純水反滲透設(shè)備與純化水設(shè)備存在的問題分析

來源：原創(chuàng)更新時(shí)間：2015-10-20點(diǎn)擊：1347次
制藥生產(chǎn)工藝用水可分為原料藥用水和制劑用水，制劑用水又分為口服藥用水和注射藥用水。除原料藥配料用水可用自來水外,其余均須用純水。

反滲透(RO)是水處理中高精技術(shù),90年代中期起在我國(guó)的醫(yī)藥行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用,它的使用極大地延長(zhǎng)了傳統(tǒng)的離子交換設(shè)備的再生周期,減少了酸堿排放量,有利地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。隨著GMP《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的深入貫徹與實(shí)施,全國(guó)許多藥廠相繼進(jìn)行技術(shù)改造,陸續(xù)引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和裝備,RO水處理技術(shù)及設(shè)備逐漸被制藥行業(yè)所采用。

1、反滲透設(shè)備存在的問題
反滲透除鹽較其他除鹽裝置,如:蒸發(fā)器、電滲析、復(fù)床等,有著獨(dú)到的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),反滲透國(guó)產(chǎn)化的工作也日益得到重視。隨著反滲透技術(shù)應(yīng)用的增多,出現(xiàn)的問題也日益嚴(yán)重。近年來對(duì)反滲透水處理裝置的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛調(diào)研,主要有以下幾方面的問題:

①全套進(jìn)口設(shè)備由于原水水質(zhì)的不同,缺乏技術(shù)論證及工藝修改,照搬照抄,不適合我國(guó)實(shí)情。所以反滲透進(jìn)水一定要根據(jù)原水水質(zhì)的不同進(jìn)行預(yù)處理,以滿足設(shè)備對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的要求。
②有些技術(shù)能力較差的企業(yè),不懂得反滲透裝置膜元件及其數(shù)量的合理選擇,膜元件的合理排列等,造成部分膜元件在非正常情況下運(yùn)行。
③國(guó)產(chǎn)膜質(zhì)量不過關(guān)。膜的質(zhì)量的好壞直接影響到鹽及其它雜質(zhì)的去除率,美國(guó)陶氏化學(xué)公司生產(chǎn)的Filmtec復(fù)合膜,其截留率可穩(wěn)定在90%以上。
④運(yùn)行管理不嚴(yán)。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),壓力要處于膜的可承受的工作壓力范圍,防止超強(qiáng)度,超負(fù)荷運(yùn)行,使膜產(chǎn)生機(jī)械性損傷,導(dǎo)致泄漏發(fā)生。當(dāng)反滲透系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后,出現(xiàn)制水量銳減,制水水質(zhì)惡化或者壓差增高時(shí),說明膜已需要清洗,此時(shí)應(yīng)將機(jī)器轉(zhuǎn)換成清洗狀態(tài),使系統(tǒng)自行清洗,即可恢復(fù)膜的功能。

2、技術(shù)改進(jìn)
過濾器的設(shè)計(jì)
進(jìn)口設(shè)備正常使用率低的主要原因是預(yù)處理設(shè)備沒有結(jié)合我國(guó)原水水質(zhì)差的特點(diǎn),機(jī)械過濾器反沖洗不徹底,上層濾砂結(jié)塊,SDI(污染指標(biāo))升高,造成了膜的污堵,影響系統(tǒng)運(yùn)行。RO裝置一般要求SDI<4(各膜元件生產(chǎn)商對(duì)SDI有不同的要求),要達(dá)到上述要求提出以下建議：

(1)機(jī)械過濾器的選擇
結(jié)合我國(guó)原水水質(zhì)及設(shè)備材質(zhì)、填料的情況,建議使用雙層過濾料過濾器。從過濾的機(jī)理來說,應(yīng)由大而小,而實(shí)際上機(jī)械過濾器都是通過上層最細(xì)的砂層來截留,故最上層砂容易堵塞、結(jié)塊,水頭損失增長(zhǎng)快。若在砂上層再添加顆粒狀無煙煤則增加容污能力,運(yùn)行周期長(zhǎng),水頭損失增長(zhǎng)較慢,實(shí)踐中應(yīng)用效果良好。

(2)機(jī)械過濾器的反沖洗
機(jī)械過濾器由于內(nèi)部裝填石英砂比重較大,反沖不易,許多系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定是忽視了反沖洗徹底、干凈這個(gè)過程,系統(tǒng)上設(shè)置的反沖裝置均達(dá)不到反沖洗強(qiáng)度的要求,這是許多水處理設(shè)備生產(chǎn)廠及工程公司存在的問題。采用氣、水反復(fù)沖洗的方法,機(jī)械過濾器污堵后的反沖洗效果十分明顯,砂層清洗情況十分干凈,性能恢復(fù)良好。

3、RO系統(tǒng)的探討
(1)保安過濾器的重要性
保安過濾器主要目的是為了保證RO進(jìn)水不損壞膜組件,一般選用過濾孔徑為5μm,根據(jù)前后壓差來確定調(diào)換濾芯,壓差控制在58.8kPa以內(nèi)。
濾芯使用時(shí)間也不宜過長(zhǎng),因?yàn)闉V芯易滋長(zhǎng)細(xì)菌,建議采用14～15t/(h·m2)(m2為濾芯過濾面積。)

(2)阻垢劑的使用
反滲透膜污染可分為:生物污染、懸浮物污染、化學(xué)污染、膠體污染、細(xì)菌污染等。目前反滲透系統(tǒng)中阻垢劑使用最多的為六偏磷酸鈉,但六偏磷酸鈉易分解成磷酸根,而磷酸根又是細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)源,所以使用不當(dāng)易造成生物污染。另外六偏磷酸鈉不易溶解,本身的結(jié)垢也影響系統(tǒng)的運(yùn)行。阻垢劑同時(shí)具有：

①可抑制細(xì)菌生長(zhǎng)而延長(zhǎng)清洗周期;
②可防止原水中溶解和不溶解的鐵形成鐵膠而影響系統(tǒng)運(yùn)行和造成膜不可逆污染;
③提高了飽和臨界值(LSI值可達(dá)2.5),對(duì)絕大部分原水可以不加酸,對(duì)小部分原水也可大量減少酸的投加,從而降低了反滲透出水中CO2;

(3)大流量沖洗的配置
反滲透在水質(zhì)分離過程中,膜表面含有許多污染物,由于水分離方向與水流方向呈90°關(guān)系,所以膜表面污染物部分可通過大量沖洗來去除,實(shí)際上原來國(guó)產(chǎn)組裝設(shè)備均忽視了該清洗裝置,而進(jìn)口設(shè)備上均配備了清洗裝置。目前筆者接觸的一些水處理設(shè)備工程公司,均已開發(fā)PLC自控大流量沖洗系統(tǒng),該套裝置有利于RO膜使用壽命的延長(zhǎng)。

(4)化學(xué)清洗液的選擇
RO系統(tǒng)在正常運(yùn)行情況下,每年只需清洗3-4次,不同的污染應(yīng)選用不同的藥劑。國(guó)內(nèi)一般選用檸檬酸及EDTA為主要成份,但往往清洗效果不佳,而進(jìn)口清洗液清洗效果明顯。

(5)反滲透裝置的設(shè)計(jì)
RO裝置設(shè)計(jì)計(jì)算有一套復(fù)雜的計(jì)算方式,目前國(guó)外各膜元件商均已開發(fā)了專用軟件,只要設(shè)計(jì)人員根據(jù)原水水質(zhì)報(bào)告及各膜元件性能初步確定方案,然后將原水水質(zhì)輸入電腦,由程序軟件來驗(yàn)證初步方案的可行性,若不行則發(fā)出警告,并告之哪一部分設(shè)計(jì)不合理。另外設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)膜元件使用手冊(cè)中的要求,注意設(shè)計(jì)應(yīng)配備的各種保護(hù)措施。

(6)混床紫外線殺菌器及膜濾的選用
混床是提高水質(zhì)的最終手段,紫外線殺菌器能殺滅水中的細(xì)菌,然后通過膜濾,去除細(xì)菌尸體,這幾套設(shè)計(jì)均可采用常規(guī)產(chǎn)品,在此不作敘述。