生化系统
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1. 目的:规范AU680全自动生化分析仪的使用、清洁及维护。
2. 范围:适用于AU680全自动生化分析仪的使用、清洁及维护。
3. 职责:3.1 本程序的实施者为AU680全自动生化分析仪的操作者,各实验室负责人对本程序的实施情况进行监督。
3.2 日常运行及维护、定期维护、定期检查及保养由AU680全自动生化分析仪操作者负责。
4. 术语:无。
5. 内容:5.1 使用前准备工作:5.1.1 工作环境要求:干燥、无潮湿、无阳光直射、无腐蚀性气体环境使用。
6. 开机:6.1 如果是正常开机,只需按仪器上的ON键。
如果是异常关机(如紧急停机),则先按仪器上的RESET,再按ON键。
6.2 开机后登录需: 用户名:MAINTENANCE密码:1234566.3 每次开机时都会提问是否建立一个新的日期索引,一般选择是。
7. 关机: 选择键盘上END即可。
仪器和电脑会自动关闭,不需要按任何按钮。
(关机时不能动仪器任何部位)8. 试剂检查:8.1 在主界面→开始条件→试剂组别(1或2)→确认8.2 主界面→试剂管理→检查试剂→检查所有试剂9. 样本编程:主界面→样本架申请→样本→开始输入(选择需做的项目。
如果需批输入点”批输入”输入人数即可)→退出(即保存)→开始10. 结果查询:10.1 实时结果查询:主界面→状态→详细结果查询(选择查询的单个样本结果)。
10.2 结果查询:主界面→样本管理员→默认选择为当前索引的所有样本→样本(查询各个样本结果及详细信息)。
11. 结果传输:点击主界面→样本管理员(默认选择为当前索引下的所有样本。
或点击“分别选择“选择需要传输的样本)→在线传输12. 保养及维护:12.1 每天检查各个管路是否漏水。
12.2 每周进行光路校正。
12.3 定期清洗样本针,试剂针,搅拌棒。
13. 定标和质控:13.1 定标:主界面→样本架申请→定标→开始输入(选择定标的试剂RB空白CAL定标)→退出→开始13.2 质控:主界面→样本架申请→样本→开始输入(选择要质控的试剂)→退出→开始。
生化反应系统的高维矩阵方程周天寿【摘要】化学主方程对生化反应系统提供了一个建模框架,但它的分析与模拟一直是计算系统生物学的一个难题,到目前为止并没有得到解决.这里,通过引进高维矩阵及其运算规则,首先把化学主方程表示为高维矩阵方程,然后给出了其分析解的形式表示,此外还介绍了一种求解高维矩阵方程的高效数值方法.研究表明:高维矩阵方法似乎解决了化学主方程的分析求解和数值求解问题.%Chemical master equation gives a framework for mathematical modeling of biochemical reaction systems,but its analysis and simulation has been being difficult in the field of computational systems biology.Here,by introducing a high-dimensional matrix and its operators,first the chemical master equation is transformed into a high-dimensional matrix equation,and then a formal expression for the analytical solution to this matrix equation is given.In addition,a 2-order cyclic iterative algorithm is introduced to numerically solve the high-dimensional matrix equation.In a word,the high-dimensional matrix method seems to solve the questions of analytical and numerical solutions to the chemical master equation.【期刊名称】《江西师范大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(041)001【总页数】5页(P1-5)【关键词】化学主方程;高维矩阵方程;矩阵指数函数;环路算法【作者】周天寿【作者单位】中山大学数学学院,广东广州 510275【正文语种】中文【中图分类】O242;Q332生物分子系统由于反应物种低的拷贝数,故是随机的.这种随机性(或噪声)对生物系统的动力学行为具有重要影响,例如噪声诱导的随机切换[1]、噪声诱导的共振[2-3]、噪声诱导的随机同步[4-5]、噪声诱导的随机聚焦[6]等.因此,当研究生物分子系统的动力学行为时,必须要考虑随机性的效果.化学主方程[7-9]已广泛应用于研究生化反应系统的随机行为,但问题是这种方程的分析和模拟一直是计算系统生物学的难题.著名的gillespie随机模拟算法[10]解决了单条随机轨线的模拟问题,但没有解决反应物种的联合概率分析问题.有限状态映射法[11]只能应用于反应物种数目是很少的情形.至于化学主方程的分析求解,更是一个难题,还没有很好的分析求解方法.矩封闭方法[12-15]已被广泛应用于化学主方程的分析与模拟,但问题是普通的矩(如原点矩和中心矩)当其阶趋于无穷时并不一定会趋于零,甚至有可能是发散的.特别是,普通的矩并不能用于重构反应物种的联合概率分布(除非它是高斯分布).最近,文献[16]提出的收敛矩方法很好地解决了矩的收敛性问题以及联合概率分布的重构问题,但应用起来仍具有局限性.总之,化学主方程的分析与模拟问题并没有得到彻底解决.本文提出化学主方程的高维矩阵表示,由此给出了化学主方程分析解的形式表示,并发展出一种高效的环路迭代算法.据此,化学主方程的分析求解与数值求解问题似乎得到了彻底解决. 1.1 2个矩阵的乘积运算设有3个矩阵:U=(uij)M×N,A=(aij)M×M和B=(dij)N×N,为便于推广,引进2个操作符①和②,其定义分别为,,其中“T”表示矩阵转置.显然,A①U和B②U都是M×N阶矩阵.注意到:操作符①和②分别对应于矩阵U左乘以A和右乘以B的转置BT的运算(下面将总是省略矩阵左乘和右乘的普通算符).根据上述定义,容易验证下列3条性质:(i)IM①U=U,IN②U=U,其中IM和IN都是单位矩阵;(ii)A①B②U=B②A①U=AUBT;(iii)A①B②C①D②U=(AC)①(BD)②U,此条性质可以推广到更一般情形,例如,对任意正整数n,有(A①B)n+1②U≡(A①B)n②(A①B)②U=An+1①Bn+1②U.1.2 一般情形让U=(ui1,…,in)N1×…×Nn是一个高维矩阵.定义高维矩阵的运算为,其中A是Nk×Nk矩阵,1≤k≤n.显然,操作符是矩阵的普通左乘或右乘运算的自然推广.上述定义具有下列性质:(i)(恒同性)IMU=U,∀∈{①,②,…};(ii)(交换律)ABU=BAU,∀,∈{①,②,…};(iii)(结合律)ABABU=A2B2U,∀,∈{①,②,…}.1.3 矩阵指数函数回忆起普通矩阵指数的定义为(tm/m!)Am,以及对于2个可交换的方阵A和B,有(tm/m!)(A+B)m.受这些启示,首先,注意到(A1A2)m,其次,定义(A1ⓘA2+A3A4)mU=ⓘU.其中规定:(A1ⓘA2+A3A4)0=I.注意到:在定义(1)中,可交换性的条件并不需要.这样,自然地定义矩阵指数函数为e(A1A2)tU,e(A1ⓘA2+A3A4)tU=U.上述定义可以推广到其它情形,例如,(A1ⓘA2+A3ⓙA4+A5A6)mU=(A5A6)m-rU,e(A1ⓘA2+A3ⓙA4+A5A6)tU=U等,这里就不一一列举了.首先,考察2个简单但具有代表性的反应系统.对于单个反应物种的生灭过程让ui=ui(t)表示物种X在时刻t有i个分子的概率,则相应的化学主方程可表示为,其中1≤i≤N且假定u0=uN+1=0.记U=(u1,…,uN)T,并引入下列4个方阵:,,,,则方程(2)可改写为①U+B1①U)+(A2①U+B2①U).对于2个反应物种的反应系统让ui,j=ui,j(t)表示物种X1和X2在时刻t分别有i和j个分子的概率,则相应的化学主方程可表示为k1[(i+1)ui+1,j-1-iui,j]+ k2[(j+1)ui-1,j+1-jui,j],,,,,,,则主方程(3)可改写为(A1①B1②①U)+ (A2①B2②②U).其次,考虑一般的生化反应系统.假设此系统包含n个反应物种X1,X2,…,Xn,它们一起参加L个反应;假设X1,X2,…,Xn的最大分子数目分别为N1,N2,…,Nn;假设所有的反应事件都是马氏的(即仅与当前状态有关,而与历史过程无关).现在,引入高维矩阵U(1:N1,1:N2,…,1:Nn)=(ui1,i2,…,in)i1,i2,…,in,它代表反应系统的完整概率密度状态.让和是反应物种Xi在第l个反应式中对应的Nl×Nl矩阵,其中1≤i≤n,1≤l≤L,则整个反应系统的高维矩阵方程可表示为①U+ ①U],方括号中的2项之和对应于一个反应式,换句话说,一个反应式决定n个操作符:①,…,和2n个方阵和,其中1≤i≤n.注意到:1)一个反应式一般仅涉及几个反应物种,因此方程(4)中对于固定的和中有很多都是单位矩阵;2)方程(4)关于U是一个线性微分方程.3.1 分析解为了帮助读者理解分析解的形式,这里先考察下列3个简单但具有代表性的例子. 对于矩阵方程:dU/dt=AU=A①U,容易验证满足初始条件U0=U(0)的解可形式地表示为类似地,容易验证矩阵方程:dU/dt=UBT=B②U满足初始条件U0=U(0)的解可形式地表示为此外,类似地,可直接验证矩阵方程dU/dt=A①U+B②U满足初始条件U0=U(0)的解可形式地表示为U(t)=etA①etB②U0.一般地,对于高维矩阵方程(4),满足初始条件U0=U(0)的解可形式地表示为,定义(单位矩阵);1…nU0)对于任意的m≥1成立.3.2 数值求解方法3.2.1 数值计算格式首先,通过一个例子来介绍所谓的“算子劈裂法”[17].考虑下列简单的矩阵方程:dU/dt=A①U+B②U,其中方程dU/dt=A①U以给定的U0=U(0)为初值、前进半步Δt/2的解可表示为Un+(1/2)=eA(Δt/2)①Un,其中n=0,1,2,…;方程dU/dt=B②U以Un+(1/2)为初值、前进一步Δt的解可表示为Vn=eBΔt②Un+(1/2);方程dU/dt=A①U以Vn作为初值、前进半步Δt/2的解可表示为Un+1=eA(Δt/2)①Vn.这样,获得矩阵方程:dU/dt=A①U+B②U 以U0为初值、前进一步的解为其中n=0,1,2,….容易验证,这些数值解实际上都是精确解.其次,考虑一般情形.为清楚起见,先考虑一个反应式的高维矩阵方程:①②U+①②U,其数值计算步骤如下:第1步对于方程①②,以Um为初值、前进半步的数值格式为Um;第2步对于方程①②,以Um+(1/2)为初值、前进一步的数值格式为Um+(1/2);第3步对于方程①②以Um为初值、前进半步的数值格式为Vm.再考虑一般的高维矩阵方程(4),其数值计算步骤如下:第1步对于l=1,方程①②①②U以Um为初值、前进半步的数值格式为Um;第2步对于l=2,方程①②①②U以Um+(1/2)为初值、前进一步的数值格式为Um+(1/2);第(l+1)步方程①②①②U以为初值、前进一步的数值格式为,其中l=2,3,…,L-1;第(L+1)步对于l=L,方程①②①②U以为初值、前进半步的数值格式为.综合上述步骤,可获得计算高维矩阵方程(4)的下列迭代格式:Um+1=e(Δt/2)f1e(Δt)f2…e(Δt)fLe(Δt/2)f1Um,其中①②①②L.3.2.2 误差估计对于高维矩阵方程(4),为方便起见,令①②①②,其中1≤l≤L.注意到数值迭代格式为…e(Δt)f2…e(Δt)fL…e(Δt/2)f1,而前进一步的精确解为Um(由于线性方程).假如第m步的计算是精确的,即m=Um,则第(m+1)步的误差为Um,其中e(Δt)f2…e(Δt)fLe(Δt/2)f1,注意到Em可以表示为Em+1=ΔUm,其中g0=g1=g2=0,‖gm+3‖(‖‖…‖‖+‖‖…‖‖).因此,).这样,迭代一步的误差(即截断误差)为‖Em+1‖‖Um‖eCΔt,通过引进高维矩阵来表示生化反应系统的整个概率密度状态,即通过引进U,把难以理论分析和数值求解的化学主方程转化为一个高维矩阵方程,即方程(4),由此进一步给出此方程分析解的形式表示,即(5)式.此外,对于高维矩阵方程(4),还介绍了已知一种2-阶环路算法,并给出了此算法的误差估计式,即估计式(6).由此深信:这些结果对于实际问题驱动的生化反应系统的研究将带来极大方便,并提供方法论.对于一般的高维矩阵方程(4),也可以采用著名的Picard逐步逼近法来求解.由于这种逼近法只需要迭代几步就可以达到很高的精度,因此在实际应用中可能是方便的. 最后,无论是2-阶环路算法还是Picard逐步逼近法,都需要通过生物例子加以检验,并和著名的Gillespie随机模拟算法[10]进行比较,这将是下一步的研究.【相关文献】[1]Wang Junwei,Zhang Jiajun,Yuan Zhanjiang,et al.Noise-induced switches in network systems of the genetic toggle switch [J].BMC Syst Biol,2007,(1):50-60.[2] Gammaitoni L,Hänggi P,Jung P,et al.Stochastic resonance [J].Rev Mod Phys,1998,70(1):223-287.[3] Pikovsky A S,Kurths J.Coherent resonance in a noise-driven excitable system [J].Phys Rev Lett,1997,78(5):775-778.[4] Zhou Tianshou,Chen Luonan,Aihara K.Molecular communication through stochastic synchronization induced by extracellular fluctuations [J].Phys Rev Lett,2005,95(17):178103.[5] Teramae J N,Tanaka D.Robustness of the noise-induced phase synchronization in a general class of limit cycle oscillators [J].Phys Rev Lett,2004,93(20):204103.[6] Paulsson J,Berg O G,Ehrenberg M.Stochastic focusing:fluctuation-enhanced sensitivity of intracellular regulation [J].Proc Natl Acad Sci U S A,2000,97(13):7148-7153.[7] Van Kampen N G.Stochastic processes in physics and chemistry [M].Amsterdam:Elsevier,2007.[8] 周天寿.概率主方程的研究综述 [J].江西师范大学学报:自然科学版,2015,39(1):1-6.[9] 周天寿.基因表达系统的研究进展:概率分布 [J].江西师范大学学报:自然科学版,2012,36(3):221-229.[10] Gillespie D T.A general method for numerically simulating the stochastic time evolution of coupled chemical reactions [J].J Comput Phys,1976,22(4):403-434. [11] Munsky B,Khammash M.The finite state projection algorithm for the solution of the chemical master equation [J].J Chem Phys,2006,124(4):044104.[12] Ale A,Kirk P,Stumpf M P.A general moment expansion method for stochastic kinetic models [J].J Chem Phys,2013,138(17):174101.[13] Smadbeck P,Kaznessis Y N.A closure scheme for chemical master equations [J].Proc Natl Acad Sci U S A,2013,110(35):14261-14265.[14] Zechner C,Ruess J,Krenn P,et al.Moment-based inference predicts bimodality in transient gene expression [J].Proc Natl Acad Sci U S A,2012,109(21):8340-8345. [15] Grima R.A study of the accuracy of moment-closure approximations for stochastic chemical kinetics [J].J Chem Phys,2012,136(15):1591-1596.[16] Zhang Jiajun,Nie Qing,Zhou Tianshou.A moment-convergence method for stochastic analysis of biochemical reaction networks [J].J Chem Phys,2016,144(19):194109.[17] Nie Qing,Zhang Yongtao,Zhao Rui.Efficient semi-implicit schemes for stiff systems [J].J Comput Phys,2006,214(2):521-537.。
A/O生化处理2.5.1 基本原理本系统生化处理段采用缺氧/好氧(A/O)工艺,A/O工艺通常是在常规的好氧活性污泥法处理系统前,增加一段缺氧生物处理过程。
在好氧段,好氧微生物氧化分解污水中的BOD5,同时进行硝化反应,有机氮和氨氮在好氧段转化为硝化氮并回流到缺氧段,其中的反硝化细菌利用氧化态氮和污水中的有机碳进行反硝化反应,使化合态氮变成分子态氮,同时获得同时去碳和脱氮的效果。
这里着重介绍生物脱氮原理。
1) 生物脱氮的基本原理传统的生物脱氮机理认为:脱氮过程一般包括氨化、硝化和反硝化三个过程。
①氨化(Ammonification):废水中的含氮有机物,在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程;②硝化(Nitrification):废水中的氨氮在硝化菌(好氧自养型微生物)的作用下被转化为NO2?和NO3?的过程;③反硝化(Denitrification):废水中的NO2?和NO3?在缺氧条件下以及反硝化菌(兼性异养型细菌)的作用下被还原为N2的过程。
其中硝化反应分为两步进行:亚硝化和硝化。
硝化反应过程方程式如下所示:①亚硝化反应:NH4++→NO2-+H2O+2H+②硝化反应:NO2-+→NO3-③总的硝化反应:NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+反硝化反应过程分三步进行,反应方程式如下所示(以甲醇为电子供体为例):第一步:3NO3-+CH3OH→3NO2-+2H2O+CO2第二步:2H++2NO2-+CH3OH→N2+3H2O+CO2第三步:6H++6NO3-+5CH3OH→3N2+13H2O+5CO22) 本系统脱氮原理针对本系统生化工艺段而言,除了上述脱氮原理外,还糅合了短程硝化-反硝化,即氨氮在O池中未被完全硝化生成NO3-,而是生成了大量的NO2--N,但在A池NO2-同样被作为受氢体而进行脱氮(上述第二步可知);再者在A池NO2-同样也可和NH4+进行脱氮,即短程硝化-厌氧氨氧化,其表示为:NH4++NO2-→N2+2H2O。
AU5800系列全自动生化分析系统
基本性能:
处理能力:光学:1个模块2000测试/小时,2个模块4000测试/小时
3个模块6000测试/小时,4个模块8000测试/小时
ISE :1个单元900测试/小时,2个单元1800测试/小时
最大组合速度:9800测试/小时
同时测试项目:1个模块54项;含电解质:57项;
2个模块108项;含电解质:111项;
3个模块117项;含电解质:120项;
4个模块117项;含电解质:120项;
分析方法:终点法、速率法、固定时间法;比浊法、电极法
高速,灵活的解决方案
- AU家族的最新成员,专为大型或超大型临床实验室和商业实验室设计的全自动生化分析系统- 可根据您实验室的检测量任意配置,其检测速度涵盖了每小时2000至9800测试
- 多种配置方式,1至4个分析单元任选
* 每一单元在机同时测试项目可达54项
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篷 疗 现代医院2008年12月第8卷第12 专业技术篇Modern Hospit ̄Dec 2008 VN 8 No 12 自建生化检测系统检测结果溯源性分析 竺澎波许婉华 陈剑峰 陈俊宇 TRACE ORiGIN ANALYSIS OF THE CHECKING OUTCOMES FROM SELF—ESTABLISHED BlOCHEMiCAL CHECKING SYSTE.M ZttU Pengbo,XU n^ 0,CItEN Jianfeng,et al
【摘要】 目的通过与具溯源性生化检测系统比对分析和偏差估计,实现自建检测系统的溯源性。 方法参考美国临床实验室标准化委员会(NCCLS)EPI5一A文件,采用目标检测系统定值的患者混合血清 校准实验检测系统,检测病人血清TBIL、ALT、AST含量,进行比对研究和统计学分析,并计算偏倚,以检测项 目1/4CLIA’88总允许误差为标准,偏倚(SE%)≤1/4CLIA’88,自建检测系统迭溯源性目的。如偏倚未达到 目标要求,重复以上比对步骤,直至偏倚≤1/4CLIA’88总允许误差。结果 第一次比对实验检测系统TBIL、 ALT、AST偏倚分别为5.3%、7.5%、4.7%;第二次比对TBIL、ALT、AST偏倚分剐为4.7%、4.5%、3.5%; TBIL、A 、AST偏倚均<1/4CLIA’88总允许误差(5.0%)。结论 比对分析是实现自建检测系统裣_禳j结果 溯源性的有效方法。 【关键词】检测系统比对分析溯源性
目前,在追求检验结果可靠性时,非常强调病人检测结 果的溯源性和其他检测系统的可比性,具有溯源性的检测系 统才能保障病人检测结果的可追溯性和可比性。冯仁丰等 认为不具溯源性的检测系统通过与国际认可的大公司检测 系统进行样品比对,可以实现检测系统溯源性” 。本研究 采用具溯源性ROCtt NODULAR P800检测系统作为目标检 测系统,自建检测系统CLSO00作为实验检测系统,在前期研 究基础上,以目标检测系统定值的病人新鲜血清作为临时校 准品,校准CIN000检测系统,检测TBIL、ALT、AST含量,并 与MODULAR P800目标检测系统检测结果进行比对分析和 偏差评估,并计算偏倚。参考美国临床实验室标准化委员会 (NCCkS)的EP15一A文件 ,以美国临床医学检验部门修 竺澎波许婉华 陈剑峰陈俊字:广州市胸科医院广东广州 5lO095 …l¨l ’ l-‘… ’ |lI一… l ’ -一‘ 一‘ -一 ¨ ’ 一 , ‘’l (接上页) 通气及换气功能,进一步改善血气的状况,气管恢复正常功 能,从而改善呼吸状况。根据沐舒坦对呼吸系统的保护作用 及机理,对于经鼻气管插管的患者,利用微量泵持续深部湿 化,可使药物直接进入气道,能裂解痰液中酸性黏多糖纤维, 且能抑制酸性黏多糖在腺体杯状细胞中的合成,从而使痰液 黏稠度降低,易于咳出;在湿化方法的选择上,我们采用深部 持续气道湿化的方法,每次滴湿化液量极少,且沿内套管缓 缓流入气道,对气道刺激小,患者感觉舒适,几乎不引起刺激 性咳嗽,传统的气道湿化液地塞米松在治疗的同时,可降低 机体的防御机能和降低免疫力,庆大霉素会对气管黏膜纤毛 造成不同程度的损伤,破坏气管黏膜上皮表面纤毛清除功 能,从而造成黏液潴留 ;另外,传统使用间断气道湿化方 法,由于气管内注入湿化液,液体迅速流入下呼吸道容易出 现刺激性咳嗽导致呼吸急促甚至喘憋,气道湿化不均匀不能 满足人工气道持续湿化的要求,痰液黏稠,易于干燥成痂,排 正法规(CLIA’88)允许总误差的1/4为标准,偏倚(SE%) ≤1/4CLIA’88允许总误差判断自建检测系统达到溯源性的 标准。现报告如下。
1.范围适用于车间的废水生化处理系统。
2.目的提供必需的资讯给操作人员,确保其安全有效的操作废水生化处理系统,使本系统的运作符合法律、法规及处理要求。
3.引用文件无4.术语和定义无5.工作职责5.1 生产经理:负责本文件的实施,提供必须的培训、方法给相关人员,并确保本文件得到持续改进和完善。
5.2 车间主任:负责外部废液进场后各岗位协调安排、现场监督以及消防环保措施落实。
5.3 车间操作工:负责引导外部槽罐车停放以及卸料作业、现场卫生。
6.工作内容6.1 工艺描述6.1.1 本工艺采用水解、缺氧、好氧法对前处理后的污水和生活污水进行生物处理,以降低污水中的氨氮、COD cr、BOD5含量。
6.1.2 调节池内的污水经污水提升泵送入水解酸化池,污水经酸化后,将大分子有机物降解为小分子有机物流入缺氧池,在兼氧菌和厌氧菌的作用下进一步将大分子、不溶性有机物得到分解,缺氧池出水自流入好氧池,在好氧菌的作用下进一步分解有机物,好池的出水根据分析结果确定是否需要进行中水处理。
6.1.3 水解酸化池内设弹性填料,厌氧微生物固着或者黏附在池内的填料上,形成一层以生物细胞为主的生物膜,保证生物膜与废水的良好接触。
6.1.4 好氧池内生化污泥来净化有机物,采用人工曝气供氧,微生物以混合的形式与废水充分接触,这是一种很稳定的好氧生物处理方法。
6.1.5 好氧池曝气所需的空气由罗茨风机提供,采用曝气管为曝气系统。
6.2 主要设备参数6.2.16.2.26.2.36.2.46.2.56.2.66.2.76.2.86.36.3.1 进料控制指标:6.3.2 排放控制指标:经过本系统处理的废液其最高排放控制控制指标见下表。
6.4 操作步骤6.4.1 操作计划废水生化处理的操作过程、废料数量或加药量根据当天的《车间操作指引表》确定,《车间操作指引表》由车间主任制订并提供给操作员。
6.4.2系统的启动前检查6.4.2.1确认需要使用的设备、仪表完好。
污水处理生化调试技术方案污水处理生化调试技术方案一、引言在污水处理过程中,生化调试是一项重要的工作。
通过有序、科学的调试工作,可以使污水处理设施达到设计要求,确保出水质量符合环保标准。
本技术方案旨在提供污水处理生化调试的详细步骤和操作指南。
二、目标和范围⒈目标:确保污水处理设施的生化系统正常运行,达到设计要求的处理效果。
⒉范围:本技术方案适用于污水处理生化调试的过程,并包括相关设备和工艺。
三、调试前准备工作⒈设计文件准备:收集和整理设计文件,包括工艺图、设备说明书和自动控制系统的图纸和参数等。
⒉设备检查:检查生化设备的安装和连接情况,确保设备完好且无泄漏现象。
⒊药剂准备:根据设计要求和实际情况,准备好所需的药剂,如硝化菌、硝化酵母、磷酸盐等。
⒋人员分配:确定相关人员的职责和分工。
包括调试负责人、操作人员和记录人员等。
四、生化系统调试步骤⒈设备调试:按照设备说明书和图纸逐一进行设备的调试。
包括设备的启动、停止、调节和检修等操作。
⒉生化参数监测:监测生化参数,如溶解氧、氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐等。
根据监测结果进行调节,确保生化系统达到稳定运行状态。
⒊药剂投加:按照设计要求和实际情况,适量投加药剂。
注意药剂的浓度和投加量,并记录投加时间和用量。
⒋调节操作:根据生化参数的监测结果和操作经验,进行必要的调节操作。
如调整通气量、搅拌速度、曝气时间等。
⒌曝气系统调试:根据生化系统的实际情况,调试曝气系统。
包括曝气器的布置、曝气气泡的大小和密度等。
⒍污泥处理:根据污水处理设施的实际情况,进行污泥的处理和处置。
包括污泥的回流、浓缩和脱水等。
⒎故障处理:在调试过程中,如遇到设备故障或运行异常情况,应及时处理并记录。
如果无法解决故障,应联系相关技术人员进行维修。
五、调试后工作⒈数据记录:在调试过程中,记录生化参数的监测结果、药剂投加量和操作记录等。
确保数据完整、准确。
⒉调试报告编写:根据调试过程和结果,编写调试报告。
包括调试步骤、操作记录、监测数据和调试效果等。
污水常用生化指标的意义及其对污泥的影响COD:化学需氧量又称化学耗氧量(chemicaloxygendemand),简称COD。是利用化学氧化剂(如高锰酸钾)将水中可氧化物质(如有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等)氧化分解,然后根据残留的氧化剂的量计算出氧的消耗量。是表示水质污染度的重要指标。COD的单位为ppm或毫克/升,其值越小,说明水质污染程度越轻。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等。但主要的是有机物。因此,化学需氧量(COD)又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。随着测定水样中还原性物质以及测定方法的不同,其测定值也有不同。目前应用最普遍的是酸性高锰酸钾氧化法与重铬酸钾氧化法。高锰酸钾(KMnO4)法,氧化率较低,但比较简便,在测定水样中有机物含量的相对比较值及清洁地表水和地下水水样时,可以采用。重铬酸钾(K2Cr2O7)法,氧化率高,再现性好,适用于废水监测中测定水样中有机物的总量。在SBR的处理工艺中,cod如果过高,超过工艺所设计的污泥负荷,就会导致污泥膨胀,若只是超过排放标准而没有高于污泥负荷,一般情况下对污泥没有影响,除非COD中硫化物或其他有毒物质占据大部分比例。Cod过低的话,污泥则不能很好的生长,因为cod提供着污泥生长所必需的碳源,当出现这种状况时,需人工加入碳源保证污泥生长。BOD(BiochemicalOxygenDemand的简写):生化需氧量或生化耗氧量(五日化学需氧量),表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指示。说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解,使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。其单位ppm或毫克/升表示。其值越高说明水中有机污染物质越多,污染也就越严重。为了使检测资料有可比性,一般规定一个时间周期,在这段时间内,在一定温度下用水样培养微生物,并测定水中溶解氧消耗情况,一般采用五天时间,称为五日生化需氧量,记做BOD5。数值越大证明水中含有的有机物越多,因此污染也越严重。与COD区别:COD,化学需氧量是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。水样在一定条件下,以氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标,折算成每升水样全部被氧化后,需要的氧的毫克数,以mg/L表示。它反映了水中受还原性物质污染的程度。该指标也作为有机物相对含量的综合指标之一。在SBR处理工艺中,bod的值当然是越高越好,越高代表可生化降解的程度越高,出水效果越好,一般情况下,判断污水是否适合生化处理,有一个B/C比,即BOD占COD的比值,一般这个比例大于0.3,则适合生化处理,小于0.3,则很难被生化处理。BOD与BOD5的区别总氮:水中各种形态无机和有机氮的总量。包括NO3-、NO2-和NH4+等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮,以每升水含氮毫克数计算。常被用来表示水体受营养物质污染的程度。总氮为硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮与有机氮的总称,是反映水体富营养化的主要指标。据了解,《杂环类农药工业水污染物排放标准》规定,在环境承载能力开始减弱,或环境容量较小、生态环境脆弱,容易发生严重环境污染问题而需要采取特别保护措施的地区,现有企业和新建企业要执行总氮特别排放限值30mg/L。新修订的《合成氨工业水污染物排放标准》征求意见稿中,对总氮排放的要求是,现有企业自2009年1月1日起至2010年6月30日执行50mg/L的限值,自2010年7月1日起执行30mg/L的限值。新建企业自2008年7月1日起就要执行30mg/L的限值,而特殊地区的企业要执行20mg/L的限值
生化系统目录前言 (3)生化系统的限制 (3)一、各种生化工艺的优缺点 (3)生物接触氧化法优缺点比较 (3)UASB优缺点比较 (3)普通活性污泥法优缺点比较 (5)AB工艺优缺点比较 (5)A/A/O工艺优缺点比较 (5)氧化沟工艺优缺点比较 (6)曝气生物滤池(BAF)优缺点比较 (6)膜生物反应器(MBR) (6)二、各种生化工艺的设计参数 (7)1.水解酸化池的设计参数; (7)2.UASB的设计参数: (7)3.接触氧化池的设计参数: (7)4.活性污泥法的设计参数 (7)5.BAF设计参数 (8)6.氧化沟的设计参数 (8)三、各种生化工艺的附属设施设备和投资费用 (8)1.活性污泥法 (8)2.接触氧化法 (8)3.水解酸化法 (8)4.UASB (8)5.AB法 (9)6.IC反应器 (9)7.氧化沟 (9)8.缺氧法 (9)9.BAF (9)四、各种生化工艺的处理效果、运营难易程度 (9)五、生化工艺的工程应用 (10)六、生化系统的调试方法以及问题预案 (10)1.水解酸化污泥的驯化 (10)2.好氧系统的驯化 (10)3.生化处理系统的调试与运行管理 (11)4.活性污泥性状异常分析及解决对策 (12)前言生化系统的限制1、含盐率(电导率)的限制:生化进水电导率不能超过一万,光是膜浓水和酸洗废水处理完后的水,没有其他水稀释,是不能进生化的。
含盐率太高,微生物细胞脱水,难以培养。
2、PH限制:6<PH<9,PH值过低或者过高都会影响微生物的生长,甚至杀死微生物。
3、有毒有害物质限制:含重金属的废水一定要经过预处理才能进入生化系统,生化系统进水重金属尽量低于国家表2标准。
有毒有机物特别是含氰废水一定要去除毒性才能进入生化系统。
4、温度限制:调试培养期温度15-35℃,适宜的温度可以加快培养,缩短调试期。
过高的温度会杀死微生物,过低的温度会使微生物活性降低甚至休眠,使处理效率降低。
5、营养限制:生化进水平均COD应该在200以上,微生物才能有足够的食物生长。
UASB营养比例BOD5:N:P=500:5:1;水解酸化营养比例BOD5:N:P=300:5:1;好氧系统营养比例BOD5:N:P=100:5:1。
调试期间多投加,运营期间少投加。
6、培养驯化时间限制:在条件适宜条件的情况下,厌氧系统培养驯化时间需2-3个月,好氧系统培养驯化时间需1-2个月。
7、污泥接种限制:需要在短时间调试好生化系统,需要接种活性污泥,如果受条件限制,无法拉到生化污泥或者工程比较大,接种的生化污泥比较少,调试期会延长。
一、各种生化工艺的优缺点生物接触氧化法优缺点比较优点具有处理时间短、体积小、净化效果好、出水水质好而稳定、污泥不需回流也不膨胀、耗电小等优点。
(1)容积负荷高,耐冲击负荷能力强;(2)具有膜法的优点,剩余污泥量少;(3)具有活性污泥法的优点,辅以机械设备供氧,生物活性高,泥龄短;(4)能分解其它生物处理难分解的物质;(5)容易管理,消除污泥上浮和膨胀等弊端。
缺点(1)滤料间水流缓慢,水力冲刷力小;(2)生物膜只能自行脱落,剩余污泥不易排走,滞留在滤料之间易引起水质恶化,影响处理效果;(3)滤料更换,构筑物维修困难。
UASB优缺点比较优点1、UASB内污泥浓度高,平均污泥浓度为20-40gVSS/1;2、有机负荷高,水力停留时间长,采用中温发酵时,容积负荷一般为10kgCOD/m3.d左右;3、无混合搅拌设备,靠发酵过程中产生的沼气的上升运动,使污泥床上部的污泥处于悬浮状态,对下部的污泥层也有一定程度的搅动;4、污泥床不填载体,节省造价及避免因填料发生堵赛问题;5、UASB内设三相分离器,通常不设沉淀池,被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内,通常可以不设污泥回流设备。
缺点1、进水中悬浮物需要适当控制,不宜过高,一般控制在100mg/l以下;2、污泥床内有短流现象,影响处理能力;3、对水质和负荷突然变化较敏感,耐冲击力稍差。
SBR优缺点比较优点1、理想的推流过程使生化反应推动力增大,效率提高,池内厌氧、好氧处于交替状态,净化效果好。
2、运行效果稳定,污水在理想的静止状态下沉淀,需要时间短、效率高,出水水质好。
3、耐冲击负荷,池内有滞留的处理水,对污水有稀释、缓冲作用,有效抵抗水量和有机污物的冲击。
4、工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整,运行灵活。
5、处理设备少,构造简单,便于操作和维护管理。
6、反应池内存在DO、BOD5浓度梯度,有效控制活性污泥膨胀。
7、SBR法系统本身也适合于组合式构造方法,利于废水处理厂的扩建和改造。
8、脱氮除磷,适当控制运行方式,实现好氧、缺氧、厌氧状态交替,具有良好的脱氮除磷效果。
9、工艺流程简单、造价低。
主体设备只有一个序批式间歇反应器,无二沉池、污泥回流系统,调节池、初沉池也可省略,布置紧凑、占地面积省。
缺点1、自动化控制要求高。
2、排水时间短(间歇排水时),并且排水时要求不搅动沉淀污泥层,因而需要专门的排水设备(滗水器),且对滗水器的要求很高。
3、后处理设备要求大:如消毒设备很大,接触池容积也很大,排水设施如排水管道也很大。
4、滗水深度一般为1~2m,这部分水头损失被白白浪费,增加了总扬程。
5、由于不设初沉池,易产生浮渣,浮渣问题尚未妥善解决。
A/O工艺优缺点比较优点(1)效率高。
该工艺对废水中的有机物,氨氮等均有较高的去除效果,总氮去除率在70%以上。
(2)流程简单,投资省,操作费用低。
该工艺是以废水中的有机物作为反硝化的碳源,故不需要再另加甲醇等昂贵的碳源。
在反硝化过程中产生的碱度相应地降低了硝化过程需要的碱耗。
(3)缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。
反硝化反应是最为经济的节能型降解过程。
(4)容积负荷高。
与国外同类工艺相比,具有较高的容积负荷。
(5)缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。
当进水水质波动较大或污染物浓度较高时,本工艺均能维持正常运行,故操作管理也很简单。
生物脱氮工艺本身就是脱氮的同时,也降解酚、氰、COD等有机物。
推荐采用缺氧/好氧(A/O)的生物脱氮(内循环) 工艺缺点(1)、由于没有独立的污泥回流系统,从而不能培养出具有独特功能的污泥,难降解物质的降解率较低;(2)、若要提高脱氮效率,必须加大内循环比,因而加大了运行费用。
另外,内循环液来自曝气池,含有一定的DO,使A段难以保持理想的缺氧状态,影响反硝化效果,脱氮率很难达到90%。
(3)、影响因素:水力停留时间(硝化>6h ,反硝化<2h )污泥浓度MLSS(>3000mg/L)污泥龄(>30d )N/MLSS负荷率(<0.03 )进水总氮浓度(<30mg/L)普通活性污泥法优缺点比较优点1.有机物在曝气池内的降解经历了第一阶段的吸附和第二阶段的代谢的完整过程,活性污泥也经历了对数增长、减速增长、内源呼吸的完整生长周期;2.对无水的处理效果好,BOD去除率和达到90%以上;3.适合用于处理净化程度高和稳定程度要求较高的污水。
缺点1.曝气池首端有机物负荷高,耗氧速率较高,为了避免由于缺氧而形成厌氧状态,进水的有机物浓度不宜过高,则曝气池的容积大、占用的土地比较多、基建费用较高;2.耗氧速率沿池长是变化的,而供养速率难于与其相吻合。
在池前可能出现好氧速率高于供养速率,在池后又有可能出现溶解氧过剩的现象,从而影响处理效果;3.对进水水质、水量变化的适应性较低,运行结果容易受到水质、水量变化的影响,脱氮除磷效果不太理想。
AB工艺优缺点比较优点1.不设初次沉淀池,A、B 作为各自独立的处理过程,均有各自独立的污泥回流系统,因此易于培养各自有力的微生物群体,所以处理效果较稳定;2.对BOD5、COD、SS、N、P 的去除率一般高于普通活性污泥法;3.A 段的负荷较高,抗冲击能力较强、对PH 值和有毒物质的缓冲能力较强,水利停留时间较短,细菌繁殖较快;4.A 段吸附能力较强,对重金属、难降解的有机物和营养物质有一定的吸附能力;5.投资少、能耗少,此工艺适合分步建设,可以缓冲建设资金上的困难;6.A-B工艺不仅适用于新厂建设,还适用于旧厂的扩建。
缺点1.A 段产泥率高,增加了污泥处理的费用;2.AB 法处理中的A段直接影响B段的处理效果;3.A 段受制因素也较多。
A/A/O工艺优缺点比较优点1本工艺在系统上称作是最简单的同步脱氮除磷工艺,水力停留时间少于其他同类工2在厌氧(缺氧)、好氧交替运行条件下,丝状细菌不能大量的繁殖,无污泥膨胀现象的发生,SVI的值一般小于100;3运行中无需投加药品,两个A段之间轻缓搅拌,以不增加溶解氧的量为度,运行费用低;污泥中含磷浓度较高,具有很高的肥效。
缺点1.除磷效果难于再次提高,污泥增长有一定的限度不易提高,特别是P/BOD值高时更加如此;2.脱氮效果也难进一步提高,内循环量一般以2Q为限,不宜太高;3.进入沉淀池的处理水要保持一定的浓度的溶解氧,减少停留时间,防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象的出现。
但是溶解氧的浓度不能太高,要防止循环混合液对缺氧反应器的干扰,这点难以控制。
氧化沟工艺优缺点比较优点1.氧化沟特殊的水流状态,有利于活性污泥的生物凝聚作用。
可以将其分为好氧区和缺氧区,用以进行硝化和反硝化,取得脱氮效果;2.可以考虑不设初沉池。
也可以考虑不单独设二沉池,从而省去污泥回流系统;3.BOD 负荷低,对水温、水质、水量变化的适应性强;4.污泥龄较长,有较好的反硝化脱氮效果;5.污泥的产率低,且多已达到稳定状态,故不需设置消化池。
缺点1.氧化沟流速不够。
2.氧化沟供氧不足:氧化沟供氧不足。
是造成NH4-N硝化不好、总氮去除效果差的主要原因。
3.T-N、T-P去除效果相佐:在出水水质上常出现T-N浓度较低时,T-P的浓度相对较高;当T-P的浓度较低时,T-N浓度升高的情况,而进水T-P浓度高,出水T-P浓度低;T-N 的情况则不同,进水T-N的浓度高。
出水T-N也往往较高。
曝气生物滤池(BAF)优缺点比较优点1、陶粒滤料兼有生化及过滤双重作用,从而提高了处理负荷,保证了处理效果;2、曝气生物滤池不需设置沉淀池,从而降低了土建造价。
缺点1、控制单元多,操作复杂,对操作人员要求很高;2、长时间运行陶粒易结块,滤头易堵塞,为保证效果每一到两年需要疏通,会造成维护费用显著增加;3、对进水悬浮物要求很高,设备投资相对生物接触氧化高很多,造成总投资增加。
膜生物反应器(MBR)优点1、处理水质最好;2、处理负荷高,占地面积最小;3、不需设置沉淀池及过滤系统,出水可直接回用。
1、MBR膜组件造价高、维护费用高,这也是限制本工艺推广的最大阻力;2、若采用国产膜,寿命只有2到3年,需定期更换,费用很高;若采用进口膜,虽然寿命可达到4-5年,但是造价是国产膜的3-5倍;3、长期使用会产生膜污染,虽然通过反洗、酸洗、碱洗等会恢复较大的膜通量,但同时也会造成膜组件使用寿命的降低;4、由于MBR反应器的运行特殊性(间歇出水频繁进行反洗)造成了本工艺对控制系统要求较高,操作较复杂。