Das System zur Inaktivierung pathogenhaltiger Abwässer ist eine spezielle Aufbereitungseinrichtung für Abwässer, die pathogene Mikroorganismen enthalten und von biopharmazeutischen Unternehmen, Laboratorien sowie wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen erzeugt werden.
Dieses System nutzt eine physikalische Hochtemperatursterilisationstechnologie, bei der Abwasser mittels Dampf direkt auf 150 °C erhitzt wird, wodurch Krankheitserreger, Viren und andere Mikroorganismen im Abfluss effektiv inaktiviert werden. Dadurch ist eine sichere Einleitung sowie die Einhaltung nationaler Umweltvorschriften gewährleistet.
Es eignet sich für Biosicherheitslabore aller Stufen – einschließlich BSL-3 und BSL-4 – sowie für biopharmazeutische Produktionsanlagen. Dank seines modularen Designs kann das System an unterschiedliche Kapazitäten angepasst werden; die nutzbaren Volumina der Inaktivierungstanks reichen von 1.000 L bis 10.000 L, die tägliche Behandlungskapazität beträgt bis zu 200 m³ und deckt damit die Abwasseraufbereitungsanforderungen jeder Größenordnung ab.
Kernproduktvorteile
1. Zuverlässigkeit der Hochtemperatursterilisation
Das System nutzt einen Hochtemperatursterilisationsprozess bei 150 °C, der den in Chinas Norm GB 19489-2008 „Allgemeine Anforderungen an die Biosicherheit im Labor“ festgelegten Standard von 121 °C deutlich übertrifft. Dadurch wird eine gründlichere und effizientere Abtötung von Mikroorganismen gewährleistet.
Die Sterilisationswirksamkeit wird mithilfe des F₀-Werts validiert, einem zentralen Parameter, der die Zuverlässigkeit der Sterilisation quantifiziert, indem er die äquivalente Sterilisationszeit bei 121 °C für 30 Minuten unter bestimmten Temperatur- und Zeitbedingungen angibt.
Bei dieser erhöhten Temperatur erreicht das System eine Inaktivierungsrate von 99,99 % und garantiert damit den vollständigen Verlust der Infektiosität von Krankheitserregern im Abwasser.
Inaktivierungsmechanismen:
1. Bakterien: Hohe Temperaturen brechen Wasserstoffbrückenbindungen in bakteriellen Proteinen und Nukleinsäuren, was zur Denaturierung oder Koagulation, zur Deaktivierung von Enzymen und letztlich zum Zelltod führt.
2. Viren: Hitze bewirkt, dass chemische Bindungen in viraler DNA und RNA Energie absorbieren und reißen, wodurch das genetische Material zerstört und eine virale Inaktivierung erreicht wird.
3. Vorteile: Als physikalisches Verfahren erzeugt es keine sekundäre Umweltbelastung, gewährleistet eine vollständige Inaktivierung, ermöglicht eine nachvollziehbare Validierung und erfüllt die Anforderungen der GMP-Zertifizierung.
2. Abwärmenutzung zur Energieeffizienz
Herkömmliche, chargenbasierte Systeme zur Inaktivierung von pathogenem Abwasser weisen einen hohen Energieverbrauch und einen übermäßigen Kühlwasserverbrauch auf.
Dieses System integriert innovativ eine Abwärmerückgewinnungstechnologie: Die Wärme des heißen Abwassers nach der Inaktivierung wird mittels einer Wärmeaustauscherspule zurückgewonnen und zur Vorwärmung des einströmenden Abwassers genutzt. Dadurch verringert sich der Dampfverbrauch um 40 % und die Betriebskosten sinken deutlich.
3. Intelligente automatisierte Steuerung
Ausgestattet mit einem vollautomatischen Steuerungssystem von Siemens (S7-1200-SPS) und einem Touchscreen-HMI (TP1200) ermöglicht das Gerät einen unbeaufsichtigten, vollautomatischen Betrieb und reduziert dadurch den manuellen Aufwand sowie die Wartungskosten erheblich.
Technische Spezifikationen und Ausstattung
| CompoNent |
Parameter |
Anmerkungen |
| Konstruktionsdruck |
0.4 Mpa |
Inaktivierungstank, konstruiert und gefertigt gemäß den Normen für Druckbehälter (entspricht GB 150.1-2011) |
| Entwurfs Temperatur |
150°C |
Übertrifft den branchenüblichen Wert von 121 °C deutlich, um eine gründlichere Inaktivierung zu gewährleisten |
| Volumen des Inaktivierungstanks |
1.000 L, 2.000 L, 3.000 L, 5.000–10.000 L |
Nach Kundenanforderungen anpassbar; unterstützt Mehr-Tank-Konfigurationen |
| Volumen des Sammelbehälters |
1,5–2× des gesamten Volumens des Inaktivierungstanks |
z. B. zwei 5.000-L-Tanks → Sammelbehälter: 7.500–10.000 L |
| Behandlungszyklusdauer |
ca. 60 Minuten pro Tank |
Umfasst Befüllen, Erhitzen (10 Min.), Sterilisieren (30 Min.), Abkühlen (20 Min.) und Entleeren |
| Tägliche Behandlungskapazität |
10–200 m³/Tag |
Hängt von der Tankkonfiguration und der Betriebsfrequenz ab; zwei 5.000-L-Tanks können eine Leistung von 200 m³/Tag erreichen |
| Isolationsschicht |
innenwand aus Edelstahl 316 + Außenwand aus Edelstahl 304 + modifiziertem Polyurethan |
Dicke: 80–120 mm; minimiert Wärmeverluste und verbessert die Energieeffizienz |
| Sensoren |
PT100-Temperatursensoren, Ultraschall-Füllstandssensoren |
Hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit für eine präzise Prozesssteuerung |
| Ventile und Stellglieder |
edelstahl 304 |
Unterstützt die Hochtemperatur-Sanitisierung vor Ort, um die Hygiene sicherzustellen |
| Abgasreinigung |
HEPA-Hochleistungsfilter |
filterwirkungsgrad von ≥99,99 % für Partikel mit einer Größe von ≥0,22 μm, um sichere Abluftemissionen zu gewährleisten |
Systemarchitektur und Funktionsprinzip
Das System arbeitet im Chargenbetrieb (Sequencing Batch Reactor), typischerweise konfiguriert mit einem Sammelbehälter und zwei oder mehr Inaktivierungstanks; der intermittierende Betrieb gewährleistet Energieeffizienz, Umweltfreundlichkeit und zuverlässige Funktion.
1. Systemkomponenten
Sammelbehälter:
1. Ausgelegt als druckloser Behälter zur Sammlung und vorübergehenden Lagerung von Abwasser.
2. Das Volumen beträgt das 1,5- bis 2-fache der Gesamtkapazität der Inaktivierungstanks, um einen kontinuierlichen Arbeitsablauf zwischen Sammlung und Aufbereitung sicherzustellen.
3. Ausgestattet mit einem Füllstandssensor zur Echtzeitüberwachung.
Inaktivierungstank:
1. Konstruiert und hergestellt gemäß den Normen für Druckbehälter (GB 150.1–2011).
2. Verfügt über eine Isolationsschicht (innen aus Edelstahl 316 SS, außen aus Edelstahl 304 SS sowie 80–120 mm modifiziertem Polyurethan), um Wärmeverluste zu minimieren.
3. Ausgestattet mit Temperatur-, Druck- und Füllstandssensoren zur Echtzeitüberwachung der Inaktivierungsparameter.
4. Enthält einen HEPA-Filter (Wirksamkeit ≥99,99 % für Partikel ≥0,22 μm), um eine sichere Abluftableitung zu gewährleisten.
Steuerungssystem:
1. Siemens S7-1215C-SPS-Steuerung mit Modbus-RTU-(RS-485-)Fernüberwachungsschnittstelle.
2. Siemens-TP1200-Touchscreen: 10,1-Zoll-Farbdisplay, 5-Punkt-Touch, Echtzeit-Anzeige der Prozessparameter.
2. Betriebsablauf
Abwassersammlung:
1. Das Prozessabwasser wird über dichte Rohrleitungen in den Sammelbehälter geleitet.
2. Der Behälter überwacht kontinuierlich den Flüssigkeitsstand; sobald der voreingestellte Stand erreicht ist, startet der Behandlungszyklus automatisch.
Abwasserinaktivierung:
1. Das Abwasser wird vom Sammelbehälter in einen Inaktivierungstank überführt.
2. Dampf, geregelt durch ein elektropneumatisches Regelventil, erhitzt das Abwasser über einen Dampf-Wasser-Mischer auf 150 °C.
3. Das System protokolliert automatisch Temperatur, Dauer der Sterilisation und andere kritische Parameter, um die Rückverfolgbarkeit sicherzustellen.
4. Der vollständige Inaktivierungszyklus dauert ca. 60 Minuten: Aufheizen (10 Min.), Haltephase zur Sterilisation (30 Min.) und Abkühlen (20 Min.).
Ableitung des behandelten Abwassers:
1. Das inaktivierte Abwasser wird auf unter 40 °C abgekühlt.
2. Anschließend wird es automatisch über ein Ablaufventil in die nachgeschaltete Abwasserbehandlungsanlage abgeleitet.
3. Zeitpunkt und Volumen der Ableitung werden automatisch erfasst, um die vollständige Integrität der Betriebsdaten sicherzustellen.
Selbstdiagnose des Systems:
1. Vor dem Start prüft das System automatisch den Ventilzustand, die Dichtheit der Rohrleitungen und den Dampfdruck.
2. Im Falle eines Ausfalls der Haupt-SPS übernimmt ein Sicherheitssteuerungssystem innerhalb von 5 Sekunden die Steuerung und gewährleistet einen ununterbrochenen Betrieb.
3. Ein Wechselbetriebsprogramm mit zwei Tanks gleicht die Beanspruchung der Anlage aus und verlängert deren Lebensdauer.
