一種可同時測定厭氧發(fā)酵液中總堿度、碳酸氫鹽堿度、總揮發(fā)酸性脂肪酸的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可同時測定厭氧發(fā)酵液中總堿度、碳酸氫鹽堿度、總揮發(fā)酸性脂肪酸的方法，通過滴定發(fā)酵液中不同的五點pH，計算滴定過程中滴定不同pH電位所消耗的酸堿量，最后再通過公式分別計算發(fā)酵液中的TA、BA和VFA。五點pH計量電位分別為，起始pH、首次滴定pH起點、pH4.3、pH3.0，反滴電位pH6.5。本方法簡單、方便，對堿度沒有要求，能同時測定厭氧發(fā)酵液中總堿度、碳酸氫鹽堿度、總揮發(fā)酸性脂肪酸的濃度，用以描述厭氧發(fā)酵實時運行狀態(tài)。
【專利說明】一種可同時測定厭氧發(fā)酵液中總堿度、碳酸氫鹽堿度、總揮 發(fā)酸性脂肪酸的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及厭氧消化反應(yīng)器運行檢測技術(shù)，具體指一種可同時測定厭氧發(fā)酵液中 總堿度TA、碳酸氫鹽堿度BA、總揮發(fā)酸性脂肪酸VFA的方法，屬于生物反應(yīng)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 厭氧消化技術(shù)處理有機垃圾，能在實現(xiàn)廢物處理的同時回收能源，因而受到越來 越廣泛的關(guān)注。然而，厭氧反應(yīng)器在運行過程極易出現(xiàn)酸化失穩(wěn)現(xiàn)象。為保證反應(yīng)器穩(wěn)定 運行，通常是使厭氧反應(yīng)器在極低的負荷下運行，但這會導致反應(yīng)器處理能力差且經(jīng)濟效 率低。因此，對厭氧發(fā)酵反應(yīng)過程參數(shù)的檢測對控制厭氧反應(yīng)器實際運行狀態(tài)尤為重要。
[0003] 在描述厭氧發(fā)酵穩(wěn)定性運行狀態(tài)眾多參數(shù)中，VFA和堿度（包含BA和TA)的濃度 被公認為是厭氧消化過程失穩(wěn)理想預警參數(shù)之一。相對于pH值、氣體成分、氣體產(chǎn)量而言， 通過VFA和堿度對厭氧消化過程狀態(tài)進行檢測更加可靠和快速。在國內(nèi)外研究中，VFA和 堿度已經(jīng)被證實在厭氧消化過程中是一個很好的預警指標。因為VFA和堿度不僅是產(chǎn)甲烷 過程中重要的中間產(chǎn)物，而且通過對VFA積累可判斷出厭氧失衡的狀況。但目前對VFA和 堿度的檢測方法多數(shù)只能測定其中一種，有些分析方法（如荷蘭學者提出的VFA和碳酸氫 鹽聯(lián)合堿度滴定方法）是針對傳統(tǒng)常規(guī)堿度l〇〇〇mg/L左右的厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，不適用于高堿 度和高VFA的餐廚垃圾發(fā)酵系統(tǒng)，且該方法只能測定廢水中的BA和VFA。因此，迫切需求一 種可同時簡單、方便、可實現(xiàn)在線監(jiān)測酸堿度的方法用以描述厭氧發(fā)酵實時運行狀態(tài)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種可在線測定厭氧發(fā)酵液 中酸堿度的方法，本方法簡單、方便，對堿度沒有要求，能同時測定厭氧發(fā)酵液中總堿度、碳 酸氫鹽堿度、總揮發(fā)酸性脂肪酸的濃度，用以描述厭氧發(fā)酵實時運行狀態(tài)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
[0006] -種可同時測定厭氧發(fā)酵液中總堿度、碳酸氫鹽堿度、總揮發(fā)酸性脂肪酸的方法， 步驟如下，
[0007] 1)取厭氧發(fā)酵液水樣VmL，測定其初始pH值，記為pHi并用濃度為camol/L的鹽酸 滴定至計算得到的pH電位，記為pH 2，此次滴定消耗的鹽酸量記為Ami ;該計算電位pH2由公 式⑴計算得到：
[0008] pH2 = pKa(H2C03)-lg([H2C03]/[HC0 3l) (1)
[0009] 式中：pKa(H2C03)為H 2C03離解常數(shù)，取6· 3 ;H2C03為水樣中游離碳酸的溶解量 (mol/L) = H*P，其中Η等于C〇2在一定溫度下溶解度系數(shù)，P :厭氧發(fā)酵體系中C〇2的分壓； HCCV為預估或根據(jù)經(jīng)驗確定的廢水中碳酸氫鹽堿度；
[0010] 2)然后由步驟1)所述濃度的鹽酸繼續(xù)將水樣由pH2滴定至pH3，且pH3為4. 3,此 次滴定消耗的鹽酸量記為Bml ;
[0011] 3)繼續(xù)由步驟1)所述濃度的鹽酸將水樣由pH3滴定至pH4, pH4為3. 0,此次滴定 消耗的鹽酸量記為Cml ;
[0012] 4)在第3)步已被滴定的水樣中通入氮氣強曝氣lOmin，此時滴定過程中產(chǎn)生的 H2C03分解為C02和水，曝氣過程中C02完全逸出，而總揮發(fā)酸性脂肪酸VFA保留在水樣中； 然后用濃度為c bmol/L的氫氧化鈉反滴至pH5, pH5為6. 5,反滴定消耗的氫氧化鈉體積記為 Dml ;總堿度、碳酸氫鹽堿度、總揮發(fā)酸性脂肪酸的計算公式如下，
[0013] (2)
[0014]

【權(quán)利要求】
1. 一種可同時測定厭氧發(fā)酵液中總堿度、碳酸氫鹽堿度、總揮發(fā)酸性脂肪酸的方法，其 特征在于：步驟如下， 1) 取厭氧發(fā)酵液水樣VmL，測定其初始pH值，記為P&并用濃度為camol/L的鹽酸滴定 至計算得到的pH電位，記為pH 2，此次滴定消耗的鹽酸量記為Ami ;該計算電位pH2由公式 (1)計算得到： pH2 = pKa (H2C03) -lg ([H2C03] / [HC03_]) (1) 式中：pKa(H2C03)為H2C03離解常數(shù)，取6. 3 ;H2C03為水樣中游離碳酸的溶解量（mol/L) =H*P，其中Η等于C02在一定溫度下溶解度系數(shù)，P :厭氧發(fā)酵體系中C02的分壓；HCCV為 預估或根據(jù)經(jīng)驗確定的廢水中碳酸氫鹽堿度； 2) 然后由步驟1)所述濃度的鹽酸繼續(xù)將水樣由pH2滴定至pH3，且？成為4.3,此次滴 定消耗的鹽酸量記為Bml ; 3) 繼續(xù)由步驟1)所述濃度的鹽酸將水樣由pH3滴定至pH4, pH4為3. 0,此次滴定消耗 的鹽酸量記為Cml ; 4) 在第3)步已被滴定的水樣中通入氮氣強曝氣lOmin，此時滴定過程中產(chǎn)生的氏(：03 分解為C02和水，曝氣過程中C02完全逸出，而總揮發(fā)酸性脂肪酸VFA保留在水樣中；然后用 濃度為c bmol/L的氫氧化鈉反滴至pH5，pH5為6. 5,反滴定消耗的氫氧化鈉體積記為Dml ;總 堿度、碳酸氫鹽堿度、總揮發(fā)酸性脂肪酸的計算公式如下，
C2)
(3)
⑷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可同時測定厭氧發(fā)酵液中總堿度、碳酸氫鹽堿度、總揮發(fā)酸 性脂肪酸的方法，其特征在于：先將厭氧發(fā)酵液10000轉(zhuǎn)/分離心l〇min，然后再取上清液 VmL作為厭氧發(fā)酵液水樣，測定其初始pH值前先對厭氧發(fā)酵液水樣進行稀釋使總揮發(fā)酸性 脂肪酸VFA含量不大于3mmoL。
【文檔編號】G01N27/42GK104090016SQ201410355815
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】彭緒亞, 李蕾, 何清明 申請人:重慶大學