某生物安全实验室废水处理工艺选择

I公用工程设计畸瓦画瓦；【文章编号】1007—9467(2008)增刊—0056-旬3某生物安全实验室废水处理工艺选择●魏琨(中国中元国际工程公司，北京100089)【摘要】阐明目前世界上对三级、四级生物安全实验室废水处理方式的不同点。

’【关键词】活度废水；生物安全实验室；废水处理；连续式；序批式。

【中图分类号】Tu992．3【文献标志码】B生物污染一般包括生物废弃物污染和生物细菌毒素污染。

其传播途径主要有直接接触、水体污染和气溶胶污染。

从控制传播的难易程度来看，尤以控制水体污染最难。

开展生物性实验的实验室会产生大量高浓度含有害病原性微生物的培养液、培养基以及解剖台、实验室的试验盆、高压灭菌器、生物安全柜、紧急冲眼装置和淋浴等的排水，如未经适当的灭菌处理而直接外排，会成为一条疫病扩散的重要途径，严重污染环境。

由于具有空间污染、急性传染和潜伏性传染等特征，将会使人体感染上严重的甚至是致命疾病，或对动植物和环境具有高度危害的致病因子，造成严重后果。

因此生物安全实验室的废水，必须就地灭活处理。

对三级生物安全实验室(Bs L一3)、四级生物安全实验室(B s L一4)的活毒废水处理通常采用就地高温高压快速破坏组织化合物的方法杀灭各种病毒和病菌。

目前国内外流行二种灭菌处理方式。

一种是储罐式间歇灭菌式——序批式系统；另一种是连续流动废水灭菌方式——连续式系统。

笔者在某生物安全实验室工程废水处理系统中，采用了序批式灭菌系统。

1工程概述该工程为三级生物安全实验室，由两栋相邻的单体建筑组成。

一栋为生物安全实验楼、污水处理站和设备用房，另一栋为大型动物房、解剖间、污水处理站和设备用房。

病原体单一。

实验楼废水主要来源于高压灭菌器排水、实验和淋浴排水，日排水量较小且随机变化，水中杂质单一。

动物房废水除高压灭菌器排水和淋浴排水外还包括强毒大型动物实验室废水、解剖废水、动物房冲洗废水等。

日排水量大且随实验进展程度有较大波动，废水中含有动物毛发、碎肉、粪便、尿液和血液，水中杂质较多。

2废水处理工艺比较2．1序批式工艺特点B sL一3、B s L一4产生的含病原性微生物的废水经专用管网后首先经过预处理设施截流悬浮物，过滤后的出水通过泵提升进入入温控灭活罐灭活(是316L不锈钢材质的夹套式压力罐)。

在温控灭活罐内将废水加热至～定温度，在一定的温度、压力下，停留一定时间后，废水中的病毒等微生物被杀死，然后向温控灭活灌的夹层内通入冷却水，失去生物活性，并被冷却至40℃以下后排至室外。

废渣通过预处理设施在线消毒灭菌后打包全出实验室。

常压预处理罐二个一用一备。

为了安全温控灭活罐一般设二到三个。

系统所采用的是间歇式废水高温灭菌系统，处理单元相对独立。

该系统还要有一套化学加药设施，用于消泡、清洗、除垢以及配置杀菌消毒液对系统进行消毒。

清洗及杀菌消毒溶液自动配置，并通过泵自动循环。

当系统发生故障或维修时，除了使用备用的温控灭活罐外，还可以通过化学消毒系统对各系统进行化学清洗及灭菌处理。

序批式活度废水处理系统每天工作2个周期，每个周期的工作时间约为3h(进、排水时间约30I Il i n；消毒灭菌加热时间约40商n；保温灭菌时间约20111i n；冷却时间约90I I l i n)，如果废水量超出所提供的设计水量，该系统还可调整工作周期，最多可以工作7个周期，以满足增加水量的处理。

由于该系统的消毒灭菌及保温灭菌时间及灭菌温度可视废水水质情况随意调整，通过PLc及触屏控制系统可非常方便地改变消毒灭菌加热时间及保温灭菌时间、灭菌温度。

序批式处理工艺的冷却介质是专用的冷却水(可循环使用)。

须配一套冷却水系统，该系统可不放在废水处理站内。

废水处理站要求是负压环境。

系统加热可以用工业蒸汽也可以用电加热。

灭活罐内温度最高一般在135℃左右。

序批式工艺系统的优点是：1)安全性高。

采用夹套式冷却方式，与罐内的废水完全隔离，最大限度的保证了工艺出水的安全性。

另外每个处理单体内都配有可360?旋转的清洗球。

在对设备进行清洗消毒时，可以不留任何死角，达到完全消毒。

保证在检修维护时的安全。

2)适应性强。

可依废水的实际情况，调整灭活温度及保温灭菌时间。

处理水量可通过工作周期进公用工程设计lM如以妇拓5仉，‘nl行调节，达到节能运行的目的。

灭活设备不易堵塞。

3)能自动防垢。

系统在废水储罐之前装有定量投加软化剂装置，自动防止系统结垢。

4)备有故障应急措施。

当生物灭活系统发生故障时，可以通过替代系统实现化学消毒，从而保证该批次排水的安全性和可靠性。

5)初投资小。

6)灭活罐互为备用，便于维修。

序批式工艺系统的缺点是：1)占地面积较大。

2)热量有待于回收重复利用。

3)废水等待处理时间较长。

2．2连续式工艺流程特点BsL一3、BsL一4产生的含病原性微生物的废水经管道排到收集罐内，再用带铰刀的污水泵(一用一备)提升到管式热交换器预热(处理过的高温废水回用作为热媒，将有毒废水从15cc一40℃提升到90℃左右，同时灭菌过的废水也通过交换器交换后降温到50℃排出)。

通电加热到设定的温度后保温灭菌。

灭菌时间一般3I I l i n～18111i n，灭菌温度最高可达到250℃。

每一个灭菌周期完成后，系统自动使用80℃的苏打水净化设备管路，使用硝酸去除碳酸钙沉淀物，中和生物废水。

用pH一传感器计量排放前废水的pH值。

另外在污水处理间设一套自动软化水制水设备，用于净化清洗。

处理过程是全自动的，各部分自动运转，并能根据储存罐内水位自动开关机。

整个过程无需人工操作。

通过监控系统可以直接观察到设备每一个部件的实时运行状况。

所有的资料都能被记录下来，并可随时调阅连续式工艺系统的优点是：1)安全性高。

热交换器不属于压力容器，无建筑防爆要求，具有较高的建筑安全性。

在正常情况下，废水能连续处理，最大限度减少收集罐内废水的储存量。

罐内废水达到150L，处理程序启动。

由于系统随机处理中的废水量较少(大约100L)，易于控制和57l公用工程设计l^‘6如舭I腑叠n处理突发事件，将环境影响降到最低。

2)节能。

由于不用冷却水，加热效率高，可大幅降低加热时间和能量损耗。

单位水量能耗为其它产品的1／4。

3)节省空间。

处理系统是一套非常紧凑的设备。

所有的部件均安装在同一个平台上，设备体积小。

4)处理能力强。

不需改动设备即可达到150℃及18r ni n的大剂量处理能力，同时具备处理未知病原体的能力。

根据需要，最高温度可达250℃。

可自动精确调节的温度。

连续式工艺系统的缺点是：1)初投资高，整套设备均须进口。

2)故障应急措施不够完善，没有备用设备。

3)为防止热交换器堵塞，对废水中的杂质要求较严。

4)要求供货商定期人力检修，上门维护。

综上所述，序批式和连续式对于处理生物安全实验室废水。

都是安全可靠的。

但各有优缺点，在设计中，应针对工程实际的特点，综合考虑，扬长避短。

3系统设置根据该工程两栋楼废水量差距大，水量变化时间和程度不同、水中杂质多的实际情况，考虑系统运行的可靠性、合理性和灵活性以及尽量降低工程造价，对两栋楼各设置了一套序批式废水处理系统。

在设计过程中，业主提出是否两栋楼合用一套系统，笔者从以下4个方面考虑，认为采用两套系统是合理的。

方式，一方面增加了单套系统水量，有可能在运行中出现大马拉小车、不节能的运行方式。

系统整体费用增加；另一方面，为了保证安全，根据规范要求，排水系统管路需要设置人能通行检修的地下负压管道层，这样必然增加了土建、结构及空调的建设费用。

3)从园区地形和室外条件考虑。

动物房比实验楼±o．00高出600nun．，灭菌装置设在动物房内(动物房排水量大，水质差应放在动物房内)，实验楼病毒污水排至动物房，要加深动物房地下室的深度，加大污水站的面积。

另外动物房与实验楼的连通管廊，有可能和现有室外管道、管沟相碰。

4)从国际经验来看。

在欧美等生物安全发达国家，目前还没有两栋相邻的单体建筑合用一套系统集中进行废水收集处理的工程实例。

因此，从安全可靠性、投资、节能、运行、使用、维修等各方面来考虑，单体建筑内废水单独收集、单独处理是最佳的安全处理方式。

4设计体会笔者认为序批式处理工艺主要用于水中杂质比较多的废水。

如动物房内产生的含病原性微生物的废水等。

而连续式处理工艺在处理大水量废水同时水中杂质比较少时更能体现它的优点。

为了保证连续式系统正常运行，设备厂家需一个月上门检修一次，每次检修时间为8h，所以笔者建议采用连续式系统时，为防止事故发生，宜多安装一个序批式的夹套储罐备用。

这样一来，该系统比序批式处理工艺占地面积小又能做到热能循环利用，同时又大大提高了安全系数。

参’1)从安全性考虑。

如果两个单体建筑内的废水集中处理，随着系统管路的增长，增加了检漏系统的建设费用和将来使用时的维修运行费用，并且事故发生几率会大幅度增高，一旦管路出现问题，会造成作者简介严重的后果。

魏琨(1957一)，女，北京人。

工程师，从事生物实验室设计与2)从投资上看。

如果分散的废水采用集中处理研究，(电子信箱)w ei l【眦@i ppr．蝉。

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