CN108913540A - 一种试验用微型厌氧发酵集气装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种试验用微型厌氧发酵集气装置及方法，该装置包括排气管、单向阀、三通阀、小量筒、气管夹、取样口、气体取样垫、排气口、水封液和大量筒；排气管一侧与厌氧发酵反应器管路连接，另一侧经单向阀和三通阀与小量筒底部软管胶连；三通阀的另一侧与软管连接且设有气管夹；取样口一侧与小量筒底部胶连，另一侧用气体取样垫密封；排气口在小量筒的最大刻度线处，小量筒底座裁剪后倒置放入盛有水封液的大量筒内；打开气管夹排空气体，关闭气管夹收集气体。本发明优点：可实现微量气体的收集，准确测定其产气量及其产气速率；可自行制作，造价低廉；占地空间小，操作简单；密闭性好，气体组分均一。
Description
技术领域
本发明属于厌氧生物处理技术领域，特别涉及一种试验用微型厌氧发酵集气装置及方法。
背景技术
厌氧发酵技术是在无氧条件下利用厌氧微生物自身的新陈代谢作用降解有机物处理方式，能将大量的有机质转化为CH4或H2等能源气体。气体产生速率的计量和气体组分的测定对于准确评估厌氧发酵反应器运行性能至关重要。在固废资源化利用的小型试验研究过程中，厌氧发酵反应器启动初期往往处理有机负荷较小，相应的产气量也相对较低。一般的湿式气体流量计测量单位最小为10mL，对于气体体积的微量变化灵敏度较差，影响对低负荷厌氧消化反应器产气性能的评判；而且所需构筑成本高，占地空间大；对于多个同时运行的厌氧发酵反应器，湿式流量计的这些劣势更加突出。通过排水法测定产气量，所需设备数量多，操作相对繁琐。此外，集气袋能够较好的收集气体，但气体体积较难快速准确定量。因此，如何快速准确测定厌氧发酵反应器产气量较少时的产气量，同时最大限度的避免外界干扰，进而准确定量气体组分显得尤为重要。对于连续运行的厌氧发酵反应器，如何快速准确的测定发酵反应器的产气速率，进而为发酵反应器的运行调控提供依据，也是稳定运行厌氧发酵反应器面临的重要问题之一。
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试验用微型厌氧发酵集气装置及方法，可实现试验前期气量较少时产气量的准确测定，以及微量气体流量的测定；同时可快速评估连续进料厌氧发酵反应器的产气速率，且占地空间小，操作简单，易于自制构建；密闭性能好，气体组分均一。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种试验用微型厌氧发酵集气装置，其特征在于，主要包括排气管、单向阀、三通阀、小量筒、气管夹、取样口、气体取样垫、排气口、水封液和大量筒，其中，小量筒倒置放入盛有水封液的大量筒内，排气管的一侧连接厌氧发酵反应器，另一侧接单向阀入口，单向阀的出口连接三通阀的入口，三通阀的第一个出口连接小量筒的底部，第二个出口设置有气管夹，取样口一侧连接小量筒的底部，另一侧用气体取样垫密封，排气口设置在小量筒的最大刻度线处。
进一步，所述小量筒的底部连接两个软管，第一个软管与三通阀的第一个出口胶连，第二个软管与取样口胶连。
进一步，所述的小量筒选用塑料轻质量筒，量筒体积优选100mL，量筒刻度颜色优选有色；所述的大量筒可选用塑料或玻璃量筒，量筒体积以能够装下小量筒为宜，量筒体积优选250mL，量筒刻度颜色优选无色。
进一步，所述的水封液为饱和食盐水；所述的水封液的体积以能够完全没过小量筒为宜。
本发明还提供利用所述试验用微型厌氧发酵集气装置的集气方法，打开气管夹排空小量筒内气体，然后关闭气管夹开始计时收集气体；计时结束时，从取样口取样测定气体组分，同时依据小量筒刻度读取气体体积，准确定量产气速率。如此反复，可循环使用。
进一步，通过三通阀管路并联多个小量筒及其附属设备，可增大气体收集量程。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)可实现微量气体的收集，准确测定微量气体的气量；
(2)可准确评估低负荷厌氧发酵反应器或连续进料厌氧发酵反应器的产气速率；
(3)可自行制作，造价低廉；
(4)占地空间小，操作简单；
(5)密闭性能好，气体组分均一。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图。
图中：排气管1、单向阀2、三通阀3、小量筒4、气管夹5、取样口6、气体取样垫7、排气口8、水封液9和大量筒10。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
如图1所示，本发明一种试验用微型厌氧发酵集气装置包括排气管1、单向阀2、三通阀3、小量筒4、气管夹5、取样口6、气体取样垫7、排气口8、水封液9和大量筒10。
其中，排气口8在小量筒4的最大刻度线处，小量筒4底座裁剪后倒置放入盛有水封液9的大量筒10内，小量筒4的底部接出两个软管，水封液9为饱和食盐水，其体积能完全没过小量筒4。
小量筒4选用塑料轻质量筒，量筒体积优选100mL，量筒刻度颜色优选有色；大量筒10可选用塑料或玻璃量筒，量筒体积以能够装下小量筒4为宜，量筒体积优选250mL，量筒刻度颜色优选无色；小量筒4的数量可以为多个，通过三通阀3并联设置，每个小量筒分别置于大量筒4中增大气体收集量程。
排气管1的一侧与厌氧发酵反应器排气管路连接，另一侧分别经单向阀2和三通阀3与小量筒4底部的一个软管胶连。其中厌氧发酵反应器可以是间歇运行的连续搅拌反应器(CSTR)或连续运行的上流式厌氧污泥床反应器(UASB)等厌氧发酵反应器。
三通阀3的另一出口与软管连接且设有气管夹5，小量筒4底部的另一个一个软管与取样口6胶连，取样口6用气体取样垫7密封。
根据以上结构，本发明集气方法为：
打开气管夹5排空小量筒4内气体，然后关闭气管夹5开始计时收集气体；计时结束时，从取样口6取样测定气体组分，同时依据小量筒4刻度读取气体体积，准确定量产气速率；如此反复，可循环使用。
本发明原理为：
有气体产生进入小量筒4时，小量筒4内气压增大，小量筒4较轻可被顶起集气，实现气体的收集与计量。排气口8位于小量筒4的最大刻度处，避免小量筒4收集超量程的气量无法准确定量，同时避免小量筒4完全顶起后所收集的气体与大气连通，影响收集气体组分。
Claims (7)
1.一种试验用微型厌氧发酵集气装置，其特征在于，主要包括排气管(1)、单向阀(2)、三通阀(3)、小量筒(4)、气管夹(5)、取样口(6)、气体取样垫(7)、排气口(8)、水封液(9)和大量筒(10)，其中，小量筒(4)倒置放入盛有水封液(9)的大量筒(10)内，排气管(1)的一侧连接厌氧发酵反应器，另一侧接单向阀(2)入口，单向阀(2)的出口连接三通阀(3)的入口，三通阀(3)的第一个出口连接小量筒(4)的底部，第二个出口设置有气管夹(5)，取样口(6)一侧连接小量筒(4)的底部，另一侧用气体取样垫(7)密封，排气口(8)设置在小量筒(4)的最大刻度线处。
2.根据权利要求1所述试验用微型厌氧发酵集气装置，其特征在于，所述小量筒(4)的底部连接两个软管，第一个软管与三通阀(3)的第一个出口胶连，第二个软管与取样口(6)胶连。
3.根据权利要求1所述试验用微型厌氧发酵集气装置，其特征在于，所述小量筒(4)选用塑料轻质量筒，量筒体积100mL；所述大量筒(10)选用塑料或玻璃量筒，量筒体积能够装下小量筒(4)，量筒体积250mL。
4.根据权利要求1或3所述试验用微型厌氧发酵集气装置，其特征在于，所述小量筒(4)刻度颜色为有色，大量筒(10)刻度颜色为无色。
5.根据权利要求1所述试验用微型厌氧发酵集气装置，其特征在于，所述水封液(9)为饱和食盐水，水封液(9)的体积能够完全没过小量筒(4)。
6.利用权利要求1所述试验用微型厌氧发酵集气装置的集气方法，其特征在于，打开气管夹(5)排空小量筒(4)内气体，然后关闭气管夹(5)开始计时收集气体；计时结束时，从取样口(6)取样测定气体组分，同时依据小量筒(4)刻度读取气体体积，准确定量产气速率。
7.根据权利要求6所述试验用微型厌氧发酵集气方法，其特征在于，通过三通阀(3)管路并联增大气体收集量程。
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