为什么你的高压灭菌器这么浪费水以及如何防止

为什么你的高压灭菌器这么浪费水以及如何防止

蒸汽灭菌器(也称为灭菌器)是当今微生物学和动物实验室中常见和必需的设备; 然而,它们传统上消耗大量的水。

 

购买能够节约用水的蒸汽高压灭菌器是一项合理的投资,最终有助于保护环境,节省资金,并且理想地实现LEED积分。例如,一个中小型传统高压灭菌器可能每年使用100万加仑以上的水。随着自然资源的保护越来越重要,这是一个社会和财政关注。

幸运的是,近年来已经开发了各种高压灭菌器节水策略以满足用水节约的需要。这些战略也帮助实验室达到新建筑企业的LEED点和ASHRAE 198.1-2009合规性。

传统蒸汽高压灭菌器中的耗水技术

蒸汽高压灭菌器消耗水的三个原因 - 蒸汽产生,流出物冷却和真空产生。让我们来看看每个。

#1。蒸汽生成:高压灭菌器的核心是设计成使用加压的高温蒸汽杀死可能存在于灭菌器的室中的任何负载中的病毒,细菌和/或其他微生物。这些室通常是双壁容器,在壁之间具有称为“护套”的空间。当高压灭菌器打开并处于空闲状态时,该夹套充满蒸汽以预热该单元以准备操作。自来水或净化水是这种蒸汽的来源。这个耗水源将被称为水源第一或WS1。

#2。流出物冷却:高压灭菌器也使用水来冷却它们产生的废物。在空闲状态和中间灭菌期间,蒸汽总是在灭菌器内冷凝,然后排放到地漏。由于建筑规范,所有废物(或流出物)在排放之前必须冷却至140°F以下,这大部分是通过将原始冷水引入灭菌器的废物流中,立即将整个混合物排放至排水。该冷却水将被称为水源2或WS2。不幸的是,许多老式的高压灭菌器使用“恒定流出”的冷水来冷却废物; 这意味着即使灭菌器关闭,冷水也可以通过灭菌器向着漏斗全天候进行。结果是每天使用1,500-2,500加仑的原始冷却水(WS2)

实验室高压釜节水

#3。真空产生:高压灭菌器还使用水来产生真空,因为在单元内的某些类型的负载下,需要去除空气并确保适当的灭菌。这是通过抽真空实现的。高压灭菌器使用基于文氏管的喷水器或液环泵(LRP)来产生真空。在两个系统中,用于产生真空的水立即被引导到排水管。该水源将被称为水源三号或WS3。注意,由于前期成本较低,大多数压力蒸汽灭菌器都配有喷水器,除非指定了液环泵。虽然配备有液环泵的压力蒸汽灭菌器确实节省了水,但是仍然存在进一步节水的巨大机会,因为真空系统使用的水通常直接输送到排水管,

 

高压釜节水图

今天的传统蒸汽高压灭菌器的节水解决方案 

重要的是要注意,在蒸汽生成过程中,在压力蒸汽灭菌器中消耗的最大体积的水不会发生,因为这只需要每天30-50加仑。事实上,与其他两个压力蒸汽灭菌器工艺相比,这个数字更低,每个工艺每天可以使用10到50倍的水。因此,为了防止流出物冷却和真空产生低效,一些压力蒸汽灭菌器制造商现在提供可选择的系统和解决方案,大大减少了水的使用。让我们来看看每个。

 

废水冷却改进:较新的压力蒸汽灭菌器没有采用与旧型号相同的恒定流量设计。为了改善冷却过程,只有当存在大于140°F的热流出物时,较新的系统才调节冷水(开和关)。结果是 与传统的恒定排气单元相比,消耗的冷却水(WS2)的90%的平均减少1。同样,一些制造商现在提供可以安装在现有的恒定排气系统上的可选系统。该系统结合了冷凝水冷却和混合罐。具体地,该罐主要通过使用先前冷却的流出物冷凝和冷却热废料,并且仅仅根据需要,注入系统中的少量冷水。这样的设备每年可以减少高达900,000加仑的水消耗,每年减少平均水费超过6,500美元(这个计算基于全国平均商业用水+污水率) 2。典型的投资回报率(ROI)为3-6个月,因为设备和安装成本在1,500-3,000美元之间。

注意:近年来,使用设备冷却水回路来冷却废蒸汽和冷凝物已经变成越来越受欢迎的选择。这些系统包括热交换器,以将热负荷从流出物转移到冷却器回路中。这些系统依靠冷却水回路进行冷却; 然而,优良做法是具有使用冷的原水的安全备用冷却系统。此外,虽然在理论上这种构造将原水消耗降低到零,但在实践中,仍然使用少量的水来进行化妆和冷却。

 

真空发生改进:安装再循环系统 - 将水泵回真空系统 - 从根本上减少了所消耗的总水量。再循环系统也将以与前述冷却箱用于流出物冷却相同的方式工作以冷却冷凝物; 这是一个额外的好处。结合这两个因素,再循环系统可以在降低水成本的情况下每年节约净水约85%,或每年1000-1,600美元。这种配置的成本在制造商之间变化很大; 因此ROI范围从2 - 5年。

 

当它涉及节水解决方案时考虑设计

然而,上述每种耗水方案都需要一些设计考虑。让我们来看看每个。 

 

流出物冷却改进和设计注意事项:将冷冻水型系统作为流出物冷却效率低下的解决方案,高度依赖于冷冻水的可达性和房屋冷却器的现有能力。由于一些设计细节,一些高压釜给冷却器带来了非常大的负担。因此,了解以下内容至关重要:必要的流量,允许的管路压力,最大温度升高和冷冻水的最大压降,以及输入到冷冻水回路中的总热量。

这种情况的例子发生在具有在100-300psig(这是典型的)之间操作的冷却器回路的许多建筑物中,允许的压力降在5-10psig之间。这些冷却器通常具有42°F的初级回路温度,在回流管路上允许的温度上升为+ 15°F。如果蒸汽灭菌器不能满足这些要求,则可能需要支撑设备,例如减压阀,膨胀/囊袋罐和冷却器回路上的泵。但请记住,安装辅助设备可能非常繁重,无法包装到可用空间中,并且可能会产生高昂的相关成本,例如购买,安装和维护价格标签。

 

真空生成改进和设计注意事项:在考虑安装再循环系统时,请记住要记住有多少空间可用。一些再循环系统和一些热交换器系统可以扩大高压灭菌器的占地面积,或者需要单独的设备台架。因此,必须考虑空间要求。

 

替代方法 - 无附加设备或系统

关闭:除了对传统的现有系统的修改之外,还有一个非常简单,零成本和最小化的方法来显着降低高压灭菌器的耗水量:关闭它。除了恒定流量的高压灭菌器之外,在晚上和周末简单地关闭高压灭菌器的行为可以显着节省水。许多压力蒸汽灭菌器一直保持,24/7。这意味着系统总是准备好使用,但是维持适当的温暖温度所需的蒸汽意味着连续地产生冷凝物。为了说明这一点,如果高压灭菌器仅在工作日期间开启,则可以节省高达70%的冷却水(WS2)消耗。为此,一些制造商在其消毒器上包括自动开关功能。该特征允许控制系统在工作日开始之前预加热灭菌器,并在一天结束和周末时关闭蒸汽供应。甚至可以配置更高级的系统,使得每个设施可以为一周的每一天设置不同的开始时间和停止时间。一些高压灭菌器还具有非常类似于计算机的睡眠模式的特征,其中如果该单元在指定的时间段内没有使用,则蒸汽供应将关闭。

 

灰水:最近,对于使用灰水(雨水,来自湖或井的非饮用水,或来自其他过程的废水)的一次通过,对高压灭菌器行业有一些讨论和兴趣和罐式冷却。毫不奇怪,使用灰水可能会由于过滤和生物生长问题而使项目复杂化,因此通常建议不要将其用于水保护战略。

 

LEED积分和ASHRAE合规性

美国绿色建筑委员会的LEED评级系统旨在帮助设施设计者和业主获得对优先保护自然资源的认可。项目分级,并从LEED认证到LEED白金评级。正确配置的右侧灭菌器可以有多种类型。分级的例子包括水效率和设计创新。关于对LEED信用额的贡献的细节在很大程度上取决于项目和灭菌器配置。然而,贡献是重要的,不应该被忽视。

LEED专注于特定设计的结果和成就,它不应被误认为是建筑规范或规范。这就是为什么ASHRAE 187.1-2009是重要的。ASHRAE 187.1标题为“高性能绿色建筑设计标准”,是一种标准,旨在轻松纳入建筑规范和规范。在过去几年中,这种代码的使用已经在建筑行业中稳步获得批准。第6节“水利用效率”是高压灭菌器的特别中心,因为它禁止高压灭菌器的恒定排放式冷却,并需要使用机械真空系统代替水喷射(文丘里管)真空系统。本节还禁止使用饮用水进行直通冷却。尽管最后的要求在范围上受限于HVAC系统,

 

关键外卖

蒸汽高压灭菌器,是实验室用水的主要来源。虽然这种消耗通过更现代的系统和安装选项得到解决,但是遗憾的是,仍然存在成千上万个具有恒定排放冷却系统的老式消毒器。这些系统每年浪费超过100亿加仑的淡水。例如,典型的校园或设施通常拥有各种各样的高压灭菌器制造和型号,从25岁以上到全新,一所大学在其场地上拥有超过100台高压灭菌器并不罕见。鉴于此,每个实验室,研究所和大学应进行设施调查,以确定安装什么类型的高压灭菌器,以及什么类型的节水解决方案是合适的。

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