[發明專利]一種厭氧發酵體系中氣體樣品和/或液體樣品的收集方法

在審

• 申請號: 201410005250.4
• 申請日: 2014-01-06
• 公開（公告）號: CN103698165A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 楊富裕;高鳳芹;張蘊薇;周禾;吳春會
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01N1/22
• 分類號: G01N1/22;G01N1/14
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;王春霞

技術領域

本發明涉及厭氧發酵體系中氣體樣品和/或液體樣品的收集方法。

背景技術

當今世界，化石能源緊張，已對許多國家政治、經濟等產生了重要影響。全世界能源總消費量每年約為130×10⁸t（標準煤），其中化石能源占80％以上，致使不可再生的化石能源正面臨枯竭。據美國地質局估計：全世界石油儲量為3萬億桶，頂峰將在2030年出現；煤炭最多也只能維持200年左右的時間；世界天然氣儲量大約為177萬億立方米，80年內枯竭。同時，大量消費化石能源所排放的SO₂和CO₂已嚴重威脅人類賴以生存的生態環境。面對即將到來的能源與生態危機，節能降耗、開發利用清潔的可再生新能源的迫切性和必要性日益顯現出來，生物質能源是重要的可再生能源之一，沼氣是生物能源中較具開發前景的一類可再生能源，沼氣作為一種便于運輸，用途廣泛（加熱、動力、能源）的可再生能源，具有很多不可替代的優點，是一種具有很好發展前景的新能源，受到世界各國廣泛關注，對我國新農村的發展建設更具有深遠的意義。能源消費結構從煤炭向化石能源（石油、天燃氣）轉變，進一步向綠色可再生能源的過渡將是實現經濟和社會可持續發展的必然之路。因此，美國、日本、歐洲等國家正在大力開發利用生物質能等可再生能源，每年增長率達30％以上。歐盟的戰略目標是，到2020年生物燃氣將占整個歐盟生物質能的20％；瑞典2007年生物燃氣已占全國15％，并計劃于2020年成為世界上第一個不依賴石油的國家；我國《可再生能源中長期發展規劃》提出，到2010年，中國沼氣年利用量達到190億立方米，到2020年達到440億立方米。

隨著工農業生產迅速發展，城市規模不斷擴大以及畜牧業的高度集約化與工廠化經營，城市污水及家畜排泄物的產生量呈上升趨勢，其含有大量的重金屬、細菌、病原菌及病毒等，如不經處理隨意排放，將嚴重影響環境衛生和人類健康。同時污水和家畜排泄物中還含有微生物生長所需的有機質和N、P、K等營養物質，如果不合理利用，又將造成資源的浪費。如何能夠高效合理的變廢為寶，生產清潔、可再生能源成為我們當前急需解決的問題。沼氣生產可以有效的改善或解決以上問題，還可以緩解能源短缺，促進經濟和社會的可持續發展。

但以木質纖維素如秸稈、稻草及草本能源植物等為原料高效生產沼氣并逐漸產業化的過程中依然存在很多亟待解決的技術瓶頸和機理問題：如木質纖維素高效降解技術及機理研究；高效低成本沼氣發酵工藝的優化與控制；高效、低成本菌種的開發和利用；木質纖維素原料發酵產沼氣過程中微生物種群演替、結構和相互關系及重要功能基因的開發利用；微生物利用植物細胞壁的機理等。因此，高效利用木質纖維素原料產沼氣，還必須加強相關技術和機理研究，從根本上解決產氣量低、甲烷含量低及效率低的問題。

為解決上述問題實驗室開展了大量相關研究，在研究過程中氣體成分的動態監測和液體成分實時分析就成為評價試驗結果的必要指標。但沼氣生產過程發酵體系的甲烷菌是一種嚴格厭氧菌，氧氣對甲烷菌的影響是致命的，一旦接觸到空氣，整個發酵體系就會受到影響甚至發酵停止，難以達到最終的研究目的。因此，在這種微型厭氧發酵體系中如何收集氣體和液體樣品進行指標分析，確保體系的厭氧環境就顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的是提供一種厭氧發酵體系中氣體樣品和/或液體樣品的收集方法，可對厭氧發酵產沼氣中氣體和液體樣品進行收集，利于氣體和液體成分方便、快捷、準確以及實時檢測分析，保證發酵體系的厭氧環境。

本發明所提供的一種厭氧發酵體系中氣體樣品和/或液體樣品的收集方法，包括如下步驟：

將三通管通過一管路與厭氧發酵體系的出口密封連接，通過下述1）和/或2）的方法進行收集：

1）控制所述三通管的開關，使所述三通管的進口管路和至少1個出口管路相連通，且使所述三通管的出口管路與一氣體收集裝置相連接，即實現所述厭氧發酵體系中氣體樣品的收集；

2）控制所述三通管的開關，使所述三通管的進口管路和1個出口管路相連通，且使所述三通管的出口管路與一注射器相連通；將所述注射器的活塞拉動至預定刻度，則在所述活塞內外壓力差的作用下，所述厭氧發酵體系中的液體樣品被吸入至所述注射器內。

上述收集方法中，所述氣體收集裝置包括一帶有精密刻度的集氣瓶和一水槽；收集氣體樣品時，裝滿水的所述集氣瓶倒置于所述水槽中，并將所述三通管的出口管路伸入至所述集氣瓶中，即可通過排水法收集氣體。