共有农业废弃物沼气工程 10万余处，总池容达到1 625万m3[3]。
随着中国农村生态文明建设的加速，畜禽废弃物资源化利用的快速推进，鉴于厌氧收稿日期：2018-09-28 修订日期：2018-10-22基金项目：国家重点研发计划项目（2017YFD0800800）；国家重点研发计划项目（2017YFD0801400）作者简介：薛文涛，主要从事农业废弃物资源化利用研究。
Email：xwtbj2014@※通信作者：孙钦平，博士，副研究员，主要从事有机肥养分管理研究。
Email：sunqinping@ 发酵技术在畜禽废弃物资源化利用方面具有特殊的优势，今后一段时间内中国沼气工程建设仍将处在快速发展阶段。
沼气工程会有大量的厌氧消化物—沼液的产生，沼液作为有机肥使用时，往往要经过一段时间的存储以配合施肥需求。
沼液在储存过程中会挥发NH3，挥发量与发酵原料、发酵工艺、储存时间有关[4-6]，此外还会产生CH4，N2O，CO2，H2S[7-9]等气体，而氨气是沼液恶臭的主要来源，不仅会造成氮肥的损失和土壤酸化[10]，而且会造成人畜呼吸道疾病的增加。
在国内，大多数沼液都是露天储存的，在这种条件下，风速对于沼液-空气界面的氨气传递过程有一定的促进作用，是影响氨气挥发量重要的影响因素之一。
而目前，国内外对于沼液储存过程的研究主要集中于沼液养分变化及高效回收利用技术[11-13]，温室气体排放特征[7]，及通过酸化及覆盖方式对氨气排放特性及减排措施的研究[14-16]，缺少不同风速对沼液氨气挥发通量的影响以及理化性质变化的定量化研究。
本试验通过研究密闭及低风速（1、2 m/s）条件下鸡粪沼液氨挥发特征，定量化研究风速对沼液氨挥发通量的影响，以期为设计合理的沼液储存方式，并估算不同风速条件下的氨气减排通量提供数据支撑。
农业工程学报（） 2018年81 材料与方法1.1 试验材料试验采用的鸡粪沼液取自北京市大兴区留民营沼气站，该沼气站采用中温发酵，水力停留期（hydraulic retention time， HRT）为15 d。
沼液均取自发酵罐当天的出流液，取样后经过0.13 mm滤网过滤大颗粒杂质后送往试验室进行测试。
鸡粪沼液的初始理化指标为：总氮（total nitrogen，TN）质量浓度为（（3 860.44±137.33）mg/L），铵态氮（ammonium nitrogen，NH+4-N）质量浓度为（（3 280.80±138.50）mg/L），化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）质量浓度为（（4 318.47±140.28）mg/L），pH值为（8.38±0.55），电导率（electricity conductivity，EC）为（（31.31±1.10）mS/cm），总固体（total solid，TS）质量分数为1.32%± 0.06%，挥发性固体（volatile solid，VS）质量分数为47.72%±3.03%。
1.2 试验装置本试验在温室内进行，使用的沼液储存及氨气挥发测定装置参考薛文涛等[17]对沼液氨挥发监测研究所用装置，使用强制通风法对氨气进行取样监测，其中沼液的储存监测装置如图1所示。
1. 进气口2. 密封盖3. 抽气管4. 温度探测孔5. 出气管6. 取样管7. 储液池1. Airinlet 2 Seal cover 3. Suctiong-pipe 4. Temperature testing hole 5. Exit pipe 6. Sampling pipe 7. Liquid storage tank图1 沼液储存箱结构Fig.1 Structure of biogas slurry storage container沼液储存箱总体积为30 L，其中储液部分为10 L，箱体面积为0.1 m2，密封盖下部设置12个进气口，使抽气时空气能够均匀进入箱体。
箱体上下采用密封圈进行密封。
抽气管位于箱体的上部，采用20 mm的有机玻璃管，为保证抽气效果，在抽气管上均匀布置5排小孔，取样口设置在储液池的中部。
在密封盖上部设置一个温度探测孔连续测量沼液温度，温度探头放置于沼液中间部位，同时在室内放置相同的温度探头用于监测室内温度。
试验装置如图2所示。
整套试验装置包括沼液储存箱、酸吸收瓶1、酸吸收瓶2、缓冲瓶、混合瓶、气流调节阀、流量计、气泵8部分。
2级酸液吸收目的是为了将挥发出来的氨气完全吸收，混合瓶的作用是将3个箱体的气体均匀的抽出，酸液采用2 mol/L的硼酸。
气体流量通过气流调节阀控制，并通过流量计读数。
1. 沼液储存箱2. 酸吸收瓶13. 酸吸收瓶24. 缓冲瓶5. 混合瓶6. 气流调节阀7. 流量计8.气泵1. Biogas slurry storage tank2. Acid absorption bottle 13. Acid absorption bottle 24. Surge flask5. Mixde bottle6. Air damper7. Gas flowmeter8. Air pump图2 试验装置示意图Fig.2 Experimental devices schematic diagram1.3 试验方法与设计1.3.1 风速模拟试验为模拟沼液储存不同风速环境，通过使用气泵抽气使储存监测箱内产生风速。
为了构建气体流量-风速关系，通过气流调节阀分别设置气体流量为0、6、12、18、24、36、48、60、72 m3/h 9个梯度，抽气时间设置为0.5 h，采用连续抽气方法；使用风速计对风速进行测量，测量点为储液面均分九等分后每块面积的中点，测量间隔为1 min，测量高度为箱体的液面上10 cm处。
取测量时间内平均值作为各点风速值，储存风速值即为9个点风速值的平均值，记录进气流量和风速的关系。
结果表明气流和风速呈极显著正相关关系（R=0.99），其中WS1、WS2风速条件对应的流量分别为32.86和67.52 m³/h，由于试验仪器精度所限，实际试验过程中气体流量波动范围在（32.86±0.50）和（67.52±0.50）m³/h。
模拟试验研究表明利用流量控制实现设定的风速是可行的，较为准确的。
1.3.2 沼液氨挥发试验本试验模拟不同风速下沼液氨挥发特性，设置风速0（WS0）、1（WS1）、2（WS2）m/s 3组试验。