一種測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置及測定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置及測定方法，其裝置主要由依次連接的箱體、第一流量計、氨氣吸收機(jī)構(gòu)、抽氣泵、第二流量計、儲氣袋構(gòu)成和曝氣機(jī)構(gòu)15，而氨氣吸收機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)管、抽濾瓶和干燥箱，所述導(dǎo)管的上端通過管道與第一流量計連接，所述導(dǎo)管的下端插入抽濾瓶底部，所述抽濾瓶內(nèi)填充有吸收液，且所述吸收液的液面低于導(dǎo)管端部，所述抽濾瓶的出口與干燥箱連接，所述干燥箱與抽氣泵連接。本發(fā)明通過氨氣吸收機(jī)構(gòu)和儲氣袋對堆肥原料產(chǎn)生的氨氣進(jìn)行二次收集，則使測定氨氣產(chǎn)量的準(zhǔn)確率高、可靠性高。
【專利說明】一種測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置及測定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及堆肥氣體的測試技術(shù)，具體涉及一種測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置及測定方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著畜牧業(yè)的迅速發(fā)展，畜禽糞便排放量急劇增加，不恰當(dāng)?shù)奶幚矸绞綐O易造成水體、大氣、農(nóng)作物和生態(tài)環(huán)境的污染，給人類健康帶來極大的損害。與此同時，畜禽糞便中含有大量的氮、磷、鉀等營養(yǎng)成分，通過高溫堆肥發(fā)酵后能產(chǎn)生大量的腐殖質(zhì)，是改良土壤和促進(jìn)作物生長的優(yōu)良有機(jī)肥料。因此，畜禽糞便經(jīng)堆肥處理后還田利用是實(shí)現(xiàn)畜禽糞便無害化、減量化和資源化利用的重要途徑，同時也是解決環(huán)境污染問題的根本出路。
[0003]氨氣是堆肥過程中產(chǎn)生量最大的臭氣，在不同的堆肥研究中表明，氨氣排放是畜禽糞便堆肥過程中氮素?fù)p失的主要途徑，可達(dá)氮損失總量的44%?99%。同時，氮?dú)獾呐欧挪粌H對大氣環(huán)境產(chǎn)生污染，還會造成堆肥氮素大量損失，降低堆肥品質(zhì)。測定好氧堆肥中氨氣產(chǎn)生量的裝置具有非常重要的科研價值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、合理，提高測試結(jié)果準(zhǔn)確性的測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置。同時，本發(fā)明還提供了一種測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置的測定方法。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置，包括放置堆肥原料的箱體、第一流量計、氨氣吸收機(jī)構(gòu)、抽氣泵、第二流量計、儲氣袋和曝氣機(jī)構(gòu)，所述箱體的兩側(cè)上部分別設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口 ；所述出氣口、第一流量計、氨氣吸收機(jī)構(gòu)、抽氣泵、第二流量計和儲氣袋通過管道依次順序連接；所述氨氣吸收機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)管、抽濾瓶和干燥箱，所述導(dǎo)管的上端通過管道與第一計量計連接，所述導(dǎo)管的下端插入抽濾瓶底部，所述抽濾瓶內(nèi)填充有吸收液，且所述吸收液的液面低于導(dǎo)管端部，所述抽濾瓶的出口與干燥箱連接，所述干燥箱與抽氣泵連接；所述曝氣機(jī)構(gòu)包括曝氣管、連接管和壓縮泵，所述曝氣管放置于箱體底部，且所述曝氣管被箱體內(nèi)的堆肥原料覆蓋，所述壓縮泵安裝于箱體外，所述壓縮泵通過連接管與曝氣管連接。
[0006]優(yōu)選的，所述的測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置還包括攪拌機(jī)構(gòu)，所述攪拌機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸、攪拌槳、減速箱和電機(jī)，所述攪拌槳通過轉(zhuǎn)軸安裝于箱體的下部，所述轉(zhuǎn)軸的一端通過減速箱與電機(jī)連接。
[0007]優(yōu)選的，所述箱體內(nèi)設(shè)置有用于監(jiān)測堆肥原料實(shí)時溫度的溫度傳感器。
[0008]優(yōu)選的，所述的測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置還包括三叉管和排氣管，所述三叉管的3個管口分別與抽氣泵、儲氣袋和排氣管連接；所述出氣口與第一流量計之間設(shè)有第一閥門，所述三叉管與第二流量計之間設(shè)有第二閥門，所述排氣管設(shè)有第三閥門。
[0009]優(yōu)選的，所述導(dǎo)管的下端與吸收液的液面之間的距離為2mm?5mm。
[0010]優(yōu)選的，所述出氣口與箱體底面的距離大于進(jìn)氣口與箱體底面的距離。
[0011]一種基于上述的測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置的測定方法，包括以下步驟:
[0012]A、動態(tài)箱式裝置收集氨氣:將堆肥原料置于箱體內(nèi)，則堆肥原料產(chǎn)生混合氣體，此混合氣體自箱體的出氣口流出后依次經(jīng)過第一流量計、抽濾瓶、干燥箱和抽氣泵；其中，混合氣體中的部分氨氣被抽濾瓶中的吸收液吸收，而自抽氣泵流出的混合氣體中的一部分通過第二流量計后進(jìn)入儲氣袋；
[0013]B、氨氣的測定:第一流量計測定混合氣體的流速為u i，而第二流量計測定混合氣體的流速為U2 ;然后通過納氏試劑比色法測定吸收液吸收到的氨氣濃度C1，接著令儲氣袋中混合氣體被稀硫酸吸收，再通過納氏試劑比色法測定吸收儲氣袋中混合氣體后稀硫酸中的氨氣濃度C2 ;最后通過公式:
[0014]X1 = C1.V1.M,
[0015]X2 = C2.V2.M,
[0016]X = Xj+X2.U1/ υ2,
[0017]得出堆肥原料在一定時間內(nèi)的氨氣產(chǎn)生量；式中V1為吸收氨氣后吸收液的體積，X1為吸收氨氣后吸收液中的氨氣質(zhì)量；v2為吸收混合氣體后稀硫酸的體積，X2為吸收混合氣體后稀硫酸中氨氣質(zhì)量，即也是儲氣袋中的氨氣質(zhì)量;M為氨氣的摩爾質(zhì)量；X為堆肥原料在一定時間內(nèi)的氨氣產(chǎn)生量。
[0018]優(yōu)選的，所述箱體內(nèi)堆肥原料的高度為45cm?65cm。
[0019]優(yōu)選的，所述抽濾瓶中的吸收液為水；所述干燥箱內(nèi)填充的干燥劑為硅膠干燥劑。吸收液除水外還可使用其他材料，本發(fā)明使用水作為吸收液，從而降低成本。而干燥劑也采用其他的材料替代。
[0020]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0021 ] 1、本發(fā)明的動態(tài)箱式裝置包括箱體、第一流量計、氨氣吸收機(jī)構(gòu)、抽氣泵、第二流量計和儲氣袋等部件，利用氨氣吸收機(jī)構(gòu)和儲氣袋對氨氣進(jìn)行二次收集后，保證氨氣的收集量，從而確保測定堆肥的氨氣產(chǎn)量的準(zhǔn)確率，從而為科研提供重要的依據(jù)。
[0022]2、本發(fā)明的動態(tài)箱式裝置包括箱體、第一流量計、氨氣吸收機(jī)構(gòu)、抽氣泵、第二流量計和儲氣袋等部件，采用抽氣泵對箱體的氣體進(jìn)行抽取，使箱體內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，以確保箱體外的空氣自進(jìn)氣口進(jìn)入箱體，使箱體內(nèi)具有充足的空氣，從而確保堆肥穩(wěn)定的進(jìn)行，令堆肥原料可以穩(wěn)定的產(chǎn)生氣體，進(jìn)一步精確的測定堆肥的氨氣產(chǎn)量。
[0023]3、本發(fā)明中的氨氣吸收機(jī)構(gòu)包括充有吸收液的抽濾瓶和干燥箱，這不僅防止混合氣體中的水分進(jìn)入抽氣泵，延長了抽氣泵的使用壽命，還除去了混合氣體中部分雜質(zhì)，減少堆肥原料產(chǎn)生的氣體對空氣的污染，避免因水分帶走氨氣影響測定結(jié)果；同時還利用抽濾瓶和儲氣袋對氨氣進(jìn)行二次收集及測定，可提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0024]4、本發(fā)明利用攪拌機(jī)構(gòu)和曝氣機(jī)構(gòu)對堆肥氣體進(jìn)行供氧，從而使堆肥原料可充分發(fā)酵，以提高堆肥效率和加快堆肥進(jìn)程。
[0025]5、本發(fā)明的測定方法中使用抽濾瓶和儲氣袋對氨氣進(jìn)行二次收集，并同時使用第一流量計和第二流量計分別測試進(jìn)入抽濾瓶和進(jìn)入儲氣袋的氣體流速，并利用測得的數(shù)值與公式得出堆肥原料的氨氣產(chǎn)生量，這測定方法準(zhǔn)確率高，且操作簡單方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2是本發(fā)明的氨氣吸收機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0029]實(shí)施例1
[0030]如圖1和圖2所示的測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置，包括放置堆肥原料的箱體1、第一流量計2、氨氣吸收機(jī)構(gòu)3、抽氣泵4、第二流量計5、儲氣袋6和曝氣機(jī)構(gòu)15，所述箱體I的兩側(cè)上部分別設(shè)有進(jìn)氣口 101和出氣口 102 ;所述出氣口 102、第一流量計2、氨氣吸收機(jī)構(gòu)3、抽氣泵4、第二流量計5和儲氣袋6通過管道依次順序連接；所述氨氣吸收機(jī)構(gòu)3包括導(dǎo)管301、抽濾瓶302和干燥箱303，所述導(dǎo)管301的上端通過管道與第一流量計2連接，所述導(dǎo)管301的下端插入抽濾瓶302底部，所述抽濾瓶302內(nèi)填充有吸收液7，且所述吸收液7的液面低于導(dǎo)管301下端，所述抽濾瓶302的出口與干燥箱303連接，所述干燥箱303與抽氣泵4連接；所述曝氣機(jī)構(gòu)15包括曝氣管1501、連接管1502和壓縮泵1503，所述曝氣管1501放置于箱體I底部，且所述曝氣管1501被箱體I內(nèi)的堆肥原料覆蓋，所述壓縮泵1503安裝于箱體I外，所述壓縮泵通過連接管1502與曝氣管1503連接。這在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上增加曝氣機(jī)構(gòu)15，這可進(jìn)一步保證為堆肥原料提供充足的氧氣，令堆肥原料持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)酵。。為使抽濾瓶能更好的吸收氨氣，在抽濾瓶外壁覆蓋冷卻層，如使用冰袋包裹抽濾瓶。
[0031]所述的測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置還包括攪拌機(jī)構(gòu)8，所述攪拌機(jī)構(gòu)8包括轉(zhuǎn)軸801、攪拌槳802、減速箱803和電機(jī)804，所述攪拌槳802通過轉(zhuǎn)軸801安裝于箱體I的下部，具體的，轉(zhuǎn)軸801安裝于箱體內(nèi)的中下部，從而可使攪拌機(jī)構(gòu)8充分對堆肥原料進(jìn)行翻扒，所述轉(zhuǎn)軸801的一端通過減速箱803與電機(jī)804連接。利用攪拌機(jī)構(gòu)8對堆肥原料進(jìn)行翻扒，使堆肥原料與空氣充分接觸，從而使堆肥原料可充分發(fā)酵，以提高堆肥效率和加快堆肥進(jìn)程。電機(jī)804具有微控開關(guān)，通過微控開關(guān)控制電機(jī)804定時啟動或停止，提高裝置的自動化水平。
[0032]所述箱體I內(nèi)設(shè)置有用于監(jiān)測堆肥原料實(shí)時溫度的溫度傳感器9。使用溫度傳感器9實(shí)時檢測堆肥原料的溫度，并以此溫度為依據(jù)，通過控制系統(tǒng)及時啟動攪拌機(jī)構(gòu)8翻扒堆肥原料，從而保證堆肥原料產(chǎn)生氣體的穩(wěn)定性，同時提高裝置的自動化程度。
[0033]所述的測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置還包括三叉管10和排氣管11，所述三叉管10的3個管口分別與抽氣泵4、儲氣袋6和排氣管連接；所述出氣口 102與第一流量計2之間設(shè)有第一閥門12，所述三叉管10與第二流量計5之間設(shè)有第二閥門13，所述排氣管11設(shè)有第三閥門14。使用三叉管10將氣體分流，從而避免儲氣袋5因收集過多氣體而發(fā)生損壞，以避免影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0034]所述導(dǎo)管302的下端與吸收液7的液面之間的距離為3mm。這確保自導(dǎo)管7流出的氨氣可充分被吸收液吸收，也防止導(dǎo)管7被液封而使抽氣泵4無法對箱體I內(nèi)進(jìn)行抽氣，確定了測定工作的有效進(jìn)行。具體的，為了保證氨氣吸收機(jī)構(gòu)更好工作，導(dǎo)管302下端與抽濾瓶瓶底的距離可調(diào)節(jié)，這避免吸收液吸收水分后，液面上升浸泡導(dǎo)管。
[0035]所述出氣口 102與箱體I底面的距離大于進(jìn)氣口 101與箱體I底面的距離。這種設(shè)計可保證抽氣泵充分抽取堆肥原料產(chǎn)生的氨氣，保證測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0036]一種基于上述的測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置的測定方法，包括以下步驟:
[0037]A、動態(tài)箱式裝置收集氨氣:將堆肥原料置于箱體內(nèi)，則堆肥原料產(chǎn)生混合氣體，此混合氣體自箱體的出氣口流出后依次經(jīng)過第一流量計、抽濾瓶、干燥箱和抽氣泵；其中，混合氣體中的部分氨氣被抽濾瓶中的吸收液吸收，而自抽氣泵流出的混合氣體中的一部分通過第二流量計后進(jìn)入儲氣袋；
[0038]B、氨氣的測定:第一流量計測定混合氣體的流速為u i，而第二流量計測定混合氣體的流速為U2 ;然后通過納氏試劑比色法測定吸收液吸收到的氨氣濃度C1，接著令儲氣袋中混合氣體被稀硫酸吸收，再通過納氏試劑比色法測定吸收儲氣袋中混合氣體后稀硫酸中的氨氣濃度C2 ;最后通過公式:
[0039]X1 = C1.V1.M,
[0040]X2 = C2.V2.M,
[0041]X = Xj+X2.U1/ υ2,
[0042]得出堆肥原料在一定時間內(nèi)的氨氣產(chǎn)生量；式中V1為吸收氨氣后吸收液的體積，X1為吸收氨氣后吸收液中的氨氣質(zhì)量；V2為吸收混合氣體后稀硫酸的體積，X2為吸收混合氣體后稀硫酸中氨氣質(zhì)量，即也是儲氣袋中的氨氣質(zhì)量；M為氨氣的摩爾質(zhì)量，即為17.031g/mol ；X為堆肥原料在一定時間內(nèi)的氨氣產(chǎn)生量。
[0043]所述箱體內(nèi)堆肥原料的高度為60cm。所述抽濾瓶中的吸收液為水；所述干燥箱內(nèi)填充的干燥劑為硅膠干燥劑。
[0044]上述方法中，先對堆肥原料產(chǎn)生的氨氣進(jìn)行二次收集，并使用納氏試劑比色法測得氨氣的質(zhì)量，最后通過公式得出堆肥原料的氨氣產(chǎn)量，這測定方法操作簡單，且測定結(jié)果準(zhǔn)確性高。
[0045]上述【具體實(shí)施方式】為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不能對本發(fā)明進(jìn)行限定，其他的任何未背離本發(fā)明的技術(shù)方案而所做的改變或其它等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置，其特征在于:包括放置堆肥原料的箱體、第一流量計、氨氣吸收機(jī)構(gòu)、抽氣泵、第二流量計、儲氣袋和曝氣機(jī)構(gòu)，所述箱體的兩側(cè)上部分別設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口 ；所述出氣口、第一流量計、氨氣吸收機(jī)構(gòu)、抽氣泵、第二流量計和儲氣袋通過管道依次順序連接；所述氨氣吸收機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)管、抽濾瓶和干燥箱，所述導(dǎo)管的上端通過管道與第一流量計連接，所述導(dǎo)管的下端插入抽濾瓶底部，所述抽濾瓶內(nèi)填充有吸收液，且所述吸收液的液面低于導(dǎo)管端部，所述抽濾瓶的出口與干燥箱連接，所述干燥箱與抽氣泵連接；所述曝氣機(jī)構(gòu)包括曝氣管、連接管和壓縮泵，所述曝氣管放置于箱體底部，且所述曝氣管被箱體內(nèi)的堆肥原料覆蓋，所述壓縮泵安裝于箱體外，所述壓縮泵通過連接管與曝氣管連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置，其特征在于:還包括攪拌機(jī)構(gòu)，所述攪拌機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸、攪拌槳、減速箱和電機(jī)，所述攪拌槳通過轉(zhuǎn)軸安裝于箱體的下部，所述轉(zhuǎn)軸的一端通過減速箱與電機(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置，其特征在于:所述箱體內(nèi)設(shè)置有用于監(jiān)測堆肥原料實(shí)時溫度的溫度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置，其特征在于:還包括三叉管和排氣管，所述三叉管的3個管口分別與抽氣泵、儲氣袋和排氣管連接；所述出氣口與第一流量計之間設(shè)有第一閥門，所述三叉管與第二流量計之間設(shè)有第二閥門，所述排氣管設(shè)有第三閥門。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置，其特征在于:所述導(dǎo)管的下端與吸收液的液面之間的距離為2mm?5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置，其特征在于:所述出氣口與箱體底面的距離大于進(jìn)氣口與箱體底面的距離。
7.一種基于權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)的測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置的測定方法，其特征在于，包括以下步驟: A、動態(tài)箱式裝置收集氨氣:將堆肥原料置于箱體內(nèi)，則堆肥原料產(chǎn)生混合氣體，此混合氣體自箱體的出氣口流出后依次經(jīng)過第一流量計、抽濾瓶、干燥箱和抽氣泵；其中，混合氣體中的部分氨氣被抽濾瓶中的吸收液吸收，而自抽氣泵流出的混合氣體中的一部分通過第二流量計后進(jìn)入儲氣袋； B、氨氣的測定:第一流量計測定混合氣體的流速為U1，而第二流量計測定混合氣體的流速為U2 ;然后通過納氏試劑比色法測定吸收液吸收到的氨氣濃度C1，接著令儲氣袋中混合氣體被稀硫酸吸收，再通過納氏試劑比色法測定吸收儲氣袋中混合氣體后稀硫酸中的氨氣濃度C2 ;最后通過公式:
X1 = C1.V1.M，
X2 = C2.V2.M，
X = X^X2.U1/ υ2, 得出堆肥原料在一定時間內(nèi)的氨氣產(chǎn)生量；式中V1為吸收氨氣后吸收液的體積，X1為吸收氨氣后吸收液中的氨氣質(zhì)量；v2為吸收混合氣體后稀硫酸的體積，X2為吸收混合氣體后稀硫酸中氨氣質(zhì)量，即也是儲氣袋中的氨氣質(zhì)量;M為氨氣的摩爾質(zhì)量；X為堆肥原料在一定時間內(nèi)的氨氣產(chǎn)生量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置的測定方法，其特征在于:所述箱體內(nèi)堆肥原料的高度為45cm?65cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測定好氧堆肥中氨氣的動態(tài)箱式裝置的測定方法，其特征在于:所述抽濾瓶中的吸收液為水或稀硫酸；所述干燥箱內(nèi)填充的干燥劑為硅膠干燥劑。
【文檔編號】C05F17/00GK104390960SQ201410624734
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】廖新俤, 吳銀寶, 王燕, 胖是, 胡博 申請人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)