水处理系统的监测与维护

,水处理系统的监测与维护,第二军医大学附属长征医院肾内科血液净化中心,概 述,概 述,透析用水在量以及质方面与日常的饮用水差别巨大。普通人每周饮用水仅约14升，饮用水在进入血液之前要经过胃肠道屏障的保护作用;常规血液透析患者每周约接触透析用水360升，但对于血液透析治疗模式（HD）来说，水与血液的接触只是通过半透膜来实现，对于小于500道尔顿的物质没有选择性。,随着血液净化技术的发展以及对患者体内有害物质清除要求的提高，治疗模式不单单停留在血液透析上。血液透析滤过（HDF）、高通量透析等治疗模式越来越多的应用于临床治疗。高通量透析器在显著提高中、大分子溶质的清除效能的同时，也增加了透析用水内的有害物质接触病人血液的机会。HDF模式每次治疗除了接触透析用水120升，更有1228L的透析用水直接进入病人血液内。,概 述,健康的人 - 14 L/week,每周治疗数目: 3 治疗时间: 4hrs 透析液的流速: 0.5L/min,病人和水的接触,概 述,目 录,水处理系统的消毒,水处理的目的,清除所有对人体有害、影响透析液电解质浓度和对透析机造成损害的物质，是水处理系统的目的。水中的污染物主要包括悬浮于水中的颗粒、溶解于水中的无机和有机物质以及细菌产物可通过半透膜进入患者体内，引起中毒症状。,水污染物对人体的毒性作用,水中污染物的毒副作用及去除方法,水处理的方法,沉淀物过滤器,水源中悬浮粒子如淤泥/胶质可引起混浊，水源中的污垢也可以包覆活性碳、软水树脂和反渗膜使其性能下降甚致失效。 砂滤是沉淀物过滤器的一种，去除水中的杂质及悬浮于水中的胶体物质。一般使用在前级，价格便宜，能除去90%98%的不溶性颗粒，直径约0.510m（20m以下），保护下游设备的安全。,锰砂除铁的原理,天然锰砂的主要成分是二氧化锰(MnO2),它是二价铁氧化成三价铁良好的催化剂 4MnO2+3O2=2Mn2O7 Mn2O7+6Fe2+3H2O=2MnO2+6Fe3+6OH- 生成的Fe3+立即被水解成絮状氢氧化铁沉淀 Fe3+ 3OH-=Fe(OH)3 沉淀物被锰砂滤层后去除,所以锰砂起着催化和过滤的双重作用.,活性碳过滤器,主要吸附水中的可溶性有机物、活性氯和氯胺、致热源、色素等。游离氯和氯胺及部分分子量小于200300道尔顿的非离子有机溶解物，必须通过活性炭吸附，反渗膜无法清除。活性炭可能释放出微粒子，在其下游一定要安装微量过滤器，避免对下游设备的堵塞和对反渗膜的破坏。,活性碳,活性碳的表面呈颗粒状，内部是多孔的，孔内有许多约10纳米1埃大小的毛细管，1克活性碳内部表面积高达7001400平方米，而这些毛细管内表面及颗粒表面就是吸附作用的功能区域。 活性碳吸附能力与活性碳本身的面积，孔洞大小等有关，当吸附能力达到饱和之后，吸附过多的杂质就是掉落下来污染下游的水质，所以必须定时反冲活性碳罐和更新活性碳填料。,树脂软化器,为了防止透析患者因水中含有高于正常浓度的钙、镁离子而发生“硬水综合症”，同时防止在下游设备中有碳酸钙生成，堵塞反渗膜和其他设备，通过钠型阳离子交换树脂除去钙、镁、铁、锰，降低水的硬度。值得注意的是，软化后水中总离子含量不变（电导度不变），只是改变了相对离子的浓度。,软化原理,软水器中装有千百万颗微细的塑料球（珠），所有小球都含有许多吸收正离子的负电荷交换位置。当树脂处在新生状态时，这些电荷交换位置被带正电荷的钠离子占据。 当含有钙、镁离子的水经过树脂贮槽时，钙、镁离子与树脂小珠接触，从交换位置上取代钠离子。经过离子交换后，钙、镁离子就被吸附在软水器内的树脂上，流出的水就变软了。,软水树脂的再生,软水器树脂的再生是用氯化钠和水的饱和溶液进行的。在再生的过程中，饱和盐水溶液流经树脂，与附有钙、镁离子的树脂接触。尽管钙和镁离子带有的电比钠离子强，但浓盐溶液含有千百万个较弱电荷的钠离子，有取代数目较少的钙和镁离子的能力。这样，当钙、镁离子被取代交换后，树脂就再生了，便为下一次软化工作做好了准备。如此循环往复。,无碘颗粒状专用软水再生盐,反渗透膜,反渗膜是一种半透膜，可以阻挡分子量大于300道尔顿的溶解性无机物、有机物、细菌、内毒素、病毒和颗粒，可以排除92% 95%的单价离子和95% 99%的双价离子。反渗透装置是水处理系统的最后屏障，是各种水处理系统不可缺少的核心部件。为达到超纯透析液的要求，可通过二次反渗处理产生。,反渗透膜的卷式结构,反渗系统核心,反渗透膜分离滤过特性指标,脱盐率 （1-产品水中总溶解固形物浓度/给水中总溶解固形物浓度）*100% （1-产品水电导/给水电导）*100%,回收率 （总产水流量/总给水流量）*100%,透水量 指单位面积的膜在单位时间内的产水量,影响出水量、脱盐率的因素,温度 提高给水温度而其他运行参数不变，温度增高产水量和透盐率均增高 一般水温每升高1摄氏度，产水量增加2%-3%，但膜渗透系数也增加。 压力 给水压力升高，膜的透水量增大，但不影响盐的透过量 回收率 增大产品回收率，膜的透水量下降，浓水盐浓度增大，渗透压增大，在给水压力 不变的情况下，故透水量减小，同时浓水盐浓度升高，故透盐量增大。 慎重 给水含盐量 给水含盐量高，产品水的水量和脱盐量均下降,浓差极化现象,由于浓差极化现象增大了膜两侧的渗透压，在同等工作压力作用下，系统的纯驱动压减小，与纯驱动压成正比的水通量将下降。与此同时，由于浓差极化现象增大了膜两侧的盐浓度差， 与盐浓度差成正比的盐通量将上升。因此，浓差极化现象将使反渗透系统的水通量下降及透盐率上升。,图示,血液透析用水允许的化学污染物的最大浓度,血液透析用水允许的化学污染物的最大浓度,水处理系统布局及要求,水路要求,电路要求,场地要求,场地位置,场地承重,场地布局,场地面积,设备通道,附属设施,场地 要求,场地面积,1. 水处理间面积应为水处理装置占地面积的1.5 倍以上；地面承重应符合设备要求；地面应进行防水处理并设置地漏。 2. 水处理间应维持合适的室温，并有良好的隔音和通风条件。水处理设备应避免日光直射，放置处应有水槽。 3. 水处理机的自来水供给量应满足要求，入口处安装压力表，压力应符合设备要求。 内容摘自血液净化标准操作规程SOP(2010版),水处理系统各部分占地面积列表,（以供20-30台透析设备的水处理为参考）,场地布局,长方形的场地更便于空间的充分利用，建议房间最小宽度不小于2.5米 。如下图所示的单前处理系统（图1）和双前处理系统（图2）条件下的场地布局的一般情况，空余的空间可以用于透析液的临时配置和纯水水箱的放置。,单前处理系统（图1）,双前处理系统（图2）,场地位置,1) 水处理系统应处于透析中心的清洁区域， 要和污染区分离 2) 水处理系统应尽量远离透析中心的治疗区域， 避免噪音影响治疗。,场地承重,由于水处理系统的自重较重，如果水处理系统安装在一楼以上的楼层则需要考虑大楼承重的问题。因为在使用纯水水箱的情况下局部区域单位面积重量可能会超过1.5吨/平方米，需同基建部门或建筑设计部门确认楼层承重能力，再行确认水处理系统安装地点的选择或对楼板进行承重反面的加固或者采用其他形式来分散受力。,设备通道,由于水处理系统的尺寸比较大，需要考虑安装和维修保养过程中设备所经过的走廊，房门，电梯，楼梯，楼梯转角平台的宽度和高度等能满足设备的通过。净宽度一般不小于1米，净高度一般不小于2米，或根据厂商的设备实际尺寸进行相应的设计和改动。,附属设施,1)建议水处理室安装恒温，除湿装置。 2)水处理室的地面和墙面要做相应的防水防漏处理。 3)水处理室如有窗的话，需要安装窗帘避免阳光照射。,电路要求,供电要求,供电电压及接线要求： 380伏三相五线供电（三火线一地线一零线） 220伏单相三线供电（一火线一地线一零线） 要求接地良好，接地线与零线之间的阻值小于等于4兆欧 供电保护: 为防止发生三相电源供电出现电压不稳，缺相或者相序被接反等情况，可考虑安装稳压电源，缺相保护器和相位确认器。,供电功率要求,配电线路的选择,各种截面积电线和能承受的功率的对照表,配电开关和插座的要求,配电箱内需安装带漏电保护的空气开关若干分别可以控制每一个插座和主 机一起到保护设备和方便开关的作用。空气开关的选型需根据设备的实际 情况进行选择。 总空气开关应尽量安装在门口或离门口较近处以便于在紧急情况下可以迅 速切断总电源。 为防止意外有水溅出到电源插座上造成危险，所有的电源插座要使用带防 水溅盒的防水插座，插座的安装高度为1.5米。如果原水处理室墙面较低处 已有普通电源插座，需要更换成防水溅插座或作密封处理。 插座的具体形式、位置和数量需根据设备的实际情况和厂家的要求设置。,水路要求,原水供水,供水管路的尺寸：一般不小于1.5吋（D50mm） 供水压力：正常用水流量下不小于2kg/cm2且压力稳定 供水流量：一般不小于反渗机出水量的3倍。但考虑预处理反冲时需要更 大的流量，请参考厂家的设备要求。 供水温度：5度30度。水温越低，反渗机的出水量越小，5度时出水量大 约只有20度时出水量的一半。某些进口反渗机当水温高于30度时也会报警 并停止工作。 需在总供水管路上安装阀门及压力表，建议安装一组旁路阀门，以备临时 停水或清洗水箱时排气和排污水使用，避免大量污水进入水处理系统。 供水的水质理化指标需参考厂家的设备要求。 如当地供水经常性停水或水网供水压力不稳定，建议安装备用原水水箱或 采取双路供水。原水水箱的容量需根据血透室的机器数量和希望延续的治 疗时间来计算。 为前处理供水的原水加压泵建议安装一个备用泵以防止加压泵故障时影响 治疗。,反渗水送水,反渗水的送水管路需采取闭合回路的形式供水，以避免管路内有死腔滋生 细菌和内毒素。 如使用反渗水水箱供水的形式，需采取一定的措施对水箱进行密封避免灰 尘进入，加装相应规格的紫外线消毒灯或保证水箱内部纯水一直处于流动 状态的冲洗装置，以最大程度的保证细菌和内毒素水平。需定期对水箱进 行取样检测和消毒。 送水管路需尽量直而短，尽量减少直角弯头的使用数量，降低水阻和细菌 停留的风险。 反渗水送水管路与血透机相连处需有阀门，并且尽量靠近主管路，以减少 死腔和消毒液残留的风险。 建议在反渗水送水管路与血透机相连处安装快速接头，方便快速的卸下血 透机的进水管路，便于维护。 建议在反渗水送水管路的出水口和回水口安装压力表和取样口并保持取样 口的清洁，以便观察水路中的供水压力和回水压力，方便对供水和回水口 进行采样检测。,无死腔供水循环管路,排水,水处理室地面应做好防水设计，建议做排水沟，如上图所示，通常排水沟的深度约为1520cm，宽度为15cm。正常情况下，废水的排放量和纯水的产水量基本相同，所以，我们可以通过纯水的产水量得知废水排放量，加上预处理反冲时的排水量，继而评估排水沟的容积是否足够满足需求。,排水管,距地高度小于30cm，保证血液透析设备的排水阻力不要过高；要有倾角设计，25 度，便于水流排放畅通；同时，垂直管道部分应该加装回水弯，通过水封封闭管路中的异味。,水处理系统的日常监测与保养,水处理系统的日常监测,定期监测并记录进水压力，进出水电导度，废水流量，纯水流量，纯水压力等参数。 定期取样并记录活性碳罐前后水样的余氯水平，软水罐前后的硬度水平，反渗水的细菌培养和内毒素检测。（通常在水处理系统正常运转15分钟后进行取样） 定期校正自动反冲阀头的时间，以避免在治疗时进入自动反冲程序。,水处理系统专业技师维护表,预处理的保养,原水加压泵的日常保养,在进水泵前后各有一个压力表，用于监测泵前后的压力变化，通常泵后压大于泵前压，当泵前压过低时（小于0.5 kg/cm2）时，要检查供水水源，防止泵空转造成损坏