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医用制药行业水处理各部件功能描述
2014-03-24 20:08:34 来源：皓泉水处理 点击：
1、原水水箱
用于进水缓冲，储存原水，为后续设备用水提供稳定、充足的水源（工程经验证明：在不配备原水水箱下，原水供水管网的供水压力和流量在用水高峰期时波动较大，会影响后续设备运行的稳定性）。通常情况下，原水箱设计的容积为1～1.5倍系统用水量或至少能提供满足制水系统运行15min的储水量。水箱上配备液位控制器，通过水箱液位的高低控制进水电磁（动）阀和原水泵的起停，如：当水箱水位较低时进水电磁（动）阀打开自动补水；水箱处于高水位时进水电磁（动）阀自动停止补水；当水箱水位较低时原水泵自动停止工作。
2、原水泵
从原水水箱中抽水，用于提升原水供水压力，满足后续处理设备正常运行需要的压力和流量。原水泵受原水水箱上的液位连锁控制，当原水水箱处于低水位时，原水泵停止输送，避免原水泵在无水状态下工作而损坏。
3、多介质过滤器
多介质过滤器设计1台，安装位置位于反渗透装置进水前。
过滤器罐体材质选用FRP或SS304材质，过滤器的设计滤速10-15m/h。
过滤器内装垫层卵石、石英砂、无烟煤等材料。当水从上流经滤层时，水中部分的固体悬浮物质、胶体等进入上层滤料形成的微小眼孔，受到吸附和机械阻留的作用被滤料的表面层所截留。同时，这些被截留的悬浮物之间又发生重叠和架桥作用，就好像在滤层的表面形成一层薄膜，继续过滤着水中的悬浮物质，这就是所谓滤料表面层的薄膜过滤。纯水系统这种过滤作用不仅滤层表面有，而当水进入中间滤层也有这种截留作用，称为渗透过滤作用。此外，由于滤料彼此之间紧密地排列，水中的悬浮物颗粒流经滤料层中那些弯弯曲曲的孔道时，就有着更多的机会及时间与滤料表面相互碰撞和接触，将水中的细小颗粒杂质截留下来，从而使水得到进一步的澄清和净化，为后续设备的运行提供了良好的进水条件。
随时间推移过滤器的前后压差将会很快升高，直至失效。此时需要利用逆向水流反洗滤料，使过滤器内填料悬浮松动，从而使粘附于填料表面的截留物剥离并被水流带走，恢复过滤功能。过滤器配备自动控制器，通过程序设定，自动实现过滤器的运行、反洗、正洗功能的转换。
4、活性炭过滤器
活性炭过滤器设计1台，安装位置位于反渗透装置进水前，多介质过滤器出水之后。
过滤器罐体材质选用FRP或SS304材质，过滤器的设计滤速10-15m/h。
活性炭过滤器利用活性炭的吸附特性将水中的有机污染物、微生物及溶解氧等吸附于炭的表面，增加微生物降解有机污染物的机率，延长有机物的停留时间，强化生物降解作用，将炭表面吸附的有机物去除；还可去除水中的异臭异味，去色度，去除重金属、合成洗涤剂以及脱氯等，此外活性炭的选择吸附性，不但可吸附电解质离子，还可使高锰酸钾耗氧量（COD）得到很好的控制和降低。该设备具有吸附、生物降解和过滤处理的综合作用，不但可保证处理效果稳定，而且效率高、耐冲击负荷、占地小、操作管理简便易行且运转费用低等优点。此外作为反渗透装置的前处理，可有效防止反渗透表面的有机物污染，而不受其本身进水温度、pH值和有机混合物的影响。
随时间推移过滤器的前后压差将会很快升高，直至失效。此时需要利用逆向水流反洗滤料，使过滤器内填料悬浮松动，从而使粘附于填料表面的截留物剥离并被水流带走，恢复过滤功能。过滤器配备自动控制器，通过程序设定，自动实现过滤器的运行、反洗、正洗功能的转换。
5、软化过滤装置
软化过滤器设计1台，安装位置位于反渗透装置进水前，活性碳过滤器出水之后。
过滤器罐体材质选用FRP或SS304材质，过滤器的设计滤速10-15m/h。
全自动软水器内装有钠型阳离子树脂，其交换功能可将水中溶解的钙镁离子交换出来，从而降低水的硬度，避免反渗膜结垢，延长反渗透膜的使用寿命。全自动软水机去除钙镁离子的化学原理如下：
2RNa+ + Ca2+ « R2Ca2+ + 2Na+
适合的预处理对反渗膜装置长期安全运行是十分重要的。有了满足反渗透进水水质要求的预处理，就可以确保产品水（反渗水）流量维持稳定、脱盐率维持在某一值上时间长、产品水回收率可以不变、运行费用做到最低、膜使用寿命最长等。
6、保安过滤器
安装于反渗透高压泵进水端前，其目的是滤去由于预处理工序可能带来的大于5μm的颗粒、杂质。在预处理工序后由于这些颗粒经反渗透（RO）主机的高压泵后可能会击穿反渗透膜组件，从而造成大量盐漏和串水现象，影响出水水质，同时也可能会划伤高压泵的叶轮。
过滤器本体材质采用SS304不锈钢制作，过滤器的结构满足快速更换滤元的要求，过滤器顶部装设排气阀，滤元表面滤速不大于10m3/m2·h（以滤芯表面积计）。
保安过滤器的工作压力为0.2MPa-0.5MPa，当运行一段时间后，由于水中的颗粒、杂质将滤芯表面堵住，过滤器的进、出口压差将变大。当压差大于设定值（通常为0.05-0.07Mpa）时应当及时更换，避免由于滤芯的堵塞而形成背压对系统造成损坏。
7、一级（二级）反渗透高压泵
提升一级（二级）RO进水压力，满足一级（二级）RO装置运行需要的进水压力和流量。高压泵进水口装压力开关，压力低时报警及停泵。出水口装高压开关，压力高时报警及停泵。
根据反渗透装置的级数，配备两台高压泵，其中第一级反渗透装置1台，第二级反渗透装置1台。
8、第一级反渗透装置
经过预处理净化后的原水，在满足反渗透膜进水水质条件下，进入第一级反渗透装置，进行初步的脱盐处理。
RO【Reverse Osmosis】反渗透技术是利用压力差为动力的膜分离过滤技术，其孔径小至纳米级（1纳米=10-9米 ），在一定的压力下，H2O分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法透过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。反渗膜的工作原理图如下：
将纯水与含有溶质的溶液用一种只能通过水的半透膜隔开，此时，纯水侧的水就自发的透过半透膜，进入溶液一侧，溶液侧的水面升高，这种现象就是渗透。当液面升高至一定高度时，膜两侧压力达到平衡，溶液侧的液面不再升高，这时，膜两侧有一个压力差，称为渗透压 。如果给溶液侧加上一个大于渗透压的压力，溶液中的水分子就会被挤压到纯水一侧，这个过程正好与渗透相反，我们称之为反渗透。我们可以从反渗透的过程看到，由于压力的作用，溶液中的水分子进入纯水中，纯水量增加，而溶液本身被浓缩。
反渗透装置主要由高压泵、反渗透膜和控制部分组成。高压泵对进水加压，除水分子可以透过RO膜外，水中的其它物质（矿物质、有机物、微生物等）几乎都被拒于膜外，无法透过RO膜而被高压浓水冲走。
反渗透膜过滤工艺利用RO膜的高脱盐性能能彻底除去过去纯水制造工艺中较难去除的TOC，SiO2、微粒子及细菌。同时，又彻底省掉离子交换再生酸碱消耗、免除酸碱排污污染及避免离子交换层中细菌、有机物的二次污染。经反渗透处理后的水，能去除99%以上的溶解性固体，99%以上的有机物及胶体，几乎100%的细菌。
反渗透装置上配备有足够的能直观反映装置运行状态的在线仪表及化学仪表，包括：压力表、流量计、电导率等，设置就地控制盘进行现场操作与控制。反渗透膜元件选用美国陶氏公司生产的聚酰胺复合膜，单支膜元件的脱盐率大于99%；反渗透膜压力容器材质由SS304不锈钢材料制成；反渗透管路部分采用卫生级304不锈钢材料。
9、中间水箱
用以存储第一级反渗透的产水，并为后续设备运行提供水源。水箱上装设液位传感器，通过高低液位控制前端进水装置及后端输送装置的起停。当中间水箱处于高液位时，第一级反渗透装置停止运行，当中间水箱处于低液位时，一级反渗透装置投入运行。
10、二级增压泵
抽取中间水箱储水，向第二级反渗透装置提供正常运行需要的压力和流量（说明：由于反渗透高压泵本身不带有吸程或吸程较低，无法抽取中间水箱中的储水并提升压力，所以需要在中间水箱与高压泵之间增设增压泵，进行二级反渗透进水的预增压，保护反渗透高压泵）。水泵受到中间水箱液位连锁控制，当水箱处于低液位时，水泵停止运转，避免水泵在无水状态下运转造成损坏。
11、pH调节装置
为使第二级反渗透在进行深度处理的时候有一个良好的运行环境，pH的适应范围对其十分重要。在二级反渗透之间采用投加NaOH的办法，使二级反渗透出水电导率大大提高。由于我国自来水中CO2含量普遍较高，而反渗透膜对CO2没有截留作用，一般情况下通过一级反渗透后需将CO2去除，这样才能提高二级反渗透出水电导率。去除CO2方法有离子交换、脱气，因常规鼓风脱气产水CO2含量一般只能控制在5mg.L-1以内，这对二级RO产水水质提高效果不明显，且使设备复杂化，而离子交换又带来再生、排污等问题。我们在工艺中采用投加NaOH的方法将CO2转变成HCO3-和CO32-，而反渗透对HCO3-和CO32-有很高的脱除率。这样对比实验结果见下表：
对比试验结果
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项目
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情况1：RO→RO
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情况2：RO→脱气→RO
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情况3：加NaOH RO→RO
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电导率
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2.5
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1.6
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≤1.5
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电阻率
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0.40
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0.63
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≥0.67
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说明：以上对比结果是在原水TDS≤200ppm的情况下得出的试验值，对比试验结果不代表我方观点，仅作为设计参考使用。
pH添加系统采用全自动方式控制，配备计量泵自动向管道中投加稀释后的NaOH溶液，计量精确，整体设计轻巧，准确的速度控制，不受热源及电磁干挠，能根据水量、流速等变化通过计量泵进行适当调节，自动添加药剂。该计量泵与二级高压泵实现联动，对二级反渗透进水pH值进行严格控制，保证二级RO产水水质稳定。
12、第二级反渗透装置
工作原理及过程如同第一级反渗透。
反渗透装置上配备有足够的能直观反映装置运行状态的在线仪表及化学仪表，包括：压力表、流量计、电导率等。第二级反渗透装置装设产水超标报警，当产水电导率不达标时，系统发出报警提示，并停止运行。
反渗透膜元件选用美国陶氏公司生产的聚酰胺复合膜，单支膜元件的脱盐率大于99%；反渗透膜压力容器材质由SS304不锈钢材料制成；反渗透管路部分采用卫生级304不锈钢材料。
13、无菌水箱
用于储备第二级反渗透装置的产水，并向终端用水提供水源。水箱上装设有0.22µm呼吸过滤器以及液位传感器，通过液位实现第二级反渗透装置和纯水输送泵的起停。为避免产水收到二次污染，无菌水箱材质采用316L不锈钢材料制作，满足卫生质量要求。
14、纯化水输送泵
将无菌水箱中的水输送到终端用水点，纯化水输送泵受到无菌水箱上液位连锁控制，当水箱处于低液位时，水泵停止运转，避免水泵在无水状态下运转造成损坏。为确保终端用水水量和压力的稳定性，输送泵采用循环输送方，24小时工作，可自动切换，配备2台，1用1备。
15、UV杀菌器
为能有效的控制产品水中的微生物指标、TOC指标、细菌指标，达到终端使用要求，在将无菌水箱中的水输送到用水点之前配备有紫外线（UV）杀菌装置。
紫外线是一种肉眼看不见的光波，存在于光谱紫外线端的外侧，故称之为紫外线，依据不同的波长范围，被割分为 A 、 B 、 C 三种波段，其中的 C 波段紫外线波长在 240 － 260nm 之间，为最有效的杀菌波段，波段中之波长最强点是 253.7nm。利用紫外线的杀菌功能，超纯水在流动过程中通过紫外线杀菌器后，水中余存微量的细菌、TOC、微生物等将被彻底除掉。
紫外线杀菌器与纯化水输送泵实现联动，在水流经过的时候自动点亮使用，为过流式杀菌。
16、终端微滤器
16、终端微滤器
为确保终端用水的清澈、无杂质，同时去除产品水中可能会残留的细菌尸体、消除内毒素、热源和微粒等，在将产品水输送到终端用水点之前，设置有终端过滤器，过滤器精度设置0.22μm。
17、反渗透在线化学清洗装置
用于清洗反渗透装置，当反渗透运行一段时间后，会产生产水量下降、工作压力升高、产水电导率升高等现象，这时候需要根据反渗透膜元件受到污染的情况有针对性的进行例行清洗维护。反渗透清洗装置一般由清洗箱、清洗泵以及清洗用精密过滤器组成，清洗过程为循环清洗，周期一般为1～2小时。