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生物工程分析范文1
关键词：神经网络；生物工程；应用
中图分类号： Q81文献标识码：A 文章编号：
工程技术应用与生物和医学领域相结合，是当前的研究热点。由此产生了很多学科，如生物工程、临床工程学、生物医学图像等，对这些学科的研究和发展，推动了工程学、生物学和医学的进步。本文就生物工程中药物注射系统的控制展开。
高血压是引起心、脑血管疾病的重要危险因素，严重地威胁着人类的生命和健康。心脏就像一个泵，将血液从心脏经直接相连的主动脉泵出，把营养物质、氧等带到全身，再通过静脉回流到心脏；血液就像在密闭的自来水管子里，周而复始不停地流动。当心脏收缩加强，血管内血流量高，周围血管收缩加强或肾脏有问题时，体内潴钠、潴水增加或其他原因使血容量增加，都会引起血管内压力升高，使血压升高。血压一升高，尤其是忽高忽低，就容易将血管壁磨损。受损的血管壁就会形成血凝块，血凝块内脂质沉淀，最后发生血管硬化甚至形成斑块、堵塞血管。如果堵塞发生在冠状动脉处，就形成冠心病、心肌梗死；发生在大脑处就形成中风、脑梗死；发生在肾动脉就形成肾动脉狭窄、肾缩小，最常见的严重并发症是中风，夺走了无数人的生命。心脏手术后会出现高血压现象，为了使并发症最小化，必须尽可能地使升高了的血压降下来。通常采用持续地注射血管扩张的药物如硝普钠（SNP），这可使大多数患者的血压降低。然而，过度使用SNP可能会引起副作用。由于病人对SNP的敏感性有很大差别，因此，必须要谨慎地控制SNP的注射率从而达到满意的血压。
保持满意的血压需要不断地监控动脉血压并且经常性地调节药物注射速度。目前的做法是通过医务人员手动控制来调节药物注射量，但这种方式不仅消耗时间而且有时效果并不好。缺乏经验的医务人员可能对血液循环系统响应的时间滞后问题、病人对药物敏感性的差别以及病人特征随时间变化等方面考虑不周或没有考虑，因而可能会由于过校正而导致血压振荡性变化。改善对高危病人的护理需要一种自动调节系统来准确、高效地调节动脉血压。在这方面，研究人员已经提出了从传统的PID控制到模糊神经网络的各种控制策略，下面以运用D- FFN来控制药物注射率为例。
由于生理系统的高度复杂性，对自动注射系统的分析、设计及评估都必须考虑干扰因素。所建立的自动注射系统要能处理这些可能是时滞、非线性、时变、非静态随机行为以及过程中产生的扰动，同时还要满足安全、可靠及易操作等要求。如果建立其核心数学模型即平均动脉血压（MAP）以及动脉血压对SNP的响应，就能使上述控制得以实现，并且利用模型对这种注射系统的计算机仿真，还能对控制器进行初步评估。
已有专家提出了病人的MAP对SNP注射响应的经验动态模型，该模型为：
其中，MAP是指平均动脉血压，PO是初始血压，p是由注射SNP引起的血压变化量，Pd是血压蛋白原酶的反应行为（身体对血管活性药物使用的反应）引起的血压改变，n是随机噪声。描述血压的变化p和SNP注射率u之间的关系的传递函数为：
其中，p是血压变化量，u是SNP注射率，k表示对SNP的敏感性（对普通病人，k=- 0.72mmHg/ml/h），α是循环系数，Tc是循环延时，Ti是注射位置开始的初始传送延时，τ是由药物吸收、分布及由药物产生生物反应造成的滞后时间常数。药物在血液中传输的时延完全取决于心血管系统,实验表明,时间延迟的参数范围为:Ti=30~60s,Tc=40~75s。病人在SNP影响下,MAP的离散时间模型为:p（k）=α0p(k- 1)+b0p(k- d)+b1p(k- m)+n(k),其中,u(k) 和p（k）分别表示在离散时刻k的SNP注射率及其初始血压引起的MAP变化,参数α0、b0、b1、d、m由给定的连续时间模型参数在指定的采样时间T下通过计算得到。不同的病人，其时滞和参数不同，那么模型中的参数就是变化的，通常以在固定采样时间下的典型值（参数最大值、最小值和标准值）为范围来分析。
由于生物工程控制相较于一般工程控制，更注重控制对象的安全，因此，除了保证控制器的稳定状态以外，控制系统的瞬间性能，如超调量、震荡等方面的因素也必须考虑。为确保病人的安全，应设计带监视器的调节器，这种监视器应有三级联锁，第一级设置药物注射率的限制，第二级检测人体对药物注射率变化的反应，第三级对MAP生理变化潜在的危险，如严重的高血压或低血压，作出适当的反应。对于一位心血管系统不稳定的病人来说，如果对突发状况在30秒之内没有作出紧急处理，那么是很危险的，因此监视器应设计成每2秒启动一次。考虑到上述原因，设计药物注射系统要满足约束：①输入：SNP注射率可接受范围：0~180ml/h;②输出：血压不能低于设定点20mmHg,已知理想血压值为100mmHg，那么可接受的最低血压值为80mmHg；③每间隔15秒，病人MAP变化率最大可容忍范围：
采用最简单的控制方法———直接逆控制方法来进行设计，可以方便检测设计是否逼近动态时变系统。直接逆控制是基于系统的参考模型, 神经网络或模糊神经网络学习或逼近该模型的逆系统模型, 并作为控制器与控制对象简单地串联在一起,使合成的系统在输入x(t)与输出y(t)之间形成一致的映射。如图1所示是D- FNN的直接逆控制原理图，参考模型的作用是用来产生训练样本数据。
当D- FNN在药物注射系统中作为控制器时，我们的目标是控制w(t)得到适当数值，使输出y(t)逼近期望值x(t)，这涉及到学习和应用两个阶段，在学习阶段，潜在对象的时变动态逆模型被D- FNN辩识，然后，D- FNN在应用阶段作为控制器产生控制行为，如图2所示即为药物注射系统的控制方案。通过对标准时不变模型（一般情况，离散时间系数标准值模型）、敏感时不变型（过敏性体质，离散时间系数最小值模型）、参数变化模型（离散时间系数时变模型）及参数和结构变化的模型（更为复杂的时变系统，此类研究较少）分别进行了系统仿真研究，从对血压的控制验证了D- FNN的逼近能力及所提控制方案的有效性。
对于时不变系统（标准和敏感模型），D- FNN控制器具有良好的性能，没有出现明显的延时和震荡，这表明D- FNN很好地学习了模型的特性；对于时变系统，D- FNN控制器优于其他的方法，用D- FNN控制的药物注射率与血压的变化很稳定，即使在有干扰的情况下也没有大振荡，将实际的MAP变化的最大误差进行比较，在相同的噪声下，其pmax更小。需要说明的是，由于建模误差等因素，D- FNN并不能完全跟踪模型时变特性，对于高度复杂的时变模型，误差会更大。对于该系统，被辩识的逆模型精度是控制成功的关键，必须要依赖以下因素：①适当选取待辩识的逆模型；②适当选择训练数据；③系统本身没有反馈而缺乏鲁棒性，如参数或模型选择不当则会导致更差结果，该方法以逼近动态时变系统为目的，若最求更完善的控制，可改用在线自适应控制得到。
参考文献
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生物工程分析范文2
关键词：生物工程；教学改革；生物产业；就业分析
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）23-0042-03
生物工程是由微生物学、化学、生物化学、化学工程和信息科学等相互交叉结合而成的一门新兴、复合型的交叉学科。教育部2011年公布的普通高等学校专业目录中，将生物工程、轻工生物技术和生物制药等专业都归并为生物工程专业，并升级为一级学科。据统计，2003年开设该专业的高校为165所，随着生物技术热，到2013年增加到231所。但在实际的学科建设和教学设计中，由于办学基础、办学理念存在差异，各高校的生物工程专业具有不同的特点，办学质量也存在较大差异。该专业主要培养掌握生物技术及其产业化的科学原理、工艺技术过程和工程设计等基础理论、基本技能，能在生物技术与工程领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。
目前，我国每年生物工程类专业毕业生约6万人，由于人数的迅速增多，以及我国生物产业发展水平较低，再加上专业的局限性和一些教育形式的缺陷，造成生物工程类专业毕业生的暂时性过剩现象，增加大学生就业压力。《2012年大学生就业报告》则将生物工程专业列为“红牌”警告10大专业之一，这也使部分生物工程类大学生从大一开始就对学习和未来出路产生焦虑，并产生心理负担，这也给本科教育提出新问题。部分高校通过修订大学培养方向促进就业，有提出加强实践教学、自主创业、产学研合作等方式实现促进就业。本文根据作者在无锡国家高新区挂职工作经历、国内多个生物科技园区调研和在江南大学的研究生招生教学经验，就目前我国生物产业发展、生物工程类专业大学生就业分析的角度出发，探讨新形式下我国生物工程类专业教学改革的方向。
一、我国生物产业发展现状
国家“十二五”战略新兴产业规划把生物技术与新医药列为7个重点发展领域之一。生物技术对解决人类面临的人口、健康、粮食、能源、环境等主要问题具有重大战略意义。生物产业包括：生物医药、生物农业、生物制造、生物能源、生物环保和生物服务，将成为国民经济支柱产业之一。目前，许多省、直辖市、地方城市也纷纷制定各自的生物医药的发展计划，并大力发展专业化的高科技园区，比如北京中关村生物医药园、上海张江生物医药基地、武汉光谷生物城、苏州纳米园和无锡国家生命科技园等，这些园区地处发达区域以吸引大批高科技人才进行创业和就业。生物技术产业由于进入门槛高，投资大周期长，技术更新快，国内外交流频繁，因此大部分生物产业分布东部沿海发达地区。
生物技术是中国与发达国家差距相对较小的高技术领域，我国政府也高度重视，从国家层面每年的973、863和国家自然基金等投入研发近百亿资金。美国2009年生物医药公司就投入研发653亿美元，而中国的生物医药企业规模小，投入研发资金规模较小，主要还是靠政府投入，因此相比之下我国对生物科技的研发投入资金较少。另外，我国的生物技术产业技术创新力不足，特别是一些高利润的生物药被国外大公司垄断，而我国企业和研究单位只能进行仿制，存在知识产权冲突问题。从工业生物技术产业发展来看，高污染、高能耗的发酵产业难以为继，比较典型例子就是谷氨酸（味精）企业大量关闭，一些高能耗、利润低的产业大量搬迁到内蒙古和新疆、东北等人口密度低、煤炭丰富地区；将来新建生物企业所需环境处理设施和运营成本占产品成本较大比重，需要考虑技术升级如清洁生产工艺。另外，一些低利润的生物产业如青霉素、维生素c等遭到欧美的反倾销抵制；在中国，对肉类需要造成大量粮食需求，一些以粮食为原料的低附加值发酵产品面临淘汰，例如中国禁用粮食生产燃料酒精。对于传统酿造产业，啤酒在中国已经接近饱和且全部采用自动化生产，白酒也是传统工艺且主要靠营销，此类行业招聘人才将减少；而未来，葡萄酒产业在中国将会有很好发展势头，对专业人才需要有增大趋势。对于酱油、醋等发酵调味品，由于近年餐饮业发展，该行业也增长迅速。
二、我国生物工程类专业大学毕业生的就业分析
生物产业的发展决定了大学生的就业情况。2013年，哈尔滨工业大学对生物工程类的就业进行调查，该类专业就业面一般，工作对口度一般；起薪低，为2495元，在92个专业中排名倒数第四，而且调查发现跳槽对薪酬涨幅影响一般，五年后收入低，综合满意度低。就业的行业主要分布在卫生医疗、耐用消费品、学术科研、教育培训等，就业地区主要分布在东部南部沿海发达省份、北京、东三省、湖北和四川。
生物工程类专业曾经是高考的热门，但是由于该行业投入大、周期长，我国生物产业还处于较低发展阶段，也因此给大学生的就业带来困难。调查发现大一的新生都为将来发愁，开始考虑个人的出路，包括：出国、考研、考公务员等；更有甚者，一些二本院校的大学生从大二就开始复习考研，父母也对读此专业的孩子将来就业发愁。对于研究生，只有少量的硕士毕业生进入企业的研发岗位，而大多数国内外高校生物工程类的毕业博士生几乎都是进入高校和研究所。名牌大学的许多毕业生大多选择去国外发达国家进行深造，造成人才的流失。在国内就业的，生物工程类毕业生的就业去向包括：医药、食品、环保、商检等部门中生物产品的技术开发、工程设计、生产管理及产品性能检测分析等工作，本科生直接从事科研方面工作的较少，部分毕业生转向其他行业，部分从事相关专业的下游技术工作。
三、高校生物工程专业大学生的教学改革思考
大学的教育就是为社会培养合适的人才。生物技术产业的创新发展需要专业人才，高等学校的课程改革也要适应行业的发展和起到引领作用。我国有众多高校开设生物工程类专业，通过比较课程理论体系发现，大部分高校包含：基础课程、专业基础课程、专业课和选修课，其中基础课程和专业基础课程都差不多。不同的高校由于研究背景的不同，专业课和选修课差别比较大。比如，河南工业大学的专业课开设：生物工程设备、酿酒工艺学、氨基酸工艺学、分离工程、环境生物技术等；南京工业大学开设：生物反应工程、生物分离工程、发酵工程设计、生物工艺学等；江南大学开设：酿酒工艺学、微生物育种、生化工程、生物下游技术、发酵设备与工厂设计等。此外，各个高校还开设各种选修课，让大学生了解生物工程各领域的专业知识和技术。
从目前产业发展和就业分析，生物工程类毕业生主要覆盖在生物医药、生物制造、生物农业和生物能源等，而生物环保则有相关的环境工程专业。关于课程的设置，各个高校也根据自己特点进行区域特色开设，比如江南大学以传统发酵为基础，设有酿酒工艺、氨基酸工艺和酒精工艺学等专业课，中南大学生物工程是以生物冶金为方向，而华中农业大学是以微生物和农业为方向。另外，比如广西大学开展区域特色型大学生物工程专业的课程体系改革，合理地安排好涉及生物工程的上、中、下游技术的课程，并重视学生实践技能的训练，取得良好的效果。
从2012年开始，教育部开展“卓越工程师计划”，诸多高校的生物工程专业也参加该计划。该计划的培养目标是：面向生物工业界的未来发展需求，采用学校与企业联合培养模式，通过在校的理论学习和在企业的实践学习，使理论与实践紧密结合，培养造就具备良好的思想道德、扎实生物学和工程学基础，生物工程专业系统知识和专门技能，以及实际工程应用能力，擅长发现并解决生物技术产业化过程中的关键技术、提高生物工程产业国际竞争力、引领生物工程学科发展的高质量创新型生物工程技术人才。从实践看来，该计划有利于促进教学和学生全面发展，多了解企业发展运行，与社会对接；但是，由于生物企业的行业特点，对其核心技术采取保密措施，大学生难以接触生产和研发的一线车间。
针对目前生物产业发展还在起步阶段、生物工程专业大学生就业形势严峻的问题，从大学教育的目的和理念出发，生物工程专业教学可以做一些调整：（1）传统发酵已经很难吸引大量生物工程专业大学生就业，比如氨基酸工艺学、有机酸工艺学、酒精工艺学等可以合并成一门课程，而酿酒工艺学则还应加入动手实践和品酒知识，以满足目前社会要求向上发展趋势。（2）针对生物医药发展的趋势，开设生物制药、细胞工程、基因工程、酶工程和代谢工程等研究生阶段所需的专业知识，可采取短课时或合并课程，进行普及性的教学。（3）从上游的基因改造、育种，中游的生化工艺，到下游的分离，都合理安排实验课程，让学生从感性的直接接触过程强化专业学习和动手技能。比如江南大学的生物工程专业学生大三就开设选导师，大四整个学年都在实验室做相关毕业课题。（4）鼓励大学生自主提出创新研究课题，通过竞赛给予资金支持、导师指导和实验设施。通过实践参与课题，感性地促进大学生对专业知识和技能的吸收。
为了增强大学生对社会的适应力，促进就业和行业发展，一些文科经济类课程的开设也是必要的，但是不适合占太多学时。比如，开设生物行业法，包括合同法、环境法、知识产权法、劳动社会保障法、生物伦理与生物安全，开设综合学科，包括交际学、谈判学、心理学和压力管理等。另外，要求知名专家教授和企业家到学校为大学生做报告，以了解行业科研状态和生物产业发展现状，开阔大学生视野，培养其兴趣，使其在就业时候能做出更好的选择，这样大学生能够脚踏实地地工作。
四、结论
我国的生物产业也正沿着“政府投入为引导，企业投入为主体，金融借贷为支撑，社会集资作为补充”的健康方向发展，生物工程正在将越来越多实验室中的生物技术转化为生产力。同时高等学校生物工程专业通过自身教学改革和调整，使大学生更具有创新力和对行业的热爱，并积极提高大学生各种能力的培养，扩大就业面选择范围。随着生物经济的不断发展，生物工程技术研究和开发将成为本世纪最具潜力的职业之一。
参考文献：
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生物工程分析范文3
关键词：农村饮用水微生物污染
水是生命之源，是生活中不可或缺的东西，饮用水水质的好坏直接关系到人的身体健康，我省农村居民大多数直接饮用水源水，集中式供水率低，且对饮用水质量没有必要的检测手段，水质无法得到基本的保证。随着农村经济的不断发展和生活水平的提高，居民对身体健康的关注越来越多，对生活饮用水水质的卫生质量意识也在不断增强。为了改善本省农村居民直接饮用源水的现状，国家已基本完成了我省农村饮水工程的安全建设，为了了解本省农村饮水工程水质微生物的污染状况，对我省农村饮水工程水质进行微生物指标中细菌总数，总大肠菌群和耐热大肠菌群污染调查，为相关部门提供依据。
1、材料与方法
1.1内容 调查2010年海南省农村饮水工程水质微生物指标中细菌总数，总大肠菌群和耐热大肠菌群的污染状况。
1.2水样来源、试剂与仪器 在海南省范围内，对已进行供水的饮水工程进行采样，2009年至2010年共采水样259个。营养琼脂、乳糖蛋白胨培养液、伊红美蓝培养基、EC培养基、革兰氏染色液由广东环凯微生物科技有限公司提供。LRH-250生化培养箱、GHP―9050隔水式恒温培养箱、HH・B11（420）电热恒温培养箱、高压蒸汽灭菌锅等，在检定周期内使用。
1.3检验方法
1.3.1菌落总数：按GB/T5750.12-2006中1.1.5.1条，以无菌操作方法用灭菌吸管吸取1ml充分混匀的水样注灭菌平皿中，做一平行接种，同时另用一个平皿作为空白对照，分别倾注15ml已融化并冷却到45℃左右的营养琼脂培养基，于36 ℃±1 ℃培养48h，进行菌落计数，按GB/T5750.12-2006表1规定的限值，超出标准为阳性结果。
1.3.2总大肠菌群：按GB/T5750.12-2006中2.1.5条，取10 mL水样5份分别接种到5份10 mL双料乳糖蛋白胨培养液中，将接种管置于36 ℃±1 ℃培养24h±2h观察结果，如所有乳糖蛋白胨培养管都不产气产酸则可报告为总大肠菌群阴性，如有产酸产气者，则继续往下鉴定。
从产酸产气的发酵管中取一环划线接种于伊红美蓝琼脂平板上，于36℃±1℃培养18h～24h，观察菌落形态，挑取特征菌落进行革兰氏染色、镜检。并将染色镜检为革兰氏阴性无芽孢的菌落同时接种乳糖蛋白胨培养液，于36 ℃±1 ℃培养24h±2h，有产酸产气者就证实有总大肠菌群存在。根据其阳性管数，查表2（MPN检索表），报告每100ml水样中总大肠菌群最可能的MPN值。
1.3.3耐热大肠菌群：按GB/T5750.12-2006中3.1.5条，自总大肠菌群乳糖发酵试验中的阳性管中取1滴转种于EC培养基中， 置44.5 ℃隔水式恒温培养箱内（水浴箱的水面应高于试管中培养基液面），陪养24 h±2h，如所有管均不产气则报告耐热大肠菌群阴性；如有产气者，划线接种伊红美兰平板，于44.5 ℃培养18h～24 h，查看菌落特征，有典型菌落者，即耐热大肠菌群阳性，根据阳性管数查表2（MPN检索表），报告每100 mL水样中耐热大肠菌群最可能数MPN值。
2、结果
本次调查是对已进行供水的饮水工程进行采样检测，共259份水样，结果见表
水样数（份） 细菌总数
合格数 合格率 总大肠菌群
合格数 合格率 耐热大肠菌群
合格数 合格率
259 231 89.2% 130 50.2% 147 56.8%
3、讨论
从本次调查的结果来看，我省农村饮水工程水质微生物污染状况比较严重，259份水样的检测中，细菌总数、总大肠菌群和耐热大肠菌群单项合格率分别为89.2%、50.2%和56.8%。
菌落总数是指在被检样品的单位质量（g）、容积（ml）或表面积（cm2）内，在一定条件下培养后所生成的好氧细菌菌落的总数。而饮用水中菌落总数的测定和计算是指在营养琼脂培养基上，1ml水样经36 ℃±1 ℃培养48h后所生出来的总菌数（包括腐生和致病细菌），可反映出饮用水被微生物污染的情况。菌落总数越多，说明饮用水被微生物污染的程度越严重，卫生状况差，检出病原菌的几率大，因而对人体健康的威胁就大，因此菌数的高低是评定饮用水卫生质量的重要指标；大肠菌群系指一群好氧及兼性厌氧，在36 ℃±1 ℃经24h±2h能发酵乳糖产酸、产气的革兰氏阴性无牙孢的小杆菌。它的检出标志着饮用水受粪便的近期和远期污染，是卫生质量评价的指标菌；耐热大肠菌群指的是具有某一些特性的一群细菌，与总大肠菌群相比，在人和动物粪便中所占的比例较大，而且由于在自然界容易死亡等原因，耐热大肠菌群的存在可认为饮用水直接或间接的受到了比较近期的粪便污染。因而耐热大肠菌群的检出，与大肠菌群相比，说明饮用水更为不清洁，肠道致病菌和中毒菌的可能性更大。故其更能贴切地反映饮用水受人和动物粪便污染的程度。
众所周知，水与人们的生活息息相关，饮用水水质的状况直接关系到人们的身体健康。饮用水不应含有病原菌，污染病原菌的水除可引起中毒外，还引起传染病的发生。有报道称[1]2003年山南地区扎囊县吉如乡小学饮用水受到微生物污染造成细菌性痢疾暴发流行。[2]1990 ～ 1994 年江苏省有75%伤寒暴发由水污染引起。钟学峰[3] 报道的伤寒水型暴发流行， 以及良[4] 报道的水型腹泻暴发流行就是因为饮用水水源分别受伤寒病人粪便和致病性大肠埃希菌污染所致。以上可知，饮用水受微生物污染后可能会造成严重后果，相关管理部门应引起足够的重视。
本次调查还发现，259份水样的检测中，余氯合格水样74份，合格率28.6%。通过询问和了解知道，多数饮水工程未进行有效消毒及净化处理措施。其原因主要有三种：第一、缺乏必要的卫生防护；第二、工程本身没有设计消毒设施；第三、工程设计了消毒设施，但没有进行安装；第四、工程设计并安装了消毒设施或消毒要求，但没有按要求使用；第五、农村的地理环境和生活环境使水体容易遭受人和动物粪便的污染，也同时给饮用水的消毒处理增加难度。再有供水工程缺乏专业知识和专业技能的管理人员、消毒物品难购买和工程建好后，未能及时进行相应的维护和管理也是造成微生物指标合格率低的重要原因。为确保本省农村饮水工程水质安全各级管理部门应严格对水源水的选址和管理，建立消毒物品购买的有效渠道。加强监督监测，做好水质监测和供水的卫生安全，加强水源水和管网末梢水的检查、日常维护和清洗消毒工作，确保农村居民饮水安全，保障农村居民的身体健康。
参考文献：
[1]赵瑜.农村生活饮用水微生物污染状况调查分析《科技》2009年10期
[2]周伟忠，倪大新，李孝风，等.江苏省1990-1994年伤寒流行病学分析[J].江苏预防医学，1995，6（4）：13-14.
生物工程分析范文4
【关键字】生活污水；化粪池；两级接触氧化；处理效果预测
1 工程概况
处理对象为某旅游景区生活污水处理系统工程。参考同类型生活污水进水水质指标如表1所示。
表1 进水水质
Codec BOD5 SS NH3-N PH
≤450mg/L ≤220mg/L ≤280mg/L ≤45mg/L 6－9
出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918―2002）一级B标排放标准，设计出水主要指标如表2所示。
表2 出水水质
Codec BOD5 SS NH3-N PH 粪大肠菌群数
≤60mg/L ≤20mg/L ≤20mg/L ≤8mg/L 6－9 104个/L
2 处理工艺简介
本工艺中采用化粪池+两级接触氧化的生化处理工艺，该工艺在住宅区、宾馆、疗养院、医院、旅游区厕所等生活有机污水处理有成功经验，是成熟的水处理工艺，主要是去除污水中的有机物和悬浮物。
2.1污水处理工艺
生活污水处理工程工艺流程图如图1。
生活污水
图1 工艺流程
2.2工艺流程说明
生活污水经化粪池发酵分解后，出水通过格栅拦截去除大粒径悬浮物后进入调节池，进行水质水量的调节，然后通过泵提升到一体化设备中的水解酸化池。在水解酸化池内由酸化菌种将污水中的大分子以及大部分有机物进行分解，降低部分COD，便于后续好氧生化处理。污水经水解酸化池反应后自流进入一级接触氧化池，进行初步生化处理，出水再进入二级接触氧化池进行深度生化处理，在二级接触氧化池中，设置有生物填料，在生物填料上附着有一层生物膜，生物膜对于水中的有机物进行吸附、吸收、降解，从而使废水中的有机物得以充分净化；接触氧化池出水再进入斜管沉淀池，经沉淀处理后，污水中的大部分悬浮物和部分有机物给去除下来。出水直接消毒后排放。
斜管沉淀池污泥回流到污泥池中一部分回流到水解酸化池和接触氧化池使用，剩余污泥进入化粪池进行厌氧处理。
3 主要设备设施的设计
构筑物及设备清单见表3。
表3 构筑物及设备清单
4 处理效果
处理效果预测见表4
表4 处理效果预测（单位：mg/L）
5 经济分析
本工程的设计规模为3m3/h，处理站服务期按20年计算，以此作为经济分析的依据。
电费：每天用电量32.97度，功率因素为0.80，单价0.6元/度，即为32.97×0.8×0.6=15.83元/天。
工资福利费(1人兼职)，污水站运行自动控制，人员工资不计。
药剂费：次氯酸钠投加量为1.5ppm，每天用量为0.108kg，每公斤6元，即0.108×6=0.648元/天。
总计：每天运行费：15.83+0.648=16.48元。
处理1t废水的费用为：16.48元/72t=0.23元/t。
6 评价结论
通过以上分析，可知该项目在财务上是可行的，同时对整个社会的环境及社会效益也十分显著，对改善投资环境及刺激城市经济增长有积极作用，其间接经济效益远大于工程的直接费用
参考文献
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生物工程分析范文5
关键词：化工生产；工艺流程；产排污；一般特征；
Abstract: In the analysis of the chemical production pollution source, the chemical industry production process is divided into unit process, from a single process beginning understanding, analyzes checkmate, in order to understand the chemical production pollutant emission characteristics.
Key words: chemical production; process flow; pollutant emission; general characteristics
中图分类号：TU3文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
一般来说化工产品的生产过程都比较复杂，主要体现在生产工序多、操控要求高。有时要得到一个化工产品需要经过几十个工序，动用上百个设备。但有一点是不变的，那就是任何化工产品的生产过程都包含若干个化学反应、产物分离、物流输送流程、热量传递等单元式的生产过程。因此，为了便于对化工生产工艺流程中产排污一般特征的认识，可将化工生产工艺流程分割成化学反应、物料分离、物料输送流程及热量传递、物料的计量包装等单元式的工艺流程。在认识化工生产产排污一般特征时，从单个流程开始认识，逐个分析击破，最后再将污染源汇总，达到了解化工生产产排污特征的目的。
1 化工生产工艺流程的组成
化工生产工艺流程可分割成物料输送、传热工艺、化学反应工艺、物料分离工艺以及物料计量、包装工艺等单元式组成部分，需要强调的是将化工生产工艺分割成单元式工艺流程只不过是为了便于认识工艺流程产排污特征的一种理想化设想，在实际化工生产过程中这些单元式工艺流程之间并不存在严格界限，它们都是有机融合在一起的。
1.1物料输送工艺流程
物料输送是在化工生产过程中将物料从一个设备输送到另一个设备工序安排的程序。在化工生产过程中会使用很多设备，也将需要将物料在各设备之间转移的工序。由管路、储罐和输送设备组成的工艺流程即为化工生产过程中的物料输送工艺流程。物料输送工艺流程是化工生产工艺流程中的纽带，是将各生产设备联系在一起的生命线，它的作用就好像生活中汽车、公路及桥梁，能及时将人们生产、学习、生活所需要的物资运送到目的地。合理的输送工艺流程不仅能提高生产效率而且能降低能耗，反之亦然。
1.2传热工艺流程
传热工艺是在化工生产工艺过程中控制温度、压力工序安排的程序。化学反应和反应物料的分离都是在一定的温度、压力下进行的，用来控制化工生产过程中温度、压力下进行的，用来控制化工生产过程中温度、压力的工艺流程即为能量传递工艺流程。能量传递工艺流程包括热量传递工艺流程和冷量传递工艺流程，能量传递工艺流程是化工生产工艺流程的控制部分，化工生产过程中的温度、压力可由它们来调节。合理的能量传递工艺流程能大大地提高生产效率而且能极大地减少能耗，降低生产成本，提高经济效益，它也是衡量该生产工艺水平的一个重要指标。
1.3化学反应工艺流程
化学反应是化工原料在反应装置里进行化学反应得到新产品工序安排的程序，它是化工生产工艺流程的核心部分，它的先进与否直接关系到该生产工艺技术水平。很明显，在化工生产过程中肯定会发生一个或多个化学反应，只有发生化学反应的生产过程才是化工生产过程。
1.4物料分离工艺流程
物料分离是将化学反应工艺流程中的生成物分离成高纯度产品各项工序安排的程序，有时也称之为传质工艺流程。原料在发生化学反应时会同时发生很多副反应，也就会产生很多副产物。而化工生产是要根据工艺要求得到较纯物质，因此，在化工生产过程中就必须将发生化学反应得到的混合物进行分离从而得到较纯的物质。实际上，之所以认为化工生产过程复杂，主要表现在反应混合物的分离过程复杂。一个产品的分离可能包含吸收、精馏、过滤、萃取、结晶、干燥等多个工序。因此在认识化工生产物料分离工艺流程时可将分离工艺流程再分解成吸收、精馏、过滤、萃取、结晶、干燥等多个工序。因此在认识化工生产物料分离工艺流程时可将分离工艺流程再分解成吸收、精馏、过滤、萃取、结晶、干燥等比较简单的单元式物料分离工艺流程。化工生产物料分离工艺流程是化工生产工艺流程的主要部分，它的优良与否直接关系到该产品的收率情况，也是衡量该生产工艺水平的主要指标。
1.5物料计量、包装工艺流程
计量就是在化工生产过程中对原料、中间产物、产品进行量化的过程。包装是为便于产品的储运、对外供应而进行的一种操作。在化工企业中，物料的计量、包装是化工生产过程不可或缺的一部分。准确、快速对物料计量、包装对确保整个化工装置生产过程的安全连续运转，有着非常密切的关系和重要作用。
2 产排污一般特征分析
分析化工生产中的产排污通过将化工生产工艺流程分割成单元式的工艺流程，从单个流程开始逐个分析认识，将复杂的流程分段梳理，达到了解掌握整个生产流程产排污情况的目的。笔者以某公司天然气制亚氨基二乙腈生产工艺为例，将化工生产根据单元式工艺流程分段划分对其产排污一般特征进行分析。
2.1物料输送过程的产排污
物料输送过程中的产排污主要指生产中所使用的易挥发原辅料，在生产过程中贮存、使用等环节，不可避免地产生挥发气体，排放废气主要发生在两部分：生产系统和储运系统，包括无组织逸散和有组织排放。将产生的挥发性气体通过管道集中收集处理后排放可转变为有组织排放。
天然气制亚氨基二乙腈项目生产系统排放集中在氢氰酸装置液氨净化工序、氢氰酸反应工序、甲醛装置甲醛合成工序、羟基乙腈装置羟基乙腈合成工序产生的NH3、甲醇、甲醛等挥发性气体，主要发生的节点在反应釜阀门的泄漏及原料液输送转移过程。储运系统排放集中在氨罐区、甲醇罐区、甲醛罐区等，主要污染物为NH3、甲醇、甲醛等挥发性气体。
2.2传热工艺过程的产排污
传热工艺过程中的产排污主要指生产中的集中供热、供汽系统所排放的污染物，天然气制亚氨基二乙腈项目具体是指废热锅炉（包括尾气燃烧炉和有机废液焚烧装置）产生的锅炉废气和锅炉排污水。
2.3化学反应过程的产排污
化学反应过程通常是一个密闭的工艺系统，产排污一般特性为工艺过程产生的不凝气体和反应废催化剂。天然气制亚氨基二乙腈项目具体是指反应装置产生的尾气和废催化剂，其中尾气成分以CH4、HCN、CO为主，属可燃性气体，处置手段为尾气吸收后燃烧排放，主要污染因子包括烟尘、SO2、NOx等；废催化剂包括氢氰酸装置氢氰酸反应器产生的废催化剂、甲醛装置甲醛合成产生的废银催化剂等。
2.4物料分离过程的产排污
物料分离过程由于化学反应过程副反应众多，反应混合物成分复杂，为得到较纯物质使得分离过程复杂，产排污点众多。天然气制亚氨基二乙腈项目废气污染环节包括亚氨基二乙腈装置多次离心母液焚烧产生的焚烧废气、亚氨基二乙腈装置晶体干燥、硫酸铵装置晶体振动干燥过程中产生粉尘，以及硫酸铵装置硫铵液浓缩结晶过程产生浓缩蒸汽；废水污染环节包括氢氰酸装置天然气预处理过程产生的水洗脱硫废水、亚氨基二乙腈装置原液结晶过程产生的分离废水、亚氨基二乙腈装置反应液急冷、蒸发过程产生的急冷废水；固废污染环节包括原辅料天然气、液氨过滤净化产生的废活性炭、有机废液焚烧装置产生的炉渣等。
2.5物料计量、包装过程的产排污
物料计量、包装过程中的产排污主要指生产的产品在计量包装过程中排放的污染物，所排放的污染因子产品中所含成分为主，以气态、粉尘的形式排出。
3 结论
通过将化工生产工艺流程分割成单元式的工艺流程，分析化工生产工艺流程产排污一般特征如下：
3.1 可将复杂的化工生产工艺流程分割成物料输送流程、化学反应、物料分离、热量传递及物料的计量包装等单元式的工艺流程；
3.2 物料输送过程中的产排污一般为生产中所使用的易挥发原辅料，在生产过程中贮存、使用等环节产生挥发性气体；
3.3 传热工艺过程中的产排污主要指生产中的集中供热、供汽系统所排放的污染物，通常以锅炉污染物为主；
3.4 化学反应过程通常是一个密闭的工艺系统，产排污一般特性为工艺过程产生的不凝气体和反应废催化剂；
3.5 物料分离过程由于化学反应过程副反应众多，反应混合物成分复杂，为得到较纯物质使得分离过程复杂，产排污点众多；
3.6 物料计量、包装过程中所排放的污染因子产品中所含成分为主，以气态、粉尘的形式排出。
参考文献：
【1】郭泉编著，认识化工生产工艺流程。化学工业出版社，2009年8月北京第一版。
生物工程分析范文6
关键词环境工程微生物学；实践教学；教学改革
【中图分类号】G64
《环境工程微生物学》是环境工程专业一门非常重要的专业基础课，该课程实践性和应用性很强，其实验教学效果及相关的实践课程开展效果对整个课程体系产生着直接的影响。实践教学改革的进行有助于学生更熟练地掌握基本实验技能，更深地理解微生物在污染防治中的作用，对学生获得感性知识、掌握技巧技能、养成理论联系实际的作风和独立工作的能力有重要促进作用[1]。有利于学生的专业素质的提高及新世纪的创新人才的培养。
近几年在进行环境工程微生物理论课教学改革的同时深入践行实践课的教学改革，扎实工作，大胆探索，针对实践教学环节，增开新的探索性、创新性和综合性实验，以增强实践教学的趣味性和学生的主动参与热情，突出实践课程的应用性和技能性，对原有实践教学环节进行了有效的改革和研究，经过近几年来的探索取得了很好的教学效果。
一、 转变观念，提升实践教学的地位
高校学生综合素质的提高需要理论教学和实践教学来共同完成，离开了实践教学，学生的素质不可能得到全面发展[2]。特别对于工科学生而言，创新能力和实践能力显得尤为重要，要想提高实践教学质量，就要从根本上转变传统的文化观念，把实践教学和理论教学摆在同等重要的地位。
在教学过程中教师首先要转变思想，深刻认识到实践教学对于工科学生的重要性，尤其是对于《环境工程微生物》这类实验性及应用性均很强的学科。实践过程对学生认真负责、严格要求，不管是在实验方面，设计课程方面都要对学生高标准严要求；同时还要帮助学生转变思想观念，引导学生重视实践教学，对学生严格要求，使学生意识到实践教学对于自身实践能力、创新能力、综合素质等的养成都具有特别重要的作用。
总之，要提高实践教学的地位，只有从思想上对实践教学进行重视，进而在行动上进行重视，从而能够全身心地投入到实践教学当中去，这样才能从根本上保证所有学科实践教学的效果。
二、 实践教学内容的组织安排
针对专业特点优化实践教学内容，使实践教学内容具有应用性及创新性。为了培养学生基本实际操作能力、独立分析问题和解决问题的能力、理论联系实际及开拓创新的能力，在教学实践中不断的思考、探索与总结，对本课程实验内容进行了精心的调整与选择，并不断地加以更新和完善。
在基础实验课教学中，由于课堂时间的限制，主要进行基础实验的训练，以帮助学生理解理论课教学内容，掌握基本实验技能为主要目的[3]。基础实验部分的内容服务于所有的相关实验，比如显微镜的正确使用、染色实验及菌种的接种、分离等实验贯穿于整个实验体系当中。在其中突出了环境工程微生物学的基本操作技术。
另一类实践内容是研究型的、应用型的综合实验环节----生物技能综合训练。专业基础课的实验教学不能仅仅停步在教会学生基本的实验操作。比如实验选题可以进行具有特定功能的环境微生物的分离与筛选，学生通过文献查阅，选择实验方法和仪器，经过分析与讨论确定实验方案。在此过程中所有的基础实验作为基础贯穿于整个综合训练过程当中，同时融先进的技术和方法于一体，综合性、应用性强，有典型的专业特色，有助于提高学生的学习兴趣及学习积极性，变被动为主动。提高学生分析问题解决问题的能力，又能促使他们将所学的理论知识联系起来，从而加深对微生物的认识，为后续的研究性工作奠定良好的基础。
三、 实践教学环节的精心设计
有了实践教学前的精心设计，良好的教学效果就有了保障，实践的成功就有了一个良好的开端。无论是基础实验还是综合实验都应做到有计划、有目的，才能从中够收获更多。
基础实验阶段，预习是做好实验的前提。若缺乏充分的预习，学生做实验就会手忙脚乱，不但降低实验效率，而且可能出现严重的实验错误甚至造成事故[3，4]。因此，为了减少甚至避免上述问题，不仅要求学生先写出预习报告及设计方案，还要求学生能够讲解实验目的、原理、方法步骤及注意事项等。事实证明取得了良好的教学效果。
综合实验环节的设计显得尤为重要，它直接决定了综合实验的成败。因为综合实验涉及的内容较多，每一个选题由一个小组成员共同完成。在动手实验前，要求学生根据所选题目独立查找文献资料，应用学过的知识去独立设计各自的实验方案，然后以小组为单位去讨论、修改、确定最终的组内实验执行方案（包括实验目的、原理、仪器、材料、方法、步骤），最后由指导教师审定后再进入到实验阶段。实验结束后撰写总结报告，总结实验结果及实验收获，分析存在的不足或者实验失败的原因等。总结报告最后写出对这一实践环节的个人体会及合理化的意见及建议，这也有助于我们今后不断地完善这一综合实践环节。这样从实验材料的准备、实验方案的确定到每一步实验都由学生自己动手，真正实现了学生的主体地位，教师只起到一个辅助作用。由于是学生自己设计的实验，所以他们对实验的整个过程都非常熟悉，实验操作起来得心应手。这样既调动了学生的积极性，提高了学生对实验的兴趣，促使他们认真完成每一步实验，以期望获得预期的实验成果，又能促使他们将所学的理论知识联系进来，加深了对课程的认识和理解。在实验过程中，许多基本操作可反复进行，通过多次操作，能使学生熟炼掌握基本操作技巧。同时通过整个过程加强了同学之间的合作，培养了他们独立分析问题解决实际问题的能力，培养了他们的创新精神和团队精神。真正实现教师指导与学生研究性学习相结合、学生的独立研究与合作研究相结合。
四、注重全过程管理，规范考核标准
在实践教学过程中，注重实践教学每一个环节的严格管理。例如在生物技能综合训练这一综合实践环节中：整个过程由学生选题，文献查阅，实验方案的确定，实验准备，实验阶段，及实验总结报告的撰写等几个连贯的环节构成。每一个环节都是由学生自主完成，教师在整个过程中只起到一个辅助的作用。因此全过程的严格管理也是直接决定实验成败的关键。学生根据选题进行文献查阅，然后通过小组讨论确定本组最终的实验方案，要求在实验方案中写清实验的技术路线，实验方法以及需要的仪器、药品及其相关的数量。指导老师依据实验室的实验条件进行审核每一个小组的实验方案，只要是条件允许的实验就可以完全按学生的方案进行。这样学生对每一步实验能做到心中有数，也迫切希望看到自己设计的实验能够有一个完美的结果。这一举措极大促进了学生进行实验的积极性，同时也培养了他们的创新能力、分析解决问题的能力及同学之间相互协作的意识；在实验过程中，教师全程指导，遇到错误的实验操作可以及时纠正，有问题及时解决，保证实践过程的顺利进行；同时通过整个过程的指导，老师对每位同学的实验态度充分了解，这样进行成绩考核时可以做到有据可依，公平公正；最后总结报告的撰写环节要求学生按照给定的模板进行规范撰写，使学生初步了解研究性论文的撰写方法，为后续其他的实践环节及毕业论文的撰写打下坚实的基础。
对实践教学环节的考核要注重过程考核和结果考核相结合，这样可以不仅激发学生投入实践教学的积极性。还能够保证良好的教学效果并给出合理的实践成绩，因此整个过程建立了一套有效的考核办法。主要考核项目有：文献查阅情况，方案的制定情况，实验操作情况，数据的记录及处理，整个过程的学习态度，“实践总结报告”的质量等。对每一个考核项目都量化打分，实现了综合实践全过程质量控制。
五、 改革效果分析
通过对环境工程微生物课程综合实践环节的改革，提高了实验课程效率及综合实践课程的效果，得到了学生们的普遍支持与认可。新实践课程体系中，学生不是知识的被动接受者，而是知识的主动建构者；教师从以教授知识为主变为以指导、辅导学生的学习为主。新实践课程体系的建立及学生主体地位的充分体现，大大地激发了学生的学习热情和学习兴趣，提升了学生学习的自主性、主动性、积极性。特别是新技术和新知识在综合实践教学中的渗透，夯实了学生的基本实验技能，加深了学生对专业的了解，拓宽了他们的视野，有利于学生的探究能力、批判思维、想象能力和创新能力的培养；强调学生面对真实的科学、真实的生活，有利于培养学生的理论联系实际，深刻理解科学的内涵和解决实际问题的能力；增强了科研意识及专业信心。通过实验及实践环节和考核方法的改革，培养了学生严谨求实、一丝不苟的工作作风，为今后的工作打下了坚实的基础。并且在此过程中强调合作学习，包括师生之间的合作、同学之间的合作，有利于学生适应现代知识经济的发展和团队合作精神的培养。这些都是现代化社会发展所要求的重要素质。
总之，经过大胆的改革，打破传统的习惯和模式，结果证明是行之有效的，对新世纪创新人才的培养具有非常重要的意义。随着教学改革不断深入，将不断地探索与改革，为培养高素质的人才而努力。
参考文献
[1]孙伟民.大力加强实践教学提高人才培养质量[J].中国大学教学，2006，3：42～43
[2]杨朝晖，曾光明，刘国云，等.环境工程微生物教学改革的探索与实践[J].大学教育科学，2004，3：45～47
