生物化工生产中

生物化工生产中（精选12篇）

生物化工生产中 篇1

在我国经济的快速发展进程中, 生物化工业在各个行业中的地位更为凸显, 生物化工产品的市场需求同时也在相应的增加, 伴随而来的是生物化工生产的耗能高、排放高等多种社会问题和经济问题。生物化工行业的能源消耗主要包括焦炭、电力、石油和天然气等, 各种能源消耗中焦炭、电力、石油、天然气的占比分别是:50%、32%、18%, 生物化工行业的主要废弃物为:废砂、粉尘、废气和废渣等。基于可持续发展理念, 依据清洁生产方式, 针对多种资源和废弃物开展综合利用的活动过程, 主要特点是开采量低、利用率高、排放量低等, 其生产本质属于生态经济[1]。随着经济社会的发展, 以及科研技术水平的进步, 不断的实践与探索充分向我们证明了, 解决当下经济发展过程中节能及减排的问题, 最关键的手段还是在于利用技术及设备来实现对能源使用情况的总体控制。

1 生物化工行业节能减排问题形成原因

生物化工行业是造成我国经济社会发展产生严重污染现象的主要源头之一, 换言之, 现阶段我国国内生物化工行业的高能耗、高排放及高污染行为现象, 实际上就是对当下我国节能减排问题的一种对称映射。具体来分析, 其涵盖了工业生产过程中的每一个环节、每一项流程, 它与整个经济社会发展所处的行业环境是分不开的。

1.1 生物化工行业监管政策不完善, 行业生产运营标准较低

总体上来看, 主要表现为从中央到地方各级管理部门, 在生物化工行业的监管层面上力度还是不够, 或者说是许多政策标准执行不到位。尤其是在我国中西部地区, 常常受限于地区经济发展水平低等缘故, 再加上技术上的缺陷, 导致整个行业市场环境相对比较混乱, 在这种局面下, 无法有效实施相关政策规范, 所以造成大多数企业的行为和生物化工产品质量比较差。具体而言, 则体现在产业政策、税收政策等方面的不合理性, 包括产业质量标准、能耗与排放等标准的设置等, 标准都相对比较低。

1.2 企业规模普遍较小

企业规模小, 这也是造成生物化工行业节能减排的一大原因。尤其行业进入门槛较低, 导致现阶段整个生物化工行业普遍呈现为规模小、技术落后、产业分散等基本情况。在这种局面下, 企业在生产过程中, 以及生产中所使用到的生产、采购设备、先进技术, 也势必会受到较大的限制, 所以也就难以形成规模经济。最终造成企业所生产出来的产品科技含量低, 且运营成本高。相应的制约着企业在高质量材料、节能生产设备与选材上的费用支出。总体上来看, 企业规模普遍较小是导致生产过程中大量资源受到限制/出现浪费/节能环保投入不足的一项重要原因。

1.3 设备十分落后

对于生物化工行业企业来说, 最为看重的就是技术设备。然而, 当前生物化工行业企业普遍存在这一项问题, 就是产品生产过程中使用的设备普遍落后。具体表现为, 生产工艺、节能设备、废物处理设备比较落后。当然, 出现这一局面的原因, 正如上述所言, 还是在于企业规模小的缘故, 由于企业规模小、经济实力低, 也就决定着企业无法拿出更多的资金来购买先进设备。此外, 再加上企业节能减排意识较为薄弱, 不愿意增加对废弃物处理设备的投入, 继而进一步加剧了污染物的排放[2]。

1.4 生物化工技术水平较低

技术水平的落后代表着能源利用效率较低, 导致高消耗。在这种企业生产环境下, 企业高能耗式的生产方式, 必然会产生大量的资源浪费现象。随着经济社会的进一步发展, 市场需求量的增大, 为了能够满足市场需求, 企业势必会消耗掉更多的原料, 从而进一步加快了对这一类能源的消耗速度。在这种局面下, 生物化工技术水平低, 必然会伴随大量高污染的产生。

1.5 化工设备的高复杂特点和高强度

市场对于化工设备的需求更多的体现在对化工设备的复杂性和强度等方面, 在生物化工行业的技术和设备无法对上述要求实行满足时, 能耗浪费、环境污染、废弃物大量排放等现象会逐步出现。此外, 受限于生物化工行业的特殊性, 以及化工设备的高复杂特点、高强度作业, 再加上大多数中小规模企业内部管理、组织结构不健全, 比如在原料的采购和储存环节, 落后的一套模式还在被沿用, 这也是造成大量污染源、废弃物排放的重要原因。

1.6 企业管理落后和员工素质低下

目前很多企业在管理中并不能实现有效的组织生产, 且没有制定节能减排计划, 更加不具备这一意识[3]。生物化工生产中员工的素质普遍比较低, 能力差异较大, 很难保证设备的正常使用, 不能够严格遵守工艺操作规程, 极易导致废品率的上升。

2 循环经济基础上的生物化工生产中节能减排模式

2.1 在循环经济生物化工生产中节能减排模式基础上的理论内涵

关于循环经济基础上的生物化工生产中节能减排模式, 可以从四个层面来解读, 分别是企业的价值观、企业的经营观念、企业的文化、企业的市场行为。总体来概括, 就是指企业观念、企业文化、企业行为情况、企业所处社会环境与期望值之间的差距。而该理论注重和强调的是, 尽可能的保障企业各层面的活动行为一致性, 即企业理念、企业文化、企业行为、企业环境合法、合情、合理。当然, 。笔者以为, 最为核心的还是在于企业的理念, 即要求企业在生产运营过程中, 尤其是在节能减排工作管理中, 需要鉴定信念、培育意识, 建立可以对能源再造、循环使用的生产、管理制度。

无论是循环经济还是低碳经济, 归根到底所强调的还是企业生产、社会发展与生态环境的一种和谐, 一种协同进步的表现。因此, 生物化工企业生产中的节能减排, 其所要实现和达成的目标是生态经济, 生态经济要求企业在创造出自身的经济效益同时还要创造社会和生态效益, 相应的企业可以从社会和生态环境内获取更高回报。所以, 在企业内部管理制度变革以及外部环境创造营造的过程中, 一切管理工作都应当围绕着“生态”这一理念来展开, 即生态和谐管理理念, 具体一点讲, 就是指在生产管理的过程中, 应最大限度确保每一流程、每一岗位、每一位工作人员之间的和谐, 重视物质、技术、方法、工具和外界的协调与融洽[4]。

2.2 循环经济基础上的节能减排模式设计

2.2.1 企业中的循环

在生物化工生产过程中, 当下需要迫切解决的就是对原料的利用率, 以及对排放物的回收率、废弃物的处理等。因此, 在生产过程中可以引入专门用来提升材料利用率、回收率的先进技术设备, 并将其融入到每一个生产环节、工艺流程, 以更为直观的手段来改进并优化资源输出的形式。比如, 在产品产出后, 对于排放物和废弃物的处理, 需要坚持以保证能够成为企业利用的循环资源。如此一来, 便可实现业务流程充足, 确保资源在生产环节内的次序流动, 最终实现达到了生产原料节能的本初目的。在实际生产管理过程中, 可以根据每一个生产环节、工艺流程的不同情况, 区别创建水循环通道, 或者是水池, 这样做的目的主要是针对排放的固体废弃物建设精炼厂, 来提取废弃物中的重金属, 不仅可以提升废弃利用率, 且实现了企业效益、社会效益、生态效益的协同性。

2.2.2 行业中的循环

循环经济模式内的循环具体指的是制造行业中的企业相互间的资源循环, 也就是某个企业在生产中产生的废渣、废料和余热, 能够输入到其他企业内实现再利用。为了达到生物化工生产行业内的循环, 需要在生产工艺、技术、资源和废料等方面努力搭建关联性集群或是开展合作, 从而提高规模经济和节能环保的能力[5]。

3 生物化工生产中的节能减排模式措施研究

关于生物化工生产中的节能减排模式及其改进方案措施, 在这里简单以XX市某生物化工分公司的实际情况为例。该生物化工分公司位于XX市的汽车产业开发区, 公司的业务经营项目与范围, 主要是生产复杂、高强度的化工产品和加工销售。该分公司成立以来, 已经投入了上亿资金专门用于节能减排、节能减排产品地方结构调整领域, 例如在生产管理中, 倡导清洁生产, 为此专门引进了先进的技术、设备, 将绿色生物化工生产理念确立为企业的经营管理理念。目前, 该分公司从高层管理人员, 到基层各岗位作业人员, 逐步形成了全员节约的理念意识, 倡导养成节约成本、环保和社会责任等意识。因此, 该生物化工分公司在当地整个行业内起到了较好的先锋榜样作用, 内部拥有了一套适合企业发展的成本控制长效管理机制。在实际实施上, 尤其该分公司的产量比较大, 经济实力相对较强, 所以其使用的生产设备、工艺流程也相对比较先进, 很好的确保了生产产品的高合格率。

在这里, 结合着上述生物化工企业的实际情况, 以及其在循环经济节能减排上的成功经验, 简单为众多中小规模的生物化工企业提出几点建议对策。其中的许多方面值得国内同行企业借鉴和学习。第一, 企业需要转变经营管理理念。从高层管理者, 到基层工作人员, 均需要制定一套完备化的理论体系, 强化对企业全员的节能减排意识的培养, 让企业管理者、各岗位员工逐步养成循环节能减排的意识, 体现在每一个工艺流程和操作细节上。第二, 当地政府管理部门需要加大相关行业政策的支持力度, 因为节能减排、低碳环保, 大力发展生态经济, 贯彻落实可持续发展理念, 并不是企业自己的事情, 这是一项全社会的大事业, 自然需要政府部门充分发挥出职能带头作用。对此, 当地政府需要采取一切可利用的措施、手段, 进一步鼓励生物化工生产中节能减排设备的投入和技术创新, 立足于行业实际, 结合着生物化工企业的自身发展特点, 建立政府节能减排政策响应机制。比如, 可以出台相关的税收减免等优惠政策, 鼓励中小规模企业引入先进的技术、生产设备等。第三, 实现全程控制管理。循环经济内的基本指导原则是减量、重用、回收三大原则。从三大原则出发, 节能减排企业内部的全过程控制。首先是减量, 这一点需要从源头来控制, 在实施上, 可以采用市场上最新的节能降耗工艺技术, 比如环保类生物化工材料。其次是重用, 这一点主要体现在生产全过程中, 强化每一个工艺流程对循环经济理念的融入, 注重对材料和能源的重复利用。最后是回收, 这一点主要体现在控制输出方面, 强化对废弃物的处理, 控制污染排放。

4 结语

生物化工行业属于高耗能、高污染、高排放行业, 因此其成为了我国重工业节能减排的首要解决对象, 行业政策的不完善、行业标准较低;原料质量差, 材料存储方式落后;设备装置不先进, 技术水平低下以及环保意识薄弱, 节能减排投入不足, 排放物处理方式不合理等都是其影响因素。应根据以上因素制定相应生物化工生产问题解决策略, 确保生物化工产业能够实现健康、可持续发展。

参考文献

[1]于泳波, 徐凤菊.基于循环经济的生物化工生产中节能减排模式研究[J].武汉理工大学学报, 2010, 04:91-94.

[2]张立波, 温平, 支晓恒, 荣丽辉, 范琦.生物化工强国正在崛起透过2010中国国际生物化工博览会看中国生物化工业的发展[J].生物化工技术, 2010, 07:814-817.

[3]李元元, 陈维平, 黄丹, 罗杰, 柳哲, 陈永成, 刘启平, 苏仕方.生物化工行业的节能减排现状及对策分析[J].生物化工, 2010, 11:1141-1147.

[4]姜玉林.绿色化学工程与工艺对化学工业节能减排的促进作用研究[J].工程技术:引文版, 2016 (5) :00006-00006.

[5]赵雯蔚.化工企业节能减排投入与产出绩效评价研究[D].南京理工大学, 2014:111-112.

生物化工生产中 篇2

姓名：杨路娟专业：应用化工技术学号：20110931081034 控制化工工艺参数，即控制反应温度、压力，控制投料的速度、配比、顺序以及原材料的纯度和副反应等。工艺参数失控，不但破坏了平稳的生产过程，还常常是导致火灾爆炸事故的“祸根”之一，所以严格控制工艺参数，使之处于安全限度内，是化工装置防止发生火灾爆炸事故的根本措施之一。

1、温度失控

温度是石化生产中主要控制参数。准确控制反应温度不但对保证产品质量、降低能耗由重要意义，也是防火防爆所必需的。温度过高，可能引起反应失控发生冲料或爆炸；也可能引起反应物分解燃烧、爆炸。温度过低还可能是某些物料冻结，造成管路堵塞或破裂，致使易燃物泄漏引起燃烧、爆炸。

从以下三个方面采取相应措施。

1有效去除反应热，防止超高温。2正确选用传热介质。3防止搅拌中断。

2、压力控制

压力是化工生产的基本参数之一。在化工生产中，有许多反应需要在一定压力下才能进行，或者需要用假牙的方法来加快反应速度，提高效率。因此，加压操作在化工生产中普遍采用，所使用的塔、釜、器、罐等大部分是压力容器。超压也是造成火灾爆炸事故的重要 原因之一。

因此，为了确保安全生产，不因压力失控造成事故，除了要求受压系统中的所有设备、管道必须按照设计要求，保证其耐压强度、气密性。

3、进料控制

①进料速度；对于放热反应，进料速度不能超过设备的散热能力，否则物料温度将会急剧升高，引起物料的分解，有可能造成爆炸事故。进料速度过低，部分物料可能因温度过低，反应不完全而积聚。

②进料温度；进料温度过高，可能造成反应失控而发生事故；进料温度过低，情况与进料速度过低相似。

4、控制原料纯度

许多化学反应，由于反应物种危险杂质的增加导致副反应、过反应的发生而引起燃烧、爆炸。

①原料中某种杂质含量过高，生产过程中易发生燃烧爆炸。如生产乙炔是要求电石中含磷量不超过0.08%，因为磷（即磷化钙）遇水后生成磷化氢，它与空气燃烧，可导致乙炔-空气混合气爆炸。

②循环使用的反应原料气体，如果其中有害杂质气体不清除干净，在循环过程中就会越积越多，最终导致爆炸。如空分装置中液氧中的有害物（烃）含量过高，就会引起爆炸。这需要在工艺上采取措施，如在循环使用前将有害杂质吸收清除或将部分反应气体放空，以及加强监测等，以保证有害杂质气体含量不超过标准。

有时为了防止某些有害杂质的存在引起事故，还可采用稳定剂的办法。

生物素在畜禽生产中的应用 篇3

1. 生物素的来源

动物体内的生物素主要来源于天然饲料和饲料添加剂，少量由消化道微生物合成。天然饲料中生物素含量存在较大差异，其中鱼粉、菜籽粕、米糠饼和啤酒酵母中生物素含量相对较高；而玉米和小麦中生物素含量很低（如表1所示）。动物性饲料中，生物素的可利用率普遍较高；而植物性饲料中，玉米的生物素可利用率高达100%，大麦和燕麦的生物素可利用率仅为20%～30%，小麦的生物素可利用率几乎为零。因此，当以麦类尤其是小麦作为日粮主要组成成分时，动物对生物素的利用率受限。饲料添加剂中的生物素主要是通过化学方法制备获取，含量可达97.5%以上。具有生物学活性的2%d-生物素是以淀粉、糊精或乳糖等为载体，用喷雾法或稀释法制得的饲料添加剂。动物肠道微生物能合成生物素，但合成的生物素利用率较低，因而不能满足机体代谢和生产需要，必须在日粮中额外补充。

2. 生物素的吸收与代谢

自然界存在的生物素有游离态和结合态两种形式。结合态的生物素常与赖氨酸或蛋白质结合，不能被动物直接利用，必须经过生物素降解酶分解，释放出游离生物素后才能被利用。McCormick（1975）报道，大鼠日粮中多余的生物素只有部分在肝脏中被氧化，而大部分将通过尿液迅速排出体外。Kornegay（1986）报道，在猪的盲肠中注入标记生物素，只有少量生物素被吸收或随尿液排泄，大部分都出现在粪便中。Bryden（1989）研究指出，在鸡日粮中添加结晶生物素或高水平生物素，其主要吸收位点在十二指肠；而在日粮中添加低水平生物素时，则主要在小肠远端被吸收。Misir等（1984）研究还认为，日粮中的纤维素可能会影响动物肠道对生物素的吸收。此外，动物肠道中可能也存在消耗生物素的生物体与动物机体竞争生物素，导致动物出现生物素缺乏症。

3. 生物素的营养功能

早在1977年，Brooks在妊娠母猪和泌乳母猪日粮中分别添加0.25毫克/千克和0.15毫克/千克生物素，结果表明，母猪肢蹄病的发病率降低了28%，并且产仔数增加，同时哺乳期缩短，发情率提高。近年来，众多研究结果也证实，生物素具有提高生产性能、增强机体免疫能力、改善肉品品质和维持肢蹄健康等营养生理作用。苟兴能等（2012）研究指出，在育肥猪屠宰前60天的饲料中添加0.5毫克/千克生物素，能有效提高育肥猪的生长速度并能改善猪肉品质。于会民等（2005）在1日龄艾维茵肉仔鸡日粮中添加不同水平生物素（0.3毫克/千克、0.9毫克/千克和2.7毫克/千克），结果表明，生物素可以促进肉仔鸡胸腺、法氏囊和脾脏的发育；提高血清球蛋白水平、新城疫抗体滴度和血清IgG水平；提高血液中B、T淋巴细胞转化率；提高血清甲状腺素（T4）、三碘甲状原氨酸（T3）、生长激素和皮质醇水平。郭小权等（2012）研究发现，在高能量低蛋白质蛋鸡日粮中添加0.3毫克/千克生物素后，可显著影响脂肪肝出血综合征患鸡的脂类代谢，一定程度上对其具有预防作用。朱勇文等（2012）在1～14日龄北京鸭日粮中添加不同水平的生物素，结果表明，随着生物素水平提高，北京鸭日增重和日采食量显著提高；以日增重为衡量指标，通过分析得知生物素适宜添加水平为0.186毫克/千克；生物素缺乏会引起眼部、羽毛、腿部和肝脏病变，并产生脂肪肝肾综合征。杨柯等（2009）在荷斯坦奶牛日粮中添加30毫克/千克生物素，结果显示，奶牛产奶量和乳成分中的乳蛋白率、血糖含量显著提高。

4. 畜禽对生物素的需要量

畜禽对生物素的需要量主要受动物类型、遗传基因、健康状况、日粮组成和加工储存等因素影响。我国农业部第1224号公告规定，d-生物素在配合饲料或全混合日粮中的推荐添加量（以维生素计）：猪0.2～0.5毫克/千克，蛋鸡0.15～0.25毫克/千克，肉鸡0.2～0.3毫克/千克。生物素缺乏容易导致动物出现皮炎、脱毛等症状，肉鸡甚至会发生脂肪肝肾综合征和猝死症。腿部损伤是猪缺乏生物素的典型症状，而胫骨粗短是家禽缺乏生物素的典型症状。随着现代养殖业逐渐向集约化和规模化饲养方式转变，对饲粮中营养素水平提出了更高要求，因而实际生产中畜禽对生物素的需要不容小觑。

生物化工企业清洁生产分析 篇4

一、清洁生产的概念和作用

清洁生产是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施, 从源头消减污染, 提高资源利用效率, 减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放, 以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。它将综合预防的环境战略, 持续应用于生产过程、产品和服务中, 以增加生态效率和减少对人类及环境的危害。企业实施清洁生产, 不仅可以节约能源和资源、减少污染、降低成本, 还可以显著降低污染治理设施的建设和运行费用, 并有效解决污染转移的问题。

二、生物化工企业清洁生产开展情况

某生物化工企业自2010年开始开展清洁生产审核工作。该企业的主要产品有异VC (D-异抗坏血酸) 、VC (抗坏血酸) 和D-核糖, 并拥有世界先进水平的多项发明专利, 其中异VC系列产品目前已占到国内60%以上的市场份额和国际55%以上的市场份额。

审核过程中, 在对该企业各分公司的实际生产状况、环境影响大小、原辅材料消耗、清洁生产潜力大小、投资费用、外部环保要求等方面进行综合分析后, 确定了审核重点, 从淘汰原有破旧设备、改造技术工艺、降低原辅材料消耗、减少相应的废弃物排放量、降低工人劳动强度、提高原料利用率、进一步优化生产工艺流程等方面进行审核。

根据该企业的实际情况和清洁生产审核的原则, 共确认清洁生产方案103项, 其中无、低费方案94项, 中、高费方案9项, 方案全部实施共投入资金8 972.5万元, 预计可实现经济效益2 112.96万元, 当年即取得了节约能耗等综合收益891.89万元, 较好完成了清洁生产审核的预期任务。清洁生产审核后的各项生产数据表明, 该企业产品能耗有所下降, 排污量明显减少, 其中甲醇单耗降低了0.1 t/t, 发酵收率和VC钠精制收率分别提高1%, 废水产生量减少了3.2 t/t, 年节约新鲜水用量5 070 t, 年节电2 948.98 k W·h, 年节标煤13 566.5 t, 取得了明显的经济效益和环境效益。

三、企业清洁生产实施过程中存在的问题

1. 对清洁生产缺乏深入认识。

仍以上文企业为例, 由于之前对清洁生产缺乏深入认识, 该企业并不是积极主动地开展清洁生产审核工作, 企业部分领导和员工认为清洁生产就是企业出钱对污染物进行治理, 没有认识到清洁生产是提高企业整体素质和增强企业竞争力的重要措施, 这种观念将有可能影响到企业下一步的持续清洁生产工作。如该企业的能源消耗问题, 由于设备陈旧、技术落后, 企业能源消耗过大, 特别是VC和异VC生产成本中, 能源成本约占总成本的30%~40%, 该次审核中已将涉及能源消耗的问题列出, 但由于各方面原因, 并没有实施。

2. 资金不足也是阻碍清洁生产持续进行的原因。

如该企业生产过程中产生的菌丝蛋白废液, COD浓度高, 难以进入污水处理厂进行处理, 可通过资源化利用的途径提取菌丝蛋白, 这样不仅可以处理这部分废液, 还可以取得较好的经济效益, 但由于投资较大, 该企业目前对此项目暂不考虑实施。

3. 由于清洁生产涉及清洁生产方法学、生产工艺与技术、生

产经营管理、财务分析等领域, 要求从事清洁生产工作专业技术人员具有较强的专门知识。但目前的生物化工企业由于缺乏专业清洁生产人才, 现有部门职能很难适应生产全过程中推行清洁生产的需要, 企业各部门的参与配合程度又有限, 因此, 在推行清洁生产时大多企业强调环境保护在清洁生产活动中的重要性, 也不可避免地使员工误解清洁生产与末端治理相同, 都是解决污染的手段。

四、企业清洁生产存在问题的应对措施

1. 加强清洁生产宣传教育, 提高全员技术水平。

通过现场讲座、网络交流、知识竞赛等方式, 加强对清洁生产的概念和作用的宣传培训, 不断提高全体员工对清洁生产的认识;对于在清洁生产工作中成绩突出的集体和个人给予表扬, 为企业主动开展清洁生产创造良好的环境。

2. 推进清洁生产技术创新, 加大资金投入力度。

采用先进技术是推行清洁生产的重要环节。企业要加强与国内外先进企业的对标管理, 或与自身历史状况相比, 深入分析企业存在的问题, 在与环保部门、科研院所、高校以及国内外同类企业等之间交流和合作的基础上, 加大对清洁生产技术的研发, 建立清洁生产信息和技术服务体系, 及时沟通信息, 推行清洁生产的成功经验, 提高清洁生产水平。

在资金筹集方面, 企业除积极争取国家政策资金外, 还应广泛运用多种形式拓宽投资渠道, 筹集建设经费。如积极申请由省、市部门立项投资, 部分项目还可引进外资, 争取世界银行、亚洲银行和国外政府的贷款与赠款等。

3. 结合现代企业制度, 推动清洁生产。

化工清洁生产 篇5

绿色化学与清洁生产技术在工业中的应用与发展自20世纪70年代以来，国际上开始出现了有关绿色化学与清洁生产的提法．其后，各国相继出台了有关清洁生产及其实施的相关政策．清洁生产称得上是一次前所未有的产业革命，它的出现，使工业污染控制战略出现了根本性的变革．如今，清洁生产已引起了各国政府的高度重视，成为国际环境保护的一个潮流和趋势．

1、清洁生产的本质

清洁生产是一种新的污染防治战略，它是一种工业与环保相结合的生产方式，着眼于利用资源削减和再循环手段将先前的污染治理转向把污染降低或消除在生产到消费的过程中，它包括清洁的能源、清洁的生产过程和清洁的产品．清洁生产是一种新的创造性思想，将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减少人类危害及环境污染的风险．清洁生产技术的实施主要包括以下几个过程：在产品设计时，选择无污染的替代产品；对生产过程，要求节约原材料和能源，选择无毒无害的原材料，淘汰有毒原材料，减降所有废弃物的数量和毒性；对产品，要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响；对服务，要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中．这样可使清洁生产即可以满足人类要求，又可以合理利用资源和能源，并保护环境．但是清洁生产只是一个相对的概念，其清洁的工艺和清洁的产品，以及清洁的能源是和现有的工艺、产品、能源比较而言的．它本身是一个不断完善的过程，随着社会经济的发展和科学技术的进步，需要适时的提出更新的目标，争取达到更高的水平但它最终目的是从生态一经济大系统的整体优化出发对物质转化的全过程不断采取战略性、综合性、预防性措施，以提高物料和能源的利用率,减少以及消除废物的生产和排放，降低生产活动对资源的过度使用以及对人类和环境造成的风险，实现社会的可持续发展．

2、清洁生产的必要性

目前在我国尤其在西部的整个工业生产体系中，发展模式依然是传统的，大量消耗能源和粗放型的生产，这是造成工业污染的主要原因．长期以来，人们只

是采取“先污染后治理”的方式，而疏忽了生产过程中污染的防治．虽然对污染防治也产生了一定的效果，但是，其付出的代价也很大，而且存在着许多无法避免的缺点，有时甚至得不偿失．首先，末端治理需要较多的投资，且建设周期长，运行费用高，经济效益低，直接影响企业治理污染的积极性；其次，生产过程中本来可以回收利用的原材料没有得到回收利用，而是随着“三废”排入环境或被废弃掉，造成资源和能源的极大浪费以及环境污染的加剧；再次，末端处理废物有一定的风险性，如废物填埋和贮存过程中可能造成泄漏等；最后，采用落后的工艺和设备进行生产，可能使工人处于有毒、有害的工作环境中，生产的产品可能使用户的健康受到损害．

由此可见，传统的工业生产方式存在着很多弊端，这种末端治理方式是短视行为，不利于可持续发展．

由于末端治理的污染防治策略存在着许多无法避免的缺陷，因此，为了人类社会的可持续发展，迫切需要采取一种新的生产方式来改变这种状况．而清洁生产恰恰适应这种需求，它的起点就在于防止污染的产生，强调在污染发生前就削减它．由于对生产过程与产品采取了预防性的集体战略，从生产的选料、能源及产品的生命周期进行分析，因而会减少甚至避免了生产过程中出现的危害及后期治理过程中出现的麻烦和浪费．从目前相关报道看，清洁生产不仅可以降低产品成本费用，减少末端治理的浪费，提高资源利用率，而且可以大大降低其再生产过程中对人的危害．尤其对于经济不太发达没有能力支付后期治理所需大量资金的发展中国家来讲，清洁生产方式更显出其巨大的优越性．

3、清洁生产的应用

目前，国内一些比较有远见的企业已开始尝试使用清洁生产技术，取得了很好的效果，尤其在制革、电镀和化肥等一些污染较大的生产工业中，经实践证明，清洁生产技术的应用，不仅大大降低了污染物的排出量，而且减少了原料耗费量，节约了能源，降低了生产成本，使资源利用率不断提高，产生了很好的经济效益和环境效益．

据统计，我国制革工业每年排放超过7000万t废水，废水中COD达15万t，BOD为8万t，SS为12万t，铬为3500t，硫为5000t，是我国工业污染的大户．清洁生产的实施，取得了很好的效果．如今，制革工业迫切需要调整产业结构，使

其从数量主导型转到质量、品种出口效益为主型，由粗放型到集约型的转变，把污染末端治理消除在生产过程中，摒弃高消费、高投入、高污染的生产模式．从河南新乡黑田明亮制革有限公司的改革来看，经采用清洁生产技术后，取得了很好的效果．用水量降低45，废水排放量减少了50，硫的排放量降低了65，节约红矾20～30，使铬的排放量减少了55，消减了燃料污染且成品革产品中不含致癌物质．同时，由于简化了生产工序，使生皮到蓝皮的生产周期减少2～3d，增加了产品产量．由于生产过程中采取的清洁生产技术使废水排放量大大减少，不仅减轻了环境水体污染而且使末端治理费用明显减少，取得了很好的经济效益和环境效益．

总之，通过综合利用资源、能源、改革工艺和设备，充分利用物质循环，加强管理，改革产品体系等一系列清洁生产技术后，不仅能够提高产品数量和质量，大大提高企业利润，同时还能够获得很好的环境效益，使经济和环境都得到可持续发展．

4、清洁技术发展前景

由于各国政府的大力支持，联合国工发组织和联合国环境署启动的国家清洁生产中心项目在约3O个发展中国家建立了国家清洁生产中心，这些中心与十几个发达国家的清洁生产组织构成了一个巨大的国际清洁生产网络．现在，全球没有开展过清洁生产的国家或地区已为数不多了．我国于1997年4月国家环保局发布了《关于推行清洁生产的若干意见》，1999年5月国家经贸委发布了《关于实施清洁生产示范试点的通知》．联合国环境署1999年1O月在汉城举行了第六届国际清洁生产高级研讨会，会上出台了《国际清洁生产宣言》．中国国家环保总局王心芳副局长代表中国政府在《宣言》上郑重签字，表明了我国政府大力推动清洁生产的决心．陕西、辽宁、江苏、本溪、太原和沈阳等省市制订和颁布了地方清洁生产的政策和法规．

据不完全统计，我国已在2O多个省、市、自治区的2O多个行业、400多家企业开展了清洁生产审计，建立了2O个行业或地方的清洁生产中心，1万多人次参加了不同类型的清洁生产培训班．

清洁生产今后发展的重点是机制创新．各国政府过去在推行清洁生产中主要采用供给侧方式，这种方式未能有效地广泛推动清洁生产．在我国已经加入WTO的大形势下，企业家对市场竞争的认识和体会有了较快的提高．如果政府部门能因势利导，建立以市场运作为基础的推动机制，清洁生产在我国的发展前景必然看好．

5、存在问题

化工安全生产与管理探讨 篇6

随着经济的发展，社会公众对化工企业的安全生产有了更高的要求。加强化工安全生产与管理，能在有效降低产生风险的基础上，提高化工产品的质量。当前，大部分化工企业都对安全生产的重要作用有一个充分认知，并在企业的实际生产活动中大力宣传安全生产，积极培养高素质的生产人员。但在化工企业的实际生产过程中，仍然存在较多安全隐患，因而必须加强化工安全生产及管理。

1、化工安全生产的重要意义

化工产业的发展状况，在一定程度上影响着人民生活的正常运转。人民的生活工作中，随处可见化工产品的存在，包括服装染料、化学试剂、食品添加剂等。在化工行业快速发展的同时，化工安全生产管理的重要地位也在不断突显。一方面，由于化工生产通常是在较为恶劣的环境下进行，并且所接触物品大多有毒、易燃、易爆，一旦操作失误，极易造成重大安全事故，因而仍存在较多安全隐患。另一方面，化工安全生产与管理符合“以人为本”的现代化管理要求，对培养高水平管理人员、促进化工企业可持续发展有着重要推进作用。因此，为了增强化工生产的安全系数，降低安全事故的发生几率，全面实施化工安全生产与管理是极为必要的。

2、化工生产中存在安全隐患分析

2.1化工原料及产品危险系数高

在化工生产中，涉及到的原料基本都具备一定腐蚀性且易燃易爆等特点。据统计，当前全球各行各业中已应用到的化学物品多达600万种。其中，约有7万种化学物品应用最为广泛，而在国内就有3万种左右。而其生产的化工产品多为危险物品，一旦在其生产、运输、存储等任一环节出现差错，都极有可能导致安全事故的发生。

2.2高温、高压设备多

化工产生主要是在高温环境下进行，经高压设备完成生产活动。在这个过程中，必须严格按照规章制度进行设计、操作，一旦出现违规操作或生产不达标现象，都有可能造成重大安全事故。同时，一些化工企业由于条件许可，在安全生产方面投入较多资金，但随着市场竞争加剧，企业经济效益降低，用于安全管理的经费逐年递减，致使安全设备老化、技术落后，化工生产环境恶劣。另外，部分化工企业为了节约成本，忽视了安全生产的重要性，过于削减安全生产及劳保经费，致使化工生产的安全性得不到保障，形成安全隐患。

2.3人的不安全行为

当前，在化工生产中，70%左右的安全事故主要是由人为原因造成。其中，管理者安全意识缺失、生产人员素养不高为主要问题。一些化工企业的领导者，过于强调化工生产的经济效益，忽视了生产的安全性，在经济效益与安全管理发生冲突时，以生产的经济效益为主。如使用超出使用年限的设备，操作人员违章操作，违章指挥等，最终造成安全事故的频发。安全事故频发也是影响化工企业经济效益的重要影响因素。

2.4化工生产工艺复杂

化工生产的工艺极为复杂，要求生产人员必须严格按照程序进行操作，因为一旦出现任何操作，都有可能造成生产事故的发生。化工生产通常由多道工序组成，每道工序涉及设备及操作步骤较多。从总体上看，化工生产工艺的参数多、操作复杂、流程长。因此，在化工生产中必须遵照操作规范，开展化工生产活动。并且，相关安全管理人员需加强操作现场的安全管理，严格检查各个环节的安全状况，及时纠正其中存在的操作偏差行为，以此来防范安全事故的发生。

3、加强化工企业生产管理安全的对策

3.1强化安全生产意识

化工企业的领导者及相关管理人员应及时更新观念，充分认识到安全生产的重要性，将其与企业的长期发展联系起来，结合化工企业的发展需求及财力状况，合理增加安全管理投资，并鼓励员工学习安全知识，最大限度提升企业的生产安全性。而作为化工企业的生产操作人员，自身也应积极学习新的安全知识及技能，将其应用到实践中去，主动配合安全管理人员的工作，通过多方共同努力，为化工企业的生产安全提供可靠保障。

3.2加强对员工的安全培训

化工企业应重视对员工的安全培训，结合实际生产活动，制定切实可行的培训方案，提升企业员工的整体操作水平。同时，相关管理人员应根据不同部门需求，制定完整的规章制度，整合多种资源，有针对性地提升不同岗位员工的业务水平。具体而言，化工企业可在企业内组织安全知识宣传活动，通过安全讲座，增强员工的安全生产意识；加强与相关企业合作，共同培养高水平的化工生产人才；加强与高校合作，借助高校教育资源，培养出符合化工企业实际需求的高素质化工人才。

3.3加大安全生产宣传力度

加强对员工的消防安全教育，结合不同化工企业的生产特征，制作与之相应的安全生产资料，并通过宣传栏、墙报等途径进行安全宣传。制定安全生产考核体系，对于化工企业内不同岗位员工，选取不同的考核标准，以增强安全考核的实用性。同时，在员工安全教育中，积极应用多种现代化媒体教学技术，穿插实际案例进行安全讲解，让员工深刻体会到安全生产的重要性，结合化工生产中出现最为频繁的问题，传授员工相应的解决措施，有效提升员工对生产中安全事故的分析、处理能力。

3.4加强安全管理，及时排查安全隐患

提高化工企业的安全管理效率，定期开展安全生产巡查工作，重点检查生产中的关键环节及相关生产设备，掌握化工生产各个环节的实时动态。对于生产中涉及的危险化学品，应采取有效的安全管理措施，并确保各项措施落实到位。同时，安全管理人员在对生产各环节进行检查时，应记录下相应的检查情况，并在审核无误后，对记录中反映的问题组织研讨会，共同研究解决措施，及时进行整改。对于其中难以进行整改部分，作出详细报告，由相关部门制定整体改进方案，其他部门进行配合，协调完成整改工作。在完成对安全隐患的整改工作后，需由相关整改人员将整改完成报告提交安全管理部门，由负责人确认无误后签字、存档，以此来确保整改工作的落实到位，形成闭环。

（作者单位：1.常州市天成安全评价有限公司；2.常州制药厂有限公司）

作者简介

朱明敏（1983.10-），男，汉，江苏常州，工程师，本科，研究方向：安全管理、安全咨询、安全评价等方面。

浅析石油化工生产中节能管理 篇7

一、石油化工生产中节能管理重要性的分析

一般来说, 对于石油化工产业的高耗能、高污染本身来说, 在化工产品生产的每一个阶段中都可能存在生产工艺不够优化或者相关的节能技术利用不到位等情况, 如在进行石油化工生产过程中, 由于某些设备的密封性、保温性达不到生产标准就会造成能量的损耗。据计算, 一个小泄露点, 一个时泄露423K的饱和蒸汽15kg, 就相当于每年损失标准煤16.4t。如果化工生产中出现化工原料或产品的泄露, 不仅会造成能量的损失, 还会造成对环境的污染, 因此, 要严格加强管理, 防止泄漏的发生。可见, 对于石油化工产业节能管理的研究, 也能够保证石油化工能源的有效开发, 进而能够石油化工产业的可持续性

二、国内石油化工生产企业中节能管理的问题

(一) 总能源利用效率相对较低

与欧美等石油化工行业技术先进国家相比, 我国的总能源利用效率低约1 0-1 5个百分点, 实际利用效率仅为3 0%左右。例如:在石油利用效率方面, 我国国内生产总值每升高一千美元需要消耗石油0.2 6工, 约为日本的2.3倍、美国的1倍, 印度的0.2倍。同时, 在国内石油化工企业的生产过程中, 产业体制、资源约束、结构不合理、生产技术落后等问题长期存在, 严重影响了节能工作的有效开展。

(二) 节能管理基础较为薄弱

由于我国对于石油化工生产节能工艺的研究还处于发展阶段, 某些先进的节能工艺仅适用于大规模的石油化工企业, 对于中小型企业节能管理体系建设的研究还不够完善, 一些节能监管部门也存在职能不到位、力量薄弱等一些现实问题, 最终造成石油化工产业的发展不够绿色、节能, 不能够满足现代化企业的发展要求。

同时, 在石油化工企业节能工作的基础管理方面, 定额、计量、监测与统计等相对薄弱, 在石油化工生产工艺方面也存在着一定的缺憾, 进而造成节能工作不能够从生产源头进行控制, 同样不利于全员节能意识的培养。

(三) 石油化工生产工艺的管理不够先进

除了上述问题以外, 由于石油化工生产对于节能管理不够重视, 自身对于生产工艺节能管理的研究不够深入, 最终导致石油化工生产中存在着资源浪费的现象。如没有对化工生产中所产生余热进行有效回收, 并未对化工生产废水中的化学品进行综合沉淀并利用、对于催化剂的过度应用等等, 均会造成一定的资源浪费。

三、化工生产中节能管理的措施

(一) 余热回收与生产节能

在石油化工企业的生产中, 余热回收是不容忽视的关键节能技术之一。石油化工企业的生产过程中, 余热主要来原于各种化学反应的放热现象, 例如:高温生产工艺产生的热物流;乙烯裂解炉出口物料经催化裂化反形成的烧焦烟气;燃气轮机排放的尾气;大型蒸气锅炉、工艺加热炉等排放的烟气等等。在国内现阶段的石油化工生产中, 余热多数被直接排放至大气中, 不但造成了能源的浪费, 而且加剧了区域的环境污染。因此, 在石油化工企业生产中, 必须加强余热的回收与利用, 将余热转化为动能投入到生。

(二) 优化现有的石油化工生产工艺

事实上, 对于石油化工产业节能管理的根本在于对石油化工生产工艺的研究, 其主要体现于生产过程工艺控制, 包括催化反应的管理、系统节能的管理、综合利用能源的工艺设计等等。如今, 国内的一些研究机构对于石油化工生产工艺优化的研究已经具有了一定的进展, 如一些企业通过改变催化剂的形状, 减少异相催化反应时固体催化剂对流体的阻力。如国外某公司研制的一种球形的氨合成催化剂, 与不规则形状的催化剂相比, 流体阻力可减小50%, 由此也就降低了流体赢服阻力的动力消耗, 从而达到了节能的目的。此外, 控制石油化工生产的排放, 对工业“三废”进行能源计量、监控, 并且对其进行循环吸收并且加以利用, 同样能够得到石油化工生产节能的要求。

三、总结

综上, 对于石油化工生产节能的研究对于石油产业的可持续发展来说具有一定的价值意义。本文仅简单论述了石油化工生产中节能管理的问题, 并提出了化工生产中节能管理的措施。笔者认为, 就目前石油化工产业的发展情况来分析, 如何优化石油化工生产工艺、加强能源的综合利用率、深度挖掘石油化工生产的潜在效能才是石油化工生产技能未来发展的重要途径。

参考文献

[1]陈季梅.化工企业节能措施探讨[J].能源与节能.2011 (10)

[2]田野, 桑天保.化工行业节能现状和节能技术发展探讨[J].能源与节能.2012 (09)

现代生物技术在家兔生产中的应用 篇8

1 人工授精与胚胎移植技术

人工授精就是用器械采集公畜的精液，经过品质鉴定后，再借助器械将精液输入到发情母畜生殖道内，使其受胎。人工授精在动物育种与繁殖中的应用已有70多年的历史，它不仅改变了家畜交配过程，更重要的是能充分发挥优良种公畜的作用，减少公畜的饲养量，大大提高了公畜的配种效能，防止了生殖道传染疾病的传播，提高了母畜的受胎率，改良了家畜的群体。因此是家畜育种、繁殖生物技术中应用最为广泛的一项技术。但人工授精技术在家兔育种中的应用仅有20多年的历史[1]，尽管历史较短，但目前一些大型集约化养兔场或养兔比较集中的地区，为提高家兔的繁殖力，大都采用人工授精的方法，且成果显著。

胚胎移植也称受精卵移植或简称卵移植，就是将1头良种动物配种后的早期胚胎取出，移植到另1头同种的生理状态相同的动物体生殖器官内，使之继续发育成为新个体。1890年英国剑桥大学的Walfer Heape首次将安哥拉家兔的受精卵移植到比利时兔的输卵管内，并成功获得2只仔兔。此后，其它胚胎移植的动物如牛、羊等相继问世，使得胚胎移植技术跨入了具有生产意义的畜牧业领域，为畜禽良种的繁殖推广奠定了基础。目前, 家兔胚胎移植技术在我国已有成功的报道。

2 动物克隆技术

所谓克隆就是无性繁殖，即利用卵母细胞和另一动物体细胞转核法，不经过受精过程而获得新个体的方法。1997年，英国科学家Wilmut领导的研究小组通过克隆的方式获得了世界上第一个克隆羊---多莉，多莉的诞生，标志着这一技术的重大突破。克隆羊的诞生，从理论上充分证明了已分化的动物细胞仍具有全能性，在适当的条件下，通过基因重组可以发育成新的个体。这对于发育生物学、遗传学理论的深入发展产生了重大影响。

继克隆羊多莉之后，克隆动物牛、羊、鼠等在世界上多个国家先后问世。家兔因其繁殖力强、妊娠期短、很快便可获得研究结果，因而成为核移植研究的理想模型动物。兔的胚胎细胞核移植研究起步较早，Stice和Robl早在1988年就已获得世界首批6只基因型完全相同的核移植兔[2]。随后，Collas和Robl改进了核移植技术，获得了10%的移植产仔率 (230枚重组胚移植后，23只仔兔出生) [3]。常万存等以家兔16～32细胞期胚胎卵裂球为核供体，显微注射到去核卵母细胞中，获得2只克隆仔兔[4]。虽然兔胚胎细胞克隆兔早已出生，但仍然存在移植妊娠率和产仔率低等问题。特别是关于受体卵母细胞胞质状态、融合参数以及重组胚胎的培养方法对核移植胚胎后续发育的影响报道不一[5,6,7]。基于上述问题，崔奎青等对影响兔胚胎细胞核移植的相关因素进行了系统的研究，为提高核移植胚胎发育能力提供了依据[8]。

3 转基因技术

转基因技术是将外源DNA导入另一个体的基因组中，产生具有新的性状或功能的个体。自80年代初，美国科学家首次用显微注射法将DNA序列导入原核培育出转基因动物以来，这项技术引起了众多学者和生物工程公司的极大兴趣。近年来，利用转基因技术，先后培育出转基因的鼠、羊、牛、猪、鸡、兔、鱼等，为动物基因工程开辟了新的途径。

目前在转入基因的选择上主要有以下几类[9]：(1)编码蛋白基因：这类基因主要参与调节机体组织的生长发育，如生长激素基因等;(2)抗性基因;(3)经济性状主效基因，如猪和绵羊的高繁殖力基因和肉牛的“双肌”基因等，这些基因与动物的生产力密切相关;(4)治疗某些疾病所需的蛋白质基因。转基因技术广泛应用于基因治疗、基因敲除、改良家畜、提高抗病力、用作生物反应器生产药品等。

近年来，转基因技术在家兔中取得了重大成果。潘庆杰等利用精子载体法建立了乳铁蛋白的乳腺生物反应器转基因家兔模型，为利用精子介导制备转基因山羊乳腺生物反应器奠定了基础[10]。李兰等采用直接注射法，将脂质体或DMSO包裹的含山羊β-casein基因调控序列调控ht-pam的乳腺表达的载体注入成年公兔睾丸中，一个月后分别与正常成年母兔交配，共产生仔兔182只，经检测，转基因阳性率为48.2%，该方法为转基因动物的研究提供了一种简捷有效的新途径[11]。中科院上海细胞研究所的研究人员构建了含乙肝表面抗原的两种载体PMT’SA和p HBV3.0，通过显微注射导入兔受精卵雄性原核，获得了转基因当代兔 (F1代) 。中科院发育研究所陈清轩用显微注射法将SMT’PGH基因导入兔胚原核，进行不同培养基对早期转基因胚的影响和外源基因在早期胚中的滞留情况的研究。谢庆阁等构建了抗猪瘟Ribozyme基因表达载体，并将其导入家兔受精卵，探索对猪瘟病毒的抗性研究。王敏华报道用显微注射法转移抗猪瘟病毒核酶基因，获得了转基因兔，其抗病力明显提高[12]。

总之，转基因技术运用于动物遗传育种中，不仅可以加快性状的遗传改良进程，提高选择效率，还可以提高动物的抗病力。转基因动物在医学领域中的应用更为广泛，如药物的开发、器官移植等，治疗人类多种疾病。因此转基因动物育种技术的进步，不仅促进畜牧生产的发展，还可拓展家畜新的用途，为畜牧业持续健康发展提供技术力量。

4 分子遗传标记技术

20世纪80年代以来，随着分子生物学、分子遗传学的迅速发展，对基因的结构和功能的研究不断走向深入，一种新的标记方法—分子遗传标记应运而生。分子遗传标记是在分子水平上研究DNA的多态性，从而检测生物个体、品种间的差异。

分子遗传标记的方法有十多种，但从总体上分为四大类，第一类是以分子杂交为基础的标记技术，如RFLP;第二类是以PCR为基础的标记技术，如RAPD、SSCP、小卫星、微卫星等;第三类是基于PCR与限制性酶切技术结合的DNA标记，如AFLP;第四类为单核苷酸多态性的DNA标记。

遗传标记的分子生物技术主要应用于以下方面：(1)构建分子遗传图普，进行基因定位;(2)主要经济性状主基因或有害基因的检测、分离和克隆;(3)研究动物的起源进化、品种资源的保存、分析物种间的亲缘关系、杂交亲本的选择和杂种优势的预测等;(4)利用DNA标记进行辅助选择;(5)突变分析;(6)证身和父系测验等。

目前，分子遗传标记在猪、牛、羊、家禽等动物育种中的研究较为广泛，但在家兔生产中研究的为数不多。杨丽萍等[13]应用RAPD对新西兰白兔、加利福尼亚兔、布列塔尼亚配套系 (ELCO) 进行了遗传分析，发现家兔品种内的遗传相似度大于品种间的遗传相似度，且ELCO的D系与新西兰白兔、加利福尼亚兔的亲缘关系较近，聚为一个类群;ELCO的A系与B系亲缘关系较近，聚为一个类群。韩春梅、张嘉保等用13个微卫星位点对吉戎兔进行了亲子鉴定[14]。齐冰，何新等[15]对家兔早期胚胎发育的相关基因IFRG进行了克隆和表达，经诱导培养后，发现在41KDa处有特异性表达蛋白，回收融合蛋白作为抗原免疫小鼠，研究发现，该融合蛋白具有生物免疫活性。

5 生物技术在养兔业中存在的问题和发展前景

目前，生物技术在家兔育种上的应用还处于初始阶段，在技术和方法上尚存在一些缺限需要进一步完善，但这些先进的技术已经展示了美好的应用前景。可以坚信，随着生物技术研究的不断深入，其在家兔生产上的应用会越来越广泛，并将对今后养兔业的生产带来巨大的效益。因而，要注重动物生物技术的研究与开发，利用我国资源的优势，在加强基础研究的同时，使一批业已成熟的高新技术走向市场，走向农村，服务于优质高效的现代化畜牧业。在不久的将来，动物生物技术将在现代畜牧业生产中大放异彩。

绿色化工技术在化学生产中的应用 篇9

随着社会经济的快速发展, 化工行业也日益蓬勃壮大, 生产规模和产量逐步扩大, 污染物的排放对环境造成的污染越来越严重, 同时极大的影响了人类的身体健康和生命安全, 不利于化工产业的可持续性发展。绿色化工技术成为当前化工行业急需的新技术, 应用化学原理, 采取相应的措施最大限度地控制化工生产过程中污染物的排放, 降低排放物中的有毒有害物质, 有效的解决化学工业对空气、土壤、水源等环境造成的污染问题。

二、绿色化工技术的优势

1、科学利用化工原料

在绿色化工技术中科学利用化工原料是首要的优势, 也是研发绿色化工技术的关键步骤。在化学生产过程中选用无毒无害的原材料, 可以有效地降低化学生产过程中有毒有害物质的生成, 极大的减少污染物的排放量, 对解决环境污染问题具有重要的作用。随着科学技术的不断进步与发展, 许多新型的无毒无害的原材料和添加剂、催化剂、溶剂等被研制和生产出来, 例如天然的植物、生物等原材料代替有毒有害的化学原料, 既保证了原材料的绿色环保无毒无害, 还能够降低生产成本。

2、合理的使用催化剂

在传统的化学生产过程中大量的使用催化剂用来加快化学反应速度, 提高生产效率, 但过量的使用催化剂也会增加废弃物的排放, 加大对环境的污染。在绿色化工技术开发过程中重点研究了无毒无害催化剂的使用, 比如对烷基化固相催化剂的研发, 这项技术能够使催化剂达到无毒无害绿色环保, 用此代替传统的催化剂, 可以降低化学反应中污染物的生成, 同时还可以将排放的废弃物进行收集处理后再次利用, 提高利用效率, 促进化学生产的可持续发展。

3、强化化学反应的选择

在石油化学生产过程中通常使用的烃类选择性氧化, 这个化学反应产生的物质非常容易产生氧化现象, 严重破坏了化学反应生成物。为了避免这种现象的发生, 使化学生产更加环保健康, 产品质量能够得到有效的保证, 就要采用绿色化工技术, 强化化学反应的选择性, 使化学反应的生成物能够得到有效的提取和净化, 降低生产成本和能源消耗, 减少废弃物的排放, 实现化学生产的绿色环保。

三、在化学生产中广泛应用的绿色化工技术

1、清洁生产技术的应用

在绿色化工技术中采用绿色催化技术、辐射热加工技术等新型科学技术进行化学工业生产, 实现无毒无害、无污染的现代化清洁生产技术。在垃圾处理过程中采用这项清洁化工技术可以有效的降低垃圾中有毒有害物质的生成和扩散, 同时将垃圾再处理加工成可以利用的沼气, 实现废弃物的循环再利用, 既减少了垃圾对环境的污染, 还可提高资源的利用率。同样在清洁煤气化的化工生产过程中清洁生产技术可以有效的降低污染物的生成, 减少对大气的污染。在海水淡化生产过程中利用清洁生产技术生成的氢氧化镁, 不仅生产成本低, 而且不会产生污染环境的物质, 有效的避免了二次污染, 解决了我国淡水资源短缺的问题。目前清洁生产技术已经被广泛的应用到冶金工业、印染企业、风能和太阳能发电、煤气化和垃圾处理等化学生产领域中, 取得了良好的效果。

2、生物化学技术的应用

随着化工产业的发展, 化学原料的大量使用加剧了不可再生资源的消耗, 同时严重的污染了环境, 影响了人类身体健康。绿色化工技术中的生物化学技术涉及了基因、细胞和酶等先进的科学技术, 利用植物、生物等体内的生物酶和生物催化剂, 降低化学生产过程中污染物的生成和排放, 这些原材料来源于动植物, 来源广泛成本低。比如利用自然界中的生物酶代替丙烯腈制成丙烯酰胺不仅可以减少环境污染还可以降低能源消耗。在石油化工生产过程中就是采用了氯离子、葡萄糖、丙烯和过氧化氢等作为原料利用生物发酵法制成环氧丙烷和环氧乙烷, 。化学反应的生成物是左旋果糖, 不会产生氯化钙等废弃物, 化学反应的生成物成本低, 使用性能好有很高的生产和利用价值。

3、光催化技术的应用

化学物在光和催化剂的共同作用下进行的光化学反应与催化反应的有机结合, 使化学反应速度得到极大的提高。在氧气、氧化锌、硫化锌、二氧化钛等常见的光催化剂中尤其是二氧化钛的效果是最显著的, 被广泛的应用到化学生产过程中。将二氧化钛作为功能材料复合到塑料、皮革、纤维、涂料等材料中研制成无毒无害、无污染的二氧化钛光催化绿色复合材料, 能够充分发挥降解有机污染物的抗菌作用达到除臭和净化的功效, 在建筑材料、室内装饰材料、家俱以及家用产品的生产过程中被广泛的采用, 为人们生活环境的净化和环保开辟了新的天地。

四、结语

综上所述, 随着绿色化工技术的不断进步与发展, 在化学生产过程中被广泛的应用, 极大的减少有毒有害污染物的生成和排放, 降低对大气、土壤、水源等环境的污染, 减少不可再生资源的消耗, 有效的推动化工产业的可持续化、绿色化健康发展, 实现最大的经济效益、社会效益和环保效益, 对社会进步和经济发展具在积极的促进作用。

参考文献

[1]朱明乔, 谢方友, 吴廷华.绿色化学与技术在化学工业中的应用[J].化工生产与技术, 2002年第9卷第4期.

[2]任学洪.浅议绿色化工技术在化学工程工艺中的应用[J].科学中国人, 2016年12月.

[3]贺顺丽.绿色技术在化工企业中的应用[J].中国高新技术企业, 2016年第21期 (总第372期) .

生物化工生产中 篇10

1 微生物发酵的原理

用微生物方法处理粗饲料 (如秸杆) 的目的有三:一是通过微生物处理, 提高秸杆饲料的消化率, 以便用来作为草食动物的基础饲料;二是以秸杆为能量, 用微生物处理生产单细胞蛋白质饲料;三是利用微生物发酵来贮存秸杆。

微生物发酵秸秆饲料的原理是利用高活性微生物菌剂对秸杆进行发酵。在发酵中主要使用的有霉菌、酵母及细菌的一些类群。一方面发酵菌在适宜的厌氧环境下大量生长繁殖, 分泌出各种酶。这些酶通过降解多糖和木质素, 破坏其连接的共价键, 破坏了秸秆难消化的细胞壁结构, 使与木质素交联在一起的纤维素和半纤维素游离出来, 从而使秸秆细胞壁内可利用的碳水化合物和其它营养物质暴露出来, 增加与消化液接触的机会, 提高秸秆消化率或瘤胃干物质降解率, 同时又将饲料中纤维物质、淀粉及果胶等转化为各种糖类;另一方面酵母和乳酸类等有益细菌会利用分解菌类分解出来的糖类物质作为自己生长繁殖的营养物质。这些有益细菌在秸杆发酵过程中不但会通过产生乳酸、醋酸和丙酸等降低p H值来抑制有害细菌的生长, 还会将饲料的某些成分进一步合成营养价值较高或适口性较好的物质, 如蛋白质、氨基酸、维生素、有机酸、未知促生长因子等。

2 发酵菌种类及其特点

在生产中都采用多菌种混合发酵的方式。对发酵菌种要求是能够分解纤维素;能够利用有机氮转化为菌体蛋白, 合成和分泌更多的营养物质;能够改变原料的适口性;能够产生多种分解酶;不产生有毒物质;具有促生长的优势特性;菌体耐性高, 不容易自溶分解。如果用固体好氧发酵, 应选用耐高温的菌株。目前使用的发酵菌有霉菌、酵母菌、乳酸菌及放线菌等。

霉菌的孢子在可发酵碳水化合物 (淀粉、纤维素、半纤维素) 的表面在适宜的温湿条件下, 发芽、长出菌丝并由外及里的延伸。同时, 在此过程中菌丝分泌酶类, 消化吸收原料养分, 合成菌体、维生素 (尤其是VB2、叶酸、VB12等) 。霉菌能分泌淀粉酶、纤维素酶、木聚糖酶等促进纤维物质、淀粉等原料养分的降解, 释放出能够被乳酸菌、酵母菌利用的单、双糖类;酵母的发酵有有氧发酵和无氧发酵, 其主要产物有乙酸、乳酸、琥珀酸、乙醇等。酵母菌利用糖分和无机盐在极短的时间内合成蛋白质, 而且合成的蛋白质营养价值与动物性蛋白相近;乳酸菌是一类能从可发酵碳水化合物 (主要是葡萄糖、乳糖、果糖、蔗糖、麦芽糖等) 产生乳酸的厌氧菌或微需氧菌总称;放线菌大多能产生抗菌素, 具有很强的分解纤维素的能力, 能利用葡萄糖、麦芽糖、甘油、无机胺盐、尿素、硝酸盐等, 难以利用乳糖。

3 微生物发酵秸秆饲料的操作工艺

微生物发酵秸秆饲料的操作工艺可分为厌氧发酵、需氧发酵、固体发酵和液体发酵等。现在开展的微生物发酵秸秆饲料—般是采用厌氧固体发酵, 其工艺流程如下:

菌种复活→菌液→均匀喷洒

↓

秸杆切碎或揉搓→调节水分→装窖铺平压实→密封→发酵→饲喂

技术要点: (1) 菌种的复活是将菌种放入1%的糖水中常温下放置1~2 h后将复活好的剂倒入充分溶解的0.8%~1.0%食盐水中搅匀 (食盐、水、菌种用量见表1) ; (2) 秸秆切短时养羊用3~5 cm, 养牛用5~8 cm, 这样易于压实和提高贮窖的利用率, 保证饲料制作质量; (3) 秸杆入窖时先在窖底辅放20~30 cm厚的秸秆, 均匀喷洒菌液水, 压实后再辅放20~30 cm厚秸秆, 再喷洒菌液压实, 直到高于窖口40 cm再封口。分层压实的目的, 是为了排出秸秆中和空隙中的空气, 给发酵菌繁殖制造厌氧条件; (4) 在秸秆分层压实直到高出窖口30~40 cm后封窖, 在最上面一层均匀洒上食盐, 再压实后盖上塑料薄膜。食盐的用量为250 g/m2, 其目的是确保微贮饲料上部不发生霉烂变质。盖上塑料薄膜后, 在上面撤20~30 cm的秸秆, 覆土15~20 cm, 密封。密封的目的是为隔绝空气与秸秆接触, 保证微贮窖内呈厌氧状态。加入糖水等营养物质目的是为了为早期的微生物发酵提供养份; (5) 微贮饲料含水量要求在60%~70%, 气温较高的季节封窖21 d, 较低季节封窖30 d, 即可完成发酵 (-10℃以下不可搞微贮) , 可开窖取料喂家畜。

kg、g、kg、L、%

5 影响微生物发酵的因素

5.1 原料的因素

首先是秸秆的粉碎, 其目的是提高微生物和原料的接触面积、释放原料中的营养物质、使动物容易消化。但若粉碎过细, 不仅增加动能消耗、使工作环境的粉尘难于处理, 而且发酵过程中因通风不足容易引起酸败, 细菌大量繁殖。若粒度过大, 纤维降解菌无法越过植物秸秆表面的蜡质或硅质接触纤维素使纤维降解率降低, 秸秆中的营养物质也无法释放, 微生物生长缓慢, 严重影响发酵过程, 动物无法利用 (李彩霞, 2000) 。

其次要有合理的碳氮比。在秸杆的发酵中碳源比较好满足, 最不好把握的是氮源。碳源主要由水溶性碳水化合物 (葡萄糖、果糖、果聚糖、蔗糖、蜜三糖、水苏糖等) 和纤维素分解菌所分解纤维素和半纤维素提供, 氮源物质大多使用尿素、硫酸铵、磷酸铵、硝酸铵或氯化铵。李日强等 (2001) 报道:尿素和硫酸胺的添加量与发酵产物的真蛋白含量呈抛物线的关系, 且以尿素效果较好。当尿素添加量为2%时, 发酵产物的真蛋白含量最高。

5.2 发酵条件的影响

首先是温度对发酵的影响。一方面随温度上升, 细胞中的生物化学反应速率和生长速率加快;另一方面机体的重要组分, 如蛋白质、核酸等对温度都较敏感, 若温度升高, 它可能遭受不可逆的破坏。温度过高会降低秸秆木质素的降解率和瘤胃干物质消化率, 温度过低会导致固体发酵进度缓慢。有人报道, 绝大多数真菌的发酵温度范围为25~35℃。

其次是硝酸盐。硝酸盐对发酵有正负两方面的影响, 正面影响是硝酸盐转变成二氧化氮、抑制梭菌发酵, 有些乳酸菌加植物乳杆菌有这种作用;负面影响是硝酸盐还原成氮, 提高发酵的缓冲力, 有些梭菌有这种作用。当硝酸盐含量为6~10 g/kg DM时, 梭菌被抑制, 但当硝酸盐含量低于或高于这个水平则不发生抑制, 因此硝酸盐含量能够对青贮中产生丁酸的梭菌发育有明显的影响。这种抑制作用是由于亚硝酸盐造成的, 亚硝酸盐是硝酸盐到氮还原过程中的中间产物, 一旦亚硝酸盐消除, 梭菌就会增殖。受到干旱的植物硝酸盐含量较高, 植物在夜间硝酸盐积累也较多, 增加刈割时留茬高度及日出刈割可降低植物硝酸盐含量。

第三是氧气。当饲料发酵时, 只有在达到并维持厌氧条件乳酸菌才能控制发酵, 理想的发酵是贮存后就密封, 但这很不切合实际情况, 实际上氧气或多或少都存在着, 它能造成氧化损失, 所以要尽可能压实、把空气排除掉、防止空气进入。

此外, 水分含量过低会使菌丝的生长受到抑制, 但水分含量过高会影响O2通入和产生的CO2排除以及热量的散失, 对菌株的生长也不利。

6 微生物发酵存在的问题

目前微生物发酵秸秆饲料的研究存在以下问题: (1) 研究的领域窄, 现多集中于反刍家畜; (2) 缺乏科学统一的评价体系, 其品质的研究仅限于一部分物理特性、化学特性, 忽略了其生物学特性这一发酵秸秆饲料的重要特性; (3) 因发酵菌种、工艺、管理等因素的不同, 其发酵品质差异很大。同样也导致了在生产中利用发酵饲料的效果差异很大; (4) 对微生物菌种及其相应的发酵工艺缺乏比较深入的研究; (5发酵秸秆饲料对各类家畜的营养作用缺乏比较深入的研究。

在以后的研究中应对以下几个方面进行深入研究: (1) 秸杆发酵饲料的生产工艺和发酵菌种的筛选; (2) 对发酵饲料的评价体系应从反刍和单胃两种动物进行考虑, 它们对发酵饲料的利用有其自身的特点; (3) 对发酵饲料中的生物活性物质、营养以外的许多因子需进行深入研究。

7 小结

随着农业产业结构调整过程中草食家畜的快速发展, 我国对秸杆饲料的需求量与日俱增。秸秆资源是尚未充分开发利用的最大量的碳水化合物资源, 而微生物是尚未充分开发利用的三大生物资源之一。微生物发酵秸秆饲料将上述两者有机结合、统一起来, 将两者所具有的优势巧妙地开发出来, 加强其基础理论研究和应用研究、为秸秆资源和微生物资源的开发利用提供了广阔的前景。

摘要：主要阐述微生物发酵秸杆饲料的机理、微生物菌种的种类及特点、微生物发酵的因素和存在的问题及研究热点。

关键词：微生物发酵,秸杆饲料,菌种

参考文献

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[7]郭兴华主编.益生菌基础与应用.北京:科学技术出版社, 2002

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[9]周亚樵.用农作物秸秆生产单细胞蛋白的研究.中国饲料, 2000 (8) :11～13

化工项目生产前的准备工作 篇11

关键词：工程管理 技术责任制 控制

近年随着中国经济的快速发展，大型化工项目陆续开工建设，为保证项目顺利安全开车成功，而生产准备是基本建设的重要组成部分，为确保化工试车一次成功，并能安全、持续、稳定生产，尽快达到设计能力，发挥投资效益，化工项目生产前的准备工作就显得尤为重要。

化工项目生产前的准备工作的主要内容是：搞好人员组织、技术、全员培训、安全、物资及外部条件、管理等六个方面的准备。生产准备工作贯穿于基本建设的全过程，是工厂建设的一项极为重要的基础工作，心须从基本建设一开始就把这项工作提到重要议事日程上来，早抓、早落实，为确保化工试车一次成功创造条件，投产后长周期正常生产打下坚实的基础。

1 人员组织准备

建设项目在批准开工之前，应选择具有生产建设经验的、懂技术业务的领导人员，组建一个能够坚定执行党的方针政策，符合年轻化、知识化和专业化要求的生产领导班子，以适应现代化工厂生产建设的需要。生产领导班子中至少有1名主要成员从建设开始就参加建厂的领导（主管生产准备），保证工程建设和生产准备的连续性。

建设单位从基本建设一开始就应设立生产准备机构，负责抓好各项生产准备工作。根据设计要求和改革精神建立适应生产装置特点的工厂管理体制，按照精简、统一、效能的原则设置管理机构。管理机构和生产指挥系统要逐步充实、完善，以适应各阶段工作需要。对引进装置，其外事机构要配备业务能力强的专业人员，以利掌握外事主动权。切实抓好生产队伍的组建工作。按设计定员和岗位技术标准从同类型老厂中选调或聘用一部分有组织管理经验的干部和有实际操作经验的专业对口的技术人员、工人为骨干。生产技术骨干要在工厂筹建时进厂，参加技术谈判、设计审查、施工监督和生产准备工作。操作工、维修工主要应从中技毕业生和高中毕业生中招收，经过考试择优录取。主要岗位的操作、维修人员，要在工厂安装竣工前半年按人员配备计划进厂。

2 技术准备

技术准备的任务是使生产人员掌握所有生产装置的技术，主要应在工艺操作、工艺控制（仪表联锁及分析），设备维护使用、安全等四个方面下功夫，达到能独立指导和处理各种技术问题的要求。从生产准备一开始，就必须把技术系统建立起来。

2.1 配备技术骨干，建立技术责任制

工厂要及早配备工艺、仪表、电气、机械、分析等方面的专业技术骨干，并签订责任书，坚持一贯制，对本专业的技术准备工作负责到底。

2.2 参加设计会审、完善工艺及工程设计

生产人员在熟悉掌握生产工艺的同时，要重视工程技术，熟悉有关的标准规范，及时发现设计、安装中的问题，配合设计、施工部门完善设计施工。

2.3 编制各种技术规程、开车方案和资料

根据设计文件，结合现场实际，参照国内外有关技术资料，工厂应编制以下重要规程和方案：

①公用工程运行规程，包括锅炉、供排水、循环水、脱盐水、电、仪表、气等。②生产装置的工艺规程，岗位操作法（从自控仪表角度来写、应附仪表控制回路及联锁信号系统逻辑图）。③大机组运行规程，包括大压缩机、大泵及相配套的透平、油系统、真空系统等。④工厂安全技术规程及各装置、各岗位安全操作要点。⑤分析规程，包括化学分析和器械分析。⑥机械设备维修及检修规程，包括备机管理。⑦电气设备维护检修规程，包括信号、联锁运行及维护。⑧自控仪表、联锁维护检修规程。⑨各种开车方案，包括设备清洗、管道清洗、吹扫、单机试车、联动试车、气密性试验、置换、触煤装填、烘炉、化工投料试车等。⑩紧急事故处理方案。

2.4 技术规程和开车方案，应组织有关专家讨论，须经总工程师审核、厂长批准。

3 全员培训

全员培训要求全厂领导干部、专业管理人员、技术人员以至每个职工（尤其是分析、化验和机、电、仪修理专业人员）都必须经过专业训练，考试合格才能任职或上岗，这是生产准备工作的中心环节。全员培训的目标是从抓思想建设、队伍素质入手，培养一支能满足一次试车成功的过硬队伍。在培训中要坚持高标准、严要求，要着眼于队伍训练，练思想、练技术、练作风，若练一次开车成功的本领，掌握工艺操作、掌握工艺控制、掌握设备维护使用、掌握安全。对设备要做到“四懂三会”，即懂结构、懂原量、懂性能、懂用途，会使用、会维护保养，会排除故障。在全员培训的同时，对生产指挥人员及生产技术骨干应重点培训。生产调度人员、车间主任、专职工程师、中控值班长等主要技术骨干应进行“全流程培训”，建立系统观念，加强系统管理。机、电、仪修，分析、化验等特殊工种培训周期長，难度大，这些人员应早进厂，早培训，并应参加设备检验、安装调试，掌握维修、分析化验技术。强化培训，保证培训质量。在建设阶段，工厂要集中精力抓好人员培训工作，应根据建设工期，制订培训计划，保证培训时间，保证培训质量。严格考核制度，促进培训工作。在上岗前，专职工程师由厂技术部门主考任职；值班长、岗位操作工、维修、分析化验工由车间主任会同安全部门主考，经考试合格后颁发安全操作证方能上岗。

4 安全准备

大型化工装置的安全工作是一个复杂的技术和管理工作。对安全试车及安全生产必须始终坚持“安全第一，预防为主”的方针，主要领导要亲自抓安全准备。

安全准备要着重从工厂生产装置的实际出发，研究其危险性的来源及特点。在安全准备工作中，要认真贯彻以下三条原则：

4.1 积极推行全员预防性管理，采取有效的预防性措施。

4.2 实行早期隐患检测，做到早期发现和早期处理。

4.3 搞好人身安全，发挥人的主观能动性，提高设备的可靠性。

建立厂和车间两级安全组织，配好称职的安全技术人员、管理人员和各级安全员。要对每一套装置进行分析研究，明确各个部位可能发生危险的因素和危险的区域等级，编制厂、车间两级事故处理方案，在事故预想的基础上充分考虑各种可能，制定各种相应措施。要把防泄漏、防明火、防静电、防雷击、防电器火花、防冻裂、防残氧、防窒息、防震动、防违章、防误操作，作为执行安全预防方针的主要内容。

5 物资及外部条件准备

要指定专职人员，根据设计要求，掌握试车所需原料、燃料、化学药品、润滑油脂的品种、规格、数量、技术标准、包装形式、贮运条件，落实供货渠道，签订供货合同。根据需要提出剖析研制要求。进厂的化工原料及其他物资根据其特点要有妥善的贮存保管措施，避免损坏、丢失和变质。

6 管理准备

根据装置的特点，制定以岗位责任制为中心的各项科学管理制度，在全厂开始单机试车前经厂领导批准后，印发给有关人员学习熟悉，在试车中严格执行。各职能科室都要订出各自为生产服务，为基层服务的职责范围；科、室和车间负责人，各级职能人员，都要制定出责任制。辅助车间要制定为工艺服务的相应责任制，操作、机、电、仪修、分析工都要制定岗位责任制。

生产单位要组织生产人员早上岗，主动配合施工单位搞好工程扫尾、“三查四定”（三查即查设计漏项、查工程质量及隐患、查未完工程量；四定即对检查出来的问题定任务，定人员，定措施，定时间限期完成）、单机试车和联动试车，及早发现问题提出问题。

生物化工生产中 篇12

1.1 传统方法与新方法的对比

尽管培养基和计算方法已经有了很大的发展, 但现在普遍接受的只有1%～10%的活跃微生物是这些传统方法培育的, 因此要寻找可以应用到大部分微生物, 或整个微生物种群的方法。

有几种方法可以检测整个微生物种群, 而不用考虑培养的限制。另外, 独立培养技术的结果可以更快得到 (几个小时到几天) , 而传统培养基技术的结果多达30天才可获得) , 因此需刺激产生快速反应时间, 如滥用生物杀虫剂或其他化学剂。

1.2 独立培养技术

独立培养技术用于微生物鉴别和量化以及微生物功能的确定 (图1) 。

1.2.1 直接细胞计数 (DAPI)

微生物细胞在稀释的悬浮液中被收集到一个过滤器中, 用荧光染料染色。染料与细胞的遗传物质相结合, 过量的染料被冲洗掉, 直接用落射荧光显微镜来计数。这是一种全面的计数法, 并且适用于注入水和产出水。

1.2.2 荧光原位杂交 (FISH)

微生物种群中的遗传物质 (如DNA和RNA) 是每个物种所独有的。使用核糖体RNA序列中碱基对中的16S亚基, 基因探针可以探测到不同微生物种群或不同物种。在探针上加上荧光染料, 可检测附着在特定基因探针上的细胞。通过使用不同的荧光剂, 一次可以对不止一组进行染色, 并且通过整体染色 (如DAPI) 可获得量化信息。FISH技术是一种成熟的量化活跃微生物的计数法, 适用于注入水和产出水, 并且可以鉴别特定的微生物种群, 如硫酸盐还原原核生物 (SRP) 。

1.2.3 定量聚合酶链反应

DNA从样品中提取, 这种提取包括存在的所有细胞中的信息。PCR使得特定的DNA目标呈现指数递增, 使浓度增加到可以计量的数量 (基因样本大于109) 。做调整后PCR可用来定量, 称为实时qPCR。在方法中, PCR中有一个信号在每次循环之后都要测量, 并与已知浓度的标准曲线相对比, 来决定特定微生物种群在这个样本中的最初数量。qPCR的化验分析具有高度敏感性。

1.2.4 变性梯度凝胶电泳 (DGGE)

DGGE描述一个样本中存在的不同微生物种类, 因此是一种种群识别方法。含有大量微生物种类的样品在DGGE凝胶上提供相应数量的波带, 波带的位置和数量提供足够的信息来比较不同样本中的微生物种群。

当必须对微生物种群进行总体概述时, 这种方法经常用于其他处理能力更好的方法之前, 如qPCR。

1.2.5 分子技术在油田的应用

分子描述法与培养基技术相比, 提供的信息得到了改善。表1简述了分子描述技术的优缺点。

1.2.6 储层酸化

在储层和生产设备中最小化硫化物的生产可以通过向注入水中加入硝酸盐来实现。加入硝酸盐的目的是促进硝化细菌 (NUB) 的生长来抑制SRP。

NUB和SRP二者间的转变可以依靠传统的培养基方法进行检测, 以在生长介质中不断地稀释和培育为基础。减少硫酸盐的微生物并没有因为注入硝酸盐而被杀死, 对于SRP活性的抑制可能无法用传统的计数方法来表示。一些SRP有能力转变为低硝酸盐, 并且可以在SRP和NUB的生长介质中生长。例1深入地描述了硝酸盐的注入。

1.2.7 化学处理的影响

目前的研究表明, 确定生物杀虫剂的剂量对于对特定生长介质有反应的部分微生物群的影响可能是不合适的。特别是如果微生物对生物杀虫剂产生了抗药性, 培养基法的数据可能严重低于其正常活动的估计值。同样, 加入其他的化学药剂 (如硫化氢吸附剂、除垢剂和破乳剂) 可能会降低微生物的活性, 如果监测方法不测定整个微生物种群的数量, 这种影响可能永远不会发现。

1.2.8 微生物腐蚀

微生物工艺产生的硫化物一般可以加速腐蚀速率。最近, 微生物腐蚀被认为仅限制SRP的活性, 尽管用营养基方法对腐蚀产物进行分析来监测SRP, 也几乎无法给出有意义的数据。最近, 应用分子方法来研究沉淀引起腐蚀的工作证明了一个分化的微生物群, 提出微生物引起的腐蚀是由很多种类引起的, 而不是过去所预测的。使用分子方法来检验微生物种群对腐蚀程度的影响的研究在例2中描述。

2 实例1

2.1 使用分子工具来监测硝酸盐诱导微生物种群

已经证实, 持续注入含有硝酸盐的海水对于控制储层中硫化物生成是有效的。为了避免油层酸化, 从2001年1月开始, 注入水中添加了硝酸盐。4口井发生了海水突破, 并且已经检测到硝酸盐突破, 产出水中SRP转变成NUB, 证实了硝酸盐的影响。需要健全的监测技术来监测和优化持续的硝酸盐处理。

2.2 Halfdan油田注水系统

2003_2004年对Halfdan油田注水系统的微生物研究表明, 鉴别和量化细菌分子方法优于培养基法。分子技术用于Halfdan油田海水注入管线的清蜡残渣样本上, 成功地鉴别和量化了主要微生物种群。使用DAPI和FISH方法确定微生物群的总数。下面是具体使用的FISH探针 (第一代FISH探针) 。

◇ EUB338 (Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ) (细菌)

◇ ALF968 (α-变形菌纲)

◇ BET42a (β-变形菌纲)

◇ GAM42a (γ-变形菌纲)

◇ SRB385 (δ-变形菌纲)

◇ SRB385Db (δ-变形菌纲中的去硫细菌)

种系发育基因探针SRB385和SRB385Db的目标是一些变形菌纲, 即最普遍的SRP生物群。另一方面, NUB不会被一个或者一些基因探针检测到, 因为这种生理学特性分布在很多细菌种族之间, 包括α-变形菌纲、β-变形菌纲和γ-变形菌纲, 它们同样包含不可以利用硝酸盐的成员。

结果如下:

◇ FISH方法比起最大或然数 (MPN) 法得到的数要准确100倍。

◇ 活跃的微生物占总微生物计数的55%～66%。

◇ FISH法测定δ-变形杆菌纲的数目占所有存在活跃微生物的7%～14%。这类微生物在很多环境中一般是丰富的SRP。MPN技术和最优化培养基结合结果表明没有SRP存在。

◇ β-变形菌纲占微生物中的一大部分, 用EUB338 (Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ) 探针检测, 占所有活跃微生物的50%以上。δ-变形杆菌纲根本不存在, 只有很少量的γ-变形杆菌纲存在。很可能β-变形菌纲中的一个未知部分是NUB。因此, 最大比例的NUB是50%。

◇ 分子技术与需要30天繁殖时间的传统MPN技术相比时间更短 (一般是在几天之内) 。

Halfdan油田注入水的回流水中无硫化氢。但是, 回流水表明存在占优势的SRP菌株, 也可以将硝酸盐作为最终电子接收器。菌株脱硫弧菌优先应用硝酸盐, 甚至在高硫酸盐浓度存在的条件下, 如海水。因此, 可能小的生命力强的SRP占Halfdan油田清管残骸中活性微生物种群的7%～14%, 能够从硫酸盐转化为低硝酸盐。

2.3 Halfdan油田生产系统

2005年对Halfdan 4口生产井中选出的水样进行了分子技术分析, 生产井局部海水突破。局部海水突破发生在2002年, Halfdan生产井HDA-03XA和HDA-07, 因为在这2口生产井和注水井HDA-12之间有流通路径, 海水突破后, 在HDA-03XA和HDA-07 2口井中检测出硝酸盐和亚硝酸。另外, 注水井HDA-12和生产井HDA-03XA之间通过HDA-07井存在间接流通路径。

微生物群的鉴别是使用FISH完成的, 使用与Halfdan海水注入系统微生物研究中相同的探针。FISH探针同样适用于古生细菌。

在HDA-07产出水中测得, 标准的硝酸盐和亚硝酸盐的浓度分别为12 mg/L和9 mg/L, HDA-03XA产出水中为0.6 mg/L和0.3 mg/L。这些结果表明硝酸盐和亚硝酸盐在2口井直接连通路径中被耗尽。

活跃细胞百分率[应用细菌探针EUB338 (Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ) FISH法占DAPI法总细菌数的比例], 在HDA-07和HDA-03XA这2口井中分别是20%和67%。表明在HDA-07井中有高浓度的非活跃细胞 (包括死的) 。在HDA-03XA井中, 低浓度的硝酸盐和亚硝酸盐与样品中具有更多活跃细胞是一致的, 更多的氮化合物被消耗。在HDA-07井中, 亚硝酸盐浓度过高, 使得大部分的细胞不活跃。

在HDA-07井中, δ-变形杆菌纲 (SRP) 占全部细菌的2% (DAPI法测0.4%) , HDA-03X井中为10% (DAPI法测4.7%) 。在HDA-03X中, 更高浓度的δ-变形杆菌纲与其高硫化氢产量 (25 kg/d) 是一致的, HDA-07井的硫化氢产量为4 kg/d。因此, 使用FISH法, δ-变形杆菌纲探针确定的SRP数与2口井中硫化氢的产量有很好的一致性, 结果如表2所示。

当各种种类的具体探针被用来鉴别主要的微生物群时, 发现2口井中占大多数是γ-变形杆菌纲和β-变形杆菌纲。随着硝酸盐和亚硝酸盐在HDA-07与HDA-03XA 2口井之间直接流通通道中的消耗, β-变形杆菌纲在产出水中的比例上升, 这表明在储层中部分β-变形杆菌纲被亚硝酸盐抑制, 并随着硝酸盐的消耗而复活。

Halfdan产出水中 (海水突破) 微生物组成与Halfdan注入海水有显著的不同, 因为注入水中存在非常少的γ-变形杆菌纲, 产出水中高浓度的微生物表明微生物在储层中繁殖。海洋体系中, 使用有机物基质如醋酸盐、丙酸盐和丁酸盐可以使γ-变形杆菌纲相对于其他生长慢的微生物更有竞争力, 因为γ-变形杆菌纲对有用营养物质快速反应。

结果证明了分子方法可以用来监测注入水和采出水中微生物种群。当这些微生物种群被归于特定的表现型态 (如硫酸盐的减少) 时, 这些结果可以用来评价反微生物工艺的有效性。使用这些方法对关键微生物种群进行检测, 达到优化化学剂加入的目的, 如硝酸盐和生物杀虫剂, 以微生物负荷为基础。这些目标检测对于石油工业具有很大的作用, 可与目前的营养基检测技术相比。

3 实例2

3.1 使用微生物指纹鉴别法确定水垢样本最可能的腐蚀过程

最近对Halfdan和Dan 2个油田腐蚀水垢的研究, 为分子技术在固体腐蚀水垢中的应用提供了便利。克服早期从原油组分和固体物质中分离细胞和提取DNA的困难, 将原油生产中微生物方面的分析提升到了一个新的高度。

3.2 鉴别水垢中的细菌和古生细菌

对Dan油田和Halfdan油田中水垢的研究表明, 使用分子技术对微生物水垢分析是可行的。很多技术已经在应用中:PCR放大技术、凝胶上相对数量基因样本的比较、DGGE和基因排序。半定量的PCR分析表明, 与采出水样本相比, 水垢沉积物包含高浓度的SRP。

DGGE结果表明, 大部分的水垢包含了SRP和产甲烷菌, 这些是微生物腐蚀的潜在因素。

下面描述了微生物种群和微生物菌株的鉴别。

3.2.1 SRP

三大类的δ-变形杆菌已经确定:脱硫单胞菌属、脱硫八叠球菌属、脱硫弧菌属。脱硫单胞菌属是脱硫原核生物, 使用醋酸作为电子供体, 它们不具有减少硫酸盐的能力。脱硫八叠球菌属属于δ-变形杆菌纲的脱硫菌属, 已经从油田中分离出来。脱硫弧菌属会引起生物腐蚀, 在石油工业中已引起大量的健康和安全问题, 研究的目标是更好地理解脱硫弧菌属和它作为电子接受体在硝酸盐和硫酸盐之间的转变能力。

3.2.2 梭状芽胞杆菌

已经鉴别出一定量的梭状芽胞杆菌会发酵出碳水化合物, 生产出酪酸;一些能够固定氮, 其他的可以发酵出氨基酸。不同的梭状芽胞杆菌已经从储层中分离出来:乙二醇梭菌 (油厂污染水的酸代谢菌株) 、互营单胞菌属 (从海洋生产井分离出来的硫酸盐还原菌) 、脱硫肠状菌属 (从热油储层中分离出来的硫嗜热硫酸盐还原菌) 和韦荣氏菌科。

3.2.3 热袍菌目

一种变化很少的细菌分支, 热袍菌属生长温度相对适中, 而该目其他的成员都是生长在最优温度60～90 ℃的超嗜热菌。它们使用硫而不是氧作为电子接受体, 在新陈代谢中, 产生硫化氢。热袍菌目是厌氧的, 但是可以忍耐一定程度的氧。

3.2.4 甲烷八叠球菌目 (古细菌)

甲烷八叠球菌目是厌氧产甲烷菌, 可以形成多细胞的菌落。

3.2.5 产甲烷细菌 (古细菌)

古细菌成员都使用有限分解代谢的基质, 它们一般是嗜氢的, 使用H2来减少CO2使其变成甲烷。一些成员可以用甲酸盐、CO或者乙醇作为电子供体来减少CO2。另一些成员, 甲烷球形菌属使用H2来将甲醇变成甲烷。

3.2.6 球菌目 (甲烷热球菌属) (古细菌)

主要有两个种类。它们在一定矿物中利用H2、CO2和甲酸盐作为甲烷热球菌属的电子供体进行自氧生活。醋酸盐、甲醇和甲胺不能作甲烷产物的基质。有机碳源不会促进生长。

3.2.7 微生物影响腐蚀进程

在一些例子中, 生态或者非生态的产氢可能是产甲烷菌的重要能源, 与一定数量的SRP一起在油田环境下生长。醋酸盐在北海油层中累积浓度达到20 mM, 这可能是一种重要的能源, 可以直接或者间接被甲烷热球菌利用。

基于以上观察, 微生物活动对腐蚀的影响很可能是整体作用的结果。

4 展望

分子方法为石油体系样本中各种微生物种群的鉴别和量化提供了一个窗口。这些方法在传统营养基方法基础上有了很大的改进, 因为传统的营养基法适用的微生物物种十分有限。有用数据数量及其复杂性水平随着基因方法的使用得到提高。数据解释和描述微生物生态学和相互作用的模型也成为研究的重要部分。

4.1 微生物作为活的生物传感器

在石油生产中, 这种方法把合适的微生物转变为有用的环境生物传感器。微生物系统对改变作出反应如季节变化, 或者人工操作如生物杀虫剂处理。给定的细菌在给定的环境会繁殖或退化, 这取决于它与微生物群中其他成员之间的竞争。微生物可以被看作活的生物感应器, 分子检测技术可以看作是从生物传感器和体系中读取数据的方法。

4.2 新方法__范例

对给定体系设计一个相应的微生物检测:

(1) 评价研究体系中整个微生物群。

(2) 评价生态平衡和工艺对复杂微生物的影响。

(3) 设计相关引物结合到智能诊断工具中。

在石油工业, 这些新方法的应用已经得到证实:

◇ 检测和控制微生物提高原油采收率工艺, 检测地层中生物表面活性剂产生的微生物;

◇ 评价硝酸盐处理方法, 由具体种类的SRP或者硝酸盐是否会影响硫化氢的生产来确定投入硝酸盐的剂量;

◇ 选择和优化微生物杀虫剂的方法;

◇ 评价微生物腐蚀和减缓微生物腐蚀;

◇ 基于SRP的微生物突破预测储层酸化;

◇ 基于大量水的监测预测地面微生物工艺。

资料来源于美国《SPE Production & Operations》2009年2月

摘要：传统微生物学的培养基方法应用于微生物工艺会引起油田的酸化和微生物腐蚀, 从而产生不适应和矛盾的结果。任何培养步骤都几乎可以改变种群特征, 因此也就改变了任何评价都要使用的基础结论。在过去10年里, 独立培养方法的发展为鉴别微生物特征、数量和在一定程度上确定其功能的各种分析方法提供了方便, 可直接用于本源微生物种群。然而, 发展至今其实际应用相当局限, 直至最近才应用于海洋工业。文章给出了这些新技术的特性和它们应用于北海海洋石油生产经常遇到的两种情况的优势——硝酸盐注入和微生物腐蚀。微生物工具是建立于对微生物的遗传物质检测的基础上。方法包括直接用显微镜观察荧光原位杂交和直接提取细胞遗传物质来计算具体微生物种群的数量, 例如定量聚合酶链反应和变性梯度凝胶电泳。文章简要描述了这些相对新的分子技术。在硝酸盐处理的储层中, 微生物种群的改变引起水的突进, 可以鉴别关键微生物种群, 因此, 产生对引起体系酸化的微生物新的强化检测方法。分子技术是最有力的确定微生物腐蚀过程的工具。