畜禽养殖末端空气净化平台的设计及其关键参数试验研究

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随着我国畜禽养殖规模化的高速发展,气体污染物无组织排放问题日渐显著。在当前“节能减排”及“绿水青山”的环保理念指导下,集约化养殖业在实现可持续发展的过程中需要一种新型而高效的除氨除臭设施。畜禽养殖末端空气净化平台的设计及其关键参数试验研究以实际应用为目的,搭建起一种末端气体污染物净化处理试验装置。通过试验研究摸索出一套完整的系统控制逻辑及其关键参数组合,为畜禽除臭设备产品化设计提供参考。本文主要研究内容及结论如下:(1)探究了主流空气净化方法在畜禽养殖环境的可行性。现行的主流空气净化方法包括:活性炭吸附法、高能光解法、纯水溶解法、酸洗喷淋法及生物滤滴法。其中,活性炭吸附法因综合成本高、废弃物处理难、材料性质随环境变化原因等并不适用;高能光解法同样存在催化剂等耗材成本高、耗电量大等问题;就生物滤滴法而言,该方法环保,可持续,成本低,但筛选高效除臭的微生物仍是待解决的问题;纯水溶解法因其在除氨除尘方面较好,经济适用,无二次污染,作为辅助净化方案被广泛应用;酸洗喷淋法是工业除臭净化方法在农业的拓展,可行性较强。(2)搭建了畜禽养殖末端空气净化平台及软硬件控制系统。确定以酸洗喷淋法及纯水溶解法作为试验台主要净化方法,着重选取了对应的设计参数与操作参数,包含酸洗帘级数、水洗帘厚度、酸洗液pH值、酸洗气液比k1、水洗气液比k2共5项内容。进行了试验平台结构设计,搭建完成的主体结构包括:模拟末端、压力室、酸洗室及水洗室。开展了试验平台软硬件系统设计,结合系统输入输出关系,设计并开发PLC控制箱。探究平台自动运行控制逻辑,设计PLC程序及上位机交互界面。确定以超声波雾化稀释氨水溶液的方法作为后续试验制备氨气的方法,采用智能环境监测仪测得试验平台腔体内的气体浓度分布规律。(3)进行了单变量及正交试验固化试验平台关键参数。确定各项评价指标为出口NH3浓度、净化效率f0、耗酸量、耗电量及耗水量因素。对各参数变量进行水平划分,筛选出正交试验的最优组合为:设计参数对应酸洗帘级数为1级,水洗帘厚度为20cm;操作参数对应酸洗液pH值为4,酸洗气液比k1为1541.3、水洗气液比k2为2255.6。
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