简述禽用疫苗生产车间活毒废水处理系统的设计及实际应用

2023-02-20贾志平刘新王奇韩艳

家禽科学 2023年1期

贾志平，刘新，王奇，韩艳，2*

（1.海木动物保健品（山东）有限公司，山东枣庄 277100；2.山东省农业科学院家禽研究所，山东济南 250100）

1 背景技术

禽用疫苗主要分为灭活疫苗和活疫苗，主要的生产原材料是培养基、鸡胚、鸭胚以及细胞系；生产抗原的步骤是先增殖培养活毒，再进行下一步的冻干或灭活生产工序。因此，在疫苗生产制造过程中，鸡胚病毒液、细胞病毒液或细菌液培养和收获工序中，会有少量的废液排放，而此废液中含有大量的活毒；同时，在批生产结束后生物反应器、纯化罐、灭活罐等生产罐体及管道在CIP过程中也会产生大量的具有生物活性的活毒废水。无论从国家法规的生物安全风险控制要求[1]，还是从行政职能部门的监管要求，对活毒废水处理的方法和监管都要谨慎、严格。目前国内大部分兽用疫苗生产企业，处理大生产中含生物活性物质废水多采用以下两种灭活方式：

一是不用收集罐，安装多个灭活罐互为备用[2]，采用交替收集废水的方式，分别独立在线高温蒸汽灭活，灭活程序结束后用冷却水降温到安全温度后排放。此方式一般用在产生活毒废水较均匀的生产车间，且在废水处理过程中始终保持一台空灭活罐处于待用状态。

二是采用收集罐配多台灭活罐的方式[2]。收集罐可先作为缓冲收集前端工序产生的废水，收集到一定数量后再打入到灭活罐中，再逐步完成灭活、降温和排放工序。

上述两种活毒废水的灭活工艺：灭活罐进水到设定液位后，采用罐体内通工业蒸汽的方式将废液从常温加热到121 ℃，维持15min进行灭活；灭活结束后，再用灭活罐体夹套通冷却水或外置板式换热器的方式将灭活后的废液从高温降至40 ℃以下排放。

这两种灭活方式虽能对活毒废水进行有效处理，但是灭活过程中浪费大量热能，提高了产品的生产成本，增加了企业的经营成本，存在不足之处。

2 废热再利用灭活系统的设计

针对目前疫苗车间活毒废水灭活系统工艺设计的不足之处，本团队设计了一种通过废液收集罐（1台）、灭活罐（2台）、降温罐（1台）及循环管路、输送泵等配套设备组成的废热再利用灭活系统，如图1所示。罐体具体容量可根据实际需求做规格设计，以满足活毒废水灭活处理和安全排放的需求。

图1 废热再利用灭活系统

图1中，所有罐体及管道采用不锈钢304材质设计，罐体全部带喷淋清洗功能，其中废液收集罐用于收集生产过程中产生的活毒废水，罐体采用常压容器带呼吸器、液位采用零到满罐可调式，在罐体上横向安装304不锈钢无缝管（换热管道）同罐体一体焊接，管道之间的连接弯头设置于罐体外，安装数量根据换热最大容量配置，管道上连接压缩空气；灭活罐采用压力容器，罐体带保温功能，内部设置蒸汽分布装置，可满足废水升温到121 ℃的灭活需求；降温罐为压力容器，带可通冷却水的降温夹套并带罐体保温设置，作为活毒废水灭活后专用降温罐体，罐体出口连接到收集罐上的换热管道并可闭环循环到本罐体进口，循环动力为循环泵。

3 该系统的实际应用及工作流程

以海木动物生物制品GMP产业基地项目的活毒废水处理系统为例进行简述。海木动保主要生产禽用疫苗、猪用疫苗以及宠物用疫苗，年产能71 300万头份疫苗；车间的活毒废水处理系统安装在车间负一层的专用污水处理站，灭活系统为全自动控制方式，罐体废水的转罐、蒸汽灭活、换热降温、罐体内部喷淋清洗全部由PLC控制系统[3]发送相关信号，罐体液位、灭活温度设定（50~130 ℃可调）、换热管道正压保护压力值等参数全部在触摸屏设定，灭活过程全部为自动工作模式。

废水收集：带活毒废水以重力流方式流入收集罐，罐内储存到一定液位后由输送泵自动闭环输送到灭活罐。

灭活：灭活罐内达到设定液位后自动关闭进液阀，自动开启蒸汽灭活功能，达到灭活设定温度时，切换为PID控温模式，维持到灭活设置时间后停止进蒸汽，自动转入到降温罐，完毕后再次接收下一罐废水的灭活。

换热降温：降温罐接收高温废水完毕后，自动开始循环模式，罐内灭活后废水经循环泵到收集罐换热管道再进入降温罐做闭式循环，高温液体通过收集罐换热管道，经管壁换热可将罐内常温废水进行预热，同时吸收常温废水冷量降低灭活后废水温度；开始降温循环时，循环管道注入0.1 Mpa以上的压力，以保证热交换时收集罐待灭活废水绝对不能进入到循环管道，从而保证排放灭活废水的生物安全风险。

排放：循环降温到待灭活和灭活废水温差＜4 ℃时，关闭管道循环系统，降温罐夹套进冷却水自动转入自降温模式，罐内灭活废水低于40 ℃时自动排放，排放管道上的取样阀自动开启留存灭活后一定量废水待检。