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          1. 养猪厂猪舍空气质量监测研究及相关检测设备

            2021-04-27 09:38:37 艾方立科技

            猪舍空气质量监测的必要性

            随着生猪养殖业集约化与规模化快速发展,特别是大群体、高密度生猪养殖的日益增加,环境对养猪生产水平的制约作用日益显著,环境控制水平已成为养猪现代化的重要标志。特别是在气候寒冷的冬春季节,为了提高猪舍的保温效果,猪舍密闭性增加,通风量减少,有害气体、粉尘浓度显著升高。猪舍内环境质量变化成为诱发猪群发病特别是呼吸道疾病的重要因素,甚至威胁饲养人员的健康。

            猪舍空气质量监测的指标

            猪舍环境控制是影响养猪生产的关键因素。猪舍空气质量的重要检测指标包括氨气、二氧化碳、硫化氢等有害气体浓度以及舍内粉尘浓度等。

            氨气主要由在猪舍内粪便分解产生,易溶于水,具有刺激性,可吸附于黏膜。同时经呼吸道进入血液循环,引起呼吸中枢的反射性兴奋,抑制猪群血氧水平。当猪群长期生活在高浓度氨气环境中,其体质会变弱,生产性能下降,并诱发萎缩性鼻炎、肺炎等呼吸道疾病。

            动物在氨气浓度超过15ppm(相当于11.4mg/M3)的环境中,不仅会影响生长,严重的会出现呼吸道疾病;加之国家环保政策的实行,养殖户对面临着极大的环保压力。

            硫化氢主要来自于粪中微生物还原的硫酸盐,此外,半胱氨酸和蛋氨酸经微生物降解也可产生硫化氢。在春、冬季节哺乳仔猪舍HS的浓度高于其他猪舍,原因可能是仔猪机体抵抗力差,容易发生消化不良,乳汁中富含蛋白质不能完全消化吸收,从而加大了粪便中未被完全吸收的硫化物的含量。

            二氧化碳无色无味无毒,但高浓度的二氧化碳可导致空气中的氧气不足,造成猪群慢性缺氧,出现精神萎靡、食欲减退,生产力和抵抗力下降。二氧化碳的卫生学意义主要在于它的含量表明了猪舍内空气的污浊程度,当二氧化碳含量增加时,其它有害气体含量也可能增高,因此,二氧化碳浓度被作为监测舍内空气质量的可靠指标。

            检测指标的阈值

            以下是国家标准GB/T17824.3-2008《规模猪场环境参数及环境管理》中相关内容,可以参考,该标准为推荐标准,在实际研究中,国标中的这些指标可能过于宽范,如果需要动物快速成长育肥,那么对环境的要求可能会更高,如,氨气浓度最好在15ppm以下,相当于11.4mg/M3, 这一数值比标准的要求要高很多。

             

            在线气体检测仪器显示浓度,一般为ppm,即百万分之一体积比;关于ppm与mg/M3 的转换,公式为:

            ppm=(mg/m3)* M/22.4

            M为气体的分子量,22.4是气体摩尔体积常数,此公式成立条件是标准环境,即温度为0(273.15K)和压强为101.325kPa(1标准大气压,760mmHg)的情况,实际应用中,常可以忽略温度和气压影响。

            猪舍空气质量监测检测设备

            工业安全或民用环境的气体检测仪器,基本上能满足上述养殖环境检测要求,可以用工业级的氨气、硫化氢检测设备和民用二氧化碳检测仪。但是,工业环境使用的产品在产品性能和结构设计方面会增加成本,并且在特定的养殖环境不一定适用,例如,工业场合要求防爆结构,这一点在养殖场所完全没有必要。

            其特点有:

            多合一检测器设计,即一个检测器同时检测氨气、硫化氢、二氧化碳、温湿度等多个参数;

            无线传输,不用布线,多个检测点集中显示;

            联动排风设备,任一气体浓度达到阈值,自动启动排风设备;

            检测点、显示点、控制点灵活组合,满足各种使用要求;

            成本更低,性能更高,更适合养殖场合使用。

            猪场的卫生管理水平与猪舍的通风设计是影响猪舍环境空气质量的关键因素,在保证猪舍内温度不明显下降的前提下适当加强通风,或设计成自动通风,可以有效降低舍内空气中NH3、CO2等有害气体以及粉尘浓度,是科学养殖的选择,会有利于提高产量和增加效益。

            参考文献:

            《养猪》2019第四期,规模化猪场不同饲养管理模式猪舍空气主要污染物研究,

            作者:陈剑波等。

            《中国畜牧兽医》2012年第39卷第11期,规模化猪场合内外空气质量变化的研究,作者:伍清林等
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            恶臭是指一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损坏生活环境的气体物质。恶臭浓度是空气质量的一个综合表征因子,其数值是对混合空气质量的一种综合反映。恶臭的来源多种多样,恶臭的组成成分较为复杂,因此需要利用一个综合指标对其进行限定,我国对恶臭的限定方法是根据国家《恶臭污染物排放标准》(GB 14554-93),其中对厂界环境恶臭浓度做出限定值为20OU。

            目前,恶臭监测采用的是国家标准分析方法“三点式比较式嗅袋法(GB/T14675- 93)”,它是一种基于人的嗅觉感官为依托的测试方法,采样和分析过程全依靠手工操作,导致检测人员任务及其繁重,在进行嗅辨别分析时,对检测人员有着较多限制性条件,存在工作效率不高,时效性差,数据客观性差,人工成本高等一系列的问题。所以建设污染源恶臭自动在线监测系统势在必行。 






            1、快速了解恶臭排放规律,保证监测数据时效性

              随着人们水平的提高,环保意识的增强,人们对生活环境的质量要求越来越高,恶臭造成的民众投诉的数量也逐年激增。而传统的人工嗅辨恶臭监控手段,通常需要以下几个操作流程:

            2、接警→现场采样→送样→人工配气→人工嗅辨→出具报告

              由于操作环节众多,各个环节要求的人工比较多,传统分析手段存在着时效性、数据的客观性差、人工成本高等一系列问题,无法满足日益增加的恶臭监测的要求。

              近年来,由于恶臭排放导致的居民和企业冲突越来越多,居民上访越来越频繁。环保整治、尤其是恶臭整治已经成为了一项涉及到社会稳定和谐的重要工程。而恶臭排放的时效性、不确定性,又导致了环保部门的取证难、执法难,因此迫切需要建立实时的、高效的、快速的恶臭自动监测系统,对恶臭情况进行24小时连续监控。

            3、提升环保自动监测能力,提高环境管理水平

              1.1.首先,监测周期短,取得监测数据后可实时通过有线或无线方式传输至中控室,保证监测数据的时效性。

              1.2.其次,通过在线环境监测,可以获取、存储大量的监测数据,通过在线监测数据库的建设,可以按需要将获取的数据分门别类进行存储,经过一定的时间积累,为分析和预测环境变化趋势提供丰富可靠的数据材料,能够真实客观地反映设施环境影响状况。

              1.3.最后,由政府监管的在线环境监测系统通过对监测仪器采样、监测数据传输等环节进行加密,可确保环境监测数据的公正、科学、准确。

            4、向科技要人力、向科技要效率

              1.1.目前环保问题受社会关注的程度越来越高,政府责任越来越大,工作人员的任务越来越重,群众的期望值也越来越高。而借助于科技化、信息化手段建设恶臭污染源自动在线监测系统,在只需增加相对少量的技术人员的情况下,即可实现全天候24小时的实时监测监控,可以极大地提高环保工作的效率和效果,切实做到捍卫环境安全、提升环境质量。向科技要人力、向科技要效率不但是显得尤为重要更是非常迫切。

              1.2. 建设污染源恶臭自动在线监测系统,不仅可以解决目前监测采用人工采样和送样到实验室分析引起的费工、费时、样品捕获率低、分析时间长、数据上报慢、信息量少、反映污染源臭气污染变化现状及规律不及时等问题,而且通过引进具有国际先进技术水平的恶臭自动监测系统,能有效提升我区的环境管理水平,为科学制定环保法规和城市规划等提供准确可靠的数据。

            5、通过连续监测恶臭,建立恶臭信访预测、报警管理系统 

              通过24小时监测中心城环卫综合处理厂周边的恶臭信息,快速了解恶臭排放规律,保证监测数据时效性,建立能够将恶臭信访问题最小化的预测、报警系统。

            6、寻找恶臭问题的原因,并制定减排方案

              通过实时监测多样的恶臭物质并掌握恶臭物质的变化扩散情况,制定有效的恶臭管理方案,寻找恶臭排放源,建立有效的恶臭减排对策。

            7、有效解决人力问题,提高效率

              解决目前监测采用人工采样和送样到实验室分析引起的费工、费时、样品捕获率低、分析时间长、数据上报慢、信息量少、反映污染源臭气污染变化现状及规律不及时等问题,而且通过引进具有国际先进技术水平的恶臭自动监测系统,能有效提升我区的环境管理水平,为科学制定环保法规和城市规划等提供准确可靠的数据。

            8、为环保提供数据辅助决策支持

              实现臭气污染监测,监测周期短,取得监测数据后可实时通过有线或无线方式传输至中控室,保证监测数据的时效性;其次,通过在线环境监测,可以获取、存储大量的监测数据,通过在线监测数据库的建设,可以按需要将获取的数据分门别类进行存储,经过一定的时间积累,为分析和预测环境变化趋势提供丰富可靠的数据材料,能够真实客观地反映设施环境影响状况;最后,由政府监管的在线环境监测系统通过对监测仪器采样、监测数据传输等环节进行加密,可确保环境监测数据的公正、科学、准确。

            9、项目建设依据

              Ø 大气污染物综合排放标准GB16927-1998

              Ø 恶臭污染物排放标准 GB14554-93

              Ø 环境空气质量标准GB3095

              Ø 环境空气质量监测规范(国家环保试行)

              Ø 环境空气质量自动监测技术规范 HJ/T 193-2005

              Ø 环境空气质量手工监测技术贵方 HJ/T 194-2005

              Ø 测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第1部分:通用要求 GB4793-1995

              Ø 信息技术设备(包括电气事务设备)的安全 GB 4943-1995

              Ø 电子测量仪器电磁兼容性试验规范 GB 6833.1~10-87

              Ø GBJ232-92 《电气装置安装工程施工及验收规范》

              Ø GB 4943-95 《信息技术设备包括电气设备的安全》

              Ø GB/T75-94  《安全防范工程程序与要求》

              Ø 《中国电气安装工程施工及验收规范》

              Ø 《社会公共场所安装防范工种设计规范》

              Ø 《以太网标准(802.3ab/802.3u/802.3z等)》IEEE-802.3

              Ø GB50057-94 《建筑物防雷设计规范》

              Ø GB50174-95 《计算机防雷设计规范》

              Ø GB2887-89  《计算机场地技术条件》

            10、项目建点原则

            一、恶臭在线监测点周围环境应符合以下要求:

             (1)监测仪器采样口周围,不能有阻碍环境空气流通的高大建筑物、树木或其他障碍物。从采样口到附近最高障碍物之间的水平距离,应为该障碍物与采样口的两倍以上;

             (2)采样口周围水平面应保证270°以上的捕集空间,如果采样口一边靠近建筑物,采样口周围水平面应有180°以上的自由空间;

             (3)监测点周围环境状况相对稳定,安全和防火措施有保障;

             (4)监测点附近无强大的电磁干扰,周围有稳定可靠的电力供应,通信线路容易安装和检修;

            二、 采样口位置应符合下列要求:

             (1) 对于自动监测,其采样口离地面的高度应在3~15米范围内;

             (2) 在保证监测点具有空间代表性的前提下,若所选点位周围半径300~500米范围内建筑物平均高度在20米以上,无法按满足1项的高度要求设置时,其采样口高度可以在15~25米范围内选取;

             (3) 在建筑物上安装监测仪器时,监测仪器的采样口离建筑物墙壁、屋顶等支撑物表面的距离大于1米。

            三、 监测仪器选型

              恶臭在线监测系统

            恶臭监测系统利用气体中的特性成分与传感器表面产生的化学反应将传感器表面发生的物理、化学变化转换为电信号值的方式来实现恶臭浓度监测。

            基于复合恶臭传感器的恶臭监测系统的优点:

              Ø 确保恶臭监测信号的稳定性

              Ø 可以将人类的嗅觉以客观数值表现出来的技术

              Ø 客观反映周边居民感受到的恶臭程度

              Ø 用时间、空间方式呈现恶臭的空间分布情况及影响范围

              Ø 可以建立便于信访和管理的基础设施

              Ø 监测系统所需的费用及运行维护费用最少化

             

            11、 测量原理:

              依据中国现行恶臭检测标准《恶臭污染物排放标准GB14554-93》和《三点比较式臭袋法GB/T 14675-93》实现检测结果与人类嗅觉的关联,采用多路逐点采样系统(manifold system)吸附和脱落的同时进行检测。

            12、 在线监测物质

              系统除了按照国标检测3大类(S系、N系、VOCs系)8种气体物质单一气体及复合恶臭浓度,另外半导体传感器的反应物质可扩展至检测其他(VFAs系、Aldehyde系)共约22种人类嗅觉能闻到的气味。

            13、 主要功能及特点

             (1)恶臭传感器和清洗装置为一体化而延长传感器寿命,大大稳定了输出信号,提高恶臭浓度检测结果的可靠性;

             (2)采样核心源泉技术——传感器输出信号分析技术来换算气体浓度,其中恶臭采用金属氧化物半导体式气体传感器进行检测,结果显示单位为稀释倍数(OU),硫化氢和氨气采用电化学式气体传感器进行检测,结果显示单位为ppm,VOCs采用光离子化气体传感器进行检测,结果显示单位为ppm;

             (3)根据需求最多可扩展20个传感器;

             (4)百叶箱式恶臭吸入结构,确保恶臭吸入的稳定性;

             (5)内置长寿命震动电枢泵,进样泵采样速度0.5L/min,自动控制流量;

             (6)内置10.2英寸大屏幕高性能嵌入式计算机 (IEC667-07),现场实时显示检测结果,并且可在现场通过WINCE屏幕设置及修改各项参数;

             (7)支持LAN(TCP/IP 有线通讯), GSM 或CDMA 无线数据通讯方式传输数据;

             (8)停电后有自动修复功能,实时保护监测数据不丢失;

             (9)内置自动调节温度装置、雷击保护器及电涌保护器;

             (10)可扩展安装恶臭自动捕集装置(自动留样系统)进行恶臭采集,可扩展气象监测系统监测风向、风速、温度、湿度、气压等。

            14、恶臭监测系统平台

              该系统平台是基于WEB的恶臭实时监测管理系统,通过多种方式的传输链路实现实时传输,达到实时自动监测的目的。

              1. 通讯链路:

              支持LAN(TCP/IP有线通讯)、GSM或CDMA无线数据通讯方式数据。

              2. 系统平台:

              采用PHP+MySQL JAVA方式的操作系统软件(Monitoring system SLC-OM020-J-V-1.1)。

            15、平台功能

             (1)具有数据接收、存储、报表等功能;

             (2)具有数据及历史曲线查询、统计等功能;

             (3)可扩展接入平台的仪器数量与监测指标;

             (4)具有远程诊断功能;

             (5)可联动恶臭扩散模型监测恶臭影响程度,追踪恶臭污染源,预测恶臭扩散情况。(另配)

            恶臭在监测系统应用场所
            垃圾中转站、垃圾处理厂、污水处理厂、屠宰厂、厂界、化工园区、石油石化、冶炼厂、钢铁厂、煤炭厂、热电厂、自来水厂、医药车间、烟草公司、大气环境监测、科研院校、楼宇建设、消防报警、工业过程化控制、锅炉房、地下隧道、输油管道、加气站、地下管网检修、室内空气质量检测、食品加工、杀菌消毒、冷冻仓库、农药化肥、杀虫剂生产等等


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