一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法
【專利摘要】一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法，屬于廢水處理領(lǐng)域，特別涉及廢水厭氧處理及微生物發(fā)酵工程領(lǐng)域。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有污泥比產(chǎn)甲烷活性SMA測定方法準確性低及收集微量氣體困難的問題。本發(fā)明中，每2小時測量一次甲烷含量，首先測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置中的單片機控制壓力變送器實時監(jiān)測一號厭氧瓶中內(nèi)壓力變化，從而得到氣體總量；同時微量氣體收集裝置中的時間繼電器通過電磁閥打開或關(guān)閉微量氣體收集裝置，利用真空采樣管自動采集發(fā)酵氣體，并將真空采集管中收集的發(fā)酵氣體注入氣相色譜儀中進行甲烷含量分析，根據(jù)發(fā)酵氣體總產(chǎn)量與甲烷含量的關(guān)系得到甲烷產(chǎn)量，再根據(jù)比產(chǎn)甲烷活性計算公式得到比產(chǎn)甲烷活性。本發(fā)明用于廢水處理。
【專利說明】一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，特別涉及廢水厭氧處理及微生物發(fā)酵工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]厭氧生物處理是一種高效處理有機廢棄物的技術(shù)，目前正成為處理和利用工業(yè)有機廢水、污水廠剩余污泥、城市垃圾和畜禽糞便等最有效、前景最廣闊的手段之一。尤其在污水處理和污泥處理領(lǐng)域，厭氧生物處理技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢，如節(jié)省動力消耗、產(chǎn)生生物能源、污泥產(chǎn)量少、對氮磷需求量低和對某些難降解有機物的較好的處理能力，被越來越多地應(yīng)用于污水、污泥等的處理中。
[0003]厭氧生物處理是一個多微生物種群協(xié)同參與的過程，水解發(fā)酵菌群、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌群和同型產(chǎn)乙酸菌群組成非產(chǎn)甲烷菌，將有機大分子轉(zhuǎn)化成產(chǎn)甲烷菌群可直接利用的甲酸、乙酸、h2/co2、乙醇等少數(shù)幾種產(chǎn)甲烷菌的簡單底物。產(chǎn)甲烷菌是一種古菌，對環(huán)境條件的較敏感，因此，一個厭氧消化系統(tǒng)中產(chǎn)甲烷菌的活性是其運行效果的決定性因素。傳統(tǒng)測定揮發(fā)性懸浮固體VSS難以區(qū)分微生物菌體與其他有機物；輔酶f42(1、氫化酶等含量測定間接反映產(chǎn)甲烷菌活性，但是操作復(fù)雜，耗時長，易受環(huán)境影響；而產(chǎn)甲烷菌的比產(chǎn)甲烷活性SMA測定直接測定樣品在發(fā)酵最初一定時間內(nèi)消耗特定底物的產(chǎn)甲烷量，由于在底物飽和情況下，反應(yīng)初期為零級反應(yīng)，反應(yīng)速率不受底物濃度的影響，產(chǎn)甲烷量隨時間變化圖的最大斜率可換算成樣品的最大比產(chǎn)甲烷速率，直接、可靠、快速、操作簡便。厭氧生物處理中可用于反應(yīng)器接種階段測定接種污泥的最大產(chǎn)甲烷能力，為負荷控制提供參考；啟動和穩(wěn)定運行階段判斷反應(yīng)器的運行狀況，并為最佳運行條件提供參考。還能針對特定底物，考察并篩選發(fā)酵能力最好的樣品等。
[0004]目前，針對不同的污泥樣品，SMA的測定方法多樣，大多添加無機營養(yǎng)液，但由于發(fā)酵時間比較短，可不添加微量元素。采用的底物有甲酸、乙酸、h2/co2等產(chǎn)甲烷菌可直接利用的簡單物質(zhì)，尤其是自然界約70%甲烷的直接底物乙酸；乙酸、丙酸、丁酸等混合酸或樣品原生長環(huán)境底物，來模擬自然界或特定系統(tǒng)中產(chǎn)甲烷菌底物。根據(jù)樣品的濃度，如常以污泥的揮發(fā)性懸浮固體VSS間接表示系統(tǒng)內(nèi)微生物量，確定合適的添加量。產(chǎn)氣的測定與計算方法主要有排水法、玻璃注射器抽取法、壓力變送器復(fù)雜管路測定壓力法等。
[0005]排水法常以NaOH吸收發(fā)酵氣中C02、H2S等酸性氣體，排出量筒水的體積近似等于甲烷體積，堿性水溶液并不能將甲烷之外的雜質(zhì)氣體全部去除，且由于水本身有重量，較微量的氣體不足以將水壓出，精確性較低。同時，還需要經(jīng)常人工補充洗氣瓶內(nèi)的堿性液體，最大的問題是該方法不易收集氣體，氣體成分檢測難于進行。排水法也包括使用史氏發(fā)酵管進行排水的，但仍丨H準確性低，難以收集氣體。
[0006]玻璃注射器雖然可以收集氣體，但同樣屬粗放型產(chǎn)氣檢測方法，精確性差。注射器針頭插入?yún)捬跗績?nèi)，內(nèi)部產(chǎn)氣產(chǎn)生高于大氣壓的壓力，將注射塞栓頂出的體積代表內(nèi)部產(chǎn)氣體積。相比普通注射器，玻璃注射器雖然大大減小了塞栓與針筒之間的摩擦力，但是摩擦力仍舊存在，加上塞栓本身重力，較微量的氣體同樣難于檢測到。[0007]近些年，應(yīng)用壓力變送器越來越多地用于測定封閉反應(yīng)器內(nèi)由于產(chǎn)氣帶來的壓力變化，間接反映產(chǎn)氣量的方法。如厭氧發(fā)酵瓶連接三通，一端連接壓力變送器檢測內(nèi)部壓力，將信號傳輸于控制裝置轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)存儲，另一端連接電磁閥，接收控制系統(tǒng)傳輸?shù)膲毫π盘枺刂茪饴烽_閉，當壓力達到設(shè)定的值時，氣路打開時集氣袋收集氣體，并排盡多余氣體，氣路關(guān)閉，反復(fù)測定瓶內(nèi)壓力機氣體采集，計算累積產(chǎn)氣量。應(yīng)用壓力變送器間接反映產(chǎn)氣量的這種方法，由于是基于發(fā)酵瓶內(nèi)壓力變化達到設(shè)定值而進行氣樣采集、放氣，因此電路設(shè)計較復(fù)雜，且放氣較頻繁，瓶內(nèi)壓力及氣體環(huán)境變化較劇烈還會影響瓶內(nèi)微生物的代謝活動，而且采用集氣袋收集產(chǎn)出的氣體，例如最小的集氣袋大小為0.25L，這種集氣袋也不適用于SMA實驗短期微量氣體檢測及收集。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有污泥比產(chǎn)甲烷活性SMA測定方法準確性低及收集微量氣體困難的問題。本發(fā)明提供一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法。
[0009]一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法，該方法包括:
[0010]每間隔2小時測量一次甲烷產(chǎn)量，具體過程為:首先，采用測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量η，η為正數(shù)；同時，采用微量氣體收集裝置收集發(fā)酵氣體；
[0011 ] 然后，將所收集的發(fā)酵氣體注入氣相色譜儀中，得到發(fā)酵氣體中的甲烷含量；
[0012]最后，根據(jù)公式:甲烷產(chǎn)量=發(fā)酵氣體總產(chǎn)量X甲烷含量，獲得此時的甲烷產(chǎn)量；
[0013]根據(jù)M次獲得的M個甲烷產(chǎn)量及對應(yīng)收集發(fā)酵氣體的時間，獲得甲烷產(chǎn)量隨時間變化曲線，根據(jù)該曲線得出斜率K，K大于O且小于1，然后根據(jù)公式:比產(chǎn)甲烷活性=24*Κ/(VSS*V)，得到比產(chǎn)甲烷活性；M為大于I且小于等于36的正整數(shù)；
[0014]其中24表示24小時；K為斜率；VSS為污泥當中生物量的濃度；V為添加的污泥樣品的體積。
[0015]所述的測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置包括一號鐵架、顯示裝置、一號磁力攪拌器、三號注射針、密封筒、壓力變送器、開關(guān)電源和單片機；
[0016]一號鐵架的鐵夾用于固定壓力變送器，一號磁力攪拌器放置在一號鐵架的底盤上，三號注射針位于一號磁力攪拌器的正上方，所述三號注射針的頂端與密封筒的底端連接，所述密封筒的頂端與壓力變送器的壓力檢測端通過密封件連通，該壓力變送器用于檢測空筒內(nèi)的壓力，壓力變送器的電源輸入端連接開關(guān)電源的電源電壓輸出端，壓力變送器的壓力信號輸出端連接單片機的壓力信號輸入端，單片機的顯示信號輸出端與顯示裝置的顯示信號輸入端通過數(shù)據(jù)總線連接；
[0017]所述的微量氣體收集裝置包括二號鐵架、二號磁力攪拌器、一號注射針、二號注射針、電磁閥、真空采樣管和時間繼電器；
[0018]二號鐵架的鐵夾用于固定電磁閥，真空采樣管放置在二號鐵架的底盤上，一號注射針位于二號磁力攪拌器的正上方，一號注射針的末端通過軟管與電磁閥的輸入口連通，電磁閥的輸出口通過軟管與二號注射針的末端連通，二號注射針的針頭插進真空采樣管的管內(nèi)，電磁閥的控制端與時間繼電器的控制端連接。
[0019]采用測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量n，同時，采用微量氣體收集裝置收集發(fā)酵氣體的方法為:[0020]步驟Al、向一號厭氧瓶和二號厭氧瓶內(nèi)持續(xù)吹入氮氣5min?lOmin，然后分別向一號厭氧瓶和二號厭氧瓶內(nèi)注入營養(yǎng)液和底物母液；
[0021]步驟A2、分別向步驟Al中的一號厭氧瓶和二號厭氧瓶中加入污泥樣品和磁力攪拌器的轉(zhuǎn)子，IOmin后停止向一號厭氧瓶和二號厭氧瓶吹入氮氣，并立刻用膠塞密封一號厭氧瓶和二號厭氧瓶；
[0022]步驟A3、將一號厭氧瓶放置在測量氣體總產(chǎn)量的裝置的一號磁力攪拌器上；將二號厭氧瓶放置在微量氣體收集裝置的二號磁力攪拌器上，一號磁力攪拌器和二號磁力攪拌器的轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動，使營養(yǎng)液、底物母液和污泥樣品充分混合；
[0023]步驟A4、調(diào)節(jié)測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置的一號鐵架上的活動夾，使三號注射針的針頭插進一號厭氧瓶瓶內(nèi)；
[0024]步驟A5、調(diào)節(jié)微量氣體收集裝置的二號鐵架上的活動夾，使一號注射針的針頭插進二號厭氧瓶瓶內(nèi)；
[0025]步驟A6、將測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置中的一號鐵架、一號磁力攪拌器、一號厭氧瓶、三號注射針、密封筒、密封件和壓力變送器放入恒溫箱中；
[0026]步驟A7、將微量氣體收集裝置的二號磁力攪拌器、二號厭氧瓶、一號注射針、二號注射針、電磁閥和真空采樣管放入恒溫箱中；
[0027]步驟AS、開啟開關(guān)電源、顯示裝置和時間繼電器；
[0028]步驟A9、在顯示裝置上得到發(fā)酵氣體的總產(chǎn)量，在真空采樣管中收集發(fā)酵氣體。
[0029]—號磁力攪拌器和二號磁力攪拌器的轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動，使營養(yǎng)液、底物母液和污泥樣品充分混合，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時間為I小時至2小時。
[0030]步驟Al中所述的注入的營養(yǎng)液和底物母液的配置方法如下:
[0031]步驟Cl、準備兩份煮沸15min后的去離子水,每份去離子水中吹氮氣15min直至去離子水溫度與室溫相同；
[0032]步驟C2、向其中一份去離子水中加入營養(yǎng)物，使配置成的營養(yǎng)液中各成分的濃度為 KH2PO4 為 2500mg/L ；K2HPO4 為 1000mg/L，NH4Cl 為 1000mg/L ；MgCl2 為 100mg/L，半胱氨酸為 500mg/L,酵母粉為 200mg/L ；
[0033]步驟C3、向另一份去離子水中加入底物藥品，底物藥品的成分為甲酸鈉、乙酸鈉、丙酸鈉和丁酸鈉。
[0034]時間繼電器的時間設(shè)定為2小時。
[0035]所述真空采樣管的容量為5ml。
[0036]密封件采用玻璃螺紋密封件。
[0037]本發(fā)明用于廢水處理。
[0038]本發(fā)明所述的一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法，采用厭氧瓶、壓力變送器、單片機、時間繼電器、顯示裝置、電磁閥和真空采樣管。測量發(fā)酵氣體總量時，單片機控制壓力變送器實時監(jiān)測一號厭氧瓶中內(nèi)壓力變化，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得到氣體總量；收集微量氣體時，時間繼電器在設(shè)定時間內(nèi)通過電磁閥來開閉微量氣體收集裝置，利用真空采樣管自動采集發(fā)酵氣體。將真空采集管中收集的發(fā)酵氣體注入氣相色譜儀中進行測量甲烷含量。
[0039]本發(fā)明所述的一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法準確率高，相比現(xiàn)有污泥比產(chǎn)甲烷活性SMA測定方法準確率提高了 20%以上，且采用該方法很容易收集微量氣體，進一步提高了測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法的準確率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1為一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法的流程圖；
[0041]圖2為采用測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量和采用微量氣體收集裝置收集發(fā)酵氣體的方法流程圖；
[0042]圖3為測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖4為微量氣體收集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖5是【具體實施方式】九所述的實施例的實驗結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0045]【具體實施方式】一:參照圖1、圖2、圖3和圖4具體說明本實施方式，本實施方式所述的一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法，該方法包括:
[0046]每間隔2小時測量一次甲烷產(chǎn)量，具體過程為:
[0047]首先，采用測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量η，η為正數(shù)；同時，采用微量氣體收集裝置收集發(fā)酵氣體；
[0048]然后，將所收集的發(fā)酵氣體注入氣相色譜儀中，得到發(fā)酵氣體中的甲烷含量；
[0049]最后，根據(jù)公式:甲烷產(chǎn)量=發(fā)酵氣體總產(chǎn)量X甲烷含量，獲得此時的甲烷產(chǎn)量；
[0050]根據(jù)M次獲得的M個甲烷產(chǎn)量及對應(yīng)收集發(fā)酵氣體的時間，獲得甲烷產(chǎn)量隨時間變化曲線，根據(jù)該曲線得出斜率K，K大于O且小于1，然后根據(jù)公式:比產(chǎn)甲烷活性=24*Κ/VSS*V，得到比產(chǎn)甲烷活性；M為大于I且小于等于36的正整數(shù)；
[0051]其中24表示24小時；K為斜率；VSS為污泥當中生物量的濃度；V為添加的污泥樣品的體積。
[0052]采用測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量和采用微量氣體收集裝置收集發(fā)酵氣體在相同條件同步進行。
[0053]【具體實施方式】二:參照圖3和圖4具體說明本實施方式，本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法的進一步說明，所述的測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置包括一號鐵架1、顯示裝置9、一號磁力攪拌器2、三號注射針4、密封筒19、壓力變送器6、開關(guān)電源7和單片機8;
[0054]一號鐵架I的鐵夾用于固定壓力變送器6，一號磁力攪拌器2放置在一號鐵架I的底盤上，三號注射針4位于一號磁力攪拌器2的正上方，所述三號注射針4的頂端與密封筒19的底端連接，所述密封筒19的頂端與壓力變送器6的壓力檢測端通過密封件5連通，該壓力變送器6用于檢測空筒19內(nèi)的壓力，壓力變送器6的電源輸入端連接開關(guān)電源7的電源電壓輸出端，壓力變送器6的壓力信號輸出端連接單片機8的壓力信號輸入端，單片機8的顯示信號輸出端與顯示裝置9的顯示信號輸入端通過數(shù)據(jù)總線連接。
[0055]所述微量氣體收集裝置包括二號鐵架10、二號磁力攪拌器11、一號注射針13、二號注射針14、電磁閥17、真空米樣管16和時間繼電器15 ；
[0056]二號鐵架10的鐵夾用于固定電磁閥17，真空采樣管16放置在二號鐵架10的底盤上，一號注射針13位于二號磁力攪拌器11的正上方，一號注射針13的末端通過軟管與電磁閥17的輸入口連通，電磁閥17的輸出口通過軟管與二號注射針14的末端連通，二號注射針14的針頭插進真空采樣管16的管內(nèi)，電磁閥17的控制端與時間繼電器15的控制端連接。
[0057]測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置，在實際使用過程中，將裝有待檢測發(fā)酵氣體的密閉器皿放置在一號磁力攪拌器2上，由于一號磁力攪拌器2的轉(zhuǎn)子位于所述密閉器皿內(nèi)部，因此，裝有待檢測發(fā)酵氣體的密閉器皿放置在一號磁力攪拌器2上時，轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動，待營養(yǎng)液、底物母液和污泥樣品充分混合以后，將三號注射針4的針頭插入所述密閉器皿內(nèi)，使得三號注射針4內(nèi)部與密閉器皿內(nèi)部連通，此時，壓力變送器6測量的壓力就是密閉器皿內(nèi)部的壓力，單片機8實時通過壓力變送器6采集獲得密閉器皿內(nèi)部的壓力值，進而獲得密閉器皿中壓力變化情況，根據(jù)該壓力變化情況得到氣體總量。壓力與氣體總量的關(guān)系:根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，得出n=PV/RT。其中，P為監(jiān)測到的瓶內(nèi)壓力，單位為Pa ；V為頂空體積，單位為m3 ；n為氣體的物質(zhì)的量，單位為mol ；R為氣體常數(shù)，R的值為
8.31441 ±0.00026J/ (moL.K) ；T 為體系溫度 K。
[0058]微量氣體收集裝置，在實際使用過程中，將裝有待檢測發(fā)酵氣體的密閉器皿放置在二號磁力攪拌器11上，由于二號磁力攪拌器11的轉(zhuǎn)子18位于所述密閉器皿內(nèi)部，因此，裝有待檢測發(fā)酵氣體的密閉器皿放置在二號磁力攪拌器11上時，轉(zhuǎn)子18開始轉(zhuǎn)動，待營養(yǎng)液、底物母液和污泥樣品充分混合以后，將三號注射針4的針頭插入所述密閉器皿內(nèi)，使得三號注射針4內(nèi)部與密閉器皿內(nèi)部連通，此時，開啟時間繼電器，通過時間繼電器開啟和關(guān)閉電磁閥，從而保證整個微量氣體采集裝置的氣路的開啟和關(guān)閉。電磁閥每開啟一次，一個真空采樣管16采集一次發(fā)酵氣體，直至發(fā)酵時間結(jié)束，多個真空采集管6采集多個時段的發(fā)酵氣體，然后再將收集的各個時段的發(fā)酵氣體注入氣相色譜儀中，分析各個時段發(fā)酵氣體中的甲烷含量。本實施方式所述的所述微量氣體收集裝置，使得測量污泥比產(chǎn)甲烷活性方法中收集微量氣體非常容易，且該微量氣體收集裝置，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，進一步提高了測量污泥比產(chǎn)甲烷活性方法的準確性。
[0059]【具體實施方式】三:參照圖2具體說明本實施方式，本實施方式是對【具體實施方式】二所述的一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法作進一步說明，采用測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量η，同時，采用微量氣體收集裝置收集發(fā)酵氣體的方法為:
[0060]步驟Al、向一號厭氧瓶3和二號厭氧瓶12內(nèi)持續(xù)吹入氮氣5min?IOmin,然后分別向一號厭氧瓶3和二號厭氧瓶12內(nèi)注入營養(yǎng)液和底物母液；
[0061]步驟A2、分別向步驟Al中的一號厭氧瓶3和二號厭氧瓶12中加入污泥樣品和磁力攪拌器的轉(zhuǎn)子，IOmin后停止向一號厭氧瓶3和二號厭氧瓶12吹入氮氣，并立刻用膠塞密封一號厭氧瓶3和二號厭氧瓶12 ；
[0062]步驟A3、將一號厭氧瓶3放置在測量氣體總產(chǎn)量的裝置的一號磁力攪拌器2上；將二號厭氧瓶12放置在微量氣體收集裝置的二號磁力攪拌器11上，一號磁力攪拌器2和二號磁力攪拌器11的轉(zhuǎn)子18開始轉(zhuǎn)動，使營養(yǎng)液、底物母液和污泥樣品充分混合；
[0063]步驟A4、調(diào)節(jié)測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置的一號鐵架I上的活動夾，使三號注射針4的針頭插進一號厭氧瓶3瓶內(nèi)；
[0064]步驟A5、調(diào)節(jié)微量氣體收集裝置的二號鐵架10上的活動夾，使一號注射針13的針頭插進二號厭氧瓶12瓶內(nèi)；
[0065]步驟A6、將測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置中的一號鐵架1、一號磁力攪拌器2、一號厭氧瓶3、三號注射針4、密封筒19、密封件5和壓力變送器6放入恒溫箱中；
[0066]步驟A7、將微量氣體收集裝置的二號磁力攪拌器11、二號厭氧瓶12、一號注射針13、二號注射針14、電磁閥17和真空米樣管16放入恒溫箱中；
[0067]步驟AS、開啟開關(guān)電源7、顯示裝置9和時間繼電器15 ；
[0068]步驟A9、在顯示裝置上得到發(fā)酵氣體的總產(chǎn)量，在真空采樣管16中收集發(fā)酵氣體。
[0069]【具體實施方式】四:本實施方式是對【具體實施方式】三所述的一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法的進一步說明，本實施方式中，一號磁力攪拌器2和二號磁力攪拌器11的轉(zhuǎn)子18開始轉(zhuǎn)動，使營養(yǎng)液、底物母液和污泥樣品充分混合，轉(zhuǎn)子18轉(zhuǎn)動時間為I小時至2小時。
[0070]【具體實施方式】五:本實施方式是對【具體實施方式】三所述的一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法的進一步說明，本實施方式中，步驟Al中所述的注入的營養(yǎng)液和底物母液的配置方法如下:
[0071]步驟Cl、準備兩份煮沸15min后的去離子水,每份去離子水中吹氮氣15min直至去離子水溫度與室溫相同；
[0072]步驟C2、向其中一份去離子水中加入營養(yǎng)物，使配置成的營養(yǎng)液中各成分的濃度為 KH2PO4 為 2500mg/L ；K2HPO4 為 1000mg/L，NH4Cl 為 1000mg/L ；MgCl2 為 100mg/L，半胱氨酸為 500mg/L,酵母粉為 200mg/L ；
[0073]步驟C3、向另一份去離子水中加入底物藥品，底物藥品的成分為甲酸鈉、乙酸鈉、丙酸鈉和丁酸鈉。
[0074]【具體實施方式】六:本實施方式是對【具體實施方式】三所述的一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法的進一步說明，本實施方式中，時間繼電器15的時間設(shè)定為2小時。
[0075]【具體實施方式】七:本實施方式是對【具體實施方式】三所述的一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法的進一步說明，本實施方式中，所述真空采樣管16的容量為5ml。
[0076]【具體實施方式】八:本實施方式是對【具體實施方式】二所述的一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法的進一步說明，本實施方式中，密封件5采用玻璃螺紋密封件。
[0077]【具體實施方式】九、:本實施方式是說明一個實施例，參照圖1、圖2、圖3、圖4和圖5具體說明本實施方式。測定污泥比產(chǎn)甲烷活性包括兩部分，一部分是得到發(fā)酵氣體的總產(chǎn)量，另一部分是收集微量的發(fā)酵氣體并對收集的發(fā)酵氣體注入氣相色譜儀中得到發(fā)酵氣體中的甲烷含量，本發(fā)明中所述的微量是指小于等于5ml的發(fā)酵氣體。
[0078]該實施例中污泥樣品為非厭氧顆粒污泥。污泥樣品取自35°C污泥厭氧消化CSTR反應(yīng)器。污泥樣品的性質(zhì)見表I。
[0079]表I
[0080]
【權(quán)利要求】
1.一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法，其特征在于，該方法包括: 每間隔2小時測量一次甲烷產(chǎn)量，具體過程為: 首先，采用測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量η，η為正數(shù)；同時采用微量氣體收集裝置收集發(fā)酵氣體； 然后，將所收集的發(fā)酵氣體注入氣相色譜儀中，得到發(fā)酵氣體中的甲烷含量； 最后，根據(jù)公式:甲烷產(chǎn)量=發(fā)酵氣體總產(chǎn)量X甲烷含量，獲得此時的甲烷產(chǎn)量； 根據(jù)M次獲得的M個甲烷產(chǎn)量及對應(yīng)收集發(fā)酵氣體的時間，獲得甲烷產(chǎn)量隨時間變化曲線，根據(jù)該曲線得出斜率K，K大于O且小于1，然后根據(jù)公式:比產(chǎn)甲烷活性=24*Κ/(VSS*V)，得到比產(chǎn)甲烷活性；M大于I且小于等于36的正整數(shù)； 其中24表示24小時；K為斜率；VSS為污泥當中生物量的濃度；V為添加的污泥樣品的體積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法，其特征在于，所述的測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置包括一號鐵架(1)、顯示裝置(9)、一號磁力攪拌器(2)、三號注射針(4)、密封筒(19)、壓力變送器(6)、 開關(guān)電源(7)和單片機(8)； 一號鐵架(1)的鐵夾用于固定壓力變送器(6)，一號磁力攪拌器(2)放置在一號鐵架Cl)的底盤上，三號注射針(4)位于一號磁力攪拌器(2)的正上方，所述三號注射針(4)的頂端與密封筒(19)的底端連接，所述密封筒(19)的頂端與壓力變送器(6)的壓力檢測端通過密封件(5)連通，該壓力變送器(6)用于檢測空筒(19)內(nèi)的壓力，壓力變送器(6)的電源輸入端連接開關(guān)電源(7)的電源電壓輸出端，壓力變送器(6)的壓力信號輸出端連接單片機(8)的壓力信號輸入端，單片機(8)的顯示信號輸出端與顯示裝置(9)的顯示信號輸入端通過數(shù)據(jù)總線連接； 所述的微量氣體收集裝置包括二號鐵架(10)、二號磁力攪拌器(11)、一號注射針(13)、二號注射針(14)、電磁閥(17)、真空采樣管(16)和時間繼電器(15); 二號鐵架(10)的鐵夾用于固定電磁閥(17)，真空采樣管(16)放置在二號鐵架(10)的底盤上，一號注射針(13)位于二號磁力攪拌器(11)的正上方，一號注射針(13)的末端通過軟管與電磁閥(17)的輸入口連通，電磁閥(17)的輸出口通過軟管與二號注射針(14)的末端連通，二號注射針(14)的針頭插進真空采樣管(16)的管內(nèi)，電磁閥(17)的控制端與時間繼電器(15)的控制端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法，其特征在于，采用測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量n，同時采用微量氣體收集裝置收集發(fā)酵氣體的方法為: 步驟Al、向一號厭氧瓶(3)和二號厭氧瓶(12)內(nèi)持續(xù)吹入氮氣5min~lOmin，然后分別向一號厭氧瓶(3)和二號厭氧瓶(12)內(nèi)注入營養(yǎng)液和底物母液； 步驟A2、分別向步驟Al中的一號厭氧瓶(3)和二號厭氧瓶(12)中加入污泥樣品和磁力攪拌器的轉(zhuǎn)子，IOmin后停止向一號厭氧瓶(3)和二號厭氧瓶(12)吹入氮氣，并立刻用膠塞密封一號厭氧瓶(3)和二號厭氧瓶(12)； 步驟A3、將一號厭氧瓶(3)放置在測量氣體總產(chǎn)量的裝置的一號磁力攪拌器(2)上；將二號厭氧瓶(12 )放置在微量氣體收集裝置的二號磁力攪拌器(11)上，一號磁力攪拌器(2 )和二號磁力攪拌器(11)的轉(zhuǎn)子(18)開始轉(zhuǎn)動，使營養(yǎng)液、底物母液和污泥樣品充分混合；步驟A4、調(diào)節(jié)測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置的一號鐵架(1)上的活動夾，使三號注射針(4)的針頭插進一號厭氧瓶(3)瓶內(nèi)； 步驟A5、調(diào)節(jié)微量氣體收集裝置的二號鐵架(10)上的活動夾，使一號注射針(13)的針頭插進二號厭氧瓶(12)瓶內(nèi)； 步驟A6、將測量發(fā)酵氣體總產(chǎn)量的裝置中的一號鐵架(1)、一號磁力攪拌器(2)、一號厭氧瓶(3)、三號注射針(4)、密封筒(19)、密封件(5)和壓力變送器(6)放入恒溫箱中； 步驟A7、將微量氣體收集裝置的二號磁力攪拌器(11)、二號厭氧瓶(12)、一號注射針(13)、二號注射針(14)、電磁閥(17)和真空采樣管(16)放入恒溫箱中； 步驟AS、開啟開關(guān)電源(7)、顯示裝置(9)和時間繼電器(15)； 步驟A9、在顯示裝置上得到發(fā)酵氣體的總產(chǎn)量，在真空采樣管(16)中收集發(fā)酵氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法，其特征在于，一號磁力攪拌器(2)和二號磁力攪拌器(11)的轉(zhuǎn)子(18)開始轉(zhuǎn)動，使營養(yǎng)液、底物母液和污泥樣品充分混合，轉(zhuǎn)子(18)轉(zhuǎn)動時間為I小時至2小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法，其特征在于，步驟Al中所述的注入的營養(yǎng)液和底物母液的配置方法如下: 步驟Cl、準備兩份煮沸15min后的去離子水，每份去離子水中吹氮氣15min直至去離子水溫度與室溫相同； 步驟C2、向其中一份去離子水中加入營養(yǎng)物，使配置成的營養(yǎng)液中各成分的濃度為KH2PO4 為 2500mg/L ；K2HPO4 為 1000mg/L，NH4Cl 為 1000mg/L ；MgCl2 為 100mg/L，半胱氨酸為500mg/L,酵母粉為 200mg/L ； 步驟C3、向另一份去離子水中加入底物藥品，底物藥品的成分為甲酸鈉、乙酸鈉、丙酸鈉和丁酸鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法，其特征在于，時間繼電器(15)的時間設(shè)定為2小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法，其特征在于，所述真空采樣管(16)的容量為5ml。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種測定污泥比產(chǎn)甲烷活性的方法，其特征在于，密封件(5)采用玻璃螺紋密封件。
【文檔編號】G01N30/02GK103728396SQ201410042033
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】李相昆, 祝夢婷, 儲昭瑞, 張 杰 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)