[發明專利]一種適于沼氣干發酵過程研究的試驗裝置

無效

• 申請號: 201210195859.3
• 申請日: 2012-06-14
• 公開（公告）號: CN102690753A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 朱繼英;李偉;王相友;李永軍
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C12M1/107
• 分類號: C12M1/107
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明提供一種沼氣干發酵試驗研究反應裝置，具體是可以在不破壞厭氧發酵環境的條件下實施取樣，對厭氧干發酵過程進行研究。

背景技術

沼氣干發酵反應體系中的總固體含量可達到20-50%，與傳統濕發酵相比，明顯提高了容積產能能力，節約水資源和能源，并且產生的沼液少，廢渣含水量低，后續處理費用低。目前干發酵技術已經成為厭氧發酵研究的熱點和主要發展趨勢。

然而，干發酵中底物是以不流動的固態存在，難以攪拌，并且存在嚴重的異質性，使得反應中間產物、發酵微生物細胞及能量在介質中的傳遞和擴散受到嚴重限制。發酵過程中底物的特性在時間和空間（尤其是縱向上）的分布上均存在較大的差異，極易造成中間代謝產物在局部區域過度積累，最終導致酸中毒甚至發酵失敗。因此針對不同的發酵基質，明確厭氧干發酵過程中基質特性在時間和空間上的變化規律，是保證厭氧干發酵順利進行的前提條件。

沼氣發酵過程需要厭氧的環境。目前，國內外對厭氧干發酵過程的研究均是采用破壞性試驗，即同時做多個發酵罐，定期取出一罐對其物料特性進行分析。這種方法由于多采用小型發酵罐，很難對物料特性進行空間差異分析，與實際的生產工況不符，不能對實際生產過程進行準確的預測。另外，同時做多個發酵罐，也給試驗增添了很多的麻煩?？v觀沼氣干發酵試驗研究和生產的現狀，急需一種在不破壞沼氣厭氧發酵環境的條件下，能實施多次間隔取樣，對厭氧干發酵過程進行預測或實時檢測的試驗裝置。

發明內容

本發明的目的是解決目前沼氣干發酵試驗難以對物料特性進行空間差異分析的問題，提供一種在不破壞沼氣厭氧發酵環境的條件下，能對固態物料實施多次間隔取樣，對厭氧干發酵過程進行研究的試驗裝置。其技術方案為：

包括發酵罐罐體、上端蓋、下端蓋、循環水浴加熱裝置、傳感器、儲氣罐、取樣器和支架，其中發酵罐罐體包括發酵室和保溫室，上端蓋包括蓋板、取樣口、出氣口和傳感器插口，下端蓋包括蓋板和出料口，其特征在于：發酵罐罐體為2個同心圓筒，內筒為發酵室，內外筒間隙為保溫室，保溫室上下兩端通過圓環形內外筒連接板密封連接，上端蓋板中部沿圓周方向均布有多個球閥取樣口和傳感器插口，中間有1個出氣口。

所述的圓環形內外筒連接板，內徑略小于發酵室內徑，外徑略大于保溫室外徑，分別通過螺栓、螺母和硅膠墊將發酵罐體與上下端蓋連接。

所述的球閥取樣口內徑略大于取樣器外徑，球閥通過螺紋連接固定在上端蓋板上，上端口蒙以橡膠皮，其上開有口徑略小于取樣器外徑的圓口。

所述的傳感器帶有螺紋連接，傳感器（溫度傳感器、pH傳感器等）與上蓋之間通過螺紋連接，不插傳感器時以螺釘密封。

所述的出氣口連接1個三通閥，一端連接儲氣罐，另一端裝1個閥門，用于氣體采樣分析。

所述的保溫室采用水浴保溫，保溫水由恒溫循環水浴鍋提供。保溫室外筒上下兩端的出水口和進水口分別與循環水浴鍋的進水管和出水管連接。

所述的斜口滑管式取樣器，由兩個半邊鋼管附著在內徑略小管口密封的鋼管上，半邊鋼管的取料端為斜口，取樣時先將取樣器插入球閥取樣口上端連接管，打開球閥，通過球閥先將取樣器的半邊管插入發酵底物，然后插入另一半邊管，實現在密閉狀態下對固態物料的取樣。

工作原理：本發明采用球閥做為取樣口，配合橡膠皮和斜口滑管式取樣器實現密閉狀態下取樣。取樣時先將取樣器的兩個半邊管退回封口鋼管上，然后將取樣器插入球閥取樣口上連接管的橡膠皮，橡膠皮緊貼取樣器保證密封，打開球閥，插入取樣器，然后將某個半邊管利用其尖銳鋒利的斜口插入發酵底物，之后再將另一半邊管插入，發酵料進入兩個半邊管形成的空腔，實現取樣。取樣完成后輕輕轉動取樣器，然后提起至球閥上連接管，先關閉球閥，再取出取樣器。緩慢將某半邊管退回封口鋼管，此時的樣品與罐內底物的縱向分布相同，將樣品分段收集，研究發酵料特性在發酵罐縱向空間上的差異。

本發明與現有技術相比，解決了目前沼氣干發酵試驗難以通過單個發酵罐連續進行，難以對固態發酵底物進行取樣和發酵罐出料困難，以及小型破壞性試驗不能對物料特性進行空間差異分析的問題，提供了一種在不破壞沼氣厭氧發酵環境和發酵底物縱向分布狀態的條件下，能實施多次間隔取樣，對厭氧干發酵過程進行預測或實時檢測的試驗裝置，而且發酵罐底部可以敞開出料，便于清洗，利于實驗室操作。

附圖說明

圖1是本發明實施例的結構示意圖。

圖2是圖1所示實施例中發酵罐上端蓋結構示意圖。

圖3是本發明實施例中取樣器的結構示意圖。