CN102565017A - 医疗废水的检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种医疗废水的检测方法，包括以下步骤：(A1)采集待测医疗废水，并将培养基加入到所述待测医疗废水中；(A2)光源发出的光射入所述待测医疗废水和培养基的混合液，检测器将接收到的所述混合液的光信号转换为电信号，并传送到判断子模块和计算子模块，所述电信号对应于检测时间；(A3)分析模块根据接收到的所述电信号在预判期内的变化趋势而判断所述待测医疗废水是否满足消毒要求，并将判断结果传送到计算子模块；(A4)计算子模块根据当接收到的所述判断结果为是时，根据后续接收到的所述电信号而得出所述待测医疗废水中待测菌群的浓度。本发明具有指示意义强、检测时间短、精确度高等优点。

Description

医疗废水的检测装置及方法

技术领域

本发明涉及水的检测，特别涉及医疗废水的检测装置及方法。

背景技术

医疗废水是日常排放量较多，潜在致病危害最大的污水之一，含有大量的细菌、病毒及寄生虫等病原微生物，大多医疗废水中细菌总数每毫升达几百万至几千万，其中大肠菌群数每毫升污水大多在20万个以上，肠道致病菌检出率达30％-100％，医院每天排出成百上千吨含有污染性病原菌的医疗废水，这些废水如不及时采取液氯消毒、次氯酸钠消毒或漂白粉消毒等处理措施，不进行有效的微生物指标监测，就通过市政污水管道进入污水处理厂后，会造成水质的严重下降，影响人民身体健康。因此，防治医疗废水污染是医疗废水防治的首要目标，我国制定的医疗废水排放标准(GB18466-2005)规定以粪大肠菌群数为主要的微生物监测指标之一，标准限制为综合医疗机构不超过500MPN/L，传染病结核病机构不超过100MPN/L。

粪大肠菌群系指在45℃培养24～48小时能发酵乳糖产酸产气的革兰氏阴性无芽孢杆菌，是人和各种动物肠道中的寄居菌，常随粪便从人和动物排出，一旦检出则意味着水质被污染，预示着肠道致病菌的存在，因此是国内外公认的卫生监测指示菌，在医疗废水微生物指标监测中尤为重要。目前我国制定的粪大肠菌群标准检测方法包括多管发酵法和滤膜法，均采用经典培养方法，结合最大可能计数(MPN)或显微镜检进行定量分析，不但步骤繁琐、工作量大，而且耗时较长，需24-72小时方可汇报结果。而2006年采用的饮用水酶底物标准方法虽然无需制备培养基，简化了操作，但是也需24小时才能得出检测结果。显而易见，如此长的检测时间会导致医疗废水质量监控滞后，可能使未经消毒处理或处理效果不佳的污水排入外界环境或市政污水管道，进而威胁人身安全，产生严重后果。

为满足大肠菌群的快速检测需求，确保水质安全，现已发展出相应的在线监测仪器，如挪威Colifast AS公司的colifast、法国赛环的Colilert3000和青岛佳明的JMS2009。该类仪器利用大肠菌代谢产生的特异指示酶，水解相应的发光或显色底物，通过连续光学监测，对大肠菌进行定性和定量分析。与传统方法相比，在线仪器能够缩短检测时间至4-18小时，其检测时间由初始大肠菌数量决定，初始菌量越大，则检测时间越短。不过，上述水质大肠菌群在线监测仪主要用于水环境监测，对医疗废水应用特点考虑不足：上述仪器仅能通过粪大肠菌群的最终检测结果进行医疗废水质量评估，而不具备消毒与否的早期预判方法和功能，导致未经消毒处理的废水仍需数小时方能得出评估结果，从而使医疗废水在检测期间大量排放，严重影响环境质量和人身健康。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种能够进行早期消毒预判、及时报警的医疗废水检测装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

医疗废水的检测装置，所述检测装置包括：

采集单元，所述采集单元用于采集待测医疗废水，并输送到测量单元中的测量池；

培养基，所述培养基适用于待测医疗废水中的待测菌群；

测量单元，所述测量单元包括：

光源，所述光源发出的测量光射入测量池内的混合液；

检测器，所述检测器用于将检测到的所述测量池内待测医疗废水和培养基的混合液的光信号转换为电信号，并传送到分析模块，所述电信号与检测时间相关联；

分析模块，所述分析模块包括以下子模块：

判断子模块，所述判断子模块用于根据接收到的所述电信号在预判期内的变化趋势而判断待测医疗废水是否满足消毒要求，并将判断结果传送到计算子模块；

计算子模块，所述计算子模块用于当接收到的判断结果为是时，根据接收到的所述电信号而得出待测医疗废水中待测菌群的浓度。

根据上述的检测装置，可选地，所述计算子模块用于根据所述电信号到达阈值时对应的检测时间、菌群初始浓度与检测时间的标准关系而得到待测医疗废水中待测菌群的浓度。

根据上述的检测装置，可选地，所述预判期根据待测菌群的类型确定。

根据上述的检测装置，可选地，所述预判期处于待测菌群的生长延迟期，时长处于[0.5小时，2.5小时]。

根据上述的检测装置，可选地，所述变化趋势是所述电信号对检测时间的变化率。

根据上述的检测装置，优选地，采集单元包括泵、多通道选向阀，所述待测医疗废水、培养基、测量池分别与所述多通道选向阀的通道连通。

根据上述的检测装置，可选地，所述检测装置进一步包括：

报警模块，所述报警模块的输入端连接判断子模块。

本发明的目的还通过以下技术方案得以实现：

医疗废水的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：

(A1)采集待测医疗废水，并将培养基加入到所述待测医疗废水中；

(A2)光源发出的光射入所述待测医疗废水和培养基的混合液，检测器将接收到的所述混合液的光信号转换为电信号，并传送到判断子模块和计算子模块，所述电信号与检测时间相关联；

(A3)分析模块根据接收到的所述电信号在预判期内的变化趋势而判断所述待测医疗废水是否满足消毒要求，并将判断结果传送到计算子模块；

(A4)计算子模块根据当接收到的所述判断结果为是时，根据接收到的所述电信号而得出所述待测医疗废水中待测菌群的浓度。

根据上述的检测方法，可选地，所述计算子模块根据所述电信号到达阈值时对应的检测时间、菌群初始浓度与检测时间的标准关系而得到待测医疗废水中待测菌群的浓度。

根据上述的检测方法，可选地，若所述电信号达不到所述阈值，所述待测菌群的浓度低于设定响应值或为零。

根据上述的检测方法，可选地，所述预判期根据待测菌群的类型确定。

根据上述的检测方法，可选地，所述预判期处于待测菌群的生长延迟期，时长处于[0.5小时，2.5小时]。

根据上述的检测方法，可选地，所述变化趋势是所述电信号对检测时间的变化率。

根据上述的检测方法，可选地，所述检测方法进一步包括：

当所述判断结果为否时，提示报警模块报警。

本发明的基本原理是：早期消毒预判功能主要基于氯氧消毒等对粪大肠菌等菌群代谢酶的灭活机理，通过监测特异酶反应指示物的短期变化趋势，预判医疗废水是否采取了相应的消毒处理措施，指示物信号变化显著则预示特异酶依然较多，医疗废水未消毒，需立即采取治理措施。如果已消毒，则测得医疗废水中粪大肠菌等菌落的浓度。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1、根据酶底物实时监测方法在医疗废水应用中的特征酶变化趋势，实现早期消毒预判功能，在较短时间内得出医疗废水消毒情况，并指示未消毒水体质量不达标，极大地缩短了该种情况下的微生物评估时间，有助于医疗废水的及时监控预警；

2、检测电路通过可调式增益放大，在消毒预判前后进行信号增益调节，有效解决早期预判和后续定量分析的量程差异问题，确保定量精度与准确性。

3、同一监测流程实现早期消毒预判和微生物定量分析两项功能，无需手工分析等额外操作，节省资源。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明实施例1的检测装置的基本结构图；

图2是根据本发明实施例1的检测方法的流程图；

图3是根据本发明实施例1的已知浓度菌群的荧光强度和检测时间的对应关系示意图；

图4是根据本发明实施例1的菌群初始浓度和检测时间的标准关系示意图；

图5是根据本发明实施例2的检测装置的基本结构图。

具体实施方式

图1-5和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本发明实施例的医疗废水的检测装置的基本结构图。如图1所示，所述检测装置包括：

采集单元，所述采集单元用于采集待测医疗废水，并输送到测量单元中的测量池；所述采集单元既可以采用人工方式，也可以采用自动化的方式，如采用注射泵等将定量的待测医疗废水水样抽到测量池内。优选如下方式：

采集单元包括泵、多通道选向阀，所述待测医疗废水、培养基、测量池分别与所述多通道选向阀的通道连通。

培养基，所述培养基适用于待测医疗废水中的待测菌群，以便于所述待测菌群在所述培养基的环境下新陈代谢，而代谢产物供后续测量单元检测；

测量单元，所述测量单元包括：

光源，所述光源发出的测量光射入测量池内的混合液，以便测量光激发待测菌群的代谢产物，从而产生荧光；所述光源可采用激光器、LED。

检测器，所述检测器用于将检测到的所述测量池内待测医疗废水和培养基的混合液的光信号转换为电信号，并传送到分析模块，所述电信号与检测时间相关联；所述检测器采用光电检测器，接收所述荧光并转换为电信号；

分析模块，所述分析模块包括以下子模块：

判断子模块，所述判断子模块用于根据接收到的所述电信号在预判期内的变化趋势而判断待测医疗废水是否满足消毒要求，并将判断结果传送到计算子模块；

对于待测菌群在培养基中的培养存在一个延迟期，该延迟期处于[0.5小时，2.5小时]，当然会随待测菌群的类型不同而有些许变化。可将所述延迟期作为预判期，若待测医疗废水满足消毒要求，则所述光信号在预判期内基本是恒定值；若不满足消毒要求，则所述光信号在预判期内对检测时间有较大变化率；可见，可通过设置所述变化率的阈值来判定待测医疗废水是否满足消毒要求，阈值根据具体待测菌群及欲达到的检测精度而确定，如：检测精度越高，所述阈值越小；

计算子模块，所述计算子模块用于当接收到的判断结果为是时，根据接收到的所述电信号而得出待测医疗废水中待测菌群的浓度。

当判断结果为是时，表明此时待测医疗废水满足消毒要求，还需检测待测菌群的浓度。具体检测方式为：根据所述电信号到达阈值(同于在建立标准关系过程中选定的电信号阈值)时对应的检测时间、菌群初始浓度与检测时间的标准关系而得到待测医疗废水中待测菌群的浓度。

可选地，所述检测装置进一步包括：报警模块，所述报警模块用于当接收到所述判断结果为否时提示报警，如声、光、电报警。

图2示意性地给出了本发明实施例的医疗废水检测方法的流程图。如图2所示，所述检测方法包括以下步骤：

(A1)采集待测医疗废水，并将培养基加入到所述待测医疗废水中，待测医疗废水中的待测菌群具有新陈代谢，产生代谢产物；

(A2)光源发出的光射入所述待测医疗废水和培养基的混合液，激发所述代谢产物，从而产生荧光，检测器将接收到的所述混合液的荧光信号转换为电信号，并传送到判断子模块和计算子模块，所述电信号对应于检测时间；

(A3)分析模块根据接收到的所述电信号在预判期内的变化趋势而判断所述待测医疗废水是否满足消毒要求，并将判断结果传送到计算子模块；

对于待测菌群在培养基中的培养存在一个延迟期，该延迟期处于[0.5小时，2.5小时]，当然会随待测菌群的类型不同而有些许变化。可将所述延迟期作为预判期，若待测医疗废水满足消毒要求，则所述光信号在预判期内基本是恒定值；若不满足消毒要求，则所述光信号在预判期内对检测时间有较大变化率；可见，可通过设置所述变化率的阈值来判定待测医疗废水是否满足消毒要求，阈值根据具体待测菌群及欲达到的检测精度而确定，如：检测精度越高，所述阈值越小；

可选地，当所述判断结果为否时，提示报警模块报警，如声、光、电报警。

(A4)计算子模块根据当接收到的所述判断结果为是时，根据接收到的所述电信号而得出所述待测医疗废水中待测菌群的浓度。

当判断结果为是时，表明此时待测医疗废水满足消毒要求，还需检测待测菌群的浓度。具体检测方式为：根据所述电信号到达阈值(同于在建立标准关系过程中选定的电信号阈值)时对应的检测时间、菌群初始浓度与检测时间的标准关系而得到待测医疗废水中待测菌群的浓度。若所述电信号达不到所述阈值，所述待测菌群的浓度低于设定响应值或为零。

可选地，所述标准关系的建立方式为：

选择不同初始浓度的已知菌群，并在培养基中培养；光源发出的光激发所述已知菌群在培养基中的代谢产物，从而发出荧光，检测器接收所述荧光信号，从而建立荧光信号与检测时间的对应关系。设定光信号的阈值，记录当各菌群的光信号达到该阈值对应的检测时间，如图3所示，从而建立初始浓度与检测时间对应的标准关系，如图4所示。

根据本发明实施例1达到的益处在于：根据待测医疗废水中待测菌群在培养基中代谢产物的信号的变化，去预判医疗废水是否满足消毒要求，并提示报警，在提供预判、报警功能的情况下又缩短了检测时间。

实施例2：

根据本发明实施例1的检测装置及方法在粪大肠菌检测中的应用例。

图5示意性地给出了本发明实施例的检测装置的结构图。如图5所示，采集单元包括多通道选向阀4、注射泵2、储液环3。所述多通道选向阀4具有多个通道，分别连接待测医疗废水(通过采样管9)、培养基、测量池6、废液池、清洗液池以及大气，而公共通道连接储液环3，以便选择性地将定量的待测医疗废水、培养基、气体送入所述测量池6。

光源5采用LED，用于发出365nm的激发光，检测器7用于接收450nm的荧光信号，测量池6和多通道选向阀4之间设置阀门11。判断子模块的输出端连接声光报警器

上述检测装置在工作时(对应于检测方法)，过程为：

(A1)多通道选向阀选择通道，注射泵抽取一定体积的待测医疗废水，并暂存在储液环内，多通道选向阀再选择通道，从而将暂存的待测医疗废水送入测量池；同理，将一定体积的培养基、空气送入所述测量池，其中在送入空气时，搅拌了先前送入的待测医疗废水和培养基，有助于二者的充分混合，同时确保细菌生长所需的氧气量；

测量池内的粪大肠菌群在培养基中新陈代谢，产生代谢产物β-D-葡糖醛酸糖苷酶，该酶与培养液中的反应底物4-甲基伞形酮-β-D葡萄糖苷酸(MUG)，发生特异性反应，产生荧光物质4-甲基伞形酮(4-MU)；

(A2)光源发出的光射入测量池内的混合液，激发荧光物质发出荧光，检测器接收所述荧光，并转换为(对应于检测时间的)电信号，传送到判断子模块和计算子模块；

(A3)判断子模块根据接收到的所述电信号在预判期(2小时)内对检测时间的变化率是否超过阈值(5unit)，本实施例中，所述电信号在预判期内为一常数，未超过阈值，因此可知待测医疗废水满足消毒要求(若为不满足，判断结果传送到声光报警器，提示报警)，并将判断结果传送到计算子模块；

(A4)计算子模块根据接收到的所述电信号到达阈值(同于在建立标准关系过程中选定的电信号阈值)时对应的检测时间、粪大肠菌群初始浓度与检测时间的标准关系而得到待测医疗废水中粪大肠菌群的浓度(若所述电信号达不到所述阈值，粪大肠菌群的浓度为零)。

根据本发明实施例2达到的益处在于：仅需2个小时甚至更短时间，就能预判待测水样是否满足消毒要求，而且后续菌群的检测时间为14小时，比现有技术中所需的检测时间有较大缩短。

上述实施例中示例性地给出了待测医疗废水中粪大肠菌的情况，当然还可以是其它菌群，如：总大肠菌群、大肠杆菌和葡萄球菌等，测量原理与上述实施例相同，具体实施方式对于本领域的技术人员来说是容易理解的，且在上述实施例基础上不需要付出创造性劳动即可获得。

Claims (14)

1.医疗废水的检测装置，所述检测装置包括：

采集单元，所述采集单元用于采集待测医疗废水，并输送到测量单元中的测量池；

培养基，所述培养基适用于待测医疗废水中的待测菌群；

测量单元，所述测量单元包括：

光源，所述光源发出的测量光射入测量池内的混合液；

检测器，所述检测器用于将检测到的所述测量池内待测医疗废水和培养基的混合液的光信号转换为电信号，并传送到分析模块，所述电信号与检测时间相关联；

分析模块，所述分析模块包括以下子模块：

判断子模块，所述判断子模块用于根据接收到的所述电信号在预判期内的变化趋势而判断待测医疗废水是否满足消毒要求，并将判断结果传送到计算子模块；

计算子模块，所述计算子模块用于当接收到的判断结果为是时，根据接收到的所述电信号而得出待测医疗废水中待测菌群的浓度。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述计算子模块用于根据所述电信号到达阈值时对应的检测时间、菌群初始浓度与检测时间的标准关系而得到待测医疗废水中待测菌群的浓度。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述预判期根据待测菌群的类型确定。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于：所述预判期处于待测菌群的生长延迟期，时长处于[0.5小时，2.5小时]。

5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述变化趋势是所述电信号对检测时间的变化率。

6.根据权利要求1任一所述的检测装置，其特征在于：采集单元包括泵、多通道选向阀，所述待测医疗废水、培养基、测量池分别与所述阀通道连通。

7.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述检测装置进一步包括：

报警模块，所述报警模块的输入端连接判读子模块。

8.医疗废水的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：

(A1)采集待测医疗废水，并将培养基加入到所述待测医疗废水中；

(A2)光源发出的光射入所述待测医疗废水和培养基的混合液，检测器将接收到的所述混合液的光信号转换为电信号，并传送到判断子模块和计算子模块，所述电信号与检测时间相关联；

(A3)分析模块根据接收到的所述电信号在预判期内的变化趋势而判断所述待测医疗废水是否满足消毒要求，并将判断结果传送到计算子模块；

(A4)计算子模块根据当接收到的所述判断结果为是时，根据接收到的所述电信号而得出所述待测医疗废水中待测菌群的浓度。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：所述计算子模块根据所述电信号到达阈值时对应的检测时间、菌群初始浓度与检测时间的标准关系而得到待测医疗废水中待测菌群的浓度。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于：若所述电信号达不到所述阈值，所述待测菌群的浓度低于设定响应值或为零。

11.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：所述预判期根据待测菌群的类型确定。

12.根据权利要求11所述的检测方法，其特征在于：所述预判期处于待测菌群的生长延迟期，时长处于[0.5小时，2.5小时]。

13.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：所述变化趋势是所述电信号对检测时间的变化率。

14.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：所述检测方法进一步包括：

当所述判断结果为否时，提示报警模块报警。

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