CN207850860U - 一种微生物降解呼吸仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微生物降解呼吸仪，涉及环境保护领域，包括恒温水浴锅、带瓶盖的反应瓶、计量池和用于连接所述反应瓶和计量池的导管；所述反应瓶位于所述恒温水浴锅中，所述瓶盖上设有与所述反应瓶内部连通的导气管，且所述反应瓶内设有搅拌装置；所述计量池内设有第一竖轴管、长度小于第一竖轴管的第二竖轴管以及位于第一竖轴管下方且倾斜的斜接管，所述第一竖轴管和第二竖轴管的下端口各连通一斜接管的端部，且斜接管与第二竖轴管连接的端部上设有稳压室。本实用新型不仅可以进行有氧反应，也可进行厌氧反应，适用范围广。

Description

一种微生物降解呼吸仪

技术领域

本实用新型涉及环境保护领域，具体涉及一种微生物降解呼吸仪。

背景技术

随着人类社会工业文明的不断推进，环境污染问题日益加重，严重制约了人类的可持续性发展，因此，实现污染物的有效降解对改善环境具有显著的意义。由于化学降解有机物易产生诸多有害或有毒物质，因此微生物降解有机物被逐步推广和应用。微生物降解是指通过微生物把有机物转化成简单无机物，微生物降解一般分为有氧反应和厌氧反应两类，且准确测量微生物降解过程中产生气体或者消耗氧气的量对研究微生物降解反应具有重要的意义。

对于微生物降解反应研究目前应用较多的是电解式呼吸仪，其工作原理是微生物吸收氧气，释放出二氧化碳并被碱性溶液(如氢氧化钠溶液)吸收，导致反应室内气压降低，并被反应室内的电容式微压差传感器感知，反馈给补氧电路输出相应的电解电流，电解电流通过电解电解液(如硫酸铜溶液)产生氧气补入反应室，达到动态平衡，然后通过计量相应的电流即可计算出反应室内消耗的氧气量，进而掌握微生物降解过程中的反应程度。电解式呼吸仪的工作原理限制了其仅能做有氧反应研究，若进行厌氧反应则必须配备其它装置。此外，电解式呼吸仪存在安装复杂、价格昂贵以及需要定期更换电解液等诸多问题，给微生物降解反应的研究带来诸多不便。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种微生物降解呼吸仪，不仅可以进行有氧反应，也可进行厌氧反应，适用范围广。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是，包括：

恒温水浴锅；

带瓶盖的反应瓶，所述反应瓶位于所述恒温水浴锅中，所述瓶盖上设有与所述反应瓶内部连通的导气管，且所述反应瓶内设有搅拌装置；

计量池，所述计量池内设有第一竖轴管、长度小于第一竖轴管的第二竖轴管以及位于第一竖轴管下方且倾斜的斜接管，所述第一竖轴管和第二竖轴管的下端口各连通一斜接管的端部，且斜接管与第二竖轴管连接的端部上设有稳压室，所述计量池顶端设有与所述第一竖轴管内部连通的出气管，以及与所述第二竖轴管内部连通的进气管，所述第一竖轴管内装有流质，且所述第一竖轴管的下端设有光计数器；

用于连接所述反应瓶和计量池的导管，且当所述导管上设有用于吸收二氧化碳的吸收瓶时，所述导管的一端连接所述反应瓶的导气管，另一端连接所述计量池的进气管时进行厌氧反应，当所述导管的一端连接所述反应瓶的导气管，另一端连接计量池的出气管，且所述计量池的进气管通入氧气时进行好氧反应。

在上述技术方案的基础上，所述搅拌装置为磁力搅拌装置，所述磁力搅拌装置包括位于所述反应瓶内的磁子以及位于所述恒温水浴锅外底部的磁力搅拌器。

在上述技术方案的基础上，所述吸收瓶包括位于所述反应瓶内瓶口处的U型杯，所述导气管伸入反应瓶的部分位于所述U型杯内，所述U型杯的四周开设有多个开孔，所述U型杯内放置有试管，且所述试管内装载有用于吸收二氧化碳的碱性溶液。

在上述技术方案的基础上，所述搅拌装置为机械搅拌装置，所述机械搅拌装置包括位于所述瓶盖上方的电机及位于所述反应瓶内的搅拌杆，所述瓶盖上还设有直管，所述电机的转轴穿设于所述瓶盖内，所述搅拌杆上套设有密封管，所述搅拌杆的上方位于直管内，所述电机的转轴下方设有连接管，所述电机的转轴通过连接管与所述搅拌杆相连。

在上述技术方案的基础上，所述吸收瓶位于反应瓶和计量池间的导管上，所述吸收瓶上设有进气口和出气口，且位于所述吸收瓶处的导管呈断裂状并形成两断口，其中一断口连接所述吸收瓶的进气口，另一断口连接所述吸收瓶的出气口，所述吸收瓶内装载有用于吸收二氧化碳的碱性溶液。

在上述技术方案的基础上，所述碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾，所述瓶盖的四周设有密封圈。

在上述技术方案的基础上，还包括氧气瓶，所述导管的一端连接所述反应瓶的导气管，另一端连接计量池的出气管，且所述计量池的进气管连接氧气瓶以进行好氧反应，所述反应瓶的导气管和氧气瓶间设有气排。

在上述技术方案的基础上，还包括气体收集袋，所述导管的一端连接所述反应瓶的导气管，另一端连接所述计量池的进气管，且所述计量池的出气管连接所述气体收集袋时以进行厌氧反应。

在上述技术方案的基础上，所述斜接管连通第二竖轴管的端部固定于计量池的内侧壁上，所述第一竖轴管和第二竖轴管的上端口与所述计量池的内顶面间固定并密封。

在上述技术方案的基础上，所述计量池的进气管和出气管上均套设有螺母，所述进气管和出气管通过螺母固定于计量池顶部。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：整体结构简单，成本低，不仅可以进行有氧反应，也可进行厌氧反应，适用范围广，且有氧反应和厌氧反应间转换时管路的拆卸安装便捷，转换方便，且可自动化实时监测，工作时可无人值守，同时呼吸仪整体不含电解液，因而无需进行繁琐的电解液检漏与更换工作。

附图说明

图1为本实用新型使用机械搅拌装置进行好氧反应的示意图；

图2为本实用新型使用磁力搅拌装置进行好氧反应的示意图；

图3为本实用新型使用机械搅拌装置进行厌氧反应的示意图；

图4为本实用新型使用磁力搅拌装置进行厌氧反应的示意图。

图中：1-恒温水浴锅，2-瓶盖，3-反应瓶，4-导气管，5-搅拌装置，6-计量池，7-第一竖轴管，8-第二竖轴管，9-斜接管，10-稳压室，11-出气管，12-进气管，13-流质，14-光计数器，15-导管，16-吸收瓶，17-磁子，18-磁力搅拌器，19-U型杯，20-试管，21-电机，22-搅拌杆，23-密封管，24-直管，25-转轴，26-连接管，27-进气口，28-出气口，29-气体收集袋，30-螺母，31-氧气瓶，32-气排。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参见图1所示，本实用新型提供一种微生物降解呼吸仪，可进行有氧反应也可进行厌氧反应，具体包括恒温水浴锅1、带瓶盖2的反应瓶3、计量池6和用于连接反应瓶3和计量池6的导管15。

反应瓶3位于恒温水浴锅1中，以进行控温实验。瓶盖2上设有与反应瓶3内部连通的导气管4，且反应瓶3内设有搅拌装置5，搅拌装置5为磁力搅拌装置或机械搅拌装置。瓶盖2的四周设有密封圈，当拧紧瓶盖2至反应瓶3的瓶口时密封圈受力发生形变，挤压瓶口使瓶盖2和瓶口间形成密封体系。导气管4和瓶盖2间涂有密封胶，保证导气管4和瓶盖2间的密封，反应瓶3内部形成一密封体系。惰性气体可通过导气管4导入反应瓶3内以保证反应瓶3内的厌氧环境，也可通过导气管4将微生物降解产生的气体导出反应瓶3，还可通过外部动力如蠕动泵将反应物料经导气管4导入反应瓶3中。

计量池6内设有第一竖轴管7、长度小于第一竖轴管7的第二竖轴管8以及位于第一竖轴管7下方且倾斜的斜接管9，第一竖轴管7和第二竖轴管8的下端口各连通一斜接管9的端部，斜接管9连通第二竖轴管8的端部固定于计量池6的内侧壁上，第一竖轴管7和第二竖轴管8的上端口与计量池6的内顶面间固定并密封，且斜接管9与第二竖轴管8连接的端部上设有稳压室10，具体的，斜接管9与第二竖轴管8连接处至计量池6内壁之间的部分为稳压室10，稳压室10用于对计量池6中气体骤变的流速缓冲。计量池6顶端设有与第一竖轴管7内部连通的出气管11，以及与第二竖轴管8内部连通的进气管12，计量池6的进气管12和出气管11上均套设有螺母30，进气管12和出气管11通过螺母30固定于计量池6顶部。

第一竖轴管7内装有流质13，且第一竖轴管7的下端设有光计数器14，光计数器14包括光发射管、光接收管、计量器和数据采集卡，流质13为水、油或其它液体，气体在通过第一竖轴管7内的流质13时产生气泡，光计数器14对产生的气泡个数进行计量，为使产生气泡的大小相同以便于后期计算气体体积，可在气体的管路上增加一些配件，便可保证每个气泡的大小在一定范围的气体流速下是相同的。

当导管15上设有用于吸收二氧化碳的吸收瓶16时，导管15的一端连接反应瓶3的导气管4，另一端连接计量池6的进气管12时进行厌氧反应，当导管15的一端连接反应瓶3的导气管4，另一端连接计量池6的出气管11，且计量池6的进气管12通入氧气时进行好氧反应。导管15的材质为橡胶。具体的通过以下实例对本实用新型微生物降解呼吸仪的应用进行具体说明。

参见图1所示，当使用机械搅拌装置进行好氧反应时，对于机械搅拌装置，机械搅拌装置包括位于瓶盖2上方的电机21及位于反应瓶3内的搅拌杆22，瓶盖2上还设有直管24，直管24和瓶盖2间涂有密封胶，电机21的转轴25穿设于瓶盖2内，搅拌杆22上套设有密封管23，搅拌杆22的上方位于直管24内，电机21的转轴25下方设有连接管26，电机21的转轴25通过连接管26与搅拌杆22相连，通过电机21带动搅拌杆22旋转以对反应瓶3内的反应物进行搅拌。电机21通过螺丝拧紧于电机21底座上，电机21底座与瓶盖2间固定，电机21上设有电源线，电源线与外部电源相连。

导管15的一端连接反应瓶3的导气管4，另一端连接计量池6的出气管11，且计量池6的进气管12连接氧气瓶31，氧气瓶31的氧气经第二竖轴管8、斜接管9、第一竖轴管7和导管15进入反应瓶3内，此时进行好氧反应，此时光计数器14计算测量出的气体量即为好氧反应时消耗的氧气量。进一步的，反应瓶3的导气管4和氧气瓶31间设有气排32，从而能够通过一个氧气瓶31和一个气排32给多个计量池6供气，气排32的一端可敞开，以便于对通入计量池6的氧气流速缓冲。

参见图2所示，当使用磁力搅拌装置进行好氧反应时，对于磁力搅拌装置，磁力搅拌装置包括位于反应瓶3内的磁子17以及位于恒温水浴锅1外底部的磁力搅拌器18，通过磁力搅拌器18控制反应瓶3中的磁子17的搅拌速度。

导管15的一端连接反应瓶3的导气管4，另一端连接计量池6的出气管11，且计量池6的进气管12连接氧气瓶31，氧气瓶31的氧气经第二竖轴管8、斜接管9、第一竖轴管7和导管15进入反应瓶3内，此时进行好氧反应，此时光计数器14计算测量出的气体量即为好氧反应时消耗的氧气量。

参见图3所示，当使用机械搅拌装置进行厌氧反应时，机械搅拌装置的结构及在反应瓶3上的布置与实例一的相同，且反应瓶3和计量池6间的导管15上设有吸收瓶16，吸收瓶16上设有进气口27和出气口28，且位于吸收瓶16处的导管15呈断裂状并形成两断口，即该处的导管15断开并形成两个断口，其中一断口连接吸收瓶16的进气口27，另一断口连接吸收瓶16的出气口28，吸收瓶16内装载有用于吸收二氧化碳的碱性溶液，碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾。

导管15的一端连接反应瓶3的导气管4，另一端连接计量池6的进气管12，且计量池6的出气管11连接气体收集袋29或敞开，此时进行厌氧反应。当吸收瓶16不装碱性溶液时，此时光计数器14计算测量出的气体量即为甲烷、二氧化碳等混合气体产生量，当吸收瓶16内装有碱性溶液时，此时光计数器14计算测量出的主要是甲烷气体产生量。

参见图4所示，当使用磁力搅拌装置进行厌氧反应时，磁力搅拌装置在反应瓶3上的布置与实例二相同，对于吸收瓶16，吸收瓶16包括位于反应瓶3内瓶口处的U型杯19，U型杯19为塑料材质且悬挂于瓶口处，导气管4伸入反应瓶3的部分位于U型杯19内，U型杯19的四周开设有多个开孔用于透气，U型杯19内放置有试管20，U型杯19具有一定的形变能力，且U型杯19的上部宽度大于下部的宽度，试管20固定于U型杯19内，且试管20内装载有用于吸收二氧化碳的碱性溶液。

导管15的一端连接反应瓶3的导气管4，另一端连接计量池6的进气管12，且计量池6的出气管11连接气体收集袋29或敞开，此时进行厌氧反应。当吸收瓶16不装碱性溶液时，此时光计数器14计算测量出的气体量即为甲烷、二氧化碳等混合气体量，当吸收瓶16内装有碱性溶液时，此时光计数器14计算测量出的主要是甲烷的气体量。

本实用新型的微生物降解呼吸仪，整体结构简单，成本低，不仅可以进行有氧反应，也可进行厌氧反应，适用范围广，且有氧反应和厌氧反应间转换时管路的拆卸安装便捷，本实用新型的微生物降解呼吸仪可自动化实时监测，工作时可无人值守，同时整体不含电解液，因而无需进行繁琐的电解液检漏与更换工作，极大地便于微生物降解反应的研究进行。

本实用新型不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种微生物降解呼吸仪，其特征在于，包括：

恒温水浴锅(1)；

带瓶盖(2)的反应瓶(3)，所述反应瓶(3)位于所述恒温水浴锅(1)中，所述瓶盖(2)上设有与所述反应瓶(3)内部连通的导气管(4)，且所述反应瓶(3)内设有搅拌装置(5)；

计量池(6)，所述计量池(6)内设有第一竖轴管(7)、长度小于第一竖轴管(7)的第二竖轴管(8)以及位于第一竖轴管(7)下方且倾斜的斜接管(9)，所述第一竖轴管(7)和第二竖轴管(8)的下端口各连通一斜接管(9)的端部，且斜接管(9)与第二竖轴管(8)连接的端部上设有稳压室(10)，所述计量池(6)顶端设有与所述第一竖轴管(7)内部连通的出气管(11)，以及与所述第二竖轴管(8)内部连通的进气管(12)，所述第一竖轴管(7)内装有流质(13)，且所述第一竖轴管(7)的下端设有光计数器(14)；

用于连接所述反应瓶(3)和计量池(6)的导管(15)，且当所述导管(15)上设有用于吸收二氧化碳的吸收瓶(16)时，所述导管(15)的一端连接所述反应瓶(3)的导气管(4)，另一端连接所述计量池(6)的进气管(12)时进行厌氧反应，当所述导管(15)的一端连接所述反应瓶(3)的导气管(4)，另一端连接计量池(6)的出气管(11)，且所述计量池(6)的进气管(12)通入氧气时进行好氧反应。

2.如权利要求1所述的一种微生物降解呼吸仪，其特征在于：所述搅拌装置(5)为磁力搅拌装置，所述磁力搅拌装置包括位于所述反应瓶(3)内的磁子(17)以及位于所述恒温水浴锅(1)外底部的磁力搅拌器(18)。

3.如权利要求2所述的一种微生物降解呼吸仪，其特征在于：所述吸收瓶(16)包括位于所述反应瓶(3)内瓶口处的U型杯(19)，所述导气管(4)伸入反应瓶(3)的部分位于所述U型杯(19)内，所述U型杯(19)的四周开设有多个开孔，所述U型杯(19)内放置有试管(20)，且所述试管(20)内装载有用于吸收二氧化碳的碱性溶液。

4.如权利要求1所述的一种微生物降解呼吸仪，其特征在于：所述搅拌装置(5)为机械搅拌装置，所述机械搅拌装置包括位于所述瓶盖(2)上方的电机(21)及位于所述反应瓶(3)内的搅拌杆(22)，所述瓶盖(2)上还设有直管(24)，所述电机(21)的转轴(25)穿设于所述瓶盖(2)内，所述搅拌杆(22)上套设有密封管(23)，所述搅拌杆(22)的上方位于直管(24)内，所述电机(21)的转轴(25)下方设有连接管(26)，所述电机(21)的转轴(25)通过连接管(26)与所述搅拌杆(22)相连。

5.如权利要求4所述的一种微生物降解呼吸仪，其特征在于：所述吸收瓶(16)位于反应瓶(3)和计量池(6)间的导管(15)上，所述吸收瓶(16)上设有进气口(27)和出气口(28)，且位于所述吸收瓶(16)处的导管(15)呈断裂状并形成两断口，其中一断口连接所述吸收瓶(16)的进气口(27)，另一断口连接所述吸收瓶(16)的出气口(28)，所述吸收瓶(16)内装载有用于吸收二氧化碳的碱性溶液。

6.如权利要求3或5任一项所述的一种微生物降解呼吸仪，其特征在于：所述碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾，所述瓶盖(2)的四周设有密封圈。

7.如权利要求1所述的一种微生物降解呼吸仪，其特征在于：还包括氧气瓶(31)，所述导管(15)的一端连接所述反应瓶(3)的导气管(4)，另一端连接计量池(6)的出气管(11)，且所述计量池(6)的进气管(12)连接氧气瓶(31)以进行好氧反应，所述反应瓶(3)的导气管(4)和氧气瓶(31)间设有气排(32)。

8.如权利要求1所述的一种微生物降解呼吸仪，其特征在于：还包括气体收集袋(29)，所述导管(15)的一端连接所述反应瓶(3)的导气管(4)，另一端连接所述计量池(6)的进气管(12)，且所述计量池(6)的出气管(11)连接所述气体收集袋(29)时以进行厌氧反应。

9.如权利要求1所述的一种微生物降解呼吸仪，其特征在于：所述斜接管(9)连通第二竖轴管(8)的端部固定于计量池(6)的内侧壁上，所述第一竖轴管(7)和第二竖轴管(8)的上端口与所述计量池(6)的内顶面间固定并密封。

10.如权利要求1所述的一种微生物降解呼吸仪，其特征在于：所述计量池(6)的进气管(12)和出气管(11)上均套设有螺母(30)，所述进气管(12)和出气管(11)通过螺母(30)固定于计量池(6)顶部。