生物安全处理论文

生物安全处理论文（精选10篇）

生物安全处理论文 第1篇

关键词：实验室生物安全,生物风险,溢洒处理

生物安全三级实验室生物危害物质溢洒处理方法是在生物风险评估的基础上建立起来的[1], 该文建立的生物危害物质溢洒处理方法是基于高致病性禽流感试验活动的, 而且经过充分的生物风险分析和评估, 是对风险控制方法的具体阐述, 旨在给读者提供一种风险控制的思路和方法。但不同实验室的硬件条件、管理体系文件及实验活动内容等各有差异, 具体的处理方法应该根据实验室的实际情况而定。

该文中溢洒指包含生物危险物质的液态或固态物质意外地与容器或包装材料分离的过程。该文仅考虑了生物安全三级实验室生物危险物质溢洒的常规处理方法, 如果溢洒物中含有放射性物质或危险性化学物质, 则应使用特殊的处理程序。

1 溢洒处理工具箱

生物安全三级实验室应备有溢洒处理工具箱, 里面放有盛放0.5%过氧乙酸消毒液的容器 (注意消毒液必须在有效期内使用) 、盛放75%乙醇的容器、镊子、刷子、可高压灭菌的扫帚和簸箕、不锈钢耐扎废物桶、医用纱布、用于盛放感染性溢洒物以及清理物品的专用收集袋或容器、橡胶手套、面部防护装置或全身防护装置、写有“禁止进入”或“生物危险”的溢洒处理警示标识以及其他专用工具。溢洒处理工具箱外部应贴有“溢洒处理工具箱”的标识字样, 存放在工作区的墙角[1]。

2 撤离房间

发生生物危险物质溢洒时, 应立即通知房间内的无关人员迅速离开, 在撤离房间的过程中注意防护气溶胶。关门并张贴“禁止进入”、“溢洒处理”的警告标识。撤离人员按照离开实验室的程序脱去个体防护设备, 用适当的消毒剂和水清洗暴露在外的皮肤。如果同时发生了针刺或扎伤, 可以用75%乙醇和水清洗受伤区域, 挤压伤处周围以促使血往伤口外流;如果发生了黏膜暴露, 用水至少冲洗暴露区域15min。如果没有发生针刺或扎伤等意外情况, 则按规定清理完溢洒物后才撤离房间, 并立即向实验室安全负责人报告。必要时由实验室安全负责人安排专人清除溢洒物[2]。

3 溢洒区域的处理

采用专门清理工具和物品对溢洒区域进行处理。用0.5%过氧乙酸浸湿的纱布覆盖溢洒物, 小心从外围向中心倾倒适量0.5%过氧乙酸消毒剂, 使其与溢洒物混合并作用30 min。之后小心地将吸收了溢洒物的纱布收集到专用的套有收集袋的容器中, 并反复用新的纱布将剩余物质吸净。破碎的玻璃或其他锐器要用镊子处理。用0.5%过氧乙酸消毒剂清洁被污染的表面。所处理的溢洒物以及处理工具 (包括收集锐器的镊子等) 全部置于专用的收集袋或容器中并密封好。用0.5%过氧乙酸擦拭可能被污染的区域。按相关规定处理清除溢洒物过程中形成的所有废物[3]。

4 生物安全柜内溢洒的处理

如在生物安全柜内发生生物危险物质溢洒, 处理溢洒物时不要将头伸入安全柜内, 也不要将脸直接面对前操作口, 而应处于前视面板的后方, 使生物安全柜保持开启状态。当溢洒的量不足1 m L时, 可直接用0.5%过氧乙酸浸湿的纱布擦拭。溢洒量大于1 m L时或容器破碎, 应按如下操作:在溢洒物上覆盖浸有0.5%过氧乙酸的吸收材料, 作用30 min;小心地将吸收了溢洒物的纱布连同溢洒物收集到专用的收集袋中, 并反复用新的纱布将剩余物质吸净;破碎的玻璃或其他锐器要用镊子处理。如果溢洒物流入生物安全柜内部, 需要评估后采取适当的处理措施。

5 离心机内溢洒的处理

建议在生物安全三级实验室内使用生物安全型离心机, 生物安全型离心机与普通离心机不同在于前者的转子有密封罩, 可以连同密封罩将转子取出, 一旦发生生物危险物质溢洒, 方便对危险因素进行控制。如果打开离心机盖子后发现离心机已经被污染, 应立即小心关上, 静置30 min后再进行处理。如果离心期间发生离心管破碎, 应立即关机, 不要打开盖子, 切断离心机的电源, 静置30 min后进行处理。处理时小心地将离心管转移到专用的收集容器中, 一定要用镊子夹取破碎物, 必要时可以用镊子夹着棉花收集细小的破碎物, 用0.5%过氧乙酸浸湿的纱布吸取溢洒物并作用30 min。取下转子, 小心地将转子转移到生物安全柜内, 浸泡在75%乙醇内, 浸泡30 min以上, 或进行包装后, 经双扉高压灭菌锅进行消毒处理。用0.5%过氧乙酸擦拭离心转子仓室和其他可能被污染的部位, 空气晾干[4]。

6 培养箱或冰箱内溢洒的处理

培养箱、冰箱为生物安全三级实验室内的常用仪器, 用于培养细胞或鸡胚、保存样品。如果培养箱内或冰箱内发生生物危险物质溢洒, 选择0.5%过氧乙酸对培养箱或冰箱内进行处理。如果溢洒的量不足1 m L时, 可直接用0.5%过氧乙酸浸湿的纱布擦拭。溢洒量大于1 m L时或容器破碎, 可按该文第4部分提供的方法进行操作。最后用0.5%过氧乙酸擦拭培养箱或冰箱内壁、工作表面以及前视窗的内侧, 并用洁净水擦干净消毒剂。

7 评估与报告

一般性的溢洒, 由实验室管理层对溢洒处理过程和效果进行评估。发生大量的溢洒时, 溢洒处理过程和效果由实验室生物安全委员会进行评估。是否需要对实验室进行彻底的消毒灭菌处理和对暴露人员进行医学评估, 由生物安全委员会进行评估后决定。实验人员应按程序记录相关过程和报告, 记录意外事故发生和处理登记表。

参考文献

[1]贾伟新, 谢淑敏, 焦培荣.基于HPAIV实验活动的实验室生物风险分析方法的建立[J].现代农业科技, 2012 (22) :250-252.

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB19489-2008实验室生物安全通用要求[S].北京:中国标准出版社, 2009.

[3]李勇.实验室生物安全[M].北京:军事医学科学出版社, 2009.

生物安全处理论文 第2篇

一、微生物组学实验室应有意外事件、伤害、事故、职业性疾病以及潜在危险的报告程序。

二、工作人员在操作过程中发生意外，如针刺和切伤、皮肤污染、感染性标本喷溅及体表和口、鼻眼内、衣物污染、污染试验台面等均视为安全事故。应视事故类型等不同情况，立即进行紧急处理。在紧急处理的同时必须向有关专家和领导汇报，并详细记录事故经过和损伤的具体部位和程序等，由专家评估是否需要进行预防性治疗。

三、所有事件(包括伤害)报告应形成文件。报告应包括事件的详细描述、原因评估、预防类似事件发生的建议以及为实施建议所采取的措施。

四、发生突发事件、事故或严重差错，在妥善处理的同时向实验室负责人口头报告，实验室负责人应立即向院领导报告，必要时及时进入现场进行处理。事故现场处理后，应及时详细如实填写事故及事故处理记录，由事故当事人和实验室负责人签字后上报。

五、处理后实验室负责人应立即向医院安全委员会作详细汇报。

六、对事故的经过以及事故的原因和责任进行实事求是的分析，对感染者的发病过程作详细记录和检验。事故有了结果以后，当事人、负责人应深入、实事求是地找出事故的根源，总结教训写出书面总结。

七、事件报告(包括补救措施)应经医院领导、安全委员会或实验室负责人批审。

微生物组学实验室生物安全意外事件应急预案

一、潜在危害性物质的意外食入的紧急处理

应脱下受害人的防护服并送到急救室。告诉医生食入的物质并按照其建议进行处理。应当保留完整适宜的医疗记录。

避免感染性物质的食入以及皮肤和眼睛的接触：实验室人员在操作时应戴一次性手套，并避免触摸口、眼及面部；不能在实验室内饮食和储存食品；不应在实验室化妆；在所有可能产生潜在感染性物质喷溅的操作过程中，操作人员应将面部、口和眼遮住或采取其他防护措施。

二、潜在危害性气溶胶的释放的紧急处理

所有人员必须立即撤离相关区域。任何暴露人员都应接受医学咨询。应当立即通知实验室负责人和生物安全负责人。为使气溶胶排出和较大的粒子沉降，至少30分钟内严禁人员入内。在此期间应当张贴“禁止进入”的标志。在消除污染工作中应穿戴适当的防护服和呼吸防护用具。

三、意外注射、切割伤或擦伤的紧急处理

受伤人员应当脱下防护服，清洁手部和受伤部位，使用适应的皮肤消毒剂，到急救室进行处理，并通知负责人员受伤原因和相关的微生物。应当保留完整适宜的医疗记录。避免感染性物质的注入：尽可能用塑料制品代替玻璃制品；注射时特别小心，减少使用注射器和针头，许多操作可用带有钝头导管的注射器替代；不要重新给用过的针头戴护套；应当用塑料吸管代替玻璃吸管。

四、培养物等感染性物质的破碎及溢出的紧急处理

应立即用布或纸巾覆盖感染性物质污染的破碎物品及溢出的感染性物质(包括培养物)。然后在上面倒上消毒剂，至少30分钟后将布、纸巾以及不破碎物品消毒掉，玻璃碎片用镊子清理。然后再用消毒剂擦拭污染区域。用于清理的布、纸巾和抹布等应当放在感染污染性废物的容器内。所有这些操作要戴口罩及手套。

五、盛有潜在危害性物质的离心管发生破裂的紧急处理

运行时发生破裂或怀疑发生破裂，关闭机器电源，停止后密闭离心桶至少30分钟，使气溶胶沉积；机器停止后发破裂，应立即盖上盖子，并关闭至少30分钟。戴口罩及结实手套，用镊子取出碎片，用棉签清洁污物，再用无腐蚀性且有效杀灭病原微生物的消毒剂处理破碎的离心管、碎片、离心桶、十字轴和转子。

六、疑似感染的紧急处理

若操作者或其它实验室工作人员出现与所接触的病原微生物导致疾病类似症状，应视为可能发生实验室感染，应及时就诊，如实主诉工作性质和发病情况，采取必要的隔离防护措施。

七、危险化学试剂溢出的紧急处理

1.酸和腐蚀性化学试剂用纯碱(碳酸钠)或碳酸氢钠中和。2.碱用干沙覆盖。

3.通知实验室生物安全人员并疏散现场的闲杂人员离开事故区域。4.密切关注可能受到污染的人员。

5、如果溢出物是易燃的，则应熄灭所有明火，关闭该房间中以及相邻区域的煤气，并关闭那些可能产生电火花的电器。6.避免吸入溢出物品所产生的蒸气。7.如果安全允许，启动排风。

8.提供清理溢出物的必要物品(防护服、铲子、簸箕、镊子、桶、沙子、拖把、擦拭用的布和纸等)。

八、实验室火灾、水灾及自然灾害处理和用电安定管理

在每个房间、走廊以及过道中应该有显著的火警标志，说明以及紧急通道标志。消防器材应放置在实验室房间的门边，以及走廊和过道的适当位置。

发生火灾、水灾或其他自然灾害时，应就实验室建筑内和或附近所潜在的危险向有关人员报告，让其熟悉实验室内的布局和设备及告知哪些房间有潜在的感染性物质。灭火器的类型和应用 种

类 可应用于 不能应用于 水 纸、木质纤维 电路和电器火灾、易燃液体、金属燃

烧

CO2、粉末 易燃液体和气体、电路和电器火碱金属、纸

灾

干粉 易燃液体和气体、碱金属电路和

电器火灾

泡沫 易燃液体 电路和电器火灾 用电安全管理

定期对所有电器设备进行检查和测试(包括接地)，并由有资质的电工来进行维护，实验室成员不应该尝试对任何电器进行维修；注意确保在电源与仪器设备之间安装使用了合适的保险丝；实验室的所有电器均应接地，最好是采用三相插头；避免电器接近潮湿物体表面、使用过长的软线、使用绝缘性能差及老化的电线、可能产生电火花的电器接近易燃物质及蒸气、电器在无人看管时处于通电状态、电器着花时使用错误类型的灭火器(使用了水或泡沫型灭火器，而没有使用CO2型灭火器)。

九、剧毒试剂储存及使用管理

1.储藏保管：剧毒试剂须专人专柜储藏保管，并根据化学性质不同，不能共存的化学药品分开储藏。属氧化剂的要在阴凉处放置，易燃品应通风散热，阴凉干燥并有防热防温措施。剧毒试剂指定两人保管。储藏地点应合理、安全、牢固。

生物安全处理论文 第3篇

关键词:恶臭 污水处理厂 生物除臭 生物过滤法

中图分类号:R123.3 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(c)-0132-01

1 恶臭物质及其来源

污水处理过程中产生的臭味气体主要为硫化氢(H2S)、氨(NH3),以及某些生产廢水的特殊臭味物质。这些物质给人们的生活、生产带来较大影响。少量臭气会让人产生不愉快的感觉,过多则会危及人体健康。臭气中如H2S等腐蚀性气体,还会腐蚀生产设备,缩短其使用寿命。污水处理厂中的恶臭气味主要来源于预处理和污泥处理部分,如沉砂池、格栅间、污泥浓缩池、脱水机房等处。

2 常见除臭方法

污水处理厂中除臭的方法有很多,较为常用的有化学除臭法、物理除臭法和生物除臭法。化学除臭法是通过添加化学药剂使其与具有臭味的物质反应,使臭味气体分解从而达到除臭的目的,这种方法对于臭气的处理最为有效、可靠。但是,这种方法存在一个很显著的弊端,就是在除臭过程中需要消耗化学品,同时必须处理化学废水,增加了工程占地和造价。物理除臭法中较为常用的为活性炭吸附法,处理臭气方法和设备都比较简易,但是这种方法仅适用于低浓度的臭气,且有一定局限性。在恶臭气体处理的各种方法中,最为经济有效的是生物除臭法,具有操作简单、处理成分多样等特点,如硫化氢,硫醚、硫醇、甲苯等常见的臭气都可处理,并且处理效率高,运行费用极低。基于生物除臭法具有以上优点,下面作以重点介绍。

3 生物除臭法

生物法处理恶臭气体最早报道见于1957年,随后人们开始进行理论和应用研究,发现其具有高效、经济及环境的可接受性等优点,并于20世纪90年代受到了广泛重视。目前,生物除臭法已经成为净化空气的主要方法之一。

3.1 生物除臭原理

其原理主要基于气味物质被液相吸收并被微生物氧化。主要经历如下几个过程:(1)废气成分首先同水接触并溶于水中,由气相转移到液相;(2)污染物被生物膜吸附,有机成分被微生物吸收;(3)微生物将污染物转化为无害的化合物。臭味物质具有较好的水溶性并可被生物氧化时,最适合选用本方法。

在所有类型的臭气处理生物反应器中,污染物都是从气相扩散到液相,进而由微生物将他们降解成CO2、H2O或其他矿物质。这个过程可以简单的描述如下:

当有氧气存在时,废水中的细菌就把硫化物的离子氧化为无臭的硫化物。这个反应机制表明,在氧源充足时,合适的生物混合,例如活性污泥的回流可以将溶解的硫化物转化为无臭物质。

3.2 生物除臭过程中注意的问题

生物除臭应主要注意以下几点:(1)氧浓度。若滤料过于致密,含氧量不足,将不利于好氧菌的正常代谢。(2)湿度。水分对于微生物的生长和新陈代谢是必不可少的,湿度的控制可以通过滤料上方水喷雾的形式实现,或者直接对臭气进行加湿处理。(3)温度。细菌生长在一个适宜的温度范围内,理想的温度为37℃。进气的温度可以在对气流加湿时进行调整。由于生物降解的过程可以产生热量从而维持一个较高的温度,因此即使在寒冷的气候中也能正常运行。(4)pH值。大部分微生物在接近中性的环境下生物活性较高,恶臭的去除率也较高。但在处理含有H2S的气体时会产生酸性物质,导致pH值下降,破坏现有菌种,如果未及时排出还会降低反应构筑物的降解能力。(5)营养。生物生长需要足够的营养物质,若臭气浓度低、停留时间短、有机物含量少,则降解用的微生物不能很好的生长,影响其处理效果。(6)压降。滤料在使用过程中不断被压实或堵塞,孔隙度降低,气体通过滤料的阻力不断增大,压降和能耗也随之加大。

3.3 生物除臭法的应用形式

主要有生物过滤法、废气直接通入曝气池法、生物洗涤法和生物加压法[1]。本文重点介绍常用的生物过滤法。

生物过滤法处理恶臭气体主要有生物滤池、生物洗涤塔和生物滴滤池,其中生物滤池和生物滴滤池是目前应用最广泛的两种生物反应器[2]。

3.3.1 生物滤池

生物滤池是最早被研究和使用的一种处理挥发性有机污染物和除臭的生物技术。为防止气体中颗粒物造成滤池堵塞,恶臭气体进入滤池前必须除尘。生物滤池内部充填活性填料,废气经加压预湿后,从底部进入生物滤池,与填料上附着生成的生物膜(微生物)接触,被生物膜吸收,最终降解为水和二氧化碳,处理过的气体从生物滤池的顶部排出。生物滤池处理技术的特点是生物相和液相都是不流动的,而且只有一个反应器,气—液接触面积大,运行和启动容易,运行费用低[3]。

3.3.2 生物洗涤塔

生物洗涤塔通常由一个装有填料的洗涤器和一个具有活性污泥的生物反应器构成。洗涤器里的喷淋柱将微小的水珠逆着气流喷洒,使废气中的污染物与填料表面的水接触,被水吸收而转入液相,从而实现质量传递过程。如果污染物的浓度较低、水溶性较高,则极易被水吸收,带入生物反应器。在生物反应器内,污染物通过活性污泥中微生物的氧化作用,最终被去除。与生物滤池不同的是,生物洗涤塔工艺中的液相(通常带有悬浮微生物)是流动的,在两个分开部分连续循环。这有利于控制反应条件,便于添加营养液、缓冲剂和更换液体,除去多余的产物。其反应的温度和pH值等因素也可以监测、控制。为了防止活性污泥沉积和降解有机物,活性污泥反应器需要曝气设备,并控制有关条件,如温度、pH值以及碳、氮、磷之间比率,以确保微生物在最佳条件下发挥作用。

3.3.3 生物滴滤池

生物滴滤池被认为是介于生物滤池和生物洗涤塔之间的处理技术。废气中污染物的吸收和生物降解同时发生在一个反应装置内。滴滤池内填充填料,循环水不断喷洒在填料上,填料表面被微生物形成的生物膜所覆盖。废气通过滴滤池时,废气中的污染物被微生物降解。生物滴滤池只有一个反应器,设备较简单,生物相静止而液相流动,世代周期长的微生物也能很好的生存。但生物滴滤池填料的比表面积(即单位柱体积接触面积)比较低,不适于处理水溶性差的挥发性有机污染物。

4 结语

纵观几种治理技术,生物除臭法具有高效、经济等优点,已成为发展的主要方向。其中,生物过滤法因具有无二次污染、处理费用低、操作维护方便、可长期持续处理等优点,已成为生物法的首选[4]。但是,生物除臭法对于超大气量的的臭气处理能力有限,一般在5万m3以下,而且废气浓度过高可能影响处理效率。这也是今后需要进一步研究的重点方向。

参考文献

[1]聂福胜.污水行业除臭技术及其应用[J].环境工程,2003,21(2):70-71.

[2]兰中仁,余琼,江霞.生物过滤法脱除硫化氢臭气的研究进展[J].四川环境,2007,26(4):83-87.

[3] 朱国营,刘俊.新污水处理厂的生物滤池除臭技术[J].中国给水排水,2003,19(8):23-25.

[4]屈艳芬,叶锦韶,尹华.生物过滤法处理城市污水处理厂臭气生态科学,2005,24(1):18-20.

污水生物技术处理方法 第4篇

1 传统污水处理技术

一般来说传统的污水处理技术是活性污泥处理法, 大部分是在以前的工业生产中所使用的污水处理, 主要是利用沉淀池和沼气池作为基础。

当有污水产生时, 先暂时存放在曝气池中, 目的是要把污水中的有机物暴露出来, 在曝气池中已经提前储备好的微生物可以将污水中暴露出来的有机物吸附起来, 有机物中的氧化物被改变成无机物, 然后再将处理过的污水流入到沉淀池中, 沉淀池处理后, 可以把有机物送回曝气池中供其使用。这样处理就能有效地将有机物去除, 污水就能逐步被净化。但是, 缺点就是由于净化池体积较小, 会消耗大量电力, 成本也比较高, 不利于效益产生, 易产生污泥膨胀的现象。

2 SBR法

SBR法实质上也是一种活性污泥法, 与传统的污泥处理方式相比, 它是利用时间间歇式的方法来进行操作的, 所以在运作方式上会有所不同。SBR法的基本反应原理和传统的活性污泥法基本上是相同的, 只是在运作上有所差别, 其中最大的差别是它是以时间的有规律顺序来对反应过程进行分割, 分割成一定规格的不同单元, 而且可以采用较为稳定的生物化学反应代替简单的反应, 采用静置的理想的沉淀代替动态的沉淀。在整个反应过程中, 采用单一的操作单元, 并能间歇式工作, 既能集中调度整个过程, 又能联系运转, 方便操作。

3 生物过滤法

生物过滤法中主要的是高负荷的生物滤池, 也称作是固体接触法, 该方法是美国研究出来的, 研究中主要采用了美国许多城市污水处理厂的处理数据, 研究发现其中大部分都采用高负荷生物滤池, 主要的优势是这种方法能保证处理过的污水的水质能达到足够的标准, 并且是新型工艺, 有很多的潜力。在我国, 也是受到了许多研究院的研究和设计, 并逐步加以利用。

3.1 采用卵石进行过滤

在利用生物法进行过滤时, 采用卵石作为滤池的填料是很常见的, 在设计高负荷生物滤池是也是很有效果的。以美国的标准来说, 他们的填料的体积大约是0.4~1.4kg BOD5, 这样可以保证最终的出水量的值可以达到10mg/L以下。然而我国的研究结果是卵石填料的负荷在3.5kg BOD5, 然后导致最终出水BOD5可在30mg/L以下。相对而言也是有很高的效率。

当然, 除了采用卵石作为填料, 也可以使用塑料作为填料, 然后再安置成的深式或塔式的滤池。并且在固体接触法中, 采用各种材料作为生物滤池时, 经常在设计和处理时按不完全处理, 因此会导致比一般高负荷生物滤池都要高的负荷。

从经济上考虑, 生物滤池在设计中的BOD5值去除率一般采用50%左右较为合理经济, 这样主要是保证其能有效地去除溶解性的BOD5和将大分子的难降解的物质尽可能地降解为易降解物质, 进而便于除去净化。

3.2 采用固体进行过滤

采用固体接触池进行过滤是生物过滤法中效率较高的方式之一, 它的原理是将已经初步处理过的回流污泥和生物滤池中产生的过滤水混合在一起, 并液化成气体, 气体成分就便于生物凝结和生物吸附的发生, 更能尽可能地将废水中的细小颗粒和一些不易凝结的生物膜尽快地凝结成絮体, 进而尽快地沉淀下来, 固体状态也有利于吸附和降解污水中的有机污染物, 这样也尽可能地降低污水在固体接触池中的停留时间, 使反应速率增大。

在美国, 采用固体进行过滤后, 污水一般在处理厂仅需要停留的时间最短的仅2.0min, 大部分只需要为30min就能完成一次过滤。而我国设计的方法停留时间较长, 大多在45min左右, 这与我国较为过后的设备和较高的负载有着绝对的关系。

3.3 采用絮凝物进行过滤

絮凝沉淀池与一般的沉淀池相比, 有它的独特的优势, 其中最大的不同就是它会装备有进水时的絮凝区, 主要借助于外力的帮助进行再次絮凝, 这样过滤程度会相当高。它是根据生物可以再絮凝的原理而设计的, 因此它从而可以较大幅度地提高表面负荷, 使体积比较微小又不易絮凝沉淀的生物膜都能尽可能去除, 过滤出来的杂物比一般方法都高。

3.4 高负荷生物滤池法的优势

3.4.1 保证污水处理后的水质

从美国的多处工程实例和我国的几个示范工程的研究中都能看出, 高负荷污水处理后滤除的悬浮物和BOD5均可达到10mg/L以下。然而一般活性污泥法滤除的悬浮物和BOD5最少仅能达到20mg/L, 相比之下采用高负荷生物法处理后, 水质能得到有效地改善。

3.4.2 效益高

高负荷生物滤池法在使用时都采用高效高端的优质设施, 能保证负载率高, 在处理时停留时间长, 较低的工程造价, 较少的能源消耗。

3.5 微生物水处理法

新型微生物污水处理技术在污水处理上凭借其独特的优势, 也是如今兴起的方式之一。主要有较好的降解性能, 不会造成二次污染, 并且成本比较低, 主要的处理剂包括生物吸附剂、微生物絮凝剂和微生态剂。

生物吸附剂相对来说发展前景比较好, 因为这样新技术的产生和应用本身就是一项巨大的进步, 它能把污水中的金属吸附在一起并进行回收利用, 能有效地把污水中的资源进行充分的利用。这样既能出去污染物, 又能使资源再利用。主要有两种类型, 一种是把生物降解能力与吸附能力综合为一体, 同时具备两项作用的吸附剂, 另外一种是具有较强的吸附能力, 不仅能节约资源还能对症下药, 取得优异成效。

微生物絮凝剂是相对来说比较高效, 还无毒无害, 更重要的是比较便宜的污水处理剂, 主要是利用一些生物技术把相关的微生物先进行发酵处理, 再从发酵处理后的物体中提取有分解性的物质, 再经过研制生产成有机物, 使其加以重复利用。

微生态制剂则是近年来欧美国家在污水理技术上一个新方向, 微生态制剂最主要的优势是它很安全, 对环境不会产生副作用, 由此广受欢迎。但是, 它的制作程序较为复杂, 还得经过一种经过优势互补的微生物菌群, 在活化剂与繁殖促进剂的共同作用下研制而成, 所以技术达不到要求时不能很好地加以利用。但是由于它的潜力较大, 我国也逐步开始对其加以研究, 不断开发新功能, 有望为污水处理提供又一个新的技术。

4 结语

污水处理问题已经受到了世界各国人民的关注, 生物处理技术所拥有的开发性能高效、方式无毒害、无二次污染、花费较低以及操作比较简单的优势, 便成为了污水处理时的首选技术, 也成了国家和相关部门的重点研究对象。它的目标便是尽可能从污水处理中提取有用物质, 处理有害物质, 净化水质, 使资源能进行反复利用, 从根本上有效控制环境污染。

参考文献

[1]陈立波, 李风亭.P-SBR处理乙基胺废水的试验研究[J].环境工程, 2005, (1) :12-13.

[2]王荣昌, 文湘华, 钱易.流动床生物膜反应器在污水处理中的应用研究现状[J].环境污染治理技术与设备, 2003, (7) :79-85.

生物医学信号处理 第5篇

1.1生物医学信号概述

生物医学信号是人体生命信息的体现，是了解探索生命现象的一个途径。因此，深入进行生物医学信号检测与处理理论与方法的研究对于认识生命运动的规律、探索疾病预防与治疗的新方法以及发展医疗仪器这一高新技术产业都具有极其重要的意义。国内外对于生物医学信号检测处理理论与方法的研究都给予极大的重视。人体给出的信号非常丰富，每一种信号都携带着对应的一个或几个器官的生理病理信息。由于人体结构的复杂性，因此可以从人体的不同的“层次”得到各类信号，如器官的层次、系统的层次以及细胞的层次,这些信号大致分为电生理信号、非电生理信号、人体生理信号、生化信号、生物信息以及医学图像[1]。1.2生物医学信号的特点

生物医学信号属于强噪声背景下的低频微弱信号，它是由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号，从信号本身特征、检测方式到处理技术，都不同于一般的信号。

⑴信号弱，如心电信号在mV级，脑电信号在µV级，而诱发电位信号的幅度更小。⑵噪声强，人体是电的导体，易感应出工频噪声；其次是信号记录时受试者移动所产生的肌电噪声，由此引起电极移动所产生的信号基线漂移。另外，凡是记录中所含有的不需要成分都是噪声，如记录胎儿心电时混入的母亲的心电。⑶随机性强且一般是非平稳信号，由于生物医学信号要受到生理和心理的影响，因此属于随机信号。

⑷非线性，非线性信号源于非线性系统的输出，人体体表采集到的电生理信号都是细胞膜电位通过人体系统后在体表叠加的结果，因此这些信号严格地说都是非线性信号，但目前都是把他们当作线性信号来处理[2]。

2.生物医学信号的检测

生物医学信号检测是对生物体中包含地生命现象、状态、性质和成分等信息进行检测和量化地技术，涉及到人机接口技术、低噪声和抗干扰技术、信号拾取、分析与处理技术等工程领域。绝大部分生物医学信号都是信噪比很低地微弱信号，且一般都是伴随着噪声和干扰地信号,对于此类信号必须采用抑制噪声地处理技术。由于生物系统十分复杂，生物体内的信息丰富，生物信号检测技术十分重要。生物信号的检测一般需要通过以下步骤：①生物医学信号通过电极拾取或通过传感器转换成电信号；②放大器及预处理器进行信号放大和预处理；③经A/D转换器进行采样，将模拟信号转变成数字信号；④输入计算机；⑤通过各种数字信号处理算法进行信号分析处理，得到有意义的结果[3]。

图1 生物医学信号检测流程

生物医学的检测技术分为以下几类：①无创检测、微创检测、有创检测；②在体检测、离体检测；③直接检测、间接检测；④非接触检测、体表检测、体内检测；⑤生物电检测、生物非电检测；⑥形态检测、功能检测；⑦处于拘束状态下的生物体检测、处于自然状态下的生物体检测；⑧透射法检测、反射法检测；⑨一维信号检测、多维信号检测；⑩分子级检测、细胞级检测、系统级检测[4]。

3.生物医学信号的处理

生物医学信号处理是研究被干扰和噪声淹没的信号中提取有用的生物医学信息的特征并作模式分类的方法。生物医学信号处理的目的是要区分正常信号与异常信号，在此基础上诊断疾病的存在。近年来对生物医学信号的处理广泛地使用了数字信号分析处理方法。以下为几种常用地处理方法：

⑴小波变换方法。在信号处理、图像处理、语音分析、模式识别、量子物理及众多非线性科学领域小波变换受到广泛地应用，被认为是近年来在工具及方法上地重大突破。所谓地小波变换是指把某一被称作为基本小波地函数作位移τ后，在不同尺度α下与待分析信号作内积[5]。小波变换具有以下特点：时频局部化特点，即可以同时提供时域和频域局部化信息;多分辨率，即多尺度的特点，可以由粗到细逐步观察信号；带通滤波的特点，可以根据中心频率的变化调节带宽，中心频率的高低与带宽成反向变化，可以观测出信号的低频缓变部分和高频突变部分[6]。这种变焦特性决定了它对非平稳信号处理的特殊功能。在生物医学工程中的信号处理，信号压缩，医学图像处理中，小波变换均有应用。

⑵频域滤波。频域滤波是数字滤波中常用的一种方法，是消除生物医学信号中噪声的另一种有效方法，当信号频谱与噪声频谱不相重叠时，或虽有重叠，但信号在重叠部分的能量很小时，可用频域滤波法来消除干扰。数字滤波器由于可做到非因果性，所以具有较模拟滤波器更为优越的频响特性，较之能更接近理想滤波器对数字滤波器的要求时相频线性，通带平坦，过度带窄[7]。

⑶生物医学信号的混沌测量。传统的测量技术以线性方法为主，强调的是平稳、平衡和均匀性。而非线性系统是在不稳定、非平衡的状态中提取信息、处理信息，从而显示它特有的优点。混沌用于测量可以说是一种尝试，也许人们很难想象一个极不稳定的混沌系统，其检测灵敏度却明显超出目前的科技水平，这是一个全新的测量概念，是很有发展前途的领域。该方法的最大的特点是初值敏感性和参数敏感性，即蝴蝶效应。其基本的思路就是把蝴蝶效应倒过来应用，将敏感元件作为混沌电路的一部分，其敏感参数随待测量变化而变化，并使系统的混沌轨道变化，测出混沌轨道的变化就可得到待测量。

⑷人工神经网络(ANN),人工神经网络是指由大量简单元件广泛相互连接而成的复杂网络系统。神经网络有很多具体模型，其共同的基本特征是以大规模并行处理为主，采用分布式存储具有较强的容错性和联想功能，强调自适应过程和学习训练过程[8]。人工神经网络的最新发展使其成为信号处理的强有力工具，对于那些用其他信号处理技术无法解决的问题，人工神经网络的应用开辟了新的领域，许多ANN的算法和它们的应用已广泛的在自然科学的各个领域被应用。这些网络模型中，多层感知器被认为是最有用的学习模型，广泛应用于脑电信号、心电信号的处理中。由于神经网络可以把专家知识和先验知识结合进一个数学框架来完成特征提取和分类识别等功能，而不需要任何对数据和噪声的先验统计假设，也不需要把专家知识和经验归纳成严密清晰的条文，所以最适应用于研究和分析生物医学信号。

4.生物医学信号处理的应用及发展前景

生物医学信号至今已在临床和生命学科的研究中获得了广泛的应用，而基于生物医学信号处理、医学成像系统和计算机的医疗仪器已成为现代医院的重要组成部分。随着科学技术的发展，现代医学已由过去的定性诊断逐渐转变为强调定量诊断。而定量诊断的依据即是病人的生理信号、医学图像和生化指标等。

4.1心电信号的应用 心电信号中最重要的特征是R波、P波、T波的位置、幅度和形态，此外还有S-T段的形态、Q波、S波、QRS宽度、U波、心室晚电位及T波交替等。心电R波检测是所有其他心电特征检测和自动诊断的基础，其检测的精度直接影响到仪器的性能，检测精度至少在99%以上。R波自动检测已有近40年的历史，从早期的差分域值法、模板匹配法、积分法、滤波器法，发展到20世纪90年代，基于小波变换的算法逐渐成为主流。至今新的R波检测算法仍然在不断的被提出，例如将R波检测和心电数据压缩相结合的算法，目的是使算法在用于可穿戴心电监护仪时具有实时分析功能并降低仪器的功耗，算法对R波的检测精度达到了99.64%。由于P、S、T等波形的幅度远低于P波，且形态多变，因此，用于对它们的检测非常困难。完成了P、Q、R、S和T等波形的检测，即可算出R-R间隔，从而得到瞬时心率以及P-R间隙、QRS宽度、P-T间隙以及S-T段形态等参数。这些参数总的又可分为两类：①心电形态学的信息②心电节律的信息，它们时心电图临床诊断的重要依据。根据检测出的参数、心脏疾病的原理和医生的临床经验，建立起各种心律异常的数学模型，从而对心电信号作出判别，决定是否异常，若异常时属于哪一种异常。这一工作即是心电的自动诊断，它也是信号处理的应用。

4.2脑电信号的应用

人类大脑无疑是自然界中最精密也是最复杂的巨系统。开展脑科学研究的目的：①阐明脑的功能和机理；②保护大脑，即脑疾病的预防、治疗及延缓衰老；③进一步开发大脑；脑科学的研究主要有两大研究方向：①微观层次的研究，包括神经生物学、分子生物学和细胞生物学等学科；②宏观层次的研究，即通过大脑宏观层次的测量来分析大脑内部隐含的生理、病理信息。目前，大脑宏观层次的测量主要是脑电图和脑部成像两大类。脑电图是无创并低价的脑测量手段，无论是在神经内科还是在神经外科都获得了广泛的应用，几乎是神经门诊的必做项目之一，同时它在脑的认知研究中也起着重要的作用。

5.结语

由于生物医学信号来自于人体器官、组织及细胞，因此存在信号的多样性、复杂性及应用的特殊性等突出特点。随着现代医学对定量诊断和精确治疗的要求越来越高，因此，生物医学信号处理的应用领域也越来越迅速扩展。正因为生物医学信号的上述属性，因此吸引了众多学科的信号处理工作者到该领域来探索。可以说生物医学信号处理领域充满了挑战性和创新机会，其给科研工作者带来了勇攀高峰的激情和期待。

参考文献

[1]何琳，郭静玉，胡志刚.生物医学信号处理方法概述[J].科技资讯，2012.[2]周杰.生物医学信号 处理方法概述[J].华章，2012.[3]许海青 陈柱 史婷奇.生物医学信号处理及应用[J].浙江临床医学，2010.[4]张阳德，周以，李小莉.基于生物医学信号处理技术的医疗检测与诊断[J].中国医学工程，2005.[5]王鸿雁.信息技术在生物医学工程中的应用[J].赤峰学院院报，2010.[6] 许海青 陈柱 史婷奇.生物医学信号处理及应用[J].浙江临床医学，2010.[7] 周杰.生物医学信号 处理方法概述[J].华章，2012.[8] 何琳，郭静玉，胡志刚.生物医学信号处理方法概述[J].科技资讯，2012.[9]梁世盛，乔凤斌，张燕．基于ＦＰＧＡ的数字相敏检波算法实现[J].自动化仪表，2013，34(11):13-16.５９

生物医学工程学杂志 第３３卷

生物安全处理论文 第6篇

我国是一个淡水资源严重缺乏的国家, 同时随着我们经济的增长, 物质方面的需求不断提高, 对水资源的要求也越来越高。目前, 我国的工业水平相对较低, 资源利用的效率低, 进而对环境的污染带来了巨大压力, 主要表现在对水体的污染[1]。在这样的背景下, 也给污水处理厂、自来水厂的水质要求增加了压力。水体中主要的污染物为有机物和氨氮, 而主要采取的方法为生物处理工艺, 其中生物处理效率与微生物的生长代谢密切相关, 因此, 通过研究微生物特性对提高污水处理效率及工艺的运行管理有着重要的指导作用。随着对污水处理工艺的不断发展, 工艺流程正向着简洁化、操作灵活化的方向发展, 一些新的工艺层出不穷[2]。

2 研究内容

2.1 生物滤池

生物滤池的处理废水是通过在构筑物反应器中的滤料或者转盘上生长的生物膜的作用, 逐步降解污水中的污染物而达到净化的目的。目前生物滤池的主要构筑形式有高负荷生物滤池、生物转盘和塔式生物滤池等[3]。

生物滤池中所使用的填料主要有陶粒、活性炭等。是由于该材料表面结构相对粗糙、不规则、比表面积大等优点, 使其更容易吸附有机物, 而且为微生物的生长提供更多的空间。

通过大量的研究发现, 生物滤池中生物量与有机物的去除率之间有着特殊的关联, 当滤池中生物量达到一定浓度后, 生物量的多少已经不再是有机物降解的主要因素。以曝气生物滤池 (BAF) 和生物活性炭滤池 (BAC) 为例。

对曝气生物滤池 (BAF) 和生物活性炭滤池 (BAC) 中氨化菌、亚硝化菌、硝化菌数量的测定, 滤池中三种菌的数量存在一定的差异, 其中氨化菌的数量最多, 亚硝化菌次之, 硝化菌的数量最少。而这三种菌数量的变化与污水中有机物的含量有着密切的关系[4]。氨化菌为异养菌, 在生物膜生长初期增长快速, 能够将大量的有机氮转化为氨氮, 而氨氮是亚硝化菌生长所需的营养物质, 在该条件下亚硝化菌进入对数生长期。

在这个阶段, 污水中的亚硝酸盐含量较低, 因此硝化细菌的数量为最低。进一步的对该滤池理化指标的统计研究, 结果表明曝气生物滤池 (BAF) 对氨氮和亚盐酸的去除效果更佳, 是生物活性炭滤池 (BAC) 的2.5 倍。在池内异养菌数量大, 其分解有机物之后产生的无机碳源可作为自养菌的碳源, 因此在曝气生物滤池 (BAF) 中异养菌、亚硝化菌、硝化菌等的协同作用发挥的更好, 更有利于污染物的降解。而正是由于微生物之间的互利共生关系, 才有了微生物逐渐生长的过程, 也使得微生物能够对污水中污染物逐步、完全的降解。

2.2 生物氧化塘

生物氧化塘是利用人工处理技术与自然降解能力相结合的污水处理技术。氧化塘能够保证污水在其构筑物中较长的停水时间, 使得微生物能够有充足的时间对污染物进行氧化分解, 直至稳定。氧化塘的应用有着悠久的历史, 也为人类在污水处理方法的改进中提供了重要的指导作用。

氧化塘是目前处理污水有效的方法之一, 而在目前水体污染严重、淡水资源缺乏的条件下, 氧化塘的运行基建造价低、费用低廉、操作简单, 而且对有机物、氨氮去除率高, 使得氧化塘的技术也在不断的改进[5]。生物氧化塘的净化过程是十分复杂的, 可概括为4个方面[6]:

2.2.1 稀释、沉淀作用:污水进入氧化塘后, 污水被稀释, 进水稳定后逐渐开始沉淀, 一些污染物伴随着沉淀作用降低了污染物浓度。

2.2.2 化学作用:污水中的有机物在水中溶解氧的作用下发生氧化反应, 进而降低了污水中的有机物浓度;

2.2.3 微生物作用:在氧化塘内, 可以菌藻共生, 菌类氧化分解污染物所产生的CO2和无机盐, 为藻类的生长提供了碳源和营养物质, 保证了藻类的光合作用;同时藻类的进行光合作用产生氧气为菌类提供了好氧的生活条件, 保证了有机物的好氧分解作用的连续性。

2.2.4 浮游生物作用:在氧化塘内生存着多种生物, 使得在塘内构成了一个复杂的水生生态系统, 其中有有机物的分解者细菌, 还有浮游生物、浮游植物、食草动物、食肉动物等, 各自发挥这自身的特点和优势, 一些生物还能作为氧化塘污水净化程度的指示指标, 因此, 在塘内形成了一个完整的生物循环过程。

2.3 生物接触氧化池

生物接触氧化池依靠构筑物内添加的微生物载体, 保证微生物的生物量以及种类。研究表明:在生物接触氧化池内含有大量的菌胶团, 其余还有较多的丝状菌、钟虫、纤毛虫、线虫等后生动物。研究还发现, 载体上附着形成的生物膜中微生物与污水中BOD负荷有着直接的关系。在高负荷条件下, 生物膜会呈现出灰色到黑色的颜色变化;在中负荷条件下生物膜的颜色会表现为灰褐色;在低负荷时生物膜会变为褐色[7]。

随着对生物接触氧化法的深入研究, 从生物组分来考虑, 它是介于生物膜法与活性污泥法之间的一种工艺。在构筑物内部水的流动方式呈现为推流式, 而在水流方向不同高度中所含的微生物种类和数量也表现不同, 其中表现最为明显的为异养菌和硝化细菌。在实际应用中发现, 构筑物内进水的负荷变化时, 也会带来原有特征层次的变化。

通过生物相观察, 了解微生物生长状态, 采取适当措施, 比如生物膜大片发黑时, 采取适当延长水力停留时间、暂缓进水水量、加大曝气量等措施, 对于维持微生物活性, 保证出水水质长期稳定具有较大的意义[8]。

3 研究结果

污水连续处理中的细菌生长状态跟具体的生物处理方法有关, 不同的生物反应构筑物, 细菌的生长状态可能不同, 甚至在同一个构筑物中, 不同位置的细菌生长状态不同, 但要以某种状态为主。微生物的生长分为四个阶段, 即停滞期、静止期、对数期和衰亡期[9,10,11]。

停滞期的特点:该时期的微生物不进行细胞分裂、增值等, 数量没有明显变化, 细胞开始合成新的成分, 且变大或者变成, 对外界的环境变化比较敏感。

指数期的特点:该时期的微生物生长速度最快, 呈指数增长, 细胞代谢旺盛。对于不同的菌种该时期的差异比较大, 此外, 营养物质、构筑物温度都会显著影响微生物的生长变化。该时期是对微生物进行代谢、生理研究的最佳时机。

稳定期的特点:微生物活细胞数保持不变, 在整个系统中新生的细胞等于死亡的细胞, 菌体的总数达到最高点。但在整个微生物系统中代谢能力开始下降, 细胞的合成也相对缓慢, 系统中不能提供足够的营养物质, 而且代谢废物已积累到一定程度开始对微生物的成长产生抑制作用。

衰亡期的特点:细胞以指数速率死亡, 有时细胞死亡速率降低是由于抗性细胞的积累;细胞变形退化。影响衰亡期的因素:与菌种的遗传特性有关:有些细菌的培养经历所有的各个生长时期, 几天以后死亡, 有些细菌培养几个月乃至几年以后仍然有一些活的细胞。与营养物质和有毒物质有关:补充营养和能源, 以及中和环境毒性, 可以减缓死亡期细胞的死亡速率, 延长细菌培养物的存活时间。

4 结语

微生物的生物活性对于污水处理、土壤修复等微生物作用的工艺有着直接的影响, 因此对于微生物在宏观状态下的生长状况的研究十分有必要。目前, 人工生物处理构筑物, 包括生物滤池、生物转盘、生物氧化塘、生物接触氧化、深井曝气、纯氧曝气、生物氧化沟等, 微生物在这些有限的构筑物环境中生长, 当营养物质供应不足、生存空间受限、环境条件的改变、构筑物自身参数的变化对微生物宏观生长状况产生很大的影响, 而微生物所需的营养物正是由构筑物所提供, 因此在未来的研究中应多集中于这些因素对微生物生长状况的影响。

摘要：我国经济增长迅速, 使得工业得到了巨大的发展, 同时却带来了严重的环境污染, 大量的污水、固体废物、废气等排入到我们的生活环境中, 严重的污染了生态环境。而对废弃物的处理方法也在不断的改进。本文主要讨论了目前对污水处理的主要人工构筑生物处理系统, 其主要依赖于微生物的降解功能, 相比传统的污水处理方法, 能够更多的降低废水有机物和有害物质。

关键词：生物法,净化,微生物,构筑物

参考文献

[1]何江涛, 钟佐燊, 汤鸣皋.解决污水快速渗滤土地处理系统占地突出的新方法[J].现代地质, 2001, 15 (3) .

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[3]吴振斌, 周巧红, 贺锋, 等.构建湿地中试系统基质剖面微生物活性的研究[J].中国环境科学, 2003, 23 (4) :422-426.

[4]吴振斌, 梁威, 邱东茹, 等.复合垂直流构建湿地基质酶活性与污水净化效果[J].生态学报, 2002, 22 (7) :1012-1017.

[5]卢晓岩, 梁莹.浅谈人工湿地技术在城镇污水资源化中的适用性[J].甘肃科技, 2003, 19 (9) :72-73.

[6]张志杰等.生物氧化塘的净化特性中国给水排水, 1989, 5 (1) :33

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[8]崔延龄.应用活性污泥表面曝气法处理制浆污水[J].环境工程, 1996, (02) .

[9]凌霄, 胡勇有, 马骥.曝气生物滤池铝盐化学强化与生物协同除磷[J].环境科学学报, 2006, 26 (3) :409-415.

[10]邹伟国, 李正明, 李春森, 等.BIOSMEDI生物滤池处理微污染原水[J].给水排水, 2002, 28 (2) :5-8.

生物预处理草浆生产工艺 第7篇

本项目的关键是应用高效木质纤维素降解微生物, 发酵预处理草类造纸原料, 一方面可节约大量制浆用化学药品, 减少污染, 另一方面可获得酶制剂副产品。预处理的草类原料经少量化学药品预浸、机械磨解, 可制得生物化学机械浆。该浆得率高、污染小、具有适当的强度, 无氯漂后白度可达60%～70%ISO, 裂断长达4000至5000米。可用于制造中档包装纸、新闻纸和书写纸等。由于应用了生物预处理, 成浆残毒低、挺度大, 成本低, 作为生产一次性纸餐具的配料具有独特的优越性。麦草生物化机浆的废液污染负荷只有化学制浆的1/3～1/5, pH值为8, 经沉淀和生化处理, 可实现达标排放, 不需碱回收设备, 能够节约大量治污费用, 具有可观的经济效益和社会效益。

生产条件

本技术可直接应用于麦草化机浆生产企业, 也非常适合在麦草化学浆生产企业原有设备上进行改造, 以充分利用原有制浆及废水处理设备, 迅速形成新的生产能力。

投资预算

若直接应用于麦草化机浆生产企业, 只需要增加生物处理场地, 生物备料占厂房约200m2。投资约60万元到80万元。

若在麦草化学浆生产企业原有设备上进行改造, 可充分利用原有的蒸煮、洗浆、打浆、漂白等设备, 但需要增加一套磨浆设备以及生物处理场地, 生物备料占厂房约200m2。投资约120万元到160万元。

市场预测和经济效益

经济效益与所生产最终产品的种类和生产规模相关。纸浆可用于制造包装纸、新闻纸和书写纸等, 由于生物化机浆残毒低、挺度大, 成本低, 还可替代部分木浆生产一次性纸餐具。每吨原料可同时得到107UI的酶制剂副产品, 可用于造纸和饲料工业。

合作方式

可直接转让或合作开发新产品。

单位:山东大学科技开发部

地址:山东济南山大南路27号

邮编:250100

用生物法技术处理废气探究 第8篇

关键词：生物技术,有机废气处理,探究

伴随当前多行业在生产过程中产生的废气, 以及自身拥有的处理废气技术, 必须采取一定的措施处理废气, 最大限度的降低影响人类和生态环境的程度。当前, 制鞋、家具、五金、电器等行业的喷涂, 是产生有机废气的主要来源。有机废气的传统处理方法, 主要有吸收法、吸附法, 通常采用活性炭吸附技术进行有机废气处理。活性炭, 具有吸附成本高、再生困难、运行管理麻烦、而且有发生燃烧、爆炸的危险等特点。

1 处理废气生物技术的具体情况

当前, 国内各大生产行业广泛应用的有机废气处理技术主要有3种, 具体表现为:生物滤池技术、生物洗涤塔技术、生物滴滤池技术。各自具体的特点以及应用情况, 如下所示:

1.1 生物滤池技术

自身具备独特吸附性滤料的生物滤池填料, 重点由肥沃土壤、有机堆肥、木屑、活性炭等多种滤料依据一定的比例混合而成, 同时, 滤料将自身具有的透气性以及通水、持水性优势表现的尤为良好。利用施压预湿提前处理含有污染物的废气之后, 进入生物处理装置, 此过程是从反应器底部流经气体分布器而进行的, 各种不同的微生物生存在生物处理装置的填料表面。对此, 填料表面的微生物可通过吸附作用产生一定的新陈代谢, 废气中含有的有害成分氧化分解, 具体有CO2、NO-3以及SO42-等, 并通过生物滤池的顶部将气体一并处理与排出。

1.2 生物洗涤塔

通常, 生物洗涤塔有两大主要组成部分, 一部分是装备填料的洗涤器;另一部分是生物反应器, 且具有一定的活性污泥特点。喷淋柱在洗涤器中, 可适当有效的将微小的水珠反方向喷洒, 这样, 污染中的废气可更好的接触填料表面的水, 水良好吸收后, 进而转进液相, 实现质量更好的传递过程。与此同时, 浓度为1g/m3~5g/m3的污染物废气可适当采用生物洗涤塔技术, 并已成功适用于部分产业。除此之外, 生物洗涤塔也可适用于含有散发挥发性有机物和恶臭物质废气的污水处理厂。

1.3 生物滴滤池

生物滴滤池处理技术, 主要适用于生物滤池和洗涤塔相间的处理。滴滤池内的填料主要是表面积大的惰性填料, 为生物生长提供载体是填料的唯一作用, 其空隙率较高于生物滤池, 更长的使用寿命且阻力相对较小。酸/碱代谢物的污染的主要产生来源在于卤化物、硫化物和氨等废物的处理, p H值的调节易于利用生物滴滤池处理技术来更好的实现。对此, 在降解微生物的过程中, 较容易产生酸性代谢产物与较大的产能污染物, 表现的更出色应该归于生物滴滤池处理技术。

2 生物有机废气处理技术的优缺点

基于独有的反应器前提下, 面积较大的气液接触, 并易于运行与启动, 具有非流动性特点的生物相和液相处理技术, 也即是生物滤池处理技术, 在挥发性有机污染物产生来源的工、农业生产中得到了广泛的应用。

与此同时, 基于便于控制反应条件、较小压力的前提下, 通常分别有独个备有填料的洗涤器以及具有一定活性污泥的生物反应器构成生物洗涤塔处理技术, 在较高污染物浓度产生来源的工农业生产中应用更为广泛。不可忽视的是, 较多的设备, 维护较难, 需额外添加一定的营养, 成本较高。同时, 确保拥有一定控制条件的基础之上, 此处理技术还需在活性污泥反应器中配备适当的曝气设备, 由于其不容易调控, 在应用上常受一定的限制。

全面融合以上两种处理技术优点的生物滴滤池有机废气处理技术, 具有单独的反应器, 压降低, 不易堵塞填料, 较长的使用寿命, 便于控制营养物以及p H, 较大的污染承受负荷, 并具备独特的缓冲技能, 主要针对于浓度0.5g/m3以下的废气污染物的处理。全面有效的结合吸收法、吸附法以及其他处理有机废气技术的前提下, 深度治理产生高污染物浓度的废气, 进而取得意想不到的良好效果。因此, 工农业及市政设施的有机废气处理已广泛应用了该新兴技术。

3 新型废气生物处理技术开发

具有物种繁多的实际污染废气中, 溶解性的气体相对比可生物的降解性差异较大, 同时, 其他气体在降解过程中, 或多或少会影响某种气体的降解, 在一定程度上影响某类或某种气体的去除效率。若更好的处理此类问题, 一些学者深入研发了一些相应的独特生物处理反应器, 并加以应用, 取得了较好的效果。

生物滤池处理技术, 具有一定的段落式特征。主要表现为:基于惰性填料的前提下, 酸性气体生物滤池, 主要作用于酸性气体的处理;此外, 基于碎木块作填料的前提下, 落后的生物滤池具有一定的开放性, 可对一些挥发性有机物的处理起到良好的效果。

4 生物有机废气处理技术具体进展走向

废气污物的排放主要是在实际生产过程中产生, 通常以复杂的多组混合气呈现出来, 多样化的物质类型, 具有差异性的水溶性以及生物降解性特点, 较大的浓度波动, 并相互作用多组分物质之间。对此, 有针对性的对动态负荷、多组分的混合气体良好的降解操作环境、彼此相互作用的组分关系以及降解规律进行深层次探究, 在某些情况下, 具有尤为重要的实际性意义与应用性价值。不容忽视的是, 还需更深层次的探究降解污染物难度大的以及气体浓度相对较低的处理工艺与方式手段。

5 结论

通过全面探讨了生物有机废气处理技术的要义, 有效解决了当前面临的各项有机废气处理问题, 从而提高了有机废气处理技术, 减轻了废气污染程度, 更好的保护了生态环境, 创造了更多的经济价值。

参考文献

[1]陆震维.有机废气的净化技术[M].化学工业出版社, 2011 (5) .

生物医学信号处理方法概述 第9篇

关键词：生物医学信号,信号检测,信号处理

1 概述

1.1 生物医学信号及其特点

生物医学信号是一种由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号, 属于强噪声背景下的低频微弱信号, 信号本身特征、检测方式和处理技术, 都不同于一般的信号。生物医学信号可以为源于一个生物系统的一类信号, 这些信号通常含有与生物系统生理和结构状态相关的信息。生物医学信号种类繁多, 其主要特点是:信号弱、随机性大、噪声背景比较强、频率范围一般较低, 还有信号的统计特性随时间而变, 而且还是非先验性的。

1.2 生物医学信号分类

按性质生物信号可分为生物电信号 (B ioelectric Signals) , 如脑电、心电、肌电、胃电、视网膜电等;生物磁信号 (Biomagnetic S ignals) , 如心磁场、脑磁场、神经磁场;生物化学信号 (Biochemical Signals) , 如血液的p H值、血气、呼吸气体等;生物力学信号 (Bio mechanical Signals) , 如血压、气血和消化道内压和心肌张力等;生物声学信号 (Bioacou stic Signal) , 如心音、脉搏、心冲击等。

按来源生物医学信号可大致分为两类: (1) 由生理过程自发产生的主动信号, 例如心电 (ECG) 、脑电 (EEG) 、肌电 (EMG) 、眼电 (EOG) 、胃电 (EGG) 等电生理信号和体温、血压、脉博、呼吸等非电生信号; (2) 外界施加于人体、把人体作为通道、用以进行探查的被动信号, 如超声波、同位素、X射线等。

2 生物医学信号的检测及方法

生物医学信号检测是对生物体中包含的生命现象、状态、性质和成分等信息进行检测和量化的技术, 涉及到人机接口技术、低噪声和抗干扰技术、信号拾取、分析与处理技术等工程领域, 也依赖于生命科学研究的进展。信号检测一般需要通过以下步骤 (见图1) 。

(1) 生物医学信号通过电极拾取或通过传感器转换成电信号; (2) 放大器及预处理器进行信号放大和预处理; (3) 经A/D转换器进行采样, 将模拟信号转变为数字信号; (4) 输入计算机; (5) 通过各种数字信号处理算法进行信号分析处理, 得到有意义的结果。

生物医学信号检测技术包括: (1) 无创检测、微创检测、有创检测; (2) 在体检测、离体检测; (3) 直接检测、间接检测; (4) 非接触检测、体表检测、体内检测; (5) 生物电检测、生物非电量检测; (6) 形态检测、功能检测; (7) 处于拘束状态下的生物体检测、处于自然状态下的生物体检测; (8) 透射法检测、反射法检测; (9) 一维信号检测、多维信号检测; (10) 遥感法检测、多维信号检测; (11) 一次量检测、二次量分析检测; (12) 分子级检测、细胞级检测、系统级检测。

3 生物医学信号的处理方法

生物医学信号处理是研究从被干扰和噪声淹没的信号中提取有用的生物医学信息的特征并作模式分类的方法。生物医学信号处理的目的是要区分正常信号与异常信号, 在此基础上诊断疾病的存在。近年来随着计算机信息技术的飞速发展, 对生物医学信号的处理广泛地采用了数字信号分析处理方法:如对信号时域分析的相干平均算法;对信号频域分析的快速傅立叶变换算法和各种数字滤波算法;对平稳随机信号分析的功率谱估计算法和参数模型方法;对非平稳随机信号分析的短时傅立叶变换、时频分布 (维格纳分布) 、小波变换、时变参数模型和自适应处理等算法;对信号的非线性处理方法如混沌与分形、人工神经网络算法等。下面介绍几种主要的处理方法。

3.1 频域分析法

信号的频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x (t) 变换为频域信号X (f) , 从而将时间变量转变成频率变量, 帮助人们了解信号随频率的变化所表现出的特性。信号频谱X (f) 描述了信号的频率结构以及在不同频率处分量成分的大小, 直观地提供了从时域信号波形不易观察得到频率域信息。频域分析的一个典型应用即是对信号进行傅立叶变换, 研究信号所包含的各种频率成分, 从而揭示信号的频谱、带宽, 并用以指导最优滤波器的设计。

3.2 相干平均分析法

生物医学信号常被淹没在较强的噪声中, 且具有很大的随机性, 因此对这类信号的高效稳健提取比较困难。最常用的常规提取方法是相干平均法。相干平均 (Coherent Average) 主要应用于能多次重复出现的信号的提取。如果待检测的医学信号与噪声重叠在一起, 信号如果可以重复出现, 而噪声是随机信号, 可用叠加法提高信噪比, 从而提取有用的信号。这种方法不但用在诱发脑电的提取, 也用在近年来发展的心电微电势 (希氏束电、心室晚电位等) 的提取中。

3.3 小波变换分析法

小波分析是传统傅里叶变换的继承和发展, 是20世纪80年代末发展起来的一种新型的信号分析工具。目前, 小波的研究受到广泛的关注, 特别是在信号处理、图像处理、语音分析、模式识别、量子物理及众多非线性科学等应用领域, 被认为是近年来在工具及方法上的重大突破。小波分析有许多特性:多分辨率特性, 保证非常好的刻画信号的非平稳特征, 如间断、尖峰、阶跃等;消失矩特性, 保证了小波系数的稀疏性;紧支撑特性, 保证了其良好的时频局部定位特性;对称性, 保证了其相位的无损;去相关特性, 保证了小波系数的弱相关性和噪声小波系数的白化性;正交性, 保证了变换域的能量守恒性;所有上述特性使小波分析成为解决实际问题的一个有效的工具。小波变换在心电、脑电、脉搏波等信号的噪声去除、特征提取和自动分析识别中也已经取得了许多重要的研究成果。

3.4 人工神经网络

人工神经网络是一种模仿生物神经元结构和神经信息传递机理的信号处理方法。目前学者们提出的神经网络模型种类繁多。概括起来, 其共性是由大量的简单基本单元 (神经元) 相互广泛联接构成的自适应非线性动态系统。其特点是: (1) 并行计算, 因此处理速度快; (2) 分布式存贮, 因此容错能力较好; (3) 自适应学习 (有监督的或无监督的自组织学习) 。

参考文献

[1]邢国泉, 徐洪波.生物医学信号研究概况.咸宁学院学报 (医学版) , 2006, 20:459～460.

生物安全处理论文 第10篇

污水生物处理是现代污水处理应用中最广泛的方法之一, 按对氧气需求情况可分为厌氧生物处理和好氧生物处理两大类。

厌氧生物处理系利用厌氧微生物把有机物转化为有机酸, 甲烷菌再把有机酸分解为甲烷、二氧化碳和氢等, 如厌氧塘、化粪池、污泥的厌气消化和厌氧生物反应器等。

好氧生物处理系采用机械曝气或自然曝气为污水中好氧微生物提供活动能源, 促进好氧微生物的分解活动, 使污水得到净化, 如活性污泥、生物滤池、生物转盘、氧化塘等等。

污水生物处理效果好、费用低、技术较简单, 所以应用广泛。

笔者由于工作需要, 在农村生活污水分散式处理运用中, 接触到了好氧生物处理法之一———生物转盘的实例运用, 通过示范工程带动一系列具体工程, 运行效果良好。

1 生物转盘

生物转盘工艺是生物膜法污水生物处理技术的一种。生物膜法是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术, 是一种固定膜法, 废水中微生物沿固体 (可称载体) 表面生长的生物处理方法的统称, 主要用于去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物, 因微生物群体沿固体表面生长成黏膜状, 故名。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统, 其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为厌气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是:生物膜首先吸附附着水层有机物, 由好气层的好气菌将其分解, 再进入厌气层进行厌气分解, 流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜, 如此往复以达到净化污水的目的。

生物膜法具有以下特点:一是对水量、水质、水温变动适应性强;二是处理效果好并具良好硝化功能;三是污泥量小 (约为活性污泥法的3/4) 且易于固液分离;四是动力费用省。用生物膜法处理废水的构筑物有生物滤池、生物转盘和生物接触氧化池等。

生物转盘作为一种好氧处理污水的生物反应器, 可以说是随着塑料的普及而出现的。生物转盘是由盘片、接触反应槽、转轴及驱动装置所组成 (如图1) 。盘径一般不超过4 m, 槽径约大几厘米, 有电动机和减速装置转动盘轴, 转速1.5~3转/min左右, 决定于盘径, 盘的周边线速度在15 m/min左右。废水从槽的一端流向另一端, 盘轴高出水面, 盘面约40%浸在水中, 约60%暴露在空气中。盘轴转动时, 盘面交替与废水和空气接触。盘面为微生物生长形成的膜状物所覆盖, 生物膜交替地与废水和空气充分接触, 不断地取得污染物和氧气, 净化废水。膜和盘面之间因转动而产生切应力, 随着膜的厚度的增加而增大, 到一定程度, 膜从盘面脱落, 随水流走。生物转盘一般用于水量不大时。同生物滤池相比, 生物转盘法中废水和生物膜的接触时间比较长, 而且有一定的可控性。水槽常分段, 转盘常分组, 既可防止短流, 又有助于负荷率和出水水质的提高, 因负荷率是逐级下降的。生物转盘如果产生臭味, 可以加盖。

2 生物转盘应用实例:SW一体化污水处理装置

SW一体化污水处理装置是借鉴国内外相关技术及结合多年实践, 逐步改进和完善的一种针对远离城市排水管网、又不宜在当地建设污水处理厂的地区的一种新型生活污水处理装置, 特别适合于小城镇的新农村建设、旅游风景区、医院疗养区和军事基地等, 无管网的别墅区。它在结构上采用了旋转薄片生物带和将空气强制混入的液体的方式, 具有巨大的气、液、传质面积, 能有效地形成不断更新的生物膜, 最大限度的提高了污水处理能力和效果, 是目前技术领先、结构独特、运行经济、管理方便、使用寿命超长的污水处理装置, 其突出特点是低能耗、低噪音、低维护量和低运行成本。

SW一体化污水处理装置是一种以旋转生物处理单元———生物转盘为核心的高效污水处理装置, 整个装置主要是由初沉池、缺氧池、生物转盘和二沉池组成 (如图2) 。

2.1 初沉池

污水通过提升泵将调节池污水提升至SW装置内, 首先进入初沉池, 初沉池采用斜板沉淀池, 在重力作用下, 利用浅层沉降原理, 使污水中大部分悬浮物和无机颗粒物沉降下来, 同时也可夹带去除一部分有机物。为了便于随时提取某块斜板以清理所附载的难以滑落的污泥, 装置采用了活动斜板。初沉池底部与缺氧区隔开, 避免缺氧池混合液的搅动, 影响初沉池的沉淀效果, 初沉池的污泥定期由抽粪车清除。若后面接湿地, 则可将剩余污泥泵送至潜流湿地表面进行干化, 此方法已在多处实用, 效果很好。运行时间最长的已有3年没有多余污泥外运, 全部系统内消耗。

2.2 缺氧池

缺氧池位于生物转盘壳体和外部箱体间的夹层内, 在此空间内, 初沉池的来水与经水力提升转子提升的回流硝化液以及二沉池的回流污泥在此混合, 并经潜水搅拌机充分混合, 完成反硝化过程, 硝态氮在反硝化菌的作用下最终形成氮气, 从水中逸出, 最终达到脱氮的目的。

2.3 旋转生物处理单元———生物转盘

夹层缺氧池经脱氮的出水自流至旋转生物处理单元。旋转生物处理单元是装置的核心部分, 采用了独特的复合生化技术, 能在低能耗条件下高效降解污染物。整个旋转生物处理单元由三级生物反应器组成, 每个生物反应器由一个生物转子和一个生化槽组成, 每个生物转子内部由多级生物叶轮构成, 每个生物叶轮上设置了大量的螺旋状生物叶片。在传动装置的驱动下, 三个生物转子同步旋转, 空气 (氧气) 通过生物转子端面的气水孔进入, 与污水混合, 经氧气、污水、微生物三相接触和传质, 实现含碳有机物的降解和含氮有机物的硝化过程。同时, 旋转的生物叶片被污水冲刷, 老化的生物膜脱落, 新的生物膜形成, 从而达到生物系统不断更新的过程。硝化后的污水经提升水车提升至中间分配水槽, 分配水槽由堰门控制着去往二沉池和缺氧池污水流量。提升水车的作用是将处理后污水提升约0.6 m, 这样可以提高二沉池的有效水深, 提高处理效果。

2.4 二沉池

二沉池采用斜板沉淀池, 在重力作用下利用浅层沉降原理, 将旋转生物处理单元出水中含有大量脱落老化的生物膜沉淀, 澄清后的处理出水进入下一个单元。沉淀污泥一部分通过回流污泥泵进入缺氧池, 另一部作为剩余污泥进入平流式初沉池, 暂存在平流池底部。

SW一体化生活污水处理装置提供了一种生物盘片、生物转鼓及其一体化转鼓式生活污水处理器。一种生物盘片, 包括一圆形的支撑盘片和固定在所述支撑盘片上的叶片, 且所述叶片与所述支撑盘片垂直, 所述支撑盘片中央设有轴孔, 所述叶片包括提升叶片, 所述提升叶片为复数个起始自支撑盘片轴心处同方向的螺旋结构, 且所述复数个螺旋结构之间的相互间距距离在近圆心处大于远离圆心处的相互间距距离。生物盘片由于具有提升叶片及曝气叶片的结构, 转盘面积大大增加, 且水流经过本实用新型的生物转鼓时, 必须流经每个盘片, 大大增加了和污水接触的表面积, 极大提高了污水处理能力。SW一体化污水处理装置维修保养方便且强度低, 主体设备不生锈、耐腐蚀, 根据安装方式的不同可以分为地上式和埋地式, 具体方式选择应该考虑当地安装点位置及地理信息等。

3 SW一体化污水处理装置示范工程

笔者单位———昆山市锦溪污水处理厂, 负责锦溪镇城镇和农村生活污水的收集和处理工作的推进。从2011年起, 共实施了30余个自然村庄的生活污水收集和处理, 其中半数以上村庄生活污水均采用“集水井+一体化处理装置+人工湿地”工艺, 投资小、效果好、运行成本低。下面简单介绍锦溪污水处理厂与光大环保科技发展 (北京) 有限公司合作实施昆山市锦溪镇红霞村分散型污水处理示范工程。

3.1 项目总体概况

项目规模:50 m3/d;

采用工艺:集水井+SW一体化处理装置+人工湿地;

占地面积:300 m2;

建设地点:苏州昆山市锦溪镇红霞村。

3.2 项目服务范围

红霞村面积1.8 km2, 共四个自然村、16个生产组, 总户数480户, 人口1 785人。本次工程纳污户数150户, 总人数450人口。

3.3 污水来源

本项目针对昆山市锦溪镇红霞村的生活污水处理, 污水主要来源为: (1) 居住厨房污水; (2) 浴室洗澡污水等; (3) 其他公共场所的冲厕污水。该污水如直接排入水体, 会对周围水域及土壤造成污染, 从而影响周边环境及居民日常生活。

3.4 设计进出水水质

依据《江苏省昆山市锦溪镇污水收集工程可行性研究报告》, 污水设计进水水质见表1, 处理后出水水质执行GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。

3.5 工艺设计

根据锦溪镇红霞村的生活污水特点, 确定本污水处理的工艺流程如图3。

3.6 人工湿地

为保证沉淀池出水的污染物稳定达标, 笔者结合村庄绿化建设, 在沉淀池的后面考虑增设人工湿地作为强化处理, 面积为250㎡, 湿地内投加不同级配石灰石和沸石填料, 并种植具有净化污水功能的耐水植物。人工湿地一方面能阻截悬浮物流出;另一方面也可起到固磷固氮的作用, 可保证出水稳定达标。由于人工湿地对污水有着生物、物理和化学多种处理功能, 将产生较少的固形物, 因此湿地在短期内不用翻床、冲洗和更换滤料, 具有长期的免维护功能, 也是河网密集地区结合当地自然地形适宜推广的一种农村绿化方式。

3.7 工艺单元处理负荷

各单元进出水水质及处理效率见表2。

3.8投资估算

本示范工程总造价约为40万元:一是土建费用, 主要包括集水井、设备基础和人工湿地, 根据招标预算, 约为10万元;二是设备费用。通过政府采购, SW一体化处理装置的主体和配套设备中标价约为29.3万元。

3.9 运行费用估算

运行费主要包括以下几个指标:电费、药剂费、人工管理费 (不包括设备大修等费用) 。

1) 电费。电费单价为0.85元, 日耗电量为28 k W·h, 则单位电费为:28×0.85元/50 m3=0.48元/m3污水。

2) 药剂费。投加氯片费用为0.1元/m3污水。

3) 人工管理费。该系统具有较先进自动控制系统, 有1人每日半天例行管理即可, 工资以1 000元/月计, 则单位人工管理费为1000÷2÷ (30×50) =0.33元/m3污水。

则总直接运行费用为:0.48+0.33+0.1=0.91元/m3污水。

3.1 0 日常维护

该工艺核心设备———SW一体化处理装置的结构设计合理, 维护工作十分简单, 无须专业人员进行烦琐的测试和维护。

3.1 1 运行效果

根据锦溪污水处理厂近1年的运行与监测, 该系统运行稳定, 出水水质稳定达标。2012年提交昆山市环境保护局复核通过验收。

4 结语

根据笔者负责锦溪污水处理厂4年多的实践, 以生物转盘为核心的“SW一体化处理装置+人工湿地”模式, 在水网密集的苏南地区分散式农村生活污水收集与处理工程中, 值得总结运用、广泛推广。

摘要：首先对生物转盘工艺进行了论述与分析, 并以此为基础, 进一步阐述了以生物转盘为核心的SW一体化污水处理装置, 分析介绍了该装置的组成部分及其运作流程。最后以苏州昆山市锦溪镇红霞村的生物污水处理为例, 更进一步的阐明了污水生物处理的新工艺及其成效。