純化水制水系統設計方案

A. 淺談葯用純化水制備系統的設計:制備純化水的方法有

摘 要:制備出符合GMP標準的葯用純化水是制葯生產的首要保障,兩級RO+EDI的制水方式滿足了現今生產用水需要。本文對二級RO+EDI的系統設計進行了簡要介紹。關鍵詞:葯用純化水 制備 設計
中圖分類號:R658 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0195-01
葯用純化水對醫葯生產影響深遠,由於它在葯物生產中不僅作為清洗劑還同時作為原料參與生產,所以純化水水質的優劣直接影響葯物產品的質量。因此,制備出符合制葯用水要求的純化水是生產合格葯品的首要保證,葯用純化水系統的設計又是所有一切的先決條件。因此,本文對純化水制備系統設計進行簡要分析。
1 純化水制備系統概述
隨著科學技術的長足發展,純化水制備系統也有了很大改觀,其處理技術先後經歷了蒸餾法、離子交換技術、膜分離、反滲透(RO)和電法去離子(EDI),其設備也由單台制備機組發展到一整套完整的模塊化制備流程。由於世界范圍內對葯物安全問題關注度日益提高,各國葯典對制葯用水的質量標准和用途都有了明確的定義和要求,為與國際接軌,嚴謹制水系統,現今純化水制備過程多採用當今主流的二級RO+EDI的制備工藝來滿足生產用水要求,力保產出符合各國GMP需求的水質。
擾伍2 純化水制備系統的設計
由符合一定要求的飲用水到制備出符合葯典標準的純化水,整個制備流程可由預處理、初級除鹽系統和深度除鹽系統三部分組成。
2.1 預處理
預處理是制備純化水的第一步,其主要功能是在保證不同進水情況下,去除水中微生物及化學物質,使兩級RO系統獲得一個穩定、合格的的進水水質,其主要包括:多介質過濾器、活性炭過濾器和軟化器。
2.1.1 多介質過濾器
多介質一般由石英砂或者無煙煤為濾料,二者按粒徑大小,由上到下填充於過濾器內,截留水中的大顆粒、懸浮物、膠體及泥沙等,使SDI值＜5,出水濁度＜1,保證達到後續進水要求。隨著設備的持續運轉,壓差將不斷升高,以3～10倍流速的清潔原水反沖洗可以去除濾料沉積物,降低過濾器壓力,濾料得以再生。
2.1.2 活性炭過濾器
過濾介質通常由顆粒活性炭如椰殼炭、無煙煤等構成的固定層,不僅可以有效吸附水中的部分有機物(吸附率約為`60%左右),同時由於大量平均孔徑在2mm～5nm的微孔和粒隙,使活性炭吸附表面積能達到500～2000m2/g,對水中的殘余余氯離子有很強的脫氯能力,其次還能有效除去水中臭味、色度,以及殘留的濁度。綜合處理後,應保證出水余氯＜0.1ppm,SDI≤4。由於活性炭內部表面積大,流速緩慢,微生物易於滋生。為保證活性炭的吸附活性,應定期採用巴氏消毒控制微生物污染。
2.1.3 軟化器
原水中的硬度主要由Ca2+、Mg2+組成,如在RO膜表面結垢,將堵塞反滲透膜,影響水的通量。衫逗因此,為防止鈣鎂鹽的沉積結或李賣垢,目前軟化器使用鈉型陽離子樹脂,利用樹脂中可交換的Na+將水中的Ca2+、Mg2+交換出來,使原水軟化成軟化水,降低水的硬度,提高後續反滲透膜的使用壽命。生產中,軟化器通常用一備一,利用PLC自動控制,完成樹脂的轉換和吸鹽再生。
2.2 初級除鹽系統
兩級RO系統作為初級除鹽,是整個制備過程的主要脫鹽設備,它主要包括膜保安過濾器、高壓泵、NaOH加葯箱,兩級RO裝置。
2.2.1 膜保安過濾器
預處理階段的小顆粒濾料由於泄漏的原因可能會隨管路進入反滲透單元,從而阻塞反滲透膜,膜保安過濾器作為原水進入除鹽系統的最後一層過濾屏障,能濾除原水中粒徑≥5μm的微粒,為後續除鹽系統提供可靠水源。因此,膜保安過濾也稱精濾。
2.2.2 高壓泵
反滲透需在較高的壓力作用下才能使原水從濃溶液側向稀溶液側流動,高壓泵就為該系統提供了這樣的穩定動力源,保證了二級RO系統持續不斷的穩定運行。由於高壓泵的持續運轉,宜配備高低壓保護及過熱保護,防止泵的損壞。
2.2.3 NaOH加葯箱
溶解於水中的二氧化碳會使純化水電導率變大,對於兩級RO系統,NaOH加葯箱放置於一級反滲透之後,用於調節一級出水pH值,使水中CO2氣體分子在鹼性環境中轉換成CO32-離子溶解於水中,增加二級脫鹽效果。
2.2.4 兩級RO裝置
兩級反滲透過程是一種物理除鹽過程,它利用半透膜的選擇透過性,使原水中的水分子在壓力作用下由濃溶液側向稀溶液側流動,經匯聚後進入後續EDI單元;而原水中的微生物、內毒素、膠體和各種鹽類被截留下來,隨濃水排放,系統脫鹽率可達98%以上,排放的濃水收集後續可用做冷卻塔的補水或用於廠區綠化。
2.3 深度除鹽系統
EDI是兩級RO之後的深度除鹽,它是將電滲析和離子交換相結合的處理技術,利用陰、陽離子的選擇性透過膜,在外加電場的作用下,完成陰、陽離子的定向遷移,達到深度除鹽目的,制備出的純化水電阻率可達15MΩ·cm以上。在整個除鹽過程中,系統藉助持續電解出的H+和OH-進行樹脂再生,而不藉助酸、鹼試劑,保證了制備過程的連續、穩定、無污染。
3 結語
綜上,兩級RO+EDI的純化水制備方式為葯物生產提供了符合GMP標準的純化水,並且整個制備過程節能、環保,符合當今葯用純化水制備的發展趨勢,為葯物生產提供了更好的保障。

B. 純凈水反滲透設備製取純凈水的工藝流程及方案

水廠純凈水設備製取純凈水的方案：純凈水系統的設計
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純凈水又名太空水，最初是美國太空總署為太空航行中的宇航員開發的，是無色、無味、無菌、無有害礦物質的高品質水。其生產技術核心為反滲透技術（RO法），採用孔徑為0.2 nm的反滲透膜。反滲透的原水可採用自來水或泉水、井水，但必須配備一定的預處理。其供應方式可以採用集中管路供應和集中處理、分散供水兩種形式。有益於人體的有機礦物質僅有1%來自水中，其他絕大多數來自食物，因此飲用純凈水不會造成生活中微量元素的缺乏。

1 純凈水給水系統設計

目前純凈水系統設計還存在一個逐漸系統與完善的過程，一般依經驗進行設計。現介紹重慶某生活小區純凈水分質供水系統的設計。

1.1 飲水器與飲水定額

飲水器噴嘴設計參數：額定流量0.05 L/s，當量0.25，支管管徑15 mm，配水點前所需流出水頭0.020 MPa。飲水器管道最好不要暗埋，以有利於檢修。

每戶人口：4人

飲水定額：4L/(人．d)

用水小時：6:00-24:00，共18 h

時變化系數Kh：4.0

1.2 純凈水生產工藝流程

純凈水生產工藝包括預處理、反滲透、供水循環設施和監測控制設施及系統四部分。預處理包括砂濾、炭濾和軟化等，用以去除原水中的懸浮物和膠體，去除余氯，降低濁度和硬度，以保證反滲透系統進水水質滿足：〔Cl-〕＜0.1 mg/L，SDI＜4.0。

在上述工藝中，砂過濾器應保證出水濁度＜5 NTU；20μm精密過濾器是截留前工藝中被帶出的活性炭粉末及軟化罐中樹脂溶出物（依工程實際情況有時可以不用）；保安過濾器是去除5μm以上懸浮物，保護反滲透膜；供水設施——加壓採用變頻調速系統，管材推薦採用不銹鋼材質，立管用設計秒流量進行設計，供水泵、小區配水管等採用最高日用水量進行設計。

上述工藝的處理效果為：原水總固體從200mg/L左右可降到1.6mg/L，電導率從300μS/cm左右可降到3μS/cm（原水電導率＜800μS/cm時，可保證出水電導率<10μS/cm）。

目前國產產品可以替代除高壓泵和膜元件以外幾乎所有的設備和配件，在保證產水質量的基礎上，價格較進口設備降低1/3～1/2。例如：國產開發的光氧化消毒器是一種高效的滅菌裝置，已在很大程度上取代了紫外殺菌器，造價僅為後者的2/3。
2 各種管材對純水水質的污染比較
就純凈水供水管材對純凈水水質的影響作了調研，這種影響可以用材料對凈水的污染值指標來衡量。單位面積的材料使單位體積去離子水（純凈水）電阻率的增加值叫該材料對凈水的污染值。不同材料對凈水的污染值見表1，不同時間內溶出的Na、Fe、Ca量見表2。

表1 不同材料對純凈水的污染值 材料 聚四氟

乙烯管 聚丙

烯管 ABS管 有機玻

璃管 不銹

鋼管 硬聚氯

乙烯管 灰聚氯

乙烯管

污染值 0.070 0.138 0.210 0.810 1.000 4.250 4.460

表2 各種材料在不同時間內溶出的Na、Fe、Ca量 材 料 1.0 h 24.0 h 48.0 h 72.0 h

Na Fe Ca Na Fe Ca Na Fe Ca Na Fe Ca

聚四氟乙烯管 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

聚丙烯管 0 0 0 0.10 0.25 0.15 0.12 0.19 0.04 0.20 0.25 0.15

ABS管 0 0 0 0.10 0.20 0.25 0.10 0.20 0.20 0.20 0.25 0.20

有機玻璃管 0 0 0 0.20 0.20 0 0.40 0.50 0 0.40 0.50 0.30

聚氯乙烯硬管 0.33 0.35 0.50 0.50 0.83 1.2 2.5 2.0 11 2.66 2.0 12.0

聚氯乙烯灰塑料管 0.63 0 1 1.90 1 5.30 2.50 2 11 2.50 2 15.5

不銹鋼管 0 0 0.2 0 0.35 0.17 0.35 0.17

聚乙烯水龍頭 0.14 1 20 0.71 1.5 3.5 0.85 2 4.5 1.6 2 4.5

國外聚丙烯 0 0 0 0.46 0 0.46 0.58 0.38 0.85 0.58 0.38 1.0

注 表中離子濃度通過無火焰原子吸收分光光度法測定。

由表1不難看出，不銹鋼管材對純凈水的污染較PVC管等其他塑料管的污染都小，因此從保證供水水質角度出發，宜採用不銹鋼管作為純凈水的輸配水設備。

另外從不同管材運行安裝情況來看，鋼塑管的內層塑料介面不易緊密，小管徑管中鋼塑兩層間易起泡及脫層；鋁塑管的鋁皮在土建與安裝中易損壞，介面處易產生相對較大的溫度應力，接頭易老化與漏水；UPVC管的粘接接頭易老化，長期使用水中易產生臭味，承高壓有一定問題。因此從實際使用情況出發，推薦使用不銹鋼管作為直接飲用水的輸水管道。經分析，北京生產的CPD不銹鋼管性能較好，但限於產量原因，價格要高一些；日本的薄壁不銹鋼管的性能價格比較好。

3 循環管網的序批循環供水方式

循環管網為供水管網服務，其作用有二：保證在夜間無用水時凈水站供水泵正常運行；保證管網中給水干管和立管內水的水質。為減少能耗，在保證水質的情況下，應當盡量減少循環水回水流量。建議採用部分管網水循環回水的（立管）序批循環供水方式，回水由干管控制閥門自動控制即時的回水立管和立管回水水量，回水水質可進行連續監測。各立管循環回水歷時依不同立管回水時的回水管網中水容積占總供水管網（含循環管網）容積的比例確定。循環過程中切換歷時為10 min。如：某一時刻立管1正在循環回水，此時其他立管未回水，在經過一定的時間後，立管1停止回水，由控制閥門控制立管2開始循環回水，此時除立管2外，沒有立管在循環回水。經過設定時間後，又切換為立管3開始循環回水，……最後又依設定順序切換回立管1回水。採用（立管）序批循環供水方式後，設計工作量減小，循環管管徑大大減小，同時運行時的能耗也大大降低。

4 監測與控制系統設計內容
監測與控制系統設計內容包括水質監測方式，水質監測，水壓控制，水質控制，水量控制方式，循環控制方式，事故報警系統等。

純凈飲水的供水系統可以採用全自動、變頻調速恆壓供水方式，採用可擴展的上位機聯接介面，以及出口流量計，並提供通訊協議及上位機所用的驅動程序。具體如下：

① 上位控制計算機：考慮到降低控製成本和提高計算機綜合利用率，上位控制計算機選用工業級PC，它同時也作為售水管理系統用計算機。

② 資料庫：可採用Microsoft Access。

③ 介面卡：12位16路雙端輸入2路輸出A/D-D/A卡（用於模擬量採集和調節閥門控制）。

④ RS485×2串口卡：電量的採集和下位機聯接等。

⑤ 24路雙向可控硅介面：用於控制元件驅動。

⑥ 一次儀表：壓力變送器（近、遠供水端壓力測量）；濁度變送器（處理前、後水濁度測量）；電導變送器（處理後水電導率測量）；二氧化氯含量變送器（處理後水二氧化氯含量測量）；電量變送器（電耗測量後作經濟運行方案和成本計算）；流量變送器；控制閥門；二位閥（制水、供水工藝過程完成執行控制）；調節閥（進水量調節控制）；上位機檢測、控制軟體（根據詳細的工藝要求而編制）；售水管理系統（根據管理和銷售的要求而編制）；供水分析系統（水質、水壓、水量分析等）。

我國城市人均生活用水量195.4 L/d（普及率為93%），時變化系數為1.5～1.7。人均飲水量為1.5～2.5 L/d，上海地區為2～3 L/d，占生活用水總量的2.5%左右。飲用水按天然水、自來水、開水、礦泉水、蒸餾水、純凈水的順序發展，美國1991年純凈水產量為19.3×105 m3，營業額高達20億美元，目前歐美國家純凈水銷售量已經是礦泉水的70倍。區域性缺水、水源的污染造成自來水水質下降以及不斷提高的生活水平是目前推行純凈水的主要原因，不過有必要說明的是，目前我國的水質滿足GB 5749—85就可以飲用，純凈水的出現是人們生活水平提高的一種體現

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C. 純化水系統設計 儲罐和制備系統大小應該怎麼分配

還是要根據你的最大用水量來決定的

儲罐一般是你最大用水量的1~1.5倍
制備系統可以略小，0.8~1倍的最大用水量，制備小了，水罐就要大點。

盡量不要選擇過大儲罐，會造成水的積存，不符合GMP要求

D. 醫療器械清洗用純化水設備用水要求及解決方案

醫療器械清洗用純化水設備用水要求符合2012版中國葯典就可以了，設計解決方案包含內容比較多，涉及到企業內部資料，也不適宜在此出現，先講下解決方案中的工藝流程：
醫葯行業制備純化的工藝大致分成以下幾種：
1、原水→原水加壓泵→石英砂過濾器→活性炭過濾器→軟水器（可選）→保安過濾器→一級反滲透設備→無菌純水箱→純水增壓泵→紫外線殺菌器→微孔過濾器→EDI系統→無菌純化水箱→臭氧殺菌器→純化水增壓泵→臭氧殺菌器→紫外線殺菌器→微孔過濾器→用水點
2、原水→原水加壓泵→石英砂過濾器→活性炭過濾器→軟水器（可選）→保安過濾器→第一級反滲透→純水箱→純水增壓泵→第二級反滲透→無菌純化水箱→臭氧殺菌器→純化水增壓泵→臭氧殺菌器→紫外線殺菌器→微孔過濾器→用水點
3、原水→原水加壓泵→石英砂過濾器→活性炭過濾器→軟水器（可選）→保安過濾器→第一級反滲透機→純水箱→純水增壓泵→第二級反滲透→無菌純水箱→純水增壓泵→紫外線殺菌器→微孔過濾器→EDI系統→菌純化水箱→臭氧殺菌器→純化水增壓泵→臭氧殺菌器→紫外線殺菌器→微孔過濾器→用水點（原水水質電導率1000μS以上建議使用此工藝流程）

以上資料來自：十大優秀水處理工程商-科瑞環保，僅供參考！

E. 制水系統的流程圖和各個設備的作用

純化水設備處理工藝流程：

1、原水→原水增壓泵→多介質過濾器→軟水器→活性碳過濾器→精密過濾器→一級反滲透→中間水箱→中間水泵→離子交換器→純化水箱→純水泵→用水點→紫外線殺菌器→消毒裝置

2、原水→原水增壓泵→多介質過濾器→軟水器→活性碳過濾器→精密過濾器→一級反滲透 →PH調節→二級反滲透→純化水箱→純水泵→用水點→紫外線殺菌器→消毒裝置

3、原水→原水增壓泵→多介質過濾器→軟水器→活性碳過濾器→精密過濾器→一級反滲透 →PH調節→二級反滲透→EDI系統→純化水箱純水泵→用水點→紫外線殺菌器→消毒裝置

超純水系統設備的脫鹽核心部件為進口反滲透膜組件，超純水系統設備通常由預處理部分，反滲透主機部分，後處理部分共同組成。

1、預處理由石英砂過濾器、活性碳過濾器、全自動軟水器、精密過濾器組成(我司採用全自動控制閥頭)，也可選用超濾系統作為預處理，但通常工程造價要高。預處理主要目的是去除原水中含有的泥沙，鐵銹、膠體物質、懸浮物、色度、異味、生化有機物。當原水中硬度較高時，可選擇全自動軟水器，這樣有效的保護了反滲透膜，從而延長了反滲透膜的使用壽命。

2、反滲透主機主要由高壓泵、膜殼、進口反滲透膜組件，在線儀表、控制電氣等組成。只要膜的數量及泵的型號選型得當，反滲透主機脫鹽率及產水量都能達到額定指標，出水電導率可保證在≤10us.CM以下，(原水電導率小於500us/cm,工作溫度：1～40℃)

F. 純水設備的工作流程是什麼

純水設備制備工藝流程

一、傳統工藝

1、預處理系統→反滲透系統→中間水箱→版粗混合床→精混權合床→純水箱→純水泵→紫外線殺菌器→拋光混床→精密過濾器→用水對象 （≥18MΩ.CM）

2、預處理系統→反滲透系統→中間水箱→純水泵→粗混合床→精混合床→紫外線殺菌器→精密過濾器→用水對象 （≥15MΩ.CM）

二、最新工藝

1、預處理→反滲透→中間水箱→水泵→EDI裝置→純化水箱→純水泵→紫外線殺菌器→拋光混床→0.2或0.5μm精密過濾器→用水對象（≥18MΩ.CM）

2、預處理→一級反滲透→加葯機（PH調節）→中間水箱→第二級反滲透（正電荷反滲膜）→純水箱→純水泵→EDI裝置→紫外線殺菌器→0.2或0.5μm精密過濾器→用水對象（≥17MΩ.CM）

3、預處理→反滲透→中間水箱→水泵→EDI裝置→純水箱→純水泵→紫外線殺菌器→0.2或0.5μm精密過濾器→用水對象（≥15MΩ.CM）

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G. 純化水的制備方法

純化水制備主要由五個部分組成：預處理、初級除鹽裝置、深度除鹽裝置、後處理裝置、純化水輸送分配系統。工藝流程包括：原水→原水加壓泵→多介質過濾器→活性炭過濾器→軟水器(或阻垢加葯裝置)→精密過濾器→第一級反滲透 →PH調節→中間水箱(可選)→第二級反滲透(反滲透膜表面帶正電荷)→純化水箱→純水泵→紫外線殺菌器→ 微孔過濾器→用水點。
萬達環保為您解答

H. 如何生產純水

如果在實驗室的話，你可以通過蒸餾的辦法,如果生產的話可以用電滲析方法或反滲透法，或者二者組合使用再加上紫外殺菌儀器生產。

I. 純化水設備設計應該遵循哪些原則

良好的設計才能夠保障設備穩定的運行，為制葯企業提供優質符合標準的生產水源，滿足最新版GMP標准要求，另外，純化水設備也根據用戶實際需求設計。
純化水設備設計遵循原則
1、整套裝置遵循一個程序運行。即使無用水需求，純化水制備系統也保持循環運行。
2、RO裝置帶有自循環管路，在儲罐液位滿，不需進水時，設備自動切換至小循環運行狀態，二級RO產水返回中間水儲罐。
3、對一級，二級RO產水的電導率、一級產水PH值進行連續性的監控，帶有不合格水排放和自動報警功能。
4、系統為24h不間斷運行，無用水需求時保持布水管路內低流速循環防止死水產生。
5、為方便驗證每個處理單元的出水質量，對單體設備的性能進行確認，各設備單元設置取樣點。
6、在線監測RO進水的溫度、流量、壓力和產水電導率、pH值、流量和壓力等，RO進水的溫度、產水電導率、pH值等具有記錄、不低於6個月儲存空間和列印功能。
7、系統消毒：系統使用巴氏消毒;配置獨立的清洗系統，純水分配系統設計巴氏消毒。
8、設備的安全性可靠，在首先保護操作人的前提下保護設備的安全，對安全隱患處加裝保護裝置和警示標志。
9、所有與產品水接觸部件採用316L不銹鋼，純水罐機械拋光後內表面Ra<0.4μm，外表面啞光處理。
除了設備整體配置結構設計要遵循相關原則外，水質輸送管道的設計和安裝也應避免死角、盲管，介面和彎頭處光滑平整，醫葯純化水設備出水水質不受到二次污染，安全供應!