中压紫外线技术在制药纯化水及分配系统中的应用课件

1、中压紫外线技术在制药纯化水及分配系统中的应用海诺威 中国王 涛1、什么是紫外线及其特征（1/2）UV电磁波的一种介于X射线和可见光之间波长范围5到400nm之间电磁波谱g RaysX-RaysUltravioletVisibleInfrared10-1310-1110-910-710-610-310-121010-10105RadioFrequencies波长(m) 穿透能力增强能量增加 VUVUVCUVBUVA100 nm200280315400 nm1、什么是紫外线及其特征（2/2）2、 紫外线如何产生低压紫外灯管 气压103pa,单色紫外光谱输出，单只灯 管功率小于100W中压紫外灯管

2、气压104106pa,多谱段连续紫外光谱输出 单只灯管功率高达7000W汞齐灯管 基于汞合金，单色紫外光谱输出，单只灯 管功率可达500W溶解性物质悬浮物10 mm20 mm30 mm40 mm50 mm90%81%73%65%60%100%100%100%100%100%60%100%100%100%4、术语解释UV穿透率T10（1/3）D10：杀灭90%（即1 Log）微生物所需要的紫外线剂量.e.g - E coli 5.4 mJ/cm-2 = 90% kill10.8 mJ/cm-2 = 99% 16.2 mJ/cm-2 = 99.9%etc.4、术语解释微生物D10值（2/3）4、术

3、语解释UV剂量（3/3） UV 剂量 = UV 强度 X 停留时间 (mJ/cm2 or mWs/cm2 ) (mW/cm2) (s) 灯管输出功率(W)水质 (T10)处理量(m3/h)反应器尺寸5、UV剂量计算模式数学平均计量模式CFD（计算机流体力学软件）平均计量模式CFD RED计算模式 RED-Reduction Equivalent Dose 等效剂量模式生物验证剂量 6、紫外线设备主要部件 紫外线强度监测石英套管自动清洗系统316L不锈钢腔体控制系统6.1、紫外线在线监测注意：强度监测器应每年校准一次！7、紫外线在水处理中应用UV消毒光化学分解 TOC 降 解 臭 氧 分 解 脱

4、 除 余 氯 氯 胺 分 解 水 消 毒 糖 浆 消 毒 灌 顶 消 毒 空 气 消 毒一、纯水消 毒 紫外线完整DNA破坏后DNA1、紫外消毒机理（2/2）2、紫外效率影响因子-波长（1/2）紫外线最佳杀菌波长为265nm1. PRE Binds toDimerised Site2. Light promotes Enzymatic action3. Damaged DNA is repaired fullyUVA3、紫外杀菌光复活及暗修复问题3.1、低压杀菌过程低压单色光谱低压单色光谱DNAenzymeproteine仅破坏DNA多谱段紫外线多谱段紫外线多谱段紫外线DNAenzymepro

5、teineOHOH全面破坏3.2、中压杀菌过程3.3、如何克服微生物复活问题研究表明，中压多谱段杀菌能有效克服细菌光复活2002年加拿大科学家曾经在实验室做过这样一个对比试验，试验在完全相同的设计实验条件下进行，试验结果有效（Zimmar,2002）4、中压紫外杀菌的对比优势杀菌更为广谱杀菌更为有效、彻底，有效克服细菌光复活问题杀菌效率不受消毒介质温度影响单只灯管功率高，减少灯管和系统数量， 降低安装成本和占地Hanovia工厂一角City WaterMultimediaFiltersActivatedCarbonUV DisinfectionFiltersReverseOsmosisMixe

6、dBed / EDIFiltersUV DisinfectionPOU5、制药纯水及分配系统安装位置UV DisinfectionStorageTankUV DisinfectionPOUPOU氯气 Cl2 + H2O HCl + HOCl HOCl- H+ + OCl-次氯酸钠 NaOCl + H2O NaOH + HOCl1、加氯消毒价格低廉、去除水中大部分微生物、方便易得优点：对后续工艺段的膜（如RO膜）及树脂 等损害严重对隐孢子虫和贾第鞭毛虫等制病型微生物杀灭效率较低微生物容易对氯产生抗药性缺点：活性炭脱氯在水处理工艺段普遍存在，但也存在如下问题: 微生物滋生的温床不可预知的穿透点水头

7、损失较大再生费用问题2 Cl2 + H2O + C1 CO2 + 4HCl 1 = Carbon surface2. 活性炭分解余氯2.2 目前脱氯技术简介2、脱氯方式及优缺点对比（2/3）2 HOCl + h O2 + 2 HCl2 OCl- + h O2 + 2 Cl-断健所需紫外波长290 - 350 nm自由氯 (次氯酸) 分解1 Log 自由氯需1700mJ/cm2(CFD 平均剂量)3.1 紫外脱氯机理3、脱氯方式及优缺点对比（3/3）3. 紫外线分解余氯（1/4）HOClClO-自由氯紫外吸收光谱图3.2 紫外脱氯机理3. 紫外线分解余氯（2/4）紫外灯管谱图Relative o

8、utputWavelength (nm)1802002202402602803003203403600102030405060708090100Medium pressure lamp, 5000 WLow pressure lamp, 65 W3.3 紫外脱氯机理3. 紫外线分解余氯（3/4）进水: 10m3/hr Chlorine 进口: 2ppmTypical concentration required before RO: 0.05ppmACF SoftenersRO TANK脱氯 UV UV脱氯工艺流程ChlorinationPUMPFILTER8hr/day; 5days/wee

9、k; 50 weeks/year = 2,000 hr/year1.6 log reductionUV dose of 2,720mJ/cm2T10=95%3. 紫外线分解余氯（4/4）高剂量紫外线可以达到完全消毒目的高剂量紫外线可以高效分解氯胺（化合氯）非常洁净的系统，无需定期清洗过程工作过程在线定量化监控，实现高智能化运行降低人工成本和焦亚硫酸钠溶液制备中的安全隐患避免RO系统由于投加焦亚硫酸纳/活性炭带来的微生物污染风险全面改善整个工艺的出水水质6. 紫外线脱氯技术优势4、紫外线脱氯技术优势UV 系统无需定期清洗，减少清洗费用UV 系统降低泵能耗 - X/m2UV 系统减小占地面积 -

10、X/m2UV 可以将系统微生物状况持续控制在一个较低水平.降低RO系统因为微生物污染所带来的清洗成本 ( 清洗化学品成本 + 停车损失) X/m25、活性炭VS紫外线 整个生命周期内（10年）成本分析（1/3） AC FILTER(HWS) DECHLOR UV PMD200G4首期投资 50,000 23,000安装 + 调试 15,000 1,50010年备件及服务费用 5,000 12,000活性炭再生费用（含人工） 11,000-灯管更换费用- 9,000水及产生废水成本 10,800-能耗 2,400 22,40010年总持有成本 94,200 67,9005、整个生命周期成本分析（

11、2/3）5、整个生命周期成本分析（3/3）6、案例分析（1/6）Procter & Gamble流量: 40 m3/hr USP-PW grade water6、案例分析（2/6）UV安装前后膜清洗频率16 Cleanings in 2 months8 Cleanings in 4 Months6、案例分析（3/6）UV安装前后停车频率6、案例分析（4/6）成本分析模型 CIP清洗化学品成本和停车成本化学品 $200 = 125人工 $1,000 = 625总共成本 $1,200 = 800（单次成本）不包括:RO的预过滤系统的成本节省RO停车的成本节省膜寿命延长的成本节省.6、案例分析（5/

12、6）高污染水CIP成本分析安装UV前16 CIPs / 2 月96 CIPs / 年安装UV后4 CIPs / 2 月24 CIPs / 年CIP年节省成本： 57,600 /年= 72 CIP/年 800.00 11个月收回UV设备投资成本6、案例分析（6/6）1、AstraZeneca （阿斯利康，UK）2、Pfizer （辉瑞，UK）3、Abbots （雅培，UK）4、Gloucester Foods (UK)5、Lonza Biologics（龙沙制药，UK）6、Proctor & Gamble（宝洁，USA）7、Coopervision（酷柏光学，USA）8、Unilever（联合利华，USA）9、GSK Eagle（葛兰素史克，USA）10、Novo Nordisk（诺和诺德，USA）11、Wyeth (惠氏，USA)