专利名称：高温蒸汽生物废水灭活系统的制作方法
技术领域：
本实用新型提供一种对生物安全实验室或生物制药排出废水中的微生物采用高温蒸汽灭活的装置，尤其是高温蒸汽生物废水灭活系统。
背景技术：
国内现有设备的现状SARS之前，我国三级生物安全实验室数量很少，四级是空白，其废水处理一般均采取先一起收集于污水桶内，然后与其他实验物品一起放入高压灭菌锅内消毒灭菌进而排放。SARS之后生物安全实验室建设普遍展开，但其产生的生物危害废水处理未得到应有重视，据调查大多采用向贮罐投加化学药剂或直接通蒸汽蒸煮的方法进行消毒灭菌，而采用化学药剂法和向贮罐直接通蒸汽蒸煮的方法，尚处于手工操作水平， 安全可靠性不高，且存在二次污染和一定的安全隐患。化学药剂消毒，就是利用各种化学药剂对废水中的有害微生物进行杀菌消毒处理，目前常用的消毒工艺有臭氧消毒、氯消毒、次氯酸钠消毒、二氧化氯消毒、甲醛消毒、碱消毒等，每种方法各有千秋，灭活效果也各不相同。由于一些病菌抗药性的增强及一些不明情况的病菌的不断出现，使得化学法消毒灭菌的安全可靠性逐渐降低，加上化学法操作麻烦，易造成二次污染和影响后续的生化处理工艺进程。消毒灭菌效果受微生物种类、数量、 浓度、作用时间、温度、酸碱度等因素影响较大，安全可靠性相对较差。直接通蒸汽蒸煮方法，直接向废水储罐内通入蒸汽，利用蒸汽释放出的潜伏热使废水温度升高，持续一段时间使废水内的微生物全部杀死。采用这种方式具有操作简单，杀菌彻底等优点，但是也存在着废水排放量增大和进蒸汽时噪音大等缺点。若对废水进行降温还得增加换热器装置，增加设备的投入成本和设备故障几率。
实用新型内容根据以上现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种序批式处理废水、控制灵活、安全系数高的高温蒸汽生物废水灭活系统。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种高温蒸汽生物废水灭活系统，包括依次通过管路串联的废水盛放装置、储存罐和灭活罐，灭活罐设置排汽管和灭活排水管，其特征在于储存罐的底部出口通过连接管分别联通两个灭活罐，灭活罐设置夹套， 夹套的输入端通过进汽管连接饱和蒸汽发生器，夹套的输出端设置夹套汽排放管，储存罐的进水管、连接管、排汽管和灭活罐的进汽管、夹套汽排放管、灭火排水管上分别设置气动阀，气动阀连接控制装置。控制装置通过控制气动阀的开关，控制两个灭活罐序批式运行。采取序批式(间歇、分批处理)运行，能够适应实验室水量变化的要求。提高安全系数。其中优选方案是所述的灭活罐底部设置压缩空气进管，压缩空气进管连接压缩空气装置，压缩空气进管设置过滤器和控制阀。保证灭活温度的均勻设备底部通入压缩空气，通过压缩空气
3的搅动保证温度的均勻。所述的储存罐的进水管设置联通除垢剂装置，定时向进水管中喷入除垢剂。定时向废水管路中喷入一定量的除垢剂，防止灭菌容器结垢，影响灭菌效果。系统配有计量泵， 可实现除垢剂的自动投加。所述的储存罐的进水管设置联通消毒液装置，定时向进水管中喷入消毒液剂，消泡、清洗。当系统发生故障或维修时，用于整个系统的消泡、清洗。所述的消毒液装置包括计量泵、加药泵，自动投加消毒液。所述的夹套设置联通冷却水进水管。用于冷却夹套。提高安全系数。所述的控制装置包括电气连接的PLC控制面板、传感元件和控制调节阀，传感元件设置在储存罐和灭活罐上，控制调节阀设置在管路上，包括气动阀、单向阀和手动阀。对灭活的全程采取全自动控制和切换，并通过触摸屏对整个状态进行实时的现实，同时对运行的数据具有打印功能。所述的灭活罐内设置电加热系统，电加热系统电连接控制装置。工作时，既可以采用蒸汽加热，也可以采用电加热。本实用新型高温蒸汽生物废水灭活系统所具有的有益效果是通过设置可以实现1、安全系数高。采用夹套加热和冷却方式，与罐内的废水完全隔离。2、系统设计灵活。采取序批式(间歇、分批处理)运行，能够适应实验室水量变化的要求。3、应变能力强。灭菌温度和时间可在一定范围内自行调节设定。灭菌温度一般采用121 °C -Ih或134°C -30min，根据需要也可调节至150°C。4、控制系统先进、操作简单可视。我公司的控制系统采用西门子PLC控制系统，对灭活的全程采取全自动控制和切换，并通过触摸屏对整个状态进行实时的现实，同时对运行的数据具有打印功能。5、有应急措施。一旦发生故障，可通过化学消毒的方式替代系统，实现排出废水的无菌化。6、防结垢措施定时向废水管路中喷入一定量的除垢剂，防止灭菌容器结垢，影响灭菌效果。
图1为本实用新型的结构示意图；其中1、储存罐2、水位计3、夹套汽排放管4、灭活罐5、夹套水排放管6、 灭活排水管7、压缩空气进管8、灭活罐9、进汽管10、冷却水进水管11、消毒液装置12、废水盛放装置13、除垢剂装置14、进水管15、排汽管Fl、F8-F19、气动阀 F2-F7、起动隔膜阀 m_N12、单向阀 J1-J12、手动阀 T1-T7、温度传感器P1、P2、压力控制器P3-P6、压力变送器Si、S2、安全阀 Yl、Y2、压力表PL1-PL3过滤器D1、过滤器。
具体实施方式
[0025]
以下结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述实施例1 如图1所示，通过管路串联废水盛放装置12、储存罐1和灭活罐4，灭活罐4设置排汽管15和灭活排水管6，储存罐1的底部出口通过连接管分别联通两个灭活罐4、8，灭活罐4、8设置夹套，夹套的输入端通过进汽管9连接饱和蒸汽发生器，夹套的输出端设置夹套汽排放管3，储存罐1的进水管14、连接管、排汽管15和灭活罐4、8的进汽管9、夹套汽排放管3、灭活排水管6上分别设置气动阀，气动阀连接控制装置，控制装置通过控制气动阀的开关，控制两个灭活罐序批式运行。储存罐1主要用于对废水的收集和暂存，同时对后续设备进行水量调节。储存罐1 采用304不锈钢板焊接而成，同时表面采取机械和电化学抛光，表面光滑，不利于细菌的滋生和富集。储存罐1内的废水的排放通过水位计2进行控制，待达到上水位时，灭活罐1进水阀开启向灭活罐4、8中进水。储存罐1产生的废气通过一个配有电加热夹套的生物过滤器PL3排出，生物过滤器PL3的过滤孔径为0. 2 μ m，过滤效率在99. 999%以上，因此微生物病菌不会外溢到大气中。使用过程中应对滤芯进行定期的检漏测试，确保系统的安全。滤芯可采用化学的方法进行消毒。灭活罐1、8主要用于对废水的无菌化处理。罐内设置温度传感器Tl、T2、T4、T5。 采用316L不锈钢板经自动焊接机自动焊接而成，表面采取机械和电化学抛光处理。配有外部夹套，用于对废水的加热和冷却。罐体的顶部带有电加热夹套的生物过滤器PL1、PL2和安全阀Si、S2，还设置压力控制器P1、P2，保证设备的安全和正常运行。灭活罐4、8为蒸汽加热的方式，将蒸汽通入夹套内对废水进行加热灭活。灭活罐底部设置压缩空气进管10，压缩空气进管连接压缩空气装置，压缩空气进管7设置过滤器Dl和控制阀，为了保证灭活温度的均勻设备底部通入压缩空气，通过压缩空气的搅动保证温度的均勻。设备灭活的开启通过液位计进行控制和进水的自动转换。灭活罐效率为300L/H，以确保满足日处理水量。 灭活罐同时配备二个，连接方式为并联，不影响正常的连续流动灭菌的功能。灭活罐采用安全夹套的加热方式，防止交叉污染。灭菌管道部分配备独立于PLC外的温度控制环路，监控起始端和结束端的温度完全达到设定的灭菌温度，保证废水中有害物质完全被灭活。灭活罐具有对未经消毒灭活的废水进行有效处理措施。灭活罐的夹套连接冷却水进水管10，采用夹套冷却的方式，保证排放出口温度< 60度。储存罐1的进水管14设置联通消毒液装置11，定时向进水管14中喷入消毒液剂， 消泡、清洗。当系统发生故障或维修时，用于整个系统的消泡、清洗。所述的消毒液装置包括计量泵、加药泵，自动投加消毒液。储存罐1的进水管14设置联通除垢剂装置13，当设备进水时，定时向废水管路中喷入一定量的除垢剂，防止灭菌容器结垢，系统配有计量泵，可实现除垢剂的自动投加。控制装置采用先进的PLC控制技术，完成整个处理过程的自动控制。包括废水的进入控制、开温加压、自启停等。控制系统构成包括硬件及软件两部分。在设备的阀件的动作及运行的程序都设有自动/手动转换设置。硬件包括PLC控制面板、传感元件、控制调解阀等单元构成。控制面板采用中文菜单式触摸屏设计，使操作工易于掌握；PLC采用西门子S7-200的产品，所有控制阀门的执行方式均为气动形式且均采用德国盖米阀，可以实现 400万次无障碍开启，以保证动作的可靠性。软件控制程序编程使用梯形图或模块编程，编程简单。系统有安全报警装置，可显示报警信息。每一个报警都会相应提示警戒状态及解决步骤。配备打印机，对设备的运行参数、状态以及警报故障信息进行实时打印记录。控制装置主要部件设置和作用气动阀Fl用于储存罐进水阀，气动隔膜阀F2为灭活罐进水阀1，气动隔膜阀F3为灭活罐进水阀2，气动隔膜阀F4为灭活罐排水阀1，气动隔膜阀F5为灭活罐排水阀2，气动隔膜阀F6为流通阀1，气动隔膜阀F7为流通阀2，气动阀F8为冷却水进水阀1，气动阀F9 为冷却水进水阀2，气动阀FlO为进汽阀1，气动阀Fll为进汽阀2，气动阀F12为灭活罐8 的进汽阀，气动阀F13为灭活罐4的进汽阀，气动阀F14为消毒液进液阀，气动阀F15为除垢剂阀，气动阀F16为灭活罐8的出汽阀，气动阀F17为灭活罐4的出汽阀，气动阀F18为过滤器流通阀。单向阀m控制灭活罐8进水，单向阀N2控制灭活罐4进水，单向阀N3控制灭活罐8进气，单向阀N4控制灭活罐4进气，单向阀N5控制进消毒液，单向阀N6控制进除垢剂， 单向阀N7、N8控制进冷却水，单向阀N9控制储存罐1排气，单向阀NlO、Nll控制安全阀排汽，单向阀N12控制过滤器灭菌。手动阀Jl控制储存罐进水，手动阀J2控制灭活罐8进水，手动阀J3控制灭活罐 4进水，手动阀J4控制灭活罐8出水，手动阀J5控制灭活罐4出水，手动阀J6控制进消毒液，手动阀J7控制灭活罐8进气，手动阀J8控制灭活罐4进气，手动阀J9控制灭活罐8进汽，手动阀JlO控制灭活罐4进汽，手动阀Jll、J12控制冷却水。温度传感器T1-T3设置在灭活罐8上探测三个点的温度，温度传感器T4-T6设置在灭活罐4上探测三个点的温度，温度传感器T7设置在排汽管15上探测温度。压力控制器PI、P2分别设置在灭活罐8、4上，测量压力。压力变送器P3、P4分别设置在过滤器PLl的前后，测量压力；压力变送器P5、P6分别设置在过滤器PL2的前后，测量压力。安全阀Si、S2分别设置在灭活罐8、4上。压力表Yl、Y2分别设置在灭活罐8、4 上。过滤器PL1、PL2分别设置在灭活罐8、4的夹套汽排放管3上。过滤器PL3设置在排汽管15上。过滤器Dl设置压缩空气进管7上。实施例2 在实施例1的基础上，灭活罐4、8内设置电加热系统，电加热系统电连接控制装置。工作时，既可以采用蒸汽加热，也可以采用电加热。罐内安装有电热盘管及电保护系统， 电加热至一定的温度，持续一定的时间完成对废水的灭活。本实用新型中原有的管路、废水盛放装置、除垢剂装置、消毒液装置、饱和蒸汽发生装置、冷却水和压缩空气装置，以及加热系统、控制系统为普通现有技术，其设置和使用为本行业技术人员所掌握。工作原理和使用过程处理原理热力灭菌主要是利用高温使菌体变性或凝固，酶失去活性，而使细菌死亡。但在细菌凝固之前，DNA单螺旋断裂的细微变化已发生，可能是主要的致死因素。高温下病毒的 DNA和RNA中的化学键吸收热量导致键断裂的过程是病毒高温失活的核心。细菌蛋白质、核酸等化学结构是由氢键连接的，而氢键是较弱的化学键，当菌体受热时，氢键遭到破坏，蛋白质、核酸、酶等结构也随之被破坏，失去其生物学活性，导致细菌死亡。此外，高温亦可导致胞膜功能损失而使小分子物质以及降解的核糖体漏出。处理过程含毒废水通过气动阀Fl进入储存罐1，废水通过储存罐1进入灭活罐(F2是常开的)，灭活罐内(内设有过滤器)，废水由过滤器去除废水中较大粒径的固体颗粒及毛发类悬浮物质。此时灭活罐保持常压，空气流通阀F6打开使罐内的空气通过生物过滤器的过滤排放到大气中，待达到上水位时，F2关闭、F6关闭，进蒸汽F12打开，向夹套内通入蒸汽对罐内的废水进行加热，为保证加热的均勻性，间歇性的打开进压缩空气阀F10，对废水进行搅动。在压力O20kpa)、温度(134°C)、时间(30min)、FO值(10)等参数的控制下对废水进行灭活。废水灭菌结束后进蒸汽F12关闭，冷却水进水阀F8打开向夹套内通入冷却水将灭活罐内的废水降低到60°C以下，然后灭活罐排水阀F4打开废水由灭活罐的底部排出排放到废水池，进行下一步处理。储存罐和灭活罐的在线消毒和清洗当系统发生故障或维修时，通过喷洒将储存罐和灭活罐的内室充满消毒液，经过1. 5小时的接触，然后排放到废水池。经过设置和实验，实现数据1、设备均采用不锈钢。如与废水直接接触的采用316L，非接触部分采用304。2、应变能力强。灭菌温度和时间可在一定范围内自行调节设定。灭菌温度一般采用121 °C -Ih或134°C -30min，根据需要也可调节至150°C。3、控制系统先进、操作简单可视。控制系统采用西门子PLC控制系统，对灭活的全程采取全自动控制和切换，并通过触摸屏对整个状态进行实时的现实，同时对运行的数据具有打印功能。4、安全系数高。冷却系统采用夹套式冷却方式，与罐内的废水完全隔离。5、热源方式多样。可采用电热和外接蒸汽两种方式。6、系统设计灵活。采取序批式(间歇、分批处理)运行，能够适应实验室水量变化的要求。7、有应急措施。一旦发生故障，可通过化学消毒的方式替代系统，实现排出废水的无菌化。
权利要求1.一种高温蒸汽生物废水灭活系统，包括依次通过管路串联的废水盛放装置、储存罐和灭活罐，灭活罐设置排汽管和灭活排水管，其特征在于储存罐的底部出口通过连接管分别联通两个灭活罐，灭活罐设置夹套，夹套的输入端通过进汽管连接饱和蒸汽发生器，夹套的输出端设置夹套汽排放管，储存罐的进水管、连接管、排汽管和灭活罐的进汽管、夹套汽排放管、灭火排水管上分别设置气动阀，气动阀连接控制装置。
2.根据权利要求1所述的高温蒸汽生物废水灭活系统，其特征在于所述的灭活罐底部设置压缩空气进管，压缩空气进管连接压缩空气装置，压缩空气进管设置过滤器和控制阀。
3.根据权利要求1所述的高温蒸汽生物废水灭活系统，其特征在于所述的储存罐的进水管设置联通除垢剂装置。
4.根据权利要求1所述的高温蒸汽生物废水灭活系统，其特征在于所述的储存罐的进水管设置联通消毒液装置。
5.根据权利要求4所述的高温蒸汽生物废水灭活系统，其特征在于所述的消毒液装置包括计量泵、加药泵，自动投加消毒液。
6.根据权利要求1所述的高温蒸汽生物废水灭活系统，其特征在于所述的夹套设置联通冷却水进水管。
7.根据权利要求1所述的高温蒸汽生物废水灭活系统，其特征在于所述的控制装置包括电气连接的PLC控制面板、传感元件和控制调节阀，传感元件设置在储存罐和灭活罐上，控制调节阀设置在管路上，包括气动阀、单向阀和手动阀。
8.根据权利要求1所述的高温蒸汽生物废水灭活系统，其特征在于所述的灭活罐内设置电加热系统，电加热系统电连接控制装置。
专利摘要一种高温蒸汽生物废水灭活系统，属于高温蒸汽灭活装置领域。包括依次通过管路串联的废水盛放装置、储存罐和灭活罐，灭活罐设置排汽管和灭活排水管，其特征在于储存罐的底部出口通过连接管分别联通两个灭活罐，灭活罐设置夹套，夹套的输入端通过进汽管连接饱和蒸汽发生器，夹套的输出端设置夹套汽排放管，储存罐的进水管、连接管、排汽管和灭活罐的进汽管、夹套汽排放管、灭火排水管上分别设置气动阀，气动阀连接控制装置，控制装置通过控制气动阀的开关，控制两个灭活罐序批式运行。本实用新型可以实现序批式处理废水、控制灵活、安全系数高。
文档编号C02F1/02GK201999755SQ20112005823
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月8日 优先权日2011年3月8日
发明者丁安军, 刘强, 徐炳坤, 苏国锋, 袁世斌, 高风华 申请人:山东新华医用环保设备有限公司