一种厌氧消化多相取样方法与流程

本发明属于厌氧消化领域，具体涉及一种厌氧消化多相取样方法。

背景技术：

近年来，向厌氧消化系统中投加多孔固体颗粒，比如颗粒生物炭，对沼气进行提质增效的方法受到了研究者的青睐。然而，由于固体颗粒投加入厌氧消化系统后其与微生物的结合过程需要进行持续采样研究，因此在厌氧消化实验中对固体颗粒的获取是一个操作难点。由于固体颗粒自身密度小、与微生物的结合关系较为复杂，因此在不同的厌氧消化时期中，固体颗粒存在的状态和在发酵装置中的位置也不同。比如，在投加固体颗粒的初期，固体颗粒往往漂浮在发酵料液的上部；随着微生物在其表面的附着和其本身的吸附作用，固体颗粒会向发酵料液的液相层和固相层转移。综上，在厌氧消化实验中，采样时需要获取不同层的样品。

然而，在实验过程中采集固液样品步骤较为繁琐，且采样过程中厌氧消化系统易进入空气，从而破坏系统的厌氧环境。通过检索专利数据库，专利名为一种翻板式沼气池固液混合物取样器（cn107389380a）虽然能够解决在不同深度采集固液样品的问题，但是仍然不免在采集样品过程中带入氧气，且其体积较大，只适合工程使用。

另外，检测厌氧消化的有机物过程去除率时，需要先对厌氧消化料液混合均匀再进行取样。目前对实验装置进行固液均匀混合的方法中，摇床震荡法是最为常用的方法之一。但借助摇床震荡只是在外部进行水平方向的摆动，而厌氧消化瓶中物料会在重力的作用下垂直分层沉淀，因此利用震荡方法并不能很好地进行固液的混合。专利名为一种沼气罐内气动搅拌装置（cn106947685a）原理是利用厌氧消化产生的沼气压缩后再次从发酵罐底部充入，制造气泡对罐内物料进行垂直方向的搅动。但其在底部使用的设有小孔的喷气装置易在物料浓度较大的环境中堵塞，从而影响搅拌效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种操作方便的厌氧消化多相取样方法，来获取不同研究需要及厌氧消化不同时期所需要的不同相的样品。

本发明的技术方案：

一种厌氧消化多相取样方法，基于下述厌氧消化多相取样装置实现，该装置主要包括厌氧消化瓶，所述厌氧消化瓶内装物料，静置状态下具有不同比重的物料在重力的作用下自然分层，比重最小的物料漂浮在最上层构成浮渣层，其下为清液层，最下层为固相层；所述厌氧消化瓶顶部设有橡胶塞，所述橡胶塞开设有双孔，分别接入导气管和导液管；所述厌氧消化瓶底部开设有漏管，所述漏管与固相层相通；

所述导液管，一端通入厌氧消化瓶内部的清液层中，另一端连接有液体泵；

所述导气管，通入厌氧消化瓶内且其下端口与所述浮渣层保持一定距离；

所述漏管，顶端与固相层相通，尾端接有三通阀；

所述三通阀，其三个端口分别与所述漏管、导液管和取样管连接，且其内径大于厌氧消化瓶中物料的粒径；

作为优选，所述漏管内径与导液管内径一致；

作为优选，所述液体泵应为蠕动泵或叶轮泵的一种。

一种厌氧消化多相取样方法，主要包括以下步骤：

（一）固相取样

进行固相取样时，将所述厌氧消化多相取样装置的三通阀旋钮的a、c端分别接通取样管和厌氧消化瓶的漏管，液体泵处于关闭状态；此时取样管和漏管接通，导液管关闭，固相层中的物料在重力作用下自然流出，完成固相取样过程；

（二）液相取样

进行液相取样时，将所述厌氧消化多相取样装置的三通阀旋钮的a、b端分别接通导液管和取样管，液体泵处于开启状态；此时导液管与取样管接通，漏管关闭，在液体泵的作用下样品从清液层流出，完成液相取样过程；

（三）混合相取样

进行混合相取样时，首先将所述厌氧消化多相取样装置的三通阀旋钮的b、c端分别接通漏管和导液管，液体泵处于开启状态；此时漏管和导液管接通，厌氧消化瓶中的物料将在垂直作用的搅动流线下混合均匀，形成固液混合悬浮液；之后，关闭液体泵，将三通阀旋钮调整到所述步骤一所示的位置，并按照步骤一的原理获取混合相样品。

本发明的有益效果：

本发明通过设置漏管和导液管，能够实现对厌氧消化瓶中不同特性的物料层的取样，从而实现对不同发酵时期下的固体颗粒的获取；

本发明通过在漏管、导液管和取样管中设置三通阀，实现了液相取样、固相取样和混合相取样间的快速轮转切换，可满足不同研究需要的相的取样；

本发明，可利用闭合管路对厌氧消化瓶内物料进行有效搅拌，在实现打破原有固、液分层的同时没有引入空气，同时在搅拌过程中实现破除浮渣层和加速溶解沼气与物料气液分离的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定：

图1为本发明所基于的一种厌氧消化多相取样装置的结构示意图；

图2为本发明所基于的一种厌氧消化多相取样装置的固相取样示意图；

图3为本发明所基于的一种厌氧消化多相取样装置的液相取样示意图；

图4为本发明所基于的一种厌氧消化多相取样装置的混合相取样示意图。

图中：取样管，三通阀门，漏管，固相层，清液层，浮渣层，厌氧消化瓶，导气管，橡胶塞，（10）导液管，（11）液体泵，（12）搅动流线，（13）固液混合悬浮液。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。。

实施例一：

一种厌氧消化多相取样方法所基于的厌氧消化多相取样装置，如附图1所示，主要包括厌氧消化瓶，所述厌氧消化瓶内装物料，静置状态下具有不同比重的物料在重力的作用下自然分层，比重最小的物料漂浮在最上层构成浮渣层，其下为清液层，最下层为固相层；所述厌氧消化瓶顶部设有橡胶塞，所述橡胶塞开设有双孔，分别接入导气管和导液管（10）；所述导气管，通入厌氧消化瓶内且其下端口与所述浮渣层保持一定距离；所述导液管（10），一端通入厌氧消化瓶内部的清液层中，另一端连接有液体泵（11）；所述液体泵（11）应为蠕动泵或叶轮泵的一种；所述厌氧消化瓶底部开设有漏管；所述漏管与固相层相通，尾端接有三通阀；所述三通阀，其三个端口分别与所述漏管、导液管（10）和取样管连接，且其内径大于厌氧消化瓶中物料的粒径。

实施例二：

本发明在进行固相取样时，如附图2所示，将三通阀旋钮的a、c端分别接通取样管和厌氧消化瓶的漏管，液体泵（11）处于关闭状态；此时取样管和漏管接通，导液管（10）关闭，固相层中的物料在重力作用下自然流出，完成固相取样过程。

实施例三：

本发明在进行液相取样时，如附图3所示，将三通阀旋钮的a、b端分别接通导液管（10）和取样管，液体泵（11）处于开启状态；此时导液管（10）与取样管接通，漏管关闭，在液体泵（11）的作用下样品从清液层流出，完成液相取样过程。

实施例四：

本发明在进行混合相取样时，如附图4所示，首先将三通阀旋钮的b、c端分别接通漏管和导液管（10），液体泵（11）处于开启状态；此时漏管和导液管（10）接通，厌氧消化瓶中的物料将在垂直作用的搅动流线（12）下混合均匀，形成固液混合悬浮液（13）；之后，关闭液体泵（11），将三通阀旋钮调整到附图2所示的位置，按照实施例二的原理获取混合相样品。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。