工艺用水系统培训课件

反渗透装置运行工作条件
4）膜组件清洗： A 膜组件性能下降因素：
化学变化：膜水解，游离氯的作用，强酸强碱使膜溶 解等。
物理变化：膜的压密化，使透水率下降，除盐率上升。 膜污染如结垢，微生物或固体颗粒在膜表面或膜内污 染堵塞。
超出警戒和纠正偏差限度不等于系统已危及产品质量。
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工艺用水系统的关键参数
设计范围和常规操作范围
设计参数(验证标准)：
设计者选定的参数的精度范围。如纯化水电导 0.5µs/cm，以水源水质特性及用水要求为依据 ，应考 虑源水一年甚至数年的水质数据 。
正常操作参数(运行标准)：
对于硅和其它带电物的去除率>95% 膜容易被污染
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反渗透阻垢剂与絮凝剂
1）絮凝剂：凝聚水中悬浮物有机物及胶体成 较大絮状物使其在多介质过滤器中被过滤 掉 。（PAC又称碱式氯化铝，配药浓度 1.5%,加药浓度1-20%；PAM 即聚丙 烯酰胺，作为助凝剂，增加凝聚效果。加 入适当的 PAC 和 PAM 混合絮凝后能进 行有效的接触过滤。）
阳离子柱
阴离子柱 5 µm过滤装置 1 µm过滤装置
洗出液进行中和处理
臭氧发生器
回到去离子装置
出口或储存. 排水管
“漏斗”装置至下水道
卫生泵
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预处理系统
脱盐设备的配备：
去离子装置应在线再生，酸、碱的装卸、 贮存、输送所需罐、泵、管材、阀、计量仪
表需防腐；
若采用反渗透装置，其进口处需安装 3~5μm过滤器；
进“硬”水
盐水
“软” 水至渗析器
沸石水软化器 -交换 -用钠交换Ca和Mg
地漏
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预处理系统
砂滤工艺
源水中的固体物质进入过滤器的上层滤料形成 的微小空隙时，因受到机械阻挠和吸附作用， 被滤料截留在过滤层的表面。
悬浮颗粒
泥砂、管道残渣和凝胶→有机物或无机物 结果：堵塞RO，干扰控制阀和仪表操作 测试：可用浊度法
工艺用水系统培训课件
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❖ 纯化水、注射用水系统工作原理概述
❖ 纯化水、注射用水系统验证依据
❖ 纯化水、注射用水系统验证
(纯蒸汽的制备过程与用蒸馏制备注射用水的过程相 同，可使用同一台多效蒸馏水机或单独的纯蒸汽 发生器，故将纯蒸汽放在注射用水一起讨论。)
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源水纯化的意义
EDI技术保持了离子交换混床对水中离子去除能力强的优点，
同时又克服了传统离子交换混床大量使用酸碱再生，腐蚀严
重的缺点；
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典型的二级反渗透装置示意图
经过软化或去离子的水
2步未透过水回到1步储罐
Branch
1步反渗透装置
Branch
1步储罐
1步未透过浓缩水
1步透过水一部分作为2步反渗透装置的源水，另一多出的水回到1步储罐 .
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预处理系统
预处理简明流程图
浮动控制阀
水维持循环 进源水
去离子器的过剩水再循环 空气过滤器 沙滤器 活性碳过滤器
喷淋器
缓冲罐
到水软化器 和去离子器
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空气隔断至地漏 离心泵 水封至下水道
筒式过滤器 孔径：5 微米
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预处理系统
水软化器 – 简明工作流程
盐水罐
旁路阀
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预处理系统
活性炭处理
含有大量的微孔： 2x10－3～ 2x10－ 5um
巨大的比表面积 500～2000m2/g
极大的物理吸附作用: 与孔径大小有关
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预处理系统
活性炭过滤的作用：
去掉水中的自由氯和有机物， 保护离子交换树脂和反渗透装 置
报警条件(Alert Limit) 验证标准
（设计条件－URS） 运行标准
(正常操作参数)
法定标准 (最大可允许参数)
关键参数的关系（三个标准的比较），应注意到：
警戒和纠正偏差限度与工艺参数和产品标准的区别，警戒 和纠正偏差限度只适用于工艺用水系统的运行监控；
警戒标准和纠正偏差限度只能建立在工艺和产品质量标准 内范围之内；
兆欧.厘米（0.055 µS/cm )； 水的电导率随温度变化，温度越高，电导率越大。
溶解气体 水中的溶解气体包括CO2、CO、H2S、Cl2、O2、CH4、 N2等，通常用气相/液相色谱测定其含量；
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工艺用水的制备(源水预处理)
有机物 有机酸、有机金属化合物等在水中常以阴性或中性状态
“漏斗”装置 至下水道 2步反渗透装置
二部储罐
高压泵
1 µm过滤装置 卫生泵
2步反渗透后符合标准的水
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出水或储存
பைடு நூலகம்
水回到1步储罐
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反渗透原理
主要去除污染物
￠＜1nm的污染物 去除率 ≥90％
分子量＞300道尔顿 去除率 100％
反渗透原理
高压
低压
有效地去除
水中的溶解
半透膜
进水
通过混床的水直接进入纯化水罐前，应设 3~5μm滤器，以防止细小树脂残片进入， 过滤器应设置压差表；
通过混床的纯化水可保持循环流动，使水 质稳定，循环管线上应设电导仪。
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预处理系统 脱盐设备
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纯化系统
工艺 二级反渗透 一级反渗透＋树脂 树脂������ 超滤 蒸馏 ……
特点：是微生物生长的“温床”
控制措施：
保持合适的压力和流速
经常反洗
巴氏消毒
定期更换
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预处理系统
离子交换法
用离子交换树脂上的离子和水中的离子进行交换而 除去水中有害离子的方法。根据离子交换的深度可 以制取脱盐水、纯水和高纯化水。
NaCl
Na+
Cl-
9
警戒和纠正偏差限度应来源于验证的性能确认PQ
工艺用水系统处理流程
前处理系统：物理方法、化学方法和电化学 等方法；
脱盐系统：电渗析、反渗透、离子交换等 ；
后处理系统：一般包括用终端离子交换去除 离子痕菌、臭氧杀菌、超过滤、微孔过滤等；
循环系统(分配系统)
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纯化水制备——流程图
选用适当的，经济的技术手段，选择生产者/操 作者的实际正常运行参数。如纯化水电导 1.1µs/cm。
最大可允许参数(法定标准)：
生产者/操作者最大可允许的参数。如纯化水电 导1.3µs/cm。
同时需要建立警戒标准(Action Limit)和纠偏限度标准
2020/(2/A17lert Limit)，通常要注意：
存在，分子量大，通常用总有机炭（TOC)和化学耗氧量(COD)
反映这类物质在水中相对含量；
悬浮颗粒 泥沙、尘埃、微生物、胶化颗粒、有机物等，用颗粒计
数器反映这类杂质在水中的含量；
微生物
包括细菌、浮游生物、藻类、病毒、热原等。水中的微 生物具有个体非常微小、种类繁杂、分布广、繁殖快、容易 发生变异等特点，并且条件适当时它们就会在离子交换树脂、
活的东西
无机物－泥土砂字铁锈 有机物－植物动物 病毒－细菌 Funghi－真菌
溶解物(TDS)
无机物(Salts盐)
有机物(DOC)
硬度－Ca+ Mg 中性盐
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重金属 腐败植物 动物热源 CWK－矿物油
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膜分离技术选用
分离方法
颗粒大小
um
反渗透 电渗析 糖
超滤
病毒
胶体物质
溶解盐
热源
2）给水温度：温度升高，水粘度降低。11 ℃升至25 ℃产水量提高50%，5-8 ℃时渗透 速率最低，30℃以上膜不稳定。卷式复合膜 推荐温度10-35℃(25℃)
3）运转压力：渗透压力与源水含盐率和水 温成正比，与膜无关。复合膜工作压力 1.47MPa左右。压力过高，会使膜衰老，压 实2020变/2/1形7 ，透水能力衰退；压力过低，产水量32 降低，盐透过率升高。
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纯化水系统流程
传统处理工艺 现代处理工艺
原水预处理 原水预处理
阳/ 阴床
混床
纯化水
消耗大量酸碱、 严重污染环境
一级反渗透 二级反渗透 纯化水
对有机离子处理能力强
最新处理工艺 原水预处理 一级反渗透 电混床(EDI) 纯化水
同时强化有机离子和无
机离子的处理能力
EDI技术：电导率<0.1µS/cm，TOC<50 ppb，细菌总数<10 cfu。符合美国药典注射用水要求。
石
活
饮 用 水
英
原
砂
水 泵
絮 凝 剂
过 滤 器
性 碳 过 滤 器
5um 保 安
一 级
过
阻 RO
滤
诟
剂
除
紫
纯
二
高
中
菌
外
化
级
压
间
过
杀
水
RO
泵
水
滤
菌
箱
箱
使用点1 使用点2 使用点3
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工艺用水的制备(源水预处理)
原料水(饮用水)
预处理
物理方法： 澄清、沙滤、活
性碳 (除氯离子)
▪原料水必须符合国家的饮用水标准。
为什么要纯化源水 1. 虽然看起来很纯净，它依然存在着很
多可变因素 2. 季节的变化会对水产生影响 3. 一些地区的水质非常差 4. 必须除去水中的杂质以防止产品污染 5. 控制微生物以避免污染产品
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水中需除去的物质
水中杂质的组成：(悬浮物TSS/溶解物TDS)
悬浮物(TSS)
死的物质
0.001
离子
0.01
0.1
高聚物
微滤
常规过滤
细菌
光学纤维观察 肉眼可见
1
10
100
微粒
细粒
粗粒
各种去除颗粒直径及对应分离工艺
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工艺用水的种类与法规规定
▪ 工艺用水的种类按药典分为三类，其微生物要 求：
饮用水 ▪ 符合环境卫生要求，无大肠杆菌， 菌落数＜500CFU/ml；
纯化水 ▪ 既符合饮用水的要求，又符合药 典指标要求; 菌落数 ＜ 100CFU/ml）；
H+ H+
H+
Cation Resin
Na+
Cl-
H+ H+ OH- OH-
OHOH-
Anion Resin
OH-
H+
H+
H+
OH-
OH-
OH-
HOH
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(H2O)
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预处理系统
典型的去离子（交换）装置示意图
来自水软化器
HCl
NaOH
水必须保
持循环状
态
紫外装置
6
6
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
盐类、胶体、
加压
源水
纯化水
微生物、重 金属离子、
有机物等；
透过水 未透过水
2020/2/17排出或再循环
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截留效率
• 可有效地去除大部分杂质和污染物
Ions 离子 TOC 有机物 Particles 颗粒 Microbiological微生物
95-99% removal 95-99% removal >99% removal > 99% removal
化学方法：
▪目的：
加药杀菌、混凝、 络合、离子交换
▪去除原水中的悬浮物、胶体、微生物； 等
▪去除原水中过高的浊度和硬度。
电化学方法：
2020/2/17
电凝聚
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工艺用水的制备(源水预处理)
电解质 各类可溶性无机物、有机物，离子状态在水中； 因具有导电性，可通过测量水的电导率反映这类电解
质在水中的含量； 理想的纯化水（不含杂质）在25℃下的电阻率为18.2
注射用水 ▪ 符合药典的要求，菌落数＜10CFU/100ml）；
纯蒸汽：纯蒸汽冷凝水应符合药典注射用水标 准
1）需进入无菌作业区物料、容器、设备、无菌 衣或其他物品
2020/22/17）培养基的湿热灭菌
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生产用水关键参数的设置
Alert limit警戒限度 Action limit纠正偏差限度
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电导率＜0.5μs/cm
电导率＜1.1μs/cm
Design condition 设计条件
Normal operating range 正常运行范围
Allowable operating range 允许运行范围
电导率＜1.3μs/cm
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工艺用水系统的关键参数
纠正偏差限度(Action Limit)
2）阻垢剂：反渗透在运行过程中，浓水中的 Ca2+、Mg2+等结垢性离子严重超标， 为避免反渗透膜上结垢而影响使用寿命 ，
2020投/2/17加阻垢剂。主要是分散作用，阻止晶体30 形成。
卷式膜元件结构示意图
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反渗透装置运行工作条件
1）给水PH值：醋酸纤维素膜PH=5-6，芳香 聚酰胺膜PH=3-11，复合膜PH=2-11。否则会 加速膜的水解和老化，除盐能力降低直至损 坏。
活性炭、贮水罐以及各种阀门与管道中高速繁殖。
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预处理系统
原水中悬浮物含量较高的需设砂滤（多介质）； 原水中硬度较高时，需增加软化工序； 原水中有机物含量较高，需增加凝聚、活性炭； 原水中氯离子较高，为防止对后工序如离子交换、 反渗透的影响，需加氧化－还原（NaHSO3) 原水中CO2含量高时，需采用脱气装置 。 对含细菌多的原水需采用加氯或紫外灯或臭氧杀菌。