簡述禽用疫苗生產車間活毒廢水處理系統的設計及實際應用

賈志平，劉新，王奇，韓艷，2*

（1.海木動物保健品（山東）有限公司，山東 棗莊 277100；2.山東省農業科學院家禽研究所，山東 濟南 250100）

1 背景技術

禽用疫苗主要分為滅活疫苗和活疫苗，主要的生產原材料是培養基、雞胚、鴨胚以及細胞系；生產抗原的步驟是先增殖培養活毒，再進行下一步的凍干或滅活生產工序。因此，在疫苗生產制造過程中，雞胚病毒液、細胞病毒液或細菌液培養和收獲工序中，會有少量的廢液排放，而此廢液中含有大量的活毒；同時，在批生產結束后生物反應器、純化罐、滅活罐等生產罐體及管道在CIP過程中也會產生大量的具有生物活性的活毒廢水。無論從國家法規的生物安全風險控制要求[1]，還是從行政職能部門的監管要求，對活毒廢水處理的方法和監管都要謹慎、嚴格。目前國內大部分獸用疫苗生產企業，處理大生產中含生物活性物質廢水多采用以下兩種滅活方式：

一是不用收集罐，安裝多個滅活罐互為備用[2]，采用交替收集廢水的方式，分別獨立在線高溫蒸汽滅活，滅活程序結束后用冷卻水降溫到安全溫度后排放。此方式一般用在產生活毒廢水較均勻的生產車間，且在廢水處理過程中始終保持一臺空滅活罐處于待用狀態。

二是采用收集罐配多臺滅活罐的方式[2]。收集罐可先作為緩沖收集前端工序產生的廢水，收集到一定數量后再打入到滅活罐中，再逐步完成滅活、降溫和排放工序。

上述兩種活毒廢水的滅活工藝：滅活罐進水到設定液位后，采用罐體內通工業蒸汽的方式將廢液從常溫加熱到121 ℃，維持15min進行滅活；滅活結束后，再用滅活罐體夾套通冷卻水或外置板式換熱器的方式將滅活后的廢液從高溫降至40 ℃以下排放。

這兩種滅活方式雖能對活毒廢水進行有效處理，但是滅活過程中浪費大量熱能，提高了產品的生產成本，增加了企業的經營成本，存在不足之處。

2 廢熱再利用滅活系統的設計

針對目前疫苗車間活毒廢水滅活系統工藝設計的不足之處，本團隊設計了一種通過廢液收集罐（1臺）、滅活罐（2臺）、降溫罐（1臺）及循環管路、輸送泵等配套設備組成的廢熱再利用滅活系統，如圖1所示。罐體具體容量可根據實際需求做規格設計，以滿足活毒廢水滅活處理和安全排放的需求。

圖1 廢熱再利用滅活系統

圖1中，所有罐體及管道采用不銹鋼304材質設計，罐體全部帶噴淋清洗功能，其中廢液收集罐用于收集生產過程中產生的活毒廢水，罐體采用常壓容器帶呼吸器、液位采用零到滿罐可調式，在罐體上橫向安裝304不銹鋼無縫管（換熱管道）同罐體一體焊接，管道之間的連接彎頭設置于罐體外，安裝數量根據換熱最大容量配置，管道上連接壓縮空氣；滅活罐采用壓力容器，罐體帶保溫功能，內部設置蒸汽分布裝置，可滿足廢水升溫到121 ℃的滅活需求；降溫罐為壓力容器，帶可通冷卻水的降溫夾套并帶罐體保溫設置，作為活毒廢水滅活后專用降溫罐體，罐體出口連接到收集罐上的換熱管道并可閉環循環到本罐體進口，循環動力為循環泵。

3 該系統的實際應用及工作流程

以海木動物生物制品GMP產業基地項目的活毒廢水處理系統為例進行簡述。海木動保主要生產禽用疫苗、豬用疫苗以及寵物用疫苗，年產能71 300萬頭份疫苗；車間的活毒廢水處理系統安裝在車間負一層的專用污水處理站，滅活系統為全自動控制方式，罐體廢水的轉罐、蒸汽滅活、換熱降溫、罐體內部噴淋清洗全部由PLC控制系統[3]發送相關信號，罐體液位、滅活溫度設定（50~130 ℃可調）、換熱管道正壓保護壓力值等參數全部在觸摸屏設定，滅活過程全部為自動工作模式。

廢水收集：帶活毒廢水以重力流方式流入收集罐，罐內儲存到一定液位后由輸送泵自動閉環輸送到滅活罐。

滅活：滅活罐內達到設定液位后自動關閉進液閥，自動開啟蒸汽滅活功能，達到滅活設定溫度時，切換為PID控溫模式，維持到滅活設置時間后停止進蒸汽，自動轉入到降溫罐，完畢后再次接收下一罐廢水的滅活。

換熱降溫：降溫罐接收高溫廢水完畢后，自動開始循環模式，罐內滅活后廢水經循環泵到收集罐換熱管道再進入降溫罐做閉式循環，高溫液體通過收集罐換熱管道，經管壁換熱可將罐內常溫廢水進行預熱，同時吸收常溫廢水冷量降低滅活后廢水溫度；開始降溫循環時，循環管道注入0.1 Mpa以上的壓力，以保證熱交換時收集罐待滅活廢水絕對不能進入到循環管道，從而保證排放滅活廢水的生物安全風險。

排放：循環降溫到待滅活和滅活廢水溫差＜4 ℃時，關閉管道循環系統，降溫罐夾套進冷卻水自動轉入自降溫模式，罐內滅活廢水低于40 ℃時自動排放，排放管道上的取樣閥自動開啟留存滅活后一定量廢水待檢。

4 該系統應用的優點

4.1 該滅活系統從活毒廢水自流進收集罐→轉滅活罐→蒸汽滅活→轉降溫罐→換熱降溫→安全排放，全部流程為全自動化控制，且工作穩定可靠、操作簡單、維護方便。

4.2 該系統既能滿足常規活毒廢水滅活的功能，又能將高溫廢水排放降溫過程中的熱能充分利用，預熱了待滅活廢水，從而降低了活毒廢水滅活過程中的蒸汽能耗。

4.3 該系統換熱管道采用無縫鋼管結構且在管道上增加壓縮空氣正壓保護功能，雙重防護不會造成待滅活的活毒廢水與滅活后廢水的交叉污染，降低了生物安全風險。

4.4 該系統將滅活罐與降溫罐功能獨立，在滅活罐完成工作后，仍可將罐體高余溫再利用至下一次滅活工作中，不僅降低了加熱能耗，而且降低了企業生產經營成本。

5 小結

本系統在疫苗車間或高級別生物安全實驗室活毒廢水處理的環保節能、減能降耗、生物安全風險等方面提供了一種安全可靠的解決方案。該廢水蒸汽滅活裝置廢熱回收利用系統投入實際應用后，將給企業帶來可觀的經濟效益和社會效益，值得廣大同行研究和推廣[4]。