專利名稱：一種厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及厭氧反應(yīng)器的檢測儀器領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
厭氧生物技術(shù)廣泛應(yīng)用于污水處理污泥消化諸多領(lǐng)域，是一種成熟有效的環(huán)保技術(shù)，但工廠實際運行的厭氧生物反應(yīng)器的運行存在較多問題，原因在于厭氧反應(yīng)器運行過程受進水等多種運行參數(shù)影響容易出現(xiàn)酸化進而導(dǎo)致厭氧反應(yīng)器運行崩潰，所以對厭氧反應(yīng)器內(nèi)部各運行參數(shù)的監(jiān)測就異常重要。厭氧反應(yīng)器內(nèi)部生化反應(yīng)過程較為復(fù)雜，對反應(yīng)器運行狀況具有指標(biāo)意義的參數(shù)較多，只有全面測定反應(yīng)器氣液相的多項參數(shù)才能真正了解反應(yīng)器所處狀態(tài)。其中，氣相指標(biāo)主要包括產(chǎn)氣速率，甲烷分壓，二氧化碳分壓等，氣相指 標(biāo)是厭氧反應(yīng)器運行狀態(tài)最直接最重要的指標(biāo)之一。目前國內(nèi)采用的主要監(jiān)測手段是用氣相色譜法對厭氧反應(yīng)器各種氣體分壓的監(jiān)測，以及氣體流量計對產(chǎn)氣速率的監(jiān)測，在對現(xiàn)有技術(shù)的研究和實踐過程中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題氣相色譜儀器不僅造價昂貴，而且氣相色譜儀器操作維護復(fù)雜，對操作人員的專業(yè)素質(zhì)要求較高，另外，每隔一定時間都需要工作人員進行調(diào)整，所以氣相色譜儀器的采樣頻率相對較低；氣體流量計只將當(dāng)前的產(chǎn)氣速率顯示出來，而無法即時的存儲產(chǎn)氣速率的歷史記錄，往往依靠操作人員進行人工記錄。因此，如何制作一種能夠解決上述缺陷的厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)，成為目前最需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的設(shè)計目的在于，提供一種厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)，以降低成本，提高采樣頻率，無需人工維護，并且能夠即時的記錄產(chǎn)氣速率。本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的一種厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括氣體傳感器、氣體觸發(fā)器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)采集卡和具有檢測軟件的計算設(shè)備；其中，所述氣體傳感器設(shè)置在所述厭氧反應(yīng)器的出氣口處，所述氣體觸發(fā)器與所述厭氧反應(yīng)器的出氣口相連通，所述計數(shù)器與所述氣體觸發(fā)器相連接，所述數(shù)據(jù)采集卡分別與所述計數(shù)器和所述氣體傳感器相連接，所述計算設(shè)備與所述數(shù)據(jù)采集卡相連接；所述氣體傳感器，用于測量所述厭氧反應(yīng)器的出氣口的氣體分壓，并將所述氣體分壓轉(zhuǎn)換成模擬信號發(fā)送至所述數(shù)據(jù)采集卡中；所述氣體觸發(fā)器，用于在每獲得預(yù)設(shè)量的氣體時，向所述計數(shù)器發(fā)送一次信號；所述計數(shù)器，用于獲取所述氣體觸發(fā)器發(fā)送的信號，進行計數(shù)并且向所述數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送脈沖信號；
所述數(shù)據(jù)采集卡，用于獲取所述氣體傳感器發(fā)送的模擬信號，將所述模擬信號轉(zhuǎn)化成第一數(shù)字信號發(fā)送至所述計算設(shè)備中，并且獲取所述計數(shù)器發(fā)送的脈沖信號，將所述脈沖信號轉(zhuǎn)化成第二數(shù)字信號發(fā)送至所述計算設(shè)備中；所述計算設(shè)備，用于獲取所述數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送的第一數(shù)字信號和第二數(shù)字信號，顯示并保存所述第一數(shù)字信號和第二數(shù)字信號。優(yōu)選地，在上述的厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)中，所述氣體觸發(fā)器具體為氣體排液裝置；所述氣體排液裝置包括儲氣室、排氣室和設(shè)置在所述排氣室內(nèi)的第一導(dǎo)體與第二導(dǎo)體；所述儲氣室具有排氣孔，所述排氣室通過所述排氣孔與所述儲氣室相連通，所述第一導(dǎo)體與電源的一端相連接，所述第二導(dǎo)體與所述計數(shù)器的輸入端相連接，所述計數(shù)器的輸出端與所述電源的另一端相連接。 優(yōu)選地，在上述的厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)中，所述排氣孔設(shè)置在所述排氣室的底部。優(yōu)選地，在上述的厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)中，所述氣體傳感器的數(shù)量為兩個。優(yōu)選地，在上述的厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)中，所述兩個氣體傳感器具體為甲烷傳感器和二氧化碳傳感器。優(yōu)選地，在上述的厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)中，所述計算設(shè)備具體為計算機。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實施例提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點和特點在本發(fā)明提供的方案中，氣體傳感器和計數(shù)器會將采集的數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集卡中，數(shù)據(jù)采集卡會將所獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送至計算設(shè)備中，所以系統(tǒng)在運行時無需人工記錄；并且，本系統(tǒng)可以一直處于采樣狀態(tài)，中途無需人工調(diào)整，所以采樣頻率高；另外，本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，不僅造價低，而且對操作人員的專業(yè)要求不高。因此，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、采樣頻率高、操作簡單等優(yōu)點。


為了更清楚地說明本發(fā)明或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明所提供的一種厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)的模塊圖；圖2為本發(fā)明所提供的另一種厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)的模塊圖；圖3為本發(fā)明所提供的氣體排液裝置的示意圖；圖4為本發(fā)明所提供的產(chǎn)氣速率的波形圖；圖5為本發(fā)明所提供的甲烷分壓的波形圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。請參見圖I所示，圖I所示的為本發(fā)明實施例提供了一種厭氧反應(yīng)器2的在線監(jiān)測系統(tǒng)1，基于紅外傳感器技術(shù)、氣體排液法在線流量測定技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)，全面高頻率的在線監(jiān)測反應(yīng)器氣相主要運行參數(shù)，從而在線綜合分析得出厭氧反應(yīng)器2所處狀態(tài)。該在線檢測系統(tǒng)I包括氣體傳感器11、氣體觸發(fā)器12、計數(shù)器13、數(shù)據(jù)采集卡14和具有檢測軟件的計算設(shè)備15。其中，氣體傳感器11設(shè)置在厭氧反應(yīng)器2的出氣口處，氣體觸發(fā)器12與厭氧反應(yīng)器2的出氣口相連通，計數(shù)器13與氣體觸發(fā)器12相連接，數(shù)據(jù)采集卡14分別與計數(shù)器13和氣體傳感器11相連接，計算設(shè)備15與數(shù)據(jù)采集卡14相連接。氣體傳感器11用于測量厭氧反應(yīng)器2的出氣口的氣體分壓，并將氣體分壓轉(zhuǎn)換成模擬信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集卡14中；氣體觸發(fā)器12用于在每獲得預(yù)設(shè)量的氣體時，向計數(shù)器13發(fā)送一次信號；計數(shù)器13用于獲取氣體觸發(fā)器12發(fā)送的信號，進行計數(shù)并且向數(shù)據(jù)采集卡14發(fā)送脈沖信號；數(shù)據(jù)采集卡14用于獲取氣體傳感器11發(fā)送的模擬信號，將模擬信號轉(zhuǎn)化成第一數(shù)字信號發(fā)送至計算設(shè)備15中，并且獲取計數(shù)器13發(fā)送的脈沖信號，將脈沖信號轉(zhuǎn)化成第二數(shù)字信號發(fā)送至計算設(shè)備15中；計算設(shè)備15用于獲取數(shù)據(jù)采集卡14發(fā)送的第一數(shù)字信號和第二數(shù)字信號，顯示并保存第一數(shù)字信號和第二數(shù)字信號。在圖I所示的實施例中，氣體傳感器11和計數(shù)器13會將采集到的數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集卡14中，數(shù)據(jù)采集卡14會將所獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送至計算設(shè)備15中，所以系統(tǒng)在運行時無需人工記錄；并且，本系統(tǒng)可以一直處于采樣狀態(tài)，中途無需人工調(diào)整，所以采樣頻率高；另外，本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，不僅造價低，而且對操作人員的專業(yè)要求不高。因此，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、采樣頻率高、操作簡單等優(yōu)點。由于上述在線監(jiān)測系統(tǒng)的具體實現(xiàn)存在多種方式，下面通過具體實施例進行詳細說明請參見圖2所示，圖2所示的為本發(fā)明實施例提供了另一種厭氧反應(yīng)器2的在線監(jiān)測系統(tǒng)3，該在線檢測系統(tǒng)3包括甲烷傳感器31、二氧化碳傳感器32、氣體排液裝置33、計數(shù)器34、數(shù)據(jù)采集卡35、具有檢測軟件的計算機36和電源37。其中，甲烷傳感器31和二氧化碳傳感器32均設(shè)置在厭氧反應(yīng)器2的出氣口處，氣體排液裝置33與厭氧反應(yīng)器2的出氣口相連通，計數(shù)器34與氣體排液裝置33相連接，數(shù)據(jù)采集卡35分別與計數(shù)器34、甲烷傳感器31和二氧化碳傳感器32相連接，計算機36與數(shù)據(jù)采集卡35相連接。甲烷傳感器31用于測量厭氧反應(yīng)器2的出氣口的甲烷分壓，并將甲烷分壓轉(zhuǎn)換成模擬信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集卡35中；二氧化碳傳感器32用于測量厭氧反應(yīng)器2的出氣口的二氧化碳分壓，并將二氧化碳分壓轉(zhuǎn)換成模擬信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集卡35中；氣體排液裝置33用于在每獲得預(yù)設(shè)量的氣體時，向計數(shù)器34發(fā)送一次信號；計數(shù)器34用于獲取氣體排液裝置33發(fā)送的信號，進行計數(shù)并且向數(shù)據(jù)采集卡35發(fā)送脈沖信號；數(shù)據(jù)采集卡35用于獲取甲烷傳感器31發(fā)送的模擬信號，將模擬信號轉(zhuǎn)化成第一數(shù)字信號發(fā)送至計算機36中，并且獲取二氧化碳傳感器32發(fā)送的模擬信號，將模擬信號轉(zhuǎn)化成第二數(shù)字信號發(fā)送至計 算機36中，而且還要獲取計數(shù)器34發(fā)送的脈沖信號，將脈沖信號轉(zhuǎn)化成第三數(shù)字信號發(fā)送至計算機36中；計算機36用于獲取數(shù)據(jù)采集卡35發(fā)送的第一數(shù)字信號、第二數(shù)字信號和第三數(shù)字信號，顯示并保存第一數(shù)字信號、第二數(shù)字信號和第三數(shù)字信號。在圖2和圖3所示的實施例中，氣體排液裝置33包括儲氣室331、排氣室332和設(shè)置在排氣室332內(nèi)的第一導(dǎo)體333與第二導(dǎo)體334 ;儲氣室332具有排氣孔335，排氣室332通過排氣孔335與儲氣室331相連通，第一導(dǎo)體333與電源37的一端相連接，第二導(dǎo)體334與計數(shù)器34的輸入端相連接，計數(shù)器34的輸出端與電源37的另一端相連接，排氣孔335設(shè)置在排氣室332的底部。在圖2和圖3所示的實施例中 ，氣體排液裝置33的儲氣室331內(nèi)部設(shè)置有鹽水，鹽水通過排氣孔335流入排氣室332中，由于大氣壓的作用，使儲氣室331和排氣室332內(nèi)鹽水的液面高度相同，但要保證排氣室332內(nèi)的鹽水液面與第一導(dǎo)體333和第二導(dǎo)體334有一定的距離。在進行在線監(jiān)測的過程中，厭氧反應(yīng)器2的出氣口向氣體排液裝置33的儲氣室331發(fā)送產(chǎn)出的氣體，儲氣室331內(nèi)的氣體增多也使壓強逐漸增大，在儲氣室331內(nèi)的鹽水通過排氣孔335慢慢的被頂入排氣室332內(nèi)，從而導(dǎo)致排氣室332內(nèi)的鹽水液面逐漸升高，儲氣室331內(nèi)的鹽水液面逐漸降低。當(dāng)厭氧反應(yīng)器2產(chǎn)生定量的氣體時，排氣室332內(nèi)的鹽水液面會升高至接觸到第一導(dǎo)體333和第二導(dǎo)體334，從而使電源37、氣體排液裝置33和計數(shù)器34三者之間形成導(dǎo)電回路，此時，電源37向計數(shù)器34通電，計數(shù)器34計數(shù)一次并產(chǎn)生脈沖信號，并將該脈沖信號發(fā)送至數(shù)據(jù)采集卡35中，數(shù)據(jù)采集卡35再將脈沖信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，并將該數(shù)字信號發(fā)送給計算機36，最終通過計算機36進行換算厭氧反應(yīng)器2的產(chǎn)氣速率。然而，排氣室332內(nèi)的液面還會繼續(xù)升高，直至儲氣室331內(nèi)的鹽水液面低于排氣孔335時，儲氣室331內(nèi)膨脹的氣體會瞬間通過排氣孔335進入排氣室332中，并從排氣室332的頂部離開排氣室332，由于此時儲氣室331內(nèi)的氣壓與外界大氣環(huán)境相同，造成排氣室332內(nèi)的鹽水又重新進入到儲氣室331內(nèi)，以使儲氣室331內(nèi)的鹽水液面高度再次與排氣室332內(nèi)的鹽水液面高度相同，從而恢復(fù)到初始狀態(tài)。關(guān)于厭氧反應(yīng)器的產(chǎn)氣速率的計算過程由于計數(shù)器34每計數(shù)一次，說明氣體排液裝置33獲得了定量的氣體，該定量的氣體是可以根據(jù)鹽水的容量和氣體排液裝置33的容量進行調(diào)整的，所以定量的氣體是可以得知的；并且計算機36會記錄檢測厭氧反應(yīng)器2的起始時間和結(jié)束時間，會統(tǒng)計計數(shù)器34所記錄的次數(shù)，從而根據(jù)一定時間內(nèi)厭氧反應(yīng)器2產(chǎn)出的定量氣體可以得知產(chǎn)氣速率。關(guān)于厭氧反應(yīng)器的氣體產(chǎn)量的計算過程根據(jù)上述內(nèi)容可知，產(chǎn)氣速率通過計算機36可以計算出來，氣體分壓可以通過傳感器和數(shù)據(jù)采集卡35發(fā)送至計算機36內(nèi)，由于產(chǎn)氣速率X氣體含量=氣體產(chǎn)量，所以氣體產(chǎn)量可通過此公式進行計算得到。計算機36會將被測的氣體的產(chǎn)氣速率、氣體含量和甲烷氣體產(chǎn)量存儲下來,并通過柱狀圖、波形圖或數(shù)字等形式即時的顯示出這三個參數(shù)，以便于工作人員進行后續(xù)的分析與研究工作，例如，圖4所示的為產(chǎn)氣速率的波形圖，圖5所示的為甲烷分壓的波形圖。綜上所述，本發(fā)明提供的厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)能全面的給出厭氧反應(yīng)器的主要氣相監(jiān)測參數(shù)，例如氣體分壓和產(chǎn)氣速率，從而全面準(zhǔn)確的反映厭氧反應(yīng)器的產(chǎn)氣情況，進而了解其運行狀態(tài)。本發(fā)明采用的氣體傳感器技術(shù)，使監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠精確，重現(xiàn)性好采樣頻率高。本發(fā)明提供的氣體產(chǎn)氣速率測量裝置實現(xiàn)了氣體流量監(jiān)測過程在線化，自動化，長期連續(xù)自動監(jiān)測，穩(wěn)定運行。對于計算機內(nèi)部的虛擬儀器檢測軟件技術(shù)，使得軟件界面與實際儀器界面相同，操作簡便，在線顯示監(jiān)測結(jié)果，數(shù)據(jù)處理功能強大，軟件升級潛力大。因此，本發(fā)明能夠全面的在線反映厭氧反應(yīng)器的氣相情況，長期操作穩(wěn)定。需要說明的是，圖I至圖5所示的實施例只是本發(fā)明所介紹的優(yōu)選實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在此基礎(chǔ)上，完全可以設(shè)計出更多的實施例，因此不在此處贅述。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開 的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括氣體傳感器、氣體觸發(fā)器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)采集卡和具有檢測軟件的計算設(shè)備； 其中，所述氣體傳感器設(shè)置在所述厭氧反應(yīng)器的出氣ロ處，所述氣體觸發(fā)器與所述厭氧反應(yīng)器的出氣ロ相連通，所述計數(shù)器與所述氣體觸發(fā)器相連接，所述數(shù)據(jù)采集卡分別與所述計數(shù)器和所述氣體傳感器相連接，所述計算設(shè)備與所述數(shù)據(jù)采集卡相連接； 所述氣體傳感器，用于測量所述厭氧反應(yīng)器的出氣ロ的氣體分壓，并將所述氣體分壓轉(zhuǎn)換成模擬信號發(fā)送至所述數(shù)據(jù)采集卡中； 所述氣體觸發(fā)器，用于在每獲得預(yù)設(shè)量的氣體吋，向所述計數(shù)器發(fā)送一次信號； 所述計數(shù)器，用于獲取所述氣體觸發(fā)器發(fā)送的信號，進行計數(shù)并且向所述數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送脈沖信號； 所述數(shù)據(jù)采集卡，用于獲取所述氣體傳感器發(fā)送的模擬信號，將所述模擬信號轉(zhuǎn)化成第一數(shù)字信號發(fā)送至所述計算設(shè)備中，并且獲取所述計數(shù)器發(fā)送的脈沖信號，將所述脈沖信號轉(zhuǎn)化成第二數(shù)字信號發(fā)送至所述計算設(shè)備中； 所述計算設(shè)備，用于獲取所述數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送的第一數(shù)字信號和第二數(shù)字信號，顯示并保存所述第一數(shù)字信號和第二數(shù)字信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體觸發(fā)器具體為氣體排液裝置； 所述氣體排液裝置包括儲氣室、排氣室和設(shè)置在所述排氣室內(nèi)的第一導(dǎo)體與第二導(dǎo)體； 所述儲氣室具有排氣孔，所述排氣室通過所述排氣孔與所述儲氣室相連通，所述第一導(dǎo)體與電源的一端相連接，所述第二導(dǎo)體與所述計數(shù)器的輸入端相連接，所述計數(shù)器的輸出端與所述電源的另一端相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述排氣孔設(shè)置在所述排氣室的底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體傳感器的數(shù)量為兩個。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在干，所述兩個氣體傳感器具體為甲烷傳感器和ニ氧化碳傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述計算設(shè)備具體為計算機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種厭氧反應(yīng)器的在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括氣體傳感器、氣體觸發(fā)器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)采集卡和具有檢測軟件的計算設(shè)備；氣體傳感器設(shè)置在厭氧反應(yīng)器的出氣口處，氣體觸發(fā)器與厭氧反應(yīng)器的出氣口相連通，計數(shù)器與氣體觸發(fā)器相連接，數(shù)據(jù)采集卡分別與計數(shù)器和氣體傳感器相連接，計算設(shè)備與數(shù)據(jù)采集卡相連接。氣體傳感器和計數(shù)器會將采集的數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集卡中，數(shù)據(jù)采集卡會將所獲取的數(shù)據(jù)發(fā)送至計算設(shè)備中，所以系統(tǒng)在運行時無需人工記錄；本系統(tǒng)可以一直處于采樣狀態(tài)，中途無需人工調(diào)整，所以采樣頻率高；本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，不僅造價低，而且對操作人員的專業(yè)要求不高。因此，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、采樣頻率高、操作簡單等優(yōu)點。
文檔編號G01L13/00GK102680164SQ201210140200
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者俞漢青, 盛國平, 董方, 趙全保 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)