[发明专利]厌氧发酵气体评估装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于气体检测领域，涉及一种厌氧发酵气体评估装置及方法。

背景技术

微生物的发酵过程中产生的尾气组分，代表着发酵过程中的物质变化情况。尤其是发酵过程中产生的氨气、硫化氢等气体排放特征，对农业粪便堆肥中的组分调节、厌氧发酵的技术组合优化、以及发酵能源的高效利用和环境净化具有重要指导意义。

目前市场的气体检测设备，主要用于开放式或者半开放式的有氧或者微氧环境下气体测定，而针对厌氧发酵的尾气在线检测研发鲜少，由于厌氧发酵对于发酵环境有一定的要求，因此，设计一种适合厌氧发酵的尾气在线检测设备，对于厌氧发酵过程的气体排放特征的研究具有重要的意义。

国内针对厌氧发酵气体的测定方法主要有：楚莉莉等，为研究不同配比猪粪、小麦秸秆混合厌氧发酵产期特征，自主设置了可恒温厌氧发酵装置，由发酵装置、集气装置及控温装置3部分组成，气体测定采用抽气收集，配套相关气体测定装置进行分析。

刘艺在甲烷菌分离纯化和产期效果研究中，对甲烷菌在物料厌氧发酵产气测定分析中，采用水压法进行气体收集，按照国标的化学吸收法进行气体的测定分析。

现在厌氧发酵的尾气测定，主要采用人工抽气的方式，将发酵中的气体抽出，进行化学分析测定，这种方式存在抽气不充分，气体产气量会在抽取的过程中损失，导致测定数据存在差异性，同时由于抽气方式会影响发酵环境中的温度、湿度等环境指标变化，破坏密闭反应环境条件，从而影响厌氧发酵后期运行，因此大部分发酵气体测定实验需要设置多个平行反应样品，用于阶段性的检测，这样不仅实验工作量大，且每个样品之间的个体差异性大，数据分析难度大。

目前，没有关于厌氧发酵尾气的检测设备，现有的厌氧发酵尾气技术，仍采用人工抽气的方式，配套实验室化学分析或者气体设备检测进行，这种方式会影响发酵实验的环境条件，不利于长期性发酵的尾气观察检测。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种厌氧发酵气体评估装置，能严格控制厌氧发酵的环境参数，同时能不影响厌氧发酵环境条件，实时连续检测厌氧发酵过程中气体的浓度、排放量，气体检测采用传感探头感应，检测精确度达到0.1ppm，能精准敏感测定发酵中微量气体产生，同时配套在线气体识别、数据处理，为厌氧菌或者发酵实验代谢分析提供详细的气体数据分析结果，减少人为计算误差。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

厌氧发酵气体评估装置，该装置包括厌氧罐(1)、数据采集板(2)、顶盖(3)、厌氧端数据模块(8)和PC端数据模块(9)；

所述厌氧罐(1)用于放置样品，顶部设有顶盖(3)用于密封样品；所述数据采集板(2)设置于顶盖(3)内侧，用于采集样品的状态数据，并通过厌氧端数据模块(8)发送至PC端数据模块(9)。

进一步，所述装置还包括抽气口(4)、阀门(5)、抽气泵(6)和抽气管路(7)；

所述抽气口(4)设置于顶盖(3)上，通过抽气管路(7)与抽气泵(6)相连，所述抽气泵(6)用于抽取厌氧罐(1)内一定值的负压，所述抽气管路(7)上设有阀门(5)，控制抽气管路(7)的开闭。

进一步，所述数据采集板(2)上设有氨气传感器、温湿度和气压传感器、以及微控制单元(Microcontroller Unit,MCU)；

所述氨气传感器的数据接收引脚RXD2与MCU的数据接收引脚RXD2相连，氨气传感器的数据发送引脚TXD2与MCU的数据数据发送引脚TXD2相连，同时氨气传感器接地；

所述温湿度和气压传感器的数据线SDA与MCU的数据线SDA相连，温湿度和气压传感器的时钟信号线SCL与MCU的时钟信号线SCL相连，同时温湿度和气压传感器接地；

同时，所述MCU接电源和接地。

进一步，所述厌氧端数据模块(8)设于数据采集板(2)上，所述厌氧端数据模块(8)与PC端数据模块(9)为无线传输模块或有线传输模块；

所述厌氧端数据模块(8)的数据接收引脚RXD1与MCU的数据接收引脚RXD1相连，厌氧端数据模块(8)的数据发送引脚TXD1与MCU的数据数据发送引脚TXD1相连，同时厌氧端数据模块(8)接地。

基于所述装置的厌氧发酵气体评估方法，包括以下步骤：

S1：初始化MCU，获取温湿度和气压传感器内部矫正系数，并预热；

S2：检测厌氧端数据模块(8)是否接收到PC端数据模块(9)指令；若接收到，则厌氧端数据模块(8)获得数据发送间隔并保存，并进入步骤S3；若没有接收到，则直接进入步骤S3；