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CRDS技術(shù)在降低奶牛廠(chǎng)氨排放方面的應用

更新時(shí)間:2024-03-12      點(diǎn)擊次數:426

背景介紹

(NH3)是農業(yè)生產(chǎn)中氣態(tài)活性氮的主要形式之一。它對生態(tài)系統有負面影響,如富營(yíng)養化、酸化和生物多樣性的喪失。一般來(lái)說(shuō),畜牧業(yè),特別是奶牛業(yè)是氨排放的重要來(lái)源,需要降低。為了實(shí)現這一目標,荷蘭制定了一系列法律法規。

奶牛場(chǎng)的氨來(lái)源于排出尿液中的尿素。尿素在排泄后的最初幾個(gè)小時(shí)內轉化為氨,并從尿坑中尿液和糞便混合物的頂(漿)中排放出來(lái)。在過(guò)去的幾十年里,混凝土板條地板替代品的發(fā)展主要集中在封閉的混凝土地板上,有時(shí)出于動(dòng)物福利的原因與橡膠結合在一起。這些地板背后的工作原理是限制坑頂空間的空氣交換和快速排尿到這些坑中。CowToilet奶牛廁所提供了另一種選擇,它在尿液到達地面之前收()尿液。通過(guò)這種方式,尿液和糞便()被分開(kāi),氨排放的主要來(lái)源從住房系統中移除,儲存在其他地方,排放量可以忽略不計。奶牛廁所作為一種低排放系統已被添加Rava1.36BWL 2021.05中,每個(gè)動(dòng)物場(chǎng)所每年的臨時(shí)氨排放系數8.4公斤。為了獲得系統的確定排放系數,制造(Hanskamp BV)必須荷蘭國家標(RVO)3提供符合適當要求的排放測量數據集。排放測量是評估的一部分,本報告描述了在應用確定氨排放因子的背景下的排放測量。

 

CowToilet介紹

奶牛廁所是根據奶牛的生理機能設計的,Hanskamp AgroTech BV, Doetinchem開(kāi)發(fā)。在奶牛養殖業(yè)中,為滿(mǎn)足奶牛個(gè)體需求而在自動(dòng)喂食站供應精料是很常見(jiàn)的。行式喂食站為奶牛提供了離開(kāi)喂食站而不用向后走的機會(huì )。奶牛廁所是在步行喂食站增加的一個(gè)自動(dòng)小便。

奶牛從喂食圍欄一側進(jìn)入奶牛坐便器,從另一側離開(kāi)奶牛坐便器。所有精料均在奶牛廁所內飼喂。在奶牛食用濃縮飼料時(shí),將小便池降低到母牛下方。自動(dòng)小便器刺激奶牛,引起排尿。尿液被收集在一個(gè)小的蓄水池,從那里泵送到一個(gè)儲存庫。

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奶牛廁所的主要減排原理是通過(guò)收集部分動(dòng)物尿液來(lái)降低動(dòng)物舍內氮源強度。收集的尿液?jiǎn)为毚娣?。在這種儲存中,尿素最終轉化為氨,如果沒(méi)有適當的覆蓋,會(huì )導致大量的氨排放。這樣做,預計尿液的儲存不會(huì )對氨排放產(chǎn)生顯著(zhù)影響。

 

測試位置:

測量在荷Leeuwarden乳業(yè)園區的環(huán)境研究倉中進(jìn)行,下圖顯示了環(huán)境研究倉的位置和乳業(yè)園區的位置。

 

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荷蘭環(huán)境研究倉的位置和乳制品園區的地形,包括背景采樣點(diǎn)。。

 

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環(huán)境研究倉其中一個(gè)隔間的兩張照片組合圖。注意從天花板上安裝的兩個(gè)通風(fēng)井。

 

 

測量方法:

由于各單元采用機械通風(fēng),因此兩個(gè)通風(fēng)井代表了測量通風(fēng)率和氨濃度的房間的排放點(diǎn)。氨的背(環(huán))濃度在谷倉外谷倉兩側距1024個(gè)地點(diǎn)測定,濃度值最小的點(diǎn)被認為是背景濃度。通風(fēng)率由各通風(fēng)豎井下的風(fēng)機輪風(fēng)速計測量。

該方法基于腔衰蕩光譜CRDS。每個(gè)通風(fēng)機的一組采樣管中的空氣首先通過(guò)Picarro A0311S 16通道進(jìn)樣器。兩個(gè)單元的每個(gè)通風(fēng)機和兩個(gè)背景點(diǎn)(東南和西)布設采樣管路。管路的切換時(shí)間5分鐘。測定氨濃度的平均時(shí)間1分鐘。5分鐘的總采樣時(shí)間中,3分鐘的值用于獲得穩定的濃度水平,這些值被排除在氨排放的進(jìn)一步計算之外。僅取4分鐘和5分鐘的平均值作為氨濃度。A0311S16個(gè)入口,分別用6個(gè)單元4個(gè)背景點(diǎn)。采樣空氣中氨的濃度Picarro G2508光譜儀測量。

 

氨氣絕對排放(kg//每個(gè)動(dòng)物場(chǎng)所)由下式計:

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Eijk=i在測量時(shí)j在房k的氨排放(kg //每個(gè)動(dòng)物場(chǎng))

Qijk=Ik室測量時(shí)j內的平均通風(fēng)(m3/h/每個(gè)動(dòng)物場(chǎng))

Coutijk=Ik室測量時(shí)j內出風(fēng)口氨平均濃(mg/m3)

Cinijk=I天在j個(gè)測量周期內,房k入風(fēng)氨的平均濃(mg/m3)

AP=動(dòng)物場(chǎng)所的數(=16)

 

 

相關(guān)研究結論:

 

不同測量方法和周期的標準化排放結果。

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實(shí)驗組和對照組 NOx、Picarro(每日)測量期間的排放結果。

 

這項研究意義重大,因為它為減少畜牧業(yè)有害排放提供了潛在的解決方案,有助于環(huán)境的可持續發(fā)展。 使 Picarro分析儀進(jìn)行連續測量可以精確監測氨水平,這對于評 CowToilet 等排放控制方法的有效性至關(guān)重要。

 

 與傳統的混凝土板條地板相比,使用奶牛廁所減少47.2%的氨排放。

 這種減少相當0.528的比例排放率。再乘以控制室每13 kg/畜位的排放系數,牛廁每年的氨排放率6.9 kg/畜位。

 根據本報告中的點(diǎn)測量,分類(lèi)排放系數為每年每個(gè)動(dòng)物場(chǎng)7NH3。

 為獲Rav立法的官方排放因子,需要第二種案例對照方法測量結果或至少兩個(gè)其他帶有奶牛廁所的畜棚的實(shí)際排放測量結果。

 減排和由此產(chǎn)生的排放因子受測量氨濃度的方法的影響。

o使用氮氧化物方法,每年每個(gè)動(dòng)物場(chǎng)所的排放量減35%,標準排放系數8.5千克NH3。

o使Picarro測量方法顯示排放量減37%,每個(gè)動(dòng)物場(chǎng)所每年的標準化排放系數8.2NH3。

 

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