CN107337305B - 纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收系统，其特征在于将纯化水、注射用水设备及其分配系统排水管道分支路设计安装，并将纯化水预处理单元软化水分支路作为注射用水分配系统换热器冷源，在距纯化水、注射用水设备较近位置地埋一台不锈钢集水罐，通过程序控制及阀组自动切换方式，实现系统不合格水、消毒水及灭菌水回收再利用，同时利用冷凝水回收设备将收集的不合格水和消毒水及灭菌水直接输送到蒸汽锅炉水箱作为锅炉原料水，此节能回收系统不仅保证了纯化水、注射用水设备不合格水和分配系统消毒水及灭菌水高效再利用，也大大降低了锅炉运行成本，同时也可完全实现此节能回收系统无人看守的全自动运行。

Description

纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收系统

技术领域

本发明属于生物医药技术领域，特别适用于自产纯化水、注射用水且自产工业蒸汽能源的企业。

本发明是将纯化水设备、注射用水设备及对应分配系统的排污管道分别采用双支路设计安装，用程序控制及阀组自动切换的方式实现系统排污或者制备产生的不合格水、消毒水及灭菌水排放。在距纯化水设备、注射用水设备较近位置地埋一台不锈钢集水罐，用于收集纯化水设备、注射用水设备在制备过程中产生的不合格水及分配系统排放的消毒、灭菌水，同时利用冷凝水回收设备将收集的不合格水和高热量消毒、灭菌水直接输送到蒸汽锅炉水箱待用或者直接使用。该发明不仅省去了纯化水系统冷却水管道或冷却系统的安装，同时，节省了纯化水设备、注射用水设备及系统消毒或灭菌后介质水的降温排放，也减少了后段污水处理的水量，可利用系统消毒或灭菌后的高品质热水直接用作蒸汽锅炉的原料水，同时也降低了锅炉的能耗。从而极好的实现热能利用及高品质水资源的充分再利用。。

背景技术

在国家关于节能减排措施的引导下，现企业与国民的环保意识不断增强，为降低生产成本，节能减排逐步列入了企业的头等规划。

目前国内生物制药企业或生产使用纯化水及注射用水的企业将纯化水RO膜、纯化水分配系统定期做巴氏消毒处理，药典同样要求定期做巴氏消毒或化学消毒处理，为了降低系统消毒后残留药物风险，现大多数企业选择高温膜配置纯化水设备，为达抑制系统微生物的繁殖目的，常规做法是采用每月系统高温消毒一到两次来维护系统的正常使用，通常是将纯化水储罐内定量的纯化水通过分配系统上双管板换热器利于蒸汽介质加热到85℃及以上循环给系统或纯化水RO膜消毒，维持消毒结束后，将双管板换热器的蒸汽加热介质切换为冷却水降温介质，待系统内循环的高温纯化水降温到40℃以下排放。

对于注射用水分配系统灭菌的常规做法，将注射用水储罐内定量的注射用水通过分配系统上双管板换热器利于蒸汽介质加热到121℃及以上循环做系统灭菌处理，维持灭菌结束后将双管板换热器的蒸汽加热介质切换为冷却水降温介质，待系统内循环的高温注射用水降温到40℃以下排放。

对于纯化水、注射用水设备制备过程中产生的不合格水，通常是直接排放处理，很少做到收集再利用。对于所有的消毒水、灭菌水及制备不合格水的排放，通常是引入到污水处理站连同其它污水一同处理达标后排入市政管网。这些设计应用都是将一些高热量、高品质的水再次增加降温能耗后白白的浪费排掉，且排放后到了污水处理环节又增加一道处理成本，且增加了工业废水的排放量。

本发明设计方案解决了上述问题，在满足药典对纯化水、注射用水系统生产制备与消毒灭菌要求条件下，同时也保证纯化水设备、注射用水设备及分配系统正常消毒灭菌的前提下，充分利用企业已有的冷凝水回收系统，将纯化水、注射用水设备制备过程中产生的不合格水收集再利用，将纯化水及注射用水分配系统消毒或灭菌后的高温水直接回收利用为工业蒸汽锅炉的原料用水。这样不仅利用了高品质水的高热能、也省去了纯化水、注射用水分配系统降温冷却水的耗能，同时也减少了工业废水的排放。

发明内容

本发明的目的是针对目前纯化水、注射用水设备排水系统工艺设计的不足之处，提供了一种通过简单改变纯化水、注射用水设备不合格水排水管道的设计，改变系统消毒或灭菌水排放管道的设计，且增加一套地埋式不锈钢集水罐，利用冷凝水回收装置等设备，保证了纯化水、注射用水设备制备过程中产生的不合格水收集利用设计，纯化水RO膜巴氏消毒后的高温水直接收集利用设计，纯化水分配系统巴氏消毒后高温水直接收集利用设计，注射用水分配系统过热水灭菌后高温水收集利用设计，保证了纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收系统全自动化运行设计，保证了整个系统排水的选择性再利用及高热能、高品质排水的再利用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收系统，其特征在于,包含以下内容：

纯化水、注射用水设备不合格水收集利用设计，纯化水RO膜巴氏消毒后的高温水直接收集利用设计，纯化水分配系统巴氏消毒后高温水直接收集利用设计，注射用水分配系统过热水灭菌后高温水收集利用设计，纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收系统全自动化运行；其中，

所述纯化水、注射用水设备不合格水收集利用设计：

步骤一：纯化水、注射用水设备不合格水排放管道分别连接于集水管网到废水集水罐；

步骤二：纯化水、注射用水设备在制备过程中产生的不合格水分别通过各自不合格水排放管道自动流入集水罐；

所述纯化水RO膜巴氏消毒后的高温水直接收集利用设计：

步骤一：将纯化水设备RO膜废水排放管道分为普通排水和消毒水排水管道，并加装气动阀设计；

步骤二：RO膜进行清洗时自动关闭消毒水排水管道阀门并从普通排水管道排水；

步骤三：RO膜巴氏消毒后，自动关闭普通排水管道，消毒高温水无需降温直接自动从消毒水排水管道排放到集水罐；

所述纯化水分配系统巴氏消毒后高温水直接收集利用设计：

步骤一：纯化水储罐最低点排放管道分为消毒水排水和清洗水排水管道，并加装气动阀设计；

步骤二：纯化水分配系统或储罐清洗时，自动关闭消毒水排水管道并从清洗水排水管道排水；

步骤三：储罐连同分配系统巴氏消毒后，自动关闭清洗水排水管道，消毒用高温水无需降温直接自动从消毒水排水管道排放到集水罐；

所述注射用水分配系统过热水灭菌后高温水收集利用设计：

步骤一：从制水间纯化水设备前段预处理单元出水口分支路到注射用水分配系统的双管板换热器作为灭菌用过热水的降温介质冷却水使用；

步骤二：注射用水储罐最低点排放管道分为清洗水排水和灭菌水排水管道，并加装气动阀设计；

步骤三：注射用水分配系统或储罐清洗时，自动关闭灭菌水排水管道并从清洗水排水管道排水；

步骤四：注射用水储罐连同分配系统过热水消毒后，系统内过热水继续循环，此时关闭分配系统双管板换热器蒸汽加热介质，打开冷却水(来自于纯化水设备预处理单元的软化水)开始将过热水降温，此冷却水出口调节阀与管道内过热水温度连锁控制，最终此冷却水排入集水罐；

步骤五：待过热水降温到95℃以下时关闭冷却水(来自于纯化水设备预处理单元的软化水)，自动关闭清洗水排水管道，灭菌后热水自动从灭菌水排水管道排放到集水罐；

所述纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收系统全自动化运行设计：

步骤一：纯化水、注射用水设备不合格水和消毒水、灭菌水自动流入集水罐内，集水罐液位传感器自动感应收集水液位；

步骤二：集水罐液位、冷凝水回收器、锅炉集水箱全部连锁控制，集水罐水位到达设定液位后，触发冷凝水回水装置并自启回收水泵，将回收水自动输送入锅炉集水箱，且锅炉集水箱优先接纳来自于冷凝水回收器输送的回收水；

步骤三：收集排水、过热水降温、集水罐接收回收水及冷凝水回收器输送到锅炉房集水箱整个过程全部为自动化控制，无需人工干预；

本发明与现有传统工艺相比，具有的有益效果是：

1、可将纯化水、注射用水设备制备过程中产生的不合格废弃水全部回收再利用；

2、可将纯化水设备RO膜巴氏消毒后的水全部回收再利用，其中不仅利用了高品质的水资源和消毒水的热能，而且节省了消毒水的降温过程及冷却系统的安装，避免了降温耗能，同时用作锅炉原水还能节省此回收水的初升温能耗；

3、可将纯化水分配系统巴氏消毒后的水全部回收再利用，其中不仅利用了高品质的水资源和消毒水的热能，而且节省了消毒水的降温过程及冷却系统的安装，避免了降温耗能，同时用作锅炉原水还能节省此回收水的初升温能耗；

4、可将注射用水分配系统过热水消毒后的水全部回收再利用，其中高效利用了高品质的水资源和灭菌水的热能，虽然过热水需要降温到95℃以下回收，但此降温介质使用的是软化水，满足锅炉原水的最低要求，同时降温能源也可以全部利用，相比原工艺降温到40℃以下排放又节约了降温能耗，用作锅炉原水还能节省此回收水的初升温能耗；

5、整套回收过程为自动化控制，可节约人力成本的投入和避免了人为出错的因素。

附图说明

图1纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收工艺流程图

图2纯化水设备示意图

图3纯化水分配系统图

图4注射用水分配系统图

图5消毒、灭菌水及不合格水收集管网图

图6地埋式集水罐图

图7冷凝水回收器示意图

图中：HV为手动截止阀/球阀，CV为气动调节阀，AV为气动球阀，Y为Y型过滤器，ST为疏水阀，PU为输送泵，REG为减压阀，PT为压力监控装置，PI为压力显示，CE为电导率检测，CT为电导率传感，FE为流量检测，FT为流量传感，TE为温度检测，VF为变频器，FI为电加热呼吸器，LT为液位监控装置，H为保温装置，TT为温度监控装置。

具体实施方式

阀门初始状态：HV001、HV002、HV003、HV004、HV005、HV006、HV007、HV008、HV009、HV021、HV010、HV011、HV018、HV019、HV016、HV022、HV023、HV024、HV060、HV070阀门开启，REG001阀调整为适合状态，其它阀门为关闭状态；

纯化水设备制备过程中产生的不合格水收集利用运行模式：

1、纯化水设备正常制水时，阀门AV002、AV003处于开启状态；

2、在纯化水设备启动初期及工作过程中，如电导率传感器CE01监控到纯化水出水电导率超标时，AV002、AV003关闭，同时开启AV001；

3、此时，纯化水设备产生的不合格水自流进入收集管网到地埋集水罐内；

4、收集水液位通过LT03监控，水位到达设定液位时，自启动冷凝水回收器将收集水输送入锅炉房待用；

注射用水设备制备过程中产生的不合格水收集利用运行模式：

1、注射用水设备正常制水时，阀门AV012、AV013处于开启状态；

2、在注射用水设备启动初期及工作过程中，如电导率传感器CE03监控到注射用水出水电导率超标时，AV012、AV013关闭，同时开启AV011；

3、此时，注射用水设备产生的不合格水自流进入收集管网到地埋集水罐内；

4、收集水液位通过LT03监控，水位到达设定液位时，自启动冷凝水回收器将收集水输送入锅炉房水箱待用；

纯化水RO膜巴氏消毒后的高温水直接收集利用运行模式：

1、纯化水设备RO膜巴氏消毒结束后，开启AV004阀门，消毒后的高温水自流进入收集管网到地埋集水罐内；

2、收集水液位通过LT03监控，水位到达设定液位时，自启动冷凝水回收器将收集水输送入锅炉房水箱待用；

纯化水分配系统巴氏消毒后高温水直接收集利用运行模式：

1、纯化水分配系统包括储罐消毒结束后，关闭AV009、CV01阀门，停止PU01水泵，待PT01监测到管道压力为0时，关闭AV010阀门；

2、打开AV007阀，纯化水罐及系统内高温水自流进入收集管网到地埋集水罐内；

3、收集水液位通过LT03监控，水位到达设定液位时，自启动冷凝水回收器将收集水输送入锅炉房水箱待用；

注射用水分配系统过热水灭菌后高温水收集利用运行模式：

1、注射用水分配系统包括储罐过热水灭菌结束后，关闭AV016、CV02阀门，待PT02监测到管道压力为0时，关闭AV017阀门；

2、打开AV006、AV018阀门，并运行纯化水设备预处理单元，根据TT05和TT06的温差变化，调整CV03阀门的开度，根据PT02的压力变化，调节PU04的运行频率，升温后的冷却水自流进入收集管网到地埋集水罐内；

3、待注射用水储罐TT04的值到达设定值后(一般为95℃以下)，关闭AV006、AV018阀门，停止PU02水泵、PU04水泵，待PT02压力值到达0时，关闭CV03阀门；

4、打开AV014阀门，注射用水罐及系统内高温水自流进入收集管网到地埋集水罐内；

5、收集水液位通过LT03监控，水位到达设定液位时，自启动冷凝水回收器将收集水输送入锅炉房水箱待用；

蒸汽冷凝水回水利用运行模式：

1、纯化水分配系统冷凝水回收：

1)纯化水分配系统巴氏消毒时，先将储罐内定量的纯化水通过系统上双管板换热器用蒸汽加热到85℃以上循环并维持一定时间；

2)加热过程，纯化水储罐定量储水后，启动PU01水泵使所消毒管道内的水开始循环，打开AV009、AV010阀门，根据TT02和TT03之间温差，自动调节CV01阀门开度，一直到储罐TT01温度达到设定值后，系统循环维持巴氏消毒且计时；

3)双管板换热器加热介质管道内的蒸汽冷凝水通过ST01疏水阀自流进入收集管网到地埋收集水罐内；

2、注射用水分配系统冷凝水回收：

1)注射用水分配系统过热水灭菌时，先将储罐内定量的注射用水通过系统上双管板换热器用蒸汽加热到121℃以上循环并维持一定时间；

2)加热过程，纯化水储罐定量储水后，启动PU02水泵使管道内的水开始循环，打开AV016、AV017阀门，根据TT05和TT06之间温差，自动调节CV02阀门开度，一直到储罐TT04温度达到设定值后，系统循环维持灭菌且计时；

3)管道内的蒸汽冷凝水通过ST02疏水阀自流进入收集管网到地埋收集水罐内。

Claims (7)

1.纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收系统，其特征在于将纯化水、注射用水设备及对应的分配系统排污管道各自分为两路设计安装，用阀组切换及程序控制的方式,实现系统排污或制备产生的不合格水、消毒水及灭菌水排放，在距纯化水、注射用水设备较近位置地埋一台不锈钢集水罐，用于收集纯化水、注射用水设备在制备过程中产生的不合格水及分配系统排放的消毒水和灭菌水，同时利用冷凝水回收设备将收集的不合格水和高热量消毒水及灭菌水，直接输送到蒸汽锅炉水箱待用或直接使用，此节能回收系统保证了纯化水、注射用水设备制备过程中产生的不合格水直接收集利用，纯化水RO膜巴氏消毒后的高温水直接收集利用，纯化水分配系统巴氏消毒后高温水直接收集利用，注射用水分配系统过热水灭菌后高温水收集利用，也实现了纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收系统全自动化运行设计，其中，所述纯化水、注射用水设备不合格水收集利用设计，用于解决收集传输纯化水、注射用水设备制备过程中不合格水，所述纯化水RO膜巴氏消毒后的高温水直接收集利用设计，用于解决收集传输纯化水RO膜巴氏消毒后的高温水，所述纯化水分配系统巴氏消毒后高温水直接收集利用设计，用于解决收集传输纯化水分配系统巴氏消毒后高温水，所述注射用水分配系统过热水灭菌后高温水收集利用设计，用于解决收集传输注射用水分配系统过热水灭菌后高温水，所述纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收系统全自动化运行设计，用于解决整套回收再利用系统的自动化运行。

2.根据权利要求1所述的纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收系统，其特征是，纯化水、注射用水设备制备不合格水收集利用设计，包括：

纯化水不合格水回收管道：用于传输纯化水设备制备过程中不合格水至集水罐；

注射用水不合格水回收管道：用于传输注射用水设备制备过程中不合格水至集水罐。

3.根据权利要求1所述的纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收系统，其特征是，纯化水RO膜巴氏消毒后的高温水直接收集利用设计，包括：

RO膜消毒高温水回收管道：用于传输纯化水RO膜巴氏消毒后的高温水至集水罐。

4.根据权利要求1所述的纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收系统，其特征是，纯化水分配系统巴氏消毒后高温水直接收集利用设计，包括：

纯化水消毒高温水回收管道：用于传输纯化水分配系统巴氏消毒后高温水至集水罐。

5.根据权利要求1所述的纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收系统，其特征是，注射用水分配系统过热水灭菌后高温水收集利用设计，包括：

注射用水灭菌后高温水回收管道：用于传输注射用水分配系统过热水灭菌后高温水至集水罐；

注射用水分配系统双管板换热器冷却工艺：用于注射用水分配系统过热水灭菌后降温。

6.根据权利要求1所述的纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收系统，其特征是，纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收系统全自动化运行设计，包括：

集水罐高温水回收控制设计：通过程序及阀门控制，与不合格水回收管道系统和高温水回收管道系统联锁控制自动收集，并自动传输至锅炉水箱；

纯化水不合格水回收控制设计：通过程序及阀门控制，自动传输纯化水设备制备过程中产生的不合格水至集水罐；

注射用水不合格水回收控制设计：通过程序及阀门控制，自动传输注射用水设备制备过程中不合格水至集水罐；

RO膜消毒高温水回收控制设计：通过程序及阀门控制，自动传输纯化水RO膜巴氏消毒后的高温水至集水罐；

纯化水消毒高温水回收控制设计：通过程序及阀门控制，自动传输纯化水分配系统巴氏消毒后高温水至集水罐；

注射用水灭菌高温水回收控制设计：通过程序及阀门控制，自动传输注射用水分配系统过热水灭菌高温水至集水罐；

注射用水分配系统双管板换热器冷却工艺控制设计：通过程序及阀门控制，自动控制注射用水分配系统过热水灭菌后降温。

7.一种如权利要求1所述的纯化、注射用水系统不合格水及灭菌水节能回收系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：纯化水及注射用水设备在制备过程中产生的不合格水自动排放到集水罐；

步骤2：纯化水RO膜巴氏消毒后的高温水自动排放到集水罐；

步骤3：纯化水分配系统巴氏消毒后高温水自动排放到集水罐；

步骤4：注射用水分配系统过热水灭菌后高温水自动排放到集水罐；

步骤5：集水罐回收水自动输送至锅炉水箱。