[发明专利]一种可同时测定厌氧发酵液中总碱度、碳酸氢盐碱度、总挥发酸性脂肪酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及厌氧消化反应器运行检测技术，具体指一种可同时测定厌氧发酵液中总碱度TA、碳酸氢盐碱度BA、总挥发酸性脂肪酸VFA的方法，属于生物反应技术领域。

背景技术

厌氧消化技术处理有机垃圾，能在实现废物处理的同时回收能源，因而受到越来越广泛的关注。然而，厌氧反应器在运行过程极易出现酸化失稳现象。为保证反应器稳定运行，通常是使厌氧反应器在极低的负荷下运行，但这会导致反应器处理能力差且经济效率低。因此，对厌氧发酵反应过程参数的检测对控制厌氧反应器实际运行状态尤为重要。

在描述厌氧发酵稳定性运行状态众多参数中，VFA和碱度(包含BA和TA)的浓度被公认为是厌氧消化过程失稳理想预警参数之一。相对于pH值、气体成分、气体产量而言，通过VFA和碱度对厌氧消化过程状态进行检测更加可靠和快速。在国内外研究中，VFA和碱度已经被证实在厌氧消化过程中是一个很好的预警指标。因为VFA和碱度不仅是产甲烷过程中重要的中间产物，而且通过对VFA积累可判断出厌氧失衡的状况。但目前对VFA和碱度的检测方法多数只能测定其中一种，有些分析方法(如荷兰学者提出的VFA和碳酸氢盐联合碱度滴定方法)是针对传统常规碱度1000mg/L左右的厌氧发酵系统，不适用于高碱度和高VFA的餐厨垃圾发酵系统，且该方法只能测定废水中的BA和VFA。因此，迫切需求一种可同时简单、方便、可实现在线监测酸碱度的方法用以描述厌氧发酵实时运行状态。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种可在线测定厌氧发酵液中酸碱度的方法，本方法简单、方便，对碱度没有要求，能同时测定厌氧发酵液中总碱度、碳酸氢盐碱度、总挥发酸性脂肪酸的浓度，用以描述厌氧发酵实时运行状态。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种可同时测定厌氧发酵液中总碱度、碳酸氢盐碱度、总挥发酸性脂肪酸的方法，步骤如下，

1)取厌氧发酵液水样VmL，测定其初始pH值，记为pH₁并用浓度为c_amol/L的盐酸滴定至计算得到的pH电位，记为pH₂，此次滴定消耗的盐酸量记为Aml；该计算电位pH₂由公式(1)计算得到：

pH₂＝pKa(H₂CO₃)-lg([H₂CO₃]/[HCO₃^-])                 (1)

式中：pK_a(H₂CO₃)为H₂CO₃离解常数，取6.3；H₂CO₃为水样中游离碳酸的溶解量(mol/L)＝H*P，其中H等于CO₂在一定温度下溶解度系数，P：厌氧发酵体系中CO₂的分压；HCO₃^-为预估或根据经验确定的废水中碳酸氢盐碱度；

2)然后由步骤1)所述浓度的盐酸继续将水样由pH₂滴定至pH₃，且pH₃为4.3，此次滴定消耗的盐酸量记为Bml；

3)继续由步骤1)所述浓度的盐酸将水样由pH₃滴定至pH₄，pH₄为3.0，此次滴定消耗的盐酸量记为Cml；

4)在第3)步已被滴定的水样中通入氮气强曝气10min，此时滴定过程中产生的H₂CO₃分解为CO₂和水，曝气过程中CO₂完全逸出，而总挥发酸性脂肪酸VFA保留在水样中；然后用浓度为c_bmol/L的氢氧化钠反滴至pH₅，pH₅为6.5，反滴定消耗的氢氧化钠体积记为Dml；总碱度、碳酸氢盐碱度、总挥发酸性脂肪酸的计算公式如下，

第1)步操作时，先将厌氧发酵液10000转/分离心10min，然后再取上清液VmL作为厌氧发酵液水样，测定其初始pH值前先对厌氧发酵液水样进行稀释使总挥发酸性脂肪酸VFA含量不大于3mmoL。