CN114315445A - 一种实现堆肥条件控制及监测二氧化碳释放量的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于降解塑料技术领域，提供了一种实现堆肥条件控制及监测二氧化碳释放量的装置及方法。所述堆肥条件控制及监测二氧化碳释放量的装置，简化设计了管路上及培养罐内传感器的布置，并改造了红外传感器原位获取测量气体的温度，有利于准确换算二氧化碳质量结果。另外还提供了一种能够自动测试二氧化碳浓度和流量并换算为二氧化碳质量提供生物分解率趋势曲线的操作方法，实现堆肥条件控制的自动化管理。

Description

一种实现堆肥条件控制及监测二氧化碳释放量的装置及方法

技术领域

本发明属于降解塑料技术领域，特别涉及一种实现堆肥条件控制及监测二氧化碳释放量的装置及方法。

背景技术

根据GB/T 20197-2006《降解塑料的定义、分类、标志和降解性能要求对于材料降解性能的测试》，降解塑料分为生物分解塑料、可堆肥塑料、光降解塑料、热氧降解塑料，其中生物分解塑料和可堆肥塑料，统称为生物降解塑料，其最重要的性能指标——最大生物分解率，则是通过测量需氧量或二氧化碳释放量间接计算得出，在国内一般采用GB/T19277.1受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解和崩解能力的测定采用测定释放的二氧化碳的方法第1部分：通用方法(GB/T 19277-2011，ISO 14855-1:2005，IDT)进行仲裁测试。该测试所使用的系统涉及到堆肥制备技术、微生物培养技术、采集和分析二氧化碳技术。例如中国专利公开文本CN 111662821A一种环境模拟监测装置及其使用方法和应用，提供了一种环境模拟监测装置包括培养釜、温度控制单元、动力搅拌单元、供气单元、湿度监测单元以及气体监测单元，其将釜体腔室分隔成培养基腔室和通气缓冲腔室固态培养基或液态培养基在接种微生物后，经由动力搅拌单元将培养基中的营养物质与微生物充分混合接触，然后使得供气单元、温度控制单元、湿度监测单元工作，共同模拟微生物在自然环境中的生长条件。中国专利公开文本CN 106769856 A公开一种微生物堆肥降解测试装置。该装置包括载气气路单元、恒温装置、搅拌单元、测试单元和计算机自动控制单元；微生物堆肥降解测试装置具有设计合理构造可靠，操作方便，智能化水平高；解决了自制仪器的操作复杂、可靠性差、劳动强度大、周期长等问题。

但是现有技术仅着重构建微生物培养体系，没有气体成分自动分析模块，且使用的传感元件或部件十分复杂。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种实现堆肥条件控制及监测二氧化碳释放量的装置。

本发明另一目的在于提供一种由上述装置实现的堆肥条件控制及监测二氧化碳释放量的方法。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种实现堆肥条件控制及监测二氧化碳释放量的装置，包括以下模块：

供氧模块、堆肥模块、气体预处理模块和气体测试模块；

所述供氧模块包括进气CO₂传感器，所述堆肥模块包括培养罐、平衡补水箱，所述培养罐内从下至上依次为曝气储水层、鹅卵石层、纱网层、堆肥层；所述平衡补水箱均与培养罐的曝气储水层相连接；所述气体预处理模块包括冷凝水槽、分水头；所述气体测试模块包括CO₂传感器、O₂传感器、质量流量计；

所述供氧模块与培养罐曝气储水层相连接，所述培养罐的顶部连接气体预处理模块的冷凝水槽，所述气体预处理模块分水头的液体出口连接培养罐曝气储水层，所述分水头的气体出口连接CO₂传感器。

优选的，所述供氧模块还包括空气压缩机、进气阀组、进气节流阀和进气流量计。

优选的，所述堆肥模块还包括振动气缸；所述振动气缸与培养罐的曝气储水层相连接。振动气缸运动时带动培养罐振动，将结块的土壤振散，防止堆肥土壤凝结成块，影响湿度和氧浓度。

优选的，所述堆肥模块中的培养罐置于恒温箱中。

优选的，所述培养罐的曝气储水层配置有液位传感器，培养罐与平衡补水箱的连接线路中设置电磁阀和蠕动泵；所述蠕动泵一端分开连接分水头的液体出口及电磁阀所在管路，另一端连接培养罐曝气储水层入口；所述电磁阀另一端与平衡补水箱相连。当液位传感器感应到培养罐的曝气储水层液位较低时，自动打开电磁阀、同时打开蠕动泵进行补水。

优选的，所述气体预处理模块还包括冷却水循环器；所述冷却水循环器连接冷凝水槽；所述冷凝水槽连接分水头的进水口。更优选的，所述冷凝水槽包括依次连接的制冷器、循环水箱和泵。

优选的，各个模块均与PLC控制网络连接。

一种通过上述装置实现堆肥条件控制及监测二氧化碳释放量的方法，包括以下步骤：

(1)入料：将托盘、鹅卵石、纱网、活化的堆肥土壤和试验材料混合物依次放入培养罐中，密封好罐体放入恒温箱，连接好进气孔、排气孔、补水孔的管路，进行初次储水层补水；

(2)曝气：通过供氧模块中的CO₂传感器先测得含氧空气的二氧化碳浓度，同时含氧空气被注入培养罐曝气储水层，气流从水底进入产生饱和水蒸气，饱和水蒸汽经鹅卵石层分散对堆肥土壤持续曝气，为微生物分解提供氧气和水分；

(3)降解：控制培养罐的温度、氧气浓度和水分，堆肥土壤中的微生物逐渐开始分解试验材料，释放出含二氧化碳的代谢产物；

(4)气体预处理：降解释放的二氧化碳随湿热水汽从培养罐顶部排出通入冷凝水槽，冷凝后的气体通过分水头的气体出口向上进入气体测试模块的传感器管路，而凝结水由于重力作用向下在分水头底部囤积，在蠕动泵的动力作用下回流至培养罐曝气储水层；

(5)气体测定：步骤(4)进入传感器管路中的气体经过CO₂传感器、O₂传感器、质量流量计；系统通过传感器及质量流量计的测量实时监测降解过程中二氧化碳浓度、氧气浓度、进气流量、排气流量；

(6)自动计量：设计程序，自动输出二氧化碳累积释放量的曲线及生物降解率的曲线。

优选的，步骤(1)所述恒温箱保持培养罐的温度为58℃±2℃。

优选的，步骤(2)在培养罐出口设置氧气传感器，定期监测一次出口氧浓度，低于6％时则提示调节供气量。

优选的，步骤(4)的冷凝水槽中冷却水可循环利用，降低能耗和水耗。

步骤(3)中培养罐内曝气会消耗培养罐储水层的含量，而由步骤(4)回流的凝结水不足以补充其消耗量，需要进行补水；本发明通过液位传感器信号自动开启补水程序，即当液位传感器感应到培养罐储水层水位不足时，自动打开电磁阀的同时打开蠕动泵，将平衡补水箱的水泵入储水层至指定高度，从而对培养罐储水层进行自动补水。

步骤(4)中凝结水没有直接排出体系外，而是回流至培养罐曝气储水层，除了具有补水作用之外，凝结水中溶解的二氧化碳也会回到体系内继续循环，即保证所有气体组分必须经过传感器管路才能排出体系外，在长期连续监测培养罐内气体的组分过程中，气体组分无损耗，长时间计量气体总量更准确。

步骤(4)中凝结水的蠕动泵回流程序与传感器的测量程序间隔开启。凝结水聚集在分水头会导致体系内气体压力变化，堵塞气体传感器测量管路，甚至因压力增大反流至传感器，通过定期开启蠕动泵，可保证排水顺畅及压力正常；蠕动泵与测量程序启动工作间隔开启，蠕动泵的工作时间与间隔由PLC控制，PLC将启动信号发送至上位机，上位机在接收到蠕动泵工作信号后暂停传感器采集记录，收到蠕动泵停止运转信号后再进行记录，避免采集到失真信号。

步骤(2)和步骤(5)中所述CO₂传感器为采用NDIR(非分散性红外线)技术的红外CO₂传感器。

步骤(6)中二氧化碳累积释放量通过下述公式计算得到：

m_(CO2)＝m*ω_(CO2)＝∫q*ρ*ω_(CO2)dt (1)

式(1)中，m_(CO2)为二氧化碳累积释放量，单位g；

m为混合气体质量，单位g；

ω_(CO2)为二氧化碳质量占比，可由NDIR传感器测得的CO₂质量浓度换算得到，ω_(CO2)＝C_(CO2)÷10⁶×100％；

q为混合气体流量，单位L/min，由流量计在实验条件下测得；

ρ为混合气体密度，单位g/L；

当处于同温同压下，气体状态与空气相近时，

m_(CO2)＝10^-6∫C_(CO2)*(649.6+2.378t_em)*q*dt (2)

当气体状态与空气相差较大时，混合气体摩尔质量M和压力P无法进行简化，则

m_(CO2)＝10^-6 M∫C_(CO2)*(P₀/P)*(22.4+0.082 t_em)*q*dt (3)

式(3)中，

M为混合气体平均相对分子质量；同温同压下，M_混＝χ₁*M₁+χ₂*M₂+χ₃*M₃+……χ_i*M_j(χ_i为气体体积占比，M_j为气体组分相对分子质量)；

P₀为标准状态下的大气压；P为非标状态下的大气压；

q为混合气体流量，由流量计在实验条件下测得；

t_em为摄氏温度。

步骤(6)中生物降解率(Di)通过式(4)计算：

D_i＝[m(CO₂)_T–m(CO₂)_B]/m(ThCO₂)*100 (4)

式中：

m(CO₂)_T为每个含有试验混合物的堆肥容器累积释放出的二氧化碳量，即上述m_(CO2)，单位：克每个容器(g/容器)；

m(CO₂)_B为空白容器累积释放出的二氧化碳平均值，单位：g每个容器(g/容器)；

m(ThCO₂)为试验材料产生的二氧化碳理论释放量，单位：g每个容器(g/容器)。

本发明不再采用偏离的搅拌方式，而采用振荡手段均匀化培养基的方法，更贴近标准流程。通过装置体系整体方案设计，使得培养罐单独曝气可以实现，进而可以将培养罐连结气缸，实现标准方法一个星期振动一次培养基的要求，防止堆肥沉积板结。实现振荡的技术手段如图3所示，抱紧片周边角可弯折，外折后通过不锈钢卡箍抱紧培养罐，抱紧片本体则与气缸通过螺栓、缓震片、硬板等连接，最终将气缸的机械振动传递给培养罐中培养基。

温度管理，本发明中管路及培养罐整体设计有利于简化温度管理手段，，通过采用高精度数控恒温箱及高温预警自动启动降温，而无需布置培养罐内温度传感器。

湿度管理，通过PLC调节进气量、平衡补水箱自动补水来保障堆肥曝气湿度，而无需布置培养罐内湿度传感器；改造传统的玻璃蒸馏装置进行气水分离，即测试气往上实时测试并排空，凝结水往下并通过蠕动泵回收，水位平衡水箱维持罐底储水层高度，以及通过冷却水循环回收利用冷却水，可以更低造价管理排气的湿度，以满足二氧化碳传感器的使用要求。

压力管理，通过PLC控制的蠕动泵给予动力排水，结合开放的气体通道设置可自动维持培养罐及管路体系内部的压力平衡，而无需布置压力传感器，夹阀或电子阀等压力控制阀。

本发明采用红外传感器连续、实时、自动测量二氧化碳浓度及气体温度。实时传感器的采样间隔短，无需人工参与，最终累计的二氧化碳质量结果更为准确。改造二氧化碳传感器的数据读取，在位获取传感器内部的气体温度值；这对于气体流量测量值的标态转化更为准确。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

本发明提供了一种堆肥条件控制及监测二氧化碳释放量的装置，简化设计了管路上气体温度、湿度、压力及培养罐内堆肥的温度、湿度、压力传感器的布置，并改造了红外传感器原位获取测量气体的温度，有利于准确换算二氧化碳质量结果。另外还提供了一种能够自动测试二氧化碳浓度和流量并换算为二氧化碳质量提供生物分解率趋势曲线的操作方法。

附图说明

图1为本发明的装置及工作原理图；

图2为培养罐底曝气储水层自动维持方法示意图；

图3为本发明中的振动气缸装置图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。

实施例1

图1为本发明的装置及工作原理图。供氧模块包括空气压缩机1-1、进气CO₂传感器1-2、进气阀组1-4、进气节流阀1-5、进气流量计1-3。空气压缩机1-1将空气作为供氧源泵入培养罐2-6的土壤进行曝气，进气CO₂传感器1-2用于测量空气中二氧化碳基底值。

堆肥模块主要由培养罐2-6、振动气缸2-5、平衡补水箱2-1等部件组成；培养罐2-6内从下至上依次加入曝气储水、托盘、鹅卵石、堆肥土壤和试验材料；培养罐2-6密封后置于恒温箱，恒温箱保持培养罐的温度，58℃±2℃。堆肥曝气是指由供氧模块中的空气压缩机1-1的进气通过储水层、鹅暖石的加湿、分散作用为微生物的代谢提供氧气和水分；振动气缸2-5连接培养罐2-6。在振动气缸2-5运动时带动培养罐2-6振动，将结块的土壤振散。所述培养罐的曝气储水层配置有液位传感器2-4；培养罐2-6与平衡补水箱2-1的连接线路设置电磁阀2-2和蠕动泵2-3；所述蠕动泵2-3一端连接分水头3-2的液体出口及电磁阀2-2，另一端连接培养罐2-6曝气储水层入口；所述电磁阀2-2另一端与平衡补水箱2-1相连。当培养罐2-6中的液位传感器2-4感应到培养罐2-6曝气储水层水位不足时，自动打开电磁阀2-2的同时打开蠕动泵2-3，将平衡补水箱2-1的水泵入储水层至指定高度，从而对培养罐2-6曝气储水层进行自动补水。

气体预处理模块主要包括冷凝水槽3-1、分水头3-2、冷却水循环器3-3。所述气体预处理模块包括冷却水循环器3-3；所述冷却水循环器3-3连接冷凝水槽3-1；所述冷凝水槽3-1连接分水头3-2的进水口。堆肥模块中堆肥土壤消耗氧气分解试验材料后产生二氧化碳，含二氧化碳、水分的空气从培养罐罐顶部排出，引入冷凝水槽3-1。经冷凝水槽冷凝后的凝结水和气体分别经分水头3-2的两个出口从而气水分离，其中凝结水在分水头3-2底部囤积，气体通过上部出口进入传感器管路中。分水头3-2底部囤积的凝结水在PLC控制的蠕动泵2-3帮助下回流至培养罐2-6底部储水层。

气体测试模块由CO₂传感器4-3、O₂传感器4-2、质量流量计4-1等组成。气体测试模块中的各测试装置无特定顺序的连接方式，只要能完成相应测量功能的实现即可。图中气体预处理模块中冷凝后的气体经过CO₂传感器4-3和质量流量计4-1，定期开启测量后直接排放到大气中。通过记录二氧化碳进入的浓度、二氧化碳排出的浓度、质量流量的流速和堆肥时间等几个参数可求得堆肥过程中累计产生的二氧化碳量以及生物降解率。O₂传感器4-2用来监测供氧是否异常。

实现堆肥条件控制及监测二氧化碳释放量的方法，步骤如下：

(1)入料：人工将托盘、鹅卵石和活化的堆肥土壤按照标准要求的放入培养罐中，连接好管路并压紧罐盖。开启温箱，恒温箱保持培养罐的温度，58℃±2℃。

(2)曝气：二氧化碳传感器先测得含氧空气的二氧化碳浓度，供气装置将含氧空气注入培养罐储水层底部，气流从水底进入产生饱和水蒸气，通过鹅暖石将水分和氧气均匀分散至堆肥土壤中；在培养罐出口设置氧气传感器，定期监测一次出口氧浓度，低于6％时则提示调节供气量，维持氧气的浓度。

(3)降解：堆肥土壤中的微生物在适宜的温度、氧气、水分三个条件下逐渐开始分解试验材料，释放出二氧化碳等代谢产物。

(4)气体预处理：降解释放的二氧化碳随水汽从培养罐顶部排出通入冷凝水槽，冷凝降低测试气体的湿度，以满足传感器的使用要求。冷凝管后的凝结水和气体分别经分水头的两个出口从而气水分离，其中凝结水在分水头底部囤积，气体通过上部出口进入传感器管路中。底部囤积的凝结水在PLC控制的蠕动泵帮助下回流至培养罐底部储水层。

(5)气体测定：启动通道的降解程序，分水头将气体排入传感器通道，系统通过传感器及质量流量计的测量实时计量降解过程中二氧化碳释放量、氧气浓度、进气流量、排气流量以及生物降解率等。

(6)补水：罐内曝气会消耗培养罐储水层的含量，而回流的凝结水不足以补充其消耗量，需要进行不定期补水。通过液位传感器信号自动开启补水程序，即当液位传感器感应到培养罐储水层水位不足时，自动打开电磁阀的同时打开蠕动泵，将平衡补水箱的水泵入储水层至指定高度，从而对培养罐储水层进行自动补水。

(7)振荡：为防止堆肥土壤凝结成块，通过设计的连接器连接了气缸和培养罐。气缸运动时带动培养罐振动，将结块的土壤振散。

步骤(5)中培养罐的二氧化碳累积释放量计算方法如下：

本发明采用NDIR技术的红外二氧化碳传感器，在不精确控制样品气流、压力情况下实时测量气体中二氧化碳浓度方法；然后通过气体流量、气体温度、气体压力等相关参数累计一段时间内培养罐累积释放的二氧化碳质量。

一段时间内容器累积释放的二氧化碳质量m_(CO2)(单位g)，由混合气体质量m与二氧化碳百分比ω_(CO2)决定，而混合气体质量m可由气体流量q乘以气体密度ρ并对时间t(单位min)积分得到，

m_(CO2)＝m*ω_(CO2)＝∫q*ρ*ω_(CO2)dt……………………①

式中q为混合气体流量，单位L/min，由流量计在实验条件下测得；

式中ω_(CO2)为二氧化碳质量占比，可由NDIR传感器测得的CO₂浓度换算得到，ω_(CO2)＝C_(CO2)÷10⁶×100％；

m_(CO2)＝10^-6∫C_(CO2)*q*ρ*dt……………………②

因此还需要给出实验条件下混合气体密度ρ。

假设传感器稳定读数时传感器腔室内混合气体质量为m，体积为V(单位为L)，ρ＝m/V，且混合气体的体积V＝n*V_m，V_m为气体的摩尔体积，可通过理想气体状态方程PV＝nRT推导出：

V_m＝V/n＝(P₀/P)*(T/T₀)*V_m0＝(P₀/P)*(22.4+0.082t)L/mol

式中T＝t_em+273.15，t_em是摄氏温度，T是开尔文温度。

式中标准气体摩尔体积V_m0＝22.4L，是指1mol理想气体在标准状态(P₀，T₀)下的体积；

则ρ＝m/V＝n*M/[n*(P₀/P)*(22.4+0.082t_em)]，即

ρ＝M*(P₀/P)*(20.52+0.075t_em)………④

式中M为混合气体平均相对分子质量

代入式③、④至式②得到：

m_(CO2)＝10^-6M∫C_(CO2)*(P₀/P)*(22.4+0.082t_em)*q*dt……⑤

同温同压下，M＝χ₁*M₁+χ₂*M₂+χ₃*M₃+……χi*Mj(χ_i为体积占比，M_j为气体组分相对分子质量，)；一般空气中二氧化碳和水蒸气占比很少，如能够控制测量管路内水分含量在标准值附近，且降解释放的二氧化碳浓度与空气相比波动较小，则可用空气平均相对分子质量29代替M；同时如混合气体压力P与标准大气压相近，可取P＝P₀；

则式⑤可进一步简化为：

m_(CO2)＝10^-6∫C_(CO2)*(649.6+2.378t_em)*q*dt……⑥

但若测量发现混合气体摩尔质量M和压力P无法进行简化，则需进行精确修正。

备注：

1.标准状态指气体在0℃和一个标准大气压(1.013×10^5Pa)下的状态；在标准状态下空气或单组分气体均可视为理想气体，V_m0＝22.4L。

2.正常的空气成分按体积分数计算是：氮气(N₂)约占78％，氧气(O₂)约占21％，稀有气体约占0.939％(氦He、氖Ne、氩Ar、氪Kr、氙Xe、氡Rn),二氧化碳(CO₂)约占0.04％，还有其他气体和杂质约占0.03％，如臭氧(O₃)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)、水蒸气(H₂O)等。

步骤(5)中生物降解率(Di)的计算：

D_i＝[m(CO₂)_T–m(CO₂)_B]/m(ThCO₂)*100

式中：

m(CO₂)_T为每个含有试验混合物的堆肥容器累积释放出的二氧化碳量，即上述m(CO₂)/容器，单位：克每个容器(g/容器)；

m(CO₂)_B为空白容器累积释放出的二氧化碳品均值，单位：g每个容器(g/容器)；可由CO₂传感器直接测得；

m(ThCO₂)为试验材料产生的二氧化碳理论释放量，单位：g每个容器(g/容器)。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种实现堆肥条件控制及监测二氧化碳释放量的装置，其特征在于包括以下模块：

供氧模块、堆肥模块、气体预处理模块和气体测试模块；

所述供氧模块包括进气CO₂传感器，所述堆肥模块包括培养罐、平衡补水箱，所述培养罐内从下至上依次为曝气储水层、鹅卵石层、纱网层、堆肥层；所述平衡补水箱均与培养罐的曝气储水层相连接；所述气体预处理模块包括冷凝水槽、分水头、冷却水循环器；所述气体测试模块包括CO₂传感器、O₂传感器、质量流量计；

所述供氧模块与培养罐曝气储水层相连接，所述培养罐的顶部连接气体预处理模块的冷凝水槽，所述气体预处理模块分水头的液体出口连接培养罐曝气储水层，所述分水头的气体出口连接CO₂传感器。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述供氧模块包括空气压缩机、进气阀组、进气节流阀和进气流量计。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述堆肥模块包括振动气缸；所述振动气缸与培养罐的曝气储水层相连接；所述堆肥模块中的培养罐置于恒温箱中。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述培养罐的曝气储水层配置有液位传感器；培养罐与平衡补水箱的连接线路设置中电磁阀和蠕动泵；所述蠕动泵一端分开连接分水头的液体出口及电磁阀所在管路，另一端连接培养罐曝气储水层入口；所述电磁阀另一端与平衡补水箱相连。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：

所述气体预处理模块包括冷却水循环器；所述冷却水循环器连接冷凝水槽；所述冷凝水槽连接分水头的进水口；

供氧模块、堆肥模块、气体预处理模块和气体测试模块均与PLC控制网络连接。

6.一种通过权利要求1～5所述装置实现堆肥条件控制及监测二氧化碳释放量的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)入料：将托盘、鹅卵石、纱网、活化的堆肥土壤和试验材料混合物依次放入培养罐中，密封好罐体放入恒温箱，连接好进气孔、排气孔、补水孔的管路，进行初次储水层补水；

(2)曝气：通过供氧模块中的CO₂传感器先测得含氧空气的二氧化碳浓度，同时含氧空气被注入培养罐曝气储水层，气流从水底进入产生饱和水蒸气，饱和水蒸汽经鹅卵石层分散对堆肥土壤持续曝气，为微生物分解提供氧气和水分；

(3)降解：控制培养罐的温度、氧气浓度和水分，堆肥土壤中的微生物逐渐开始分解试验材料，释放出含二氧化碳的代谢产物；

(4)气体预处理：降解释放的二氧化碳随湿热水汽从培养罐顶部排出通入冷凝水槽，冷凝后的气体通过分水头的气体出口向上进入气体测试模块的传感器管路，而凝结水由于重力作用向下在分水头底部囤积，在蠕动泵的动力作用下回流至培养罐曝气储水层；

(5)气体测定：步骤(4)进入传感器管路中的气体经过CO₂传感器、O₂传感器、质量流量计；系统通过传感器及质量流量计的测量实时监测降解过程中二氧化碳浓度、氧气浓度、进气流量、排气流量；

(6)自动计量：设计程序，自动输出二氧化碳累积释放量的曲线及生物降解率的曲线。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤(2)在培养罐出口设置氧气传感器，定期监测一次出口氧浓度，低于6％时则提示调节供气量。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

步骤(6)中二氧化碳累积释放量通过下述公式计算得到：

m_(CO2)＝m*ω_(CO2)＝∫q*ρ*ω_(CO2)dt (1)

式(1)中，m_(CO2)为二氧化碳累积释放量，单位g；

m为混合气体质量，单位g；

ω_(CO2)为二氧化碳质量占比，可由NDIR传感器测得的CO₂质量浓度换算得到，ω_(CO2)＝C_(CO2)÷10⁶×100％；

q为混合气体流量，单位L/min，由流量计在实验条件下测得；

ρ为混合气体密度，单位g/L；

当处于同温同压下，气体状态与空气相近时，

m_(CO2)＝10^-6∫C_(CO2)*(649.6+2.378t_em)*q*dt (2)。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

当气体状态与空气相差较大时，混合气体摩尔质量M和压力P无法进行简化，则步骤(6)中二氧化碳累积释放量通过下述公式计算得到：

m_(CO2)＝10^-6M∫C_(CO2)*(P₀/P)*(22.4+0.082 t_em)*q*dt (3)

式(3)中，

M为混合气体平均相对分子质量；同温同压下，M_混＝χ₁*M₁+χ₂*M₂+χ₃*M₃+……χi*Mj；χi为气体体积占比，Mj为气体组分相对分子质量；

P₀为标准状态下的大气压；P为非标状态下的大气压；

q为混合气体流量，由流量计在实验条件下测得；

t_em为摄氏温度。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

步骤(6)中生物降解率通过式(4)计算：

D_i＝[m(CO₂)_T–m(CO₂)_B]/m(ThCO₂)*100 (4)

式中：

m(CO₂)_T为每个含有试验混合物的堆肥容器累积释放出的二氧化碳量，即上述m_(CO2)，单位：克每个容器；

m(CO₂)_B为空白容器累积释放出的二氧化碳平均值，单位：克每个容器；

m(ThCO₂)为试验材料产生的二氧化碳理论释放量，单位：克每个容器。

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