1、透析用水处理系统 北京友谊医院 透析中心 宋伟 血液透析用反渗透水处理系统的基本要求 1 水处理系统的产水水质必须符合透析用水国家医药行业标准的要求（化学污染、生物污染）。2 产水量满足透析用水的需求（透析机、透析器复用用水）。3 操作简单，使用故障率低。4 必要的清洗消毒装置。北京市血液透析质控中心对透析用水水质要求 污染物 允许的最大化学污染物的浓度（允许的最大化学污染物的浓度（mg/L）钙钙 2(0.1mEq/L)镁镁 4(0.3mEq/L)钠钠 70(3.0mEq/L)钾钾 8(0.2mEq/L)氟氟 0.2 氯（自由态）0.5 氯胺 0.1 硝酸盐 2.0 硫酸盐 100.0 铜、钡
2、、锌 每种0.1 铝铝 0.01 砷、铅、银 每种0.005 镉镉 0.001 铬铬 0.014 硒硒 0.09 汞汞 0.0002 血液透析用水的微生物污染控制要求 细菌计数（细菌计数（CFU/mL）内毒素（内毒素（IU/mL）国家医药行业标准(YYO572_2005)100 输出端1 输送点5 卫生部血液净化标准操作规程（2010）200 2 美国AAMI标准（2008）200（50）2（1）透析用反渗透水处理?反渗透供水系统 1 水的预处理 1.1预处理的组成及作用 1.2 预处理的维护与检测 2 反渗透部分 2.1反渗透膜组件 2.2反渗透机的组成 2.3反渗透去除污染物的局限性 2.
3、4反渗透系统运行维护 2.5反渗透机出水的检测 3 透析用水的供给 透析用反渗透水处理系统流程图 全自动软化罐 活性炭罐 透析机 透析机 透析机 全自动砂滤罐 反渗透膜组件 保安过滤器 高压泵 预处理作用:水质达到反渗透膜进水水质的要求 1.1.1 前级加压泵；维持系统压力。1.1.2 机械过滤；除去不溶颗粒物。1.1.3 除铁装置；除去水中的铁离子。1.1.4 软化装置；除去水的钙镁离子。1.15 活性炭装置；吸附水中的有机物，致热 源，除去来水中残余氯等。1.1水的预处理包括 1.1.1 前级加压泵及压力罐前级加压泵及压力罐 加压泵提供水压、水的流量 压力罐缓冲作用，防止震动和水流快速流过
4、管道，维持水流量 1.1.2机械过滤?采用石英砂或滤芯作机械过滤 石英砂过滤：1砂床是由大到小的石英砂排列组成 2可除去直径大于25m颗粒物 3 定期反冲，清除滤料中截流的杂质，一般每周两次 滤芯过滤：将滤芯装入滤桶内，可除去大于滤芯孔径的杂质。定期更换，一般每月一次。1.1.3除铁装置?水中的铁能使交换树脂失效，污染反渗透膜 。?除铁常用锰砂过滤法，天然锰砂的主要成分是MnO2。?铁离子与锰砂接触即可将 Fe2+氧化成Fe3+，生成的Fe3+立即水解生成絮状氢氧化铁沉淀 ，Fe(OH)3沉淀物经锰砂过滤后被除去 。Fe3+OH-=Fe(OH)3?根据情况定时进行反清洗除去沉淀物。1.1.4水
5、软化装置?除去水中钙、镁离子的过程称为软化。?交换剂是钠型阳离子交换树脂。?水中的硬度成分钙离子、镁离子与交换剂中钠离子进行交换。?交换达到一定值时交换剂失效。为恢复交换能力可用再生液对其进行再生，常用的再生液为饱和氯化钠溶液。流量型控制器 时间型控制器 控制器 树脂罐的再生周期 一般情况下进水总硬度、钠型阳树脂的体积与交换容量改变量较少，根据用水量可确定再生周期，实际应用中用测定软水器出水硬度的方法来确定再生周期。例：晚间对软水器进行再生，第二天早晨，水处理机启动30min 后测定软水器出水硬度，如不合格说明再生无效或树脂失效需重新再生或更换树脂，如合格，正常使用，一天透析治疗、透析机清洗消
6、毒结束后再次测定软水器出水硬度，如不合格说明现树脂不能保障一天的透析治疗用水量，应更换树脂或增加树脂量，如合格第三天透析治疗、透析机清洗消毒结束后用同样的方法测定软水器出水硬度，如不合格就应每天对软水器进行再生，如合格第四天同时、同样测定软水器的硬度，至测定到N天不合格，软水器再生周期定为N-2 天（N2）。保障树脂充分再生 1）使用粗盐或再生专用盐。2）吸盐口在盐缸底部，保障吸入足量的饱和盐水。3）及时补充再生用盐，保证盐缸内有足够的未溶解盐。4）观察盐缸补水情况及控制器工作情况。1.1.5活性炭吸附?活性炭有非常多的微孔和巨大的表面积，因而具有很强的物理吸附能力。?水中的有机物、致热源、残
7、余氯、色素等用活性炭可除去 。?如果超过活性炭的吸附能力，有机物将漏掉进入水中。?活性炭再生困难，一般要定期更换。活性炭除氯?活性炭除氯不是单纯的物理吸附，而是活性炭除氯不是单纯的物理吸附，而是在其表面发生催化作用。Cl2+H2OHCl+HClO HClO HCl+O 原子氧与碳原子由吸附状态迅速地转变成化合状态：C+2OCO2?氯与活性炭的反应可如下式:C+2Cl2+2H2O4HCl+CO2 活性炭罐技术要求 1)保障水与活性炭的接触时间大于10 分钟。2)采用双罐结构。选用硬质果壳炭。3)定期反冲，建议每周 2次。4)保障控制器工作正常，供电、时间调整。5)监测活性炭罐出水残余氯，每天一次
8、。1.2预处理的维护与检测?每天检查活性炭罐出水残余氯量，评定活性炭罐的情况。?定期反冲砂滤、活性炭罐。一般每周两次，目的：冲去截流物质、松动滤料。?每天检查树脂罐出水硬度。补充氯化钠，观察吸盐情况。根据用水量，定期对树脂进行再生。?观察各自动控制器工作情况。砂滤罐、活性炭罐的工作与反冲 每天一次。软化水总硬度：AAMI 推荐1GPG（或17.2PPM）软化罐出水硬度检测 软水试剂监测树脂罐出水硬度 显色剂主要成分，铬黑T 铬黑T与钙、镁络合后显红色 残余氯?残余氯有较强的氧化性，如和血液接触将导致溶血、血细胞数量下降等严重后果。?残余氯对膜有侵蚀作用。残余氯残余氯 指测量时，水中化合氯与游离
9、氯的总和。化合氯 指一种或多种氯胺化合物，它是由氯和存在于水中的氨的化合物反应而生成的。游离氯游离氯 指水溶性分子氯、次氯酸或次氯酸根。有效氯 指氯化剂所含的氯中可起氧化作用的比例。活性炭罐出水残余氯监测 每天透析治疗前进行监测 发现第一个罐 出水超标时应及时反冲或更换活性炭 第二个罐出水超标必须立即处理 余氯监测仪 余氯试剂，（托立丁)遇氯显黄色，色度与氯 含量有关 2反渗透系统 2.1反渗透组件 2.1.1 分离膜的种类 2.1.2反渗透的脱盐率与回收率 2.1.3反渗透原理 2.1.4反渗透膜的结构 2.1.5膜元件的性能、参数及影响因素 2.1.6膜的特性 2.1.7膜的透过机理 2.
10、1.1分离膜的种类 2.1.2 反渗透系统的脱盐率和回收率反渗透系统的脱盐率和回收率 A：溶质平衡公式：给水溶质含量等于产品水和浓水溶质含量之和。给水溶质含量=产水溶质含量+浓水溶质含量 反渗透膜的脱盐率：浓水的含盐量/进水的含盐量（99%）反渗透系统脱盐率：反渗透膜排列、组合有关（98%）B：流量平衡公式：给水流量等于产水量和浓水流量之和。给水量=产水量+排水量 反渗透膜的回收率：产水量/进水量，单只膜回收率小于18%反渗透系统回收率：一般控制在 60-75%2.1.3反渗透原理?渗透作用是水分子从低浓度溶液经半透膜到高浓度溶液的现象。?在高浓度溶液一侧用辅助加压则可使水分子从高浓度溶液经半
11、透膜跑到低浓度溶液一侧，这便是反渗透。浓溶液 稀溶液 半透膜 A 浓溶液 稀溶液 半透膜 渗透压 B 浓溶液 稀溶液 半透膜 外加 压力 C 2.1.4膜的结构?目前膜的构型主要有平板式、管式、目前膜的构型主要有平板式、管式、卷式和中空纤维式。?膜有醋酸纤维素膜、芳香聚酰胺膜和复合膜等。?复合膜有三层组成，它们是：最上层的超薄脱盐层、中间是多孔聚砜层的超薄脱盐层、中间是多孔聚砜内夹层、下面是聚酯支撑网层，脱盐层厚度为0.2m。分离机能层(0.2 m)卷式反渗透 2.1.5膜元件的性能、参数及影响因素?反渗透膜的性能由三个因素表述 ：产品水流量；脱盐率；运行稳定性 。?这些因素又受下列条件制约；
12、第一，给水特性，如温度、溶解物和固形物等；第二，膜本身的特性，如膜的材料、结构等；第三，运行条件，如压力、回收率等 。2.1.6膜的特性?膜的方向性，只有反渗透膜的致密层与膜的方向性，只有反渗透膜的致密层与给水接触，才能达到脱盐效果。?离子透过膜的规律，一般来说，1价离子透过率大于2价、2价大于3价。?K+Na+Ca2+Fe3+2.1.7膜的透过机理?膜去除有机物是建立在筛网机理基础上的。分子量大于300 的物质被截流。?膜有高的脱盐率是由于半透膜对离子有排斥作用。膜表面对水分子有选择吸附作用。2.2反渗透机的组成 2.2.1反渗透机框架。2.2.2压力管路；一般采用 PVC-U 或不锈钢材料
13、，耐压2.6Mpa 2.2.3高压泵；它向膜组件提供平稳、不间断的流量和合适的压力 。2.2.4电气、仪表、控制系统 。2.2.5膜组件的排列组合；常用给水串联，产品水并联的方式 。2.2.6 消毒装置。2.2.1反渗透机框架反渗透机框架 2.2.3高压泵；?它向膜组件提供平稳、不间断的流量和合适的压力。常规复合膜需要1.6MPa,对低压复合膜需要1.05MPa。2.2.4电气、仪表、控制系统电气、仪表、控制系统 电器控制：动力电源一般选用380V 三相电源，控制电源选用24V低压直流电源。RO系统控制包括仪表指示参数、报警、高压泵控制、电磁阀控制、消毒控制等。显示仪表显示仪表 显示仪表有：进
14、水、产品水电导率显示记录，进水、产品水、排水流量指示记录，进水、产品水余氯显示，进水、高压泵进出口、产品水压力显示记录，产品水压力显示记录，进水温度、pH 值显示 2.2.5膜组件的排列组合膜组件的排列组合 浓水 给水 产品水 浓水循环 高压泵 RO装置 流量计 流量计 针型阀 针型阀 双级反渗透系统 采用双级反渗透系统，第一级反渗透出水作为第二级反渗透的进水，在一级系统除盐率98%的基础上，第二级在除去80%盐类物质。二级RO系统 2.2.6反渗透的清洗消毒装置 清洗箱 清洗泵 反渗透机 保安过滤器 反渗透膜 高压泵 反渗透主机和供水管路热消毒 2.3反渗透去除污染物的局限性 A 对化学污染
15、物去除的局限 反渗透膜的性能：脱盐率、不能除去溶解性气体（氯）反渗透系统设计：浓水再循环 B 对微生物污染的去除 理论上：反渗透膜能截流分子量300 的有机物，微生物将被截留。反渗透去除污染物的局限性?反渗透膜可截留分子量大于反渗透膜可截留分子量大于300 的物质，的物质，细菌、病毒、内毒素均被截留，但事实上细菌、内毒素却存在于透析用水中。分析原因有以下可能性：分析原因有以下可能性：a微生物透过膜微生物透过膜材料的微观缺损。b透过松动的O型环或其它密封材料。c给水或预处理造成微生物的严重污染。d产品水输水管路及储水容器被污染。2.4反渗透系统常规运行维护 2.4.1 严格按使用说明进行操作。2
16、.4.2 记录运行数据；电导率、产品水量、工作压力、硬度、余氯。2.4.3 定期对膜清洗、消毒。2.4.4 维持合适的系统压力与回收率。2.4.5 防止膜污染。2.4.6 产水量、水质下降的对策。2.4.2记录运行数据；电导率、产品水记录运行数据；电导率、产品水量、工作压力、硬度、余氯 水处理系统维护检测记录（年 月）项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 系统进水压 过滤器更换 前 后 软水器 硬度 加盐 活性碳 游离氯 RO 进水压 工作压 电导度 反渗水产水量 系统消毒 系统运行正常 签名 备注 碳酸钙垢、金属氧化物垢用2%柠檬酸溶液，pH值调
17、到3（氨水）。硫酸钙垢用2%三聚磷酸钠溶液，pH值调到10（硫酸）。消毒剂：医院常用过氧乙酸、专用反渗透膜清洗剂。1 记录数据 2.4.3 定期对膜清洗、消毒。2 碱性清洗剂循环 浸泡清洗 3 酸性清洗液循环 浸泡清洗 4 消毒剂循环浸泡 清洗 6 投入使用 5 反复清洗 检测清洗剂残留 OK OK OK OK OK 2.4.4 维持合适的系统压力与回收率。维持合适的系统压力与回收率。?反渗透系统回收率提高，产品水质降下。?水浓缩系数 CF=1/（1-Y）Y=回收率。?若回收率为75%时，则进水被浓缩4倍。Y 10 20 30 40 50 60 70 75 80 90 95 CF 1.11 1
18、.25 1.43 1.67 2.00 2.50 3.33 4.00 5.00 10 20 2.4.5 防止膜污染。防止膜污染。?膜污染包括：膜表面上结垢，金属氧化物的污染，污堵，胶体污染，微生物污染等。?保障预处理完整良好运行。?控制回收率，降低浓水中离子浓度。除去结垢离子。加装保安过滤器。定时低压反冲 2.4.6 反渗透装置产水量下降原因和对策 表现：反渗透机产水量下降10%以上，多台透析机低水压报警。1)低压力运转：提高运行压力(1.05MPa)。2)发生膜组件的压密：更换膜组件。3)温度降低：提高水温。4)在较高的回收率条件下运行：降低回收率。5)膜表面污染：清洗膜表面。表现：脱盐率下降
19、，电导率明显增高（10%）1）低压力运转：提高运行压力。2）膜组件的破损：更换膜组件。3）密封件泄漏：更换密封件。4）回收率升高：降低回收率。5）给水余氯的浓度过高，膜被氧化：更换活性炭，膜组件。2.4.6 反渗透装置产水质量下降原因和对策 2.5反渗透机出水的检测 2.5.1 电导率检测 2.5.2 化学污染物的检测 2.5.3 生物污染的检测 2.5.1透析用水电导率监测透析用水电导率监测?电导为电阻的倒数L1R LIV 单位为S（西）式中L为电导，R为电阻，I为电流，V为电压。?电导和导体的截面积成正比，与其长度成反比，比例系数称为电导率Scm （1Scm1000m S cm 1m S
20、cm=1000S cm）。?电导率能反映透析用水的含盐量，但不能判断各种离子是否超标。如钠离子3mmol/L 时,相当于178 mg/L 氯化钠溶液，此时电导率是360s/cm。?纯水的电导率应为5.510-8Scm-1=0.055s/cm(25)。?电导率监测能反映反渗透机的脱盐率（1-产水电导率/进水电导率）。2.5.2 化学污染物的监测化学污染物的监测?应将透析用水送到具有国家认证的检测机构检测，以判断透析用水化学物质是否符合标准。?取样：应在反渗机的反渗水出口处和管路循环末端循环末端处采样，容器应符合规定，取样时反复用出水冲洗。2.5.3 透析用水微生物污染的监测透析用水微生物污染的监
21、测 水中微生物包括藻类、真菌、细菌、孢子和病毒等，常用细菌培养的局限性，因培养的条件如温度、时间、环境与实际情况存在较大差异，较多微生物无法在现有条件下培养。常规细菌培养无菌，不能说无微生物。细菌培养按质控要求每月一次，取样点同上。透析用水内毒素的监测?内毒素是革兰氏阴性菌细胞壁外壁层上的物质，细胞壁外壁层上的物质，一般认为只有当革兰氏一般认为只有当革兰氏阴性菌解体后才能释放阴性菌解体后才能释放内毒素，内毒素分子量一般在一般在2000Da 以上。以上。?按质控要求按质控要求每三个月至每三个月至少一次，取样点同上 3 透析机供水系统透析机供水系统?输送管路及储存容器选用卫生级器件，管路直径合理，如U-PVC、316L 不锈钢管，减少接头，避免水流盲区，单路循环，管径细，路径短。?透析机串行连接。?管路水流速大于0.4m/s 15mm 管路水处理产水量大于用水量4.2L/min 20mm 管路大于用水量8.4L/min 非直供方式
