[实用新型]电化学检测与厌氧产气一体化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及污水及污泥资源化技术领域，特别涉及电化学检测与厌氧产气一体化装置。

背景技术

厌氧消化是指利用厌氧菌对污泥进行发酵，在微生物的作用下使污泥及污水中的有机物得到降解并逐步到达稳定，并在此过程中不断产生以甲烷为主的沼气的一种方法。目前厌氧消化较为公认模式为三阶段理论：水解发酵阶段，产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。厌氧消化会有有机物的降解以及微生物的生长代谢，该过程中存在电子的转移以及电信号的变化，而电化学测试装置是用于测量电化学池内电位等电化学参数的变化并对其实现控制的一种仪器，其内部具有数字信号发生器、数据采集系统、多级信号增益、电位电流信号滤波器、IR降补偿电路、恒电流仪、恒电位仪，可完成不同情况下对某些电化学参数的测控。

现阶段，电化学表征厌氧阶段物质变化的报道较少，相应的研究装置也较少，有鉴于此，本实用新型将电化学的有关理论运用到厌氧消化过程中，采用电化学测试装置对厌氧体系中电化学参数实时监控，从而分析厌氧过程中的有机物及微生物变化，将电化学测试装置与厌氧产气体系结合起来，为深入研究厌氧体系的机理变化提供方便。

实用新型内容

为了实现对厌氧体系中有机物的降解以及微生物的变化进行实时监测，本实用新型提拱了电化学检测与厌氧产气一体化装置。

为了实现上述发明目的，本实用新型采用以下技术方案，

电化学检测与厌氧产气一体化装置，包括厌氧消化器、测定厌氧消化器内厌氧产气过程中电化学参数变化的电化学测试装置、检测和调控厌氧消化器内pH值的pH调控装置、以及在发酵过程中搅拌污水或污泥等有机废弃物的搅拌装置，搅拌装置设有搅拌部，搅搅拌部伸入厌氧消化器内腔中央，厌氧消化器侧面开设检测口，电化学测试装置包括伸入厌氧消化器内腔的三电极体系，pH调控装置包括伸入厌氧消化器内腔的可伸缩pH探头和缓冲剂储存装置。

电化学测试装置的三电极体系，该装置的三电极体系包括参比电极、对电极以及工作电极，参比电极一般选用甘汞电极，对电极为铂电极，工作电极可依据实验需要自由选择，三电极系统伸入厌氧消化器内部，用以测定厌氧产气过程中电化学参数的变化；电化学测试装置为通用电化学测量系统，内含快速数字信号发生器，高速数据采集系统，电位电流信号滤波器，多级信号增益，iR降补偿电路，以及恒电位仪，电位范围为±10V，电流范围为±250mA，电流测量下限低于50pA，可直接用于超微电极上的稳态电流测量。该装置集成了几乎所有的电化学测量技术，包括恒电位，恒电流，电位扫描，电流扫描，电位阶跃，电流阶跃，脉冲，方波，交流伏安法，流体力学调制伏安法，库仑法，电位法，以及交流阻抗等。不同实验技术间的切换十分方便，实验参数的设定是提示性的，可避免漏设和错设。三电极体系包括参比电极、对电极以及工作电极。参比电极一般选用甘汞电极，对电极为铂电极，工作电极可依据实验需要自由选择。

搅拌装置设置在厌氧消化器内腔的搅拌部，可以实现对污水及污泥等有机废物发酵过程的搅拌，使厌氧体系中物质的均匀性，提高电化学测试的准确性以及发酵过程的充分性。

厌氧消化器的侧面检测口，可在厌氧产沼气的过程中提取发酵液进行氨氮、COD等指标的测定，便于将这些指标与电化学指标以及甲烷产量结合起来，可以更好地探寻厌氧产气的作用机理。

pH调控装置中的缓冲剂存储装置内含有缓冲液，缓冲液可以为磷酸二氢钾以及磷酸氢二钾，当厌氧消化器内腔的PH值发生变化时，通过控制缓冲剂存储装置，保证厌氧消化反应在最适PH值环境下达进行，从而提高电化学检测的准确性。

电化学检测与厌氧产气一体化装置还包括与通过连接管与厌氧消化器连通的充氮气装置；充氮气装置用于在厌氧实验开始时给厌氧消化器内冲入氮气，使厌氧消化过程在无氧状态下进行，提高厌氧菌的同时也提高了电化学测试环境的稳定性。

电化学检测与厌氧产气一体化装置还包括还包括与厌氧消化器连接的沼气除杂装置和与其相连的甲烷收集装置，沼气除杂装置包括除气部和去湿部，除气部含有可将二氧化碳、硫化氢等混合气体去除的氢氧化钠溶液，去湿部含有可吸收沼气中的水分及其他杂质的活性炭；经过沼气除杂装置的净化，所产生的甲烷更加清洁，更有利于后续的实验研究。

作为优选，沼气除杂装置和甲烷收集装置之间设置气体流量计；用以将处理后的甲烷进行收集，方便后续研究。

电化学检测与厌氧产气一体化装置还包括电脑控制系统，电脑控制系统通过信号线分别与pH调控装置、搅拌装置和气体流量计连接。