处理技术论文汇总十篇

时间:2023-03-20 16:07:36

处理技术论文

处理技术论文篇(1)

1.引言

近20多年来,医学影像已成为医学技术中发展最快的领域之一,其结果使临床医生对人体内部病变部位的观察更直接、更清晰,确诊率也更高。20世纪70年代初,X-CT的发明曾引发了医学影像领域的一场革命,与此同时,核磁共振成像象(MRI:MagneticResonanceImaging)、超声成像、数字射线照相术、发射型计算机成像和核素成像等也逐步发展。计算机和医学图像处理技术作为这些成像技术的发展基础,带动着现代医学诊断正产生着深刻的变革。各种新的医学成像方法的临床应用,使医学诊断和治疗技术取得了很大的进展,同时将各种成像技术得到的信息进行互补,也为临床诊断及生物医学研究提供了有力的科学依据。

在目前的影像医疗诊断中,主要是通过观察一组二维切片图象去发现病变体,往往需要借助医生的经验来判定。至于准确的确定病变体的空间位置、大小、几何形状及与周围生物组织的空间关系,仅通过观察二维切片图象是很难实现的。因此,利用计算机图象处理技术对二维切片图象进行分析和处理,实现对人体器官、软组织和病变体的分割提取、三维重建和三维显示,可以辅助医生对病变体及其它感兴趣的区域进行定性甚至定量的分析,可以大大提高医疗诊断的准确性和可靠性。此外,它在医疗教学、手术规划、手术仿真及各种医学研究中也能起重要的辅助作用。

本文对医学图像处理技术中的图像分割、纹理分析、图像配准和图像融合技术的现状及其发展进行了综述。

2.医学图像三维可视化技术

2.1三维可视化概述

医学图像的三维可视化的方法很多,但基本步骤大体相同,如图.。从#$/&’(或超声等成像系统获得二维断层图像,然后需要将图像格式(如0(#1&)转化成计算机方便处理的格式。通过二维滤波,减少图像的噪声影响,提高信噪比和消除图像的尾迹。采取图像插值方法,对医学关键部位进行各向同性处理,获得体数据。经过三维滤波后,不同组织器官需要进行分割和归类,对同一部位的不同图像进行配准和融合,以利于进一步对某感兴趣部位的操作。根据不同的三维可视化要求和系统平台的能力,选择不同的方法进行三维体绘制,实现三维重构。

2.2关键技术:

图像分割是三维重构的基础,分割效果直接影像三维重构的精确度。图像分割是将图像分割成有意义的子区域,由于医学图像的各区域没有清楚的边界,为了解决在医学图像分割中遇到不确定性的问题,引入模糊理论的模糊阀值、模糊边界和模糊聚类等概念。快速准确的分离出解剖结构和定位区域位置和形状,自动或半自动的图像分割方法是非常重要的。在实际应用中有聚类法、统计学模型、弹性模型、区域生长、神经网络等适用于医学图像分割的具体方法。

由于可以对同一部位用不同的成像仪器多次成像,或用同一台仪器多次成像,这样产生了多模态图像。多模态图像提供的信息经常相互覆盖和具有互补性,为了综合使用多种成像模式以提供更全面的信息,需要对各个模态的原始图像进行配准和数据融合,其整个过程称为数据整合。整合的第一步是将多个医学图像的信息转换到一个公共的坐标框架内的研究,使多幅图像在空间域中达到几何位置的完全对应,称为三维医学图像的配准问题。建立配准关系后,将多个图像的数据合成表示的过程,称为融合。在医学应用中,不同模态的图像还提供了不互相覆盖的结构互补信息,比如,当CT提供的是骨信息,MRI提供的关于软组织的信息,所以可以用逻辑运算的方法来实现它们图像的合成。

当分割归类或数据整合结束后,对体数据进行体绘制。体绘制一般分为直接体绘制和间接体绘制,由于三维医学图像数据量很大,采用直接体绘制方法,计算量过重,特别在远程应用和交互操作中,所以一般多采用间接体绘制。在图形工作站上可以进行直接体绘制,近来随着计算机硬件快速发展,新的算法,如三维纹理映射技术,考虑了计算机图形硬件的特定功能及体绘制过程中的各种优化方法,从而大大地提高了直接体绘制的速度。体绘制根据所用的投影算法不同加以分类,分为以对象空间为序的算法(又称为体素投影法)和以图像空间为序的算法!又称为光线投射法",一般来说,体素投影法绘制的速度比光线投射法快。由于三维医学图像的绘制目的在于看见内部组织的细节,真实感并不是最重要的,所以在医学应用中的绘制要突出特定诊断所需要的信息,而忽略无关信息。另外,高度的可交互性是三维医学图像绘制的另一个要求,即要求一些常见操作,如旋转,放大,移动,具有很好的实时性,或至少是在一个可以忍受的响应时间内完成。这意味着在医学图像绘制中,绘制时间短的可视化方法更为实用。

未来的三维可视化技术将与虚拟现实技术相结合,不仅仅是获得体数据的工具,更主要的是能创造一个虚拟环境。

3.医学图像分割

医学图像分割就是一个根据区域间的相似或不同把图像分割成若干区域的过程。目前,主要以各种细胞、组织与器官的图像作为处理的对象,图像分割技术主要基于以下几种理论方法。

3.1基于统计学的方法

统计方法是近年来比较流行的医学图像分割方法。从统计学出发的图像分割方法把图像中各个像素点的灰度值看作是具有一定概率分布的随机变量,观察到的图像是对实际物体做了某种变换并加入噪声的结果,因而要正确分割图像,从统计学的角度来看,就是要找出以最大的概率得到该图像的物体组合。用吉布斯(Gibbs)分布表示的Markov随机场(MRF)模型,能够简单地通过势能形式表示图像像素之间的相互关系,因此周刚慧等结合人脑MR图像的空间关系定义Markov随机场的能量形式,然后通过最大后验概率(MAP)方法估计Markov随机场的参数,并通过迭代方法求解。层次MRF采用基于直方图的DAEM算法估计标准有限正交混合(SFNM)参数的全局最优值,并基于MRF先验参数的实际意义,采用一种近似的方法来简化这些参数的估计。林亚忠等采用的混合金字塔Gibbs随机场模型,有效地解决了传统最大后验估计计算量庞大和Gibbs随机场模型参数无监督及估计难等问题,使分割结果更为可靠。

3.2基于模糊集理论的方法

医学图像一般较为复杂,有许多不确定性和不精确性,也即模糊性。所以有人将模糊理论引入到图像处理与分析中,其中包括用模糊理论来解决分割问题。基于模糊理论的图形分割方法包括模糊阈值分割方法、模糊聚类分割方法等。模糊阈值分割技术利用不同的S型隶属函数来定义模糊目标,通过优化过程最后选择一个具有最小不确定性的S函数,用该函数表示目标像素之间的关系。这种方法的难点在于隶属函数的选择。模糊C均值聚类分割方法通过优化表示图像像素点与C各类中心之间的相似性的目标函数来获得局部极大值,从而得到最优聚类。Venkateswarlu等[改进计算过程,提出了一种快速的聚类算法。

3.2.1基于模糊理论的方法

模糊分割技术是在模糊集合理论基础上发展起来的,它可以很好地处理MR图像内在的模糊性和不确定性,而且对噪声不敏感。模糊分割技术主要有模糊阈值、模糊聚类、模糊边缘检测等。在各种模糊分割技术中,近年来模糊聚类技术,特别是模糊C-均值(FCM)聚类技术的应用最为广泛。FCM是一种非监督模糊聚类后的标定过程,非常适合存在不确定性和模糊性特点的MR图像。然而,FCM算法本质上是一种局部搜索寻优技术,它的迭代过程采用爬山技术来寻找最优解,因此容易陷入局部极小值,而得不到全局最优解。近年来相继出现了许多改进的FCM分割算法,其中快速模糊分割(FFCM)是最近模糊分割的研究热点。FFCM算法对传统FCM算法的初始化进行了改进,用K-均值聚类的结果作为模糊聚类中心的初值,通过减少FCM的迭代次数来提高模糊聚类的速度。它实际上是两次寻优的迭代过程,首先由K-均值聚类得到聚类中心的次最优解,再由FCM进行模糊聚类,最终得到图像的最优模糊分割。

3.2.2基于神经网络的方法

按拓扑机构来分,神经网络技术可分为前向神经网络、反馈神经网络和自组织映射神经网络。目前已有各种类型的神经网络应用于医学图像分割,如江宝钏等利用MRI多回波性,采用有指导的BP神经网络作为分类器,对脑部MR图像进行自动分割。而Ahmed和Farag则是用自组织Kohenen网络对CT/MRI脑切片图像进行分割和标注,并将具有几何不变性的图像特征以模式的形式输入到Kohenen网络,进行无指导的体素聚类,以得到感兴趣区域。模糊神经网络(FNN)分割技术越来越多地得到学者们的青睐,黄永锋等提出了一种基于FNN的颅脑MRI半自动分割技术,仅对神经网络处理前和处理后的数据进行模糊化和去模糊化,其分割结果表明FNN分割技术的抗噪和抗模糊能力更强。

3.2.3基于小波分析的分割方法

小波变换是近年来得到广泛应用的一种数学工具,由于它具有良好的时一频局部化特征、尺度变化特征和方向特征,因此在图像处理上得到了广泛的应用。

小波变换和分析作为一种多尺度多通道分析工具,比较适合对图像进行多尺度的边缘检测,典型的有如Mallat小波模极大值边缘检测算法[6

3.3基于知识的方法

基于知识的分割方法主要包括两方面的内容:(1)知识的获取,即归纳提取相关知识,建立知识库;(2)知识的应用,即有效地利用知识实现图像的自动分割。其知识来源主要有:(1)临床知识,即某种疾病的症状及它们所处的位置;(2)解剖学知识,即某器官的解剖学和形态学信息,及其几何学与拓扑学的关系,这种知识通常用图谱表示;(3)成像知识,这类知识与成像方法和具体设备有关;(4)统计知识,如MI的质子密度(PD)、T1和T2统计数据。Costin等提出了一种基于知识的模糊分割技术,首先对图像进行模糊化处理,然后利用相应的知识对各组织进行模糊边缘检测。而谢逢等则提出了一种基于知识的人脑三维医学图像分割显示的方法。首先,以框架为主要表示方法,建立完整的人脑三维知识模型,包含脑组织几何形态、生理功能、图像灰度三方面的信息;然后,采用“智能光线跟踪”方法,在模型知识指导下直接从体积数据中提取并显示各组织器官的表面。

3.4基于模型的方法

该方法根据图像的先验知识建立模型,有动态轮廓模型(ActiveContourModel,又称Snake)、组合优化模型等,其中Snake最为常用。Snake算法的能量函数采用积分运算,具有较好的抗噪性,对目标的局部模糊也不敏感,但其结果常依赖于参数初始化,不具有足够的拓扑适应性,因此很多学者将Snake与其它方法结合起来使用,如王蓓等利用图像的先验知识与Snake结合的方法,避开图像的一些局部极小点,克服了Snake方法的一些不足。Raquel等将径向基网络(RBFNNcc)与Snake相结合建立了一种混合模型,该模型具有以下特点:(1)该混合模型是静态网络和动态模型的有机结合;(2)Snake的初始化轮廓由RBFNNcc提供;(3)Snake的初始化轮廓给出了最佳的控制点;(4)Snake的能量方程中包含了图像的多谱信息。Luo等提出了一种将livewire算法与Snake相结合的医学图像序列的交互式分割算法,该算法的特点是在少数用户交互的基础上,可以快速可靠地得到一个医学图像序列的分割结果。

由于医学图像分割问题本身的困难性,目前的方法都是针对某个具体任务而言的,还没有一个通用的解决方法。综观近几年图像分割领域的文献,可见医学图像分割方法研究的几个显著特点:(1)学者们逐渐认识到现有任何一种单独的图像分割算法都难以对一般图像取得比较满意的结果,因而更加注重多种分割算法的有效结合;(2)在目前无法完全由计算机来完成图像分割任务的情况下,半自动的分割方法引起了人们的广泛注意,如何才能充分利用计算机的运算能力,使人仅在必要的时候进行必不可少的干预,从而得到满意的分割结果是交互式分割方法的核心问题;(3)新的分割方法的研究主要以自动、精确、快速、自适应和鲁棒性等几个方向作为研究目标,经典分割技术与现代分割技术的综合利用(集成技术)是今后医学图像分割技术的发展方向。

4.医学图像配准和融合

医学图像可以分为解剖图像和功能图像2个部分。解剖图像主要描述人体形态信息,功能图像主要描述人体代谢信息。为了综合使用多种成像模式以提供更全面的信息,常常需要将有效信息进行整合。整合的第一步就是使多幅图像在空间域中达到几何位置的完全对应,这一步骤称为“配准”。整合的第二步就是将配准后图像进行信息的整合显示,这一步骤称为“融合”。

在临床诊断上,医生常常需要各种医学图像的支持,如CT、MRI、PET、SPECT以及超声图像等,但无论哪一类的医学图像往往都难以提供全面的信息,这就需要将患者的各种图像信息综合研究19],而要做到这一点,首先必须解决图像的配准(或叫匹配)和融合问题。医学图像配准是确定两幅或多幅医学图像像素的空间对应关系;而融合是指将不同形式的医学图像中的信息综合到一起,形成新的图像的过程。图像配准是图像融合必需的预处理技术,反过来,图像融合是图像配准的一个目的。

4.1医学图像配准

医学图像配准包括图像的定位和转换,即通过寻找一种空间变换使两幅图像对应点达到空间位置上的配准,配准的结果应使两幅图像上所有关键的解剖点或感兴趣的关键点达到匹配。20世纪90年代以来,医学图像配准的研究受到了国内外医学界和工程界的高度重视,1993年Petra等]综述了二维图像的配准方法,并根据配准基准的特性,将图像配准的方法分为两大类:基于外部特征(有框架)的图像配准和基于内部特征(无框架)的图像配准。基于外部特征的方法包括立体定位框架法、面膜法及皮肤标记法等。基于外部特征的图像配准,简单易行,易实现自动化,能够获得较高的精度,可以作为评估无框架配准算法的标准。但对标记物的放置要求高,只能用于同一患者不同影像模式之间的配准,不适用于患者之间和患者图像与图谱之间的配准,不能对历史图像做回溯性研究。基于内部特征的方法是根据一些用户能识别出的解剖点、医学图像中相对运动较小的结构及图像内部体素的灰度信息进行配准。基于内部特征的方法包括手工交互法、对应点配准法、结构配准法、矩配准法及相关配准法。基于内部特征的图像配准是一种交互性方法,可以进行回顾性研究,不会造成患者不适,故基于内部特征的图像配准成为研究的重点。

近年来,医学图像配准技术有了新的进展,在配准方法上应用了信息学的理论和方法,例如应用最大化的互信息量作为配准准则进行图像的配准,在配准对象方面从二维图像发展到三维多模医学图像的配准。例如Luo等利用最大互信息法对CT-MR和MR-PET三维全脑数据进行了配准,结果全部达到亚像素级配准精度。在医学图像配准技术方面引入信号处理技术,例如傅氏变换和小波变换。小波技术在空间和频域上具有良好的局部特性,在空间和频域都具有较高的分辨率,应用小波技术多分辨地描述图像细貌,使图像由粗到细的分级快速匹配,是近年来医学图像配准的发展之一。国内外学者在这方面作了大量的工作,如Sharman等提出了一种基于小波变换的自动配准刚体图像方法,使用小波变换获得多模图像特征点然后进行图像配准,提高了配准的准确性。另外,非线性配准也是近年来研究的热点,它对于非刚性对象的图像配准更加适用,配准结果更加准确。

目前许多医学图像配准技术主要是针对刚性体的配准,非刚性图像的配准虽然已经提出一些解决的方法,但同刚性图像相比还不成熟。另外,医学图像配准缺少实时性和准确性及有效的全自动的配准策略。向快速和准确方面改进算法,使用最优化策略改进图像配准以及对非刚性图像配准的研究是今后医学图像配准技术的发展方向。

4.2医学图像融合

图像融合的主要目的是通过对多幅图像间的冗余数据的处理来提高图像的可读性,对多幅图像间的互补信息的处理来提高图像的清晰度。不同的医学影像设备获取的影像反映了不同的信息:功能图像(SPECT、PET等)分辨率较差,但它提供的脏器功能代谢和血液流动信息是解剖图像所不能替代的;解剖图像(CT、MRI、B超等)以较高的分辨率提供了脏器的解剖形态信息,其中CT有利于更致密的组织的探测,而MRI能够提供软组织的更多信息。多模态医学图像的融合把有价值的生理功能信息与精确的解剖结构结合在一起,可以为临床提供更加全面和准确的资料。

医学图像的融合可分为图像融合的基础和融合图像的显示。(1)图像融合的基础:目前的图像融合技术可以分为2大类,一类是以图像像素为基础的融合法;另一类是以图像特征为基础的融合方法。以图像像素为基础的融合法模型可以表示为:

其中,为融合图像,为源图像,为相应的权重。以图像特征为基础的融合方法在原理上不够直观且算法复杂,但是其实现效果较好。图像融合的步骤一般为:①将源图像分别变换至一定变换域上;②在变换域上设计一定特征选择规则;③根据选取的规则在变换域上创建融合图像;④逆变换重建融合图像。(2)融合图像的显示:融合图像的显示方法可分成2种:空间维显示和时间维显示。

目前,医学图像融合技术中还存在较多困难与不足。首先,基本的理论框架和有效的广义融合模型尚未形成。以致现有的技术方法还只是针对具体病症、具体问题发挥作用,通用性相对较弱。研究的图像以CT、MRI、核医学图像为主,超声等成本较低的图像研究较少且研究主要集中于大脑、肿瘤成像等;其次,由于成像系统的成像原理的差异,其图像采集方式、格式以及图像的大小、质量、空间与时间特性等差异大,因此研究稳定且精度较高的全自动医学图像配准与融合方法是图像融合技术的难点之一;最后,缺乏能够客观评价不同融合方法融合效果优劣的标准,通常用目测的方法比较融合效果,有时还需要利用到医生的经验。

在图像融合技术研究中,不断有新的方法出现,其中小波变换在图像融合中的应用,基于有限元分析的非线性配准以及人工智能技术在图像融合中的应用将是今后图像融合研究的热点与方向。随着三维重建显示技术的发展,三维图像融合技术的研究也越来越受到重视,三维图像的融合和信息表达,也将是图像融合研究的一个重点。

5.医学图像纹理分析

一般认为图像的纹理特征描述物体表面灰度或颜色的变化,这种变化与物体自身属性有关,是某种纹理基元的重复。Sklansky早在1978年给出了一个较为适合于医学图像的纹理定义:“如果图像的一系列固有的统计特性或其它的特性是稳定的、缓慢变化的或者是近似周期的,那么则认为图像的区域具有不变的纹理”。纹理的不变性即指纹理图像的分析结果不会受到旋转、平移、以及其它几何处理的影响。目前从图像像素之间的关系角度,纹理分析方法主要包括以下几种。

5.1统计法

统计分析方法主要是基于图像像素的灰度值的分布与相互关系,找出反映这些关系的特征。基本原理是选择不同的统计量对纹理图像的统计特征进行提取。这类方法一般原理简单,较易实现,但适用范围受到限制。该方法主要适合医学图像中那些没有明显规则性的结构图像,特别适合于具有随机的、非均匀性的结构。统计分析方法中,最常用的是共生矩阵法,其中有灰度共生矩阵(graylevelco-occurrencematrix,GLCM)和灰度—梯度共生矩阵。杜克大学的R.Voracek等使用GLCM对肋间周边区提取的兴趣区(regionofinterest,ROI)进行计算,测出了有意义的纹理参数。另外,还有长游程法(runlengthmatrix,RLM),其纹理特征包括短游程优势、长游程优势、灰度非均匀化、游程非均匀化、游程百分比等,长游程法是对图像灰度关系的高阶统计,对于给定的灰度游程,粗的纹理具有较大的游程长度,而细的纹理具有较小的游程长度。

5.2结构法

结构分析方法是分析纹理图像的结构,从中获取结构特征。结构分析法首先将纹理看成是有许多纹理基元按照一定的位置规则组成的,然后分两个步骤处理(1)提取纹理基元;(2)推论纹理基元位置规律。目前主要用数学形态学方法处理纹理图像,该方法适合于规则和周期性纹理,但由于医学图像纹理通常不是很规则,因此该方法的应用也受到限制,实际中较少采用。

5.3模型法

模型分析方法认为一个像素与其邻域像素存在某种相互关系,这种关系可以是线性的,也可以是符合某种概率关系的。模型法通常有自回归模型、马尔科夫随机场模型、Gibbs随机场模型、分形模型,这些方法都是用模型系数来表征纹理图像,其关键在于首先要对纹理图像的结构进行分析以选择到最适合的模型,其次为如何估计这些模型系数。如何通过求模型参数来提取纹理特征,进行纹理分析,这类方法存在着计算量大,自然纹理很难用单一模型表达的缺点。

5.4频谱法

频谱分析方法主要基于滤波器理论,包括傅立叶变换法、Gabor变换法和小波变换法。

1973年Bajcsy使用傅立叶滤波器方法分析纹理。Indhal等利用2-D快速傅立叶变换对纹理图像进行频谱分析,从而获得纹理特征。该方法只能完成图像的频率分解,因而获得的信息不是很充分。1980年Laws对图像进行傅氏变换,得出图像的功率谱,从而提取纹理特征进行分析。

Gabor函数可以捕捉到相当多的纹理信息,且具有极佳的空间/频域联合分辨率,因此在实际中获得了较广泛的应用。小波变换法大体分金子塔形小波变换法和树形小波变换法(小波包法)。

小波变换在纹理分析中的应用是Mallat在1989年首先提出的,主要用二值小波变换(DiscreteWaveletTransform,DWT),之后各种小波变换被用于抽取纹理特征。传统的金字塔小波变换在各分解级仅对低频部分进行分解,所以利用金字塔小波变换进行纹理特征提取是仅利用了纹理图像低频子带的信息,但对某些纹理,其中高频子带仍含有有关纹理的重要特征信息(如对具有明显的不规则纹理的图像,即其高频子带仍含有有关纹理的重要特征)得不到利用。使用在每个分解级对所有的频率通道均进行分解的完全树结构小波变换提取特征,能够较全面地提取有关纹理特征。

由于医学图像及其纹理的复杂性,目前还不存在通用的适合各类医学图像进行纹理分析的方法,因而对于各类不同特点的医学图像就必须采取有针对性地最适合的纹理分析技术。另外,在应用某一种纹理分析方法对图像进行分析时,寻求最优的纹理特征与纹理参数也是目前医学图像纹理分析中的重点和难点。

6.总结

随着远程医疗技术的蓬勃发展,对医学图像处理提出的要求也越来越高。医学图像处理技术发展至今,各个学科的交叉渗透已是发展的必然趋势,其中还有很多亟待解决的问题。有效地提高医学图像处理技术的水平,与多学科理论的交叉融合、医务人员和理论技术人员之间的交流就显得越来越重要。多维、多参数以及多模式图像在临床诊断(包括病灶检测、定性,脏器功能评估,血流估计等)与治疗(包括三维定位、体积计算、外科手术规划等)中将发挥更大的作用。

参考文献

[1]P.Suetens.FundamentalsofMedicalImaging[M].CambridgeUniversityPress,2002.

[2]刘俊敏,黄忠全,王世耕,张颖.医学图像处理技术的现状及发展方向[J].医疗卫生设备,2005,Vol26

(12):25-26.

[3]田娅,饶妮妮,蒲立新.国内医学图像处理技术的最新动态[J].电子科技大学学报,2002,Vol31(5):

485-489.

[4]周刚慧,施鹏飞.磁共振图像的随机场分割方法[J].上海交通大学学报,2001,Vol35(11):1655.

[5]ZhangHM,YuanZJ,CaiZM.SegmentationofMRIusinghierarchicalmarkovrandomfield[J].Journalof

Software,2002,Vol13(9):1779.

[6]林亚忠,陈武凡,杨丰.基于混合金字塔吉布斯随机场模型的图像分割[J].中国生物医学工程学报,

2004,Vol23(1):79.

[7]聂生东,陈瑛,顾顺德.磁共振颅脑图像快速模糊聚类分割算法研究[J].中国生物医学工程学报,2001,

Vol20(2):104.

[8]江宝钏,张钧良.基于BP神经网络的MRI分割[J].微机发展,2000,Vol1:67.

[9]AhmedMN,FaragA.Two-stageneuralnetworkforvolumesegmentationofmedicalimages[J].Proceedings

ofIEEEInternationalConferenceonNeuralNetworks,1997,Vol28(3):1373.

[10]黄永峰,岑康,司京玉等.模糊神经网络在颅脑磁共振图像分割中的应用研究[J].中国生物医学工程

学报,2003,Vol22(6):508.

[11]CostinH,RotariuCR.Knowledge-basedcontourdetectioninmedicalimagingusingfuzzylogic[J].

InternationalSymposiumonSCS’03,2003,1:273.

[12]谢逢,罗立民,田雪琴.基于知识的人脑三维医学图像分割显示方法[J].生物医学工程学杂志,1997,

Vol14(2):124.

[13]王蓓,张立明.利用图像先验知识与Snake结合对心脏序列图像的分割[J].复旦大学学报(自然科学

版),2003,Vol42(1):81.

[14]RaquelVC,VeronicaMB,OscarYS.Couplingofradial-basisnetworkandactivecontourmodelformulti

spectralbrainMRIsegmentation[J].IEEETransactionsonBiomedicalEngineering,2004,Vol51(3):459.

[15]LuoXP,TianJ,LinY.Analgorithmforsegmentationofmedicalimageseriesbasedonactivecontour

model[J].JournalofSoftware,2002,Vol13(6):1050.

[16]HallpikeL,HawkesDJ.Medicalimageregistration:Anoverview[J].BrInstituteRadiol,2004,Vol14(6):

455-463.

[17]PetraA,ElsenV.MedicalImagemaching:Areviewwithclassification[J].IEEETransMedImage,1993,

Vol12(3):26-39.

[18]LuoShuo-qian,LiXiang.Implementationofmutualinformationbasedmulti-modalitymedicalimage

registration[A].EngMedBillSocProc22ndAnnIntConfIEEE[C].NavyPierConventionCenterChicago,

Illinois,USA:TheInstituteofElectricalandElectricalandElectronicsEngineers,Ind,2000,2:1447-1450.

[19]SharmanR,TylerJM,PianykhOL,etal.Afastandaccuratetomethodtoregistermedicalimagesusing

waveletmodulusmaxima[J].PattRecogLett,2000,21:447-462.

[20]LesterH,ArridgeSR.ASurveyofhierarchiclnon-linearmedicalimageregistration[J].PatternRecognition,

1999,32:129-149.

[21]卢健,胡志忠,杨如乃.医学图像融合技术的研究[J].上海生物医学工程,2006,Vol27(3):163-167.

[22]王新成.高级图像处理技术[M].北京:中国科学技术出版社,2001.

[23]RVoracek,HPMcAdams,puterAidedDiagnosisofInterstitialLungDisease:aTexture

处理技术论文篇(2)

城市污水管网担负着城市污水的收集和输送,是连接污水产生源和污水处理厂的重要的、不可缺少的环节。一般说,凡在新建市、区或扩建新区建设污水处理工程时,宜采用分流制;在已建成合流制排水系统的旧城区、小城镇等,宜将原合流制直泄式排水系统改造成截流式合流系统;在雨量稀少地区,如我国西北的部分地区或者边远小城镇,由于污水处理规模小,街道狭窄,两侧建筑密集,施工复杂,无条件修建分流制排水系统,也可考虑采用合流制排水系统。值得注意的是,当截流倍数较大时,旱季和雨季污水量相差较大,污水处理厂的进水水量及水质都随之发生相应波动,造成冲击负荷,因此在污水处理厂工艺流程设计和设计参数选择时应对该水量、水质变化进行必要的分析和校核,保证处理厂出水稳定达标。

1.2垃圾渗滤液对污水处理厂的影响

国内一些城市,特别是中小城镇,当垃圾处理规模不大,且距城市污水处理厂较近时,往往将垃圾渗滤液经预处理或不经处理直接排入城市污水处理厂。这种情况下,设计城市污水处理厂时,需十分注意由于垃圾渗滤液高浓度废水的进入而给处理厂进水带来的水质变化。处理厂规模越小,其影响越大,渗滤液处理量与污水处理厂处理规模的比值越大,对设计参数选择、设备选型及工程费、运行费等影响越大。

1.3除臭技术

随着我国对环境质量要求的提高和污水处理技术的发展,在设计污水处理厂的同时,考虑除臭设施已提到议事日程。除臭方法常用有活性炭吸附法、化学药剂吸收法、土壤法及生物法。由于活性炭吸附法去除高浓度臭气效率低且价格高;化学药剂吸收法臭气去除效率低且操作管理复杂;土壤法则适合低浓度臭气去除及占地面积大等不足,目前国内外广泛采用生物除臭法,即利用微生物除臭。该法具有适合于各种臭气浓度的脱除,且具有效率高,不产生二次污染及运行费用低等优点。因此,在我国建议采用生物除臭更为经济合理。

2影响城市污水处理系统的关键技术

城市污水属于可生化处理的中性污水,工艺技术要求并不太复杂,而城市污水处理工艺技术方案的关键因素是曝气技术的选用。

2.1曝气技术的重要地位

城市污水主要污染物成份基本都是容易被微生物分解的物质。在城市污水处理工艺技术方案中,采用曝气充氧培养微生物对有机污染物质进行分解,这一基本原理都是相同的。一般都是采取初沉、曝气、二沉、回流或排出的工艺流程;近年来还出现了曝气、二沉、回流或排出的三合一体间歇式曝气工艺。

曝气充氧是城市污水处理工艺运行中最重要的技术保障手段,也是工艺运行的动态控制核心;在城市污水处理运行费用中,动力消耗所占比例约为80%,而曝气充氧能耗又要占装置总动力消耗的约80%;由此可见,所选用的曝气形式及技术在城市污水处理工艺技术方案中的重要地位。

2.2曝气技术的基本分类

①传统的分类曝气技术传统的分类方法是按照设备性质区分的,分为三种基本形式。表面曝气—采用机械运动的方法,使水体表面不断更新与空气接触;表面曝气分为叶轮表面曝气与转刷(盘)表面曝气两种。

射流自吸—利用水体的射流作用吸入空气。

鼓风曝气—风机鼓风经曝气器扩散向水体中输入空气(或纯氧)。

②按照流体运动性质的新分类曝气技术的实质就是使气相中的氧向液相中转移,传统的分类方法难以反映曝气技术的实质问题。使气相中的氧转移为液相中的溶解氧,是通过流体运动形成气液接触界面而完成的。

2.3鼓风曝气是曝气技术的发展趋势

在城市污水处理工艺技术中,有越来越多的工程技术人员认识到了鼓风曝气技术具有动能消耗合理和充氧效率高的优点,因此鼓风曝气技术在城市污水处理工艺技术中越来越得到普遍的应用。

2.4终端设备是鼓风曝气技术的关键

鼓风曝气技术的终端是关键设备气流扩散装置——曝气器。鼓风机经管道鼓入曝气池的气相流体,最终是由曝气器对气流的扩散而产生起氧传递作用的气液接触界面;曝气充氧效率、曝气运行可靠程度的长久性、氧传递均衡性与氧供给长期稳定性等等曝气技术性能如何,完全是要取决于曝气终端设备(曝气器)的功能作用。

2.5旋混曝气器

本世纪九十年代初,我们就开始着手研究曝气器的气流扩散问题,经过大量的实验研究与运行实践经验的总结,确立了采用阻力小且无堵塞的大孔排气结构,经旋流、旋混与倒齿等多种结构扩散作用产生细泡的曝气技术,生产制造了“旋混曝气器”。从近年在湖南与广东两地的应用情况来看,旋混曝气器突出表现了效率高、可靠性好、对长期稳定运行有保障的优点,深得用户的好评。

3结语

自然系统和人工系统相结合的系统叫复合系统。市场经济条件下的城市污水处理系统,就是一个开放的复合系统。所谓开放的复合系统,是指这个复合系统,还与外界环境中的种种系统进行着交换。城市污水处理系统的整体目标是:导、治结合,实现污水处理“四化”。“四化”——一是减量化,即污水、能耗、物耗的减小;二是无害化,即污水处理的过程与结果对人及受纳水体无害;三是资源化,即污水处理后的循环回用;四是产业化,即污水处理按市场机制形成产业。

论文关键词:城市污水曝气技术工程设计

论文摘要:本文分析和论述了影响城市污水处理系统的几个主要因素,着重对曝气技术在城市污水处理工艺的主导地位和技术应用进行阐述。

参考文献:

[1]徐志嫱,魏红,黄廷林.污水采用集中或分散处理再生回用的经济比较[J].中国给水排水,2007.

[2]张丽丽,徐得潜.城市污水处理厂布局优化的经济性判据[J].山西建筑,2009.

处理技术论文篇(3)

一、中文信息处理的特点

(一)汉字的特殊性

我们都知道,英语在计算机信息处理方面的优势就是其字母数量有限,因而可以很容易的进行输入输出以及信息的加工和处理,而中文的汉字则数量庞大,且字形相对复杂,这就给汉字的编码带来了不小的困扰。因此我们根据汉字信息处理过程中的不同要求对汉字进行了不同形式的编码,总结来说有以下几种方案,即汉字输入编码,汉字标准编码,汉字内码和汉字形码。

(二)书面汉语的特殊性

汉语的另一个特征是在书面表达中,词语和记号之间没有明显的分隔标记,这就使自动分词在书面汉语分析中成立一个难题。分词需要将连续的字按照一定的规范进行有序的组合,比较英文我们会发现,英文单词之间都是用空格来做分隔符,而中文则是习惯通过字、整句以及段落进行简单的划分,而这其中的一个难点就是对词语的划分,我们都知道,英语中也有短语划分的问题,但是由于中文的词语远比英语的数量和范围要庞大,因而处理起来更为困难。

(三)汉语语音的特殊性

在语音方面,汉语的特征是音节结构相对简单,音节划分界限比较清晰,但是声调和变调是中文与英文的显著区别,因而在语音识别和语音合成方面来讲这是一个劣势,但是总体上来说汉语语音的处理比之其他方面来说还是相对容易的。

(四)汉语语法的特殊性

在语法方面,汉语词汇的句法功能相对来说难以判断,这与英语语言上的多变形态有着截然不同的表现。汉语主要依靠词序和虚词来表达不同的含义,因此如果不能很好的掌握句法,就特别容易产生歧义,因此汉语语句自动分析这一重要技术是一项难以攻克的技术。

二、中文信息处理的若干技术

(一)n元模型

设wi是文本中的任意一个词,如果已知它在该文本中的前两个词wi-2w-1,便可以用条件概率p(wi|wi-2w-1)来预测wi出现的概率。这就是统计语言模型的概念。一般来说,如果用变量w代表文本中一个任意的词序列,它由顺序排列的n个词组成,即w=w1w2。。。wn,则统计语言模型就是该词序列w在文本中出现的概率p(w)。利用概率的乘积公式,p(w)可展开为:p(w)=p(w1)p(w2|w1)p(w3|w1 w2)。。。p(wn|w1 w2。。。wn-1)不难看出,为了预测词w n的出现概率,必须知道它前面所有词的出现概率。从计算上来看,这种方法太复杂了。如果任意一个词wi的出现概率只同它前面的两个词有关,问题就可以得到极大的简化。这时的语言模型叫做三元模型(tri-gram):p(w)≈p(w1)p(w2|w1)∏i(i=3,。。。,np(wi|wi-2w-1)

符号∏i i=3,…,n p(…)表示概率的连乘。一般来说,n元模型就是假设当前词的出现概率只同它前面的n-1个词有关。重要的是这些概率参数都是可以通过大规模语料库来计算的。比如三元概率有p(wi|wi-2wi-1)≈count(wi-2wi-1wi)/count(wi-2wi-1)式中count(…)表示一个特定词序列在整个语料库中出现的累计次数。

(二)语音识别

语音识别的最终目标是使人类与计算机之间实现真正意义上的自由交流,使机器听懂人类的语言,并及时的做出准确的反馈。语音识别技术包括了信号处理、模式识别、概率论和信息论、发声机原理和听觉原理、人工智能等主要内容。语音识别技术主要包括特征提取技术、模式匹配准则和模型训练技术3个方面,另外还涉及到语音识别单元的选取,在这个问题上我们通常采用的是以音节为识别单元。另外,在特征参数的提取技术方面,由于语音符号中含有大量的信息,它们通常被称为声学特征。特征参数是决定语音识别质量的关键技术,因此我们应该极可能的采集所要传播语言的语义信息,剔除掉说话人的个人信息干扰,这样才能保证特征参数的有效性和准确性。

(三)句法分析

句法分析是以汉语的语法特征为分析方法,对句子、段落中的短语结构树进行各个句子成分关系的分析,分析的主要内容包括:句子中所有的单句,每个单句在句法中的作用是什么,在单句以上更大的语法结构是什么,句子中的短语或词组类型是什么,在句子中起了什么作用,最后,所有这些成分是如何有机组合或附着在整个句子中的,这些就是句法结构分析的主要内容,这叫做线图分析法。值得说明的是,英语语言结构中主语必须置于谓语之前,否则所表达的意思就完全变化了,当然,在一些特定情况下,如倒装句结构中这种情况还是普遍存在的。这一点是与汉语有着显著的区别的。

三、结语

中文信息处理技术有着重要的意义,它是语言学与信息技术的有机融合,旨在对中文的音、形、义等输入计算机,进而进行必要的信息加工与处理,在这一过程中涉及到了计算机科学、信息学、声学等大量学科的交叉知识。具体来说,语言信息处理是将自然语言的各个部分,包括词语、句子、段落以至篇章进行文本、声音和图像各种方式的信息化加工,然后对这些信息进行输入输出、压缩、存储以及检索等等各项处理。我们都知道,自然语言是我们日常最重要的交流沟通工具,是人类进行思维活动、文化传播的有效载体,因此语言信息处理这种技术有着重要的意义,本文专门分析了利用计算机处理中文信息,即汉语信息处理技术,希望本文能够对同行们有所启示,还望能够多多交流学习,更好的完善这项技术。

参考文献:

处理技术论文篇(4)

前言

膜分离技术是物质分离技术中的一个单元操作。膜法分离的最大特点是驱动力主要为压力,不伴随需要大量热能的变化。因而有节能、可连续操作、便于自动化等优点。膜分离中的微滤(MF)、超滤(UF)不能脱除各种低分子物质,故单独使用时,出水质量仍较差。反渗透膜(RO)有较强的去除率,但在去除有害物质的同时也去除了水中大量有益的无机离子,出水呈酸性,不符合人体需要。而纳滤膜(NF)分离技术在有效去除水中有害物质的同时,还能保留大多数人体必须的无机离子,且出水pH值变化不大。这种水处理方法对于我国目前的饮食结构而言,尤其是营养结构单一的人员来说,更易被接受,也更加合理。

为进一步开发和研究纳滤膜,以便其更有效地应用于水处理,我们安装了两种型号的纳滤膜设备并进行了比较研究,这两种型号的纳滤膜均由美国Trisep公司生产,材质为PA,型号分别为NF1(NFTS40)和NF7(NFTS80)。

1、纳滤膜的定义及分离原理

1.1纳滤膜的定义、特点

NF膜早期被称为松散反渗透(LooseRO)膜,是80年代初继典型的RO复合膜之后开发出来的。可这样来论述“纳滤”的概念:适宜于分离分子量在200g/mol以上,分子大小约为1nm的溶解组分的膜工艺。

纳滤膜的一个特点是具有离子选择性:具有一价阴离子的盐可以大量渗过膜(但并不是无阻挡的),然而膜对具有多价阴离子的盐(例如硫酸盐和碳酸盐)的截留率则高得多。因此,盐的渗透性主要由阴离子的价态决定。

1.2纳滤膜的分离原理

纳滤过程之所以具有离子选择性,是由于在膜上或者膜中有负的带电基团,它们通过静电互相作用,阻碍多价离子的渗透。根据文献[1]说明,可能的荷电密度为0.5~2meq/g.

为此,我们可用道南效应加以解释:

ηj=μj+zj.F.φ

式中ηj——电化学势;

μj——化学势;

zj——被考查组分的电荷数;

F——每摩尔简单荷电组分的电荷量(称为法拉第常数);

φ——相的内电位,并且具有电压的量纲。

式中的电化学势不同于熟知的化学势,是由于附加了zj.F.φ项,该项包括了电场对渗透离子的影响。利用此式,可以推导出体系中的离子分布,以计算出纳滤膜的分离性能。

2、纳滤膜处理饮用水的应用研究

2.1纳滤膜处理饮用水的流程

为增强两种型号膜组件的可比性,我们采用同一流程,即:

原水10μm保安过滤器活性炭过滤5μm保安过滤器NF7出水。

原水10μm保安过滤器活性炭过滤5μm保安过滤器NF1出水。

其中,10μm保安过滤器用来除去原水中的悬浮物;活性炭吸附可去除水中的部分有机物;5μm保安过滤器用以保证膜组件的安全正常使用。

2.2试验结果的分析讨论

2.2.1TOC结果比较

为了研究NF1、NF7两种膜对有机物的去除情况,在相同条件下取原水、活性炭出水及产水率为15%时的NF1、NF7出水水样测定TOC,结果见图1.

图1TOC去除率比较

由图1可知,在TOC的去除效果上,活性炭对TOC有一定的去除效果,但仍有一部分未能去除;纳滤NF1对TOC的处理效果较好达到93.9%;而纳滤NF7对TOC的处理效果不够理想。

2.2.2色谱-质谱联机分析结果和讨论

取原水,活性炭出水,NF1,NF7出水水样各20L,经吸附、洗脱、浓缩,用色谱-质谱联机分析。GC/MS结果见表1.

原水中检出有机物26种,这些物质中有毒有害物质11种,占水中有机物总数量的42.3%,其中优先控制污染物2种。原水经过活性炭吸附后,有机物去除了17种,新增11种,对其中的9种无去除能力,说明活性炭对有机物的去除效果不够理想;经过膜处理后,NF7出水检出有机物11种,对致突变物的去除率为75%;NF1出水检出3种有机物,致突变物的去除率为87.5%.说明在三致物质的去除效果上NF1优于NF7.

造成以上结果的原因大体可这样描述:在处理有机物中性组分时,电的相互影响消失了。对于这样的物料,将根据其分子的大小进行分离,分子量超过200g/mol的组分被完全截留,而摩尔质量较低的小分子则可以渗透。对于有机物料体系来说,以少量测量数据为基础的扩散-溶解模型可以很好地描述纳滤膜对有机物的分离特性。

2.2.3Ames试验结果讨论

取原水、活性炭出水、NF7、NF1出水各100L进行吸附、洗脱、浓缩后进行Ames试验.

2.2.4脱盐率比较

取NF1、NF7进出水水样对其电导率进行测定.

3、结论及建议

(1)NF1对TOC的处理效果较NF7及活性炭吸附的效果更为理想,达到93.9%.NF1对水中有机物及三致性的去除效率高,出水Ames试验结果为阴性。(2)NF1在去除水中有害物质的同时,能够保留较多的无机离子,更加符合我国目前的饮食结构,满足现有条件下人员的健康需要。(3)在应用纳滤膜分离技术处理饮用水时,建议使用NF1膜组件。(4)纳滤膜的分离机理及相应的数学模型需进一步探讨。

参考文献:

[1]JjitsuharaI,KimuraS.StructureandPropertiesofChargedUltrafiltrationMembranesofSulfonatedPolysulfone.JChemEng.Japan,1983,16(5)

处理技术论文篇(5)

①设备构造简单、所需购置成本不高、能耗相对较低,而且在进行分离时不需要任何帮助分离的介质;

②由于旋流器的体积较小,所以设备在安装方面难度系数小,一旦调试好,就能持续、稳定地工作;

③分离效率高、适应力强,受外界影响较小,工作的温度及压力只受旋流器结构材料的影响。尽管如此,旋流分离技术也存在一定的缺陷:首先,在液体流动时,会产生剪切作用,如果设计的参数有误,容易导致含油污水中的油滴被打碎乳化的情况出现,进而使分离达不到预期的效果;其次,由于物料的性质存在差异,所以在旋流器的结构大小和操作条件等方面,不同的油田需求也不相同,这就造成了旋流器大多不能通用;最后,在乳化油的处理上,旋流分离技术仍有待提高。

(2)国内应用研究现状。经国内外专家多年的努力,在旋流分离数值模拟分析、旋流管外特性研究等方面,旋流分离技术取得了重大进展,对这项技术的研究也正趋于规范和完善,目前正准备将初步的研究成果转向产品化。从总体上来说,我国在含油污水的处理问题上,其技术相对较为落后、发展条件不足、人员管理较为松散、组织管理水平低。基于上述情况,对静态液—液旋流分离技术的研究还需要深入探讨。

(3)未来研究发展趋势。要想使液—液旋流分离技术得到更好的应用,不仅需要改进它的一些特性,如设备特性、介质特性及操作特性,而且需要对系统进行全盘设计,以提高系统的工作效率。其中,液—液旋流技术研究的主要方向是开发新设备,以低阻高效为设备的开发标准。此外,新型旋流管的研发也十分重要。经过多年的研究与创新,旋流管在结构上有较大改进,其参数也得到优化。除了了解该项技术的基本特性外,未来研究的一个重要领域是动态液—液旋流分离技术。根据国外研究的相关数据表明,动态水力旋流器的除油效果相比静态水力旋流器除油效果更佳,尤其是对于那些细微的油滴。此外,应用这项分离技术耗能相对较小。

2膜分离技术处理采油污水

膜分离技术是超精细过滤器技术中常见的一种采油污水处理技术。膜分离技术能够有效地处理采油污水,它主要是利用膜的选择透过性来开展工作的。如果油粒子的粒径为微米量级,用机械方法进行前处理。现阶段,膜分离技术的产生使得传统的分离技术被淘汰。根据ACHEMA展览会的记录可以发现,目前发展速度最快的过滤与分离技术即为膜分离。膜分离技术的发展主要表现在以下两个方面:首先,国外利用自身先进的科技条件,开发出多种膜制造技术,金属材倒膜、空心纤维膜和液膜等结构都是其重要的研究成果。其次,在膜分离技术的发展方面,已对有机聚合材料进行了开发,像聚乙烯、聚丙烯、聚矾等。膜分离技术的发展除了表现在以上两个方面,还有一种复合膜。这种复合膜是将有机聚合材料与膜制造技术相结合的。

2.1超滤膜的应用现状

根据相关文献记载,超滤膜法处理乳化油废水在国外已有几十年的历史。在20世纪80年代,西德已有超过250个超滤膜设备投入使用。相关资料显示,每套设备处理含油乳状液的能力为l~20m3/d。这个时期,膜组件分为卷式、板框式和管式三种。到80年代末90年代初,膜生产单位的分离技术取得了进步,能提供系列膜设备。现今,上海宝钢通过使用AbCor公司的管状膜大型超滤设备,将乳化油废水进行处理,效果明显。张玉忠等人曾经做了一个实验,这个实验的主要内容为:把自行研制的MTB—I型耐温中空纤维膜与MTB—V型加拿大的中空纤维膜的处理效果进行对比。根据实验的结果,可直接得出一个结论:对于未经处理的含油率高的污水,效果欠佳,与国外差距较大;对经过预处理的含油量低的污水进行处理,效果明显。

2.2膜器的研究进展

由于依靠改变流动状态或设置流道障碍的传统静态十字流膜滤技术已经不适应时代的发展,目前,技术人员已经转移了工作重点,重点开展新型膜器的研究,主要是对其进行利用膜运动施加离心力和外加场力两种方式的研究。膜生物反应器污水处理技术就是新型膜器研究下的产物,它使得污水生物处理工程中的生物反应器与膜分离技术中的超滤组件结合在一起,这不仅提高了工作效率,还能降低能耗。由此可见,它的发展前景还是相对较好的。在油田污水中,受技术条件的限制,一些问题的处理不够彻底,所以研制一种多强化方式的膜滤设备是十分有必要的;同时,需要建立对应的过滤理论模型,并研究其分离机理。随着科技的进步,膜分离技术在油田采出水处理中的应用力度不断增加。其特点主要体现为精度高、易自控化。受我国过滤技术水平的影响,以及经济条件的限制,其在大型工业化规模中投入使用的条件不够成熟。笔者认为,膜分离法的核心技术问题体现在高效高渗透性膜和提高处理量两方面,但实践起来相对困难。综上所述,对膜器的研究提出了更高的要求。

3过滤分离技术的展望

纵观我国过滤分离技术研究的成果,主要集中在过滤器和过滤装置方面,其最终目的都是为了使流体系统得到净化。在一些发达国家,已经深入对这种技术进行了探讨,并且耗费了许多时间及精力。在过滤分离技术领域,我国没有取得突破性成就,甚至没有一套完整的过滤分离技术的科研生产体系。值得提出的是,我国的过滤材料没有在研制计划内。另外,在过滤分离技术方面,还存在一些技术标准、测试设备和质量控制等不完善的情况。在未来对过滤分离技术进行研究时,应重点放在过滤材料及过滤器方面。

处理技术论文篇(6)

可持续发展路线的实施,增加了我国各级政府对环境保护的认识和治理力度。城市污水处理,作为一个城市发展程度的重要标志,其实施效果已经成为了评价城市发展程度的重要指标。城市污水处理的效果不仅仅关系到城市所在地周边的环境保护,更关系到下游城市人们的身体健康以及经济发展。加快城市污水处理建设,加快城市污水处理新技术的应用,促进城市和谐发展以及可持续发展路线的实施,是目前我国城市污水处理相关部门的首要任务。

1.我国城市污水处理现状分析

目前我国城市污水处理的面临着重要的考验,现有污水处理系统已经不能满足日益增加的城市污水量。而工业废水、日常生活排放污水在城市内部的流向对流经城市的河流以及浅层地下水也都有着不同程度的污染。这也使得我国多数城市水源受到污染,加大了城市生活用水处理的费用,加剧了我国城市废水污染程度。近年来为了加快我国可持续发展战略目标的实施、促进我国水资源优化、保护环境,我国很多城市已经开始了对城市内污水流向的治理,减少污水在城市内流向对浅层地下水的污染。同时大力应用新的废水处理技术,加快污水处理建设,为我国可持续发展路线的实施打下坚实的基础。

2.城市污水处理新技术分析

2.1曝气生物滤池技术分析

曝气生物滤池是一种经过改良的新一代上向流曝气生物滤池。它既可以用于污水的二级处理,也可以用于处理出水需要回用等其它要求的污水深度处理,并且能够达到很高的排放水质标准。由于曝气生物滤池工艺将滤池和生化反应器结合起来,因此不再需要沉淀池;占地面积小,是常规工艺的1/4~1/5,节省大量征地和地基处理费用;池容小,土建工程量比其它工艺少20%~40%;全部模块化结构,改扩建容易,工期短;上部出水为清水,滤头不易堵塞,检修和更换容易。无需放空滤池中滤料;可对厂区进行全封闭,无臭味污染,视觉和景观效果好;不需要单独的反冲冼水和反冲洗水泵,降低了设备投资和运行费用;穿孔管曝气,节省设备投资和维护费,效率高。而膜式曝气头通常在运行两年后开始丧失其效率;自动化程度高,操作人员少;低温运行稳定,受温度影响很小;由于其具有连续的物理过滤能力,一旦生物反应发生问题,滤池仍可去除绝大部分的悬浮物;而且仅需要几天即可恢复生物处理能力,而活性污泥法需要几个星期才能恢复;由于其具有的众多有点,我国已经在2002年在广东南海新建了一座设计流量为50000m3/d的新型曝气生物滤池污水处理厂,从近6年的处理运行情况来看,运行稳定,处理效果好,是投资较少的一种新技术应用典型。

2.2天然有机化学污水处理技术的分析

天然有机化学在污水处理方面的优势已经被人们认可,也使得其在污水处理中的发展前景越来越好。化学混凝与生物法共同作用污水处理法已经成为了天然有机化学污水处理发展的新方向。该工艺能有效去除水中的颗粒物、磷和氮,使出水水质达到一定的水平。有些国家把化学混凝法加生物处理作为主要的处理方法对城市生活污水进行处理,如挪威、瑞典、丹麦,其70%的污水都用混凝法+生物处理。其它一些国家如美国和香港用一种叫做化学强化一级处理法,该法比化学混凝法需要的混凝剂量更少,但足以去除大部分磷同时大大加快沉降速度。

世界上最常用的混凝剂为铝盐和铁盐,也有一定数量的有机聚合物作混凝剂或助凝剂。水和污水中的污染物去除是通过已知的机械原理即破坏胶体的稳定性而混凝,或者是化学药剂与固体水解产物共同沉降来完成。混凝法的效率是受混凝剂的物理及化学特性、进水及工艺条件等因素的影响。

污水处理无疑是要花钱的。问题是要找到一种不仅投资少而且长期运行费用低的最经济最有效的方法。根据欧洲污水处理经验,要去除95%的BOD和90%以上的磷并且脱除85%氮,则化学强化一级处理+生物处理是最经济有效的。化学处理法特别是在工业污水比例大、污水水质日/年变化大时更显其最经济有效。在快速发展的工业化城市,企业排放的污染物会影响甚至破坏传统的生物处理过程,而化学处理法在这方面具有许多的先进性,能处理很多不同的污水,能承受很大的冲击负荷。对实际污水处理工程而言,首先用化学法进行污水处理研究,不仅能承受冲击负荷,将污水处理到一定的程度,还可以了解污水的组成和变化情况,为较易受污水冲击负荷、毒性物质影响的生物处理提供保护。种种优势预示了天然有机化学污水处理的良好发展前景。

2.3污水生物处理方法分析

生物污水处理是用生物学的方法处理污水的总称,是现代污水处理应用中最广泛的方法之一。主要借助微生物的分解作用把污水中有机物转化为简单的无机物,使污水得到净化。按对氧气需求情况可分为厌氧生物处理和好氧生物处理两大类。厌氧生物处理系利用厌氧微生物把有机物转化为有机酸,甲烷菌再把有机酸分解为甲烷、二氧化碳和氢等,如厌氧塘、化粪池、污泥的厌气消化和厌氧生物反应器等。好氧生物处理系采用机械曝气或自然曝气(如藻类光合作用产氧等)为污水中好氧微生物提供活动能源,促进好氧微生物的分解活动,使污水得到净化,如活性污泥、生物滤池、生物转盘、污水灌溉、氧化塘的功能。污水生物处理效果好,费用低,技术较简单,应用比较简单。当简单的沉淀和化学处理不能保证达到足够的净化程度时,就要用生物的方法作进一步处理。生物处理中要特别注意掌握净化污水的微生物的基本特点,满足其要求条件;污水中BOD与COD比值要大于0.3。温度影响较大,冬季一般效果较差。

3.加快分流制排水管网的推进,促进污水处理的实施

我国原有城市排水管网多位合流制排水管网,其是通过在城市中铺设一套排水管网用来排泄污水和径流雨水。这样的排水管网导致后期在进行污水处理时加大了处理量,增加了污水处理费用。而目前较为先进的分流制排水管网,是在城市中设两套独立的排水管网,分别排泄污水和径流雨水。这就使得在后期进行污水处理过程中,可以不对径流雨水进行处理,只针对污水进行处理,大大降低了污水处理费用。铺设分流制排水管网的费用与合流制排水管网污水处理费用相比,分流制虽然一次性投入较大,但是综合比较可以发现,其在管网运行多年后,总体费用只占合流制管网污水处理的42.7%。因此,加快我国老城区合流制管网改革,在建设新城区时积极采用分流制排水管网设计是污水处理发展的必然方向。

结论

城市污水处理新技术的不断涌现,为城市污水处理提供了更过的选择空间。同时也使得我国污水处理技术正在向着国际化的标准迈进。通过新技术的应用及人们对日常生活中无磷清洁用品的广泛使用,减少有害污水的产生,为我国环境保护打下坚实的基础。

参考文献

[1]李笑雯.城市废水处理技术[M].化学工业出版社,2006,7.

[2]梁国庆.城市污水处理生物技术分析[J].农业技术,2007,8.

处理技术论文篇(7)

近来计算机功能的提高和随之产生的信息处理技术的改进已经为物流业创造了很多的机会,因此,人们希望能为将来创造一个新的物流系统。

制订产品责任法乃是大势所趋,这使物流质量保证成为物流业中的新问题。

在本论文中,我把物流分成三个阶段——过去、现在和将来,并把它们与计算机的发展阶段相比,列举了一些例子,诸如半导体的存贮能力和计算机计算速度。在区别每个阶段所创造和运用的各种各样的物流技术时,文章讨论了随着新技术发展,将来在物流行业中可能产生的重大变革。后者的一个例子就是计算机和In-temet及其他通信技术的融合。

下面是我在’97年亚太国际物流研讨会的发言。

物流和信息处理技术

主席先生、女士们。先生们:

早上好,能有机会在这里发言,我感到莫大的荣幸。

今天,我想大略地说一下信息技术发展和物流发展二者之间的联系。

在开始话题之前,我先作个自我介绍,并解释一下我为什么觉得当前的物流形势不容乐观。

其实我在日本最大的一家合成纤维公司里任职,担任化学工程师。

那时,日本的制造企业都处于技术发和生产率提高的急流之中。作为年轻的工程师,我每天都在试验革新了的生产过程或改良生产过程以提高生产率。

大约二十年前,有人邀请我加人一家仓储公司,未经慎重考虑,我就答应了。

之后我的第一印象是当今世界上竟然还有象仓储这样不发达的行业,这真让我难以置信。最让人奇怪和迷惑的是对安全的漠不关心,在我的工厂标准里,有很多操作都不合安全要求。

同样让我觉得奇怪的是经营方法陈旧和缺少创新。

在我看来,除了叉车以外,一切就是处于封建时代。

交通部制订了众多的规章,却缺乏有力的革新和家长式的引导,这破坏了物流业的发展。

我受到了震动,觉得自己无能为力,因此我决定辞掉工作,再回到学校学习。

我去了一家美国商学院校学习有关商业的知识,在那里,我学到了企业经营最重要的两个要素。

当我从商学院毕业并获得工商管理硕士学位的时候,我的金融教授问道:“威雄,你在校期间学到了些什么?”

我回答说:“我只学到了两样东西,它们对企业经营至关重要,这就是‘竞争优势’和‘现金流’。”然后他告诉我:“威雄,学校想教给学生的,你已经都学会了”。带着这两样东西,我回到了日本,并开始了新的工作——一家仓储公司的总裁。那时候,我的公司是一个很小的地方性仓储公司,年销售额为四千万美元,员工约380名。我想弄清楚的第一件事就是我们的竞争优势是什么,并询问了每一个经理,他们都答不上来,有的甚至说我们没有竞争优势。

这种形势非常严峻。从所学的知识里,我认识到如果一个公司没有竞争优势,它就将倒闭。

我想我必须从头做起,创造出竞争优势。

如前所述,我是一名工程师,用过很多计算机,所以我认为把计算机技术引入到仓库作业中是一个不错的主意。许多持反对意见的员工抱怨说顾客并不要求仓库提供实时库存信息。另外有的人问我,使用这个计算机系统能将我们的销售量提高多少呢?我无法回答这样的问题。

我让他们把这当作是新总裁的爱好,并允许我建立这个系统。

非常有趣的是,为了准备这篇稿子,我查了查计算机的能力方面的资料,发现我念大学时最强大的计算机如IBM386,其效率只及今日PC机的百万分之一,或者更低。

当我试着使用计算机时,把它当作是一个能快速进行大数据量运算的计算器,在此之前,我们使用算盘或计算器。

为了达到第一个目标——库存控制系统,我在资金、人力和时间上进行了大量投资。非常幸运的是,这种实时库存报告服务赢得了顾客的满意并大受欢迎。

尽管这个模型非常简单,且只能提供有限信息,但它作为销售工具,为我们赢得了很多新的顾客。

现在,我们开始把计算机看作信息处理机器,而不是一个大型计算器。”在这18年间,我们不断改进系统,现在使用的是该系统的第4版,并刚成立了一个专门小组对我们的计算机系统作全面更新。同顾客一起完成了在线系统后,我们注意到一件有趣的事情是,由于线路总是开放着,任何时候我们都能传送各种各样的信息而不费分文。从这一时刻起,我们启动了室内电子邮件系统。

之后,有人提出我们可以用这个系统为那些想得到货物信息系统的卡车司机服务,非常幸运,该系统在卡车司机中同样大受欢迎。

正如前述,我是一名工程师,所以总是想着改善工作条件。我注意到,当业务繁忙时,仓库工作人员必须工作到半夜,为第二天的装运作准备。在我们一家仓库里,工人必须工作到凌晨,这种情况持续了很长时间。

我觉得应该在这方面做些事情。

我了解到自动叉车已经问世,所以要求制造商制造一台用于公共仓储。我问过日本所有的叉车制造商,他们都说把自动叉车用于公共仓储是不可能的。其理由是自动叉车只能用于单一货物仓库,而不能用于多货物系统。

这是一个很奇怪的理由,因为如果人能把一种货物同其他货物区分开来,那么在人的大脑里应该有某种位置鉴别系统,它应该是某种数学系统。我不想自己去解复杂的数学方程式,但计算机却可以。所以我告诉一个制造商,我会支付全部开发费用,并许诺说即使开发失败了,也绝不会责怪他们。我信心十足能制造出这种叉车。

我们花了一年时间和一百万美元来开发该系统,而它运行得非常成功。

该系统比堆垛机、起重机和货架系统便宜得多。许多年前,美国教授参观了我的仓库,要求我展示该系统。那时,美国政府觉得他们在技术上可能落后于日本,并组成了一个新的调查小组。该小组的主要目的是调查高科技领域,他们参观了一些大公司,如三菱重工或富士通,但同样对我的机器人叉车系统感兴趣。

那时,我坚持认为还有众多的领域需要用低级技术来改善人类工作条件。

后来,他们提交了一份题为《日本技术调查》的报告,并评论说铃木先生强调存在着众多技术上的要求以改善人类工作条件。我引以为自豪。

我因发明了另一种货物定位系统方法而获得了一项专利。对区分位置而言,我觉得这真是一个相当不错的方法。

当我想到这个主意时,整夜都不能人睡,因为它是如此惊人,除了我以外没人能提出来。

它是这样的,当你要找屋里的某个人时,你绝不会考虑用一个座标X、Y、Z来找出他的位置,而会喊他的名字:“你在哪里,铃木先生?”然后铃木先生会回答:“我在这里。”接下来的问题就是为什么我们不能让货物回答“我在这里”。所以我试图让货物在被叫到时能作出回答,非常有趣的是,货物的确能做到。我把感应器放在托盘上,把信号发射器放在叉车上,当发射器发出信号时,感应器就能答复。尽管我认为这是一个非常好的主意,但要把这套系统投人商用却有一些困难。

为能探测到信号,感应器必须大声回答,叫喊几次过后,声音就嘶哑了,或者没音了。电池不可能持续很长时间,当它停止回答时,从理论上来说就无法再找到它。所以这种方法尚未应用于商业之中。条码技术和各种各样识别的技术亦会有大的进步。

在我看来,计算机的应用进人了另一个新的阶段。

直到几年之前,计算机网络的主要结构都还是中央控制式系统,现在,计算机系统的主流变成了网络结构,并且客户机服务器类的系统将变得越来越流行,同时,卫星数据通信的运用将会显著增加。在不久的将来,我们能在任何远离自己办公室的地方做生意,例如:在旅游胜地的宾馆或者甚至在飞机上。

处理技术论文篇(8)

一、随着集成电路的运算速度更快,集成度更高,就有可能耐复杂目益增加均一些多维数字信号处理。

所它在最近才开始出现的一个新领域。尽管如此,多维信号处埋仍然对以下一些间提了解决的办法,这些问题是:计算机辅动断层成术(CAT),即综合来自不同方向的X射线的投影,以重建人体某一部分的三维图,源声纳阵列的设计及通过人造卫星地球资源。多维数字信号处理除具有许多引人注目和浅显易行的应用之外,它还具有坚卖的数学基础,这不仅使我们能了解它的实现情况,而且当新问题出现时,也当及时解决。

典型的信号处理任务就是把信息从一种信号传递到另一种信号上,例如,可将一张照片加以扫描、抽样,并将共存储在计算机的存储器中,在这种情况下,信息是从可变的银粒密度转换戌可见光束,再变成电的波形,最后变戍数字的序列,随后该数字序列用。磁盘上磁畴的排列来表示CAT扫描器是一个比较复杂,经过处理,最后显赤射线管(CRT)的荧光屏上或胶片上。数字处理能增加信息,但可以重新排列信息,使观察者能更方便地理解它.观察者不必观看多个不同测面的投影而可直接观察截面图。

人们感兴趣的是信号所包含的信息,而不管信号本身是什么形式。也许可以概括地说,信号处理涉及两个基本任务一一信息的重新排列和信息的压缩。

二、数字信号处理涉及到用数的序列表示的信号的处理,而多维数字信号处理则涉罚用多维阵列表示的信号的处理,例如对同时从几个传感器所接收的抽样图像和抽样的时间波形的处理。由于信号是因而它可以用数字硬件处理,同时可以将信号处理的运算规定为算法。

促使人们采用数字方法的是不言而喻的。数字方法既有效灵活。我们可以用数字系统使其有自适应性并易于重新组合。可以很方便地把数字算法由一个厂商的设备上转换到另一个厂商的设备上去,或者把专用数字硬件来实现。同样,数字算法也可用来处理作为时间函数或空间信号,数字算法自然地和逻辑算符如模式分类相联系。数字信号能够长时间无差错地存储。对很多种应用而言,数字方法Ⅸ其它方法更为简单,对另外一些应用,则可能根本不存在其他方法。多维信号处理是不同于一维信号处理,想在多维序列上实现的多运算,例如抽样、滤波和交换等,用于一维序列,然而,严格芯说,我们不得不说多终信号处理与一维信弓有很大差别的。

信号处理与一维信号处理还是有很大差别的,这是由三个因素造成的;(l)二维通常比一维问题包含的数据量大得多;(2)处理多维系统在数些上不如处理一维系统那样完备;(3)多维信号处理有更多的自由度,这给系统设计音以一维情况中无法比拟的灵活性。虽然所有递归数字滤波器都是用差分方程实现的,一维情况下差分方程是全有序的,而在多维情况下差分方程仅是部分有序的,冈而就存在着灵活性,在一维情况小,离散传里旰变换CDET)可以用快速傅里叶变换CEPT)算法来计算,而在多维情况下,有多且每一个OFT又可用多种AFT算法来计算。在一维情况下,我们可以调整速率。而且也可以调整抽排列。从另一方面来说,多维多项式不能进行因式分解,而一维多项式是可以进行因式分解的。因而在多维情况下,我们不能论及孤立的极,气、孤立的零点及孤立的根。所以,多维信号处理与一维信号处理有相当大的差别。在20世纪60年代初期,用数字系统来模仿模拟系统的想法,使得一维数字信号处毫的各种方法得到了发展。这样,仿照模拟系统理论,创立了许多离散系统理论。随后,当数字系统可以很好地模仿模拟系统时,人们认识到数字系统同时也可以完成更多的功能。由丁这种认识及数字硬件工艺的有力推动,数字信号处理得到了发展,而且现今很多通用的方法,已成为数字方法所特有的,没有与其等效的模拟方法,在发展多维数字信号处理时,可观察到同一发展趋向。因为没有连续时间的(或模拟的)二维系统理论可以仿效,因而最初的二维系统是以一维系统为基础的,80年代后期,多数二维信号处理都是用可分的二维系统。可分的二维系统与用于二维数据的一维系统几乎没有差别。随后,发展了独特的多维算法,该算法相当于一维算法的逻辑推理。这是一段失败的时期,由干许多二维应用要求数据量很大,且IT缺少二维多项式太分解理论,很多一维方法不能很好地推广到二维上来。我们现在正处于认识的萌芽时代。计算机工业以其部件的小型化和价格日趋低廉而有助于我们解决数据量问题。尽管我们总是受限于数学问题,但仍然认识到,多维系统也给了我们新的自由度。以上这些,使得该领域既富于挑战性又无穷乐趣,电子信息技术的结合之软件结台,传统产业中可用电产信息技术的地方,仍然可以在生产或很低的条件下使用人力或传统机械。电予信息技术应到限制,在不同领域和不同水平有各种原因,但烂有一个共大原因是缺乏认识。没有认识,便没有应层。

事实上,在一维和二维信号处理理论之间有实质性的差别,而在二维和更高维之间,除了计算上的复杂世方耐差异之外,似乎差别较小。

参考文献:

[1]吴云韬,廖桂生,田孝华.一种波达方向、频率联合估计快速算法[J]电波科学学报,2003,(04).

[2]吕铁军,王河,肖先赐.利用改进遗传算法的DOA估计[J]电波科学学报,2000,(04)

[3]刘全,雍玲,魏急波.二维虚拟ESPRIT算法的改进[J]国防科技大学学报,2002,(03).

[4]吕泽均,肖先赐.一种冲击噪声环境中的二维DOA估计新方法[J]电子与信息学报,2004,(03).

[5]金梁,殷勤业,李盈.时频子空间拟合波达方向估计[J]电子学报,2001,(01).

处理技术论文篇(9)

1厌氧处理法

厌氧微生物可以在无氧环境下生存,那么将这些微生物置入废水中,就能够让废水中存在的有机物分解成CO2和CH4等物质。具体过程大概经过三个步骤:第一,水解发酵。这个环节主要是废水中的有机物在厌氧微生物的作用下被分解成较为简单的有机物,比如纤维物质在厌氧菌的作用下转化成蛋白质以及糖类等,然后再进一步转换成脂类以及氨基酸等物质,接着进行转换就能够转变成脂肪酸和甘油等物质。接着添加一些产酸菌,就能够将这些物质进一步转换成乙酸、丁酸以及醇类物质。参与这些发酵活动的微生物包括了拟杆菌属、真细菌以及双歧杆菌等厌氧微生物。第二,转化成乙酸或者氢气环节。这主要是利用产氢产酸菌将第一阶段中间衍生物如丙酸和丁酸和各种醇类等进行转换,形成乙酸和氢气,同时伴随二氧化碳气体产生。第三,转化成甲烷。在这个阶段主要是运用产甲烷菌将第二阶段生成的乙酸、氢气以及二氧化碳进行发酵反应转化成甲烷。其具体的处理方法包括了厌氧接触法、升流式厌氧污泥层反应器以及生物膜等方法。

2好氧处理法

这种方法就是将好氧微生物放置在拥有大量氧环境下,使之快速繁殖,然后通过好氧微生物对污水中的有机物进行氧化分解,从而转化成二氧化碳以及水和硝酸盐等物质,这样就能够实现对污水的净化。目前这种方法比较简单,而且灵活性较强,比如有活性污泥法以及生物转盘法等。

二对固体垃圾进行微生物发酵

转化成肥料对于固体垃圾的处理,可以在这些固体废物中置入大量的嗜热的微生物以及硝化细菌、纤维分解微生物等,然后再为这些微生物的快速生长提供一定的环境,并能够促进微生物反馈回路的形成。比如对于部分中温微生物,如果温度升高或者不能够适应该种微生物生长时,就能够变成负反馈机制,此时会抑制微生物的生长,然后嗜热微生物的在高热环境下活性增强,于是又再次形成正反馈回路,也就是高温微生物的数量快速增长会让温度出现升高,但是如果温度上升到一定程度,同样也会对嗜热菌构成负面影响,于是嗜热菌的数量增长就会变缓,最终让这个温度保持在一定范围之内。根据最新对不同微生物的研究表明,白腐真菌能够很好的分解含苯有毒污染物,所以注意这类真菌的培养则能够很好的分解固体垃圾。

三运用微生物对废气进行净化

微生物也能够对废气进行净化,对此第一,要对废气进行液相转换,然后通过液相环境置入微生物从而实现对废气进行降解,其中产生的代谢物则能够进入到液相环境中,部分可以作为细胞代谢能源,另一部分比如二氧化碳被析出。比如通过微生物净化二甲苯就可以在室温环境下进行,其中废气含有二甲苯的浓度达到了每立方米为250mg~2500mg之间,气流量则为每小时100L~400L,废气在空塔中的时间为28s~83s,该塔的阻力将为12.8Pa~40.9Pa之间,根据实验结果得出,该生物膜填料塔在处理含有二甲苯的废气具有良好的效果,总有效去除率达到了90%以上。

处理技术论文篇(10)

中图分类号:TB文献标识码:A文章编号:1672-3198(2008)09-0378-02

1洗车废水水质

汽车在行驶过程中很容易受污染,车体和玻璃所粘附的污垢主要是尘埃,燃料燃烧不完全的油烟和空气中漂浮的各种微粒等。底盘和车轮粘附的污垢主要是泥沙,路面沥青,煤焦油和燃烧油等。它们重复污染或混合污染时,会形成粘附力很强的污垢。发动机中的污垢主要来自燃料。由于汽车各部位粘附的污垢类型不同,清洗时所用的洗涤剂及清洗方式也有差别。就洗涤剂成分而言,其主要成分为烷基酚聚氧乙烯醚等非离子表面活性剂以及起作用和光亮作用的阴离子表面活性剂,常用的为烷基硫酸钠和磷酸醋盐等。由此可以看出洗车废水中主要的污染物为油类污物、泥沙、洗涤剂。由于清洗车辆类型的不同(小型车辆和大型运输车)、洗车行功能不同(单纯洗车与修车洗车相结合)、清洗方式不同(机械洗车与人工高压水冲洗),洗车废水污染物成分会有差异。但本质上洗车废水水质相差不大。在有些情况下,洗车废水中可能还含有重金属。经现场实测及参考资料研究,典型性洗车废水水质状况如表1所示。

2洗车废水处理及回用技术

2.1大型车辆场洗车废水的处理

2.1.1传统工艺

采用沉淀-除油-过滤的处理工艺。运输车辆场的洗车废水多为修车后的含油废水和洗车废水的混合水,一般水量比较大。如成都车辆段的洗车废水处理厂,其处理工艺流程见图1。在这个处理工艺中,沉砂槽、格栅的作用主要是对客车洗刷的污水进行初次沉淀,将大颗粒物质沉于沉砂槽中,水中大的悬浮物则被格栅拦截。斜板隔油池则用来处理漂浮油和沉淀较大颗粒物,可用集油器收集漂浮油,输送至贮油池中。通过调节沉淀池对水量和水质进行调节后,在气浮池中除去污水中的乳化油和悬浮物。整个处理工艺所产生的污泥则被输送至污泥干化场中干化。这种传统的处理工艺适用于普通的洗车废水处理,但由于该流程有专门的除砂、除油工艺,占地面积较大,出水可满足废水排放标准但却在总大肠杆菌、浊度等指标上不一定满足《中华人民共和国生活杂用水水质标准》(GJ25.1-89)的回用洗车用水要求。因此,若需回用则还要有更为严格的深度处理工艺。

图1油废水与洗车含油废水的混合和废水处理工艺

2.1.2电解法

除了采用上述的传统处理工艺外,还有采用生物接触氧化池、膜过滤等技术,也不乏采用电解的方法来对洗车废水进行处理。以天津市运输七场货车洗刷废水的处理为例,该废水为机械修理和清理冲洗货车及场地的废水。处理这种废水可以采用重力分离法和吸附聚结法,但是占地面积大,且处理效果不是十分理想。该运输场采用电解槽处理法对洗车废水进行了处理。其处理工艺见图2。

2.2小型洗车行洗车废水的回用工艺

2.2.1膜生物反应器

用膜生物反应器处理洗车废水的工艺流程见图3。冲洗汽车的污水与生活污水混合后进入污水沉砂隔油池,去除污水中比重较大的无机砂粒和浮油有利于后续膜生物反应器的处理,反应器中膜组件的主要功能是对污泥混合液进行泥水分离,滤出处理后的水。此法可以采用较高的污泥浓度(≥10g/L),剩余污泥排放量可达到最低限度,从而泥龄很长,可使世代周期长的细菌(如硝化菌)在反应器内得以截留和繁殖,并使出水被代谢物含量很低,水质稳定;占地小,运行管理简单,易于实现自动化。但是必须采用连续的运行方式以保持活性污泥的活性,如间断了较长时间后,罐体内的活性污泥会失去活性。且当膜生物反应器进水水温低于8℃时,活性污泥的活性也将受到一定的影响,这必将导致出水的恶化。并且,该工艺需注意避免对微生物新陈代谢有抑制作用的消毒剂混入系统中,否则微生物的正常生理机能将受到破坏,也会使出水恶化。2.2.2物理处理法

物理处理法——膜滤法,适用于水量小而水质变化大的情况。一般是让污水经过一系列的过滤介质,使得污水中含有的泥砂等大颗粒物质与一部分有机物质通过过滤机理得以去除。其过滤介质通常采用石英砂、活性炭、陶粒等。工艺流程如图4。

其中,多介质过滤器中可装有石英砂等滤料以滤除水中的泥、砂、铁锈、油污等;活性炭用来将水中的各种气味、颜色、洗涤剂、肥皂等吸附去除;精密过滤器可将水中残留的泥、砂、铁锈、油污等过滤掉,从而保证最终出水水质;膜则将水中大分子化合物、粘土、颜料、矿物质、乳液粒子、微生物、脂、洗涤剂以及油、水乳液去除。此法运用过滤、吸附等物理原理将水中的污染物去除,出水效果良好;设备安装简便,软硬管均可;占地面积小,使用经济等。但是各工艺需要经常反洗,活性炭使用一段时间后需再生精密过滤中的滤芯也需定期更换等。并且进水需要有较好的水质,否则各工艺的使用寿命将会缩短。

2.3洗车废水处理研究的新进展

余志,范跃华,王仕汇,陈威采用涡流电凝聚——气浮——接触过滤组合工艺对洗车废水进行了试验研究,讨论了操作电压(U)、电流强度(I)、电解时间(t)、pH值等因素对处理效果的影响,结果表明其在最佳试验条件U为25V,I为0.6A,t为10min,pH值为7~7.5下,水中CODcr的质量浓度从144.45mg/L降到60.96mg/L,浊度从39.06NTU降低到4.61NTU,CODcr和浊度去除率可分别达到57.8%和88.2%,处理水质达到污水综合排放标准的一级排放标准。同时还将该工艺与化学混凝工艺进行了对比试验,发现该工艺处理效果优于化学混凝。潘涌璋,谢晓敏采用磁种一磁滤法对洗车废水进行处理,达到废水回用的目的。考察了磁种投加量、混凝剂用量、磁场强度和磁滤速度对出水浊度的影响,并在最佳条件下对实际废水进行了处理。结果表明,在磁种投加量为80mg/L,聚合抓化铝用量为45mg/L,磁场强度为2000Gs,磁滤速度为80m/h的条件下,出水达到了生活杂用水水质标准的要求(CJ25.1-89)。

2.4洗车废水处理后污泥的处置

对于洗车废水的处理不但要考虑水的处理,同时还要考虑洗车废水处理后的污泥处置。由于汽车在行驶的过程中沾染了很多的泥土,清洗车辆过程中沉积的污泥数量可观。李扬成等认为,洗车场污泥中的矿物油经降解含量很微,对作物无不良影响。重金属铬和铅含量远低于国家控制标准。污泥可用于造田、种植农作物,污泥也可用于客土、改土、增厚土层。受铅污染的洗车场污泥最好用于植树、种植花草,或用于烧砖瓦。

3结论与展望

洗车废水回用,目前各种工艺都存在一些缺陷仅采用混凝沉淀出水效果难以保证;采用砂滤或活性炭过滤吸附处理运行费用高;采用气浮产品造价高;采用膜生物反应器时操作不灵活、产品适应性差。寻找处理效果好,造价运行费用低的工艺有待进一步探索研究。

我国洗车废水回用将来发展方向有以下三个:①出现新工艺,能显著降低回用成本,提高出水水质,这主要是针对小型装置而言,大型洗车场受空间制约少,工艺也较成熟;②随着水价上涨,市场进一步规范,小型洗车点将走向联合,形成大型洗车场,实现洗车废水采用大型处理设施集中处理,降低单位造价及处理成本,目前,洗车废水回用较为成功的均为大型洗车场可以证明这一点;③洗车采用中水或雨水以降低洗车成本。

上一篇: 工程系论文 下一篇: 税制国际化论文
相关精选
相关期刊