第
7 期
陈
敏等：畜禽养殖舍生物土壤滤体除臭装置
209
续表
设计参数
指标及控制要求
最大加湿量
/(kg·h
-1
)
18.0
加湿周期
/h
0～24，连续任意可调，自动控制
滤料容积含水率
/%
35～85，在线可调，控制精度±3%
滤料温度
/℃
25～35，在线可调，控制精度±1℃
pH 值
7～8
风机流量控制范围
/(m
3
·h
-1
)
390～900，可调，自动控制
风机功率
/kw
0.75
1.2
结构和工作原理
图
1 为生物土壤滤体除臭装置的结构简图。
1.进气口 2.超声波加湿器 3.水过滤器 4.控制箱 5.漩涡风机 6.进气阀
7.活性土壤滤层 8.气体分布基质层 9.布气管网 10.土壤硬层 11.隔离
网
12.层流方向 13.湿度传感器 14.砖墙 15.支撑杆 16.遮雨棚
图
1 生物土壤滤体除臭装置结构图
Fig.1 Structural drawing of deodorization device about soil
biological filter
生物土壤滤体除臭装置由土壤滤床及相应的供气系
统等组成。畜禽养殖舍产生的臭气经密闭设施，由进气
口（
1）收集后经超声波加湿器（2）、漩涡风机（5）和
进气阀（
6）进入到布气管网（9）。布气管网系镀锌管
及其水暖配件构成的空气分布系统，置于土壤滤床的底
部，周围是布满了砂砾的气体分布基质层（
8）。土壤滤
床包括工程加固的土壤硬层（
10）和四周的砖墙（14），
其内空间填充经特殊技术一次性配制的透气土壤介质，
形成活性土壤滤层（
7），含臭气体按层流方向（12）自
下而上穿过气体分布层和隔离网（
11），进入活性土壤
滤层，被转化为无味或较少气味的气体后排出。土壤滤
床配置遮雨棚（
16），靠支撑杆（15）固定。超声波加
湿器配置有水过滤器（
3）和湿度传感器（13），加湿器
的加湿量、加湿周期和风机流量、运行周期等参数均可
在线或电脑设定，均由包括
PLC 监控系统在内的控制箱
（
4）智能管理
[12-14]
。
2
关键部件结构参数和运行参数设计
2.1
布气网管的结构设计
恶臭气体为活性土壤滤体中微生物提供
O
2
、水分和
养分，自身被转化为无味或较少气味的气体。为了使恶
臭气体均匀地通过整个活性土壤滤层，在活性土壤滤层
的底部设置气体分布基质层。气体分布基质层材料大多
为砂砾、粹石、卵石等，它们之间有较大的间隙，恶臭
气体亦容易通过。然而，气体分布基质层高度通常仅
15～
20 cm，且面积较大；输入的恶臭气体还未遍及整个气体
分布基质层，就在进气口附近直接进入活性土壤滤层；
导致大部分远离进气口的活性土壤得不到或得到很少量
的恶臭气体，影响装置的总体除臭效果。因此，有必要
在气体分布基质层中增加布气网管，旨在迅速将恶臭气
体输送至气体分布基质层每个角落，同步且均匀地进入
整个活性土壤滤层。
图
2 是气体分布基质层中布气网管与布气孔配置图。
图
2 布气网管与布气孔配置图
Fig.2 Schematic of gas distribution pipes arrangement
布气分配总管内径
50 mm，布气管内径 30 mm，按
图样形状焊接而成，管壁钻有若干布气孔，孔间距
400
mm。布气孔的孔径、数量及组合分布，将直接影响布气
网管的气体分布效果。表
2 显示部分气压试验的结果。
表
2 不同布气孔数量和孔径对布气效果的影响
Table 2 Effects of number and aperture of infiltration holes on
gas distribution efficiency
布气孔
布气效果
组合代号 数量
/个
孔径
/
mm
布气分配总
管内径
/mm
面积系
数
K
布气均匀度 布气速率
2.5
0.72
好
小
2.8
0.84
好
中
3.0
1.04
好
大
135×2+
18×1
288
3.3
50
1.25
较差
大
2.5
0.82
好
小
2.8
1.03
好
中
3.0
1.18
较差
大
155×2+
18×1
328
3.3
50
1.43
差
大
注：组合代码
135×2+18×1 为 135 个双向孔和 18 个单向孔；155×2+18×1 为
155 个双向孔和 18 个单向孔。
表
2 中的面积系数
K
布气孔总面积
布气分配总管内截面积
，是
布气效果的重要指标。
布气网管的布气效果主要体现在布气速率和布气均
匀度。布气速率指单位时间单个布气孔输出的流量，布
气孔孔径越大，布气速率也越大。布气孔孔径不宜太小，
否则单个布气孔输出的流量太少，影响布气速率。布气
均匀度指布气网管系统中每个布气孔输出的流量是否一
致
[13]
。气压试验时，当面积系数
K＜1.1，各布气孔孔口
气压基本一致，布气均匀度好；当面积系数
K≥1.1，各
布气孔孔口气压差异较大，布气均匀度也较差。试验结
果证明，采用（
135×2+18×1）组合，即 135 个双向孔和