高效消化系统

消化系统恶性肿瘤是全球主要的癌症病种，其发病率和死亡率均居前列。部分进展期肿瘤需接受化学治疗、放射治疗、靶向药物治疗或者免疫治疗。肿瘤对治疗的敏感性是决定患者临床结果的关键因素。肿瘤类器官能够较好地保留原始肿瘤的肿瘤干细胞成分、组织结构、功能、基因谱系、病理特征及肿瘤异质性，可用于评价治疗药物的敏感性。消化内镜对消化系统肿瘤取样具有独特的优势，但目前国内尚无关于经内镜消化系统恶性肿瘤组织取样及后续相关类器官培养的共识。2024年5月26日，中华医学会消化病学分会医工交叉协作组组织全国领域内权威专家研究探索，围绕消化系统常见恶性肿瘤（食管癌、胃癌、结直肠癌、胰腺癌等）在内镜适应证与伦理、内镜取样、样本储存与运输和类器官培养等方面内容，形成了内镜取样与类器官培养专家共识，以期规范各医疗机构与类器官培养平台操作。该共识包括内镜取样适应证与伦理、内镜取样、样本存储与运输和类器官培养等4个部分,共15条陈述。完整专家共识：引文：中华医学会消化病学分会医工交叉协作组.中国经内镜消化系统常见恶性肿瘤组织取样及类器官培养专家共识（2024，成都）[J].中华消化内镜杂志, 2024, 41(5): 337-350.Medical&hybull Engineering Collaborative Group, Gastroenterology Branch of Chinese Medical Association. Chinese expert consensus on endoscopic biopsy and organoid culture techniques for gastrointestinal cancers (2024, Chengdu)[J]. Chin J Dig Endosc, 2024, 41(5): 337-350. DOI: 10.3760/cma.j.cn321463-20240329-00164.

EZ7200VFA在厌氧消化器的应用哈希公司厌氧消化简介 厌氧消化是一种在市政和工业固体稳定过程的常用技术。稳定化是一个减少处理过程中的污泥病原体含量,使产品安全有益地使用或处理的过程。厌氧消化被应用在各种民营企业中，并且被大约10%的市政污水资源化设施(WRRF)所使用。厌氧消化与其他稳定过程的不同之处在于其通过捕获沼气回收能源的可能性。沼气是消化过程的副产品,可用于锅炉系统产生热量、利用发电机发电以提供动力给连接的发动机/汽轮机或进一步处理生成其他燃料,如天然气。这种捕捉废物流中储存的能量的能力使厌氧消化成为一个有吸引力的技术，水资源回收设施持续努力以实现资源回收以及符合监管要求的统一。应用案例麦地那市卫生工程—— Kenneth J Hotz WRF麦地那市卫生工程为麦地那市、不伦瑞克和其他几个城镇的公用事业提供支持。这个城市运营三个水回收设施。在这里，这座城市进行了资助改造，以提高厌氧消化器中可再生能源的捕获。厌氧消化器的进料包括捕获的污泥或由上游污水资源化设施的污水处理过程以及捕获的脂肪、油、油脂或食品/工业废物。虽然厌氧消化器有很多的具体配置(嗜常温、高温等)，我们的目标是相同的:创建一个通过微生物的天然降解促进有机物质稳定受控分解的环境。这是在四个同步的阶段完成的:水解、酸化、乙酸化和甲烷生成。产甲烷细菌对许多工艺条件敏感,包括温度、pH值和各种毒素的存在。最优性能发生在pH值 6.8到-7.2 之间。如果消化器中的pH值下降,产甲烷过程即可被抑制，消化过程和沼气生产也同时被停止。厌氧消化过程概述1 水解 – 有机物/细胞被分解成可溶性形式。2 酸化 – 可溶性有机分子被产酸细菌转化为VFA。3 产乙酸 –VFA进一步分解，主要为乙酸(步骤2和步骤3统称为发酵)。4 产甲烷 –在产甲烷菌的作用下，VFA和H2转化为CH4 (沼气)和CO2。这是通常被称为消化器酸化——会产生气味，同时消化系统失败导致经常需要花费数万美元恢复，代价昂贵，十分费时费力。当碱度较高时消化器的稳定性大大提高。碱度的定义是溶液中酸或酸性介质存在时抵抗pH变化的缓冲能力。在厌氧消化器，碱度会被上述提到的阶段2中产生的VFA消耗掉。幸运的是,如上文提到的阶段3所述，碳酸氢盐碱度会在产甲烷菌将VFA转化为甲烷的过程中产生。消化器操作人员可以通过监测加料速率、混合和加热等操作过程维持VFA和碱度的健康平衡。虽然厌氧消化过程很好理解，但操作人员仍然普遍面临着消化失败或能量回收效率低下问题的挑战。厌氧消化效率可以通过溶胞预处理技术大大提高。溶胞预处理提高了消化过程中能量捕获的效率、环境可持续性和固体减少方面得到加强。其中一种这样的预处理技术是热水解过程(THP)。该过程使用极端的压力和热来实现这些结果。虽然厌氧污泥的预处理可以大大提高整个消化过程,但系统仍应该仔细监控以防止消化器过量投料。厌氧消化器监控典型的厌氧消化器监控包括周期性采集样品(理想情况下日报)由实验室分析pH值、碱度和VFA浓度。虽然这对于高度稳定的应用已经足够，但更多的厌氧消化器受制于操作条件的剧烈变化。在这样的情况下，可能需要增加额外的监测或增加采样频率以避免消化失败，最大限度地提高消化器性能和能量回收率。通过连续监测能够反映厌氧消化器健康状态的某一些关键技术指标，消化器的稳定性和最优能量回收率可以安全地持续保持。基于温度和pH值在消化器中变化的灵敏度,操作人员可能会简单监控消化器中的pH值和温度变化来避免消化失败。然而,通过这种方法反映失败的本质是不够的。从本质上讲,一旦pH值变化,由于消化器已存碱度的耗尽，消化器的恶化已经不可避免。在这样的事件中,甲烷的生成已经可能被抑制。直接实时监测消化器中VFA 和碱度的比率 (VFA: 碱度)在追踪整个厌氧反应器的健康方面是更加有效的工具。除了VFA/碱度的比率、特定的碳酸氢盐碱度水平可以帮助判断厌氧消化器的稳定性，因为它与原料的质量有关(比如：更高水平的碳酸氢盐碱度表明原料中有更高的蛋白质含量)。VFA/碱度比例提供了反映产甲烷菌健康状况的早期指标，帮助操作人员保持厌氧消化器最优性能和最大能量回收。案例研究麦地那市卫生工程——利物浦WWTP在2010年代早期,俄亥俄州的麦地那市某污水处理厂面临着如改善他们的固体处理流程的问题。他们的现存技术包括一个老化的湿式空气氧化工艺，这是一个能源密集型过程，操作过程需要大量的天然气和电力。结合他们的需求, 麦地那市决定转向更有利于环境可持续发展和节省能源的技术——厌氧消化和热水解。从污水处理到资源回收的转变市政府决定在厌氧消化器采用热水解预处理实现沼气产量和捕获的最大化以提高能量回收效率。为保证消化器最佳的投料速率和连续监测消化器的健康状况，麦地那市开始寻找用于监控厌氧消化器健康状态的在线监测技术作为实验室方法的补充(抓取样品检测VFA、碱度和pH值)。经过全面的市场调查，工厂决定购买哈希EZ7250分析仪实时监测消化器的VFA,碳酸氢盐碱度和pH值。当启动热分解系统时，这种监测技术尤其有用，可以确保消化器投料速率并未导致过量VFA的产生（这可能导致pH值过低抑制产甲烷菌），同时确保最大的沼气产量。根据评估VFA:碱度比率建议采取的行动（Adapted from MOP16 “Anaerobic SludgeDigestion” 1987).VFA:碱度的最佳比率根据具体的应用不同而变化。对于市政系统,一个健康的VFA:碱度范围可以从0.15到0.3，当与生物除磷过程同步时甚至可以达到0.4。纯粹的工业应用VFA:碱度的比率范围或略有增加但仍能保持安全健康运行。EZ7250分析仪，一次分析同时测定VFA 、碱度、碳酸氢盐和pH某水处理公司的厌氧消化器对于保持厌氧消化器的最佳性能面对的挑战，在线VFA：碱度监测可以提供早期预警：变化的进料量混合或未知的进料加热和混合效率细菌抑制（由于营养缺乏或毒性）益处通过回收废水中的能量实现价值最大化通过在线监测直接洞察厌氧反应器的健康状态实现停机（消化失败）时间最小化结论高度精确和可靠的在线仪表保证了厌氧消化器的健康，为系统管理者和操作者提供以下好处:最小化系统失败几率和停机时间最大化资源回收效率EZ7250厌氧消化器监控解决方案，加上EZ9130重介质过滤系统,适合任何厌氧消化系统，可以为所有行业中厌氧消化器的操作人员在面临各种挑战时提供实时的监测数据。在线分析解决方案EZ7200系列浓度分析仪是专门为监控(湿)厌氧消化器而设计的多参数滴定仪。EZ7250 VFAs 10-500mg/L以醋酸计, 碳酸氢盐1-50meq/L或5,000mg/L以CaCO3计, 总碱度和酚酞碱度1-50meq/L或5,000mg/L以CaCO3计EZ7251 VFAs 20-1,000mg/L以醋酸计, 碳酸氢盐1-50meq/L或 5,000 mg/L以 CaCO3计, 总碱度和酚酞碱度1-50 meq/L 或 5,000 mg/L以CaCO3计EZ7252 VFAs 100-5,000mg/L以醋酸计, 碳酸氢盐5-100meq/L 或10,000mg/L 以CaCO3计，总碱度和酚酞碱度5-100meq/L或10,000mg/L以CaCO3计EZ7253 VFAs500-10,000mg/L以醋酸计，碳酸氢盐5-100 meq/L 或10,000mg/L以CaCO3 计, 总碱度和酚酞碱度5-100meq/L或 10,000mg/L以CaCO3计所有分析仪的选项包括：多流路分析(1-8个样品流路)降低了每个采样点的成本用于通信的模拟和/或数字输出END哈希——水质分析解决方案提供商，我们致力于为用户提供高精度的水质检测仪器和专家级的服务，以世界水质守护者作为使命，服务于全球各地用户。如您想要进一步了解产品或需要免费解决方案，请通过【阅读原文】与我们联系，通过哈希官微留下您的需求就有机会赢取便携乐扣弹跳杯哦！

处理可降解有机物时，厌氧消化池的优良性能在宏观上通常表现为沼气产量较高且消化池运行稳定；而在消化池内部，可降解有机物的停留时间以及有机物和活性微生物之间的实际接触在很大程度上决定了厌氧反应器的性能。红外沼气分析仪gasboard-3200系列。 一般来说，对于厌氧消化池这样的半连续进料系统而言，为了达到有机物基质和微生物之间的良好接触效果，搅拌是最有效，也最可行的手段。确保发酵罐内物料被充分搅拌的原因如下： 1)使新鲜底物接触有生物活性的发酵液而被接种 2)使得发酵罐内的温度与营养物质均匀 3)使得底物中的沼气更快排放常见的搅拌方法1.池内机械搅拌 即在池内设有螺旋桨，通过池外电机驱动螺旋桨转动对消化混合液进行搅拌，搅拌所需能耗约为0.0065kw/m3。每个搅拌器的较好搅拌半径为3~6m，如果消化池直径较大，可设置多个搅拌器，呈等边三角形等均匀方式布置。红外沼气分析仪gasboard-3200系列。 对于消化池顶轴承的气密性问题，可采用在搅拌轴上焊接水封罩、消化池顶盖上设水封槽等方式解决，水封罩在水封槽内转动可起到密封作用，水封槽内的水深则可据消化池内气相压力而定。2、水泵循环消化液搅拌 采用循环泵作为动力，通常在池内设射流器，由池外水泵压送的循环消化液经射流器喷射，从喉管真空处吸进一部分池中的消化液或熟污泥，污泥和消化液一起进入消化池的中部形成较强烈的搅拌，所需能耗约为0.005kw/m3，用污泥泵抽取消化污泥进行搅拌可以结合污泥加热一起进行。红外沼气分析仪gasboard-3200系列。3、沼气搅拌 将沼气经压缩机压缩后送入搅拌器，在搅拌器竖管内形成提升力，带动液体循环从而达到搅拌的目的。实质上是气提泵的原理，有利于使沼气中的co2作为产甲烷的底物被产甲烷细菌利用，搅拌所需能耗为0.005~0.008kw/m3，所用压缩机必须保证绝不漏气，以免吸人空气或泄漏沼气引起爆炸。沼气搅拌的方式有三种： 1）气提式搅拌：将沼气压入设在消化池的导流管中部或底部，使沼气和消化液混合后，含沼气泡的污泥密度减小后沿导流管上升，使消化池内消化液不断循环搅拌达到混合的目的。 2）竖管式搅拌：根据消化池直径大小，在池内均匀布置若干根竖管，经过加压的沼气通过沼气配气总管分配到各根竖管，再从竖管下端喷出起到搅拌混合的作用。 3）扩散式搅拌：经过压缩的沼气通过安装在消化池底部的气体扩散器在消化池内产生消化液的旋转流动，起到搅拌混合作用。红外沼气分析仪gasboard-3200系列。常见的搅拌装置1、顶装式搅拌器 顶装式搅拌器是指驱动装置固定在池顶中心，通过竖轴驱动叶轮对物料进行搅拌混合。根据叶轮型式不同又分为浆叶式和套筒式。浆叶式在不同高度设置几层搅拌浆叶；套筒式在中心设置循环管，叶轮在套筒中，在电机驱动下对物料进行提升循环。 优势：安装、拆卸方便，维护简单；搅拌轴长度和搅拌桨层数在一定范围内可任意选用；因传动、支撑部分在液位上方，可在无密封的条件下使用，也可按照用户使用要求加装填料密封或机械密封组件；用普通电机直接连接或与减速机直接连接，配套组件安装形式多样化；桨叶的形状，根据用途选择；轴封以填料密封居多，但对于真空及承受压力比较高的，采用机械密封。 劣势：桨板需配备一套驱动装置，加大了企业的投资成本及运营费用；若驱动装置技术不过关，易出现漏气情况。2、潜水搅拌器 潜水搅拌器适用于所有湿式发酵底物及立式发酵罐，但不适用于特别高粘度的物料。由于发酵罐需要全部密封，所以电缆、提升装置都需要特殊处理，但在流态计算和控制上较为容易。 优势：产生的湍流能在发酵罐内产生很好的搅拌作用，打破浮渣和沉积层；具有很好的移动性，因此能在整个发酵罐进行选择性的混合搅拌。 劣势：考虑到导轨，发酵罐内有许多移动部件；维修时需要打开池顶，维护检修较为麻烦，且安全上存在一定风险；间歇搅拌时搅拌中可能出现浮渣和沉积层。3、侧装式搅拌器 侧装式搅拌器的电机和减速机在池体外侧，叶轮在池内。有底部水平安装和顶部斜装式，斜装式还可在一定范围内调整搅拌角度，典型的应用是在顶部设置气柜，但无法安装在搅拌机一体化的消化池内。电机和减速机维修方便，但机封和轴承的维修更换较为不便。4、线性搅拌器 线性搅拌器适用于湿式发酵底物及立式发酵罐。该搅拌器通过传动装置将电机的转动转变为线性往复运转，带动圆环形搅拌叶轮运动，从而对池内液体进行搅拌。这种搅拌机会在发酵罐内产生恒定流动，水力循环在接近中心处向下，在靠近管壁处方向向上。 优势：可实现发酵罐内的良好混合；发酵罐内几乎没有可移动的部件；发酵罐外的驱动无需维护；薄的堆积层可直接卷入底物中；能预防持续沉淀和堆积的出现。 劣势：固定式安装，有不完全混合的风险；发酵罐的部分地方可能出现堆积层，特别是靠近边缘的部分；轴承承受较大压力，可能产生较大的维护费用。影响搅拌效果的因素1、搅拌强度 研究表明，随着机械搅拌转速的提高，cod的去除效果明显提高，对于高固体浓度有机物的厌氧消化而言，需用低转速、高扭矩、大浆叶的搅拌器来完成。2、搅拌频次 在实际操作中，一般采用间歇式搅拌方式进行搅拌效果较好，如每30分钟搅拌约5分钟，每小时搅拌10~15分钟，每两小时搅拌25~35分钟等，或者每天持续搅拌数小时也可达到目的。3、搅拌所需的能耗 进行混合搅拌所需的功率消耗大约在10~100whm3之间，这些跟反应器的类型、搅拌方式等有很大关系。据估算，规模化沼气工程运行时，搅拌电耗在整个工程运行电耗的50%左右，所以当节约能耗成为沼气工程运行的首要任务时，搅拌效果则受其影响很大。 搅拌是厌氧消化过程中至关重要的影响因素，作为一种解决传质困难、物化及生化性状不均一等问题的手段，搅拌在厌氧消化过程中发挥着不可或缺的作用。随着近年来国内外规模化沼气工程的不断发展，混合搅拌技术的应用将会有着巨大的前景。（来源：微信公众号@沼气工程及其测控技术）