专利名称：用于生物甲烷潜力测试的系统装备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于进行生物甲烷潜力(biological methane potential)的系统装备并且涉及用于测量生物气体流中的生物甲烷气体的系统装备。生物甲烷潜力(BMP)测试的背景生物气体作为能源载体的利用已经被认为是一种用于消除对基于化石燃料的能量的必要性的现实的方式，对环境(CO2中性的)和自然资源施加较少的影响。由于近年来对用于能量目的的生物气体的生产和使用的增大的需求，已经开发各种过程优化途径以增强生物甲烷化工艺以进行能量回收。能源作物的共蒸煮和利用以进行生物气体生产的理念已经成为欧洲和全世界流行的方法。在此，主要的废物流，例如来自牧场的粪便，可以在集中的大规模设施与其他有机废物共同地被处理。为了保证足够的用于能量回收的生物质资源，从不同的农作物的生物气体生产也被评估，以筛选在区域中的最高的净能量产率每公顷的生物气体生产。因为这种发展趋势以及因为用于生物气体生产的厌氧消化(AD)的广泛的应用，具有对于迅速的和高度自动化的用于评估各种原料和优化厌氧发酵过程的方法的增大的需要。典型的研究包括原料生物可降解性的测定、污泥活性、毒性化合物的抑制水平的评估以及动力学常数的评估。这些研究中的很多在变化的条件下在温育的密闭容器中进行，并且然后甲烷生产被用于指示每批次的生物活性。厌氧生物可降解性测定(即生物甲烷潜力测试)用于建立用于确定废物或生物质的最终的甲烷潜力以及降解速率的厌氧生物可降解性。基于产物形成的测量气态最终产物 (生物气体)的方法已经被开发以及报道为具有实验装备的变化的标准协议。在测定甲烷生成活性时的一般程序是使用厌氧的接种体接种许多容纳少量的目标介质的小瓶，将它们置于具有温育温度的控制的水浴或温育箱中，并且周期性地通过手动地分析所释放的气体的体积和使用色谱法分析气体组成来检查被生产的甲烷。然而，上文的分析程序不仅需要高成本的实验室设备(例如气相色谱法)，而且还是非常耗费时间和劳力的，这是由于通常采用的大量的小瓶以及非常长的温育期(例如超过一个月)。所生产的生物气体和甲烷含量可以仅偶尔地以手动模式被测量，使获得对于降解动态的令人满意的数据是不可能的。 此外，还难以在实验室的正常工作规程内令人满意地进行测试。当然，对以使得更好的数据品质可以被获得的方式的高度自动化的甲烷潜力测试存在需求，较少的劳动力和不昂贵的实验室设备例如气相色谱仪应被需要进行测试。从生物气体生产者的观点来看，理解底物生产甲烷的潜力和其动态降解曲线对在生产生物气体时蒸煮的有机废物/材料的选择以及从生物气体生产设施生产的粗气体的品质的认识具有显著的影响。后者进而具有对可以被从工业生物气体地点生产的升级的生物甲烷的总体积的影响。因此，理解底物的甲烷潜力可以对工业生物气体生产者的利润率以及所生产的生物甲烷的潜在的体积具有直接影响。本发明的目的中的一个是提供给予高测量精度、减小工作量和时间并且不需要高成本的仪器和设备的用于进行BMP测试的系统装备。发明概述
上文的目的通过用于进行对生物样品的BMP测试的系统装备解决，所述系统装备包括-至少一个具有良好的搅拌的蒸煮器；-可选择地，至少一个用于在线地或以有规律的抽样检查来测量气体组成的测量装置或传感器；-至少一个用于除了生物甲烷气体之外的其他气体的化学固定的容器，所述其他气体是至少CO2,其中所述化学固定基于不可逆反应；以及-至少一个气体流量测量装置；其中所述至少一个蒸煮器被连接于所述至少一个用于化学不可逆固定的容器并且所述至少一个用于化学不可逆固定的容器被连接于所述至少一个气体流量测量装置，并且其中所述可选择的至少一个用于测量气体组成的测量装置或传感器可以被设置在所述蒸煮器之后和/或所述至少一个用于化学不可逆固定的容器之后。根据本发明，生物甲烷内容物通过至少二氧化碳和硫化氢的化学不可逆固定与生物气体混合物分离。这在用于化学不可逆固定的容器中进行。化学固定在关于，除了别的以外，温度的中等条件下进行。此外，根据本发明，不使用用于极端条件的强化学物。在固定之后，使生物甲烷气体流动至根据本发明的测量装置或测量装置系统。另外的用于分析组成的测量装置或另外的传感器在这种情况下由于化学不可逆固定而不是很关心的，但是根据本发明，这样的另外的用于测量气体组成的装置或传感器可以被设置在蒸煮器之后和在测量装置或测量装置系统之前，例如在化学不可逆固定步骤之前或之后。附图简述
图1是根据本发明的用于自动化甲烷潜力测试的工艺的图示。图2是可以被包括在根据本发明的系统装备中的测量装置系统或流小室阵列 (flow cell array)的一个实例的图示。本发明的详细描述根据本发明的具体的实施方案将在下文公开。本发明的另一个目的是提供用于测量生物气体流中的生物甲烷气体的系统装备， 该系统装备也具有上文描述的优点，例如具有简单的构造以及能够导致被形成的甲烷的直接的和连续的测量。这个目的根据本发明的一个具体的实施方案来解决，其中提供用于测量生物气体流中的生物甲烷气体的系统装备，所述系统装备包括-至少一个用于除了生物甲烷气体之外的其他气体的化学固定的容器，所述其他气体是至少CO2,其中所述化学固定基于不可逆反应；以及-至少一个气体流量测量装置；其中所述至少一个用于化学不可逆固定的容器被连接于所述至少一个气体流量
测量装置。当分离生产的生物气体流中的生物甲烷时，CO2气体是最重要的待固定的气体，这是由于其在生物材料的发酵期间的大量产生。如可以从上文理解的，也可以产生除了 CH4(甲烷)和CO2(二氧化碳)之外的其他气体。这些气体中的一种是(硫化氢)，其在存在时也由于根据本发明的系统在中等条件下的化学不可逆反应(chemicallyirreversible reaction)而被固定。根据本发明也可以固定其他气体，但是固定步骤必须在某种程度上被改变。其他可能的通常少量地产生的气体首先是NH3,但是可能地还有很小
量的H2。上文公开的湿润空间是液体浴，例如容纳水的。由于除了生物甲烷之外的其他气体例如CO2和吐5的化学不可逆固定，仅甲烷气体被流入根据本发明的测量装置中。如上文解释的，也可以存在少量的其他气体，例如NH3。这种气体也可以根据本发明被固定/除去。 然而，诸如NH3的气体在被溶解在水中时作为弱碱，而诸如(X)2和H2S的气体作为弱酸。如可以从上文的描述理解的，本发明还涉及生物气体的实际的小规模生产以及以实验室规模的生物气体工艺的模拟。生物可降解的原料的发酵在蒸煮器中进行。根据本发明，良好的搅拌已经显示出是对发酵工艺重要的特征。这可以通过例如在蒸煮器中的机械搅拌器实现。此外，温度控制是另一个对于根据本发明的蒸煮器所关心的特征。在原料的发酵期间，可以使用温度的不同的范围。当在嗜温范围下工作时，25-40°C的温度范围通常被用于这种类型的细菌，通常约35°C。在嗜热范围下，温度通常被保持在高于45°C，通常在约55°C，并且对于不经常使用的嗜寒(psycrophilic)条件来说，温度高于20°C。如上文提到的，生物气体在发酵工艺中被生产，生物气体是生物甲烷、二氧化碳、 硫化氢( 以及可能地少量的氨且甚至可能地氢气的气体混合物。当生物气体被生产时， 可以在至少一个另外的测量装置或传感器中分析或测量发酵或实际生产的生物气体混合物。在发酵期间不同的中间产物可以是对于测量来说所关心的。此外，PH值、VFA(挥发性脂肪酸)的含量以及当然甲烷含量也可以是对于在发酵期间的测量来说所关心的。此外， 可以使用GC分析来自蒸煮器的被生产的生物气体的组成。在发酵、以及被生产的生物气体的可选择的流动通过意图用于测量气体组成的另外的测量装置或传感器之后，生物气体混合物被流动至至少一个测量生物气体混合物的实际流量的测量装置。根据本发明，也可能的是，测量根据上文被生产的生物气体中的实际的生物甲烷质量流量。根据本发明，除了生物甲烷之外的其他气体的固定可以以不同的方式进行。对于 CO2和的化学固定来说，其可以借助于碱金属氢氧化物被实现。因此，根据本发明的一个具体的实施方案，所述至少一个用于除了生物甲烷气体之外的其他气体的固定的容器容纳至少一种碱金属氢氧化物溶液。还可以使用溶液中的氢氧化物浓度的指示剂以确保
的足够高的浓度。指示剂被作为辅助提供，以在氢氧化物浓度过低时能够容易地引起注意， 例如通过溶液的颜色变化。合适的指示剂是目前市场上熟知的，例如已知的测量溶液的PH 的指示剂。根据本发明的合适的碱金属氢氧化物是例如NaOH和/或Κ0Η。对于根据本发明使用的中等条件来说，当NaOH被用于(X)2的固定时，发生以下的简单的酸碱化学反应H20+C02+Na0H — NaHC03+H20这个化学反应是不可逆的和高效率的。然而，另一种可能的产物可以是盐Na2CO3, 其在使用1 2摩尔比的(X)2和NaOH时被生成。从NaHCO3至Na2CO3的反应是2NaHC03 — Na2C03+H20+C02NaOH和(X)2可以通过在高温下的分解反应经以下反应被再生2NaHC03 (固体)—Na2CO3 (固体)+H2CHCO2 (气体)(在 200°C )
6
Na2CO3 (固体)—Na2O(固体)+CO2 (气体)(在 1000°C或以上)Na2O (固体)+H2O (液体)—2Na0H (液体)换句话说，如果极端的高温被施加于固体形式的NaHCO3和Na2CO3,那么(X)2 (气体) 将被释放，这根据本发明是不期望的。特别地，从Na2CO3向妝20的转化是困难的反应并且对于实验室应用来说不具有任何实际用途。因此，中等条件对于化学不可逆固定来说是重要的。如上文提到的，容纳所述至少一个液体置换气体流量测量装置的湿润空间是液体浴。该液体浴通常是某种水溶液。然而，除了水之外的不同的组分可以在液体浴中提供。因此，根据本发明的一个具体的实施方案，湿润空间是容纳选自由水、酸、清洁剂、水基溶液和有机溶剂组成的组的组分中的至少一种的液体浴。根据本发明，应当作出液体浴的选择，使得目标气体组分，例如甲烷，具有低的可溶解性并且是对于液体浴化学惰性的。酸可以在液体浴中被提供以用于生物甲烷气体流中的氨的固定，其中，氨不在除了甲烷之外的其他气体的固定中被固定，如果这种固定是通过使用碱金属氢氧化物化学固定来进行的话。这可以在第一个用于化学固定的容器之后被提供的另外的固定容器中被实现。因此，根据本发明的一个具体的实施方案，容纳至少一种在溶液中的酸的至少一个另外的“与酸反应的气体”固定容器被提供在所述至少一个用于除了生物甲烷气体之外的其他气体的化学不可逆固定的容器之后并与其相连，所述其他气体是至少CO2以及可能地另外的少量&H2S。本具体的实施方案表明在CO2和H2S的化学固定之后的另外的固定。如所述的，NH3是一种可以被以这种方式固定的气体。NH3的固定可以用酸溶液进行，这是根据NH3 在例如水溶液中作为弱碱的事实。因此，根据本发明的一个具体的实施方案，所述NH3固定容器容纳至少一种在溶液中的酸。EP 2009080A1公开了甲烷分离方法，其至少包括在混合器中混合生物气体和吸收二氧化碳的吸收液体，从而形成气体-液体混合相的混合流体；将混合流体引入第一气体/液体分离器中，从而通过气体/液体分离将混合流体分离为甲烷和由于二氧化碳被吸收液体吸收所形成的CO2吸收液体；回收在第一气体/液体分离器中被分离的甲烷；并且通过由容器和在容器中构建的多个中空纤维渗透膜构成的膜模块的供应口将(X)2吸收液体供应至膜的内部，从而使(X)2吸收液体渗透渗透膜，并且将渗透膜外部的压力降低至低于渗透膜内部的压力的水平。EP 2009080A1在本质上与本发明的CO2固定步骤不同。首先，根据EP 2009080A1, 膜技术被使用。第二，根据EP 2009080A1，生物气体在混合器中与吸收CO2的吸收液体混合，以形成气体-液体混合相。该相被供入分离器中以分离气体和液体。含有CO2的液体相被供入至膜模块，然后(X)2可以被释放并且吸收液体可以被回收。然而，本发明公开了其中CO2被实际地固定，例如通过在中等条件下的不可逆的化学反应，并且因此不需要任何膜技术的系统装备和方法。然而，根据EP 2009080A1，二乙醇胺被使用，证明进行了吸收并且未进行不可逆的化学固定。此外，JP 2008255209A公开了用于从通过有机废物的厌氧发酵产生的生物气体浓缩甲烷气体的气体剥离方法。甲烷基于CH4、CO2和H2S在水中的溶解性差异的原理。生物气体通过液体(水)，在液体中二氧化碳被溶解在液体中。含有甲烷的生物气体经过液体， 而不被溶解，并且然后被回收以进行测量。JP 2008255209A也在本质上与本发明不同，因为根据JP2008255209A，没有化学固定步骤被使用。根据JP 2008255209，在生物气体中含有的组分，例如CH4和H2S,由于它们的高溶解度而被容易地溶解在水中，并且其是一种不具备根据本发明公开的方法的高效率的方法。此外，目前存在各种类型的通过液体置换的原理工作的测量装置，例如在例如厌氧生物降解过程中测量例如生物气体流时使用的。在厌氧生物降解过程中，气体流速和甲烷含量是用于评估过程表现的关键参数。在实验室规模实验中，生物反应器体积是通常相当小的，经常仅有几升。生物气体生产还是低的，特别是在起始时期期间，经常是几毫升每小时。精确地测量生物气体的这样的低流速因此不是容易的任务。可商购获得的气体流速计通常不适合于测量这样的以低流速的少量气体。为了解决这一实际问题，已经设计了多种气体测量系统。这些系统的大多数基于液体置换的原理。被浸在流体中的气体样品的体积通过测量被位移的流体的体积来测定。虽然报道和/或商品化了基于液体置换技术和压力分析技术的气体流量计，但是这些流量计的设计和构建仍然是过于复杂的。因此，这些流量计的成本是过于高的，这使其难以广泛地实施。此外，目前已知的途径中的一个组合来自 Ritter的MilliGascounter (DE4006508)与来自Bluekns的近红外甲烷传感器以进行甲烷生产的在线检测。第二个是用于初始生物气体流测量的来自Challenge Technology(美国专利5，092，181)的光学计泡计的装置。这些系统装备的成本是高的。因为许多批次的测试经常需要被同时实施，所以这两个已知的途径将具有非常高的仪器成本。虽然两个途径都目的在于较少劳动密集的测试和较好的数据品质，但是设备的成本仍然高至不能在工业和学术研究机构中被广泛地配备。根据本发明的所提出的自动化甲烷潜力测试系统 (AMPTS)技术也将通过可以以高精确度和非常低的成本同时地测量甲烷气体的超低流动的多通道的湿式气体流量计阵列和数据获得系统的新颖设计来解决这种问题。此外，测量装置在美国专利5，325，725中公开，该文件公开了被上下颠倒地安装在枢轴上的测量杯。装置具有用于将气体导向至杯下方的位置使得气体在杯中积聚的设备。当足够的气体被聚集在杯下方时，杯和气体的组合的浮力将使杯旋转，由此预确定的量的气体，即气体的全部或仅一部分将被从杯释放至出口。美国专利5，325，725中公开的装置的潜在的缺点是装置不提供足够的精确度。首先，测量杯的设计使得其不响应于足够小的量的过量的气体。第二，全部气体的同时的释放不被特别地促进，因为设计使得气体的部分释放仅是令人满意的，当考虑装置的用途时。此外，在US 20040086608A1中公开了用于监测在容器中经历厌氧发酵的液体的方法和设备。设备包括含有用于密封容器的流体的气锁以及被操作性地排列为使电流经过流体以检测气泡穿过气锁的通过的电回路。US20040086608A1涉及用于醇生产的发酵并且不涉及用于生物气体的制备的发酵。此外，根据US 20040086608A1，C02的气体流被测量以能够预测所生产的醇的量。根据本发明，在系统装备中可以使用任何气体流量测量装置。然而，液体置换气体流量测量装置是优选的。因此，根据本发明的一个具体的实施方案，所述至少一个气体流量测量装置是被浸在湿润空间中的液体置换测量装置。因此，在这种情况下，测量装置被浸在湿润空间中，使气体隔间的内部面朝向湿润空间容器的底部，使得从气体流入物流动出的气泡将被收集在气体隔间中，直到其过满并且向上枢轴转动。通过液体置换的原理工作的这样的气体流量测量装置的设计可以变化，但是优选的设计在下文描述。根据本发明的一个实施方案，所述至少一个气体流量测量装置(流小室)是具有带有一个气体积聚端和一个提升端的气体隔间的液体置换测量装置，并且其中所述气体隔间的内部的气体储存容量在所述气体积聚端处比在所述提升端处大。这样的设计优选使测量装置能够基于杠杆效应操作，这对于确保本发明的高气体测量精确度来说是重要的。在这种情况下，杠杆效应意指，当几何气体收集点(geometric gas collecting point)在气体填充循环期间逐渐远离气体积聚端向提升端运动时，提升力的作用在填充阶段的末尾变得越来越高，直到在提升端的提升力大于下压力时气体隔间设备最终向上枢轴转动。由此，在气体隔间中全部被积聚的气体被释放并且气体隔间设备枢轴转动回至其初始待命位置。为了实现这一点，流小室还具有带有使气体隔间设备能够向上枢轴转动以及枢轴转动回至其初始待命位置的枢轴转动元件的夹持设备。此外，其他可能的根据本发明可以是优选的设计特征是其中气体积聚端具有比在初始待命位置处的提升端高的竖直位置的气体隔间，初始待命位置是在气体隔间已经被强迫向上枢轴转动之前的被在隔间的内部的气体产生的位置。此外，气体隔间可以具有垂直于气体隔间的纵向方向的半管状的或三角形的横截面，这种形状可以是对于确保有效的杠杆效应优选的。根据另一个具体的实施方案，气体隔间界定气体隔间的实质上矩形的或正方形的几何底部表面。根据本具体的实施方案，气体隔间设备的实际物理底部在流小室在其初始待命位置中时相对于容纳液体浴的容器的底部以及因此基部板(如果提供的话)平行。此外，气体隔间的实际物理底部还可以与容器的底部整合，使得它们实际上共享同一个底部。此外，气体流量测量装置优选具有至少一个传感器设备，所述至少一个传感器设备被设置以在所述气体隔间不在其初始待命位置中时产生信号和/或改变信号的状态。在气体隔间正在向上枢轴转动时，信号和/或信号的状态的变化被产生，直到气体隔间已经释放被容纳的气体并且已经枢轴转动回至其初始待命位置。这种枢轴转动循环被极端迅速地进行。因此，气体流可以被记录在计算机中。传感器设备的一个实例是磁传感器设备。气体隔间可以被限定为具有几何物理容积和有效容积。几何物理容积是气体隔间的内部空间的实际容积。对于一个小室或隔间来说，该容积是预先确定的并且不能够被调整，除了通过产生其气体隔间具有另一个几何物理容积的新的小室之外。然而，气体隔间的有效容积是为了将小室从其初始待命位置枢轴转动所需要的实际容积。根据本发明的一个实施方案，液体置换测量装置具有用于调整气体隔间的有效容积的设备。根据一个具体的实施方案，用于调整有效容积的设备被定位在气体隔间设备的顶部。此外，重要的是理解， 流小室可以具有固定的物理容积以及固定的有效容积。如可以从上文理解的，可以具有多个同时操作的气体流量测量装置。因此，根据一个具体的实施方案，所述至少一个气体流量测量装置是包括至少两个气体流量测量装置的测量装置系统。这些小室或气体流量装置完全单独地工作，但是当具有许多来自不同的容器的气体流入物时，当然关心的是提供根据本发明的许多小室的小室阵列。这样的测量装置系统在下文还被称为流小室阵列。根据本发明公开的测量装置具有在许多不同的技术领域中的用途。其可以用于构建流小室阵列(多流小室布置，见图2)以及用于BMP测试。此外，测量装置可以用作独立装置，以提供对来自小规模的生物气体蒸煮器的生物气体生产的在线的、实时的监控。根据本发明，还提供用于测量生物样品的生物甲烷潜力的方法，所述方法包括-将原料加载至至少一个具有连续地良好的搅拌的蒸煮器；-在所述至少一个蒸煮器中进行厌氧发酵；-使所生产的生物气体流动至至少一个用于化学不可逆固定的容器，在所述至少一个用于化学不可逆固定的容器中，除了生物甲烷气体之外的其他气体被固定，所述其他气体是至少(X)2 ；并且-使所述生物甲烷气体流动至至少一个用于测量所述生物甲烷气体流量的气体流
量测量装置。也在这种情况下，气体流量测量装置可以具有任何类型，然而，本文提出的液体置换测量装置是优选的。附图的详细描述在下文，附图被更详细地描述。图1是根据本发明的用于自动化BMP测试的工艺的图示。在下文，参照根据本发明的AMPTS并且还参照图1进行描述。AMPTS遵循与常规的BMP测试相同的测量原理，其作出与其标准方法完全可比较的分析结果。然而，设备在长温育时期期间进行全自动的分析和数据记录，这显著地减小为了进行分析的时间和劳动力需求。此外，更高的数据品质可以被获得，这可以用于提取降解过程的动力学信息。这将进而有益于对特定的生物质的降解动态行为的更好的理解，并且还有益于较好的过程操作。仪器装备可以被分为三个单元(见图1)。第一单元(单元1)在上文被称为蒸煮器，但是还可以被称为样品温育箱，在第一单元中，许多容纳少量的使用厌氧的接种体的样品的小瓶被在期望的温育温度下温育。在每个小瓶中的介质被为了本自动化BMP测试应用开发的内置的慢速旋转搅拌器良好地混合。然后，生物气体被连续地生产，其被用于指示每个小瓶内部的生物甲烷化活动。在第二单元(CO2固定单元，单元幻中，从每个小瓶生产的生物气体经过容纳碱溶液例如2M NaOH或KOH的单独的小瓶。如提到的，多个气体部分，例如(X)2和&S，将由于有关的化学反应被除去，并且CH4被允许没有变化地经过碱溶液。pH指示剂被加入每个小瓶中，因此溶液的PH水平可以被良好地监测，以确保用于固定CO2和H2S 的足够高的
浓度。如上文提到的，单元2还可以是传统的其他测量装置，例如GC或其他的(在图1 中被称为可能的单元2B)，或根本没有这样的额外的测量装置，如果想要测量总生物气体流量而非生物甲烷含量或流量的话。单元2，即二氧化碳固定或除去单元，被设置以确保来自该单元的流内容物主要含有生物甲烷。在最后的第三单元(气体监测单元，单元幻中，从第二单元释放的CH4气体使用具有多流小室布置的气体流量计，即根据本发明的测量装置或测量装置系统来分析。如可以从上文理解的，如果来自蒸煮器的被生产的生物气体直接到达根据本发明的测量装置或测量装置系统，或仅经过某种类型的传统的测量装置或传感器(例如GC或近红外甲烷传感器)而不经过二氧化碳固定单元，那么总生物气体流量而非生物甲烷流量可以在根据本发明的测量装置或流小室阵列中被测量。这两种可选方案分别作为单元3A和;3B示出。当然，还可能的是，另外地使用传统的测量和传感器设备，虽然根据本发明的二氧化碳固定路线被使用。然后，内置的开发的软件程序与测量装置或流小室(测量装置系统)被共同地使用，以记录、显示和计算数据，以及分析结果。这被作为DAQ单元(根据图1的单元4)示出， 其可以是连续地且实时地进行的基于计算机的记录。图2是根据本发明的测量装置系统或流小室阵列的一个实例的图示。测量装置系统在这种情况下包括三个测量装置。测量装置在这种情况下是具有带有一个气体积聚端和一个提升端的气体隔间的液体置换测量装置，并且其中所述气体隔间的内部的气体储存容量在所述气体积聚端处比在所述提升端处大。此外，在所述初始待命位置处，所述气体积聚端具有比所述提升端高的竖直位置。此外，气体隔间具有垂直于气体隔间的纵向方向的三角形横截面。此外，气体流量测量装置具有磁传感器设备，使得气体流量可以被记录在DAQ 单元上，该DAQ单元也在图2中示出。此外，测量装置具有用于调整气体隔间的有效容积的设备，该用于调整的设备被定位在气体隔间设备的顶部。然而，测量装置的这些小室应当仅被视为根据本发明的一个可能的实例。Mrk根据本发明，还公开用于以不同的方式生产/模拟/测量生物气体流的系统，例如从原料生产和模拟生物气体，然后测量生物气体，可选择地在某种另外的测量或感应之后， 或首先通过固定其他气体组分，例如二氧化碳、硫化氢以及或许甚至氨，从生物气体流分离生物甲烷气体，并且然后仅测量实际生物甲烷流。根据本发明的系统和方法具有许多优点。 这些优点中的某些在以下汇总-构造简单；-对于所有仪器部件的模块化仪器设计；-不需要高成本的技术和仪器，例如GC和光学测量；-对所形成的甲烷的直接的且连续的测量；-灵活的设计分析可以通过组合单元1、2和3来进行。然而，如果需要总生物气体的监测，那么可能的是直接耦合单元1和3。如果GC或其他气体传感器(例如近红外甲烷传感器)是可用的，那么即使不使用单元2，甲烷含量或气体组成可以仍然被分析。-慢速旋转搅拌器的利用与没有混合或常规的BMP测试普遍使用的其他类型的混合，例如水摇动槽和磁性搅拌器，相比具有巨大的优点。慢速旋转搅拌器的使用可以最小化由生物气体的不均勻的释放或差的质量传递导致的分析干扰。这将使分析结果真实地反映目标样品在厌氧条件下的生物可降解性。此外，旋转搅拌器提供缓慢的和强的混合效应，这允许操控具有非常高的固体含量的样品。这是水摇动浴和磁性搅拌器所不可能实现的。-通过利用碱溶液除去CO2和H2S,BMP测试变得在没有高成本的分析仪器例如GC 和气体传感器的情况下进行是可行的。-能够提供对超小气体流的连续的监测、数据分析和记录。这将不仅确保更高频率的数据获取，而且确保高数据品质，以满足对研究降解过程的动态信息的需求。
权利要求
1.一种用于对生物样品进行生物甲烷潜力测试的系统装备，所述系统装备包括-至少一个具有良好的搅拌的蒸煮器；-可选择地，至少一个用于在线地或以有规律的抽样检查来测量气体组成的测量装置或传感器；-至少一个用于除了生物甲烷气体之外的其他气体的化学固定的容器，所述其他气体是至少CO2,其中所述化学固定基于不可逆反应；以及-至少一个气体流量测量装置；其中所述至少一个蒸煮器被连接于所述至少一个用于化学不可逆固定的容器并且所述至少一个用于化学不可逆固定的容器被连接于所述至少一个气体流量测量装置，并且其中所述可选择的至少一个用于测量气体组成的测量装置或传感器可以被设置在所述蒸煮器之后和/或所述至少一个用于化学不可逆固定的容器之后。
2.一种用于测量生物气体流中的生物甲烷气体的系统装备，所述系统装备包括-至少一个用于除了生物甲烷气体之外的其他气体的化学固定的容器，所述其他气体是至少CO2,其中所述化学固定基于不可逆反应；以及-至少一个气体流量测量装置；其中所述至少一个用于化学不可逆固定的容器被连接于所述至少一个气体流量测量装置。
3.根据权利要求1或2所述的系统装备，其中所述至少一个气体流量测量装置是被浸在湿润空间中的液体置换测量装置。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统装备，其中所述至少一个气体流量测量装置是具有带有一个气体积聚端和一个提升端的气体隔间的液体置换测量装置，并且其中所述气体隔间的内部的气体储存容量在所述气体积聚端处比在所述提升端处大。
5.根据权利要求4所述的系统装备，其中所述液体置换测量装置被设计为基于杠杆效应操作。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的系统装备，其中所述液体置换测量装置具有至少一个传感器设备，所述至少一个传感器设备被设置以在所述气体隔间不在其初始待命位置时产生信号和/或改变信号的状态。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的系统装备，其中所述液体置换测量装置具有用于调整所述气体隔间的有效容积的设备。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统装备，其中所述至少一个气体流量测量装置是包括至少两个气体流量测量装置的测量装置系统。
9.根据权利要求3-8中任一项所述的系统装备，其中所述液体置换测量装置被浸在湿润空间中，所述湿润空间是容纳选自由水、酸、清洁剂、水基溶液和有机溶剂组成的组的组分中的至少一种的液体浴。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的系统装备，其中所述至少一个用于除了生物甲烷气体之外的其他气体的化学不可逆固定的容器容纳至少一种碱金属氢氧化物溶液。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的系统装备，其中容纳至少一种在溶液中的酸的至少一个另外的“酸反应性气体”固定容器被设置在所述至少一个用于除了生物甲烷气体之外的其他气体的化学不可逆固定的容器之后并与所述至少一个用于除了生物甲烷气体之外的其他气体的化学不可逆固定的容器相连，所述其他气体是至少C02。
12. 一种用于测量生物样品的生物甲烷潜力的方法，所述方法包括 -将原料加载至至少一个具有连续地良好的搅拌的蒸煮器； -在所述至少一个蒸煮器中进行厌氧发酵；-使所生产的生物气体流动至至少一个用于化学不可逆固定的容器，在所述至少一个用于化学不可逆固定的容器中，除了生物甲烷气体之外的其他气体被固定，所述其他气体是至少(X)2 ；并且-使所述生物甲烷气体流动至至少一个用于测量所述生物甲烷气体流量的气体流量测量装置。
全文摘要
本发明公开了用于对生物样品进行生物甲烷潜力测试的系统装备以及用于测量生物气体流中的生物甲烷气体的系统装备，系统装备除了别的以外还包括至少一个用于除了生物甲烷气体之外的其他气体的化学不可逆固定的容器，以及至少一个气体流量测量装置，所述其他气体是至少CO2。
文档编号G01F3/26GK102438958SQ201080016361
公开日2012年5月2日 申请日期2010年4月1日 优先权日2009年4月14日
发明者刘京 申请人:碧普(瑞典)有限公司