[發(fā)明專利]一種好氧堆肥甲烷減排試驗(yàn)裝置及其使用方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210635048.4
• 申請(qǐng)日: 2022-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN115028492A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 濮振宇;鄧兵;彭霞;秦心兒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院
• 主分類號(hào): C05F17/993
• 分類號(hào): C05F17/993;C05F17/979;C05F17/964;G01N33/00;G01K13/00
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 張曉博

本發(fā)明屬于堆肥試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種好氧堆肥甲烷減排試驗(yàn)裝置及其使用方法，堆肥反應(yīng)室上端與甲烷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連通，所述堆肥反應(yīng)室內(nèi)部設(shè)置有溫度監(jiān)控模塊和翻堆模塊，所述堆肥反應(yīng)室側(cè)面下端連通有通風(fēng)模塊，本發(fā)明采用感應(yīng)堆體溫度的堆肥翻堆系統(tǒng)，能夠避免堆肥溫度過高引起的微生物失活，同時(shí)配置有通風(fēng)模塊，能夠更好的模擬好氧堆肥環(huán)境，使發(fā)酵更加徹底，試驗(yàn)數(shù)據(jù)更加真實(shí)可信；通過甲烷濃度在線監(jiān)測(cè)與氣體流量在線監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)耦合解決了堆肥過程甲烷準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的科學(xué)問題，能夠獲取不同時(shí)間段甲烷氣體的產(chǎn)生量數(shù)據(jù)，便于研究堆肥過程甲烷排放變化特征。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于堆肥試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種好氧堆肥甲烷減排試驗(yàn)裝置及其使用方法。

背景技術(shù)

目前，高溫好氧堆肥是目前常用的一種固體廢棄物處理技術(shù)。但堆肥過程中會(huì)產(chǎn)生大量的溫室氣體(green house gas，GHG)，主要包括二氧化碳、甲烷以及氧化亞氮等。

這不僅造成堆肥產(chǎn)品肥效降低問題，還會(huì)加劇溫室效應(yīng)、土壤酸化等環(huán)境問題，其中甲烷的產(chǎn)生量雖不及二氧化碳產(chǎn)生量大，但是甲烷的紅外線吸收能力強(qiáng)，溫室效應(yīng)是二氧化碳的20～30倍。

當(dāng)前針對(duì)畜牧養(yǎng)殖業(yè)的甲烷減排的研究主要集中腸道發(fā)酵過程，在糞便管理過程的甲烷減排研究較少。在為數(shù)不多的畜禽糞便堆肥甲烷減排研究中，為了監(jiān)測(cè)甲烷的產(chǎn)生量，常采用的方法是靜態(tài)箱法，靜態(tài)箱法早期是用于農(nóng)田溫室氣體排放的研究。在堆肥甲烷減排的研究中，靜態(tài)箱一般是使用底部開口立方體或圓柱體結(jié)構(gòu)，靜態(tài)箱的材質(zhì)一般要求耐腐蝕、保溫，外面還要包裹具有反光隔熱作用的材料。使用時(shí)扣置于堆肥體上，保證箱體與堆體密封接觸。通過檢測(cè)箱內(nèi)氣體樣品的甲烷濃度變化，計(jì)算出單位表面積堆肥體的甲烷排放通量，最后根據(jù)堆體的總表面積和不同時(shí)間段甲烷排放通量計(jì)算出累積排放量。

如繆穎程采用靜態(tài)暗箱-氣相色譜法研究了過磷酸鈣添加對(duì)豬糞好氧堆肥甲烷和氧化亞氮排放的影響。該靜態(tài)暗箱是由PVC材質(zhì)的箱體和帶有凹槽的底座構(gòu)成，凹槽中注滿水用于密封。

該方法的優(yōu)點(diǎn)是：能夠同時(shí)適用于開放式和封閉式堆肥系統(tǒng)，而且測(cè)定步驟相對(duì)簡單。但是不足之處在于：1、好氧堆肥過程需要進(jìn)行通風(fēng)和不定期的翻堆，這些都會(huì)對(duì)靜態(tài)箱內(nèi)的布置以及箱內(nèi)氣體采集造成影響。2、由于暗箱法是用有限的采樣點(diǎn)的甲烷排放通量去估計(jì)總體排放量，計(jì)算值和真實(shí)值之間的誤差不可避免。

當(dāng)前好氧堆肥甲烷減排研究中還有一種較為普遍采用的研究方法，這種方法是通過縮小堆肥規(guī)模(堆肥物料通常總重量不超過20kg)，直接在小型的封閉試驗(yàn)裝置中進(jìn)行堆肥，堆肥產(chǎn)生的氣體可以全量收集。但是這種小型試驗(yàn)裝置由于堆肥的體積小導(dǎo)致堆肥升溫緩慢且堆肥高溫較難維持。試驗(yàn)過程的翻堆和通風(fēng)等操作也多為人工控制，無法實(shí)現(xiàn)堆肥發(fā)酵條件的精準(zhǔn)控制。而堆肥過程甲烷的產(chǎn)生與堆肥過程的條件控制密切相關(guān)。因此，采用這種堆肥裝置所得的甲烷排放量結(jié)果也無法反映真實(shí)情況。

通過上述分析，當(dāng)前好氧堆肥甲烷減排研究過程主要存在以下問題：

(1)開放式好氧堆肥易受到外界環(huán)境溫度影響。且采用靜態(tài)箱法測(cè)算的甲烷排放量是基于有限測(cè)量點(diǎn)基礎(chǔ)上估算值，可能存在一定誤差。

(2)封閉好氧堆肥試驗(yàn)裝置對(duì)于堆肥條件無法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制，甲烷的釋放易受到其他偶然變量因素影響，數(shù)據(jù)的真實(shí)性不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種好氧堆肥甲烷減排試驗(yàn)裝置及其使用方法。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種好氧堆肥甲烷減排試驗(yàn)裝置包括：

堆肥反應(yīng)室和氣體采樣室；

所述堆肥反應(yīng)室內(nèi)部設(shè)置有溫度監(jiān)控模塊和翻堆模塊，所述溫度監(jiān)控模塊用于利用溫度傳感器對(duì)堆肥反應(yīng)室內(nèi)的溫度進(jìn)行檢測(cè)，所述翻堆模塊用于利用堆肥攪拌裝置對(duì)堆肥進(jìn)行攪拌；