BMP解决方案

产酸产甲烷两相反应器用于物料厌氧产甲烷研究

有机物料如农业秸秆、餐厨垃圾、禽畜粪便、有机废水可用于厌氧发酵产甲烷。目前工业上应用较多的是CSTR反应器，产酸产甲烷过程在同一个反应器内进行。

 

为了便于人们更好地研究物料厌氧发酵过程中产酸、产甲烷相以及更好地调控各类参数，从而提高产甲烷效率，我们可以采用两相反应器进行实验。对于TS含固量较高的物料比如农业秸秆、餐厨垃圾等，可以采用干法反应器渗滤液喷淋回流产酸，然后采用湿法反应器CSTR或者UASB进行产甲烷。示意图和实物图分别如下所示：


以厨余垃圾为例，酸化罐为圆柱形滤床反应器（LBR），总容积10 L，内径20 cm，从上到下分为3层，第一层为顶部淋滤空间，容积为3.5 L，高度为11 cm；第二层为厨余垃圾物料填充部分，有效容积为3 L，高度为9.5 cm，填充层下部有两层孔径大小不同的筛网，厨余垃圾底物直接由3 mm孔径的筛网承接，最下面有一层孔径1 mm的筛网作支撑，中间填充直径1 cm的玻璃珠，高度为5 cm；最下面一层为酸化液收集空间，高9.5 cm。酸化罐上部连接一个2 L 的淋滤液储存罐，酸化罐底部有两个出水管，其一是使部分酸化液回流到淋滤液储存罐，另一个是剩余部分酸化液进到产甲烷反应器进行产气。

 

相比于单独的CSTR反应器，两相厌氧反应器具备如下特点：

（1） 将物料如农业秸秆、餐厨垃圾等放入酸化罐内，接种微生物后，进行干法发酵，产生的渗滤液储存在酸化液储存罐内，将渗滤液泵入淋滤液储存罐内，通过喷淋回流进入酸化罐，实现传质作用；

（2） 渗滤液也可泵入产甲烷罐内，渗滤液内的各类有机酸VFA可用于产甲烷，产甲烷罐内装有温度、pH探头，还装有RTKins™气体流量计用于监测产甲烷量；

（3） 可以连接酸、碱液，用泵自动调节渗滤液pH值，自动取样进行分析。

 

无需气相色谱仪或沼气分析仪，直接测量甲烷含量

物料产甲烷潜力（biochemical methane potential, BMP）是指单位有机物料在厌氧条件下发酵产生甲烷气体的数量。BMP分析对了解沼气发酵的效率及其过程稳定性、沼气工程的规模及工艺设计、生产优化策略及沼气工程收益评估等都具有重要的意义。

 

BMP测试不仅关注甲烷的体积量，还关注各气体的成分，比如甲烷、二氧化碳、氢气、硫化氢的百分比含量。通常情况下，客户可以用气袋收集气体，定期采用排水法测量体积，并且利用气相色谱仪或者沼气分析仪测量各气体成分。


图一：BMP全自动甲烷潜力测试仪

RTK公司自主研发生产的BMP全自动甲烷潜力测试仪，包含18个通道。如果客户只是关注厌氧发酵过程中甲烷的产气量和含量比。客户可以将两个通道进行串联测试，在两个通道之间接入高浓度碱液去除酸性气体如二氧化碳、硫化氢等，分别测量厌氧发酵产生的总气体量和甲烷气体量，二者比例即是甲烷含量比。

RTK全自动甲烷潜力测试仪，（1）测量精度1 mL，有利于微小量气体的准确测量，尤其利于细节机理研究。（2）采用嵌入式WEB跨平台服务器，无需软件安装包，可使用电脑、手机等无线访问和控制系统，适用于长期测试。（3）内置有温度和气压传感器，测量的气体体积实时换算成标况体积，避免了长期测试温度和压力变化导致的数据误差。

 

厌氧消化污泥的生物效应

近日，天津大学杨永奎老师课题组在SCI一区期刊Bioresource Technology上发表论文。文章报道了环丙沙星（Cip），富勒烯（C60），ZnO纳米粒子单独或共同对厌氧消化污泥的作用，深入研究了对厌氧消化污泥产甲烷活性、新陈代谢、微生物群落的影响。

结果表明，ZnO纳米粒子表现出比Cip对厌氧消化污泥更强的抑制产甲烷作用。相比单独的ZnO纳米粒子或者ZnO纳米粒子/C60，ZnO纳米粒子/Cip对蛋白质和碳水化合物表现出更强的抑制产甲烷作用。文章对这些作用进行了深入的机理研究，研究结果对厌氧消化污泥的利用提供了毒性评估和预防作用。

 

 

本论文采用了RTK公司的全自动甲烷潜力测试系统进行实验研究。RTK公司是国家高新技术企业公司。RTK-BMP全自动甲烷潜力测试系统，具有自主知识产权。仪器具有18个平行通道，采用跨平台控制系统，具有良好的人机操作界面，测量分辨率精度高，尾气可收集作进一步分析。此外，还可提供各类生物反应器（如CSTR反应器、UASB反应器、IC反应器、干法车库式反应器等）及其它定制服务。

 

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