[发明专利]基于关键生化反应吉布斯自由能变的热力学预警方法

权利要求书

1.一种基于关键生化反应吉布斯自由能变的热力学预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

在厌氧发酵反应器连续运行过程中，定期检测厌氧发酵失稳状态下的发酵体系的甲烷含量、丁酸、丙酸、乙酸、戊酸浓度、pH、部分碱度；

将检测到的甲烷含量、丁酸、丙酸、乙酸、戊酸浓度、pH、部分碱度代入能斯特和范特霍夫方程，计算厌氧消化过程的中间代谢产物生成甲烷反应的吉布斯自由能变；

根据吉布斯自由能变的变动范围对厌氧发酵过程进行失稳预警。

2.根据权利要求1所述的基于关键生化反应吉布斯自由能变的热力学预警方法，其特征在于，所述中间代谢产物生成甲烷反应的吉布斯自由能变包括丁酸产甲烷总反应，丙酸产甲烷总反应，乙酸产甲烷总反应，其中，

丁酸产甲烷反应的吉布斯自由能变：

丙酸产甲烷反应的吉布斯自由能变：

戊酸产甲烷反应的吉布斯自由能变：

其中，R为通用气体常数，值为8.314J/(mol·K)；T为发酵体系的热力学温度，K；和分别表示戊酸、丁酸、丙酸、乙酸和碳酸氢根离子浓度；为甲烷在反应体系中的分压力。

3.根据权利要求2所述的基于关键生化反应吉布斯自由能变的热力学预警方法，其特征在于，甲烷在反应体系中的分压力：分压力(atm)＝甲烷含量(％)×大气压(1atm)。

4.根据权利要求2所述的基于关键生化反应吉布斯自由能变的热力学预警方法，其特征在于，碳酸氢根离子浓度：碳酸氢根离子浓度＝0.01×部分碱度PA(mg/L)/碳酸钙分子质量(g)。

5.根据权利要求2所述的基于关键生化反应吉布斯自由能变的热力学预警方法，其特征在于，分别计算丁酸产甲烷反应，丙酸产甲烷反应，戊酸产甲烷反应的吉布斯自由能变值的差值，当其中任何一个反应的吉布斯自由能变值的升高超过6％时，进行失稳预警。

6.根据权利要求1-5任一所述的基于关键生化反应吉布斯自由能变的热力学预警方法，其特征在于，所述厌氧发酵失稳的诱因包括有机负荷过载、氨抑制、酸抑制、运行温度突变及有害物质毒害。

7.根据权利要求1-5任一所述的基于关键生化反应吉布斯自由能变的热力学预警方法，其特征在于，所述定期具体为至少每3天检测一次甲烷含量、丁酸、丙酸、乙酸、戊酸浓度、pH、部分碱度。