1、水處理系統(tǒng)的組成和設(shè)計(jì)要求,血液透析用反滲透水處理系統(tǒng)的基本要求,1 水處理系統(tǒng)的產(chǎn)水水質(zhì)必須符合透析用水國家醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求（化學(xué)污染、生物污染）。 2 產(chǎn)水量滿足透析透析用水的需求（透析機(jī)、透析器復(fù)用用水）。 3 操作簡單，使用故障率低。 4 必要的清洗消毒裝置。,透析用水國家醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（YY0572-2005）,血液透析用水的生物污染要求,透析用反滲透水處理,反滲透供水系統(tǒng) 1 水的預(yù)處理 1.1預(yù)處理的組成及作用 2 反滲透部分 2.1反滲透膜組件 2.2反滲透機(jī)的組成 2.3反滲透去除污染物的局限性 3 透析用水的供給 4 水處理機(jī)的安裝條件,透析用反滲透水處理系統(tǒng)流程圖,全自動

2、軟化罐,活性炭罐,透析機(jī),透析機(jī),透析機(jī),全自動砂濾罐,反滲透膜組件,保安過濾器,高壓泵,預(yù)處理作用:水質(zhì)達(dá)到反滲透膜進(jìn)水水質(zhì)的要求,卷式復(fù)合膜對進(jìn)水水質(zhì)要求,1.1.1前級加壓泵；維持系統(tǒng)壓力。 1.1.2機(jī)械過濾；除去不溶顆粒物。 1.1.3除鐵裝置；除去水中的鐵離子。 1.1.4軟化裝置；除去水的鈣鎂離子。 1.15活性炭裝置；吸附水中的有機(jī)物，致熱 源，除去殘余氯等。,1.1水的預(yù)處理包括,1.1.1前級加壓泵及壓力罐,加壓泵提供水壓、水的流量 壓力罐緩沖作用，防止震動和水流快速流過管道，維持水流量,1.1.2機(jī)械過濾,采用石英砂或?yàn)V芯作機(jī)械過濾 石英砂過濾：1砂床是由大到小的石英砂排

3、列組成 2可除去直徑大于25m顆粒物 3 定期反沖，清除濾料中截流的雜質(zhì)，一般每周兩次 濾芯過濾：將濾芯裝入濾桶內(nèi)，可除去大于濾芯孔徑的雜質(zhì)。 定期更換，一般每月一次。,1.1.3除鐵裝置,水中的鐵能使交換樹脂失效，污染反滲透膜 。 除鐵常用錳砂過濾法，天然錳砂的主要成分是MnO2 。 鐵離子與錳砂接觸即可將Fe2+氧化成Fe3+ ， 生成的Fe3+立即水解生成絮狀氫氧化鐵沉淀 ， Fe(OH)3沉淀物經(jīng)錳砂過濾后被除去 。 Fe3+OH-=Fe(OH)3 根據(jù)情況定時進(jìn)行反清洗除去沉淀物。,1.1.4水軟化裝置,除去水中鈣、 鎂離子的過程稱為軟化 。 交換劑是鈉型陽離子交換樹脂。 水中的硬度

4、成分鈣離子、鎂離子與交換劑中鈉離子進(jìn)行交換 。 交換達(dá)到一定值時交換劑失效。為恢復(fù)交換能力可用再生液對其進(jìn)行再生，常用的再生液為飽和鹽溶液 。,樹脂交換反應(yīng)式,鈉型陽樹脂工作過程,鈉型陽樹脂再生過程,控制器,軟化裝置工作原理,軟化裝置吸鹽工作原理,軟化裝置反沖原理,鈉型陽樹脂充填量的計(jì)算,鈉型陽樹脂交換劑的工作交換容量（E）按下式計(jì)算： E （eq/m3） =Q（H-HC）V 式中： Q 交換器的周期制水量（m3） H 進(jìn)水硬度（meq/L） HC出水硬度（meq/L） V 交換器裝載的交換劑體積（m3） 一般情況下HHC,上式可簡化為： E=QHV (eq/m3) V=QHE,例：某醫(yī)院有1

5、0臺透析機(jī)每小時用反滲水300L，每天開機(jī)12小時，自來水硬度400mg/L（CaCO3)，每三天再生一次，反滲機(jī)的回收率50%，1M3陽樹脂能除去1000克當(dāng)量的硬度，問需充填多少M(fèi)3的陽樹脂。 Q=3001223=21600(L)=21.6（M3） Ca2+為400（40100）=160mg/L=160g/M3 H（Ca2+）=16040 2=8(eq/M3) E=1000(eq/M3) V=QHE=21.681000=0.169(M3) 需用0.169(M3)的陽樹脂。 應(yīng)選用大于0.19M3的樹脂罐,保障樹脂充分再生,1）使用粗鹽或再生專用鹽。 2）吸鹽口在鹽缸底部，保障吸入足量的飽和

6、鹽水。 3）及時補(bǔ)充再生用鹽，保證鹽缸內(nèi)有足夠的未溶解鹽。 4）觀察鹽缸補(bǔ)水情況及控制器工作情況。,1.1.5活性炭吸附,活性炭有非常多的微孔和巨大的表面積，因而具有很強(qiáng)的物理吸附能力 。 水中的有機(jī)物、致熱源、殘余氯、色素等用活性炭可除去 。 如果超過活性炭的吸附能力，有機(jī)物將漏掉進(jìn)入水中。 活性炭再生困難，一般要定期更換。,活性炭除氯,活性炭除氯不是單純的物理吸附，而是在其表面發(fā)生催化作用。 Cl2+H2OHCl+HClO HClOHCl+O 原子氧與碳原子由吸附狀態(tài)迅速地轉(zhuǎn)變成化合狀態(tài)： C+2OCO2 氯與活性炭的反應(yīng)可如下式: C+2Cl2+2H2O4HCl+CO2,計(jì)算所需活性炭體

7、積,V=SEBCT 式中 V活性炭體積，m3 S水的流量，m3/h EBCT空床接觸時間，h=1/6小時 例：某醫(yī)院透析室有10臺透析機(jī)每小時用RO水300L，反滲機(jī)的回收率50%，需多少活性炭。 V=SEBCT=0.32（1/6）=0.1（m3） 需用活性炭0.1m3。,活性炭罐技術(shù)要求,1）保障水與活性炭的接觸時間大于10分鐘。 2） 采用雙罐結(jié)構(gòu)。選用硬質(zhì)果殼炭。 3）活性炭罐出水處安裝取樣閥。,2反滲透系統(tǒng),2.1反滲透組件 2.1.1、分離膜的種類 2.1.2兩個基本的平衡公式 2.1.3反滲透原理 2.1.4反滲透膜的結(jié)構(gòu) 2.1.5膜元件的性能、參數(shù)及影響因素 2.1.6膜的特性

8、 2.1.7膜的透過機(jī)理,2.1.1分離膜的種類,2.1.2兩個基本公式（圖解）,反滲透系統(tǒng)的脫鹽率和回收率,A：溶質(zhì)平衡公式：給水溶質(zhì)含量等于產(chǎn)品水和濃水溶質(zhì)含量之和。 給水溶質(zhì)含量=產(chǎn)水溶質(zhì)含量+濃水溶質(zhì)含量 反滲透膜的脫鹽率：濃水的含鹽量/進(jìn)水的含鹽量（99%） 反滲透系統(tǒng)脫鹽率：反滲透膜排列、組合有關(guān)（98%） B：流量平衡公式：給水流量等于產(chǎn)水量和濃水流量之和。 給水量=產(chǎn)水量+排水量 反滲透膜的回收率：產(chǎn)水量/進(jìn)水量 ，單只膜回收率小于18% 反滲透系統(tǒng)回收率：一般控制在60-75%,2.1.3反滲透原理,滲透作用是水分子從低濃度溶液經(jīng)半透膜到高濃度溶液的現(xiàn)象 。 在高濃度溶液一側(cè)

9、用輔助加壓則可使水分子從高濃度溶液經(jīng)半透膜跑到低濃度溶液一側(cè)，這便是反滲透。,反滲透原理,2.1.4膜的結(jié)構(gòu),目前膜的構(gòu)型主要有平板式、管式、卷式和中空纖維式 。 膜有醋酸纖維素膜、芳香聚酰胺膜和復(fù)合膜等 。 復(fù)合膜有三層組成，它們是：最上層的超薄脫鹽層、中間是多孔聚砜內(nèi)夾層、下面是聚酯支撐網(wǎng)層，脫鹽層厚度為0.2m 。,分離機(jī)能層 (0.2 m),卷式反滲透,卷式反滲透膜,2.1.5膜元件的性能、參數(shù)及影響因素,反滲透膜的性能由三個因素表述 ： 產(chǎn)品水流量；脫鹽率；運(yùn)行穩(wěn)定性 。 這些因素又受下列條件制約；第一，給水特性，如溫度、溶解物和固形物等；第二，膜本身的特性，如膜的材料、結(jié)構(gòu)等；第三

10、，運(yùn)行條件，如壓力、回收率的等 。 透水量qv.w可由下式確定 qv.w=kw(p-)S/ 透鹽量qm,s可由下式確定 qm,s=ks(c)S/ 水溫度升高透水量增大，一般溫度每改變一度透水量約改變3%,反滲透的運(yùn)行條件對膜的影響,2.1.6膜的特性,膜的方向性，只有反滲透膜的致密層與給水接觸，才能達(dá)到脫鹽效果 。 離子透過膜的規(guī)律，一般來說，1價(jià)離子透過率大于2價(jià)、2價(jià)大于3價(jià) 。 K+Na+ Ca2+Fe3+,2.1.7膜的透過機(jī)理,膜去除有機(jī)物是建立在篩網(wǎng)機(jī)理基礎(chǔ)上的 。分子量大于300的物質(zhì)被截流。 膜有高的脫鹽率是由于半透膜對離子有排斥作用 。 膜表面對水分子有選擇吸附作用。,2.2

11、反滲透機(jī)的組成,2.2.1反滲透機(jī)框架 。 2.2.2壓力管路；一般采用PVC-U或不銹鋼材料，耐壓2.6Mpa 2.2.3高壓泵 ；它向膜組件提供平穩(wěn)、不間斷的流量和合適的壓力 。 2.2.4電氣、儀表、控制系統(tǒng) 。 2.2.5膜組件的排列組合；常用給水串聯(lián)，產(chǎn)品水并聯(lián)的方式 。 2.2.6消毒裝置。,2.2.1反滲透機(jī)框架,2.2.3高壓泵 ；,它向膜組件提供平穩(wěn)、不間斷的流量和合適的壓力 。常規(guī)復(fù)合膜需要1.6MPa,對低壓復(fù)合膜需要1.05MPa。,2.2.4電氣、儀表、控制系統(tǒng),電器控制：動力電源一般選用380V三相電源，控制電源選用24V低壓直流電源。RO系統(tǒng)控制包括儀表指示參數(shù)、

12、報(bào)警、高壓泵控制、電磁閥控制、消毒控制等。,顯示儀表,顯示儀表有：進(jìn)水、產(chǎn)品水電導(dǎo)率顯示記錄，進(jìn)水、產(chǎn)品水、排水流量指示記錄，進(jìn)水、產(chǎn)品水余氯顯示，進(jìn)水、高壓泵進(jìn)出口、產(chǎn)品水壓力顯示記錄，進(jìn)水溫度、pH值顯示,2.2.5膜組件的排列組合,雙級反滲透系統(tǒng),采用雙級反滲透系統(tǒng)，第一級反滲透出水作為第二級反滲透的進(jìn)水，在一級系統(tǒng)除鹽率98%的基礎(chǔ)上，第二級在除去80%鹽類物質(zhì)。,二級RO系統(tǒng),雙級反滲透系統(tǒng)流程圖,單級反滲透與雙級反滲透對化學(xué)污染物的清除,無死腔膜殼可降低生物污染,2.2.6反滲透的清洗消毒裝置,衛(wèi)生熱消毒型反滲透膜,2.3反滲透去除污染物的局限性,A 對化學(xué)污染物去除的局限 反滲透

13、膜的性能：脫鹽率、不能除去溶解性氣體（氯） 反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)：濃水再循環(huán) B 對微生物污染的去除 理論上：反滲透膜能截流分子量300的有機(jī)物，微生物將被截留。,反滲透去除污染物的局限性,反滲透膜可截留分子量大于300的物質(zhì)，細(xì)菌、病毒、內(nèi)毒素均被截留，但事實(shí)上細(xì)菌、內(nèi)毒素卻存在于透析用水中。分析原因有以下可能性：a微生物透過膜材料的微觀缺損。b透過松動的O型環(huán)或其它密封材料。c給水或預(yù)處理造成微生物的嚴(yán)重污染。d產(chǎn)品水輸水管路及儲水容器被污染。,反滲透膜壓力容器圖示,反滲透膜元件的典型脫鹽率,3 透析機(jī)供水系統(tǒng),輸送管路及儲存容器選用衛(wèi)生級器件，管路直徑合理，如U-PVC、316L不銹鋼管，減少

14、接頭，避免水流盲區(qū)，單路循環(huán)，管徑細(xì)，路徑短。 透析機(jī)串行連接。,衛(wèi)生級管件,管路水流速大于0.4m/s 15mm管路水處理產(chǎn)水量大于用水量4.2L/min 20mm管路大于用水量8.4L/min,輸送管路熱消毒系統(tǒng),熱消毒的溫度，管路循環(huán)溫度保持8293，30min。優(yōu)點(diǎn)：環(huán)保，消毒后無殘留安全性高。 不足：消耗大量電能，現(xiàn)多數(shù)只對供水管路消毒，水處理機(jī)、透析機(jī)不能聯(lián)合消毒。,非直供方式,4 水處理機(jī)的安裝條件,水處理機(jī)房 1）面積大于水處理機(jī)占地面積1.5倍以上。 2）地面作防水，多出地漏。 3）避免陽關(guān)直接照射。 4）高層建筑應(yīng)考慮建筑物承重。 水、電供給 1）水量應(yīng)大于水處理機(jī)產(chǎn)水量的2.5倍以上，水壓大于0.1MPa 2）根據(jù)水處理機(jī)的要求安裝380V三相或220V單線電源，功率大于標(biāo)稱量的1.5倍，應(yīng)裝有相應(yīng)的過流、漏電保護(hù),水處理機(jī)房,反