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 恶英实验室洁净工程设计

发布时间:2017-10-12

  二恶英是多氯二苯并-对-二恶英(简称PCDDs)及多氯二苯并呋喃(简称PCDFs)两大类有机化合物的统称。二恶英本身是具有极强毒性如致畸、致癌、致突变,并可能致器官结构的永久性伤害、儿童的免疫能力下降、智力和运动能力的永久性障碍等。2000年5月,包括中国在内的90个国家签署并通过了斯德哥尔摩公约,提出了包括二恶英在内的12种重点控制的环境持久性有机污染物名单,旨在禁止和限制使用环境持久性有机污染物,由于较长时间使用含氯农药和造纸使用氯碱,我国目前存在着二恶英污染的潜在可能性。

  最近几年来,特别在国务院批复《全国危险废物和医疗废物处置设施建设规划》决定在全国分区配套建设七个二恶英检测实验室之后。许多疾控中心、高校及钢铁工业生产单位相继建设或正在建设二恶英检测与分析实验室。但国内在二恶英实验室建设方面,还没有专用设计规范,由于二恶英实验室的专业性强,难免会在实验室设计与施工过程中遇到困难,笔者根据在浙江大学热能所二恶英实验室建设的经验,提出以下思路供用户、设计单位和施工单位参考。

  1.设计理念

  (1)确定合理工艺流程。与实验室操作人员沟通,确定合理的工艺流图,要求该流程对二恶英监测、分析对最有利,对实验室人员安全操作起保护作用。

  (2)确定实验室所需的实验基本设备(如通风橱、冰箱、旋转蒸发仪)及实验柜台、办公家具。

  (3)确定洁净区与非洁净区以及辅助区;确定各功能区域合理洁净度及压差梯度。

  (4)暖通空调设计符合洁净厂房设计规范。

  (5)确定不同功能区域的压差。

  (6)确定人流、物流通道,要求入口严格执行人流、物流分开;并要求物料传递线路最短。

  (7)确定潜在污染外溢的防护措施。

  (8)确定实验室“三废”排放需满足标准。

  (9)确定实验室通信、消防设施齐全和实验室自我保护功能、必要的检测、显示、报警功能。

  2.建筑结构平面布局

  二恶英实验室洁净工程造价比较昂贵,因此平面布局不能过于繁琐,否则并不能真正起多少实际作用,反而造成浪费。

  (1)实验功能区域主要组成

  应对实验室主要用途、基本性能指标、要有透彻的了解,确定合理功能区域划分,同时实验室功能区域划分应满足有足够空间安装通风橱、中央实验台、普通工作台及其基本的设备如冰箱、蒸发仪器的要求。笔者建议试验区有功能区域如下:样品保管室、高浓前处理室、低浓前处理室、仪器分析室、操作与筛选室、采样仪器存放样室、废液保管室、试剂保管与存放室;数据处理中心。其中样品保管室、高浓前处理室、低浓前处理室、仪器分析室、操作与筛选室、采样仪器存放室为洁净实验区;废液保管室、试剂保管与存放室为非洁净实验区;数据处理中心可设置在与实验室相邻的普通办公区。

  (2)人员净化和物料净化

  洁净区人员净化:经净鞋→普通外衣存放区→洁净更衣→风淋或缓冲→进入洁净实验室区域;进入实验室人员必须穿洁净服。

  样品物流通道:经缓冲→物料净化传递口进入样品保管室等洁净实验室区域,通道应设计成单向性;试剂物流通道:经试剂保管室→净化传递口试剂配置→进入洁净实验室区域,通道应设计成单向性;废品物流通道:经废液保管室→缓冲→出实验室区域,通道应设计成单向性。

  (3)任何物料进入洁净实验室不能原路返回并且传递窗双门要求联动互锁;

  3.建筑结构

  (1)实验室耐火极限不应低于二级。

  (2) 建筑围护结构和室内应选用气密性良好,有在温度、湿度变化时变形小的材料。

  (3)墙壁和顶棚:表面应平整、光滑、不起尘、便于清洁、并应减少凹凸面;并有可靠的密闭措施。

  (4)地面:地面应平整、耐磨、易清洗、不易积静电,避免暄光、不开裂,并有可靠的密闭措施,能够耐常规化学试剂的腐蚀;笔者建议采用增强型环氧树脂自流坪或PVC卷材。

  (5)门窗:实验室门窗要求有良好的密闭性,各门应自行关闭功能。净化区与外墙相连侧应采用双层空玻璃。

  4.空调通风系统

  (1)实验室气流组织必须合理,避免死角过大,压差必须设置合理。

  笔者建议实验室内气压相对外界保持负压,并以各功能区域污染程度高低确定相对该区域相对负压值,保证污染度最重的区域相对负压最高;室内排风口应设置在合理布置;并且不得有障碍。

  (2)排风系统:实验室排风系统必须经无害化处理,建议采用活性炭过滤器对排风进行处理,活性炭过滤器安装位置应合理,便于进行检漏和更换,不应安装于排风机的正压端,因这样既不能保护排风机、又不能满足污染的排风段必须负压要求。

  (3)通风橱:通风橱排风量需达到一定排放量,已达到防止有害气体溢出来以满足实验室人员的要求。

  从节约能源考虑,笔者建议采用补风型通风橱,以节省空调负荷,并达到稀释通风柜内有害气体的浓度。为确保正实验室洁净度,通风橱必须经高效过滤处理。

  (4)空调及空气处理系统:由于二恶英实验室试验区空调不应该采用分体空调或立柜式空调器,因空调器本身是一个微生物滋生装置,会污染实验室环境。并且达不到大焓差要求,建议采用组合式空调机组以满足空气的冷、热、湿处理及实验室内洁净度要求功能。组合式空调机组含有初效过滤新风段、中效过滤段、表冷段、加热段、加湿段。鉴于二恶英极强毒性,建议实验室空调机组为全新风机组。对于有特殊温湿度要求的房间(如仪器分析室)需采用恒温恒湿精密空调。空气处理系统末端需设有高效过滤器。

  5.系统调节及控制功能

  (1)实验室应设置空调送风系统、通风橱补风系统及排风系统。

  (2)室内相对压差控制:为严格保证实验室内各个区域的压差和压力梯度,各个排风口排风量要求,送风、排风系统上应安装必要的定风量阀及可控制的风量调节阀,而不是普通调节阀。

  (3)通风橱补风、排风控制:通风橱是二恶英实验室最常用的设备实验室,对其安全性能要求也是最高的。实验室通风橱补风口、出风口及实验台排风口都应设有定风量阀,并设有防倒流措施。因不同时期,通风橱同时使用的数量不尽相同,故要求排风系统采用变频控制措施。同样原因,通风橱补风系统也采用变频措施,使之满足实验室负压要求,并满足不同数量的通风柜启停对不同补风量的要求。

  (4)实验台排风控制:需要有排风处理的实验台,应具有排风罩等设施,并且排风管上设有相应定风量阀或可控制风量阀。

  (5)温湿度控制:由于空调机组为全新风机组,实验室采用传感器检测室内送风温湿度,并达到控制室内温湿度要求。夏天采用表冷器制冷到露点除湿,并采用辅助加热升温并达到制冷除湿效果。冬季加热采用控制电加热器的功率或蒸汽加热阀;加湿采用控制电极或其他类别加湿器。

  (6)过滤器压差监控:空调箱在使用过程中,过滤网易产生积尘和杂质,积到一定的量后,引起过滤网前、后的压差过大,若不更换会引起风阻过大,送风风量降低等问题。在系统应设置实时监测滤网压差报警功能。

  (7)系统-连锁控制:系统开→排风系统打开→送风系统开;系统关→送风系统关→排风系统关;通风柜开—排风阀打开→送风阀打开→补风阀打开;通风柜关→补风系统关→送风阀关→排风阀关。

  (8)人员限制:为了保证实验室不受外界因素的过多干扰,进入实验室人员、人数都应有严格的限制;人员进入实验室,都必须经有效IC卡的确认。

  6.实验室配电

  (1)二恶英试验室设置备用电源,采用双路供电(应有自动切换功能)。

  (2)实验室总配电柜应设置在专用配电间,实验室设备,插座次专用配电盘和检修口应设置在实验区外面。

  (3)实验室应设置指示灯及应急灯,插座采用防潮防溅型插座。

  (4)空调风机、补风机、防火阀必须与火灾报警系统实行连锁,火灾发生时,火灾报警系统发出信号,风机停止运行,防火阀关闭。

  (5)低压配电系统应有良好接地功能,各金属用电设备外壳应有可靠接地,如有必要,某些专用设备(如分析仪器)设置单独接地。

  (6)对室外布置的设备及管道等应有可靠防雷接地设施。

  7.给排水

  (1)实验区水池及其他排水经活性碳吸附过滤或其他化学处理后,才能进入生活污水网。

  (2)为防止手部污染,不允许实验工作时手接触水龙头,日前国内医院广泛采用肘式、脚踏开关的龙头,还有膝式、光电及红外线控制开关。

  (3)给水管道不能直接不允许实验工作时手接触水龙头,采用肘式、脚踏开关的龙头,还有膝式、光电及红外线控制的开关。

  (4)给水管道不能直接不允许实验工作时手接触水龙头,目前国内医院广泛采用肘式、脚踏开关的龙头,还有膝式、光电及红外线控制的开关。

  总之,二恶英实验室建设还处于发展阶段,其设计理念还需不断完善与提高。