用水监控系统（共12篇）
用水监控系统 篇1
近年, 随着高通量透析的逐渐推广, 提出了超纯透析用水的概念, 对水质提出了更高的要求。本文简单介绍了水处理系统的运行原理、安装流程、日常维护和监测, 透析用水的质量监控以及超纯透析用水的概念。
1 水中的超标物质及其对人体的危害
水处理的源头供水按规范要求需使用符合饮用水标准的自来水[1], 也有的医院因为自来水水质不稳定而使用医院备用井的地下水。水中的超标物质主要包括微生物、化学污染物和不溶性颗粒。自来水水质不稳定的医院, 夏季要特别注意水中氯和氯胺的含量。在某些地下水硬度较高的地区, 使用地下水时要特别关注微生物污染和硬度的检测。微生物主要是细菌及其释放和降解产物 (内毒素) , 偶尔也有真菌、病毒和酵母等[2]。细菌可以附着在反渗膜、输送水管道、储水箱等地方, 可进入透析用水和透析液中繁殖。如果透析膜出现破坏, 细菌就可以进入患者的血液中, 引起菌血症。即使透析器不破膜, 细菌的产物和细胞膜的成分也可以通过透析器膜孔进入血液, 引起患者的热源反应, 使患者出现发热、寒战、低血压、恶心等症状, 严重的导致患者死亡。细菌可以被加热和化学方法杀死, 也可以被水处理系统过滤掉。内毒素是革兰阴性菌细胞壁的成分, 可引起发热反应, 患者长期与含有内毒素的水接触, 可引发慢性并发症, 如免疫功能下降、淀粉样变、动脉粥样硬化、血管疾病、分解代谢亢进、促红素抵抗等。内毒素很难被清除, 保持水中细菌的低浓度, 保持水和透析液处于流动状态, 可以避免内毒素的积累。
常见的化学污染物有:钙、镁、钾、铝、砷、铅、活性氯、氯胺和硝酸盐等。其中钙和镁超标可引起患者恶心、呕吐、头痛、虚弱、高血压等“硬水综合征”表现;钾超标可引起心律失常、心跳停止;铝超标可引起透析脑病 (痴呆) 、骨软化症、小细胞性贫血;氯胺超标可引起溶血、贫血、高铁血红蛋白血症[3]。其表现可以是急性的, 也可是慢性的, 而某些并发症是致命的。
2 水处理系统的组成及各部分的作用
2.1 前处理系统
2.1.1 反渗透系统的水源
整个水处理系统要求恒定的供水流量和供水压力, 供水增压泵用于克服前处理对水的阻力, 保障反渗机进水压力与流量, 增压泵的水压控制在0.3~0.5Mpa。压力罐具有缓冲作用, 防止震动和水流快速流过管道, 维持水流量。
2.1.2 普通过滤器 (砂滤和滤芯)
沉淀式过滤器 (多介质过滤器) :主要填充物为石英砂粒时称为砂滤罐, 利用分子大小阻隔5~500μm的微粒, 去除原水中的泥、沙、悬浮颗粒等。如水中含铁较多可在2~5层石英砂上面增加一些锰绿砂, 利用其催化作用使铁沉淀而清除。
2.1.3 软水器 (树脂罐)
可去除水中的钙、镁离子, 防止“硬水综合征”, 同时也可防止下游设备中有碳酸钙形成而堵塞反渗膜。常用阳离子交换树脂 (钠型交换树脂) , 主要机理是钙、镁离子与钠离子交换, 达到清除钙、镁离子的目的。
2.1.4 活性炭过滤器 (活性炭罐)
主要用来清除自来水中的游离氯, 也可清除可溶性有机物、致热原和色素等。
2.2 反渗透装置系统
包括保安过滤器、反渗透膜及膜壳、高压泵、阀门、传感器、仪表、控制电路等。作用机理是在高浓度的溶液一侧施加压力并超过渗透压, 溶剂就反向从高浓度一侧, 通过反渗透膜向低浓度一侧移动。水进入反渗装置后, 透过反渗膜的水称为纯水或反渗水。水处理的反渗透膜是一种极小分子孔径的半透膜, 可阻隔溶解性无机物及细菌、内毒素、病毒和颗粒等有害物质, 利用其离子排斥的原理, 尚可去除90%~95%的双价离子和95%~99%的单价离子。其产水量受温度、p H值、给水压力、给水含盐量等影响。
新的规范[1]要求, 新建血液净化单位水处理设备必须采用双极或多极反渗透装置。两极反渗透系统可有效提高透析用水的水质, 在一级反渗透系统去除水中90%以上的离子基础上, 第二级反渗透系统再去除70%以上的离子, 同时进一步降低微生物、内毒素及其他物质可能对透析用水所造成的长期污染。
2.3 后处理系统
包括卫生级管件、储水容器、单向阀和透析机接口等组成输送部分。一般不设水箱, 防止细菌生长, 但许多医院考虑到配液、冲洗、故障后的停机缓冲, 仍在水处理管路上设置纯水箱, 如果必须采用, 需保证水箱密封、能消毒、桶壁光滑, 不留死角, 箱体的最低点安装排液口, 便于排空。
水处理系统要求是一个密闭的循环系统, 供水管道上避免死腔和分支, 尽量减少输送管道旁路所引起的水滞留, 如果管道上有阀门, 应安装在侧支上, 且侧支长度不能超过循环管道, 可选择内径较细的管道, 保证高流速, 选择没有接头、裂纹、内壁光滑的材料, 以防止细菌附着在管壁上。
3 水处理系统的布局和安装流程合理
布局合理, 整个血液透析中心划分为:清洁区、半污染区和污染区。水处理机器安置于清洁区内, 避免阳光直射, 防尘、防高温、防震动, 有良好的通风条件, 具备足够的空间便于操作、检修和水质取样。
按照沉淀式过滤器→活性炭过滤器→软水器→保安过滤器→反渗透机装置→超精密过滤器→ (水箱) 的顺序安装。如果水源中含氯和氯胺不高, 可以将软水器安装在活性炭过滤器前面, 因为高浓度钠可以一定程度减慢细菌在炭过滤器和反渗膜中的生长[4]。直供式水处理系统的循环水必须在反渗透系统的前端接入循环, 而不是在其后端接入水箱。
4 水处理系统的日常维护和监测[1]
4.1 沉淀式过滤器、活性炭过滤器和软水器的反冲
反冲可冲洗截留物质, 松动滤料。监测滤罐前后的压力差, 如达到68.95KPa, 说明滤罐堵塞并污染, 需要增加反冲次数。监测活性炭过滤器出水的余氯或氯胺或总氯, 如超标, 需要反冲来增加活性炭的接触面积。反冲洗一般每周2~3次, 设在无人透析的夜间进行。
4.2 树脂的再生
定期用饱和盐水对树脂进行再生, 每天开机时监测软水器的出水硬度;每天关机时检查软水器盐桶内盐量, 保证盐桶有足够未溶解的盐, 如不足要及时向盐桶内加盐, 并充分的搅拌, 否则树脂不能充分再生, 将增加水的硬度。
4.3 反渗透系统的监测和日常维护
按制造商推荐周期监测反渗透装置的脱盐率>90%, 每天持续监测反渗透装置的产水量、浓水流量和水回收率;控制反渗透系统的回收率, 系统回收率应小于75%, 一般排水流量计指示是产水流量计的1/2。调节反渗透膜的工作压力, 高压泵出口压力一般在1~1.5Mpa, 压力增高产水量增加。
5 器件的更换[1]
水处理设备的许多材料具有多孔结构, 适合细菌附着和透过, 其部分工艺采用膜材料, 长期使用受化学物质的影响, 会导致老化, 降低清除能力。当清洗、反冲和再生恢复不了它们的功能时, 就应更换, 以保证水质。一般石英砂过滤器每年更换1次, 活性炭过滤器建议每年更换1次, 树脂软化器一般每1~2年更换1次, 精密过滤器一般每2个月更换1次, 反渗透膜每2~3年更换1次。
6 水处理系统的清洗消毒
水处理系统消毒的主要目的是预防微生物的繁殖, 而不是发现微生物生长后再进行杀灭和清除生物膜。微生物繁殖后, 如果较长时间得不到杀灭, 应会在反渗膜和反渗水输送管路内部形成生物膜, 并释放内毒素, 此时生物膜通过消毒极难清除, 往往需要更换器件, 花费数以万元计, 才能使水质达标。故需要有计划地、预防性地进行定期消毒。
常用的方法有化学消毒法、臭氧消毒法和热消毒法。注意需要根据不同品牌水处理系统的要求进行消毒;在相关浓度和温度情况下, 达到足够的接触时间才能达到消毒效果;消毒剂不得和水处理系统起化学或者物理反应;化学消毒完成后要对残余消毒剂进行冲洗并测定残余消毒剂的浓度, 合格后方可使用;消毒的过程复杂, 花费时间长, 需要制定详细的消毒流程, 按步骤执行并记录。
目前最常用的消毒方法为化学消毒中的过氧乙酸消毒法, 我院使用的杭州天创水处理系统, 厂家要求消毒方法为:配置0.3%~0.5%的过氧乙酸, 静置24h后, 加入系统中循环30min, 浸泡40min, 冲洗15min, 清洗80min, 清洗结束后, 测定管路中残余的过氧乙酸浓度不过超过1mg/L[1], 否则要反复冲洗, 直到余氯检测合格方可使用。
如果在反渗水管路上加装水箱, 需要用紫外线进行实时辐射杀菌, 一般选择波长在254nm的紫外线对杀灭细菌最有效, 辐射量最少为30MW·s/cm2, 当最小辐射量低于16 MW·s/cm2时要更换灯管。杀菌的同时增加了水中的内毒素, 因此一般在其后级安装精密过滤器, 以保证出水的内毒素指标达到标准要求[1]。
7 透析用水的水质监控
监控内容包括透析用水的微生物和内毒素含量、电导率、p H值、化学污染物含量、软水硬度和游离氯含量。规范要求每月监测水箱和输送管路的细菌含量, 每3个月监测内毒素含量[1]。但王质刚等认为需要每月监测水箱和输送管路的细菌和内毒素含量[2]。取样点为反渗水离开反渗透系统进入储水桶之前;储水桶出水口;反渗水输送系统回路终点;透析液配制室反渗水进口;如有复用室, 则其反渗水进口也要取样。取样点不需要消毒。取样点须打开反渗水冲洗至少1min。要求细菌菌落总数<200cfu/m L, 内毒素<2EU/m L, 如果超标, 需要对系统进行消毒, 并每周检测, 直到达到标准。细菌菌落总数>50cfu/m L, 内毒素>1EU/m L, 即要进行干预[5]。干预措施如下[1]:①检查反渗水输送系统的消毒程序及反渗水输送管道系统中的死角、细菌过滤器。②清洗和消毒反渗膜, 消毒反渗水输送系统, 包括整个输送循环管路。③在反渗水输送系统安装内毒素过滤器和 (或) 增加细菌过滤器的消毒频率。④确保机器上的进水管已经消毒。
电导率应小于10μs/cm, 一般控制在5μs/cm以下, 如发现升高较快需查找原因[1]。纯水的p H值应维持在5~7的范围[1]。
化学污染物必须符合中华人民共和国医药行业标准YY0572-2005《血液透析和相关治疗用水》的标准, 并参考2008年AAMI (美国医疗器械促进协会) 标准, 至少每年测定1次[6]。软水总硬度<17.2ppm, 每日检测1次[1]。游离氯:活性炭罐出水口的余氯<0.5mg/L或氯胺<0.1mg/L或总氯<0.1mg/L, 每班检测1次[1]。化学污染物、软水硬度和游离氯检测结果和化验单应登记并保留。新安装的水处理系统或怀疑水处理系统有问题时应提高检测频度;如果确定处理设备存在问题而不能及时纠正, 就应停止使用[7]。
8 高通量透析和超纯透析用水的概念
高通量透析是指使用对尿素的超滤系数﹥20m L/ (h·mm Hg·m2) 的透析器进行的透析。此种治疗方式一般每次3h, 每周6~9h, 较使用普通透析器的每次4h, 每周8~12h明显缩短;高通量膜的生物相容性好;对中、大分子具有高通透性都是其优势所在。高通量透析治疗时透析液流量可达800~1000m L/min。随着超滤系统的加大, 在透析器出口处, 存在静水压梯度, 治疗过程中可出现“反超滤”, 致使透析液中的污染物进入血液, 因此对透析用水的要求更高。故建议使用超纯透析液时行高通量透析[2]。
超纯透析液目前无统一标准, 一般要求细菌菌落总数<0.1 cfu/m L, 内毒素<0.03EU/m L[2]。蒋建平、侯凡凡认为[8]使用超纯透析液能改善患者慢性炎症反应状态、氧化应激和脂质代谢, 推测使用超纯透析液可以减少血液透析患者心血管疾病风险, 降低患者死亡率。
9 讨论
尿毒症行血液透析患者治疗时需大量接触反渗水, 每周使用量约300~400L, 水的质量直接影响患者的透析质量和生命安全。血液净化中心的医护人员不能只重视尿毒症患者本身的疾病, 忽略了透析用水的水质、水处理设备的质量和维护, 导致透析用水质下降, 对患者造成不良后果。
血液净化中心需成立以主任、护士长、医护技术骨干和工程师组成的质量控制小组, 质控小组的医护人员必须熟悉水处理系统的作用、日常维护和因水质问题所致并发症的临床表现, 发现问题, 及时和工程师沟通, 查找原因, 尽早维修, 防止问题持续或扩散。工程师要定期做好水处理系统的维护, 保证水处理系统每日正常运转;根据设备的要求进行冲洗和消毒;定期进行透析用水的相关指标检测, 确保其符合相关质量控制的要求;每半年对水处理系统进行技术参数校对。质控小组要落实上述措施的执行情况, 记录相关过程, 及时总结, 持续改进。
参考文献
[1]季大玺, 邢昌赢.血液净化中心 (室) 水处理建设管理规范[M].南京:东南大学出版社, 2012:22
[2]王质刚, 陈仙明, 吕维敏.血液透析用水处理和透析液//王质刚.血液净化学[M].第3版.北京:北京科学技术出版社, 2010:59.
[3]王质刚.透析与肾移植实用手册[M].北京:北京科学技术出版社, 2007, 100-101.
[4]朱弋, 李晓东, 吴新社.血液净化水处理系统结构及质量装备[J].中国医学装备, 2011, 8 (4) :36.
[5]叶朝阳.血液净化的水处理配置和质量控制要求[J].中国血液净化, 2009, 08:419.
[6]陈香美.血液净化标准操作规程[M].南京:人民军医出版社, 2010, 14.
[7]中国医院协会血液净化中心管理分会.血液透析质量控制和管理指导原则[S].中国血液净化, 2010, 9 (1) :3.
[8]蒋建平, 侯凡凡.超纯透析液对心血管系统的影响[J].中国血液净化, 2009, 8 (8) :415
用水监控系统 篇2
一、用户要求
1、系统管理模块
（1）用户信息主要包括：用户名（真实名）、密码、所在科室、主要工作描述、拥有权限（有查询有添加修改）、照片。
（2）系统管理员对拥有所有权限，对用户进行添加，修改，删除，设定用户的权限，限制登陆等。查询用户登陆信息（打印）
（3）系统提供对每位用户的登陆管理，对每位用户登陆信息都应有记载。
（4）系统应具有在同一时间有多个用户同时访问系统数据信息的功能，同时应具有对系统内使用其资源的计算机管理，即当一台计算机连接到系统应能查出该计算机的地址，当前是哪个用户正在使用，只能确定一台（或某几台）计算机具有修改功能。
2、用水单位基本信息管理模块
（1）编辑行业基本信息：行业编号、行业名称
（2）编辑工业分类基本信息：工业编号、工业名称
（3）编辑区域基本信息：区域编号、区域名称
以上三种信息是按现有编号还是按省行业分类新编？如果是按现有编号则省汇总报表如何统计得出？如果新编则现在数据必需重新调整（到少今年的要调整），如何处理？
（4）编辑用水单位基本信息：单位编号、单位名称、所属行业、所属工业、所
属区域、管理部门、取系人、电话、单位地址、邮政编码、所属类型、帐号、开户行、托收协议号、产品定额（数据从何而来？）、自来水公司编号
（5）修改自来水公司的用户编号
（6）编辑编辑深井信息：深井编号、许可证号、单位编号、审批日期、竣工日
期、验收日期、发证日期、水井位置、水井类型、井深、井径、滤水管长度（米）、井壁管材料、滤水管材料、总造价（万元）、井管连接方式、运行情况、深井泵型号、深井泵扬程、电机功率（KW）、水表口径（MM）、水表编号、水表类型（一级水表、二级水表、三级水表）水位观测井、水质观测井。备注：
（7）编辑深井水文地质情况：静水位埋深（米）、水位降深（米）、实际出水量
（立方米/小时）、顶板埋深（米）、地板埋深（米）、含水层厚度（米）、取水层次、含水层岩性、深井编号。
（8）编辑深井主要水质指标：深井编号、CaMg、FeFe、NH、NaK、Cl、SO、NO3、NO2、水温、PH值、矿化度、耗氧量、嗅、全硬度、大肠杆菌、细菌总数、水井图片。
（9）确定水位监测井：单位编号、单位名称、深井编号、取水层次
（10）确定水质监测井：单位编号、单位名称、深井编号、取水层次
（11）编辑水井水位监测信息：单位编号、深井编号、取水层次、采样时间、一
月、二月、三月、四月、五月、六月、七月、八月、九月、十月、十一月、十二月、平均水位。
（12）对历年同期水位监测信息进行对比（以图表形式表示：年份，平均水位、月份，打印选定记录的历年水位）（月度水位变化图）
（13）编辑水井水质监测信息：单位编号、深井编号、取水层次、采样时间、CaMg、FeFe、NH、NaK、Cl、SO、NO3、NO2、水温、PH值、矿化度、耗氧量、嗅、全硬度、大肠杆菌、细菌总数。
（14）对历年同期水质监测登记处对比（以图表的形式表示、主要技术指示同水
质信息）
（15）编辑自来水表信息：单位编号、水表编号、水表口径、公称流量，水表产
地、水表类型（一级水表、二级水表、三级水表）、水表位置。
（16）编辑水表更换信息：单位编号、深井编号、原表编号、新表口径、新表产
地、换表日期。
3、节水、技改项目管理模块
（1）地下水回灌：全市的回灌量、单井的回灌量（原始数据的来源，如何具体
操作？）
（2）
4、水资源计划管理模块
（1）分别产生前三年用水单位计划数和执行情况（是否要实行用户审报计划？制定计划是根据此项还是根用户的审报量？）（是否是一年制定一次本年度的自来水、地下表、地表水的用水计划？该计划是一年就一个总的计划还
是一年中分四个季度，分别制定每个季度的用水量？）
（2）根据前三年的情况产生今年的计划草稿，为今年的计划提供资料，供修改。A、根前三年的哪些指标来制定本年度的计划？
B、分别制定自来水计划、地下水计划（浅层，深层？）、地表水计划（各
根据什么指示？）
C、在原计划的基础上修改自来水、地下水、地表水的用水计划（有无本
市各水型全年总计划量这个限定？）
（3）正式下达今年每个用户的用水计划（自来水、地表水、地下水计划都是年
度下达）。
A、产生自来水、地表水、地下水计划核定表（这是草稿还是正式计划？）
B、正式向每个用户下达计划取水通知：每个用户分每季每月的自来水，地表水，地下水的取水计划。（地下水是否要分浅层与深层？分层的原始信息出于何处？）
（4）录入用水单位每月用水执行情况。
A、用户自来水每月使用信息录入，自来水使用信息由自来水公司提供，系统要能从自来水公司提供的报盘中读出用水数据。（所有用户的自
来水使用量是否都是由自来水公司提供？有无节水办自已抄表的？）
B、每月深井使用水量量信息录入：单位编号：深井编号，本朋抄见数，上月抄见数，取水量，取水层次（哪几层？），本月全市的总取水量
C、输入用户情况月报表：水源种类（自来水、地下水、地表水）、本月
取水计划、实际取水量（本月、累计（本年累计还是本季累计？））、本月取水量分类（间接冷却水用水、工艺水用水、锅炉用水、辅助生
活用水、厂区职工住宅用水、大生活用水、基建用水、转供用水）、重复利用水量（本月按回用性质分类（间接冷却水、工艺水、锅炉水、蒸汽冷凝水、其他水（指什么？其数据送到何处？））、本月、累计）、重复利用率（本月、累计）、节水技术措施（省里有新的数据项，应
如何处置？）、装表情况（一级水表（已装数，水表口径）、二级水表、三级水表）、单位取水量（单位名称（产品名、产值、立方米/人.日、立方米/床.日）、本月、累计）、工业产值（本月、累计）、万元产值取
水量立主米/万元（本月、累计）
（5）查询每月或每季用水单位的用水情况。
A、分自来水，地下水、地表水本季度到目前用户的用水执行情况：单位
编号、单位名称、本季度取水量、本季度计划量、完成计划、是否超
用
B、双击记录则提供该用户本季度的每月用水情况表
（6）追加计划每季度调整一次。
A、分自来水、地下水、地表水三种类型的水分别对单个用户进行追加计
划
B、追加：单位编号、单位名称、本季度原计划量、追加计划量、追加后
计划量
C、节水办在操作该业务时是分水的类型对所有用户操作，还是分用户对
所有水的类型进行操作？
5、水资源费用管理模块
（1）制定不同用户不同类型的水价
计划内水价（如何计价？）
（2）制定超计划加价
A、计划外水价（超计划加价）：编号、用水性质、到户价、市附加、建
设费、省专项、污水费、水资源、基本水价（是否就是执行价？真正
向用户收取的价格，基本内容同价格表）
（3）用户交费（是否到帐、打印发票（超计划用水加价收费、同城特约、城市
污水处理费、交费收据？））（计划内费用是否要交？）
A、自来水超计划加价收费：单位编号、单位名称、计划数，实用数、占
计划的百分比、超用量、收费水价倍数、加价金额（如何计算得出？）、水类型（地表水，地下水超计划部分是否也要收费？如何收费？）
B、欠费信息：该信息是指用户所欠计划内应交的水费，还是指超计划部
分的水费，还是两个都是？（要总表与每个单位每月的欠费分表）
C、费用征收：单位编号、单位名称、欠费日期、应收、实收、欠费理由、到帐日期（矛盾）
D、征费项目：地下水资源费、超计划加价收费（自来水、地下水（浅层、深层）、地表水）、污水处理费、地表水资源费（污水处理费征收数据
从何而来？）
6、查询模块
（1）深井注册登记记信息（总表）、深井资料卡片（打印）（由2-（5）得出）
（2）按年查出水表更换信息（由2-（11）得出）
（3）用户通讯信息（由2-（4）得出）
（4）用户银行帐号信息（由2-（4）得出）
（5）监测点地下水位信息（由2-（8）得出）
（6）
7、统计汇总模块
（1）催报用水单位每月用水统计报表通知（由2-（4）、3-（5）得出）
（2）南通市工来企业、大生活用户月用水情况汇总（月表？）（是否需要？）（该
表中的节水量数据从何而来？）
（3）每个季度的用户计划执行情况汇总信息：单位编号、单位名称、本季计划
数，实用水数（分自来水，地表水，地下水）（地下水是否要分为浅层地下
水、深层地下水？）
（4）自来水超计划加价收费汇总表：单位编号、单位名称、计划数，实用数、占计划的百分比、超用量、收费水价倍数、加价金额（如何计算得出？）、水类型
（5）
用水监控系统 篇3
关键词：安全厂用水 泥沙磨损 汽蚀
中图分类号：TL36 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（c）-0063-01
秦山二厂安全厂用水系统（SEC）作为核电站的一个重要辅助系统，其功能是将设备冷却水系统（RRI）的热负荷传递给最终热阱—海水。它由两组与安全有关的冗余系列组成。无论在正常运行工况下或在事故工况下，都应将与安全有关系统的设备和部件（如EAS、DVH、RRA、PTR等）中的热量转移给最终热阱。
1 SEC系统运行中的问题
SEC系统作为核岛设冷水热负荷的最终热阱，只有在本系统能正常连续运行的条件下，才能保证核岛其余系统的正常运行和热量的正常导出。秦山二期SEC系统投运以来，相关的检修记录表明其设备的故障率较高，而故障原因大部分为设备因磨损损坏。根据工作票统计，2013年秦山二期核电厂1SEC反冲洗水泵解体、轴封漏水消缺类检修工作共18次。由于SEC泵和反冲洗水泵为核安全相关设备，每次检修都涉及I0工作，频繁检修隔离导致安全厂用水系统的可靠性严重降级。
2 原因分析
2.1 泥沙磨损
当泵停运时，泥沙淤积在泵入口管道和泵壳内。当泵重新启动后的一段时间内，叶轮带动泥沙拌着水流高速搅动，开始时就象沙纸打磨一样，对泵的水力部件产生严重的泥沙磨蚀，当泵平稳运行后，水中的泥沙在离心力的作用下，大部分集中在叶轮流道的外侧和高压区，并继续对泵体内各部件进行磨损。
杭州湾为东西走向的喇叭型强潮河口湾.杭州湾河床起伏不大，但是平面收缩强烈，沿程潮差急剧增大，在长江口南下水、钱塘江径流和东海潮波共同影响下，具有潮强流急、含沙量高的特点，构成杭州湾北岸滩地和水下斜坡的沉积物主要为细沙、粉砂、砂质粉砂和粘土质粉砂。
海水所含沙型以石英和正长石为主， 为直径小于0.1 mm（95.1%）的细颗粒粉沙，它的硬度很高，形状多为棱片状，海水中CL离子含量5677.87 mg/L，DO（溶解氧）含量8.9 mg/L，杭州湾海水为含有大量细沙和腐蚀性介质的固液两相流，所以对秦山二期的安全厂用水系统运行影响较大（表1）。
2.2 汽蚀
当泵运转时，在叶轮中心处会形成低压，当叶片入口附近的压强等于或小于输送温度下液体的饱和蒸汽压时，液体就在该处发生汽化并产生气泡，在离心力的作用下，气泡随同液体从低压区流向高压区，气泡在高压作用下，迅速凝结，气泡的消失产生局部真空，瞬间内周围的液体即以极高的速度冲向气泡中心，众多的液体质点象细小的高频水锤撞击着叶片，造成冲击和振动，泵在这种状态下长期运转，将导致水力部件金属表面的剥蚀，并在其表面形成大小不一、蜂窝状的孔洞。这种现象就是汽蚀。
核二院2003年6月根據SEC泵自2002年4月—2003年4月间运行的历史数据，找出泵入口的最低压力，并计算出此期间泵的NPSHa为12.16 m，大于泵所要求的NPSHr（10.3 m），故SEC泵在正常运行状况下是不会发生汽蚀。那么为什么SEC泵会存在汽蚀现象呢？
在原设计中，为防止泥沙在暗渠中沉积，设置了搅冲装置，但搅冲装置的设计流量过小，未能起到预期的作用。在泵切换运行或停运检修时，SEC泵在暗渠的入口部位以及入口管道和泵体内余留海水中的泥沙开始淤积，泥沙将堵塞管道或泵吸入口，使有效过流面积减小。
SEC泵在启动时泵吸入的不是水，而是大量的泥沙。这些泥沙会使泵入口的通流截面积减小，水的吸入量减小，流速升高，而压强相应降低，当该处的压强等于或小于输送温度下水的饱和蒸汽压时，泵内就会发生汽蚀，而当泵处于频繁地间断性停启状态时，泵内就会多次发生汽蚀，久而久之就会造成泵内各部件的损坏。
3 改进措施
3.1 通过改变运行方式来改善泥沙淤积现象
在机组运行之初，根据设计要求，A.B列4台100%SEC泵只要求运行一台即可。由于备用列SEC泵入口泥沙淤积严重，故A.B列正常运行时均保持一台泵运行。在机组运行之初，根据定期试验管理要求，SEC反冲洗泵是4周切换一次，随着机组运行时间越来越长，SEC反冲洗泵入口泥沙淤积严重，现在将SEC反冲洗泵的切换周期缩短为2周一次。用于电厂排污的SEO系统，在SEC泵和CRF泵运行的房间，需要定期切换A1.A2（A：自动控制状态）位置，让优先启动的泵定期改变，以应对长期不运行的泵出口常被泥沙堵死的现象，而在机组运行之初，并无此项操作。
3.2 改变泵的水力设计
根据泵的汽蚀相似定律：
△hrp/△hr=nP2DP2/n2D2
式中△hr、n、D分别为模型泵的必需汽蚀余量、转速、叶轮直径，△hr P、nP、DP分别为实型泵的必需汽蚀余量、转速、叶轮直径。
对于同一台泵，不同转速的相似工况下：因Dp=D，故△hrp/△hr=nP2/n2。这说明一台泵当转速n升高时，必需汽蚀余量将随转速的平方增加，泵的抗汽蚀性能大大降低。因此，高转速泵的必需汽蚀余量较大，抗汽蚀性能较差。所以在满足流量和扬程的情况下，应考虑选择较低的转速，来改善泵的汽蚀性能。同时，鉴于秦山地区的海水中泥沙含量大的这种性质，若降低转速，还可降低泥沙磨损，提高叶轮及泵的使用寿命。
4 结语
SEC系统属于安全相关系统，无论核电站在正常运行或事故工况下，必须能够把安全有关的构筑物、系统和部件来的热量输送到最终热阱。通过表面处理的方式增加叶轮耐磨性、更换反冲洗泵型号、改变系统运行方式等方法极大的改善了运行工况，提高系统运行的可靠性。
参考文献
[1]贾存真.秦山二期SEC反冲洗水泵改进分析[J].中国核电，2013（6）：209-214.
[2]刘苍字，虞志英.杭州湾北岸的侵蚀/淤积波及其形成机制[M].上海：华东师范大学河口海岸研究所，2000.
POU用水点换热系统 篇4
在制药行业生产过程中, 防止微生物滋生使其达到行业卫生标准是至关重要的。为此, 该公司可提供一套性价比较高的解决方案, 即POU用水点换热系统。
POU用水点换热系统在主回路中使用控制阀, 使热水在系统中持续流动, 形成一个并行回路或子回路。需要用水时, 可以即时取到所需温度的注射用水。平常状态下热水会在系统中持续流动, 持续消毒, 防止微生物滋生。
制造特点: (1) 外壳全封闭; (2) 艾格无菌级双管板换热器能避免管程和壳程的交叉污染; (3) 316L不锈钢材质, 产品表面均经过钝化处理, 抛光精度达到Ra 20微英寸; (4) 符合ASME BPE标准。
应用优势: (1) 可在用水点即时取到冷/热水; (2) 持续流动的热水能保持持续消毒; (3) 自动或手动操作; (4) 带HMI触屏的可编程逻辑控制器, 有多种操作模式; (5) 管程可完全排空、无残留。
部分客户:Bayer Corporation拜耳、Emergent Biosolutions、Johnson & Johnson Neutrogena强生·露得清、Nano Therapeutics、Pearl Therapeutics、Perrigo、Reliance Life Sciences、Sigma-Aldrich、Texas A & M (TAMUS) 德州农工大学、Wu Xi App Tec无锡药明康德。
上海三盛热能技术有限公司
地址:上海市徐汇区漕宝路70号光大会展中心C座2501室
电话:021-54482938 64326951/52传真:021-54481373
节约用水 充分开发利用水资源 篇5
充分开发利用水资源
【摘要】水是生命之源，没有水，就没有人类的一切，人无远虑，必有近忧。近几年来，各地发生洪涝灾害。前一段时期我国云南贵州的一个地区出现干旱，旱灾同时也不断地在我国部分地区肆虐横行，各省也在不同时段，不同地区发生干旱，损失惨重。我国是农业大国，我们国家是水资源缺乏，如何解决“水”的问题，也是十分重要的。【关键词】节约用水
保护环境
开放利用
进入21世界，随着资源的过度开发，环境的污染，生态的破坏，当今世界已经进入一个水资源紧张的年代，我国水资源环境更令人堪忧：一是我国水资源相对数量严重短缺。二是水资源的时空分布也很不平衡。水资源绝对数量西少东多，而人均占有量东缺西丰，成两个反向递度分布。三是我国的水环境也在日益恶化，导致水资源可利用率降低。随着经济发展、人口的增长和城镇化水平的提高，我国未来对水资源的需求量还将进一步增加。如何节约用水，充分开发利用水资源也是我们研究的一项课题。
一、水资源是重要的环境资源，也是重要的能源 水资源保护的目的和开发利用的产品很多，决不止是水能的利用所产生的电能产品；防洪、饮水、灌溉、航运、养殖、生态、旅游、替代能源、减排等“产品”效益甚至可能远远大于电力产品效益；当然，电能是目前最直接可以准确计量和交易的基础性产品。
水电开发是一项典型具有社会和环境综合效益的事业，水电建设和运用也是一项系统工程。水电是一项成熟技术，包括环境风险在内的工程风险都可控。
水电是兼有一次与二次能源双重功能的优质能源；水电是可再生能源的重要组成部分，也是迄今可以大规模商业化开发和最重要的替代能源；大水电、小水电都是自然的、清洁的，都应该以可持续的方式加速发展。国内外一些机构和人士坚持支持小水电，而坚持反对大水电，实际上这在科学道理上来讲是不通的。大水电也可能是低坝，小水电也坑内是高坝，都有因地制宜，多方面兼顾并综合利用。
二、建立和健全水资源保护
科学利用水资源必须同时兼顾环境、社会、经济可持续发展。坚持制止无序开发和过度开发，尤其是主要河流。水资源开发利用要科学、全面规划，以经济发展和减少贫困为切实目标，必须考虑多功能、跨区域的综合利用，坚持环境、社会、经济的可持续发展。以环境负面影响最小化代价换取水资源综合利用效率和效益的最大化。
加强法律法规和制度程序的保障作用。健全和完善相关法规、条例，包括公约，尤其是关于水利和电力、能源和环境、水库和土地、移民等，特别是中央和地方政府及专业部门的协调性和连贯性，避免政策法规冲突，防止短期行为和本位主义。
无论是规划、设计要求，还是建设、运行规定，无论是政府部门制定政策调控或市场机制导向，还是投资开发组织或运营机构职责，都必须有切实可行的操作措施和考核指标，以便监督制约统筹兼顾。
把生态环保作为工程穿于规划、设计、施工、运行全过程。规划设计的系统性统筹兼顾，包括坝址、坝型选择，饮水方式选择等。尽量减少淹没、减少地震、控制滑坡，保障生态流量和水体安全，并保证流域开发和运行统一、有序。
工程建设过程中注意环境保护与恢复，尤其是生态脆弱地区。尽量少明挖，并保证及时支护、恢复或改善。把环保工程与枢纽工程同等对待，概算要保证，使用要到位，效果考核。
三、科学利用和完善水资源的长效机制
从国家战略利益出发，按照系统工程要求，全方位加大力度，继续实施休牧（或轮牧）还草、返耕还（山、坡）林，营造湿地、草甸、林地、植被等，提高水涵养能力和水土保持能力；继续实施退田还湖、筑坝蓄水、疏浚河流，综合治理、开发利用，以保护水体、控制调节水量，保障供水、防火减灾。
但是，各地在“退耕还林、还草”、“筑坝蓄水”中存在的问题、土地的承载能力问题和移民搬迁与安置的长期稳定问题、地方政府与相关企业的措施不足问题以及国家宏观政策导向和具体配套措施不足的问题、各责任主体和责任目标的趋向与实施保障不足的矛盾等等问题的存在，一方面说明了水资源保护与综合开发利用的重要性；另一方面，也正好说明了其系统性、全局性和长期性、艰巨性。
健全移民补偿和安置长效机制。对于因实施休牧还草、退耕还林的草原和山地移民和因兴修水利、筑坝蓄水的移民，为保证其移得出、稳得住、逐步能致富，除及时、足量到位（一次性）失地补偿和迁移安置补偿费用外，移民后扶植发展，更需要长周期、稳定、透明以及直接和间接的政策措施到位，而不应只是制定一些短期（十年、再延十年）或不明期限的保障“政策”。
注重水利水电工程经济功能指标和公益功能指标考核。科学确定工程经济效益和社会公共效益，不仅指导规划、建设可行性评价，也指导运行绩效考核。
制定流域生态、安全、经济调度统一机制。建立流域统一调度机制。统筹水情、电力、供水、水运、生态环境，保障“社会公益”和“多产品”功能。既要防止洪水灾害和水质污染，又要防止断流、断航、安全、优质、高效利用水资源。
明确水资源产品利益和税费分配机制。在中央政府与地方政府、上游区域与下游区域，形成合理的利益分配（投资收益、税收和资源费分成），包括相关循环产业（结构）支持机制，平衡当地和关联区域的损失和受惠。
四、全民教育加强节约用水意识
水是生命之源，水利是农业的命脉，水又是一种重要的资源，但他是有限的，不是取之不尽，用之不竭的，在水资源日益短缺的今天，增强水患意识，节水意识、法制意识是摆在每一个公民面前的迫切课题。农业是用水的大户，增强水利工程对水资源的调控能力，大搞节水型农业，改变农业种植结构，发展质量效益型农业，是对水利建设提出的新的课题，所以，我们一定要经过艰苦的奋斗，为实现水资源的可持续利用，为实现在国民经济中有一个可靠的水资源供给体系，有一个有效的抗旱、防洪保安体系，有一个良好的水生态环境体系，才能保证我国农业生产大国向农业强国迈进，才能使人民安居乐业，才能使我们国家经济腾飞，繁荣富强。
参考文献：
慢阻肺 巧用水 篇6
“慢阻肺”患者，要饮用冷却到３５０Ｃ左右的温开水，使机体经常贮有足够的液体，可以稀释血液和分泌物，促进血液循环和新陈代谢，并使分泌物易于排出，增强气体交换量。从而改善缺氧状态，缓解胸闷、憋气喘息的症状。
因此，患者要养成饮用温开水的习惯，不仅坚持在白天要饮用，而且在临睡前、夜醒时和晨起后也要饮用。但应注意，一定要饮用温开水，不要饮用热开水和凉开水。因为温开水最容易被机体吸收利用，而热开水不仅易于蒸发，长期饮用，会损伤口腔和咽部黏膜，导致肿瘤和溃疡病发生。而饮用凉开水，则会刺激并造成气管和支气管收缩、痉挛，诱发和加重病情。
中医经络理论指出，人体各组织和器官在足部都有特定的反射区，“慢阻肺”患者如能坚持每天用４５０Ｃ左右的热水浴足即烫脚。通过热水对足部的局部刺激，促进全身的血液循环，使呼吸道毛细血管扩张，纤毛活动加快，从而缓解和改善“慢阻肺”的症状。但浴足时，要注意水温，防止烫伤，要缓慢地将脚伸入热水中；水凉了，要随时加入热水。同时辅以按摩足部，则疗效更佳。
患者如排痰困难时，可以用茶杯，最好是保温杯，盛多半杯热水，将鼻子放在杯口上方，用嘴呼气鼻吸气，或将嘴对准杯口，用鼻呼气嘴吸气。这样，吸入热蒸气２０分钟，可以稀释分泌物粘稠度，痰自然就易于咯出了。
“慢阻肺”患者，通过耐寒锻炼，可以改善和提高大脑神经体温调节中心，加强血液循环和氧代谢，增强呼吸系统功能，从而防止和遏制因受冷空气的刺激而导致的气管和支气管收缩和痉挛，避免诱发胸闷、憋气和喘息。
在室内进行耐寒锻炼，患者可从夏天开始，先坚持用１５０Ｃ左右的凉水洗手、洗鼻、洗脸；然后再进一步用凉水擦洗前胸、后背、四肢，乃至全身；最后是能洗冷水浴。
最后，“慢阻肺”患者在使用以上方法对自我进行保健时，一定要结合个人的身体状况和病情轻重程度，以及季节寒暑，循序渐进，持之以恒，切不可操之过急，才能收到疗效。
血液净化用水处理系统原理 篇7
1 前处理系统
1) 加压系统。加压系统是水处理系统的动力来源, 通常情况下水源压力为0.1~0.2MPa, 属于压力较低的水源。在反渗透机开始运转后, 在多级高压泵的作用下通常会导致反渗透机发生水低压报警, 严重影响反渗透系统的工作。所以在前处理系统中增加水箱和增压泵来保证持续供给足够压力的水, 同时水箱还能够预先沉淀水中固有的大颗粒泥沙, 降低水处理系统的压力, 提高水处理系统的工作效率[2]。
2) 砂滤系统。砂滤系统的主要作用是消除水中的各种悬浮颗粒、藻类和泥沙等, 系统主要包括缸体和填料, 这里的填料为石英砂。在砂滤系统工作中, 透析用水会通过石英砂填料层, 以完成第一次过滤, 在此之后从缸底的防漏网罩通过后再经中心管流出缸体, 进入下一部处理系统。在使用过一定期限之后, 填料层会沉淀一定数量的泥沙、杂质及藻类悬浮物, 而这些沉淀物会严重影响砂滤系统的过滤效果, 这就需要定期对填料进行反向冲洗, 以保证砂滤系统的正常运转。在反向冲洗过程中, 水流方向是与过滤工作时相反的, 水由中心管流入缸底, 进而对石英砂填料完成冲洗, 最后废水由废水口排除, 通过反向冲洗, 将砂滤系统冲洗干净, 保证砂滤系统的最佳过滤状态。
3) 碳滤系统。碳滤系统与砂滤系统一样由缸体和填料组成, 区别则是填料的种类有所不同, 在碳滤系统中的填料为活性炭。碳滤系统是利用活性炭的吸附作用消除水中的有机物和游离氯。游离氯对目前临床上常用的透析膜具有极大的损害作用, 有效的消除水中的游离氯能够对透析膜起到一定的保护作用, 延长透析膜的使用寿命[3]。与砂滤系统一样, 在使用一定期限后需要对碳滤系统进行反向冲洗, 从而释放活性炭所吸附的游离氯和有机物, 以保证碳滤系统的最佳工作状态。其反向冲洗工作的原理和方法与砂滤系统相同。
4) 软化系统。水软化系统的主要作用是消除水中的钙镁离子以降低水的硬度, 使水满足反渗透机所需要的硬度要求。水软化系统主要包括缸体、填料和盐缸三个部分, 其中填料为树脂。目前较常用的树脂填料为强酸性钠离子阳离子树脂, 通过发生钠离子和钙镁离子的交换反应以完成水的软化, 反应公式如下:
通过以上反应, 能够将水中大部分的钙镁离子消除, 从而达到降低水质硬度的要求。与碳滤系统和砂滤系统一样, 在使用一段时间之后, 树脂中的钙镁离子将达到饱和, 从而严重影响水软化系统的作用, 不能将通过的水进行软化, 这时需要对树脂进行反向反应达到再生的目的, 其方法就是使用定量的饱和盐水通过水软化系统, 使其发生逆反应, 置换出树脂中的钙镁离子, 这样就能够恢复树脂的软化水质作用。
2 反渗透主机和消毒装置
1) 反渗透主机。反渗透主机的作用与过滤装置有所不同, 它主要是为了去除水中的盐和残留的有机物。反渗透主机包括两个部分, 精密过滤器和反渗透膜。经过前处理系统处理后的水在经过精密过滤器时进行最后一次处理, 进一步消除水中的细小颗粒, 再通过反渗透膜组件, 在反渗透膜的一定压力作用下把水分离为两个部分, 一部分为淡水 (即反渗水) , 另一部分为浓缩水。全部的反渗水在汇集后以备透析使用。反渗透膜同样需要定期清洗其表面残留的沉积物并消毒, 同时也要清洗精密过滤器的过滤核心, 通过清洗和消毒能够有效延长反渗透膜和过滤核心的使用寿命。由于反渗透膜和过滤核心的造价较高, 所以在使用和清洗中必须严格执行操作规程。一旦清洗后仍不能符合使用标准, 应及时更换反渗透膜和过滤核心。
2) 消毒装置。消毒装置包括热消毒循环系统和化学消毒循环系统。合理的加热温度能够保证热水循环并对供水管路和反渗膜进行有效消毒。同时实时显示监测温度, 根据临床要求设置合理消毒时间, 一般采用每星期1次热消毒每次2个小时。
3 水处理系统的保养原理及水质监控
1) 保养原理。水处理系统的砂虑、活性炭、树脂及反渗透膜应根据当地水质及厂家要求进行清洗、再生和更换。同时应做好保养记录。石英砂应根据水的用量每周反洗1~2次, 一般以1年为更换周期;活性炭的反洗周期同样为1~2次, 一般以1年为更换周期;树脂的再生周期一般为2天, 更换周期为1~2年;反渗透膜清洗周期为1周1次, 一般每2~3年更换1次;过滤核心清洗周期为1周1次, 一般更换周期为1年。
2) 水质监控。纯水的p H值应保证在5~7为正常范围, 同时细菌培养保证每月1次, 细菌数要求为<200cfu/ml, 采样位置为输出管路末端;游离氯及水硬度检测每周1次, 化学污染物每年测定1次, 标准参考为2008年美国AAMl;内毒素检测至少每3个月1次, 细菌数要求<200cfu/ml, 内毒素<2Eμ/ml;采样部位同样为管路末端, 每台透析机每年至少检测1次。
4 结语
系统效能会随着使用时间的增加而降低, 细菌会污染反渗透膜及管道, 污染物超标会影响患者健康, 对系统本身的损坏也需要高昂的费用进行维护, 故需要了解水处理系统的工作原理及维护措施。质量管理包括了水系统的监测与维护, 监测可以在水质发生变化前发现问题, 维护可以预防系统的变化及处理无法预测的事件。每个透析单位应该有水处理系统各组成部件的持续监测与维护的标准及内容, 而且主要负责人必须清楚了解, 所有监测与维护内容必须记录备档以作为系统功效的记录, 并作为评估问题发生时的依据。水处理系统的质量及可靠性是关系产水指标能否达到透析用水标准的关键, 了解其工作流程、原理并做好维护保养是非常重要的。
摘要：由于血液净化 (透析) 在临床中广泛用于治疗肾功能衰竭, 透析的治疗效果也越来越重要。透析用水的质量直接决定了透析效果及透析后患者的生命安全和生活质量, 而水处理系统的正常与稳定是保障透析用水质量的关键。本文通过分析血液净化中心水处理系统的原理, 包括水处理系统的前处理系统和反渗主机, 以提高水处理系统的稳定性, 保证血液透析的治疗效果。
关键词：透析用水,水处理系统,原理
参考文献
[1]余华良.水处理系统的结构, 原理及对血透用水质量的影响[J].中国医疗设备, 2009.
[2]史家玲.浅析血液透析水处理过程的安全管理[J].中国保健营养, 2012.
用水监控系统 篇8
在灌区用水管理中,为了做到随时随地了解水情,并方便下发决策信息,必须运用现代化的通信技术,其中最流行的就是GPRS技术。GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的简称,是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输方式。与原有的GSM比较,GPRS在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势,能够有效地利用无线网络信道资源,特别适合突发性和频繁的小流量数据传输,很好地适应了传输数据量不大且不便于布线的灌区和水文监测等场地。GPRS 网具有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高、永远在线、和按流量计费等优点。另外,由于是无线网,所以适合移动的目标设备,并且安装简捷,维护方便。
因此,本文设计了一种基于ARM和GPRS技术的灌区用水监控系统,利用GPRS的高覆盖率、高可靠性,以及ARM的低功耗、高控制能力和丰富的外围接口,很好地解决了灌区水情信息的传输和决策指令的发送问题。
1 系统整体结构
用水监控系统结构(如图1所示)主要由测控单元、通讯模块、GPRS网络、Internet网络和 数据监控处理中心等构成。其中,测控单元由微处理器、A/D、D/A、传感器和执行机构组成,主要完成数据的采集处理和对控制命令的解码执行等任务。通讯模块选用工业级GPRS专用通讯模块MC35i,完成SMS短信息的发送接收工作,其下位通讯模块与ARM微处理器LPC2131相连,实现信息的接收和发送,而上位通讯和控制功能可用两种方法实现:一种是将上位通讯模块与监控计算机相连,以SMS短消息的形式实现数据的接收、分类发送及控制命令的发送,上位监控计算机可接入互联网,使水管理部门及时获取灌区的水情信息;另一种方法为下位通讯模块登陆上服务商的GPRS时,可以通过服务商专门提供的代理网关连接到Internet, 因此可以与Internet上任一台具有公网IP地址的数据处理单元建立Direst Socket连接,进行数据传输,为合理利用水资源服务。
2 硬件实现及通讯协议
2.1 控制器设计
控制器采用PHILIPS单片32位ARM微控制器LPC2148。LPC2148微控制器是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32/16位ARM7TDMI-S CPU的微控制器,并带有512kB嵌入的高速Flash存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模进行严格的控制,可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30%,而性能的损失却很小。
较小的封装和很低的功耗使LPC2148特别适用于访问控制POS等小型机。由于内置了宽范围的串行通信接口(USB2.0Device(全速)、多个UART、SPI、SSP、I2C总线接口)和8/32kB的片内SRAM,因此也非常适合于通信网关、协议转换器、软件modem、语音识别和低端成像,为这些应用提供大规模的缓冲区和强大的处理功能。多个32位定时器、2个10位8路的ADC、10位DAC、PWM通道、45个GPIO以及多达9个边沿或电平触发的外部中断引脚,使它特别适用于工业控制的应用。
在本系统中,将编好的程序固化在LPC2148微控制器的Flash存储器,开机上电后,程序在主函数中运行,微控制器进行初始化。初始化包括设置串口工作方式和波特率,并初始化变量参数和标志位,然后通过串口将控制命令传送到GPRS模块,从而控制GPRS模块对数据的发送。
2.2 GPRS模块设计
GPRS模块主要完成与ARM控制器之间的数据交换,通过移动公司的GPRS网络以及Internet网络与远端计算机进行数据交换。本系统采用西门子公司的MC35i GPRS模块,通过控制器的串口发送AT命令实现对模块的控制。该模块的主要功能如下:
1) 内嵌TCP/ IP协议栈,能通过移动公司的GPRS网络和Internet上的PC机进行数据交换。
2) SMS支持PDU以及Text 模式短信息的发送与接收。
3) DATA有5k的Buffer,用于GPRS数据传输,最大数据包长度可达1.5k,完全满足灌区用水管理信息传输的需要。
4) 功耗低。功耗参照表如表1所示。
5) 提供两个全双工串口,可以实现两个TCP通道的同时传输。
6) AT(Attention的缩写)命令,总是用于一条命令的开始。
2.3 AT命令集
MC35iGPRS模块与ARM控制机之间通过标准RS232串行口连接,通讯协议是AT (Attention )指令集。AT指令集是属于MODEM自身通信的一套规则和标准。AT命令的建立使得DTE解脱出来,振铃检测、载波检测和速率选择等都可以由MODEM来完成。此时,TXD和RXD不仅仅传输数据,还传送命令。DTE发送AT命令到MODEM, MODEM执行,并通过RXD返回结果给DTE,而这里的GPRS模块就类似一个无线的MODEM。
AT命令集中,几乎所有的指令都以AT开始,以回车结尾。每个命令执行成功与否都有相应的返回(返回结果码的类型和格式等可设置)。对于其他一些非预期的信息(如有人拨号进或线路无信号等),模块将有对应的一些信息提示,接收端可以做相应的处理。本GPRS远程无线灌区用水管理监控系统中,常用到的一些AT主要命令见表所示2。
3 通讯软件的设计
由于MC35i GPRS模块内嵌了TCP/IP协议,当模块登录上服务商的GPRS网络后,可以通过代理网关连接Internet。Direct Socket通过指令来控制网络连接和数据通讯,SOCKET是建立在传输层协议(主要是TCP和UDP)上的一种套接字规范,它是定义两台计算机间进行通信的规范(也是一种编程规范)。套接字屏蔽了底层通信软件和具体操作系统的差异,使得任何两台安装了TCP协议软件和实现了套接字规范的计算机之间的通信成为可能。通讯流程如图3所示。
本系统采用Visual Basic语言编程,VB中的Winsock控件极大地方便了程序的编写。服务器主要包括系统设置、信息接收和数据处理等3部分。系统设置模块完成数据库创建、系统通信参数设置和短消息通信方式设置等功能;信息接收模块完成信息接收、解码和信息存储等功能;数据处理模块完成数据格式转换处理和报表输出等功能。设计中,用Winsock控件完成信息通信,用ADOX数据控件实现数据库的建立及数据添加、存储、查询等,通过Excel表单的形式,保存各测点的信息数据。同时,系统还具有统计及报表输出功能。
上位机软件如图4所示。以下是上位机软件通讯段的部分代码:
4 结束语
本系统充分利用ARM性价比高、功耗低和体积小等优点,以及GPRS网络方便的通讯方式,为灌区用水监控提供了一种行之有效的方法。本系统的创新点在于可以较有效地利用软件的虚拟端口,解决了传统硬件实现上位机时产生的信息冲突问题。结果表明:应用基于ARM与GPRS的灌区用水监控系统具有通信可靠、投资省、运行成本低和扩展方便的优点,对测控点分散和数据流量小的区域分布式监测系统特别是灌区监测具有较大的应用价值。
参考文献
[1][美]里吉斯,朱洪波,沈越泓.通用分组无线业务(GPRS)技术与应用[M].蔡跃明,译.北京:人民邮电出版社,2004.
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[5]田小辉,李明远,田昕.基于GPRS的远程无线透传终端系统的设计与实现[J].现代电子技术,2005,28(4):97-99.
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[10]陈坚,孙志月.MODEM通信编程技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,1998:136.
谈制药用水系统的清洁、灭菌 篇9
通常情况下, 制药用水系统的分配系统应该为一个循环回路。循环的主要目的是减少微生物的生长或减少微生物附着在系统表面的机会。虽然这个方法不被广泛认可, 但是我们认为与水的湍流相结合的剪切力可以抑制滋生物的聚集和细菌在系统表面的附着。要达到此效果的流速通常认为是要超过3ft/s (0.9m/s) 或雷诺数大于2100。其他考虑因素为循环的温度, 纯化水系统常温循环就可以被普遍接受, 注射用水系统应保持在70℃以上循环 (EU-GMP规定为80℃以上) 。储存和分配系统需要进行周期性消毒。基于对系统微生物质量的监测, 建立所需要的消毒频率。在例行检查中, 要响应达到“行动限”, 可能也要做消毒。
纯化水多介质过滤器填料共5层, 下层到上层为从大到小5种规格的石英砂, 通过滤料之间的缝隙截留水中的胶体和微粒, 当系统产水时, 多介质过滤器进出口压力差大于0.1MPa时, 需进行反洗操作, 反洗操作时后续系统停机。每24小时需进行反洗一次, 每次15分钟。
纯化水软化器是一组由两个串联连接的离子交换器构成的复式装置, 填充有特殊的阳离子交换树脂, 钙镁离子会被钠离子取代, 降低水的硬度, 但水中的总盐含量不变。当软化水的流量达到设定值时, 系统应该自行启动再生程序, 再生所用化学品为固态氯化钠, 在盐箱内为饱和的盐溶液。主软化器和精制软化器可单独产水也可串联产水。
纯化水活性炭过滤器:炭过滤器填料共分2层, 上层为活性炭, 下层为砂砾, 系统产水时, 进出口压力差大于0.1MPa时, 需进行反洗操作。反洗周期24小时。活性炭过滤器巴氏消毒的周期为一个月, 其周期根据性能确认来确定。
纯化水EDI (连续电除盐) :渗透水通过连续的电除盐组件, 装有离子交换树脂, 去除剩余的所有离子。EDI可产生微量的氢离子和氢氧根离子, 使组件完成离子交换树脂的连续再生。当不需要纯化水时, 水在RO/EDI之间进行循环, 返回到高压泵前端, 超纯水的水质可通过电导率检测, 如果电导率超过设定值或硬度过高, 系统应该自动进行冲洗程序。
纯化水RO装置使用反渗透原理使软化水去离子。一定比例的软化水流经膜成为渗透液, 可去除99%以上的溶解化合物, 没有穿过膜的剩余水和溶解盐从RO装置中排除成为浓水, 少量浓水循环至高压泵前端, 剩余浓水进入浓水罐。渗透液的产量为原水的60%, 含盐量为原水盐量的1%以下, 反渗透的透析水用电导率检测, 如果电导率超过设定值, 系统报警并进入冲洗程序, RO出水通过压力传感器进行监控, 以保证EDI模块不受损。当标准化产水量下降10%以上、进水和浓水之间的压差上升了15%、标准化透盐率增加5%以上时需进行清洗。硫酸盐垢与有机物的清洗使用0.1%氢氧化钠 (Na OH) 溶液或1.0%乙二胺四乙酸四钠 (Na4-EDTA) 溶液, 溶液p H值12, 最高温度30℃。清洗泵按照正常清洗流量的一半和低压力输入清洗液。需排放一定量的浓水防止清洗液稀释。当原水被置换后, 清洗液需循环30分钟。停止清洗泵的运行, 膜元件浸泡在清洗液中约1-15小时。按正常清洗流量或高于正常清洗流量的50%循环清洗30分钟。单元件最大允许压降为1bar, 多元件最大允许压降为3.5bar。用预处理合格的水温度20℃冲洗1小时。碳酸盐垢与铁污染的清洗, 清洗溶液为重量百分含量为2.0%的柠檬酸, 最高温度45℃。清洗泵按照正常清洗流量的一半和低压力输入清洗液。需排放一定量的浓水防止清洗液稀释。原水被置换后, 循环清洗液10-15分钟。如果在清洗过程中出现颜色变化或PH变化需放掉清洗液。清洗结束, 应该记录清洗参数。
活性炭过滤器的消毒方式采用巴氏消毒方法, 消毒温度85±2℃。消毒剂为原水。正常使用时每月消毒一次, 微生物警戒限度-20cfu/ml, 行动限度-50cfu/ml, 当微生物限度检查结果达到“行动限”时, 需进行消毒。RO和EDI的消毒方式采用巴氏消毒方法, 消毒温度85±2℃。消毒剂为纯化水。正常使用时每月消毒一次, 微生物警戒限度-20cfu/ml, 行动限度-50cfu/ml, 当微生物限度检查结果达到“行动限”时, 需进行消毒。纯化水储存和分配系统的消毒方式采用巴氏消毒方法, 消毒温度85±2℃。消毒剂为纯化水。正常使用时每月消毒一次, 微生物警戒限度-20cfu/ml, 行动限度-50cfu/ml, 当微生物限度检查结果达到“行动限”时, 需进行消毒。以上消毒方式不会影响纯化水制备系统的使用周期, 比较清洁无残留。消毒过程中对电导率及TOC监测设备应注意, 避免损坏。这种周期性加热消毒的方式是非常可靠和有效地。
通常情况下, 注射用水制备系统即多效蒸馏水机在投入使用后是不需要消毒灭菌的。我们所提到的注射用水系统的消毒灭菌特指注射用水贮存与分配系统的灭菌。而注射用水贮存预分配系统的灭菌我们建议分段进行。以注射用水输送泵为节点分两部分进行灭菌。注射用水储罐呼吸器与储罐一起做灭菌。灭菌方式一般有过热水和纯蒸汽两种。我们推荐使用纯蒸汽灭菌 (121℃纯蒸汽灭菌30min) 。注射用水系统正常制备、使用, 储存及分配系统每周灭菌一次。微生物限度警戒限度-1cfu/100ml, 行动限度-5cfu/100ml。当微生物限度检查结果达到“行动限”时, 需进行灭菌。灭菌时应考虑冷凝水的排空。并对系统中冷点及远端使用点进行温度及压力的监测, 确保灭菌效果。消毒过程中对电导率及TOC监测设备应注意, 避免损坏。这种周期性纯蒸汽保压灭菌的方式是非常可靠和有效地。以上详细的介绍了制药用水系统如何进行清洁、灭菌。制药用水系统在制药企业的无菌原料药的生产过程中意义重大。无论是中国新版GMP还是EU-GMP乃至FDA对制药用水系统的重视程度都是一样。如果一家制药企业想通过GMP认证, 必须在制药用水系统的设计、清洁、灭菌以及日常监测方面投入大量精力。
摘要：《药品生产管理规范》 (2010年修订) 第九十八条规定:纯化水、注射用水储罐和输送管道所用材料应当无毒、耐腐蚀;储罐的通气口应当安装不脱落纤维的疏水性除菌过滤器;管道的设计和安装应当避免死角、盲管。第九十九条规定:纯化水、注射用水的制备、贮存和分配应当能够防止微生物的滋生。纯化水可采用循环, 注射用水可采用70℃以上保温循环。第一百条规定:应当对制药用水及原水的水质进行定期监测, 并有相应记录。第一百零一条规定:应当按照标准操作规程对纯化水、注射用水管道进行清洗消毒, 并有相关记录。发现制药用水微生物污染达到警戒限度、纠偏限度时应当按照操作过程处理。本文着重讨论如何对制药用水系统进行清洁、消毒 (灭菌) 以及清洁、消毒 (灭菌) 的频率该如何制定。目的:通过合理的验证过程制定制药用水系统的清洁、消毒 (灭菌) 周期与方案, 使制药用水系统的日常维护满足新版GMP要求。
关键词：纯化水制备系统,纯化水贮存与分配系统,注射用水制备系统,注射用水贮存与分配系统,消毒灭菌,清洁
参考文献
[1]《药品生产管理规范》 (2010年修订) [1]《药品生产管理规范》 (2010年修订)
用水监控系统 篇10
灌区水情的远程监测是灌区发展自动控制的重要内容之一。灌区自动测控系统中有大量的数据(如水库水位、渠道流量、各灌溉机井水位、田间土壤墒情、气象信息等)需要采集,但由于灌区面积大、测点分散、环境复杂以及通讯条件差,灌区水情信息的远程采集传输成为制约灌区发展自动测控的瓶颈。为了及时、准确反馈和预测水情信息,为灌区管理部门提供科学的决策依据,提升灌区用水管理的效能,研制低成本的灌区用水远程监控系统具有重要的应用价值。
目前,常用的灌区水情远程监控系统的接收终端是使用PC机通过GSM网络实现数据的接收、处理与发送。但是这种传统的监控系统存在一定的弊端:
1)PC机体积较大,不便于设备的安置与移动;
2)使用PC机通过GSM网络实现灌区水情的远程监控时,须有1台独立的计算机为这个监控系统服务,设备利用率低,资源浪费严重;
3)PC机采用的是市电供电,一旦供电出现问题,监控系统将无法正常工作。
为解决上述问题,本文研究了基于WinCE和GSM的灌区用水信息专用接收、处理与发布系统终端。该系统终端借助PXA 270嵌入式微处理器和MC35 GSM模块,使用VS2005开发了灌区用水远程监控系统。
1 系统总体结构
本系统采用PXA270嵌入式微处理器和MC35GSM模块构建一个灌区水情信息专用接收、处理中心。通过GSM模块接收灌区各监测点采集的水情信息(如灌区各渠道的配水流量、各站的降水量、来水量等),处理中心把水情信息分类处理并存储后,通过GSM模块将信息以短消息的形式发送给控水部门的决策人员等。系统的结构功能图如图1所示。
该监控系统是以嵌入式Win CE操作系统为平台构建的。Windows CE是微软公司推出的一个功能强大的实时嵌入式操作系统,它具有很多优秀的性能。
1)精简的模块化操作系统。Windows CE的可剪裁性,使其体积也非常小,这样就可以充分适应一些硬件资源不足的嵌入式设备的要求。
2)多硬件平台支持。Win CE支持在多种不同的CPU硬件平台上运行,包括x86,ARM,MIPS及Super H等嵌入式领域主流的CPU结构。
3)强大的开发工具。WinCE可使用Platform Builder进行内核的裁剪,和使用EVC和Visual Studio.NET开发工具进行应用程序的设计,提高了开发效率。
2 系统硬件设计
2.1 Liod 270开发平台
本设计采用的是Liod270开发平台。Liod270开发平台基于Intel/Marvell XSCALE架构最新的PXA270嵌入式微处理器,最高主频可达520MHz,支持最新的Windows CE 5.0.NET操作系统。
Liod270开发平台具有64 M Byte的SDRAM,配带SD卡接口,支持存储空间的扩展;FLASH空间为32 M Byte;6.4寸分辨率640×480 TFT屏。同时,其具有3个串行口,两种供电方式,直流5V电源适配器和锂电池。
PXA270加入了Wireless MMX技术,大大提升了多媒体处理能力;同时PXA270还加入了Intel SpeedStep动态电源管理技术,在保证CPU性能的情况下,最大限度地降低移动设备功耗。
2.2 MC35 GSM模块简介
2.2.1 GSM模块的性能与结构
GSM模块选用德国Siemens公司生产的MC35。MC35模块具有体积小、质量轻、功耗低等特点;MC35的工作电压为3.3～4.8V,最大工作电流为2A;MC35可以工作在GSM900和GSM1800两个频段,工作于GSM900时功耗为2W,工作于GSM 1800时功耗为1W。MC35模块是机卡分离的移动终端设备,其SIM卡接口符合ISO 7816-3 IC卡标准。MC35的结构框架图如图2所示。
2.2.2 GSM数据传输协议
MC35 GSM模块的通信控制和数据传输是通过控制器的串口发送AT指令来实现的。AT指令集属于MODEM自身通信的一套规则和标准,它由ASCⅡ字符组成,以AT开头和
1)AT+CNMI//新信息确认应答;
2)AT+CMGF//短信格式。1为TEXT方式,0为PDU方式;
3)AT+CMGR//读短信。信息从+CPMS命令设定的存储器中读取;
4)AT+CMGS//发出信息(设置PDU编码的字符长度);
5)AT+CMGD//删除短信息。
2.3 Liod开发平台与MC35硬件连接
Liod开发平台通过9针串行口与MC35模块进行连接。Liod平台的9针串口已通过MAX3243电平转换芯片将TTL电平转换为232电平,可以与MC35模块的串口直接进行通信。Liod与MC35硬件连接如图3所示。
3 系统软件设计
监测平台软件部分使用Visual Studio2005集成开发环境,Visual Studio2005是支持Mcrosoft,Net Framework版本的应用程序开发平台。Visual Studio2005是一个嵌入式集成开发环境,其所开发的应用程序可在Win CE操作系统上运行。监测平台软件编程要点包括打开/关闭串口、初始化GSM模块、接收信息、发送信息及数据的存储。
3.1 打开串口函数
Liod270通过串口与MC35模块进行通信,首先要打开串口。打开串口函数清单如下:
3.2 初始化GSM模块函数
GSM通信模块初始化之前,不能进行收发短信等相关操作。因此,需先将GSM模块初始化。初始化GSM模块函数清单如下:
3.3 读取GSM模块信息函数
下位机采集到的灌区水情信息以短消息的形式进行发送,本监控平台通过GSM模块接收水情信息。
读取GSM模块信息函数清单如下:
3.4 初始化列表框
读取GSM信息成功后,需将读到的信息存到列表框,列表框的初始化在初始化对话框函数中实现。
3.5 短消息发送函数
监控系统需要把处理过的水情信息发送给配水决策部门的相关人员,为配水决策提供依据。
void CSMSTestDlg::OnBnClickedbtnsendmsg()
//发送信息
4 结论
本文在考虑了灌区面积大、测点分散、环境复杂和通讯条件差等情况下,充分利用了GSM的系统容量大、通信成本低和抗干扰能力强的优点,以及ARM功耗低、体积小等优点,设计了灌区水情信息接收、处理与发布系统。该发布系统以PXA270微处理器为主控单元,MC35 GSM为通信模块,并使用VS2005集成开发环境编写了基于嵌入式WinCE操作系统的灌区水情监控应用软件。实验表明,该系统运行可靠、成本低,在测点相对分散、数据传输量不大和不便布线的灌区具有较大的应用价值。
参考文献
[1]程步明.基于GPRS的灌区水情远程监测系统研究[J].农机化研究,2009,31(11):55-57.
[2]何宗建.Windows CE嵌入式系统[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006:7-9.
品茶用水（下） 篇11
茶人辈出、茶事兴盛，反映出宋代茶文化的鼎盛。对于非名茶不品、非名泉不汲的观点，宋人唐庚云：“吾闻茶不问团块，要之贵新，水不问江井，要之贵活。”提出水贵鲜活。明人田艺蘅也指出：“泉有多种，山厚者泉厚，山奇者泉奇，山清者泉清，山幽者泉幽，皆佳品也。”这些都说明品茗用水要讲求水质，要讲究科学，水质清澈并且贵新、贵活。
清朝的乾隆皇帝一生嗜茶成癖，曾用方斗对天下名泉进行评定。据记载，乾隆皇帝每次出行，都带一个特制的银质小方斗，精量各地泉水，以重为好，结果北京玉泉山的水为天下第一。
晚清名人梁章钜将岩韵概括为“香、清、甘、活”四字。他说：“静参谓茶品有四等，一日香，花香小种之类有之，今之品茶者，以此为无上妙谛矣。不知等而上之则日清，香而不清，犹凡品也。再等而上则日甘。香而不甘则苦茗也。再等而上之，则日活。甘而不活，亦不过好茶而已。活之一字，须从舌本辨之，微乎，微乎！然亦必瀹以山中之水，方能悟此消息。”梁章钜送茶给福州的朋友，常常说起类似的话，朋友不知所云，还以为是噱头。然而，梁章钜对岩韵的理解确实涉及到了茶与水的关系，武夷岩茶用景区内的山泉冲泡确实与众不同，起码在清这一点上区别很大，冲泡武夷岩茶应以景区内的山泉水为最好。
制药用水系统的消毒与灭菌方法 篇12
消毒与灭菌技术是控制微生物指标的最普通、最重要的技术, 又是快速降低制药用水系统微生物负荷的有效手段。
消毒:用物理或化学方法杀灭或清除传播媒介上的病原微生物, 使其达到无害化。消毒通常是指杀死病原微生物的繁殖体, 但不能破坏其芽孢, 所以消毒是不彻底的, 不能代替灭菌。
灭菌:用物理或化学方法消灭所有活的微生物, 包括所有细菌的繁殖体、芽孢、真菌及病毒, 从而达到安全无菌的目的。
制药用水系统中的微生物指标会随着时间的推移而增长, 使用者需采取合适的微生物抑制手段进行周期性消毒或灭菌, 以保证水中微生物符合药典的要求。表1为制药用水系统中常见的消毒与灭菌方法。
1 巴氏消毒
巴氏消毒是法国科学家巴斯德发明的消毒方法, 其对象主要是病原微生物及其他生态菌。巴氏消毒是指将液体加热到一定温度并持续一段时间, 以杀死可能导致疾病、变质或不需要的发酵微生物的过程。巴氏消毒的工作原理:在一定温度范围内, 温度越低, 细菌繁殖越慢;温度越高, 繁殖越快, 但温度太高, 细菌就会死亡。巴氏消毒其实就是利用病原体不耐热的特点, 用适当的温度和保温时间处理, 将其全部杀灭。但经巴氏消毒后, 仍保存小部分无害或有益、较耐热的细菌或细菌芽孢。因此, 巴氏消毒不是“无菌”处理过程。
对制药用水系统而言, 巴氏消毒的主要功能包括: (1) 用于纯化水系统中的活性炭等预处理单元的周期性消毒、RO/EDI单元的周期性消毒, 以及储存与分配管网单元的周期性消毒; (2) 用于注射用水系统正常运行时的微生物抑制。
选择采用巴氏消毒手段的制药用水系统, 其微生物污染水平通常能有效地控制在低于50 CFU/mL的水平。由于巴氏消毒能有效地控制系统的内源性微生物污染, 通常一个前处理能力较好的制药用水系统, 其细菌内毒素可控制在5 EU/mL的水平。
纯化水的储存与分配系统主要是通过罐体的夹套工业蒸汽加热或循环回路主管网上的热交换器进行加热升温。因为泵会产生热量, 而泵消毒后需要降温, 所以该系统需要冷却。纯化水的储存与分配系统需先加热再冷却, 其消毒操作时间相对较长, 常采用80℃以上的热水循环1～2 h来进行该系统的巴氏消毒过程。
2 紫外线杀菌
紫外线杀菌是通过减慢系统中新的菌落生长速度而影响生物膜的生成, 但其只对浮游生物部分有效。单用紫外线杀菌不是一个有效的消毒方法, 因为紫外线不能消除已形成的生物膜, 若紫外线灯与常规的热水或化学消毒方法联用, 就非常有效, 且可以延长消毒的间隔时间。另外, 使用紫外线杀菌也可促使双氧水和臭氧的降解。
紫外线主要有杀菌、降解TOC和破除臭氧等作用。水在185 nm的紫外线的照射下会发生光化学反应, 生成羟基自由基, 其具有强氧化性, 能氧化水中的一部分有机物, 从而降解TOC。
水中的臭氧在253.7 nm的紫外线的作用下会发生催化分解作用, 逐步氧化成低分子中间产物, 最后生成二氧化碳和水, 该机制为破除纯化水消毒后的臭氧提供保障。
紫外线杀菌的原理较为复杂, 一般认为它与对生物体内代谢、遗传、变异等现象起着决定性作用的核酸相关。微生物病毒、噬菌体内都含有RNA和DNA, 其共同特点是具有由磷酸二酯按照嘌呤与嘧啶碱基配对的原则相连的多核苷酸链, 它对紫外线具有强烈的吸收作用并在265 nm时有最大值吸收。波长为200～300 nm的紫外线有灭菌作用, 图1为紫外线杀菌原理和吸收波长, 其灭菌效果因波长而异, 其中以254～257 nm波段的灭菌效果最好, 这是因为细菌中的脱氧核糖核酸 (DNA) 的核蛋白的紫外吸收峰值正好在254～257 nm。
紫外线的杀菌效果同紫外线的照射量不成线性关系, 即被杀死细菌的百分数并不是与照射剂量成正比的 (紫外线的照射量等于紫外线的辐照度值乘以时间) 。只有在照射量很低而细菌数目又很多的时候, 紫外线照射量才同细菌的死亡率呈线性关系。当紫外线照射量加大后, 每单位剂量的紫外线增加, 并不能杀死一定数目的细菌, 而只能杀死当时还活着的细菌中某一特定百分数的细菌。
紫外线的强度、紫外线的光谱波长和照射时间是紫外线杀菌效果的决定因素。由于波长为253.7 nm的紫外线杀菌能力最强, 因此要求用于杀菌的紫外线杀菌灯的辐射光谱能量集中在253.7 nm左右, 以取得最佳杀菌效果。紫外线杀菌灯为高强度低压汞灯, 可放射出波长为253.7 nm的紫外线, 紫外线杀菌灯的灯管是石英套管, 这是由于石英的污染系数小、耐高温, 且石英套管对253.7 nm的紫外线的透过率高达90%以上。
紫外线杀菌灯只能抑制微生物繁殖的速度, 不能快速有效地降低水中微生物的负荷, 且只能杀灭系统中90%的微生物菌, 故其不能代替巴氏消毒、臭氧消毒或纯蒸汽臭氧的周期性消毒或杀菌功能。紫外线不能瞬间杀灭细菌, 在紫外线作用下, 核酸的功能团发生变化, 出现紫外损伤, 当核酸吸收的能量达到细菌致死量而紫外线的照射又能保持一定时间时, 细菌才会大量死亡, 故紫外线杀菌灯主要安装于纯化水系统的RO/EDI循环回路和储存与分配系统的管网循环回路, 并与巴氏消毒等消毒方式组合运用, 以防止系统中微生物指标的过快增长。
紫外线杀菌灯需带有时间累计提示功能和强度报警功能, 以便提醒使用者及时更换紫外灯管。当系统为周期性巴氏消毒时, 紫外灯的设计结构还需满足耐高温的要求。
3臭氧杀菌
臭氧是一种广谱杀菌剂, 可杀灭细菌的繁殖体、芽孢、病毒和真菌等, 并可破坏肉毒杆菌毒素。臭氧杀菌的工作原理:通过氧化作用破坏微生物膜的结构而实现杀菌。臭氧首先作用于细胞膜, 使其构成成分受损而导致新陈代谢障碍。臭氧继续渗透穿透细胞膜, 并破坏膜内的脂蛋白和脂多糖, 改变细胞的通透性, 导致细胞溶解、死亡。臭氧杀灭病毒的工作原理:通过氧化作用破坏病毒核糖核酸 (RNA) 或脱氧核糖核酸 (DNA) 。臭氧的杀菌速度极快, 浓度为100μg/L的臭氧在1 min内能杀死60 000个微生物。
图2为臭氧的杀菌浓度。研究表明:水中臭氧浓度为8μg/L时, 微生物停止繁殖, 水中的臭氧浓度超过50μg/L时, 系统能有效杀灭微生物和细菌。ISPE建议, 水中臭氧浓度应控制在20～200μg/L。
臭氧的毒性主要表现为其强氧化的能力, 臭氧浓度在0.02 mg/L时, 嗅觉灵敏的人便可觉察, 称为感觉临界值;臭氧浓度在0.15 mg/L时为嗅觉临界值, 一般人都能嗅出, 也是卫生标准点;当臭氧浓度达到1～10 mg/L时, 称为刺激范围;10 mg/L以上为中毒限。臭氧能刺激人的呼吸系统, 造成呼吸系统的应激性反应, 严重时会造成可逆性伤害。不同国家和协会均制定了严格的卫生标准:
(1) 国际臭氧协会:0.1 mg/L, 接触10 h。
(2) 美国OSHA:0.1 mg/L, 接触8 h。
(3) 德、法、日等国:0.1 mg/L, 接触10 h。
(4) 中国:0.15 mg/L, 接触8 h。
安全使用臭氧可保证人的健康不受危害。相反, 在呼吸浓度为0.1 mg/L以下的臭氧时, 对人体会有保健作用。臭氧应用100多年来, 至今世界上没有发生因臭氧中毒而导致死亡的事故。
在制药用水系统中, 纯化水罐、交换柱、各种过滤器、膜和分配管网系统中均会不断滋生和繁殖微生物, 臭氧能有效除去水中的卤化物并降解生物膜, 同时经紫外线破除后完全无残留, 是纯化水系统和高纯水系统中能连续去除细菌和病毒的最好方法。臭氧杀菌已成为欧美主流的纯化水消毒方式, 在国内制药用水系统中也已经有了较多的应用和推广。
臭氧的半衰期仅为30～60 min, 为保证系统没有离子污染, 提高臭氧溶解度, 目前主要推荐采用水电解的方式产生臭氧 (图3) , 其原理是将纯化水电解变成氧元素和氢元素, 使其中的自由氧变成氧气, 在加压条件下, 能生产出较高浓度的臭氧。水电解臭氧发生器最大的优点是采用待消毒处理的纯化水来产生臭氧, 有效杜绝了来自系统外部的其他污染。
实践表明:臭氧浓度达到0.1～0.2 mg/L时, 系统能有效保证水中微生物的含量不超过1 CFU/100 mL。与巴氏消毒相比, 臭氧杀菌系统除了具有操作简单、水温无波动、消毒时间短和降解生物膜等优势外, 管道材质的选择余地也非常大。臭氧杀菌系统能采用不锈钢材质或PVDF材质进行建造, 采用PVDF材质建造的纯化水臭氧杀菌系统能有效降低系统投资。
臭氧杀菌在纯化水储存与分配系统中使用非常广泛。正常生产时, 臭氧发生器和紫外线灯均处于开启状态, 纯化水储存系统始终处于臭氧保护状态, 采用253.7 nm波长的紫外线灯将臭氧从循环管网系统中完全破除, 以保证使用时纯化水中无残留臭氧。间歇性杀菌时, 将紫外线灯关闭, 维持水中臭氧浓度并保持一定时间, 杀菌即可结束。
间歇型臭氧杀菌系统是另外一种得到了广泛使用的杀菌方式。整个系统采用1个在线臭氧探头对管网回水端的臭氧浓度进行实时监测。正常产生时, 臭氧发生器处于关闭状态。间歇性杀菌时, 开启臭氧发生器, 维持水中臭氧浓度, 并保持一定时间, 在杀菌结束后, 采用253.7 nm波长的紫外线灯将臭氧从循环管网系统中完全破除, 以保证使用时纯化水中无残留臭氧。
4 纯蒸汽杀菌
纯蒸汽杀菌属于热力灭菌范畴, 是利用高温高压蒸汽进行灭菌的方法。由于纯蒸汽的穿透力强, 蛋白质、原生质胶体在湿热条件下容易变性凝固, 酶系统容易被破坏, 蒸汽进入细胞内凝结成水, 能释放出潜在热量而提高温度, 更增强了杀菌力。
纯蒸汽杀菌可杀死一切微生物, 包括细菌的芽孢、真菌的孢子或休眠体等耐高温的个体。灭菌的蒸汽温度随蒸汽压力增加而升高, 通过增加蒸汽压力, 灭菌的时间可以大大缩短。目前常以温度121℃、灭菌30 min作为纯蒸汽杀菌参数。纯蒸汽本身具备无残留、不污染环境、不破坏产品表面、容易控制和重现等优点, 被广泛应用于纯化水系统、注射用水系统和配液系统的灭菌过程中。
纯蒸汽杀菌时, 一定要排尽罐体内的不凝性空气, 否则会大大降低灭菌效果。同时, 灭菌过程中系统所有低点的冷凝水均需得到及时排放, 在疏水器前端采用温度传感器进行在线监测, 当最低点的温度达到灭菌温度时开始计时灭菌, 同时, 系统采用消毒验证的方法进行杀菌效果的评估。纯蒸汽杀菌的优点:时间短、气化潜热、系统简单。
5 过热水杀菌
过热水杀菌属于热力杀菌范畴, 是利用高温高压过热水进行灭菌的方法。与纯蒸汽杀菌一样, 过热水能使蛋白质、原生质胶体在湿热条件下变性凝固, 酶系统被破坏, 可杀死一切微生物, 包括细菌的芽孢、真菌的孢子或休眠体等耐高温的个体。目前, 在注射用水的储存与循环系统中, 过热水杀菌已得到了广泛的使用。与纯蒸汽杀菌相比, 过热水杀菌有如下优点: (1) 采用工业蒸汽为热源, 无需另外制备纯蒸汽。 (2) 灭菌过程中, 无需考虑最低点冷凝水的排放问题。高压过热水循环流经整个系统, 不会因冷凝水排放不及时而引起灭菌死角的产生。 (3) 采用注射用水系统已有的维持80℃高温循环用双板管式换热器进行系统升温, 既节省项目投资, 又方便操作。
过热水灭菌时, 注射用水罐体内的气相为高压纯蒸汽, 可有效实现罐体呼吸器的在线灭菌。但是, 灭菌过程中需考虑注射用水输送泵可能发生“气蚀现象”。
6 结语
本文以消毒与灭菌为切入点, 围绕着制药用水系统, 介绍了巴氏消毒、紫外线杀菌、臭氧杀菌、纯蒸汽杀菌与过热水杀菌5种消毒与灭菌技术, 为能找到适宜的制药用水系统的消毒与灭菌技术提供了借鉴。
参考文献
[1]陈远华.湿热蒸汽灭菌设备的发展趋势[J].机电信息, 2008 (11)
[2]冯庆, 黄浩.制药用水储存及分配系统设计[J].医药工程设计, 2010 (1)