专利名称：原位无动力生物滤器处理雏鸡舍氨气的方法及其生物滤器的制作方法
技术领域：
本发明涉及雏鸡舍氨气的净化方法及装置，尤其是涉及一种原位无动力生物滤器处理雏鸡舍氨气的方法及其生物滤器。
背景技术：
根据联合国粮食及农业组织的统计数据，目前我国是仅次于美国的世界第二大肉鸡生产国。育雏是肉鸡生产最重要的环节之一，在专用的育雏舍中集中育雏可以更好地进行疫病与环境控制，是我国常见的育雏方式之一。育雏舍一般多层笼养，养殖密度高，室温高而通风少，造成污染气体累积。氨气是肉鸡生产排放的主要污染气体之一，每500 kg肉鸡每小时排放的氨气排放量为I 10 g。有研究表明，鸡舍中氨气浓度达14 mgnT3，持续6周以上，就会引起鸡肺充血、水肿等疾病；达35 mgm_3数日后鸡甚至死亡。雏鸡对氨气更为敏感，中国畜禽场环境质量标准规定育雏舍氨气浓度应低于10 mgnT3。此外,养殖排放的污染气体也会污染周围居住区，我国恶臭污染物排放标准规定生活区NH3浓度不得超过1.0mgm 30处理畜禽场产生的臭气废气的传统方法主要是物理、化学法，如物理吸附法、化学吸收法和催化燃烧法等，这些处理方法投资大、操作复杂、运行成本高，而且还很可能造成难以再治理的二次污染，如物理吸附法中达到饱和后的吸附材料需要频繁更替，处理这些废弃的吸附材料难度很大；化学吸收法要消耗大量的化学品，其生成物如不经处理同样会污染环境。尤其是对一些低浓度的臭气废气，由于其中的有机物的浓度太低，已无回收价值，使用传统方法净化处理难度大、费用高。生物过滤法是臭气废气处理领域出现的新技术，因其成本低、操作简单、技术清洁、无二次污染而受到青睐，已成为当前研究的热点。与传统的物理、化学法相比，生物过滤法更适用于大流量、低浓度的臭气废气处理。生物过滤的原理是利用各种微生物将臭气废气中的各种有害成分转化为无害的物质，如
硝化细菌可以将氨气转化为硝酸盐，从而达到治理的目的。生物滤器作为一种常用的生物处理法，具有净化效率高、无二次污染、易于操作等优点，是目前畜禽场最常采用的气体净化技术之一。在目前的研究中，生物滤器一般位于畜禽舍外，运行时需要用气泵将污染气体抽送至生物滤器内部加以处理，因此不可避免存在这样的问题:(A)气体输送时不仅需要配置气泵、管道等耗材，而且消耗大量电力，导致投资运行成本大幅增加；(B)气体由舍内抽送至舍外时，低温季节会引起畜禽舍热量损失，需要给畜禽舍额外补充能源；(C)位于室外的生物滤器受气候条件影响严重，微生物的生长易受影响，维护成本高。然而，目前的研究均未能较好解决这些问题。
发明内容
为了解决户外生物过滤法处理臭气废气时由于抽送气体而导致的高能耗与畜禽舍热量流失以及微生物的生长易受恶劣气候抑制的技术问题，本发明的目的在于提供一种原位无动力生物滤器处理雏鸡舍氨气的方法及其生物滤器，原位无动力生物滤器与雏鸡舍建筑结构相结合，内部填充一种高效除氨材料一中药渣堆肥为基质，氨气依靠舍内空间与生物滤器表面的浓度差动力进入生物滤器，达到在舍内原位无动力高效净化氨气的效果O本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一、一种原位无动力生物滤器处理雏鸡舍氨气的方法:
四个侧面采用不锈钢纱网围护的生物滤器与雏鸡舍内建筑结构相结合，内部填充中药渣堆肥为基质，氨气依靠舍内空间与生物滤器表面之间的浓度差动力，透过纱网从四个侧面或直接从顶部渗透进入生物滤器内部，一部分被基质吸附/吸收由气相转变为液相形成铵氮；其余部分被转移至附着在基质表面的生物膜层，其余部分中，一部分被微生物同化为有机氮，另一部分被硝化菌转化为亚硝氮与硝氮，当生物滤器中溶氧量不足时部分亚硝氮与硝氮会被反硝化菌转化为一氧化氮、一氧化二氮和氮气气体；利用雏鸡舍较为稳定的温度和相对湿度的环境条件，将生物滤器直接放置在舍内原位降解氨气，维持微生物活性。将生物滤器设计成狭长形长方体，以减小氨气与氧气渗透进入生物滤器内部的传质阻力；生物滤器高度与窗户和第三层雏鸡笼齐平，以扩大氨气与氧气渗透的传质动力；生物滤器运行过程中，通过每天称重生物滤器，根据减轻的质量雾化喷补自来水以维持基质中均匀的目标湿度。二、一种原位无动力生物滤器:
包括不锈钢板、不锈钢方管、不锈钢纱网、铁丝网、基质、生物滤器；生物滤器以不锈钢方管为骨架构成长方体，长方体底面为不锈钢板，四个侧面用不锈钢纱网围护为内衬，四个侧面用铁丝网作为外衬，长方体内填充基质。所述的基质为内含硝化菌与反硝化菌的中药渣堆肥，维持基质湿度在65 75%。所述的不锈钢纱网网孔尺寸为18目。所述的铁丝网网格尺寸为2cmX2cm。本发明具有的有益的效果是:
1.利用雏鸡舍温度与相对湿度较为稳定的环境条件，将生物滤器与育雏舍建筑结构相结合以原位降解氨气，不仅有益于维持微生物的较高活性，而且能使热量在雏鸡舍内循环避免热量流失，提高生物滤器在中国雏鸡舍的应用性。2.采用一种新型高效除氨材料——中药渣堆肥为基质，内含硝化菌与反硝化菌等多种微生物，无需专门接种驯化菌。中药渣堆肥不仅物理除氨性能高，而且硝化降解氨气能力更高，是一种高效、廉价、易维护的除氨基质。3.四个侧面采用不锈钢纱网围护的生物滤器与舍内建筑结构相结合，氨气依靠雏鸡舍内空间与生物滤器表面之间的浓度差动力，透过纱网从四个侧面或直接从顶部渗透进入生物滤器内部；生物滤器的形状设计成狭长形长方体，以减小氨气与氧气渗透进入生物滤器内部的传质阻力；生物滤器的高度与窗户和和第三层雏鸡笼齐平，以扩大氨气与氧气渗透的传质动力。通过减小氨气与氧气进入生物滤器的传质阻力与扩大气体进入生物滤器的传质动力的方法，达到在舍内原位无动力高效净化氨气的效果。本发明主要用于雏鸡舍氨气的原位、无动力净化处理。
图1是本发明的生物滤器的立体图。图2是原位无动力生物滤器结构及采样方法示意图。图3是雏鸡舍内原位无动力生物滤器布置示意图。图中:1.不锈钢板，2.不锈钢方管，3.不锈钢纱网，4.铁丝网，5.基质，6.生物滤器，7.不补水生物滤器，8.湿度50%生物滤器，9.湿度70%生物滤器，10.窗户，11.雏鸡笼，12.雏鸡舍。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，本发明包括不锈钢板1、不锈钢方管2、不锈钢纱网3、铁丝网4、基质
5、生物滤器6 ;生物滤器6以不锈钢方管2为骨架构成长方体，长方体底面为不锈钢板1，四个侧面用不锈钢纱网3围护为内衬，以保证基质5与鸡舍内空气接触，四个侧面用铁丝网4作为外衬，以防止基质5填充后外压导致纱网3外凸变形，长方体内填充基质5。所述的生物滤器6的形状为狭长形长方体，宽度和厚度均要求较薄，以减少氨气和氧气渗透进入生物滤器6内部的传质阻力。所述的基质5为内含硝化菌与反硝化菌的中药渣堆肥，无需专门接种驯化硝化菌，每天人工称重生物滤器，根据减轻的质量雾化喷补自来水维持基质湿度在65 75%。所述的不锈钢纱网3网孔尺寸为18目，既能将中药渣堆肥围护在生物滤器6内部不使之漏洒出去，也能保证基质5与鸡舍内空气充分接触。所述的铁丝网4网格尺寸为2cmX2cm，刚性材质，以防止基质5填充后外压导致不锈钢纱网3外凸变形。四个侧面采用不锈钢纱网围护的生物滤器与雏鸡舍内建筑结构，内部填充高效除氨材料一中药渣堆肥为基质，氨气依靠舍内空间与生物滤器表面之间的浓度差动力，透过纱网从四个侧面或直接从顶部渗透进入生物滤器内部，一部分被基质吸附/吸收由气相转变为液相形成铵氮，其余部分被转移至附着在基质表面的生物膜层，小部分被微生物同化为有机氮，大部分被硝化菌转化为亚硝氮与硝氮，当生物滤器中溶氧量不足时部分亚硝氮与硝氮会被反硝化菌转化为一氧化氮、一氧化二氮和氮气等气体。利用雏鸡舍较为稳定的温度和相对湿度等环境条件，将生物滤器直接放置在舍内原位降解氨气，维持较高的微生物活性。将生物滤器设计成狭长形长方体，以减小氨气与氧气渗透进入生物滤器内部的传质阻力；生物滤器的高度与窗户和第三层雏鸡笼齐平，以扩大氨气与氧气渗透的传质动力。通过减小氨气与氧气进入生物滤器传质阻力与扩大气体进入生物滤器传质动力的方法，达到在舍内原位无动力高效净化氨气的效果。生物滤器运行过程中，通过每天称重生物滤器，根据减轻的质量雾化喷补自来水，以维持基质中均匀的目标湿度。实施例1:
原位无动力生物过滤器6长1000米、宽150米、高240米(如图2所示)，以不锈钢板I为底面，以不锈钢方管2为骨架，四个侧面采用不锈钢纱网3围护，以保证基质5与舍内空气接触，外衬刚性铁丝网4，以防止基质5填充后外压导致纱网3外凸变形。所用基质5为堆肥后金银花、延胡索和酸枣仁中药渣，未接种驯化硝化菌。每个生物滤器内填充基质7.5千克(干重)。原位无动力生物滤器与一个完整的蛋鸡育雏生产周期同步，累计运行70天。在长8.6米、宽6.2米、高2.2米的雏鸡舍12内与窗户10和第三层雏鸡笼11 (雏鸡笼共四层总高1.8米)齐平的高度，布置四个原位无动力生物过滤器(如图3所示)，分别是不补水生物滤器7、湿度50%生物滤器8、不补水生物滤器7和湿度70%生物滤器9。通过每天称重湿度50%生物滤器8和湿度70%生物滤器9，根据减轻的质量雾化喷水至湿度50%生物滤器8和湿度70%生物滤器9表面，维持目标基质湿度。不补水生物滤器7中基质任由其自然干燥，基质湿度由48%降至25%。基质每7天采样一次，直至育雏结束。将生物滤器沿长度方向均分成10个采样区，每个采样区之间距离为100 mm，试验期间从一端往另一端依次取样(如图2所示)，可避免表层样品与内层样品混杂。每次米样时在一个米样区取表层样品与内层样品两种样品:表层样品即生物滤器表面跟空气接触的基质样品，离表面的垂直距离不超过30 mm，从除底面外的3个大侧面多点取样，顶面上取样点之间距离为75 mm，两个侧面上取样点之间距离为120 mm，混匀制样；内层样品即位于生物滤器上表面正中下方120 mm处的基质，在表面基质采样完成后继续下挖至120 mm处采样，挖出的基质先移出，完成采样后回填。70天后不补水生物滤器7、湿度50%生物滤器8和湿度70%生物滤器9表层基质与内层基质中累积的铵氮(NH4+-N)、亚硝氮(Ν02_-Ν)、硝氮(NCV-N)与三者之和总无机氮(TIN)含量如表I所示。表I生物滤器累积的各无机氮含量
权利要求
1.一种原位无动力生物滤器处理雏鸡舍氨气的方法，其特征在于:四个侧面采用不锈钢纱网围护的生物滤器与雏鸡舍内建筑结构相结合，内部填充中药渣堆肥为基质，氨气依靠舍内空间与生物滤器表面之间的浓度差动力，透过纱网从四个侧面或直接从顶部渗透进入生物滤器内部，一部分被基质吸附/吸收由气相转变为液相形成铵氮；其余部分被转移至附着在基质表面的生物膜层，其余部分中，一部分被微生物同化为有机氮，另一部分被硝化菌转化为亚硝氮与硝氮，当生物滤器中溶氧量不足时部分亚硝氮与硝氮会被反硝化菌转化为一氧化氮、一氧化二氮和氮气气体；利用雏鸡舍较为稳定的温度和相对湿度的环境条件，将生物滤器直接放置在舍内原位降解氨气，维持微生物活性。
2.根据权利要I所述的一种原位无动力生物滤器处理雏鸡舍氨气的方法，其特征在于:将生物滤器设计成狭长形长方体，以减小氨气与氧气渗透进入生物滤器内部的传质阻力；生物滤器高度与窗户和第三层雏鸡笼齐平，以扩大氨气与氧气渗透的传质动力；生物滤器运行过程中，通过每天称重生物滤器，根据减轻的质量雾化喷补自来水以维持基质中均匀的目标湿度。
3.用于权利要求1所述方法的一种原位无动力生物滤器，其特征在于:包括不锈钢板(I)、不锈钢方管(2)、不锈钢纱网(3)、铁丝网(4)、基质(5)、生物滤器(6);生物滤器(6)以不锈钢方管(2)为骨架构成长方体，长方体底面为不锈钢板(I)，四个侧面用不锈钢纱网(3)围护为内衬，四个侧面用铁丝网⑷作为外衬，长方体内填充基质(5)。
4.根据权利要求3所述的一种原位无动力生物滤器，其特征在于:所述的基质(5)为内含硝化菌与反硝化菌的中药渣堆肥，维持基质湿度在65 75%。
5.根据权利要求3所述的一种原位无动力生物滤器，其特征在于:所述的不锈钢纱网(3)网孔尺寸为18目。
6.根据权利要求3所述的一种原位无动力生物滤器，其特征在于:所述的铁丝网(4)网格尺寸为2cmX2cm。
全文摘要
本发明公开了一种原位无动力生物滤器处理雏鸡舍氨气的方法及其生物滤器。生物滤器为长方体，底面为不锈钢板，四个侧面用不锈钢纱网围护为内衬，用铁丝网作为外衬，长方体内填充基质。氨气依靠浓度差由鸡舍内空间渗透进入生物滤器，一部分被基质物理吸附/吸收形成铵氮；其余部分被微生物同化为有机氮和被硝化菌转化为亚硝氮与硝氮，当生物滤器内溶氧量不足时部分亚硝氮与硝氮被反硝化菌转化为一氧化氮、一氧化二氮和氮气。生物滤器以中药渣堆肥为基质，形状为狭长形长方体以减小氨气和氧气渗透进入生物滤器的传质阻力，高度与窗户和第三层雏鸡笼齐平以扩大气体渗透的传质动力，达到原位无动力净化的效果。本发明主要用于雏鸡舍氨气的净化处理。
文档编号B01D53/84GK103170239SQ20131008715
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日
发明者泮进明, 叶芳, 刘艺青 申请人:浙江大学