废水去除生物活性的方法
【专利摘要】本发明涉及一种废水去除生物活性的方法，主要解决现有技术存在间歇操作、时间长、蒸汽能耗大；易造成二次污染；灭菌终点不能有效控制的问题。本发明通过采用含活性微生物成分的生物制药废水连续地通过高温灭菌器，得到流出物Ⅰ；流出物Ⅰ连续地通过保温设备，得到去除生物活性的废水；其中，高温灭菌器的出口温度大于等于110℃；保温设备的温度控制在大于等于110℃；流出物Ⅰ在保温设备中的停留时间大于等于1秒的技术方案较好地解决了该问题，可用于含活性微生物成分的生物制药废水去除生物活性的工艺生产中。
【专利说明】废水去除生物活性的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种废水去除生物活性的方法。
【背景技术】
[0002]生物医药技术是以现代生命科学理论为基础，利用生物体及其组成部分，通过基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程等生物技术手段，进行研发和生产医药产品的综合技术。由于传统的化学新药研发面临着难度不断增大、成本不断上升、周期不断延长、成功率不断降低的局面，同时由于生物技术的不断发展和进步，特别是人类基因组计划的完成，使得人们把目光逐步关注到生物【技术领域】，从而使生物医药产业有了长足的发展。
[0003]由于生物医药技术主要是利用生物体及其组成部分，运用现代生物工程技术来研发和生产药品，因此生产过程的生物安全性是必须关注的重点。在生物发酵、细胞培养过程中，会用到/或产生具有生物活性的组织细胞成分，或含有生物毒性的物质，这些生产过程产生的中间体/废弃液，必须经过灭活处理后，才能进入下一工序/或排放至污水管网作进一步的污水处理。例如在生物制品生产中，大肠杆菌作为外源基因表达的宿主，其高效稳定且适应性强，操作简单、经济性好，是基因工程中广泛采用的工程菌。但由于大肠杆菌的致病性较强，传播途径多(水、食物、直接接触等)，具有很强的传染性，如引起肠道外感染、腹泻等。因此，对于采用类似大肠杆菌等具有一定生物活性的物质，其生产过程必须与普通环境严格隔离，同时其生产过程中排放出的废水必须经过生物降解/灭活处理，彻底消除其活性后，才能排放至普通的污水系统，以免活性成分泄漏造成四周环境的生物污染事件。
[0004]同样在一些具有高污染风险的生物制品如卡介苗、流感疫苗、狂犬疫苗等的生产中，会用到一些具有生物毒性的物质如具有活毒的牛结核杆菌、流感病毒、狂犬病毒等进行接种培养传代，以得到具有免疫能力的减毒菌株。这些生物制品的生产中，也用到具有毒性物质的菌株。因此这些生产工序也必须严格与其他区域分开,其产生的污水也必须单独收集并经过灭活处理后，才能排放至普通污水处理站进一步处理。
[0005]由此可知，在生物医药生产过程中，生物安全性是首要关注的问题，必须在保证生产过程的生物安全绝对有保障的前提下，才能进行生物制品的生产。
[0006]关于生物医药生产中含活菌/活毒废水的处理，工程上一般有两种方法:化学法和物理法。其中化学法(例如文献CN101215066A)是将所产生的含活菌/活毒废水单独收集后，加入化学物质，一般是氢氧化钠溶液，利用其强碱性特点，将含活菌/活毒微生物的蛋白质分子破坏，从而消除其生物活性。但这种方法有局限性，不能使所有微生物被降解。另一种方式即物理法，利用大部分微生物蛋白分子不能耐高温的特点，通过蒸汽加热废水，使得微生物的蛋白质变性、从而达到消除其活性/毒性的目的，并安全排放。[0007]目前在生物医药工业中常用的含活菌/活毒废水热力灭菌法，均为间歇灭菌法，也称批量灭菌法。就是将生产中产生的活性/毒性废水专门收集后，在收集罐内直接通入高温蒸汽(一般是0.1MPa, 121 °C )并维持一定时间(一般在5min~lOmin)，使得废水中微生物蛋白质分子在长时间高温作用下凝固变性，从而失去其固有的活性。采用这种方法处理后的废水其生物活性也得到了消除。
[0008]这种工艺的缺点是:a)间歇操作、时间长、蒸汽能耗大；b)设备必须耐压；c)由于蒸汽直接加热，其灭菌前期产生的水蒸气夹带有未彻底灭菌的活性成分逸出，易造成二次污染；d)由于温度探测点位置局限，并不能完全保证容器内所有液体已经达到设定的灭菌温度，灭菌终点不能有效控制。
【发明内容】
[0009]本发明所要解决的技术问题是现有技术存在间歇操作、时间长、蒸汽能耗大；易造成二次污染；灭菌终点不能有效控制的问题，提供一种新的废水去除生物活性的方法。该方法可连续操作；具有蒸汽耗量低；灭菌彻底，不会造成二次污染；灭菌终点可得到有效控制的特点。
[0010]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:一种废水去除生物活性的方法，含活性微生物成分的生物制药废水连续地通过高温灭菌器，得到流出物I ;流出物I连续地通过保温设备，得到去除生物活性的废水；其中，高温灭菌器的出口温度大于等于Iio0C ;保温设备的温度控制在大于等于110°c ;流出物I在保温设备中的停留时间大于等于I秒。
[0011]优选地，高温灭菌器和保温设备内温度控制用夹套控制，即利用夹套蒸汽对进入的废水进行加热。
[0012]优选地，高温灭菌器和保温设备内物流走盘管，即废水走盘管。
[0013]优选地，高温灭菌器的出口温度大于等于120°C ;保温设备的温度控制在大于等于120。。。
[0014]更优选地，高温灭菌器的出口温度为>12(Tl33°C;保温设备的温度为>120~133°C。
[0015]优选地，高温灭菌器的压力为0.05、.2MPa ;保温设备的压力为0.05、.3MPa。
[0016]优选地，流出物I在保温设备中的停留时间为f 60秒。
[0017]更优选地，流出物I在保温设备中的停留时间为2~10秒。
[0018]优选地，保温设备内是恒温的。
[0019]由于大肠杆菌在75°C，15分钟后即可失去活性，沙门氏菌在60°C，15分钟后即可被杀死，所以灭菌终点可依据测定灭菌段和保温段出料温度来判断。
[0020]本发明方法，使含生物活性的废水连续地进入高温灭菌器，然后进入保温设备，通过控制高温灭菌器的出口温度大于等于110°c，保温设备的温度控制在大于等于110°C，流出物I在保温设备中的停留时间大于等于I秒，使得构成微生物成分的蛋白质分子凝固变性，从而失去活性，达到废水去生物活性的目的。此外，本发明方法利用夹套蒸汽对进入的废水进行加热，加热蒸汽与废水不直接接触，不会产生灭菌前期产生的水蒸气夹带有未彻底灭菌的活性成分逸出，造成二次污染的问题。本发明方法相较传统的间歇蒸汽灭菌法，可连续操作；蒸汽耗量低，最高可降低15~20% ;不会造成二次污染；去生物活性效果可得到有效控制；取得了较好的技术效果。
[0021]下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
【具体实施方式】[0022]【实施例1】
含活性微生物成分的生物制药废水连续地通过高温灭菌器，得到流出物I ;流出物I连续地通过保温设备，得到去除生物活性的废水。其中，废水走盘管，利用夹套蒸汽对进入的废水进行加热，蒸汽为0.lMPa、121°C的饱和工业蒸汽。高温灭菌器的出口温度为110°C，保温设备的温度为110°C，流出物I在保温设备中的停留时间为10秒。
[0023]按日产生物制药废水9 m3，每小时处理I m3生物废水，采用0.1MPa, 121 °C饱和工业蒸汽进行加热，加热蒸汽的耗量为188kg/h,换热面积为4.5m2。
[0024]本方法可连续操作，并且加热蒸汽与废水不直接接触，不会造成二次污染。
[0025]【实施例2】
同【实施例1】，只是高温灭菌器的出口温度为120°C，保温设备的温度为120°C，流出物I在保温设备中的停留时间为5秒。
[0026]按日产生物制药废水9 m3，每小时处理I m3生物废水，采用0.2MPa，133°C饱和工业蒸汽进行加热，加热蒸汽的耗量为198kg/h,换热面积为 4.0m2。
[0027]本方法可连续操作，并且加热蒸汽与废水不直接接触，不会造成二次污染。
[0028]【实施例3】
同【实施例1】，只是高温灭菌器的出口温度为115°C，保温设备的温度为112°C，流出物I在保温设备中的停留时间为8秒。
[0029]按日产生物制药废水9 m3，每小时处理I m3生物废水，采用0.1MPa, 121 °C饱和工业蒸汽进行加热，加热蒸汽的耗量为209kg/h,换热面积为 5.4m2。
[0030]本方法可连续操作，并且加热蒸汽与废水不直接接触，不会造成二次污染。
[0031]【实施例4】
同【实施例1】，只是高温灭菌器的出口温度为125°C，保温设备的温度为115°C，流出物I在保温设备中的停留时间为20秒。
[0032]按日产生物制药废水9 m3，每小时处理I m3生物废水，采用0.3MPa，143°C饱和工业蒸汽进行加热，加热蒸汽的耗量为220kg/h,换热面积为 3.3m2。
[0033]本方法可连续操作，并且加热蒸汽与废水不直接接触，不会造成二次污染。
[0034]【比较例I】
采用传统的间歇蒸汽灭菌法，日产生物制药废水9 m3。采用两个3 m3废水储罐，交替运行。每个储罐内设有饱和蒸汽加热管，0.3MPa饱和蒸汽通过DN50蒸汽管道直接通入废水中，经加热至设定温度(110°C )后，继续保温运行lOmin，以保证微生物蛋白的彻底凝固变性。
[0035] 本方法存在设备投资大(需两台耐压0.3MPa的不锈钢3m3压力容器)，蒸汽耗量大(每天需消耗蒸汽2.4t，较连续工艺增加蒸汽消耗20% )，灭活终点不易控制，加热蒸汽与废水直接接触，易造成二次污染的不足。
【权利要求】
1.一种废水去除生物活性的方法，含活性微生物成分的生物制药废水连续地通过高温灭菌器，得到流出物I ;流出物I连续地通过保温设备，得到去除生物活性的废水；其中，高温灭菌器的出口温度大于等于110°c ;保温设备的温度控制在大于等于110°c ;流出物I在保温设备中的停留时间大于等于I秒。
2.根据权利要求1所述的废水去除生物活性的方法，其特征在于高温灭菌器和保温设备内温度控制用夹套控制。
3.根据权利要求1所述的废水去除生物活性的方法，其特征在于高温灭菌器和保温设备内物流走盘管。
4.根据权利要求1所述的废水去除生物活性的方法，其特征在于高温灭菌器的出口温度大于等于120°C ;保温设备的温度控制在大于等于120°C。
5.根据权利要求4所述的废水去除生物活性的方法，其特征在于高温灭菌器的出口温度为>120~133°C ;保温设备的温度为>120~133°C。
6.根据权利要求1所述的废水去除生物活性的方法，其特征在于高温灭菌器的压力为。0.05~0.3MPa ;保温设备的压力为0.05~0.3MPa。
7.根据权利要求1所述的废水去除生物活性的方法，其特征在于流出物I在保温设备中的停留时间为广60秒。
8.根据权利要求7所述的废水去除生物活性的方法，其特征在于流出物I在保温设备中的停留时间为2~10秒。
9.根据权利要求8所述的废水去除生物活性的方法，其特征在于保温设备内是恒温的。
【文档编号】C02F1/02GK103910394SQ201310003286
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年1月6日 优先权日:2013年1月6日
【发明者】李陈江, 杨军 申请人:中石化上海工程有限公司, 中石化炼化工程（集团）股份有限公司