一种生物废水灭活系统的制作方法

本实用新型涉及生物废水处理领域，尤其是一种生物废水灭活系统。

背景技术：

当前，在生物制药企业、实验室或科研院所等单位在实验及生产过程中会产生大量的活性生物废水，这些生物废水中含有大量存活的细菌和病毒，具有很大的危害性，需要经过消毒灭菌处理杀死病原体后，才能排入下一级污水处理系统。

传统的对生物废水的处理方法为物理灭菌法，通过采用一台暂存罐和至少两台灭活罐，并配装相应的管路、水泵及阀门构成生物废水灭活系统，基本原理是：通过蒸汽直接进入活性生物废水中，利用高温使细菌的菌体变性或凝固酶失去活性而使细菌死亡，而病毒在高温下DNA、RNA中的化学键跨年度收热量导致键断裂，从而使得病毒失去活性。

然而，现有的生物废水灭活系统存在以下缺点：(1)主要采用手工操作各个阀门及水泵，没有采用自动化运行的模式，不仅劳动强度大，需要人时时刻刻守在设备旁边，而且不节能环保，易产生损操作及灭活不彻底；(2)不具备实时记录功能，不能记录运行参数以判断系统是否处于正常的运行状态，从而缺乏安全保障；(3)在灭活罐内对生物废水进行高温灭活时，蒸汽与生物废水不能进行充分接触混合，大大影响了灭活效率，并且生物废水在进行灭活的过程中缺乏流动性，从而很容易在灭活罐内形成水垢，需要后续花费大量的时间进行除垢清洗；(4)无论是暂存罐，还是灭活罐，在罐体内部均没有做到无死角设计，导致灭活不彻底，尤其是在罐体的排污口处，由于此处阀门的安装位置不合理，常常导致生物废水残留在从排污口到阀门之间的管道中，而这部分生物废水难以通过蒸汽进行灭活，从而从排污管排放到下一级污水处理系统后容易造成二次污染。(5)在暂存罐和灭活罐上没有设置尾气处理系统，在罐体内气体没有经过彻底消毒杀菌而直接排放时，容易造成环境污染，对人们生命健康造成严重威胁。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是要解决当前生物废水灭活系统存在的上述问题问题，为此一种操作简单、运行安全可靠、灭活彻底并实现自动化控制的生物废水灭活系统。

本实用新型的具体方案是：一种生物废水灭活系统， 包括一台暂存罐和至少两台灭活罐，在暂存罐与灭活罐上均设有进水口、排污口，暂存罐上设置输水管连通各个灭活罐上的进水口，并在输水管上设有进水水泵、球阀及气动截止阀，其特征是：所述暂存罐与灭活罐上均设有进气管、排气管和清洗管，并在暂存罐与灭活罐中设有内接清洗管的清洗装置，进气管外接蒸汽发生装置，清洗管外接除垢剂装置与消毒液装置，在灭活罐中设有“L”型转接管，“L”型转接管的一端竖直布置内接进气管，另一端水平布置伸入至灭活罐底部并在出口处安装有无声汽水混合器，无声汽水混合器靠近灭活罐其中一侧的封头；所述灭活罐上设有循环水入口，从循环水入口到灭活罐上的排污口之间通过循环水管依次串联有换热器与循环水泵以构成冷却循环系统，换热器的换热介质入口通过冷却水输送管路连通自来水管系统，在循环水管上外设排污管；所述暂存罐与灭活罐上还设有温度表、压力传感器及液位传感器，在进气管、排气管、清洗管、循环水管、冷却水输送管路及排污管上均设有气动截止阀，所述温度表、压力传感器及液位传感器均通讯连接PLC控制器，PLC控制器与进水水泵、循环水泵及各个气动截止阀构成驱动连接。

本实用新型中配备有触摸屏和蜂鸣器，触摸屏与PLC控制器进行通讯连接，蜂鸣器与PLC控制器构成驱动连接。

本实用新型中所述在暂存罐上设有通气管A，在各个灭活罐上设有通气管B，通气管A通过管路连通各个通气管B，并在每个通气管B上装有安全阀。

本实用新型中所述灭活罐的外壁上配有保温层，在暂存罐和灭活罐上均设有人孔。

本实用新型中所述排污口处设有法兰盘与开关阀，法兰盘上开设有同轴心布置的圆形沉槽，开关阀的入口与圆形沉槽相匹配，并在开关阀的入口外壁上套装有对接法兰，对接法兰通过螺栓与法兰盘固定连接。

本实用新型中所述进水水泵由两台并联组成以构成一用一备，循环水泵由两台并联组成以构成一用一备，在每台进水水泵、循环水泵所在的管路上均装有球阀。

本实用新型中在暂存罐中设有过滤网，过滤网对应布置在输水管的入口侧。

本实用新型中在暂存罐和灭活罐上的排气管外接管路的尾端装有尾气过滤器。

本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型结构简单、设计巧妙，采用PLC控制器实现了对灭活系统中各个水泵及气动截止阀的自动化控制，实现了灭活系统的无人值守和高效率地生产作业，减小了能耗，大大降低了运行成本和工人的劳动强度；

(2)本实用新型通过PLC控制器实现了对灭活系统运行时所涉及到的温度、压强、液位及其它参数指标的实时记录，并通过触摸屏显示给用户，以此作为判断系统正常运行的依据；

(3)本实用新型通过在灭活罐内设置“L”型转接管和无声汽水混合器，在确保蒸汽与生物废水充分接触混合的同时，使得生物废水在灭活罐内进行往复回流，如此不仅提高了灭活效率，而且防止生物废水在进行灭活时，生物废水中的水垢凝结在灭活罐的内壁上，从而大大减小了后续除垢清洗的工作量；

(4)本实用新型在暂存罐和灭活罐内均采用无死角设计，尤其是对罐体的排污口的结构进行改进，有效防止了生物废水的残留，确保灭活彻底；

(5)本实用新型在灭活罐上配置保温层确保了灭活过程中热量的散失，从而确保了灭活效果；

(6)本实用新型中在暂存罐与灭活罐之间的通气管上设置安全阀，确保了灭活罐在对生物废水进行灭活处理时，罐体内的压强维持在标定值范围内，提高了系统运行的安全性；

(7)本实用新型通过在暂存罐和灭活罐的排气管处外接尾气过滤器，使得罐体内的气体经过处理后再排向大气中，以防造成环境污染，并对人们生命健康造成威胁。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的控制结构框图；

图3是图1中K处的局部放大图。

图中：1—暂存罐，2—灭活罐，3—进水口，4—排污口，5—输水管，6—进水水泵，7—循环水泵，8—进气管，9—排气管，10—清洗管，11—清洗装置，12—蒸汽发生装置，13—除垢剂装置，14—消毒液装置，15—“L”型转接管，16—无声汽水混合器，17—PLC控制器，18—触摸屏，19—蜂鸣器，20—通气管A，21—通气管B，22—循环水入口，23—循环水管，24—换热器，26—自来水管系统，27—排污管，28—排污水池，29—保温层，30—人孔，31—法兰盘，32—开关阀，33—圆形沉槽，34—对接法兰，35—过滤网，F1、F2～F19—气动截止阀，J1、J2～J11—球阀，S1、S2—安全阀，PL1、PL2、PL3—尾气过滤器，T1、T2、T3—温度表，H1、H2、H3—液位传感器，P1、P2、P3—压力传感器。

具体实施方式

参见图1-2，本实用新型包括一台暂存罐1和两台灭活罐2，其中两台灭活罐2分别标记为1#灭活罐和2#灭活罐，并且两台交替使用，采用间歇方式来运行。在暂存罐1与灭活罐2上均设有进水口3、排污口4，暂存罐1上设置输水管5连通两台灭活罐上的进水口3，并在输水管5上设有进水水泵6、球阀及气动截止阀，具体管路如下：进水水泵6由两台并联组成以构成一用一备，在两台进水水泵所在的管路上对应装有球阀J6、J7，在暂存罐1到进水水泵6之间的输水管5上设有相互并联的球阀J5和气动截止阀F9，并且在对接1#灭活罐的进水口3的输水管5上安装气动截止阀F10，在对接2#灭活罐的进水口3的输水管5上安装气动截止阀F11。所述暂存罐1与灭活罐2上均设有进气管8、排气管9和清洗管10，并在暂存罐1与1#灭活罐及2#灭活罐中均设有内接清洗管10的清洗装置11，进气管8外接蒸汽发生装置12，并在进气管8的进气端装有球阀J4，在进气管8到暂存罐1、1#灭活罐和2#灭活罐的管路上对应装有气动截止阀F1、F2、F3；暂存罐1、1#灭活罐和2#灭活罐上的排气管9外接管路的尾端分别对应装有尾气过滤器PL1、PL2、PL3，并在与1#灭活罐和2#灭活罐相对应的排气管9上分别装有气动截止阀F18、F19，暂存罐1、1#灭活罐和2#灭活罐的清洗管10外接除垢剂装置13与消毒液装置14，在两台灭活罐2中均设有“L”型转接管15，“L”型转接管15的一端竖直布置内接进气管8，另一端平行布置伸入至灭活罐2底部并在出口处安装有无声汽水混合器16，无声汽水混合器靠近灭活罐2其中一侧的封头；在暂存罐1上还设有温度表T1、压力传感器P1及液位传感器H1，在1#灭活罐上还设有温度表T2、压力传感器P2及液位传感器H2，在2#灭活罐上还设有温度表T3、压力传感器P3及液位传感器H3，所述温度表T1～T3、压力传感器P1～P3及液位传感器H1～H3均通讯连接PLC控制器17,用于将采集到的数据实时传输给PLC控制器17，PLC控制器17分别与进水水泵6及气动截止阀F1、F2、F3、F4、F5、F6、F9、F10、F11、F18、F19构成驱动连接。

参见图2，本实施例中配备有触摸屏18和蜂鸣器19，触摸屏18与PLC控制器17进行通讯连接，触摸屏18具有组态界面，用于实时显示暂存罐1、1#灭活罐和2#灭活罐内的温度、液位、压力信息及各个水泵与气动截止阀的开关状态，并供操作人员选择手动操作模式和自动控制模式及输入其它相关控制指令；所述蜂鸣器19与PLC控制器17构成驱动连接，蜂鸣器19在罐体内部的液位、温度及气压超出标准设定值时，在PLC控制器17的控制下发出报警指示。

本实施例中所述在暂存罐1上设有通气管A20，在1#灭活罐和2#灭活罐均上设有通气管B21，通气管A20通过管路连通两个灭活罐上的通气管B21，并在相应的通气管B21上对应装有安全阀S1、S2。

本实施例中在1#灭活罐上设有循环水入口22，从循环水入口22到1#灭活罐上的排污口4之间通过循环水管23依次串联有换热器24与循环水泵7以构成冷却循环系统，换热器24的换热介质入口通过冷却水输送管路连通自来水管系统26，在循环水管23上外设排污管27，排污管27通向下一级污水处理系统的排污水池28；在循环水管23上装有气动截止阀F12、F13，循环水泵7由两台并联组成以构成一用一备，在两台循环水泵所在的管路上对应装有球阀J8、J9，在冷却水输送管路上装有气动截止阀F7和球阀J1，在排污管27上装有气动截止阀F14。

在2#灭活罐上配置有与1#灭活罐上结构相同的冷却循环系统，安装在该冷却循环系统相应管路上的球阀J10、J11，及气动截止阀F8、F15、F16、F17如图1所示，所述气动截止阀F7、F8、F12～F17均与PLC控制器17构成驱动连接。

本实施例中所述灭活罐2的外壁上配有保温层29，在暂存罐1和灭活罐2上均设有人孔30，以便观察罐体内生物废水的处理情况，并方便工作人员对罐体内的器件进行检修。

参见图3，本实施例中在暂存罐1和1#灭活罐及2#灭活罐的排污口4处设有法兰盘31与开关阀32，法兰盘31上开设有同轴心布置的圆形沉槽33，开关阀32的入口与圆形沉槽33相匹配，并在开关阀32的入口外壁上套装有对接法兰34，对接法兰34通过螺栓与法兰盘31固定连接。在暂存罐1上的开关阀的出口连接排污管路，在1#灭活罐和2#灭活罐上的开关阀的出口连接冷却循环系统循环水管23。

本实施例中在暂存罐1中设有过滤网35，过滤网35对应布置在输水管5的入口侧，以防止生物废水中的杂质堵塞输水管5，确保暂存罐1中的生物废水在进水水泵6的作用下被抽取到1#灭活罐和2#灭活罐中进行灭活处理。

本实施例中暂存罐1为卧式单层常压容器，应满足的设计条件如下：(1)设计压力：罐内:0.1MPa;(2)设计温度：罐内:100℃；(3)工作温度: 罐内:100℃;(4)工作压力：罐内:0.09MPa;(5)公称容积：2000L；总容积为2300L，内筒直径1200mm，高度为1850mm，装料系数：90%；(6)设备内胆材料：SUS304；(7)设计制造标准、法规：NB/T47003.1-2009《钢制焊接常压容器》设计、制造、验收；暂存罐1的罐内抛光到Ra3.2μm，无死角方便清洁卫生；罐体外表面抛光到Ra0.8μm。

本实施例中1#灭活罐和2#灭活罐为卧式压力容器，应满足的设计条件如下：(1)设计压力：罐内:0.3MPa;(2)设计温度：罐内:150℃；(3)工作温度: 罐内:146℃;(4)工作压力：罐内:0.25MPa;(5)温度波动度：±2℃；(6)温度均匀性: ±2℃；(7)公称容积：1000L；总容积为1250L，内筒直径1000mm，高度为1530mm，保温层29直径为1100mm,装料系数：850%；(8)设备内胆材料：SUS304；(9)升温时间：从20℃升到125℃，需45min;(10)设计制造标准、法规：GB150-2011《钢制压力容器》设计、制造、验收；1#灭活罐和2#灭活罐的罐内抛光到Ra3.2μm，无死角方便清洁卫生；罐体外表面抛光到Ra0.8μm。

本实施例中液位传感器H1、H2、H3的感温探头采用304不锈钢制成，并且表面抛光处理，具有耐腐蚀、耐污物；耐温130℃以上，可靠性高；与此同时，三个液位传感器具备连续信号输出采集和下、中、上三位信号输出功能，并在超液位时，由PLC控制器17控制蜂鸣器19发出报警指示。

在1#灭活罐处于工作状态，2#灭活罐处于待用状态时，本实用新型的工作过程如下：

(1)生物废水灭活处理：生物废水从暂存罐1的进水口3进入至罐体内部，液位传感器H1实时对液位进行监测并将监测数据传输至PLC控制器17，当暂存罐1内的水位达到设定水位时（罐体内容积的60%-70%），PLC控制器17控制输水管5上的气动截止阀F9、F10开启，并控制其中一台进水水泵6启动运行，将暂存罐1中的生物废水输送到1#灭活罐内；接着开启球阀J4，PLC控制器17控制气动截止阀F2开启，蒸汽发生装置12内的高温蒸汽通过管道通入至1#灭活罐内，并在无声汽水混合器16的作用下与生物废水进行充分接触混合，对生物废水中的病原体进行高温灭活，与此同时，生物废水在蒸汽的推动下在1#灭活罐内循环往复地回流，有效防止了结垢的产生；在灭活的过程中，当1#灭活罐内气压超过设定值时，安全阀S1开启，将过量的气体排入至暂存罐1内，以确保1#灭活罐内的气压维持在一定的范围内。

(2)冷却：PLC控制器17控制1#灭活罐上配备的冷却循环系统启动运行，对经过灭活处理后的生物废水进行降温，具体为开启球阀J1，PLC控制器17控制气动截止阀F7、F12、F13开启及控制循环水泵7启动运行，自来水管系统26向换热器24持续通入自来水以对生物废水进行降温，待生物废水的温度降低至40℃时，控制气动截止阀F7、F12、F13关闭，气动截止阀F14开启，生物废水从排污管27排向下一级污水处理系统的排污水池28。

(3)清洗：可选择开启球阀J2，PLC控制器17控制气动截止阀F4、F5开启，消毒液装置14向暂存罐1和1#灭活罐中通入消毒液由清洗装置11进行化学清洗；也可选择开启球阀J3，PLC控制器17控制气动截止阀F4、F5开启，除垢剂装置13向暂存罐1和1#灭活罐中通入除垢剂由清洗装置11进行除垢清洗。

(4)蒸汽消毒，开启球阀J4，PLC控制器17控制气动截止阀F1、F2开启，高温蒸汽通入至暂存罐1和1#灭活罐中进行消毒处理，消毒处理完成后，暂存罐1和1#灭活罐中的气体再次经过尾气过滤器PL1、PL2的二次消毒处理后排出罐体外部。