论文部分内容阅读
随着畜禽养殖业生产与经营规模的不断发展与扩大,有效控制畜禽养殖业所产生的恶臭气体已成为目前亟需解决的环境问题。臭气危害周边居民的正常生产生活,严重制约养殖产业可继续发展。明晰臭气排放特征是恶臭气体污染控制的理论基础,本研究以臭气浓度的监测和臭气特征组分因子辨识为基础,基于CALPUFF模型对猪场臭气扩散进行模拟,利用AUSTAL模型预测猪场恶臭发生频率。成果以期为畜禽养殖业的恶臭气体污染评价与控制提供理论与技术基础。主要研究结果如下:
1.系统调查猪场粪尿臭气指数及臭气排放超标情况。以日本广岛县世罗町第四养猪场不同处理点的粪尿为典型样品,经三点比较式臭袋法以及三点比较式烧瓶法测定了猪场各设施的臭气浓度以及臭气指数,结果表明液体样品臭气指数为36~45,气体样品臭气指数为20~60,与当地法律法规对比,超过基准限值(1号基准的臭气指数限值为15,3号基准排水的臭气指数限值为31)。根据气味指数、设施通风率及流量,得到各点和总体面源的臭气排放率,为后续模拟气味扩散提供了基础。
2.明晰了养猪场猪舍、污水处理点和堆肥设施的主要臭气来源和致臭因子。监测了9种优先控制污染物的组分及浓度,得到臭气强度评价结果。排水处理设施是猪场最主要的臭气来源,各组分臭气强度均超过3。不同设施的致臭化合物类型不同,猪舍的主要致臭成分为低级脂肪酸,堆肥场所主要致臭成分为硫醚类化合物。由气味活性值评价结果判定了猪舍的致臭组分,主要来自选定的优先污染物氨气、甲硫醇、硫化氢、二甲基硫醚、二甲基二硫、丙酸、正丁酸、正戊酸和异戊酸。而堆肥设施的主要致臭污染物除选定的优先污染物外,还存在其他未测定组分。
3.模拟了恶臭气体的小时平均浓度和月均浓度扩散特性。通过CALPUFF对养猪场的臭气扩撒进行模拟,从1440个小时的模拟结果来看,风向风速的变化直接决定了污染物的稀释程度,其他气象因素如温度等也对臭气的分布也有一定影响。在臭气的平均排放率相差较大的情况下,6月月均臭气的整体影响范围大于11月,但对于整体扩散的影响面积而言,两个月无显著性差异。
4.预测了养猪场周边恶臭发生频率及污染距离和范围。通过AUTSTAL View软件对恶臭发生频率以及距离范围模拟,结果表明当6月和11月的恶臭发生频率为10%时,臭气浓度为10以上的最远影响距离为2.5km,臭气浓度为1以上的最远影响距离为4.2km。当恶臭发生频率6%时,臭气浓度为10以上的最远影响距离为4km,臭气浓度为1以上的最远影响距离为6.5km,此时6月的最大的影响范围达到1300m900m,即以猪场为中心周围区域大多数都受到臭气烦扰。基于周边生活社区的投诉数量,选取4个敏感区模拟恶臭发生频率,猪场西南2km范围内的1号敏感区Sakagami是受污染最严重的地区,且超过参考法规限值,需要采取防护措施。
综上,本研究通过对主要恶臭气体各组分致臭贡献度、气体排放随含量变化等分析,辨识养殖场臭气的特征组分因子;应用模型模拟等评价方法,通过与现有各国际标准与地区标准的对比,明晰了养猪场恶臭气体对周边环境的影响距离与范围。研究成果补充和完善了养殖场恶臭气体污染组分特征因子信息,对实现臭气污染的多元化评价,促进养殖场恶臭气体控制具有重要的意义。
1.系统调查猪场粪尿臭气指数及臭气排放超标情况。以日本广岛县世罗町第四养猪场不同处理点的粪尿为典型样品,经三点比较式臭袋法以及三点比较式烧瓶法测定了猪场各设施的臭气浓度以及臭气指数,结果表明液体样品臭气指数为36~45,气体样品臭气指数为20~60,与当地法律法规对比,超过基准限值(1号基准的臭气指数限值为15,3号基准排水的臭气指数限值为31)。根据气味指数、设施通风率及流量,得到各点和总体面源的臭气排放率,为后续模拟气味扩散提供了基础。
2.明晰了养猪场猪舍、污水处理点和堆肥设施的主要臭气来源和致臭因子。监测了9种优先控制污染物的组分及浓度,得到臭气强度评价结果。排水处理设施是猪场最主要的臭气来源,各组分臭气强度均超过3。不同设施的致臭化合物类型不同,猪舍的主要致臭成分为低级脂肪酸,堆肥场所主要致臭成分为硫醚类化合物。由气味活性值评价结果判定了猪舍的致臭组分,主要来自选定的优先污染物氨气、甲硫醇、硫化氢、二甲基硫醚、二甲基二硫、丙酸、正丁酸、正戊酸和异戊酸。而堆肥设施的主要致臭污染物除选定的优先污染物外,还存在其他未测定组分。
3.模拟了恶臭气体的小时平均浓度和月均浓度扩散特性。通过CALPUFF对养猪场的臭气扩撒进行模拟,从1440个小时的模拟结果来看,风向风速的变化直接决定了污染物的稀释程度,其他气象因素如温度等也对臭气的分布也有一定影响。在臭气的平均排放率相差较大的情况下,6月月均臭气的整体影响范围大于11月,但对于整体扩散的影响面积而言,两个月无显著性差异。
4.预测了养猪场周边恶臭发生频率及污染距离和范围。通过AUTSTAL View软件对恶臭发生频率以及距离范围模拟,结果表明当6月和11月的恶臭发生频率为10%时,臭气浓度为10以上的最远影响距离为2.5km,臭气浓度为1以上的最远影响距离为4.2km。当恶臭发生频率6%时,臭气浓度为10以上的最远影响距离为4km,臭气浓度为1以上的最远影响距离为6.5km,此时6月的最大的影响范围达到1300m900m,即以猪场为中心周围区域大多数都受到臭气烦扰。基于周边生活社区的投诉数量,选取4个敏感区模拟恶臭发生频率,猪场西南2km范围内的1号敏感区Sakagami是受污染最严重的地区,且超过参考法规限值,需要采取防护措施。
综上,本研究通过对主要恶臭气体各组分致臭贡献度、气体排放随含量变化等分析,辨识养殖场臭气的特征组分因子;应用模型模拟等评价方法,通过与现有各国际标准与地区标准的对比,明晰了养猪场恶臭气体对周边环境的影响距离与范围。研究成果补充和完善了养殖场恶臭气体污染组分特征因子信息,对实现臭气污染的多元化评价,促进养殖场恶臭气体控制具有重要的意义。