[發明專利]一種厭氧消化過程中氣體產生的動態監測方法及其裝置

有效

• 申請號: 201310053258.3
• 申請日: 2013-02-19
• 公開（公告）號: CN103991955A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 黃斌;邢穎娜;陳欣;史奕
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽應用生態研究所
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;李穎

技術領域

本發明涉及厭氧處理過程監測，具體是一種厭氧消化過程中氣體產生的動態監測方法及其裝置。?

背景技術

在厭氧消化過程研究中，厭氧消化體系氣體產生的測定一般采用排水法，這種方法的原理是先將氣室中充滿水，當氣體產生進入氣室的同時將等體積的水排出，從而測定氣體體積。對于很小規模的厭氧消化體系，其總產氣量不大，可以使用較大的氣室一次性收集所有氣體，此時采用排水法也較方便、簡捷。但是，對于規模較大的厭氧消化體系,因產氣量較多，如果使用排水法監測產氣量，要么用很大的氣室一次性收集所有氣體；要么用常規大小的氣室多次收集產生的氣體。其中，采用很大的氣室的辦法在實驗室研究中一般并不可行，采用常規氣室收集則需要實驗人員適時將氣室內部氣體排出，從而耗費很多時間和精力用于維護。排水法的另一個缺點是該法收集的氣體一般為溶解度較低的甲烷、氫氣等，而溶解度較大的二氧化碳和硫化氫等則在會在氣體收集過程中通過被動擴散和主動排水過程而有較大程度的流失，不但污染室內環境，也只能近似地反映厭氧氣體的產生總量，更不易反映厭氧氣體排放速率的動態變化。?

厭氧消化體系產氣的特點是產氣速率相對較低且波動幅度較大，目前市場上已有的各種氣體流量計的測定范圍往往高于一般厭氧過程的產氣速率，而且要求的工作壓力較大，一般適用于工業生產環境中天然氣、煤氣、液化氣等氣體流量的測定，不適用于產氣速率相對較小且變化不定的厭氧消化體系的監測。?

發明內容

為了克服現有排水法的不足，本發明目的在于提供一種厭氧消化過程的氣體產生的動態監測方法及其裝置。?

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：?

一種厭氧消化過程中氣體產生的動態監測裝置，其特征在于：包括厭氧消化體系、氣相壓力變化范圍控制單元、無閥式氣體外排單元、外排氣體有害組分去除單元和氣體排放時間點記錄單元；?

其中氣相壓力變化范圍控制單元包活U型液管和液位控制器；厭氧消化體系的氣相部分通過耐腐蝕軟管分別與U型液管一端和無閥式氣體外排單元相連通；?

U型液管的另一端通過導線與液位控制器連接，所述液位控制器通過導線分別與無閥式氣體外排單元和氣體排放時間點記錄單元相連；無閥式氣體外排單元再通過耐腐蝕軟管與外排氣體有害組分去除單元相連。?

所述U型液管一端通過耐腐蝕軟管與厭氧消化體系的氣相部分聯通，另一端內配有懸垂導電探頭，懸垂導電探頭通過導線與液位控制器連接。?

所述內配有懸垂導電探頭的U型液管端聯通有密封氣袋，所述U型液管內配有3個懸垂導電探頭，三個懸垂導電探頭由同一水平高度向下懸垂。?

所述三個懸垂導電探頭具有高度差，其中，兩個低位點的懸垂導電探頭的相對高度相同。?

所述厭氧消化體系的氣相部分通過耐腐蝕軟管與裝水的容器相連，軟管插入水面以下，用于非正常停電時以氣泡形式被動排放厭氧消化體系產生的氣體。?

所述無閥式氣體外排單元通過耐腐蝕軟管與設于外排氣體有害組分去除單元上的倒置三角漏斗相連；外排氣體經過倒置三角漏斗與承有硫酸銅溶液的外排氣體有害組分去除單元的硫酸銅溶液液面接觸。?

利用厭氧消化過程中氣體產生的動態監測裝置的動態監測方法，厭氧消化過程中，在厭氧消化體系內進行厭氧消化過程，產生的氣體改變氣相壓力,氣相壓力的升高與降低分別推動氣相壓力變化范圍控制單元中U型液管的常壓密閉端的液面上升接觸高位點的懸垂導電探頭，與液面降低至低位點的懸垂導電探頭以下，將信號分別傳遞給無閥式氣體外排單元和氣體排放時間點記錄單元，實現對厭氧消化處理過程中產生氣體的定量的排放與記錄，從而一定精度上實現氣體產生的實時、動態監測。?

所述無閥式氣體外排單元通過耐腐蝕軟管與設于外排氣體有害組分去除單元上的倒置三角漏斗相連；外排氣體經過倒置三角漏斗與承有硫酸銅溶液的外排氣體有害組分去除單元的硫酸銅溶液液面接觸。所述硫酸銅溶液濃度為0.1-0.8N。?

本發明所具有的優點是：?

1．本發明裝置實現動態監測厭氧消化體系的氣體產生過程，大大降低實驗人員的現場維護要求；?

2．本發明裝置與方法能夠適合動態監測在較大范圍內變動的厭氧氣體產生過程，監測靈敏度可以根據實驗的具體要求進行調節，適用范圍廣泛；?

3．本發明裝置中采用無閥式的氣體外排單元與外排氣體有害組分去除單元的聯合使用，大大降低來自厭氧消化產生的有害氣體組分對監測設備長期運行和實驗實驗室環境的不利影響，適用于室內外厭氧消化過程研究。?