Система инактивации сточных вод, содержащих патогены, представляет собой специализированное оборудование для очистки сточных вод, содержащих патогенные микроорганизмы и образующихся на предприятиях по производству биофармацевтических препаратов, в лабораториях и научно-исследовательских учреждениях.
В данной системе применяется физическая стерилизация при высокой температуре: сточная вода напрямую нагревается паром до 150 °C, что обеспечивает эффективную инактивацию патогенных бактерий, вирусов и других микроорганизмов в сточных водах. Это гарантирует безопасный сброс и соответствие национальным экологическим нормативам.
Система подходит для лабораторий биобезопасности всех уровней — включая BSL-3 и BSL-4, а также для производственных мощностей биофармацевтических предприятий. Благодаря модульной конструкции система может быть адаптирована под различные производственные мощности: рабочий объём ёмкости инактивации составляет от 1000 л до 10 000 л, а суточная производительность — до 200 м³, что позволяет удовлетворить потребности в очистке сточных вод любого масштаба.
Основные преимущества продукта
1. Надёжность стерилизации при высокой температуре
Система использует процесс стерилизации при высокой температуре 150 °C, значительно превышающий стандарт 121 °C, установленный в китайском стандарте GB 19489-2008 «Общие требования к биобезопасности лабораторий». Это обеспечивает более тщательную и эффективную гибель микроорганизмов.
Эффективность стерилизации подтверждается с помощью параметра F₀ — ключевого показателя, количественно характеризующего надёжность стерилизации путём выражения эквивалентного времени стерилизации при 121 °C в течение 30 минут при заданных температуре и времени.
При этой повышенной температуре система достигает степени инактивации 99,99 %, гарантируя полную утрату инфекционной активности патогенов в сточных водах.
Механизмы инактивации:
1. Бактерии: высокая температура разрушает водородные связи в белках и нуклеиновых кислотах бактерий, вызывая их денатурацию или коагуляцию, деактивацию ферментов и, в конечном счёте, гибель клеток.
2. Вирусы: тепло приводит к тому, что химические связи в вирусной ДНК и РНК поглощают энергию и разрываются, что приводит к разрушению генетического материала и обеспечивает инактивацию вирусов.
3. Преимущества: как физический метод, обеспечивает отсутствие вторичного загрязнения, гарантирует полную инактивацию, позволяет осуществлять прослеживаемую верификацию и соответствует требованиям сертификации GMP.
2. Утилизация тепла отходящих потоков для повышения энергоэффективности
Традиционные периодические системы инактивации патогенных сточных вод характеризуются высоким энергопотреблением и чрезмерным расходом охлаждающей воды.
В этой системе инновационно применена технология утилизации тепла отходящих потоков: тепло от горячих сточных вод после инактивации рекуперируется посредством спирального теплообменника и используется для предварительного подогрева поступающих сточных вод. Это снижает расход пара на 40 %, значительно сокращая эксплуатационные затраты.
3. Интеллектуальная автоматизированная система управления
Установка оснащена полностью автоматизированной системой управления на базе ПЛК Siemens S7-1200 и сенсорного HMI-дисплея TP1200, что обеспечивает бесприсутственную, полностью автоматизированную работу и существенно снижает потребность в ручном вмешательстве и затратах на техническое обслуживание.
Технические характеристики и комплектация
| Компонент |
Параметры |
Примечания |
| Конструкционное давление |
0.4 Мпа |
Резервуар для инактивации, спроектированный и изготовленный в соответствии со стандартами на сосуды, работающие под давлением (соответствует стандарту GB 150.1–2011) |
| Температура проектирования |
150°C |
Значительно превышает отраслевой стандарт 121 °C, обеспечивая более полную инактивацию |
| Объём резервуара для инактивации |
1000 л, 2000 л, 3000 л, 5000–10 000 л |
Возможна адаптация под потребности заказчика; поддержка конфигураций с несколькими резервуарами |
| Объём сборного резервуара |
в 1,5–2 раза превышает общий объём резервуара для инактивации |
например, два резервуара по 5000 л → объём сборного резервуара: 7500–10 000 л |
| Время цикла обработки |
≈60 минут на резервуар |
Включает наполнение, нагрев (10 мин), стерилизацию (30 мин), охлаждение (20 мин) и выгрузку |
| Ежедневная пропускная способность |
10–200 м³/сут |
Зависит от конфигурации резервуара и частоты эксплуатации; две ёмкости по 5000 л могут обеспечить производительность 200 м³/сут |
| Теплоизоляционный слой |
внутренняя оболочка из нержавеющей стали марки 316 + внешняя оболочка из нержавеющей стали марки 304 + модифицированный полиуретан |
Толщина: 80–120 мм; минимизирует тепловые потери и повышает энергоэффективность |
| Датчики |
Датчики температуры PT100, ультразвуковые датчики уровня |
Высокая точность и надёжность для точного управления процессом |
| Клапаны и приводы |
нержавеющая сталь марки 304 |
Поддерживает санитизацию на месте при высокой температуре для обеспечения гигиеничности |
| Обработка выхлопных газов |
HEPA-фильтр высокой эффективности |
эффективность фильтрации ≥99,99 % для частиц размером ≥0,22 мкм, что обеспечивает безопасный выброс очищенных газов |
Архитектура системы и принцип её работы
Система работает в режиме периодического действия (последовательный реактор периодического действия), как правило, состоит из одного сборного резервуара и двух или более резервуаров инактивации и функционирует с перерывами для обеспечения энергоэффективности, экологичности и надёжности работы.
1. Компоненты системы
Сборный резервуар:
1. Спроектирован как сосуд, работающий при атмосферном давлении, для сбора и временного хранения сточных вод.
2. Объём составляет от 1,5 до 2 раз превышающий суммарную ёмкость резервуаров инактивации, что обеспечивает непрерывность рабочего процесса между этапами сбора и обработки.
3. Оснащён датчиком уровня жидкости для мониторинга в реальном времени.
Резервуар инактивации:
1. Спроектирован и изготовлен в соответствии со стандартами на сосуды, работающие под давлением (GB 150.1–2011).
2. Наличие теплоизоляционного слоя (внутренняя оболочка из нержавеющей стали марки 316 + наружная оболочка из нержавеющей стали марки 304 + модифицированный полиуретан толщиной 80–120 мм) для минимизации тепловых потерь.
3. Укомплектован датчиками температуры, давления и уровня для контроля параметров инактивации в реальном времени.
4. Включает HEPA-фильтр (эффективность не менее 99,99 % для частиц размером ≥0,22 мкм) для обеспечения безопасного выброса отработавших газов.
Система управления:
1. Контроллер PLC Siemens S7-1215C с интерфейсом удалённого мониторинга Modbus RTU (RS-485).
2. Сенсорный экран Siemens TP1200: цветной дисплей диагональю 10,1 дюйма, поддержка пятиточечного касания, отображение технологических параметров в реальном времени.
2. Рабочий процесс
Сбор сточных вод:
1. Процессные сточные воды по герметичным трубопроводам поступают в сборный резервуар.
2. Резервуар постоянно контролирует уровень жидкости; при достижении заданного уровня цикл очистки запускается автоматически.
Инактивация сточных вод:
1. Сточные воды перекачиваются из сборного резервуара в резервуар для инактивации.
2. Пар, регулируемый электропневматическим регулирующим клапаном, нагревает сточные воды до 150 °C с помощью пароводяного смесителя.
3. Система автоматически регистрирует температуру стерилизации, продолжительность процесса и другие критические параметры для обеспечения прослеживаемости.
4. Полный цикл инактивации длится около 60 минут: нагрев (10 минут), выдержка при стерилизационной температуре (30 минут) и охлаждение (20 минут).
Сброс очищенных сточных вод:
1. Инактивированные сточные воды охлаждаются до температуры ниже 40 °C.
2. Затем они автоматически сбрасываются через сливной клапан в систему доочистки сточных вод.
3. Время и объём сброса автоматически фиксируются для обеспечения полной целостности операционных данных.
Самодиагностика системы:
1. Перед запуском система автоматически проверяет состояние клапанов, герметичность трубопроводов и давление пара.
2. В случае отказа основного ПЛК резервная система управления берет на себя управление в течение 5 секунд, обеспечивая бесперебойную работу.
3. Программа чередующейся работы с двумя резервуарами обеспечивает равномерный износ оборудования и продлевает срок его службы.
