[实用新型]一种全自动甲烷潜力测试系统

说明书

技术领域

本实用新型属于生物质能技术领域，具体涉及一种全自动甲烷潜力测试系统，适用于评价各类生物质物料在微生物厌氧发酵作用下产生甲烷的潜力。

背景技术

人类社会的发展与进步离不开能源，目前起主流作用的化石能源正面临日益枯竭的境地，其它类型的能源或多或少也存在一定的难题。比如核能存在较高的安全风险，太阳能存在利用率和普及率不高的问题，风能、水能和地热能存在地域限制问题。

生物质能是一类很有应用价值的能源，作为一种来源广泛的能源，人们可以通过对各种生物质物料进行处理从而获得能源。其中，通过微生物厌氧发酵产甲烷是一种主流的方式。用来发酵产甲烷的物料来源广泛，比如农业秸秆、餐厨垃圾、禽畜粪便、有机废水等。这些物料自身利用价值较低，有些还会污染环境。通过生物发酵的方式既可以获取能源，又可以减轻环境污染，可谓一举两得。

由于用于生物发酵的物料来源广泛，性质不同，即便是同一大类物料也有很多细分，比如农业秸秆分为小麦、水稻、玉米等，禽畜粪便也可以分为猪粪、鸡粪等。再加上生物发酵条件如温度、pH值、碳氮比、营养物、进样方式等都会对发酵效率有很大的影响。因此，人们通常在大型项目工程之前需要对各类物料在不同条件下的发酵产甲烷情况做大批量小试，也就是需要了解物料的产甲烷潜力。物料产甲烷潜力是指单位有机物料在厌氧条件下发酵产生甲烷气体的数量。

目前，生物质能研究与应用做得比较好的是欧洲国家如丹麦、德国等，即便如此，物料产甲烷潜力的基础数据还是比较缺乏的。因此，急需大量的小试实验获取各类数据，从而建立大数据库，对了解沼气发酵的效率及其过程稳定性、沼气工程的规模及工艺设计、生产优化策略及沼气工程收益评估等都具有重要的意义。

生物产甲烷潜力测试根据不同需求，实验周期短则三五天，长则一两个月，且每批次测试平行样较多。现今大多数研究者采用人工操作的方式，定期如每天通过排水法计量一次产生甲烷的体积数据，工作量繁琐，且存在一定的计量误差。此外，自行设计的反应瓶气密性有时候存在一定的问题，并且很难做到机械搅拌。这些现实问题，严重降低了生物质产甲烷潜力的研究进度。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有人工操作甲烷潜力测试工作量繁琐，且存在一定的计量误差的问题。

为此，本实用新型提供了一种全自动甲烷潜力测试系统，包括发酵反应单元、气体处理单元和气体测量单元，所述发酵反应单元包括发酵罐和控温箱，所述发酵罐置于控温箱内，所述气体处理单元包括气体净化装置和气体干燥装置，所述发酵罐出气口与气体净化装置进气口连接，所述气体净化装置出气口与气体干燥装置进气口连接，所述气体干燥装置出气口连接气体测量单元，所述气体测量单元包括测量管和微机，所述测量管内部盛有标准溶液，所述测量管底端内部设有破口，所述测量管的出气口端侧壁上设有气泡计量机构，所述气泡计量机构与微机电连接。

进一步的，所述发酵罐包括罐体和密封设置在罐体开口内的橡胶塞，所述罐体底部设有进液口，罐体上部设有出液口，所述进液口和出液口均通过带孔螺纹盖连接有软管，所述橡胶塞上设有贯穿橡胶塞上下两端的至少两个导气管和一个直管，所述直管底端连接有柔性密封管，所述柔性密封管底部嵌入有密封塞，柔性密封管上设有刺状物，所述柔性密封管上部竖直、下部设有倾斜拐角，所述罐体上端设有支撑座，所述支撑座上设有直流电机，所述电机上连接有金属杆，所述金属杆贯穿直管并伸入柔性密封管内部。

进一步的，所述发酵罐的罐体上设置有温度计和pH计。

进一步的，所述发酵罐与气体净化装置之间的气路上设置有气体缓冲瓶。

进一步的，所述气体净化装置包括碱液吸收瓶和酸液吸收瓶，所述碱液吸收瓶内盛装有碱溶液，酸液吸收瓶内盛装有酸溶液，所述碱液吸收瓶和酸液吸收瓶上均设有进气管和出气管，所述进气管底部设在碱液吸收瓶和酸液吸收瓶内液面以下，出气管底部设在碱液吸收瓶和酸液吸收瓶内液面以上。

进一步的，所述气体干燥装置包括干燥管，所述干燥管内部填充有脱脂棉和干燥剂。

进一步的，所述气泡计量机构包括相对设置的光脉冲发生器和光脉冲检测器，所述光脉冲检测器与微机电连接。

进一步的，所述测量管呈U型或L型，所述破口设置在测量管底部水平段，破口的口径沿气体流动方向逐渐减小。

进一步的，所述测量管的出气口处设置有压力温度传感器，该压力温度传感器与微机电连接。

进一步的，所述测量管的进气口和出气口的口径均小于测量管的管径。