CN101650289B - 生化产甲烷潜能的测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生化产甲烷潜能的测定装置，包括：水浴容器，还包括：厌氧消化容器，所述厌氧消化容器具有可密封的开口，且顶面下侧设置有以所述厌氧消化容器侧壁为外壁的内环空腔结构，所述内环空腔结构的内壁上设置有气体通孔，外壁上设置有液体通孔，所述气体通孔在垂直方向设置在液体通孔的上方，且在所述厌氧消化容器开口密封时，厌氧消化容器内部通过所述气体通孔和液体通孔与所述水浴容器内部连通，所述厌氧消化容器还设置有气体取样器，以及在外壁上设置有刻度值。本发明无需连接管路，减少漏气的可能性，从而提高了测定的准确性和可靠性。

Description

生化产甲烷潜能的测定装置
技术领域
本发明涉及有机物生化产甲烷潜能(biochemcal methane potential，BMP)的预测，特别地涉及一种生化产甲烷潜能的测定装置，属于化学测试技术领域。
背景技术
随着化石燃料的日益紧缺，生物质能等可再生能源成为未来我们获取能源的新方向。通过有机物特别是污泥等有机固体废弃物厌氧发酵产生甲烷而进行能源利用的技术已经日益发展和成熟，并在越来越广泛的范围中使用。为了设计和选用合适的厌氧发酵回收甲烷工艺，调整工艺参数，作为发酵原料的有机物的产甲烷能力是必须了解的。
目前，对有机物BMP的预测方法通常有两种，其中：
一种采用厌氧型瓦呼仪(Warburg respirometer)测定，其被广泛应用于测定有机物的生物降解性和毒性，但因为其需要比较高的操作技术，而且要求所分析样品的粒径很小，因此在测定有机固体的BMP方面并无优势，应用受到了一定的制约和影响；
另一种源自于Owen在1979年提出来的方案，用血清瓶作为反应器恒温培养接种污泥后的有机物样品，收集所产生的甲烷，估算其甲烷产率，从而衡量有机固体废弃物厌氧消化的可行性。该方法中常用的BMP测定组件如图1所示，从图1中可以看出：该组件包括：血清瓶101、洗气瓶102、采样阀103、量筒104和恒温水浴容器105，其工作原理为：将例如待测污泥等的固体废弃物、及其他添加物的混合物在血清瓶101中进行反应，血清瓶101位于恒温水浴5中，由此产生的气体通过管道进入洗气瓶102，同时将相同体积的水通过管道压入量筒104中。在血清瓶101顶部设置取样口，取气体样品分析其组分。从该BMP测定装置可以看出，其各个组成部分之间需要利用管路来实现连接，而管路连接必然存在彼此间连接处漏气的可能性，这势必将影响测定的结果；此外，为了使反应速度增快，通常需要额外地对血清瓶101中的混合物进行搅拌，否则，反应时间将可能较长，这显然不利于得出测定结果，由此还会导致厌氧消化性能评价的可靠性降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种生化产甲烷潜能的测定装置，其能够快速可靠地进行BMP的测定。
为了达到上述目的，本发明提供一种生化产甲烷潜能的测定装置，包括：水浴容器，还包括：厌氧消化容器，所述厌氧消化容器具有可密封的开口，且顶面下侧设置有以所述厌氧消化容器侧壁为外壁的内环空腔结构，所述内环空腔结构的内壁上设置有气体通孔，外壁上设置有液体通孔，所述气体通孔在垂直方向设置在液体通孔的上方，且在所述厌氧消化容器开口密封时，厌氧消化容器内部通过所述气体通孔和液体通孔与所述水浴容器内部连通，所述厌氧消化容器还设置有气体取样器，以及在外壁上设置有刻度值。
进一步地，该装置还包括：磁力搅拌器。
更进一步地，所述磁力搅拌器是恒温式集热磁力搅拌器或者加热式磁力搅拌器，其中，所述磁力搅拌器可以设置在所述水浴容器的下方。
进一步地，所述厌氧消化容器可密封的开口利用设置在其上的外部塞来密封。
进一步地，所述的气体取样器设置在所述内环空腔的顶部。
进一步地，该装置还包括测试水浴容器中液体温度的温度测试仪器。
进一步地，该装置还包括测试厌氧消化容器内部温度的温度测试仪器。
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
(1)本发明所提出的生化产甲烷潜能的测定装置整体化设计，无需增加任何管路设计，由此减少了测定过程中漏气的可能性，并且使得测定结果更加准确；
(2)在本发明所提出的生化产甲烷潜能的测定装置中，对厌氧消化容器中的混合物可以采用磁力搅拌方式，无需与反应物直接接触，由此也能缩短测试时间；同时磁力搅拌器还可以选用恒温式集热磁力搅拌器或者加热式磁力搅拌器，此时，磁力搅拌器可以设置在所述水浴容器的下方，对水浴容器中的液体进行保温和加温，实现方式更加简单可靠；
(3)在本发明所提出的生化产甲烷潜能的测定装置中，气体的产量以及温度可以直接读出，使得测试过程较为简单，测试结果更为直观。
附图说明
图1为现有技术中BMP测定组件的示意图。
图2为本发明具体实施例中BMP测定装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的介绍，但不作为对本发明的限定。
如图2所示，一种BMP测定装置包括：水浴容器1，和厌氧消化容器2，其中：
水浴容器1是一个上端开口的罐体，用来承装热液体7，液体7典型地可以选用水；
厌氧消化容器2也是设置在水浴容器1内部的一个上端开口的罐体，所述开口是可以密封的，例如，图2中所示，利用合适的塞8来进行密封，且在所述厌氧消化容器2顶部的下侧位置形成内环空腔4，此时，内环空腔4的外壁为厌氧消化容器2的侧壁，内环空腔4的内壁上设置有气体通孔5，外壁上设置有液体通孔6，且在垂直方向上，气体通孔5设置在液体通孔6的上方、并间隔一段距离，可见，在如图2所示的厌氧消化容器2开口利用塞8实现密封状态时，厌氧消化容器2的内部通过气体通孔5和液体通孔6与水浴容器1的内部连通。此外，厌氧消化容器2还设置有气体取样器9，气体取样器9示例性地设置在内环空腔4的顶面，便于气体取样；在可替换的实施例中，气体取样器9也可以设置在厌氧消化容器2的顶部任何位置；厌氧消化容器2的外表面还设置有刻度值。。
利用上述BMP测定装置进行测定时，其实现过程如下：
首先将待测污泥等的固体废弃物、及其他添加物的混合物从厌氧消化容器2的开口放入厌氧消化容器2内部，往厌氧消化容器2内部吹扫氮气，以排空其中的氧气，从而利于厌氧消化的进行，然后通过塞8将厌氧消化容器2的开口密封。接下来，在水浴容器1中加入一定量的液体(例如，水)，液体的高度需要高于液体通孔6所处高度，以此保证厌氧消化容器2处于密封状态；但是，液体的高度一般地不超过气体通孔5的高度；
当随着厌氧消化容器2中反应的进行，产生一定的气体，气体通过内环空腔4内壁上的气体通孔5进入内环空腔4内，随即推动内环空腔4内部的液体向下运动，液体随即从液体通孔6流入水浴容器1中，由此，提升水浴容器1内部液面的高度；此时，可以利用该液面所对应的厌氧消化容器2外部刻度值与反应之前所记录的液面刻度值的差值计算出水浴容器1中厌氧反应前后的体积变化差值，该差值实际上与厌氧反应过程中所产气体的体积值对应；
从气体取样器9中取出反应产生的气体样本；
利用以上测出的气体体积、当时的反应温度(即，水浴容器1中液体的温度)、以及气体样本就可以实现对厌氧消化性能的评价。
此外，在另外的实施例中，为了使反应速度加快，该装置还可以包括：磁力搅拌器，用于对厌氧消化容器2中的混合物进行搅拌。所述的磁力搅拌器优选地可以选用恒温式集热磁力搅拌器或者加热式磁力搅拌器，且可以将磁力搅拌器主体设置在水浴容器1的下端，同时实现对水浴容器1中液体温度的加温或者保温，更好地保证厌氧反应的反应温度。
此外，还可以在该装置中设置温度测试仪器(例如，温度计)，使得反应温度更加直观，也便于更好地通过外部设置来使厌氧消化容器2中的温度值调节到理想值，示例性地，所述温度测试仪器可以设置成直接测试厌氧消化容器2内部的温度并显示，也可以设置成测量水浴容器1中液体的温度。
综上，本发明具有如下显著优点：
(1)本发明所提出的生化产甲烷潜能的测定装置整体化设计，无需增加任何管路设计，由此减少了测定过程中漏气的可能性，并且使得测定结果更加准确；
(2)在本发明所提出的生化产甲烷潜能的测定装置中，对厌氧消化容器中的混合物可以采用磁力搅拌方式，无需与反应物直接接触，由此也能缩短测试时间；同时磁力搅拌器还可以选用恒温式集热磁力搅拌器或者加热式磁力搅拌器，此时，磁力搅拌器可以设置在所述水浴容器的下方，对水浴容器中的液体进行保温和加温，实现方式更加简单可靠；
(3)在本发明所提出的生化产甲烷潜能的测定装置中，气体的产量以及温度可以直接读出，使得测试过程较为简单，测试结果更为直观。
还需要说明的是，以上所述仅是本发明的优选实施方式本发明，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。此外，附图完全是示意性的，且未按比例画出。特别地，出于清晰性的目的，某些尺寸被夸大。

Claims (8)

1.一种生化产甲烷潜能的测定装置，包括：水浴容器，其特征在于，该装置还包括：厌氧消化容器，所述厌氧消化容器具有可密封的开口，且顶面下侧设置有以所述厌氧消化容器侧壁为外壁的内环空腔结构，所述内环空腔结构的内壁上设置有气体通孔，外壁上设置有液体通孔，所述气体通孔在垂直方向设置在液体通孔的上方，且在所述厌氧消化容器开口密封时，厌氧消化容器内部通过所述气体通孔和液体通孔与所述水浴容器内部连通，所述厌氧消化容器还设置有气体取样器，以及在外壁上设置有刻度值。
2.如权利要求1所述的测定装置，其特征在于，该装置还包括：磁力搅拌器。
3.如权利要求2所述的测定装置，其特征在于，所述磁力搅拌器是恒温式集热磁力搅拌器或者加热式磁力搅拌器。
4.如权利要求3所述的测定装置，其特征在于，所述磁力搅拌器设置在所述水浴容器的下方。
5.如权利要求1所述的测定装置，其特征在于，所述厌氧消化容器可密封的开口利用设置在其上的外部塞来密封。
6.如权利要求1所述的测定装置，其特征在于，所述的气体取样器设置在所述内环空腔的顶部。
7.如权利要求1所述的测定装置，其特征在于，该装置还包括测试水浴容器中液体温度的温度测试仪器。
8.如权利要求1所述的测定装置，其特征在于，该装置还包括测试厌氧消化容器内部温度的温度测试仪器。
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