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一,零(líng)泄漏排風要求
隔離式(shì)生物(wù)潔淨室(shì)的排(pái)風(fēng)中(zhōng)可(kě)能含(hán)有(yǒu)危(wēi)險(xiǎn)的致(zhì)病微生(shēng)物,不(bù)僅(jǐn)需(xū)要(yào)高效過濾(lǜ)器(qì)(甚(shèn)至是兩道)的阻隔(gé),而且整個排風裝置(zhì)不能泄露。
由(yóu)於排(回)風(fēng)過(guò)濾器(qì)出風麵(miàn)在牆內,很難(nán)檢(jiǎn)漏(lòu),堵(dǔ)漏,一種原(yuán)理(lǐ)上(shàng)就(jiù)不會(huì)漏的排風(fēng)裝(zhuāng)置實(shí)為必(bì)要。
有人(rén)研(yán)發(fā)了動態氣流密封負(fù)壓高(gāo)效排風裝(zhuāng)置即屬上述的(dí)那種(zhǒng)裝置。該裝置的高(gāo)效過濾器在現場安裝時必須在(zài)現(xiàn)場(cháng)檢測裝置(zhì)上(shàng)先(xiān)檢(jiǎn)漏(lòu),證明無漏(lòu)後(hòu)再安裝(zhuāng)。主要的(dí)漏(lòu)泄處(chǔ)—邊(biān)框密封(fēng)麵由於采用了動態氣流密(mì)封(fēng)技術而(ér)不會漏(lòu)。
下圖(tú)是(shì)該(gāi)排(pái)風(fēng)裝置安裝於室(shì)內的情況(動態氣(qì)流也(yě)可(kě)來(lái)自獨立動(dòng)力源,但不安全(quán))

該(gāi)裝(zhuāng)置中高效過(guò)濾器四(sì)周為(wéi)正壓(yā)腔,由軟管與(yǔ)送風管(guǎn)相(xiāng)連。實(shí)驗證明(míng)隻(zhī)要正(zhèng)壓(yā)腔(qiāng)內(nèi)有1Pa正壓,室內側的(dí)氣溶膠就不(bù)會被(bèi)經(jīng)過漏(lòu)縫抽向排(pái)風口。實際工作中(zhōng)可要(yào)求(qiú)正壓(yā)腔有(yǒu)10Pa正(zhèng)壓(yā),在(zài)裝置上(shàng)的(dí)表(biǎo)中(zhōng)顯示出來(lái)。
該(gāi)裝(zhuāng)置適用於無(wú)在綫檢(jiǎn)漏要(yào)求的(dí)場(cháng)合(hé),如(rú)負壓(yā)隔離病房(fáng)。
二(èr),在綫(xiàn)掃(sǎo)描(miáo)檢(jiǎn)漏排風(fēng)要求
三級特別是四級(jí)生(shēng)物安全實驗室(shì)的排風裝置有(yǒu)在綫檢漏的要求。
一般的在綫(xiàn)檢漏(lòu)裝(zhuāng)置具(jù)有以(yǐ)下(xià)特(tè)點:
1,手動檢(jiǎn)漏(lòu)。檢漏時需通過(guò)塑料袋手套密封的導(dǎo)孔,將手伸入(rù)箱內,控製檢測架和(hé)采樣(yàng)頭(tóu)的(dí)移動。
2,自(zì)動檢漏(lòu)。復雜的(dí)運動機(jī)構安在箱(xiāng)內(nèi),易(yì)被汙染(rǎn),不便(biàn)檢(jiǎn)修(xiū)。
3,掃(sǎo)描(miáo)途徑(jìng)不重復(fù)。
4,綫掃描(miáo)而非(fēi)點(diǎn)掃描。
5,裝置龐大,有(yǒu)的(dí)隻(zhī)能安在技術夾層內。
6,可原位(wèi)消毒(dú)。
7,可測過濾器前後壓差。
完(wán)備的(dí)在綫(xiàn)檢漏裝置(zhì)應具有(yǒu)以下特點(diǎn):
1,即可(kě)自動檢(jiǎn)漏也可手動撿漏。
2,不是定(dìng)點檢漏,不是綫掃(sǎo)描檢漏,而(ér)是點(diǎn)掃(sǎo)描檢(jiǎn)漏(lòu)。
3,掃(sǎo)描途(tú)徑重疊。
4,機(jī)械(xiè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在裝置外。
5,裝(zhuāng)置與實(shí)驗(yàn)室(shì)監(jiān)控係統集成(chéng),實(shí)現(xiàn)在綫(xiàn)集成(chéng)控製。
6,可(kě)原位(wèi)消毒(dú),
7,可(kě)在裝置(zhì)上顯示(shì)過(guò)濾器前後壓差。
三(sān),排風安全(quán)距離(lí)要(yào)求
雖(suī)然對排風有零(líng)泄漏(lòu)和(hé)在綫泄露的(dí)高要求,但(dàn)是對某些(xiē)特殊(shū)場(cháng)合還(huán)必(bì)須(xū)對(duì)排(pái)風口(kǒu)至(zhì)附近公(gōng)共建(jiàn)築有(yǒu)一定的安全距(jù)離的要(yào)求。因為也不排除偶(ǒu)然(rán)因素(sù)使過濾(lǜ)器產生漏孔。為了(liǎo)作(zuò)排風安(ān)全距離的(dí)安全評估(gū),首先(xiān)必須(xū)知道安(ān)全的界限(xiàn)和(hé)危險的(dí)界限,並(bìng)應盡量(liáng)取最不利(lì)的條件。
到(dào)底排風中微生物濃(nóng)度不超過(guò)多少(shǎo)才算安全?到底人(rén)所在環境(jìng)微生物氣(qì)溶膠濃度(dù)達到多(duō)少才算危險(xiǎn)?這對不同的微(wēi)生(shēng)物當然不(bù)一樣,但(dàn)也可以找到(dào)一個參照標準。
以(yǐ)比(bǐ)美國標準(zhǔn)嚴(yán)格一(yī)些的日(rì)本標準(zhǔn)為準(zhǔn),適用BSL-3及其以(yǐ)下生(shēng)物安全實(shí)驗室(shì)的Ⅰ,Ⅱ級安(ān)全櫃,如下:

由上(shàng)表可以看出:
(1)認(rèn)為(wéi)室內(nèi)人(rén)工作附近安(ān)全(quán)的(dí)空氣菌(jūn)濃(nóng)為5*1000/28.3*10=17.7個m3。這也(yě)可(kě)看成環境的(dí)安(ān)全濃度(dù)。
(2)櫃內模擬(nǐ)事(shì)故菌濃(nóng)為108~10*108/(櫃容積0.5m3)=(2-20)*108/m3。
(3)為了做安全性(xìng)實(shí)驗(yàn),噴(pēn)菌(jūn)量達(dá)到108數(shù)量(liáng)級,實際操作中的氣溶(róng)膠發(fā)生量(liáng)不會達(dá)到這(zhè)麼(mó)高(gāo)。因(yīn)為(wéi)不是全噴(pēn)方法而是操(cāo)作中的(dí)濺射。不(bù)妨可認(rèn)為,這就是(shì)通(tōng)常可(kě)遇(yù)到的(dí)最大的(dí)菌液(yè)濃度,即108~10*108/2.5mL=(0.4~4)*108個(gè)/mL。
(4)室內微生物氣溶膠總量(liáng)≥5*106個被(bèi)認為(wéi)進(jìn)入高度汙(wū)染界限,用(yòng)來實驗櫃(guì)內(nèi)樣本是否會受到汙(wū)染(rǎn)。
其(qí)次(cì),應知道各種操(cāo)作(zuò)的氣(qì)溶膠發生(shēng)量,這當然(rán)很困(kùn)難(nán)。下表為根據美(měi)國(guó)研究所(suǒ)關(guān)於各種(zhǒng)實(shí)驗(yàn)操(cāo)作(zuò)時微生(shēng)物的飛散係數資(zī)料的部分摘(zhāi)要(yào)。
用公(gōng)式(shì)表示(shì)為(wéi):β*微生(shēng)物平均(jūn)濃(nóng)度(個/mL)=飛散的微生物氣溶膠數(shù)(個(gè))
從上表可以(yǐ)看(kàn)出,最(zuì)大的(dí)β是(shì)由(yóu)吸(xī)管混(hùn)合(hé)產(chǎn)生的(dí),為1*10-4.。若(ruò)采(cǎi)用上問所(suǒ)述的(dí)(0.4~4)*108個(gè)/mL為最大(dà)菌液(yè)濃度(dù),則(zé)當(dāng)處(chǔ)理不同(tóng)容(róng)量(liáng)菌液時(shí),最多(duō)產生微生物氣溶(róng)膠量如下(xià):處理(lǐ)1mL:(0.4~4)*104個(gè);10mL:(0.4~4)*105個(gè);50mL:(2~20)*105個(gè);100mL:(0.4~4)*106個。
設(shè)該不當操作(zuò)是發(fā)生在排(pái)風口處(chǔ),並且(qiě)認(rèn)為集中在(zài)1m3的空間(jiān)內。設室內安(ān)一台(tái)安全櫃(guì),實驗室(shì)排(pái)風(fēng)量(liáng)一般(bān)為(wéi)1300m3/h,而操(cāo)作不當時(shí)一般送風不(bù)會(huì)停(tíng),所以(yǐ)排風量也不(bù)會變(biàn)化(huà)。漏泄物經(jīng)過(guò)較長的排(pái)風管(guǎn)和(hé)較(jiào)大(dà)的排風(fēng)量的混合,至出(chū)口時(shí),可認為已趨於均匀。設過(guò)濾器突(tū)然間出現漏孔而且(qiě)漏(lòu)孔(kǒng)達到10個之多(duō),孔(kǒng)徑(jìng)1mm,則10個(gè)Φ1的漏孔在400Pa壓差下,漏泄(xiè)量約為0.36m3/h。則處理100ml時(shí)排(pái)風口濃(nóng)度為(wéi):

如(rú)果排風口能像煙囪一(yī)樣垂(chuí)直(zhí)上(shàng)排(pái)稀釋,則(zé)對(duì)周(zhōu)圍環境的安全距(jù)離(lí)可(kě)以較(jiào)小,但(dàn)由(yóu)於排風口和煙囪不(bù)同,應有風帽,這(zhè)就影響了氣流擴散,反(fǎn)而使氣流可(kě)能(néng)向下(xià)彌(mí)散(sàn),因此下麵(miàn)按常(cháng)用的水平(píng)側排風口(kǒu)來計算分(fēn)析,則更(gēng)安全。見下圖(tú)。

這(zhè)種排風(fēng)氣(qì)體自(zì)孔(kǒng)口(kǒu)向周圍氣體噴(pēn)出所形(xíng)成的(dí)流動,屬(shǔ)於氣體淹(yān)沒(méi)射流,簡稱(chēng)氣體射(shè)流。由於排(pái)風所在的(dí)室外環(huán)境(jìng),完quan符合(hé)無限(xiàn)空間(jiān)射流的原(yuán)則(zé),所(suǒ)以(yǐ)可應用(yòng)射流理論(lùn)。

假定(dìng)為最(zuì)不利的(dí)無(wú)風狀(zhuàng)態,應(yīng)用(yòng)圓(yuán)管(guǎn)射流(非圓管(guǎn)時(shí)采(cǎi)用當量直徑),按上圖的(dí)射流(liú)原(yuán)理,根(gēn)據濃差射(shè)流(liú)公(gōng)式,軸心(xīn)濃差用(yòng)以下公(gōng)式表達(dá):

式(shì)中,ΔXm為(wéi)軸(zhóu)心濃(nóng)度與(yǔ)環境濃度之差(chà);ΔX0為出口濃(nóng)度與(yǔ)環境濃(nóng)度之(zhī)差,由(yóu)於(yú)環(huán)境濃度可(kě)為(wéi)0,所以(yǐ)ΔXm/ΔX0可代(dài)表S斷(duàn)麵處濃度與(yǔ)出口(kǒu)斷麵(miàn)處(chǔ)濃(nóng)度(dù)的(dí)比(bǐ)值。
從上(shàng)麵(miàn)計算可(kě)知,最大(dà)的排風(fēng)口(kǒu)濃度(dù)為處(chǔ)理100mL菌液時的(dí)0.01*105個/m3,要(yào)達到(dào)環(huán)境安(ān)全標(biāo)準17.7個/m3,則應取(qǔ)ΔX=17.7個(gè)m3,ΔX0=0.01*105個/m3。
對於彎頭(tóu)噴口d0,取(qǔ)風口紊流係數а=0.2。故(gù)有


其中,Q為排風量(liáng)(m3/h);為(wéi)ν0為(wéi)排(pái)風(fēng)速(sù)度(m/s),考(kǎo)慮出口(kǒu)噪聲問(wèn)題(tí),不宜大於(yú)8m/s,所以(yǐ)d0不(bù)宜大於0.28m。
若取Q=1300m3/h(相(xiāng)當於(yú)一間(jiān)15m2實驗室(shì)1台安(ān)全櫃的(dí)情況)
ν0=6m/s,得S=27.1m
當(dāng)處(chǔ)理(lǐ)50mL時,S=13.6m
射流(liú)軸心(xīn)速度可以(yǐ)采用(yòng)到(dào)0.25m/s,再小(xiǎo)擴(kuò)散作用(yòng)就很(hěn)小了(liǎo)。由下式(shì):

可見(jiàn)20m的(dí)結(jié)果(guǒ)均(jūn)在可應(yīng)用(yòng)範圍(wéi)。
如果(guǒ)有順風(fēng)風速(sù),隻會(huì)加(jiā)大(dà)擴(kuò)散和安(ān)全成分,從安(ān)全計,不考慮順風風(fēng)速(sù)的影(yǐng)響,隻按(àn)無風條件計算(suàn)射(shè)程(chéng)。在(zài)給出上述(shù)結果後指(zhǐ)出,以(yǐ)上安(ān)全距離是最小值(zhí),沒有(yǒu)考慮(lǜ)心(xīn)理因(yīn)素(sù)距離和安全係數(shù)。
在(zài)《生(shēng)物安全實(shí)驗室(shì)建(jiàn)築技術規(guī)範(fàn)》(GB 50346-2011)中(zhōng),規(guī)定有(yǒu)生物安全櫃的生物(wù)安(ān)全(quán)實(shí)驗室的排(pái)風口(kǒu)和公(gōng)共(gòng)建築之(zhī)間(jiān)的距離不(bù)小於20m。