血液透析用水系统及水质控制1108课件

血液透析用水系统组成

及水质控制广东省人民医院肾内血液净化中心李永友透析用水对透析治疗的重要性超过99.3%透析液是水每个病人一次透析用120-150L透析液每个病人一年将用15000-26000L透析液OnlineHF、HDF的置换液由透析液在线产生，对透析用水和透析液要求极其严格中国SOP(2010)透析用水允许的化学污染物最大浓度化学污染物允许最大的化学污染物的浓度(mg/L)化学污染物允许最大的化学污染物的浓度(mg/L)钙2(0.1mEq/L)铝0.01镁4(0.3mEq/L)砷0.005钠70(3.0mEq/L)铅0.005钾8(0.2mEq/L)银0.005氟0.2镉0.001氯（自由态）0.5铬0.014氯胺0.1硒0.09硝酸盐2.0汞0.0002硫酸盐100.0锑0.006铜0.1铍0.0004钡0.1铊0.002锌0.1细菌及内毒素标准国际ISO(2011)日本JSDT(2008)欧洲EDTA(2002)美国AAMI(2006)中国SOP(2010)细菌数(CFU/ml)透析用水100100100200200透析液100100100200200超纯透析液0.10.10.10.10.1Online置换液10-610-610-610-610-6内毒素(EU/ml)透析用水0.250.050.2522透析液0.500.050.2522超纯透析液0.030.001(ND*)0.03(ND)0.03(ND)0.03Online置换液0.030.001(ND)0.03(ND)0.03(ND)0.03*ND=Notdetected.Thelowerdetectionlimitsaredifferentaccordingtothemeasuringmethods.透析用水的来源水处理用水的来源称为原水地表水--自来水;浅井水地下水--井水（深）原水中潜在的污染物不溶性颗粒和纤维如胶体、泥沙、铁锈、肉眼可见物等化学污染物自由氯、氯胺铝、铜、锌、硝酸盐、硫酸盐、氟化物等微生物如细菌、热原体、藻类、真菌、芽胞等水处理系统的组成水处理系统包含三个基本部分:水预处理系统反渗透系统供水系统自来水原水去除悬浮物氯、氯胺去除防止膜元件结垢软化器介质过滤器活性炭过滤器预处理系统水预处理系统预(前)处理系统包含

精密过滤器压力泵组介质过滤(砂滤，砂铁过滤)软水器(单罐或双罐)活性炭(单级或双级)精密过滤器由过滤器外壳和滤芯组成不同材质和精度的滤芯可有效除去以滤芯孔径为准的悬浮物、铁锈等各种微小杂质。常见滤芯孔径有100u、50u、40、20u、10u、5u、1u等检查过滤器前后水压，当压差＞10~15psi(0.7~1.0kg/cm2)时更换滤芯压力泵组前级压力泵的作用是提高进水压力，克服前处理各级对水的阻力，保障反渗机进水压力与流量。一般由压力或流量控制。介质过滤器砂滤(双介质)内部填料是石英砂和无烟煤砂铁滤器(多介质)内部填料是石英砂、无烟煤和锰绿石砂砂铁滤器可去除水中Fe2+、Mn2+及悬浮的颗粒物质当进出水压>10PSI时，进行反冲洗，把沉积污垢冲走。介质过滤器运作过程软水概念及单位软化：除去水中硬度离子(Ca2+、Mg2+)的过程称为软化。硬度：用度数表示钙镁盐含量的方法。

ppm：1升水中所含Ca、Mg盐类相当于1mgCaCO3称1ppm。odH：1升水中所含钙镁盐类相当于10mgCaO3（17.8mgCaCO3）称1odH(德国度)。GPG(grainpergallon

)：即格令/美加仑，1GPG相当于17.1mg/l

（1格令=0.0648克，1美加仑=3.785升，1ft3=28.3L）软水器特点阳离子树脂作交换剂。树脂中的Na+交换水中Mg2+&Ca2+

2RNa++Ca2+→R2Ca2++2Na+

2RNa++Mg2+→R2Mg2++2Na+树脂的交换能力一般为20Kgrain/ft3树脂。桶体尺寸由被处理水的硬度和要求的交换能力来决定。一般采用普通阀门或多路控制阀来控制。软水器的再生再生目的使树脂上吸附的钙镁离子置换下来，恢复树脂的正常使用

再生特点:是软化的逆过程。控制方式采用时间型或流量型或手动启动。一般采用顺流再生。再生周期与进水硬度、用水量等有关实际应用中用测定软水器出水硬度的方法确定软水器的监测及维护监测出水硬度<17ppm维护加盐，确保再生盐水为饱和状态。硬度滴度测试（定性）软水硬水硬度滴度测试（定量）注入硬水测定剂的刻度数即为水的硬度铝钡镉铬氯氯胺铜氟化物汞有机物硫酸盐软水器钙镁软水器效果图活性炭滤器水通过活性炭过滤器的过程类似双介质过滤器.活性炭所能去除物质:余氯、氯胺(余氯对反渗透膜造成不可恢复的损害)低分子量有机物颜色和气味三氯甲烷(THM)氯和活性炭(C)的反应:

Cl2+H2O→HCl+HOCl(1)

C+2Cl2+2H2O→4HCl+CO2(2)活性炭滤器空床接触时间指利用活性炭去除余氯或氯胺时，水流过滤器内活性炭的时间

EBCT=V/QV--活性炭的体积（立方英尺）

Q--水流量（立方英尺/分钟）

EBCT--空床接触时间（分钟）去余氯EBCT至少6分钟去氯胺EBCT至少10分钟活性炭的多孔结构以及其吸附有营养的有机物，提供了细菌繁殖的环境。活性炭滤器的反洗洗去部分吸附物防止隧道效应余氯检测通过余氯检测确定活性炭是否有效标准：自由氯<0.5mg/l,氯胺<0.1mg/l有机物氯氯胺铝钡镉铬铜氟化物汞硫酸盐锌活性炭滤器活性炭滤器效果图前处理作用及要求水经预处理可除去水中较大颗粒、铁离子、钙镁离子、余氯、氯氨和部分有机物。保障后级反渗透膜长期、高效、安全使用。前处理必须能去除能透过反渗膜或对反渗膜造成堵塞及毁坏的物质。前处理的设计出水流量应该是反渗机产水量的2.5倍以上反渗透（RO）系统反渗透系统是水处理的核心反渗透系统之所以在透析用水中得到广泛的应用，是因为它能有效地去除可溶无机物、细菌、内毒素、病毒、大于200D的有机物反渗透是膜法分离的一种。反渗透原理即在浓溶液侧施加操作压力以克服自然渗透压，水分子渗透的流动方向就会逆转RO膜的分类按膜的材质分类醋酸纤维素膜芳香族聚酰胺膜

按膜的结构分类非对称膜为同一种材质，制作成致密的表皮层和多孔支持层复合膜为不同材质制成的几层膜的复合体按膜加工外形分类卷式、板框式和管式RO膜的结构RO膜的透过机理

有多种模型优先吸附-毛细孔流理论溶液扩散理论干闭湿开模型RO膜的理想化孔径卷式ＲＯ膜解剖图Producttube集水管Feedwater原水Brineseal密封件Permeate渗透液Concentrate浓缩液ReverseOsmosismembraneRO膜Permeatecarrier渗透液流向Feedwater原水Tricot导布Meshspacer导网RO膜性能的主要指标1、脱盐率和透盐率脱盐率—通过RO膜从系统进水中去除可溶性杂质浓度的百分比。脱盐率=（1–产水含盐量/进水含盐量）×100%透盐率—进水中可溶性杂质透过膜的百分比。透盐率=100%–脱盐率膜元件的脱脱盐率的高低取决于膜元件表面超薄脱盐层的致密度，脱盐层越致密脱盐率越高，同时产水量越低。反渗透对不同物质的脱盐率主要由物质的结构和分子量决定对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过99%对单价离子如：Na+、K+、Cl+的脱盐率稍低，但也超过了98%对分子量大于100的有机物脱除率也可过到98%对分子量小于100的有机物脱除率较低反渗透膜对正离子的脱盐率

反渗透膜对负离子的脱盐率

反渗透膜对其他物质的脱除率

RO膜性能的主要指标2、

产水量（水通量）产水量—指反渗透系统的产能，即单位时间内透过膜水量，通常用吨/小时来表示。渗透流率—指单位膜面积上透过液的流率，通常用加仑每平方英尺每天（GFD）表示。过高的渗透流率将导致垂直于膜表面的水流速加快，加剧膜污染。RO膜性能的主要指标3、

回收率回收率——指膜系统中给水转化成为产水（或透过液）的百分比。回收率=（产水流量/进水流量）×100%RO膜回收率一般≤15%RO机的组成RO膜组件高压泵电器控制部分各种阀门、传感器、管路等反渗透膜分离层反渗透膜支撑层淡水浓水进水Cavg高压泵模拟反渗透机提高系统回收率的方法：增加浓水回流泵进水浓水淡水0.15m3/h最小流量=300gph0.85m3/h1.0m3/h泵进水回流浓水淡水0.15m3/h0.15m3/h0.3m3/h1.0m3/h最小流量=300gph回收率:15%

回收率:50%

RO膜回收率与系统回收率浓水回流提高了系统回收率；膜元件回收率仍然维持15%，符合设计要求；浓差极化得到了有效控制；冲洗流速得到保证；Cfeed(1-RECOVERY)=

CconcCfeed=1ppm回收率与溶液浓缩倍数影响RO系统性能的因素

1、反渗透膜特性2、进水压力的影响进水压力本身并不会影响盐透过量，但是进水压力升高使得产水量加大，RO膜的回收率会升高，加大了浓差极化，易导致RO膜堵塞3、进水温度的影响反渗透膜产水电导对水温的变化十分敏感，水通量随着水温的增加线性的增加，进水水温每升高1℃，产水量就上升2.5%-3.0%；（以25℃为标准）4、进水PH值的影响进水PH值对产水量几乎没有影响，面对脱盐率有较大影响。反渗膜可容忍

pH

2-11，PH值在7.5-8.5之间，脱盐率达到最高。5、进水盐浓度的影响渗透压是水中所含盐分或有机物浓度的函数，进水含盐量越高，浓度差也越大，从而导致脱盐率下降。反渗透膜的污染污染可由以下过程引起：无机物的沉积（结垢）；

碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、氟化钙、硅化物有机物分子的吸附（有机污染）；金属氧化物积垢（铁、锰、铝等金属之氢氧化物）颗粒物的沉积（胶体污染、悬浮固体物）；微生物的粘附及生长（生物污染）。在RO运行中，所有上述过程都将使透过性能下降。不同类型的污染常常同时发生，并相互影响。生物污染的控制和预防

以下是一些可能增加生物污染危险的因素：①设计：伸展的管道系统，光线的射入，死端，龟裂，带有死区的附件，未消毒的贮槽等。②进水特性：高温（＞25oC），大量的有机及无机营养物，大量的细菌（＞104CFU/mL），高SDI等。③操作特性：不经常监控操作性能，较低的错流流速，长贮存周期等。生物污染的控制和预防加强预处理有效的预处理可降低膜的堵塞，减少膜的清洗。使用抗污染膜控制生物污染的最新手段，对膜表面结构进行改进，能抑制微生物的附着生物污染物的消毒处理在许多情况下，引起问题的是生物薄膜的存在，无活性的生物薄膜可继续引起生物污染作用。因此，去除生物薄膜才是有效清除毒害的关键所在。此外，死端、角落和缝隙都可以带有生物薄膜，而这些地方是杀生剂不易到达的。频繁地和定期地清洗RO膜或许是最好的方法。膜的使用寿命膜的使用寿命取决于膜的化学稳定性、元件的物理稳定性、可清洗性、进水水源、预处理、清洗频率、操作管理水平等。根据经济分析通常为5年以上。水处理系统的附件尚有多种附件:(a)细菌控制器材，如紫外线照射器，臭氧产生器与热水消毒系统等，可使系统中的细菌增值降至最低；(b)添加化学品的化学品注入系统，如添加酸以调整pH值；(c)管路系统、调节阀与防止倒流器等。供水系统直接供水示意图供水系统间接供水示意图透析用水质量控制微生物介质过滤器软水器活性炭反渗机供水系统透析用水处理过程与微生物供水系统细菌在反渗膜浓水侧表面生长细菌在反渗膜纯水侧生长

美国AAMI标准对水处理及透析液管理要求美国AAMI标准对水处理及透析液管理要求美国AAMI标准对水处理系统管理的要求

监测项目监测内容监测频率干预指标透析液细菌和内毒素每月细菌＜50CFU/ml内毒素＜1EU/ml供水管路细菌和内毒素每月(供水管路末端)细菌＜50CFU/ml内毒素＜1EU/ml水箱(如果有)细菌和内毒素每周细菌＜50CFU/ml内毒素＜1EU/ml反渗机产水率，电导率每天基于产品厂家参数和用水要求活性炭罐检查软水中的游离氯每天例如TFC膜Cl-＜0.1mg/L树脂罐检查软水中的硬度每天，工作结束后硬度＜1Grain/Gal=17.2PPM监测项目测定频率允许范围透析液及反渗水细菌1次/月透析液<200cfu/ml反渗水<200cfu/ml反渗机电导率监测1次/日基于厂家参数，一般应<50µs/cm2透析液及反渗水内毒素1次/3月透析液<2EU/ml反渗水<2EU/ml化学污染物1次/年SOP范围软水硬度及游离氯1次/周硬度<17ppm自由氯<0.5ppm中国SOP(2010)透析液及水质监控水质监控项目及措施精密过滤器前后压差>10~15PSI时更换滤芯介质过滤器前后压差>10~15PSI，手动或自动反冲洗，一般3-6次/周软水器出水硬度<1GPG(17.2ppm)手动或自动再生，一般1-6次/周，树脂失效后进行更换活性炭出水要求：余氯<0.5mg/L，氯胺<0.1mg/L1-3次/周，手动或自动反冲洗；活性炭失效后进行更换反渗机及供水管路供水管路末端，细菌<200cfu/ml,内毒素<2EU/ml定期进行系统清洗和消毒；定期更换保安滤芯、反渗膜水处理系统常规消毒方法化学消毒：消毒剂常用过氧乙酸(0.1~0.2%)，或厂家提供的以及商品化专业膜消毒液(按说明书使用)注意消毒剂的种类、浓度、适用范围以及使用方法物理消毒：常见高温、紫外线、臭氧等方法注意各种方法的适用范围以及使用方法水处理系统常规消毒反渗机的消毒反渗水供水系统的消毒反渗机与供水管路联合消毒反渗机与供水管路与透析机联合消毒反渗机的消毒定期消毒，消毒频率由水质检测结果和厂家要求决定（中国SOP2010)系统连续停超过48小时要求消毒定期除钙(在消毒前进行)，使用2%柠檬酸溶液除钙，要求溶液2.0<PH<11.0(可用氨水或盐酸来调节PH值)某些反渗机具备热消毒功能消毒剂常用过氧乙酸(0.1~0.2%)，或厂家提供的及商品化专业膜消毒液反渗机的消毒外接式消毒器具式示意图需外接消毒器具手动操作自带消毒系统式进消毒模式后按提示操作反渗水供水系统的消毒直接供水系统消毒与反渗机联合消毒供水管路单独热消毒间接供水系统消毒可单独消毒可用消毒剂范围更广供水系统化学消毒专用设备供水系统热消毒(内置水箱式)供水系统热消毒(外置水箱式)反渗机与供水管路与透析机联合消毒消毒剂常用过氧乙酸(0.1-0.2%)，或厂家提供的及商品化专业膜消毒液消毒时每一台血透机都进行一定时间的水洗，确保消毒液进入到最终支路为节省消毒液，在确定消毒液达到每台血透机后关闭血透机冲洗消毒液时，先冲洗好主管路，再打开血透机进行水洗有效浓度和残余浓度检测应该覆盖各个部位，包括透析机的排水口劳尔RO机与供水管路联合热消毒水处理系统其他消毒方法紫外线