生物滤池法去除鸡粪堆肥臭气的研究

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随着集约化禽畜养殖业的迅速崛起,鸡粪的产生量剧增。鸡粪对周围环境的污染越来越严重,加强鸡粪的污染防治已迫在眉睫。利用堆肥技术处理鸡粪是解决鸡粪污染问题的一种经济而有效的手段;同时,还是我国当前鸡粪资源化利用的一个重要手段。但是鸡粪在堆肥过程中会产生大量的臭气,这关系到一个堆肥厂能否正常运行。在当前的鸡粪堆肥除臭的研究大部分都集中在如何在堆肥过程中减少臭气的产生上,这些措施包括调节有机物料的C/N比、调控有机物料的酸碱度、在堆肥工艺上的调控以及使用堆肥添加剂等。这些措施都不能有效地去除鸡粪堆肥产生的臭气,本文为了有效控制臭味,采取的综合措施是使用生物滤池与鸡粪堆肥设备配套,采用生物过滤进行过程控制,并且就地采用腐熟的堆肥作为生物滤池填料。 本文利用容器式系统进行鸡粪的堆肥处理,并使用腐熟鸡粪堆肥作为生物滤池的填料以考察生物滤池对堆肥臭气的去除。堆肥反应器为铁制圆形转鼓、有效容积60L,堆肥产生的臭气经冷凝后由管道接入三个生物滤池,生物滤池用PVC管做成,高1m、内径11cm,生物滤池采用底部进气。试验中对生物滤池填料组合(树皮+堆肥、木片+堆肥、泥炭+堆肥、木炭+堆肥以及陶粒+堆肥)、填料层高度(40cm、50cm及60cm)、填料初始湿度(40%、50%和60%)以及停留时间(68.4s、90.0s与131.5s)进行了筛选,以期得到生物滤池最佳的运行参数,并考察了生物滤池处理堆肥臭气过程中填料的性质变化和生物滤池对堆肥臭气中挥发性有机物(VOCs)的去除情况。在容器式堆肥中,氨气的释放是产生臭味的最主要因素,因此文中的臭气浓度均以氨浓度为代表。 试验表明,由堆肥和树皮组成填料的生物滤池比使用其他填料具有更高的氨去除能力。填料筛选试验1中,树皮+堆肥(CB1)对氨的累积去除率达到93.73%,木片+堆肥(CW1)为83.09%,泥炭+堆肥(CP1)为75.81%,CB1去除效果最好。在填料筛选试验2中,树皮+堆肥填料对氨的累积去除率最高达100%,木炭+堆肥填料次之为95.90%,陶粒堆肥填料为69.67%。填料层高度为40cm、50cm和60cm的三个生物滤池氨的去除效果都相当理想,50cm和60cm的生物滤池都能在试验中取得对氨的100%去除。考虑压力降的影响,试验最终选取50cm为最佳的生物滤池填料层高度。填料初始含水量为60%的生物滤池(M3)为对氨的累积去除率80.33%,50%的(M2)为79.69%,而40%的(M1)为71.12%。M3和M2的氨累积去除率非常接近,压力降是随着填料的湿度增加而增加的,故选择50%的填料初始湿度为最佳的填料初始湿度。停留时间的选择试验中,结果显示:在停留时间为68.4s时,生物滤池对氨的累积去除率为78.05%,而停留时间为90.0s和131.5s的两个生物滤池对氨的去除率都为100%。经过综合考虑最终选择了90.0s为试验中最优的停留时间。 综合几个试验的结果可知,生物滤池在处理鸡粪堆肥臭气时,最佳的工艺参数应为:以腐熟鸡粪堆肥和树皮组成填料、填料层高度为50cm、填料初始湿度为50%以及停留时间为90.0s。 通过对填料中的含水量的分析发现,处理过程中填料的水分含量相对稳定,表明使用生物滤池处理堆肥臭气时不需要额外添加增湿装置。对填料中各形态氮的考察结果印证了,生物滤池对氨的去除主要是通过吸附和吸收作用实现的说法。GC-MS的分析结果表明,生物滤池对堆肥臭气中的VOCs有很好的去除,经过处理后的堆肥臭气VOCs的化合物种类由处理前的明显减少、浓度也大为降低。比较氨和VOCs的总浓度发现,氨所占的比例达98.70%,说明用氨浓度来表示容器式鸡粪堆肥的臭气浓度具有可取性。试验得到的生物滤池优化工艺参数,是一个区别于以往的定量的结论,对生物滤池的设计具有指导意义。本文采用实际堆肥过程产生的臭气作为试验气体开展生物滤池除臭试验,方法创新且具有实践意义。堆肥技术配套生物滤池,可以就地采用腐熟的堆肥作为生物滤池填料,保证原料的自给自足,运行成本低而且可以增加堆肥技术的环境友好性,能够促进堆肥技术在国内养殖场(尤其是发达城市或城市近郊的养殖场)的推广应用,有效地解决鸡粪造成的环境污染问题,有利于实现环境的可持续发展。
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