一种微生物降解呼吸仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种微生物降解呼吸仪，包括反应器、导气管和计量池，反应器通过导气管与计量池连接，计量池内设有第一竖轴管、第二竖轴管及横接管，第一竖轴管的上端口、第二竖轴管的上端口分别密封固定在计量池的计量池壁的内顶面，第一竖轴管的下端口与横接管的一端相连通并密封固定，横接管的另一端密封固定在计量池壁的内侧壁，横接管的管壁中部与第二竖轴管下端口连通并密封固定，第一竖轴管、第二竖轴管与计量池壁的连接处分别设有固定在计量池壁顶部的出气管和进气管，第一竖轴管内装有流质，流质中产生的标定气泡采用红外计数器来测量，结构简单、安装简便，可同时做有氧反应和厌氧反应，性价比高，可自动化实时检测。
【专利说明】—种微生物降解呼吸仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及环境保护领域，具体涉及一种微生物降解呼吸仪，适用于研究微生物降解反应，尤其适用于测量微生物降解反应过程中的气体产量或气体消耗量。
【背景技术】
[0002]随着人类社会工业文明的不断推进，环境污染问题日益加重，严重制约了人类的可持续性发展。污染物的有效降解对改善环境具有显著的意义。由于化学降解有机物往往会产生许多有害或者有毒物质，因此微生物降解有机物被逐步加以应用。微生物降解是指微生物把有机物转化成简单无机物的现象，微生物降解一般分为有氧反应和厌氧反应两类。准确测量微生物降解过程中产生气体或者消耗氧气的量对研究微生物降解反应具有重要的意义。
[0003]目前应用较多的是电解式呼吸仪，它们的工作原理是微生物吸收氧气，释放出二氧化碳。二氧化碳被碱性溶液如氢氧化钠溶液吸收，导致反应室内气压降低，被电容式微压差传感器感知，并反馈给补氧电路，输出相应的电解电流。电解电流通过电解液如硫酸铜溶液时产生氧气并补入反应室，达到动态平衡。通过计量相应的电流即可计算出消耗的氧气量，进而研究微生物降解过程中的反应程度。电解式呼吸仪的工作原理决定了它只能做有氧反应，如果要做厌氧反应必须配备其它装置。此外，电解式呼吸仪存在安装复杂、价格昂贵以及需要定期更换电解液等诸多问题。因此，发展一种新型的微生物降解呼吸仪具有重要的意义。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述缺点，提供一种微生物降解呼吸仪。该装置结构简单、安装简便、无电解液、可同时做有氧反应和厌氧反应、性价比高，可实现自动化实时检测和长时间无人值守工作。
[0005]为了实现上述的目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]一种微生物降解呼吸仪，包括反应器、导气管和计量池，反应器通过导气管与计量池连接，计量池内设有第一竖轴管、第二竖轴管及横接管，第一竖轴管比第二竖轴管长，第一竖轴管的上端口、第二竖轴管的上端口分别密封固定在计量池的计量池壁的内顶面，第一竖轴管的下端口与横接管的一端相连通并密封固定，横接管的另一端密封固定在计量池壁的内侧壁，且横接管的中心轴与计量池壁的竖直侧壁呈一定倾斜角度，横接管的管壁中部与第二竖轴管下端口连通并密封固定，第一竖轴管、第二竖轴管与计量池壁的连接处分别设有与外部连通的出气管和进气管，进气管和出气管各通过一个螺母固定在计量池壁顶部，进气管的下端置于第二竖轴管内，出气管的下端置于第一竖轴管内，第一竖轴管内装有流质，气体通过第一竖轴管在流质中产生的标定气泡采用红外计数器来测量，红外计数器包括红外线发射管、红外线接收管、计量器及数据采集卡，红外计数器的红外线发射管和红外线接收管安装在透明的计量池壁外壁上且分别位于第一竖轴管的两侧，红外计数器的数据采集卡与计算机相连。
[0007]所述的反应器上设有反应器盖，二者通过匹配契合从而确保气密性良好，打开反应器盖在反应器内放置或取出盛液容器，盛液容器中装有碱性溶液，反应器盖上设有气口，气口与导气管的一端连接，导气管的另一端连接计量池的进气管或出气管。
[0008]所述的碱性溶液为能吸收二氧化碳的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液等。
[0009]所述的进气管和出气管的上端部端口处均设有凸起，所述的端口呈宝塔状，以便于连接导管，使导管不易脱落，且气密性良好。
[0010]所述的导气管与计量池的出气管连接，则计量池的进气管连接氧气源，此时红外计数器测量有氧反应时消耗的氧气量。
[0011]所述的导气管与计量池的进气管连接，则计量池的出气管敞开或连接气体收集袋，此时红外计数器测量厌氧反应时产生的二氧化碳量。
[0012]所述的流质为水或油或其他液体。
[0013]所述的导气管为橡胶材质。
[0014]红外计数器的工作原理:红外线发射管发射红外光，透过计量池内的流质，红外线接收管检测到红外光信号，当有气泡经过时，红外线接收管检测到的信号发生变化，计数器会对气泡数量计数，数据采集卡会采集数据并传递给电脑软件系统。
[0015]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点:
[0016]1.结构简单、安装简便；
[0017]2.不含电解液，无需对电解液检漏并定期更换；
[0018]3.不仅可以做有氧反应，还可以做厌氧反应，性价比高；
[0019]4.可自动化实时检测，长时间无人值守工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为一种微生物降解呼吸仪的整体结构示意图。
[0021]图2为一种微生物降解呼吸仪的实施例1连接示意图。
[0022]图3为一种微生物降解呼吸仪的实施例2连接示意图。
[0023]图中:1_碱性溶液(如氢氧化钠溶液);2_盛液容器；3_反应器；4_反应器盖；5-气口 ；6-导气管(橡胶管)；7-进气管；8_螺母；9_第二竖轴管；10_计量池壁；11_横接管；12-气泡；13-红外计数器；14_流质；15-第一竖轴管；16-出气管；17-计量池；18-氧气源(如氧气瓶)；19-气体收集袋。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0025]如图1所示，一种微生物降解呼吸仪，包括反应器3、导气管6和计量池17，反应器3通过导气管6与计量池17连接，计量池17内设有第一竖轴管15、第二竖轴管9及横接管11，第一竖轴管15比第二竖轴管9长，第一竖轴管15的上端口、第二竖轴管9的上端口分别密封固定在计量池17的计量池壁10内顶面，第一竖轴管15的下端口与横接管11的一端相连通并密封固定，横接管11的另一端密封固定在计量池壁10的内侧壁，横接管11的中心轴与计量池壁10的竖直侧壁呈一定倾斜角度，横接管11的管壁中部与第二竖轴管9的下端口连通并密封固定，第一竖轴管15、第二竖轴管9与计量池壁10的连接处分别设有与外部连通的出气管16和进气管7，进气管7和出气管16各通过一个螺母8固定在计量池壁10顶部，进气管7的下端部置于第二竖轴管9内，出气管16的下端部置于第一竖轴管15内，第一竖轴管15内装有流质14，气体通过第一竖轴管15在流质14中产生的标定气泡12采用红外计数器13来测量，红外计数器13包括红外线发射管、红外线接收管、计量器及数据采集卡，红外计数器13的红外线发射管和红外线接收管安装在透明的计量池壁10外壁上且分别位于透明的第一竖轴管15的两侧，红外计数器13的数据采集卡与计算机相连。
[0026]所述的第一竖轴管15和第二竖轴管9与横接管11的连接可以通过焊接连接。
[0027]所述的进气管7和出气管16的上端部端口处均设有凸起，所述的端口呈宝塔状，以便于连接导管，使导管不易脱落，且气密性良好；
[0028]实施例1:以微生物有氧降解反应为例。
[0029]如图2所示，将进行有氧呼吸的微生物置于反应器3中，打开反应器盖4，往反应器3内放置盛液容器2,盛液容器2中装有碱性溶液I,碱性溶液I为氢氧化钠溶液，反应器盖4上设有气口 5，气口 5与导气管6的一端连接，导气管6的另一端连接计量池17的出气管16，计量池17的进气管7通过橡胶导气管与氧气源18如氧气瓶连接。
[0030]当微生物发生有氧降解反应时，氧气从氧气源18如氧气瓶中通过橡胶导气管经过进气管7进入计量池17中。由于压力差的原因，氧气会通过计量池17的流质14 (流质可以是水、油或其它液体)，再经过出气管16通过橡胶导气管6进入反应器3中供给微生物氧气。微生物有氧降解反应释放出的二氧化碳气体可以通过氢氧化钠溶液吸收，维持反应器3内气体压力平衡，使得氧气源源不断通过计量池17进入反应器3内，并在第一竖轴管
15与横接管11连接处产生一个个固定体积的气泡12(气泡大小通过精密加工得到，气泡体积的选用范围为0.0300-0.0500mL)。红外计数器13会对气泡12的个数进行计量。气泡的个数与每个气泡体积的乘积即为气体的体积。当红外计数器与计算机联用时，可实时监测通过计量池17进入反应器3内的氧气体积，即微生物有氧降解反应的氧气消耗量。还可以计量单位时间内通过计量池17的氧气体积，推算出微生物有氧降解反应的氧气消耗速率。
[0031]实施例2:以微生物厌氧降解反应为例。
[0032]如图3所示，将厌氧微生物置于反应器3中，微生物厌氧降解反应时，反应器3中没有盛液容器2和碱性溶液I。导气管6的一端与反应器盖4上的气口 5连接，另一端与计量池17的进气管7连接，出气管16敞开或与气体收集袋19连接。
[0033]当微生物发生厌氧降解反应时，释放出的气体如二氧化碳通过导气管6经过进气管7进入计量池17中。由于压力差的原因，二氧化碳气体会通过计量池17的流质14 (流质可以是水、油或其它液体)，再经过出气管16排入大气中或进入气体收集袋19。当二氧化碳气体通过第一竖轴管15与横接管11的连接处时，会产生一个个固定体积的气泡12 (气泡体积的选用范围为0.0300-0.0500mL)。红外计数器13会对气泡12的个数进行计量。气泡的个数与每个气泡体积的乘积即为气体的体积。当红外计数器与计算机联用时，可实时监测通过计量池17的二氧化碳气体的体积，即微生物厌氧降解反应产生的气体量。还可以计量单位时间内通过计量池17的二氧化碳体积，推算出微生物厌氧降解反应的产气速率。
【权利要求】
1.一种微生物降解呼吸仪，包括反应器(3)、导气管(6)和计量池(17)，反应器(3)通过导气管(6)与计量池(17)连接，其特征在于:计量池(17)内设有第一竖轴管(15)、第二竖轴管(9)及横接管(11)，第一竖轴管(15)比第二竖轴管(9)长，第一竖轴管(15)的上端口、第二竖轴管(9)的上端口分别密封固定在计量池(17)的计量池壁(10)的内顶面，第一竖轴管(15)的下端口与横接管(11)的一端相连通并密封固定，横接管(11)的另一端密封固定在计量池壁(10)的内侧壁，且横接管(11)的中心轴与计量池壁(10)的竖直侧壁呈一定倾斜角度，横接管(11)的管壁中部与第二竖轴管(9)的下端口连通并密封固定，第一竖轴管(15)、第二竖轴管(9)与计量池壁(10)的连接处分别设有与外部连通的出气管(16)和进气管(7)，进气管(7)和出气管(16)各通过一个螺母(8)固定在计量池壁(10)顶部，进气管(7)的下端置于第二竖轴管(9)内，出气管(16)的下端置于第一竖轴管(15)内，第一竖轴管(15)内装有流质(14)，流质(14)中产生的标定气泡(12)采用红外计数器(13)来测量，红外计数器(13)包括红外线发射管、红外线接收管、计量器及数据采集卡，红外计数器(13)的红外线发射管和红外线接收管安装在透明的计量池壁(10)外壁上且分别位于透明的第一竖轴管(15)的两侧，红外计数器(13)的数据采集卡与计算机相连。
2.根据权利要求1所述的一种微生物降解呼吸仪，其特征在于:所述的反应器(3)上设有匹配契合的反应器盖(4)，打开反应器盖(4)在反应器(3)内放置或取出盛液容器(2)，盛液容器(2 )中装有碱性溶液(I)，反应器盖(4 )上设有气口(5)，气口(5)与导气管(6)的一端连接，导气管(6)的另一端连接计量池(17)的进气管(7)或出气管(16)。
3.根据权利要求2所述的一种微生物降解呼吸仪，其特征在于:所述的碱性溶液(I)为能吸收二氧化碳的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。
4.根据权利要求1所述的一种微生物降解呼吸仪，其特征在于:所述的导气管(6)与计量池(17)的出气管(16)连接，计量池(17)的进气管(16)连接氧气源(18)。
5.根据权利要求1所述的一种微生物降解呼吸仪，其特征在于:所述的导气管(6)与计量池(17)的进气管(7)连接，计量池(17)的出气管(16)敞开或连接气体收集袋(19)。
6.根据权利要求1所述的一种微生物降解呼吸仪，其特征在于:所述的进气管(7)和出气管(16)的上部端口处均设有凸起，所述的端口呈宝塔状。
【文档编号】G01N33/00GK203824989SQ201420225529
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】张启华 申请人:湖北洛克泰克仪器有限公司