生物安全實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)高效過濾器原位檢漏關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、高等級生物安全實(shí)驗(yàn)室的操作對象為高致性病原微生物，其許多常規(guī)的實(shí)驗(yàn)操作都會產(chǎn)生危害性氣溶膠。如果實(shí)驗(yàn)室?guī)Ь?、帶毒的室?nèi)污染空氣排放到大氣中，將會感染人群及動物，引起流行病爆發(fā)，嚴(yán)重威脅人類生命健康，甚至引發(fā)重大公共衛(wèi)生事件。因此，高等級生物安全實(shí)驗(yàn)室污染空氣排放處置是確保實(shí)驗(yàn)室生物安全的關(guān)鍵。
　　 目前，空氣高效過濾仍然是生物安全實(shí)驗(yàn)室空氣污染防護(hù)的主要手段。高效空氣過濾器存在泄漏和表面病原微生物存活、繁殖的風(fēng)險，WHO《實(shí)驗(yàn)

2、室生物安全手冊》（第3版）要求BSL-3實(shí)驗(yàn)室所有的高效過濾器必須安裝成可以進(jìn)行氣體消毒和檢測方式，我國標(biāo)準(zhǔn)GB19489-2008也規(guī)定BSL-3實(shí)驗(yàn)室應(yīng)可以在原位對排風(fēng)高效過濾器進(jìn)行消毒滅菌和檢漏。
　　 我國高等級生物安全實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)起步較晚，現(xiàn)采用的實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)處置技術(shù)仍十分落后，不能滿足對高效過濾器進(jìn)行原位檢漏和原位消毒的要求。為解決通過改造使我國已建及一些在建的高等級生物安全實(shí)驗(yàn)室符合GB19489-2008的技術(shù)難題

3、，有必要依據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和其它相關(guān)技術(shù)要求，對高效空氣過濾單元過濾器原位檢漏技術(shù)進(jìn)行研究，并研發(fā)適合我國國情的高等級生物安全實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)處置設(shè)備。
　　 針對高等級生物安全實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)高效過濾器安裝的實(shí)際情況，研究了國際上通用的高效過濾器掃描檢漏、全效率檢漏法，并結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對高效過濾器效率測試臺提出的性能要求，以及我國已建及在建高等級生物安全實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況，提出生物安全實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)高效過濾器原位檢漏技術(shù)研究方案。
　　 本文首

4、先研究了如何將全效率檢漏應(yīng)用到排風(fēng)過濾裝置的技術(shù)方法，并通過理論分析、實(shí)驗(yàn)對比和CFD模擬，設(shè)計(jì)了排風(fēng)過濾裝置的下游混勻裝置，可以保證下游采樣具有代表性，建議依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASHERE52.2-1999“一般通風(fēng)用空氣凈化器件計(jì)徑效率實(shí)驗(yàn)方法”對下游采樣點(diǎn)氣溶膠混合性能進(jìn)行評價。在過濾器下游9個發(fā)塵點(diǎn)注入人工發(fā)生的DOP氣溶膠，在下游采樣口進(jìn)行測試，結(jié)果表明對粒徑為0.3,～0.5um的粒子，所有發(fā)塵點(diǎn)所對應(yīng)的下游采樣口所采集的氣溶膠濃度測試

5、結(jié)果產(chǎn)生的相對偏差均低于3％，滿足標(biāo)準(zhǔn)不大于10%的要求。
　　 對于具有上游發(fā)塵和采樣功能的高效空氣過濾單元，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，需要保證緊靠過濾器上游的氣溶膠濃度具有空間一致性。為了滿足要求，通常在上游加裝混勻板，但在某些情況下，仍然難以達(dá)到混勻要求，此時可以通過采用將常規(guī)發(fā)塵口改為環(huán)形發(fā)塵口。通過實(shí)驗(yàn)測試，表明環(huán)形發(fā)塵口可有效加速氣溶膠混勻，取得了很好的混勻效果。
　　 利用美國TSI3160分級式濾料測試臺測試了具有不

6、同孔徑漏點(diǎn)的高效濾紙，所測濾紙MPPS效率大于99.97%，其MPPS粒徑為0.1um。測試結(jié)果表明，當(dāng)漏點(diǎn)直徑低于0.4mm時，對濾紙的整體效率影響很小，當(dāng)直徑大于0.4ram時，濾紙的效率明顯下降。因此建議當(dāng)測試掃描探頭漏點(diǎn)識別及定位漏點(diǎn)性能時，所制作漏點(diǎn)直徑選為0.4mm為宜。此處漏點(diǎn)直徑時指對漏點(diǎn)進(jìn)行扎漏的圓針直徑。
　　 針對常規(guī)采樣探頭應(yīng)用在排風(fēng)過濾裝置的自動掃描系統(tǒng)上所存在的問題，提出了研制線掃描采樣探頭的方案。首

7、先根據(jù)采樣探頭采樣口氣流速度一致性對線掃描采樣探頭兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行測試，采樣氣流流量為28.3L/min，根據(jù)測試結(jié)果對兩種方案進(jìn)行了初步的選擇，所選擇的線掃描采樣探頭采樣口各點(diǎn)風(fēng)速值均在平均值±20%范圍內(nèi)，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
　　 為了測試線掃描探頭識別漏點(diǎn)的能力，與常規(guī)掃描探頭進(jìn)行了過濾器漏點(diǎn)識別對比測試，測試時分別在過濾器進(jìn)、出風(fēng)面的濾紙上人為制作了兩個直徑為0.4mm的漏點(diǎn)，兩種探頭在距過濾器25mm位置對漏點(diǎn)周圍進(jìn)行

8、固定采樣。測試結(jié)果顯示，線掃描探頭測試固定漏點(diǎn)所得透過率約為常規(guī)掃描探頭的0.7倍，線掃描探頭漏點(diǎn)識別范圍為7mm左右，透過率分布呈拋物線狀，矩形采樣探頭漏點(diǎn)識別范圍為llmm左右，透過率分布呈梯形狀，且線掃描探頭對不同位置漏點(diǎn)所測差異性比較小，證明可用于過濾器掃描。
　　 根據(jù)線掃描采樣探頭識別漏點(diǎn)的特點(diǎn)，將掃描探頭的運(yùn)動方式設(shè)置為間斷式運(yùn)行，每運(yùn)行5mm，暫停0.5s。之所以采取間斷式運(yùn)行，是為了給數(shù)據(jù)的采集和處理提供時間，

9、當(dāng)粒子計(jì)數(shù)器與計(jì)算機(jī)傳送數(shù)據(jù)時，計(jì)數(shù)器不能同時采集數(shù)據(jù)，此運(yùn)行方式可有效防止漏認(rèn)?？紤]到采樣管的長度所造成的數(shù)據(jù)采集延時，在掃描過程中對采樣的時間進(jìn)行設(shè)定修正。對有漏點(diǎn)的過濾器進(jìn)行線掃描檢漏時，可準(zhǔn)確定位漏點(diǎn)所在區(qū)域。
　　 根據(jù)排風(fēng)過濾裝置的性能要求，研發(fā)了線掃描自動檢漏系統(tǒng)，整個掃描系統(tǒng)除了包括上述的采樣探頭之外，還包括運(yùn)動控制系統(tǒng)、采樣管路切換系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有掃描周期短、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、配套儀器少、自動化

10、程度高和更加人性化的優(yōu)點(diǎn)，且自動掃描系統(tǒng)的所有電器元件全部安裝在裝置的外側(cè)，可完全適用于排風(fēng)過濾裝置的過濾器原位檢漏。
　　 高等級生物安全實(shí)驗(yàn)室應(yīng)根據(jù)自身結(jié)構(gòu)情況，選擇合適的排風(fēng)過濾裝置，并根據(jù)其高效過濾器的安裝情況，選擇適用的檢漏方法。系列生物安全實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)高效空氣過濾裝置的成功研制為我國高等級生物安全實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)提供了重要的技術(shù)和裝備支撐，且產(chǎn)品性能達(dá)到了國外同類產(chǎn)品水平，可在國內(nèi)高等級生物安全實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)中得到推廣應(yīng)用。