Design and manufacturing of soft electronics for in situ biochemical sensing

Soft(flexible and stretchable) biosensors have great potential in real-time and continuous health monitoring of various physiological factors, mainly due to their better conformability to soft human tissues and organs, which maximizes data fidelity and minimizes biological interference.Most of the early soft sensors focused on sensing physical signals. Recently, it is becoming a trend that novel soft sensors are developed to sense and monitor biochemical signals in situ in real biological environments, thus providing much more meaningful data for studying fundamental biology and diagnosing diverse health conditions. This is essential to decentralize the healthcare resources towards predictive medicine and better disease management. To meet the requirements of mechanical softness and complex biosensing, unconventional materials, and manufacturing process are demanded in developing biosensors. In this review, we summarize the fundamental approaches and the latest and representative design and fabrication to engineer soft electronics(flexible and stretchable) for wearable and implantable biochemical sensing. We will review the rational design and ingenious integration of stretchable materials, structures, and signal transducers in different application scenarios to fabricate high-performance soft biosensors. Focus is also given to how these novel biosensors can be integrated into diverse important physiological environments and scenarios in situ, such as sweat analysis, wound monitoring, and neurochemical sensing. We also rethink and discuss the current limitations,challenges, and prospects of soft biosensors. This review holds significant importance for researchers and engineers, as it assists in comprehending the overarching trends and pivotal issues within the realm of designing and manufacturing soft electronics for biochemical sensing.

AAO+悬浮填料(IFAS)工艺在城镇污水处理工程中的应用

以贵阳市某污水处理厂扩建工程为案例,阐述了AAO+悬浮填料(IFAS)工艺的选择依据、工艺技术流程和参数,以及其运行效果,对2022年1~12月工艺运行情况分析。运行结果表明:AAO+悬浮填料(IFAS)工艺对COD、NH_(3)-N、TN、TP、SS的去除率分别达到92.3%、98.6%、69.1%、96.2%、96.9%,出水2022年均值COD为9.2 mg/L,NH_(3)-N为0.38 mg/L,TN为8.5 mg/L,TP为0.07 mg/L,SS为4.9 mg/L,其中出水COD、NH_(3)-N及TP优于《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中的Ⅳ类水体标准,出水TN和SS优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标。折合直接运行费用为0.33元/m^(3)。说明扩建工程设计中所采用的工艺流程适当,构筑物参数合理,达到设计预期要求。

固定床平板填料强化A^(2)/O污水处理工艺的试验研究

针对污水处理厂进水水量波动大、NH_(3)-N浓度偏高、COD浓度偏低的特点,在A^(2)/O工艺生化池中投加固定床平板填料强化处理效果。试验结果表明:在A^(2)/O工艺生化池中投加固定床平板填料的污水处理厂对COD的去除率可以稳定在90%左右,对NH_(3)-N的去除率则可以维持在95%左右,出水水质达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准。

一体化A/O工艺中溶解氧对脱氮除碳的影响

根据好氧-缺氧生物脱氮的工艺原理,设计了一体化A/O反应器,并就DO对其脱碳、脱氮处理效果的影响进行研究。结果表明,在水力停留时间HRT=12h,进水COD为300mg/L左右时,COD的平均去除率为93%。当好氧区DO在5mg/L左右时,脱氮效率最高,TN去除率达到70%。当好氧区DO为3￣4mg/L时,氨氮和总氮的去除可达到动态一致,它们的去除率均在50%～60%之间。

一体化A/O生物膜反应器处理生活污水

根据缺氧 好氧 (Anoxic Oxic ,A O)工艺原理设计了升流式一体化A O生物膜反应器 ,并就反应器对生活污水的处理效果和运行参数进行了试验。结果表明 ,当缺氧区HRT为 5h、好氧区HRT为 3h时对COD的去除率 >80 % (大部分接近 90 % ) ,对SS去除率 >95 % ;维持反应器内适宜的碱度可获得良好而稳定的脱氮效果 ;剩余污泥少 ,无需频繁排泥。

一体化A／O工艺碳氮比对脱氮除碳的影响

依据好氧硝化和缺氧反硝化生物脱氮除碳工艺原理，设计了一体化生物膜法A／O反应器，并将其应用于生活污水处理，取得了理想的处理效果。实验结果表明，水力停留时间HRT=12h，COD进水浓度处于150～500mg／L范围内，COD的去除率均在90％以上，且出水均在40mg／L以下；当C／N比为8．5以下时，NH3-N去除率高于90％，其出水浓度小于5mg／L；当C／N比为7．5左右时，具有较高的总氮脱除效果，TN去除率可达到70％。

一体式A/O摇动床工艺处理石化废水

针对国内许多石油化工废水处理工艺中氨氮降解效果差的问题,采用新型B iofringe填料设计一体式A/O摇动床工艺,对反应器的操作参数和去除效果进行了试验。结果表明:水力停留时间对氨氮去除负荷的影响较大,在水力停留时间为20.8 h,回流比为3.5时,COD的去除率可以达到90%以上,NH3-N的去除率可以达到95%以上,TN的去除率可以达到70%以上。通过一年多的小试,反应器具有动力消耗低,抗冲击能力强,操作稳定等特点,为进一步在石油化工废水处理中的应用提供了实验依据。

缺氧段酸化的一体化A/O反应器处理生活污水试验

根据兼性塘和A/O工艺原理,提出并设计了升流式一体化A/O生物膜反应器(UFIBR),并就反应器处理生活污水的效果和运行参数进行了试验研究。结果表明,当缺氧区HRT5h,好氧区HRT3h,在几种运行条件下,COD、BOD5、SS和NH+4-N平均去除率分别为86.7%,91%,95%和72%;总氮平均去除率当回流比为100%时为40%,回流比为200%时为57%的;缺氧段处于酸化状态;剩余污泥少,无需频繁排泥。

A/O法在焦化废水处理中的应用

常州中天焦化有限公司污水处理站采用AO法处理焦化废水,该装置于1995年投入运行,至今运行状况良好。在此介绍了焦化废水的来源、水量、水质、工艺流程、经验和存在的问题,对运行中的几个阶段进行了分析和探讨。

城镇污水的3A/O-MBBR一体化处理工艺

该文通过污水处理厂的运行实例,阐述了3A/O-MBBR在城镇污水处理的应用,同时对工艺原理和优点做了简单介绍。结合城镇污水处理工程实例,研究了该工艺对有机物、氮、磷的去除效果,结果表明,该工艺在运行中有良好的处理效果,适合中小型城镇污水处理厂。

A/O一体式BAF深度处理城镇污水沿程生化特性的研究

采用缺氧/好氧一体式曝气生物滤池(A/O一体式BAF)工艺对徐州市某污水处理厂二级出水进行深度处理,在滤速为1.52 m/h、气水比为3～4,滤料层高度为500～2 000 mm时,设备稳定运行情况下考察溶解氧(DO)、pH值、浊度、COD,NH_3-N等各参数的沿程变化情况。结果表明:A/O一体式BAF对COD和浊度的去除主要在滤料层高度为400～800 mm的范围内,对NH_3-N的去除则主要发生在滤料层高度为1 100～1 700 mm的范围内;系统DO浓度沿滤料层高度呈上升趋势,pH值沿滤料层高度呈下降趋势,温度沿滤料层高度呈先下降后上升趋势。通过分析不同滤料层高度各参数的变化情况,间接反映了曝气生物滤池内菌种的空间分布特征,对确定BAF中碳氧化和氨氮硝化的最佳床层高度,对降低成本具有非常重要的意义。

一体化氧化沟A^(2)/O工艺水处理实验装置的研制与实践

氧化沟工艺和A^(2)/O工艺是两种可以独立运行的污水处理工艺,二者结合可以提高污水处理效率。因此,本研究研制了一种利用一体化氧化沟A^(2)/O工艺处理污水的实验装置。该装置既可以用于教学实验,又可以用于科学研究,弥补了水处理实验教学设备的不足,为学生更好地理解和掌握氧化沟及A^(2)/O工艺原理、开展多元化水处理实践活动提供了坚实的物质基础。

地埋式一体化A/O工艺在医疗废水中的应用

针对医疗废水处理难、危害性大、常规污水处理系统占地面积大等不足,研究设计了地埋式一体化A/O工艺在医疗废水中的实际运用,并结合四川省资阳市某卫生院废水处理工程实例,分析COD、BOD_5、SS、NH_4^+-N等污染物在整个废水处理系统稳定运行中的去除效果。结果表明,所设计的地埋式一体化A/O工艺处理装置在稳定运行状态下能有效去除废水中的COD、BOD_5、SS、NH_4^+-N,去除率均高达87%以上,出水均能满足GB 18466-2005和GB18918-2002要求。该污水处理系统能有效解决小型医院医疗废水处理难的问题,具有占地面积小、处理成本低等优势,具有推广应用前景。

A^(2)/O-MBR一体化污水处理设施处理农村生活污水

江苏某镇水环境综合治理工程中,为了改善农村水环境,该镇8个污水站采用A^(2)/O-MBR工艺一体化污水处理设备进行处理。工程运行结果表明,污水站出水的COD、BOD5、SS、NH3-N、TN和TP的平均去除率分别为90.0%、98.9%、99.9%、99.7%、78.6%、74.3%,出水水质达到DB 32/3462—2020《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》一级A标准。介绍了该工程的工艺流程、设计参数、设备选型、处理效果及技术经济分析。

O+A/O-MBBR一体化装置处理食品加工废水工程实例

针对某食品加工废水COD和氨氮浓度高,可生化性好,固体杂质含量高的特点,采用O+A/O-MBBR一体化装置进行处理。介绍了废水处理工艺流程、主要工艺单元设计参数、运行效果及运行费用。工程运行结果表明,O+A/O-MBBR一体化装置运行稳定,处理后的食品加工废水满足GB 13457—1992《肉类加工工业水污染物排放标准》中表3肉制品加工一级排放标准的要求(ρ(COD)≤80 mg/L,ρ(氨氮)≤15 mg/L),废水处理费为3.6元/m^(3)。

一体化批序式沉淀A^2/O工艺在污水处理的应用

介绍了采用一体化批序式沉淀A^2/O工艺的广东省某污水处理厂,设计规模为3 000 m^3/d。叙述了该工艺的流程、原理、特点、设计参数和主要设备。6个月试运行结果表明,NH_4^+-N、TN、TP的去除率分别为88%、77%、82%,出水水质达到GB 18918-2002的一级A标准。污水处理厂投资786.94万元,占地面积为1 560 m^2,单位占地面积0.52 m^2/(m^3·d),单位运行费用为0.484元/t。一体化批序式沉淀A2/O工艺具有占地面积少、投资运行费用低等特点,可为城镇污水处理的设计提供借鉴。

A/O工艺处理采油废水技术

石油工业发展60年来,我国已开发大型油田中的大部分已经进入到石油三采期,油田废水产量也在逐年增加。油田废水经处理后用于回注或排放,其控制指标主要有COD、悬浮物和含油量。本文将采用A/O生化处理工艺进一步降低油田废水的COD悬浮物和含油量,使得油田废水达到排放或综合利用的标准。

A-O法生物脱氮技术在蒸氨废水中的应用

为解决外排焦化污水中COD和氨氮的超标问题,在对蒸氨系统进行改造的同时,将生化处理装置与A-O法生物脱氮工艺相结合,使外排废水全面达标排放。

“S-O-R”精细加工策略提升“外显”“内隐”知识的思考

依据托尔曼＂S-O-R行为模型＂,利用＂单元设计组织、教学策略、内隐知识、教学反馈＂等外部刺激,引起学生知识加工过程中＂概括、类比、产生冲突、期望＂等中介变量改变,将＂外显＂＂内隐＂知识均纳入到知识网络同时促成有效学习略作探讨。

A^(2)/O-SBR工艺污水处理厂改造设计研究

本文根据现有污水处理设施调试运行经验和工程水质水量特点,针对某运行处理效果较差的城镇生活污水处理厂工艺改造进行分析,确定采用“格栅+旋流沉砂池+初沉池+A^(2)O生化池+AO池+二沉池+高效沉淀池+纤维转盘滤池+接触消毒池”的高效处理工艺,能够有效改善出水水质,提高净水能力。