Hệ thống khử hoạt nước thải chứa mầm bệnh là thiết bị xử lý chuyên dụng dành cho nước thải có chứa vi sinh vật gây bệnh, phát sinh từ các doanh nghiệp dược phẩm sinh học, phòng thí nghiệm và các cơ sở nghiên cứu khoa học.
Hệ thống này sử dụng công nghệ tiệt trùng bằng nhiệt độ cao vật lý, trực tiếp đun nóng nước thải bằng hơi nước lên đến 150°C, từ đó vô hiệu hóa hiệu quả vi khuẩn gây bệnh, virus và các vi sinh vật khác trong nước thải. Điều này đảm bảo việc xả thải an toàn và tuân thủ các quy định môi trường quốc gia.
Hệ thống phù hợp cho các phòng thí nghiệm an toàn sinh học ở mọi cấp độ — bao gồm BSL-3 và BSL-4 — cũng như các cơ sở sản xuất dược phẩm sinh học. Với thiết kế mô-đun, hệ thống có thể được tùy chỉnh theo nhiều công suất khác nhau, dung tích làm việc của bể vô hoạt dao động từ 1.000 L đến 10.000 L, và công suất xử lý hàng ngày lên đến 200 m³, đáp ứng nhu cầu xử lý nước thải ở mọi quy mô.
Lợi thế sản phẩm cốt lõi
1. Độ tin cậy của quá trình tiệt trùng bằng nhiệt độ cao
Hệ thống sử dụng quy trình khử trùng ở nhiệt độ cao 150°C, vượt trội đáng kể so với tiêu chuẩn 121°C được quy định trong Tiêu chuẩn Quốc gia Trung Quốc GB 19489-2008 “Yêu cầu chung về an toàn sinh học trong phòng thí nghiệm.” Điều này đảm bảo việc tiêu diệt vi sinh vật triệt để và hiệu quả hơn.
Hiệu lực khử trùng được xác nhận thông qua giá trị F₀ — một thông số quan trọng định lượng độ tin cậy của quá trình khử trùng bằng cách biểu thị thời gian khử trùng tương đương ở 121°C trong 30 phút dưới các điều kiện cụ thể về nhiệt độ và thời gian.
Ở nhiệt độ cao hơn này, hệ thống đạt tỷ lệ bất hoạt lên đến 99,99%, đảm bảo mất hoàn toàn khả năng gây nhiễm của các tác nhân gây bệnh trong nước thải.
Cơ chế bất hoạt:
1. Vi khuẩn: Nhiệt độ cao làm đứt các liên kết hydro trong protein và axit nucleic của vi khuẩn, gây biến tính hoặc đông tụ, bất hoạt enzyme và cuối cùng dẫn đến tử vong tế bào.
2. Virus: Nhiệt làm các liên kết hóa học trong DNA và RNA của virus hấp thụ năng lượng và bị đứt, phá hủy vật liệu di truyền và đạt được hiệu quả bất hoạt virus.
3. Ưu điểm: Là một phương pháp vật lý, hệ thống không gây ô nhiễm thứ cấp, đảm bảo vô hoạt hoàn toàn, cho phép xác thực có thể truy xuất nguồn gốc và đáp ứng các yêu cầu chứng nhận GMP.
2. Tái thu hồi nhiệt thải nhằm nâng cao hiệu quả năng lượng
Các hệ thống vô hoạt nước thải chứa mầm bệnh theo phương thức lô truyền thống thường tiêu tốn nhiều năng lượng và sử dụng quá nhiều nước làm mát.
Hệ thống này đổi mới bằng cách tích hợp công nghệ tái thu hồi nhiệt thải: nhiệt từ nước thải nóng sau khi vô hoạt được thu hồi thông qua cuộn trượt trao đổi nhiệt và dùng để làm nóng sơ bộ nước thải đầu vào. Nhờ đó, lượng hơi tiêu thụ giảm 40%, giúp giảm đáng kể chi phí vận hành.
3. Hệ thống điều khiển tự động thông minh
Được trang bị hệ thống điều khiển tự động hoàn toàn PLC Siemens S7-1200 và giao diện người-máy HMI màn hình cảm ứng TP1200, thiết bị cho phép vận hành tự động hoàn toàn không cần người giám sát, từ đó giảm đáng kể mức độ can thiệp thủ công và chi phí bảo trì.
Thông số kỹ thuật và cấu hình
| Thành phần |
Thông số kỹ thuật |
Ghi chú |
| Áp suất thiết kế |
0.4 Mpa |
Bể khử hoạt được thiết kế và sản xuất theo tiêu chuẩn về bình chịu áp lực (đáp ứng tiêu chuẩn GB 150.1-2011) |
| Nhiệt độ thiết kế |
150°C |
Vượt xa nhiệt độ tiêu chuẩn ngành là 121°C, đảm bảo quá trình khử hoạt triệt để hơn |
| Dung tích bể khử hoạt |
1.000 L, 2.000 L, 3.000 L, 5.000–10.000 L |
Có thể tùy chỉnh theo nhu cầu của khách hàng; hỗ trợ cấu hình nhiều bể |
| Dung tích bể thu gom |
1,5–2 lần tổng dung tích bể khử hoạt |
ví dụ: hai bể khử hoạt 5.000 L → bể thu gom: 7.500–10.000 L |
| Thời gian chu kỳ xử lý |
≈ 60 phút mỗi bể |
Bao gồm làm đầy, làm nóng (10 phút), khử trùng (30 phút), làm nguội (20 phút) và xả ra |
| Khả năng xử lý hàng ngày |
10–200 m³/ngày |
Tùy thuộc vào cấu hình bồn chứa và tần suất vận hành; hai bồn dung tích 5.000 L có thể đạt công suất 200 m³/ngày |
| Lớp Cách Nhiệt |
thép không gỉ 316 bên trong + thép không gỉ 304 bên ngoài + polyurethane cải tiến |
Độ dày: 80–120 mm; giảm thiểu tổn thất nhiệt và nâng cao hiệu suất năng lượng |
| Cảm biến |
Cảm biến nhiệt độ PT100, cảm biến mức siêu âm |
Độ chính xác và độ tin cậy cao nhằm kiểm soát quy trình chính xác |
| Van & bộ điều khiển |
thép không gỉ 304 |
Hỗ trợ khử trùng ở vị trí bằng nhiệt độ cao để đảm bảo vệ sinh |
| Xử lý khí thải |
Bộ lọc hiệu suất cao HEPA |
hiệu suất lọc ≥99,99% đối với các hạt có kích thước ≥0,22 μm, đảm bảo khí thải ra môi trường an toàn |
Kiến trúc hệ thống và nguyên lý hoạt động
Hệ thống vận hành theo chế độ mẻ (bể phản ứng theo chu kỳ), thường được cấu hình với một bể thu gom và hai hoặc nhiều bể khử hoạt tính trở lên, hoạt động ngắt quãng nhằm đảm bảo hiệu quả sử dụng năng lượng, thân thiện với môi trường và vận hành ổn định.
1. Các thành phần của hệ thống
Bể thu gom:
1. Được thiết kế dưới dạng bình chịu áp suất khí quyển để thu gom và lưu trữ tạm thời nước thải.
2. Dung tích bằng 1,5–2 lần tổng dung tích các bể khử hoạt tính, đảm bảo quá trình làm việc liên tục giữa giai đoạn thu gom và xử lý.
3. Được trang bị cảm biến mức chất lỏng để giám sát trong thời gian thực.
Bể khử hoạt tính:
1. Được thiết kế và chế tạo theo tiêu chuẩn bình chịu áp lực (GB 150.1-2011).
2. Có lớp cách nhiệt (thép không gỉ 316 ở bên trong + thép không gỉ 304 ở bên ngoài + polyurethane cải tiến dày 80–120 mm) nhằm giảm thiểu tổn thất nhiệt.
3. Được trang bị cảm biến nhiệt độ, áp suất và mức chất lỏng để giám sát thời gian thực các thông số khử hoạt.
4. Bao gồm bộ lọc HEPA (hiệu suất ≥99,99% đối với các hạt có kích thước ≥0,22 μm) nhằm đảm bảo khí thải được xả ra an toàn.
Hệ thống điều khiển:
1. Bộ điều khiển PLC Siemens S7-1215C với giao diện giám sát từ xa Modbus RTU (RS-485).
2. Màn hình cảm ứng Siemens TP1200: màn hình màu 10,1 inch, hỗ trợ chạm 5 điểm, hiển thị thời gian thực các thông số quy trình.
2. Quy trình vận hành
Thu gom nước thải:
1. Nước thải từ quy trình được dẫn vào bể thu gom qua hệ thống đường ống kín.
2. Bể liên tục giám sát mức chất lỏng; khi đạt đến mức cài đặt trước, chu kỳ xử lý sẽ tự động khởi động.
Khử hoạt nước thải:
1. Nước thải được chuyển từ bể thu gom sang bể bất hoạt.
2. Hơi nước, được điều khiển bởi van điều khiển điện-khí nén, làm nóng nước thải lên đến 150°C thông qua bộ trộn hơi-nước.
3. Hệ thống tự động ghi lại nhiệt độ khử trùng, thời gian khử trùng và các thông số quan trọng khác nhằm đảm bảo khả năng truy xuất nguồn gốc.
4. Chu kỳ bất hoạt đầy đủ kéo dài khoảng 60 phút: giai đoạn đun nóng (10 phút), giai đoạn giữ nhiệt để khử trùng (30 phút) và giai đoạn làm nguội (20 phút).
Xả nước thải đã xử lý:
1. Nước thải đã bất hoạt được làm nguội xuống dưới 40°C.
2. Sau đó, nước thải được xả tự động qua van xả vào hệ thống xử lý nước thải phía hạ lưu.
3. Thời điểm và thể tích xả được ghi nhận tự động nhằm đảm bảo tính toàn vẹn đầy đủ của dữ liệu vận hành.
Chẩn đoán tự động của hệ thống:
1. Trước khi khởi động, hệ thống tự động kiểm tra trạng thái van, độ kín của đường ống và áp suất hơi.
2. Trong trường hợp bộ điều khiển lập trình (PLC) chính gặp sự cố, hệ thống điều khiển dự phòng sẽ tự động tiếp quản trong vòng 5 giây, đảm bảo hoạt động liên tục.
3. Chương trình vận hành luân phiên giữa hai bể giúp cân bằng mức độ hao mòn thiết bị và kéo dài tuổi thọ sử dụng.
