医用纯化水设备工艺设计简述

     医用净水系统的设计实际上是设计一个过滤系统将原水中杂质脱除的过程，杂质的物理尺寸从大到小依次为固形颗粒 >细菌 >病毒 >内毒素 >杂质离子。从杂质过滤的难易程度来看，最高的过滤精度是对杂质离子的过滤，也就是水处理技术中的脱盐工艺。从净水的分类可以看出，除手术刷手用水对离子脱除没有要求外，其余用水都有脱盐的要求。实现脱盐的工艺常用的有反渗透、离子交换、 EDI电渗析、蒸馏4种方式，其中以反渗透工艺应用最为广泛，特别是随着反渗透元件性价比的大幅提升，反渗透技术承担医用净水系统的核心也是大势所趋。在确定了医用净水系统以反渗透工艺为主线工艺后，系统严格遵循预处理、反渗透、后处理的分级处理原则，合理设计各级膜与非膜处理工艺及其先后次序，是确保系统稳定可靠的必要条件。

    反渗透膜工艺在进行水体脱盐处理的同时，几乎可以截留系统进水中的全部悬浮物，无机物，有机物，微生物等杂质，同时反渗透膜结构的特征决定了若没有合理的预处理系统流程反渗透膜很快就会被杂质污染和堵塞，因此为使反渗透膜系统能够持续稳定工作，保持良好特性，根据分级工艺处理原则，必须在膜系统的进水前设置预处理系统。

     根据常用反渗透膜元件的技术特征，预处理系统的出水指标一般需要满足如下的条件：
1.余氯浓度低于 0.1mg/L；
2.污染指数（SDI）低于 5；
3.难溶盐的饱和度低于100%，碳酸钙结构趋势指标LSI值小于零；
4.铁离子含量低于 0.3mg/L，锰离子含量低于0.05mg/L；
     医用净水系统的预处理流程需要根据原水的指标进行设置，一般采用传统的多介质滤器 ->软水器 ->活性炭滤器 ->精密滤器的工艺流程，这样就可以达到反渗透进水的指标要求。
     软水器采用阳离子交换树脂将原水中的难溶盐的钙镁离子用钠离子进行置换，从而达到水质软化的效果，确保反渗透系统的给水被浓缩时 CaCO 3、 CaSO 4、 MgSO 4不会因饱和析出而在膜面结垢。树脂软化工艺基本上采用动态固定式单层床结构，选用进口或国产食品卫生级的 001*7树脂，当底层树脂失效后软水器就失去软化功能，因此必须在树脂交换饱和前进行及时的再生。因此软水器需要配置一套树脂再生装置，定期对软化树脂进行再生。
      医用净水系统中的活性炭滤器一般选用果壳型活性炭滤料，活性炭表面布满平均直径为2~3nm的微孔，具有 500~1500m/g的比表面积，颗粒型活性炭的粒径为1~4mm，填充密度约为 0.5Kg/L。活性炭可吸附 60%~80%的胶体，吸附 50%~70%的有机物，还原几乎全部游离氯等氧化剂，对降低总有机炭（TOC）也有一定功效。
      反渗透系统入口的精密滤器一般也称为保安滤器，一般选用 5um滤芯，其作用是防止微小颗粒在经高压泵加压后击穿反渗透膜，从而造成破膜，同时也可以防微小的颗粒划伤高压泵的叶轮和内腔。在经过以上的预处理工艺后，预处理系统的出水指标完全可以保证反渗透系统的正常运行。

     医用净水系统中的反渗透系统设计是以进水水质、产水水质与产水流量为依据，设计系统中的膜元件、膜外壳、高压泵三大设备参数，计算系统中的回收率、脱盐率、浓差极化度、段均通量比等主要技术参数，并得出运行能耗、投资成本、运行成本等主要经济指标。由于聚酰胺卷式复合膜占据了绝大部分膜市场，因此医用净水系统的膜元件都选用高品质的芳香聚酰胺卷式复合膜，考虑到医用净水系统的安全性和稳定性，一般以进口的膜元件为主。膜元件的尺寸以 4英寸（4040）和 8英寸（8040）为主，根据原水水质指标和医用净水的产水指标反渗透膜选用苦咸水膜，工作压力在 1.00~1.55MPa。在考虑安全系数的前提下，一般一支 4040的膜产水流量设计按 250L/H设计，8040的膜产水流量按 1000L/H设计。（实际指标需参考膜元件厂商提供的技术规格书）。系统的回收率一般设计在65%~75%，脱盐率指标控制在 95%以上。膜的组合排列形式可以通过膜元件厂商的计算软件或凭经验进行排列，通过膜元件厂商的计算软件需要输入详细的原水指标，而自来水厂的详细指标一般不大容易获得，实际操作中一般以经验为主，在东南沿海地区一般以地表水为市政自然水的水源，实践证明以经验法设计一般都可以满足净水系统的出水指标。在中西部地区以地下水为主的市政自来水我们一般需要对原水进行详细的水质检测，预防有害离子指标超标。膜元件的数量及排列已经确定的情况下，膜壳的选择就比较容易了，根据工作压力，膜壳的耐压一般达到300PSI就可以了，材质一般为不锈钢或玻璃钢， 8英寸以上的膜壳一般都是玻璃钢材质，膜壳的卫生级别为食品卫生级。按膜壳内元件容量的不同分为单芯、双芯、三芯、多芯，在医用净水系统中由于机房场地的限制加上设备的整体美观的考虑，一般不选用高于三芯的膜壳。国内的膜壳专业厂家技术越来越成熟，产品质量一般都可以保证，供应周期也比较短，加上耐压级别较低，因此在医用净水系统中国产膜壳已经成为首选。反渗透系统中高压泵的技术参数主要是流量和扬程，流量的确定根据反渗透膜元件的进水流量要求进行配置，一般设计余量在10%~20%。根据反渗透元件的工作压力选择泵的扬程，设计的范围在120m~160m之间。泵的型式以立式多级离心泵为主。根据医用净水系统的特点，一般高压泵的过流材质（叶轮、泵腔、轴）选择304不锈钢或316不锈钢。医用净水系统中高压泵的可靠性要求比一般的水处理系统要求更高，因此我们建议选择进口主流品牌或国产高档品牌的产品。高压泵由于功耗较大，因此从节能角度出发，一般需要设计压力变频控制来降低能耗，降低系统的运行成本。

     进水在经过反渗透系统处理后，对照医用净水的分类指标的要求，已经可以满足大部分指标要求，但还不能完全达到，因此需要对一级反渗透产水进行差别化的后处理，以严格达到净水指标要求，特别是长时间运行过程中的水质的持续保证。后处理系统一般由纯水箱、深度水质处理器、灭菌器、末端过滤器组成。

     纯水箱材质一般选择304或316不锈钢，内外双抛光；容量的设计根据产品水的用量进行设计，太大或太小的水箱都是不合适的，太大的水箱会导致产品水新鲜度下降，太小的水箱会发生高峰期用水时主机的频繁启停。纯水箱要求内置浸没式紫外杀菌器，顶部装空气过滤器，滤膜精度 0.22μm，内部进水口装万向喷淋洗球和水流转向导管，外装液位可视器；桶体上顶、下底采用锅型冲压成型封头，不得采用板材加工焊接成型封头。