CN104962470A - 一种自动厌氧发酵装置 - Google Patents

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Abstract

一种自动厌氧发酵装置，包括反应器和气体测量与记录系统，其中：反应器为底部设有若干可活动的扰流板的锥形瓶，锥形瓶带有密封用的瓶盖；气体测量与记录系统包括通过带有单向阀且穿过瓶盖的排气管路与锥形瓶内部连通的储气室，储气室中设置有甲烷传感器，储气室连接有电子流量计，所述甲烷传感器和储气室均与PLC连接；本发明可有效解决反应器摇动过程中物料固液分层的问题，实现甲烷气体浓度和总气体体积的自动记录，本发明可置于恒温摇床中进行厌氧发酵试验，体积小巧，连接简单，功能齐全，使用方便，适用于实验室批量厌氧发酵试验研究。

Description

一种自动厌氧发酵装置
技术领域
本发明属于生物实验设备技术领域，涉及一种发酵装置，特别涉及一种自动厌氧发酵装置。
背景技术
厌氧发酵是微生物在厌氧条件下，将有机物分解产生CH4和CO2等气体的过程，厌氧发酵产物(沼液和沼渣)也是一种优质的有机肥料，是有机废弃物无害化和资源化的重要途径。随着集约化养殖业的发展，规模化养殖场的畜禽粪便已经成为畜禽粪便的主要来源。但规模化养殖场废弃物中存在抗生素、重金属等诸多问题，进行抗生素和重金属等污染物对厌氧发酵过程的影响研究，对于养殖业废弃物的无害化处理和资源化利用具有重要意义。
大型厌氧发酵罐占地大，参数不易控制，影响因素多，不利于厌氧发酵过程的研究。利用实验室规模的厌氧发酵装置进行试验，具有参数控制简单、准确、等优势，是开展试验研究的良好选择。目前实验室常用的厌氧发酵装置多数体积大，装置连接复杂，容易漏气等问题，且需要每天人工记录产气量，甲烷产量需要每天采集气体用气相色谱测定，耗费大量的人力和时间。带有搅拌装置的设备构造复杂，价格昂贵，而没有搅拌装置的设备存在物料固液分层的问题，不利于物料的厌氧发酵过程和气体的产生，且同一处理的不同重复间物料发酵程度差异大，重复性差。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自动厌氧发酵装置，具有体积小，成本低，可自动连续记录产气量和CH4浓度，发酵过程物料不分层，操作简单方便等特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种自动厌氧发酵装置，包括反应器和气体测量与记录系统，其中：
所述反应器为底部设有若干可活动的扰流板2的锥形瓶1，锥形瓶1带有密封用的瓶盖3；
所述气体测量与记录系统包括通过带有单向阀6且穿过瓶盖3的排气管路5与锥形瓶1内部连通的储气室7，储气室7中设置有甲烷传感器8，储气室7连接有电子流量计9，所述甲烷传感器8和储气室7均与PLC10连接。
所述锥形瓶1与瓶盖3连接处设置橡胶圈4以加强其密封性。
所述锥形瓶1为透明或棕色，材质为玻璃或者有机玻璃，容积50～500毫升。
所述扰流板2的数量为3～5个，设置于锥形瓶1的瓶底。
所述扰流板2的底部连接在活动圈13上，活动圈13设置在固定于锥形瓶1瓶底的半球形支点11的顶端，半球形支点11上位于活动圈13的前后两侧各有一块用于限定扰流板2前后活动范围的限定板12。
所述限定板12固定于锥形瓶1的瓶底，限定板12与扰流板2之间的最小夹角为45℃。
该自动厌氧发酵装置设置于恒温摇床上，扰流板2的活动方向为摇床的摇动方向。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明体积小，空间占用少，可以在恒温培养箱中设置多组处理，适用于实验室批量厌氧发酵试验。
2、本发明设有可活动扰流板，在摇动过程中可有效避免物料分层造成的发酵不均匀、试验重复性差等问题。
3、本发明设有单向阀、甲烷传感器、电子气体流量计，可实现甲烷浓度和总气体体积的自动测定，并由PLC记录，无需人工每日测量记录，使用方便。
4、本发明装置价格低廉，便于推广。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为扰流板组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，一种自动厌氧发酵装置，主要包括反应器和气体测量与记录系统。其中反应器为底部设有若干可活动的扰流板2的锥形瓶1，根据试验需要颜色为透明色或棕色，材质玻璃或有机玻璃材质，容积为50～500毫升。锥形瓶1与瓶盖3通过螺纹连接，中间设有橡胶圈4以加强其密封性。锥形瓶1内设有3～5个可活动的扰流板2，扰流板2的底部连接在活动圈13上，活动圈13设置在固定于锥形瓶1瓶底的半球形支点11的顶端，半球形支点11上位于活动圈13的前后两侧各有一块用于限定扰流板2前后活动范围的限定板12。扰流板2的长度为1～3cm，限定板12与扰流板2之间的最小夹角为45℃。
气体测量与记录系统包括通过带有单向阀6且穿过瓶盖3的排气管路5与锥形瓶1内部连通的储气室7，储气室7中设置有甲烷传感器8，储气室7连接有电子流量计9，甲烷传感器8和储气室7均与PLC10连接。发酵过程中产生的总气体体积和甲烷浓度可以通过PLC10实时记录，数据可通过USB导出。
发明实施例：
为了测定某种环境污染物对厌氧发酵甲烷产量和微生物群落的影响，设置不添加污染物处理CK，和添加污染物处理T。测定指标包括：每日总气体产量，每日甲烷产量，发酵物微生物群落结构(第4d，20d和45d)。每个处理重复2次。
将厌氧发酵原料和接种物装入锥形瓶1后，锥形瓶1与瓶盖3通过螺纹连接，中间有橡胶圈4保证密封性。发酵装置置于恒温摇床内，根据试验需要设定摇床的温度(如35℃)和转速(如160rpm)。摇床转动过程中物料碰撞至可活动扰流板，可有效解决物料分层问题。厌氧发酵过程产生的气体经过单向阀6，进入储气室7，在储气室7内由甲烷浓度传感器8测定甲烷浓度，并由PLC10记录。排出的气体由电子气体流量计9测定流量，并由PLC10记录。试验产生的甲烷浓度和总气体体积数据可在发酵结束后一次性获得，无需每日测定和记录。物料采集可采用“随机抽取法”，即开始试验时准备12个本发明的厌氧发酵装置，分别在取样天数(4d，20d，45d)时每个处理随机取出2个试验瓶，打开瓶盖，采集物料。本发明参数控制准确简单，占用体积小，配合恒温摇床使用可获得高重复性的试验结果。

Claims (7)

1.一种自动厌氧发酵装置，包括反应器和气体测量与记录系统，其特征在于：
所述反应器为底部设有若干可活动的扰流板(2)的锥形瓶(1)，锥形瓶(1)带有密封用的瓶盖(3)；
所述气体测量与记录系统包括通过带有单向阀(6)且穿过瓶盖(3)的排气管路(5)与锥形瓶(1)内部连通的储气室(7)，储气室(7)中设置有甲烷传感器(8)，储气室(7)连接有电子流量计(9)，所述甲烷传感器(8)和储气室(7)均与PLC(10)连接。
2.根据权利要求1所述自动厌氧发酵装置，其特征在于，所述锥形瓶(1)与瓶盖(3)连接处设置橡胶圈(4)以加强其密封性。
3.根据权利要求1所述自动厌氧发酵装置，其特征在于，所述锥形瓶(1)为透明或棕色，材质为玻璃或者有机玻璃，容积50～500毫升。
4.根据权利要求1所述自动厌氧发酵装置，其特征在于，所述扰流板(2)的数量为3～5个，设置于锥形瓶(1)的瓶底。
5.根据权利要求1所述自动厌氧发酵装置，其特征在于，所述扰流板(2)的底部连接在活动圈(13)上，活动圈(13)设置在固定于锥形瓶(1)瓶底的半球形支点(11)的顶端，半球形支点(11)上位于活动圈(13)的前后两侧各有一块用于限定扰流板(2)前后活动范围的限定板(12)。
6.根据权利要求5所述自动厌氧发酵装置，其特征在于，所述限定板(12)固定于锥形瓶(1)的瓶底，限定板(12)与扰流板(2)之间的最小夹角为45℃。
7.根据权利要求5所述自动厌氧发酵装置，其特征在于，该自动厌氧发酵装置设置于恒温摇床上，扰流板(2)的活动方向为摇床的摇动方向。
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