1、制造的难易程度不同。 目前市场上使用的纯水基本上都是经过反渗透、蒸馏等方法制得。纯化水是用水经蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜方法制备得到的制药用水。而超纯水是在纯水的基础上还要经过光氧化技术、精处理和抛光处理等一系列复杂的纯化技术制得的，这样的水是一般工艺很难达到的程度，通过双级反渗透水处理设备辅以EDI 设备，就可以制备超纯水。 2、重金属、细菌、微粒数等指标也大不相同。 纯水杂质含量是ppm级，而超纯水为ppb级。这种水中除了水分子外，几乎没有什么杂质，更没有细菌、病毒、含氯二恶英等有机物，当然也没有人体所需的矿物质微量元素，接近理论上的水，也就是几乎去除氧和氢以外所有原子的水。
1、制造的难易程度不同。
目前市场上使用的纯水基本上都是经过反渗透、蒸馏等方法制得。纯化水是用水经蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜方法制备得到的制药用水。而超纯水是在纯水的基础上还要经过光氧化技术、精处理和抛光处理等一系列复杂的纯化技术制得的，这样的水是一般工艺很难达到的程度，通过双级反渗透水处理设备辅以EDI 设备，就可以制备超纯水。
2、重金属、细菌、微粒数等指标也大不相同。
纯水杂质含量是ppm级，而超纯水为ppb级。这种水中除了水分子外，几乎没有什么杂质，更没有细菌、病毒、含氯二恶英等有机物，当然也没有人体所需的矿物质微量元素，接近理论上的水，也就是几乎去除氧和氢以外所有原子的水。
3、对输送管道材质的要求也不相同。
超纯水和纯化水对输送管道材质的要求要比纯水严格的多。
4、电导率不同。
纯水电导率在 2-10us/cm 之间，纯化水电导率≤0.2us/cm，超纯水的电导率为 0.056us/cm。
5、用途不同。
纯水主要应用在生物、 化学化工、冶金、宇航、电力等领域。
纯化水一般作为供药用的水。
超纯水一般用于电子、电力、电镀、照明电器、实验室、食品、造纸、日化、建材、造漆、蓄电池、化验、生物、制药、石油、化工、钢铁、玻璃等领域。
UPVC/CPVC管道材质使用说明及工艺冷却水及纯水管材选择简析
一、材料特性：
PVC是由氯乙烯单体（VCM）聚合而成，PVC材料具有无毒，抗老化及耐酸碱的特性，因此非常适合用于化工管道之使用。而以PVC原料加入一定量的固体添加剂（无增塑剂）组成的混合物，称之为硬质聚氯乙烯（简称UPVC）。
CPVC是由聚氯乙烯（PVC）再次氯化改性而成的高分子材料， PVC树脂经过氯化后，氯含量由 56.7% 提高到 63-69%，使化学稳定性增加，从而提高了材料的耐热性、耐酸、碱、盐、氧化剂等的腐蚀；其热变形温度和机械性能均高于UPVC许多。因此， CPVC 是工业管道的最佳工程材料之一。
二、管道系统介绍：
UPVC及CPVC管道系统均具有耐腐蚀、耐冲击、不易变形、内壁光滑、不易结垢、保温性好、不导电、粘接方便、使用寿命长等特性。因此在性价比高与施工费用低廉的优势上逐渐取代其它金属管道系统，而且UPVC及CPVC管道系统维修保养方便快速，无需长时间停机而造成巨大损失，故UPVC及CPVC管道系统是当前工业管道设计的首选。
UPVC管道系统所允许最高使用温度为 60 ℃，长期使用温度为 45 ℃。其适用于输送温度低于45℃的一些腐蚀性介质；也可以用于普通压力流体的输送，一般用于给排水管道、农业灌溉管道、环境工程管道、空调管道等。
CPVC管道系统所允许最高使用温度为 110 ℃，长期使用温度为 95 ℃。其适用于在标准允许的压力范围内输送热水及腐蚀性介质。一般用于石油、化工、电子、电力、冶金、造纸、食品饮料、医药、电镀等工业领域。
三、物理性能：1、UPVC物理性能表：
项 目 |
单 位 |
标 准 值 |
测 试 方 法 |
密度 |
kg/m? |
1350～1460 |
ISO 1183 |
维卡软化温度 |
℃ |
（管材）≥80，（配件）≥74 |
ISO 2507 |
拉伸强度 |
MPa |
≥40 |
ISO 6259 |
冲击强度 |
KJ/m? |
11.0 |
ISO 179 |
纵向回缩率 |
% |
≤5 |
ISO 2505 |
落锤冲击试验（0 ℃） |
TIR |
≤10% |
ISO 3127 |
2 、CPVC物理性能表：
项 目 |
单 位 |
标 准 值 |
测 试 方 法 |
密度 |
kg/m? |
1450～1650 |
ISO 1183 |
维卡软化温度 |
℃ |
（管材）≥110，（配件）≥103 |
ISO 2507 |
拉伸强度 |
MPa |
≥50 |
ISO 6259 |
冲击强度 |
KJ/m? |
8.0 |
ISO 179 |
纵向回缩率 |
% |
≤5 |
ISO 2505 |
落锤冲击试验（0 ℃） |
TIR |
≤10% |
ISO 3127 |
四、 UPVC/CPVC管道之使用温度与操作压力对照表： 本表系以常温73℉（23℃）时，UPVC/CPVC管道之使用操作压力为100%，随着温度的升高，其操作压力残余的百分比。
℉ |
73 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
160 |
170 |
180 |
190 |
200 |
210 |
℃ |
23 |
27 |
32 |
38 |
43 |
49 |
54 |
60 |
66 |
71 |
77 |
82 |
88 |
93 |
99 |
UPVC |
100% |
90% |
75% |
62% |
50% |
40% |
30% |
22% |
0% |
0% |
0% |
0% |
0% |
0% |
0% |
CPVC |
100% |
100% |
91% |
82% |
73% |
65% |
57% |
50% |
45% |
40% |
32% |
25% |
22% |
20% |
0% |
PS：有带螺牙的管线，UPVC部分不得超过110℉（43℃）；CPVC部分不得超过150℉（66℃）。
电子洁净厂房工艺给水主要有工艺冷却水及纯水。
工艺冷却水主要应用于各种工艺设备的冷却。由于工艺设备内的冷却管道有很多为管径很细的毛细管道，为避免毛细管道的结垢，对工艺冷却水的水质也提出了相应的要求。
纯水主要应用于各种电子产品的清洗，纯水的使用可以避免水中杂质对电子产品的污染。应用于电子厂房的纯水的主要特点不只是水的电阻率高，还对颗粒度、总有机碳（TOC）、总硅、溶解氧（DO）、以及各种离子的含量有不同的要求。
１ 工艺冷却水管道的选择
半导体、TFT-LCD等行业的工艺冷却水系统为避免工艺设备冷却盘管的结垢及堵塞，对工艺冷却水水质提出了要求。
以某半导体厂工艺冷却水设计水质为例：电阻率＞30 kΩ· cm硬度＜0.5德国度因此工艺冷却水管道的选择主要考虑两个方面的要求，一方面是对水质的要求；另一方面是对管道腐蚀的要求。
工艺冷却水管道主要有不锈钢管道及塑料管道两种。
（1）不锈钢管道
根据工艺冷却水的水质要求，SS304不锈钢管即可满足要求，但是半导体、TFT行业通常采用纯水制备过程中产生的反渗透（RO）出水作为工艺冷却水的补充水源，而RO出水根据纯水制备工艺流程的不同其酸碱度也有所不同。当水的pH值呈中性或弱碱性时，可采用SS304不锈钢，当水的pH值呈酸时（RO出水在不加碱的情况下通常呈酸性），需采用抗酸性好的SS304L不锈钢。
根据不同工程的调研发现，不锈钢管道的腐蚀均发生在接口处及管道的底部。分析其主要原因，接口腐蚀主要在于焊接过程中未采用氩弧焊接而造成的氧化层破坏，使氧化层下的不锈钢金属铬合物造成腐蚀。管道底部腐蚀主要是由于管道冲洗时采用自来水，而自来水中含有较多的余氯，冲洗后管道内的水未及时排空，造成了在局部管段的集水，当管道施工验收完毕后较长时间系统未投入运行，则容易造成不锈钢的氯腐蚀，不锈钢中的氯离子腐蚀是应力腐蚀，在“奥氏体不锈钢-CL”中，溶液中氧的存在是促进金属的钝化，而氯离子则破坏金属的钝化，同时进入裂缝的尖端，构成盐酸，使腐蚀加剧。
所以不锈钢管道选择时需考虑一定的腐蚀余量，应至少选用壁厚等级为Sch-10S级的产品，并采用正确的焊接方式，且在管道冲洗后应将管道内的水放空、吹干。
（2）塑料管道
根据工艺冷却水的水质要求，PVC管道即可满足要求。常用的PVC有两种，硬质聚氯乙烯（PVC-U）由聚乙烯单体聚合而成的一种热塑性高分子化合物；氯化聚氯乙烯（PVC-C）由聚氯乙烯树脂氯化得到的一种独特的聚合物。由于PVC管道有较强的耐腐蚀性，故而即使水质呈弱酸、弱碱性，也不会造成管道的腐蚀。
但塑料管道需注意工作压力的问题，由于工艺设备内的冷却管道管径小而造成了较大的水头损失，故而，工艺冷却循环水系统的工作压力较高，在管道的选择时应根据应力计算确定管道的压力等级。特别需注意的一点是管道的压力等级并不等于设计管道的允许工作压力。管道应力公式：
式中：P为管道允许的工作压力（MPa）；
d为管道外径（mm）；
e为管道壁厚（mm）；
C为设计系数；
σ为管道应力（MPa）。
以PN16 PVC-U管道为例，管径110 mm×8.1 mm，管道应力15.5 MPa，设计系数2.5，液体温度40℃。
由此可见虽然管道的压力等级为PN16，但该管道的允许工作压力为9.86 MPa。
因此，通常选择Sch80-PVC管应用于工艺冷却水系统。Sch-80为ASME（美国机械工程师协会）的壁厚标准，Sch就是“schedule”，管道的壁厚等级。Sch是设计压力与设计温度下材料的许用应力的比值乘以1000，并经圆整的数值。即：
Sch.＝P/〔ó〕t ×1000
式中：P为设计压力（MPa）；〔ó〕
t为设计温度下材料的许用应力（Mpa）。
管道表号（Sch）并不是壁厚，是一壁厚系列。
同一管径，不同的管道表号，其壁厚不同。Sch愈大者管壁愈厚。
PVC管道存在大口径管道难以采购，且施工困难的缺点，故而PVC管道通常可应用于小于DN100的支管，干管仍采用不锈钢管，两种管道采用法兰连接。由于小管径的Sch80-PVC管的价格较不锈钢管低，故而可节省投资。
随着新型管材的大量推广和应用，在应用时应特别 注意管道的腐蚀性问题及管道接口问题。由于工艺冷却水通常采用RO出水或软化水作为补充水源，其存在一定的腐蚀性，管道内壁必须有足够的抗腐蚀性。很多管道本身抗腐蚀性没有问题，但管道接口处理不好容易造成接口处的腐蚀。比如，钢衬不锈钢管道，接口不能保证水不与非不锈钢部分的完全隔离；钢衬塑管道、钢涂塑管道，无论是丝扣连接、卡环连接、沟槽连接还是法兰连接均不能保证外层金属与水的完全隔离。
２ 纯水管道的选择
电子超纯水通常为电阻率>15 MΩ·cm（25℃）的纯水，而此时电阻率已经不是重要的因素，需根据其他指标的要求进行具体分析。
（1）管材性能比较
选择管材的依据主要是管道的溶出物（见表1）及内表面光洁度。主要应用的管道有Clean-PVC管、洁净PP管、PVDF管几种。Clean-PVC管采用耐冲击硬质聚氯乙烯制造，其比普通PVC管含有较少的添加剂。从而减小了管道内壁的粗糙度（Clean-PVC管的表面粗糙度小于0.37 ?m，而普通PVC管的表面粗糙度在1.0 ?m）以及污染物的析出。制造商主要有“积水国际贸易有限公司（SEKISUI）”、“日本旭有机材株式会社（ASAHI AV）”。洁净PP管材质为(β)-PP-H均聚型聚丙烯，具有非常均一、致密的结构和出众的抗冲击强度。其高结晶度确保了极好的耐化学品性能，二氧化钛色素的使用进一步提高了此特性。其内壁粗糙度及污染物的析出性能与Clean-PVC接近。制造商主要有乔治.费歇尔管路系统有限公司（+GF+）。PVDF管材质为聚偏二氟乙烯，是一种高结晶度，高性能热塑性塑料，可用温度/压力范围广。其主要特性是力学强度高、韧性好、具有优异的耐磨性、热稳定性和介电性，其纯度高，能熔融成型，对于大多数化学品和溶剂都具有很好的耐腐蚀性、抗紫外线和核辐射性能好、耐候性好、耐生物菌类的作用、气体和液体阻隔性好、阻燃性好、发烟量少等优点。聚偏二氟乙烯是一种纯净的材料，它不含任何添加剂，且其表面光滑，粗糙度小于0.2?m。制造商主要有乔治·费歇尔管路系统有限公司（+GF+）、奥地利AGRU公司。
（2）管材选择 以几种典型电子洁净厂房用纯水进行比较（见表2）。
类似于6英寸半导体前工序、TFT-LCD的水质可选择Clean-PVC管或洁净PP管。
Clean-PVC管从80年代即应用于半导体行业，现在在纯水中得到了广泛的应用。其优点在于由于得到了广泛的应用，故而供应商都有一定量的库存，所以交货周期较短，安装技术也比较简单，通常进行半天的教室和现场培训即可。其缺点在于，管道的粘结和安装的质量。这也是众多的半导体厂中有大量的PVC管道系统失效和漏水问题的原因。PVC管路系统失效主要是粘结质量不好所造成的，PVC的连接方法主要是胶水粘接，这要求胶水能使粘接部位的表面软化，软化部位然后被压紧，它的粘接质量同操作人员的技术的相关性非常大，而且不同的人及不同部位的粘接质量一致性很差。粘接要求有足够的胶水被涂上并且均匀性要求非常好，管路和管件的粘接部位要非常干净且光滑，并且管路要求完全地插入管件。但是由于插入粘接的特性，实际粘接部位是看不见的，缺陷可能存在，并将对整个系统造成极大的风险。
由于PP是热熔焊接的，所以没有PVC那样担心的沾污，如粘接溶剂和其他有机溶剂等在PVC管道中经常使用的稳定剂。而这些粘接剂及有机溶剂会产生有机物沾污（TOC）。另外，PP管道的红外热熔焊接采用计算机控制避免了人工操作的质量参差不齐，并能对焊点进行100%的检查。这使得PP管道相对于Clean-PVC在安装质量上更有保证。但是PP管道在管路/管件的价格及安装费用上要高于Clean-PVC。
根据英特尔遍布全球的封装测试厂的报告，每年都有大量的PVC管路系统失效和漏水问题，失效是由多种原因引起的，其中就包括不适当的粘接，缺少支撑，安装过程中没有对准所引起的冲击等。因此在英特尔新建的封装测试厂已开始广泛采用洁净PP管取代Clean-PVC作为首选管材。
类似于8英寸半导体前工序或更高水质要求的以PVDF管道为主。
如表2所示，8英寸半导体对纯水水质指标的要求相当严格，Clean-PVC及洁净PP已不能满足其要求，而PVDF管道的溶出物及管道内壁光洁度都远强于Clean-PVC及洁净PP，故而只能选择PVDF管道。在国内的半导体生产中也有8英寸采用Clean-PVC管道的成功案例，但经过实测分析后发现，这类生产厂的产品都是从6英寸升级至8英寸的，也就是在6英寸纯水管道系统运行若干年后升级为8英寸的，而Clean-PVC管路系统经过长时间运行后，其溶出的离子呈逐步减少的趋势。以某电子厂为例，一期厂房纯水系统未设置专门的除TOC紫外线灯，仅依靠制备过程中对TOC的去除，在运行了若干年后，其回水管道TOC可以达到15ppm，而二期新建的纯水系统，设置了专用的除TOC紫外线灯，在系统开始运行阶段的站房出口TOC，也只有50 ppm。正是由于这种特性，所以纯水系统在投产前需经过相当长时间的冲洗运行。所以在从6英寸升级到8英寸的生产中，经过若干年冲洗的Clean-PVC管道也是有可能达到使用要求的。而PVDF管道可以在短时间内冲洗到较低的指标，如表3所示。为了节省初投资，纯水回水管道可以采用Clean-PVC或者洁净PP管代替PVDF，由于纯水回水需经过抛光系统的再次处理，所以即使回水中有较多的溶出物也不影响供水的水质，只是会影响抛光系统的维护费用，但长时间运行后维护费用的差别会逐步减小。
３ 结论
综上所述，笔者认为，对水质有较高要求的电子洁净厂房的工艺冷却水，管道应首选Sch-10S级不锈钢管及Sch80-PVC管。
类似6英寸半导体前工序及TFT-LCD厂房的水质，可使用Clean-PVC与洁净PP管道，但洁净PP在连接方式及施工质量上有明显的优势，故而，洁净PP管可以代替Clean-PVC在纯水系统管道中得到更广泛的应用。
类似8英寸及12英寸半导体厂房的水质，需采用PVDF管道作为首选。由6英寸升级到8英寸半导体水质的管道系统，可采用已运行多年的Clean-PVC管路系统而不必更换成PVDF管路系统。
对医药纯化水管道系统设计的探讨
摘要：制药纯化水循环管路是一种特殊供水系统，药典对其微生物有控制要求，作者在循环管路的流速设计，在线紫外线的选型、照射剂量的控制，周期消毒系统优缺点的比较从理论进行了探讨，并在实践中求证，最后确定了流速的设计依据、提出了在线和周期消毒系统的选型观点，从而使供出的纯化水保证最低的微生物水平。
关键词：纯化水循环管路、循环流速、中压紫外灯、热水周期消毒
纯化水是制药工业生产中极其重要的一种原料，它必须符合药典标准， 根据中国药典、欧盟药典、美国药典等 ，纯化水在总有机碳、细菌内毒素、微生物限度、PH、电导、易氧化物、重金属、硝酸盐、亚硝酸盐、氨等指标上有控制，这些指标中除了微生物、细菌内毒素二个指标以外，可以通过制水工艺来得到控制，当纯化水在输送的期间，微生物在适宜的环境中就会生长，从而细菌内毒素增加。纯化水通常是连续生产的原料，难以在使用前安批次发放；微生物检查结果滞后于水的使用。为了确保纯化水的质量，设计一个能保质保量输送纯化水 的管道系统是极其重要的。
纯化水循环管路系统包括卫生级供水泵、在线消毒系统、定期消毒系统、管路、阀门、多种传感器和用水点等组成。
细菌存在于纯化水输送的循环管道系统中，为了控制微生物的生长，我们在设计和施工中采取了6个方面的措施，1：尽量维持高的管道流速。2：使用光滑表面的管道。3：安装在线紫外线消毒和周期消毒装置 。4：使用卫生级的阀门。5：将死角和隐蔽处减到最少，例如：使用T型隔膜阀，几乎没有死角。6：以ASME BPE的标准进行施工。我们在设计纯化水管道系统时从以下几个方面来统筹考虑使微生物不宜在管道中繁殖。
一：纯化水管道流速的设计
纯化水输送管道系统应采取循环方式⑴，所有使用点都处在这一个循环管道上，管道内合理的流速设计有利于微生物的控制。从纯水泵以一定量的纯化水送出以后，通过循环管路到达各个使用点。当输送管为同一管径时，随着各使用点取水增加，越到管道后面，其管道内的流量就越小，其流速也越小，存在低于最低设计流速的风险，所以循环管道使用同一直径管道对纯化水系统是不合适的。一般设计选择渐变缩小管径，以便保证其后面管道也有较高的流速。但是，随着用水负荷的变化，有时会因为在循环管道上会增加使用点，而渐变缩小的管道又不能满足使用点的流量。简化管道流速匹配设计，常常把循环管道直径设计成二个管径，所有使用点前设计成一个较大直径的管道，最后一个使用点以后设计成较小管径的管道，这段管道我们称之为回水管道。
流体在管道内流动，从流体力学上可分成二种流动状态⑵，一种称之为层流（滞留），流体质点的运动迹线成轴向有条不紊运动，流体处于这样的流动状态下其雷诺数（Re）小于2300。另一种称之为湍流，流体质点的运动迹线不仅有轴向流动，同时又有径向流动，流体处于这样的流动状态下其雷诺数大于4000。流体的雷诺数处于2300~4000时，其流动状态为过渡状态，也称之为不稳定状态，由于流体的粘度不同，其过渡状态的雷诺数也不同，当雷诺数超过了10000以上所有流体都处在湍流状态。只有流体真正处于稳定的湍流状态下，流体中的质点才不至于停留在管壁上，由于微生物的分子量要比水分子量大得多，即使管壁处的轴向流速为零m/sec，而管壁处的径向流速不为零m/sec，此时管壁处微生物的动量大于管壁处水的动量，处于稳定状态的湍流中的微生物不易滞留在管壁上生长，在管壁上不易形成生物膜。所以雷诺数大于10000是设计纯化水管道管径的必需达到的条件。
ISPE指南中指出防止营养物聚集和细菌黏附在管壁所需要的流速要超过3ft/s或雷诺数大于湍流值⑸。从纯化水管道实际运行来看，当在大量用水的生产期间，保证管道中大于3ft/s流速或更高流速很容易做到，但是在不生产期间或低流量运行时，由于送出水管管径较大，在回水管道中的流速已经到达了水流速的上限时，送出水管的流速也达不到3ft/s。研究表明在低于3ft/s的流速，雷诺数达到20000以上的较低流速在全球许多大的制药公司普遍采用，并能保证管道中 不利于微生物附着生长的状态⑹。因此，以20000雷诺数以上为目标来设计送、回水管道的管径和流量更符合实际的需要 。
二：在线紫外线消毒器的选型
在纯化水循环系统中安装在线紫外线消毒器主要是杀灭从制水系统中进入的微生物和循环水流中滋生的微生物，保证供出纯化水的微生物在规定的质量标准下。目前大部分的循环系统中都安装254nm的紫外线消毒器。
1：紫外线的杀菌原理
典型的微生物结构如图（1）所示，微生物的体内都含有RNA(核糖核酸)和DNA（脱氧核糖核酸），而RNA和DNA的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酸链，它对紫外光具有强烈的吸收作用。紫外线杀菌的原理一般认为它与破坏细胞内代谢、遗传、变异等现象起着决定性作用的核酸相关，波长在200~300nm之间的紫外线有杀灭作用，其中以254nm波长的紫外线灭菌效果最好。这是因为细胞中的DNA（脱氧核糖核酸）核蛋白的紫外吸收峰值正好在254~257nm之间⑶。
2：中、低压紫外杀菌装置
紫外线灯管一般常用低压灯管和中压灯管二种，低压紫外灯管管内气压<103Pa,杀菌用的紫外灯是发出254nm单色紫外光，单只灯管功率小于100W；中压紫外灯管管内气压104~106Pa,200nm~300nm多谱段连续紫外光输出，单只灯管功率高达7000W。微生物经过254nm的紫外光照射以后，其DNA就发生了变化，如图（2）、图（3）所示，紫外线灭菌器不能100%的把菌杀灭，低压灯管的杀菌效果常常以99.9%来作为衡量指标，或者说是3-log的去除。一些没有杀灭的微生物（受到损伤的），经过一定时间以后，其DNA会自我修复，所以传统的低压紫外线消毒能控制微生物的数量而无法确保完全杀灭微生物。
图（1） 微生物典型结构
图（2） 紫外线照射前和照射后的DNA结构
图（3） 微生物经低压紫外线照射后仅破坏DNA
从理论方面谈，细菌、病菌和病毒长期暴露在太阳光下面（日光中包括紫外线），几千年的时间，这些细菌、病菌和病毒必然产生对紫外线产生一些抗体，这种抗体在这里被人们称为活化酶。活化酶存在于细菌和病菌的细胞内，一旦细菌和病菌的DNA 受到损伤，这种活化酶就会发挥功效，帮助受损部分迅速恢复成原来的状态。这样一个反应过程被称为细菌和病菌的复活反应，在有光的情况下此种反应能进行的非常迅速 ，但同时也会发生在黑暗的状况下。而多谱段中压紫外线在作用于细菌和病菌的DNA 和RNA 的同时，也作用于这种活化酶，理论上有可能彻底杀灭生长状态的微生物 。实际试验数据也证明了这种理论，2002 年加拿大科学家曾经在实验室做个这样一个对比试验，如图（4）试验在完全相同的设计实验条件下进行，试验结果有效：
图（4） 经低压和中压紫外线照射后微生物的光复活的对照试验
实验前，培养皿中均有 这个数量级的大肠杆菌，经紫外线照射后，大肠杆菌迅速下降 。试验显示，受到低压紫外线照射后的大肠杆菌迅速的复活和再生，能反弹至 数量级（有光条件下）。而受到中压紫外线照射后的大肠杆菌，无论是在有光或是黑暗的情况下，复活和再生反应都完全无法进行。因此，从上述试验结果提示 ，中压紫外线技术是一种比低压紫外线更持久的，更有效的杀菌技术， 如图（5）所示。
有些微生物在254nm不敏感，但是由于中压紫外灯管发出多谱段紫外光，所以对一些254nm不敏感的菌也有很好的杀菌效果，如图（6）所示。由于是多谱段紫外光，185nm的紫外线对TOC（总有机碳）有降解作用。多谱段紫外光对循环管道用臭氧、双氧水等进行灭菌后的残留有分解作用。
图（5） 微生物经中压紫外线照射后不仅破坏DNA还破坏其他组织
图（6） 不同波长紫外线对不同微生物杀菌效率曲线
3：光强检测
紫外灯管实际点燃功率对杀菌效率影响很大，随着灯点燃时间的增加，灯的辐射能量随之降低，杀菌效果亦下降，所以紫外灯通常是点燃8000小时以后就下降到原来照射能量的60%以下。工厂以点燃8000小时和紫外灯相对指示强度表到60%以下作为更换灯管的依据。
杀菌效果是由微生物所接受的照射剂量决定的，表一是不同微生物对于紫外线辐射剂量的要求。
表一
从上述公式看出，照射剂量不仅与紫外灯管的功率有关，同时与水的流量有关，流量越大，停留时间越短，照射剂量越小。按照紫外装置上的相对指示强度显示器显示的数值仅能反应紫外灯管的强度，并不能代表照射剂量。当瞬时纯化水用量增大时，相对指示强度就不能准确的反应杀菌效果。从表一和大量的实验数据总结出，以30mj/cm2的绝对照射剂量，更能保证纯化水在线杀菌效果。当紫外灯管从开始使用以后，其照射功率不断下降，特别是到接近寿命的终了时，在大水流量使用时照射剂量就会达不到30 mj/cm2，在控制显示系统上设定一个大于30 mj/cm2的警报值，提醒维护人员更换灯管，使得纯化水的运行一直在30 mj/cm2以上的安全剂量上运行。中压紫外灯管功率大、价格高，以30 mj/cm2的绝对照射剂量来决定更换灯管的指标，就废弃了8000小时更换灯管的指标，提高了灯管的利用率，节约了成本。利用在线紫外线最大有效的杀灭微生物，保证纯化水循环管道内持续受控是有积极意义的。
三：系统周期杀菌装置
系统运行一个周期以后，根据系统微生物的耐受限度通过验证来确定周期性的消毒是有必要的。系统定期消毒分成热消毒 和化学消毒 二类。
热消毒可以是80°C的巴氏消毒 ，化学消毒有臭氧、双氧水消毒等。
消毒的过程和目的是消毒介质的渗透、细菌的消灭、去除，使系统的微生物污染数量下降到可接受水平 。
当系统使用不锈钢管道来输送纯化水，80°C的巴氏消毒相对与化学消毒有更多的优点。在巴氏消毒过程中有在线的温度控制，可以监控管壁及设备的温度，连续的温度记录简化了消毒确认，消毒以后无需进行消毒介质残留量的测定。消毒过程是自动操作，所以消毒可以在常规工作时间之外进行且不需要操作员在场。绝大部分生长态的微生物不耐热，而且热具有很强的穿透能力，在足够长时间下传递至系统中的垫圈、 隔膜阀片的小缝隙等化学消毒剂难以有效到达的部位，对这些部位的消毒效果是化学消毒剂无法相比的。1%的双氧水需30分钟起到消毒效果，而60°C的热水只需10分钟可到达消毒效果⑻。分析数据表明热水在该消毒方式检测数值以下比1%的双氧水去除存活的微生物数目更有效⑼。用双氧水灭菌以后5~6天后微生物数目开始不断反弹，用热水消毒（每30天消毒一次）微生物数目7个月后保持在零或接近零⑽。
随着科技的不断发展，国外已经用PVDF⑺作为纯化水的输送管道，需要用臭氧、双氧水等来进行定期消毒 。
一个好设计同时需要一个好的安装才能达到期望的目标 。目前在我国还没有一个生物工艺装备（Bioprocessing Equipment）的施工规范⑷，因此采用美国的ASME BPE标准是有必要的。
四：纯化水系统设计实例
2008年我们对一个大输液生产的纯化水循环管道进行了改造，系统从建成到至今一直保持微生物在最低水平下，并稳定运行二年以上。图（7）
图（7） 华瑞制药大输液生产系统纯化水循环管路
管道流速设计
2
中压紫外线装置的使用
和杀菌剂量的控制
图（8） 高流量时紫外线照射剂量图
图（9） 低流量时紫外线照射剂量
从图8、图9对比看出，随着泵输出流量从22.6 /h下降到11 /h时，紫外线剂量从59 上升到141 ， 紫外线灭菌装置的照射剂量是随送出的水流大小连续变化，我们设定紫外线灭菌装置的报警值为40 ，最低限度值为30 。
3
实际微生物的状况
2009年改造完成了一个22（立方米/小时）纯水站和输送循环管道；2016年继续按照上面的理论改造完成了一个13（立方米/小时）纯水站和输送循环管道。二个纯水站的各个取样点实际微生物状况都在0和1cfu/1ml。其中1cfu/1ml是极少数，也就是说各个取样点的微生物是0cfu/1ml。
超纯水方案全解析
原水水源：自来水，原水水质检测报告如下：
序号 |
指 标 |
单 位 |
结 果 |
1 |
色度 |
度 |
＜5 |
2 |
浊度 |
NTU |
0.48 |
3 |
臭和咪 |
无 |
|
4 |
肉眼可见物 |
无 |
|
5 |
氟化物 |
mg/l |
0.08 |
6 |
氰化物 |
mg/l |
＜0.002 |
7 |
砷 |
μg/L |
0.53 |
8 |
硒 |
μg/L |
无 |
9 |
汞 |
μg/L |
无 |
10 |
镉 |
μg/L |
＜0.6 |
11 |
六价铬 |
mg/L |
＜0.004 |
12 |
铅 |
μg/L |
＜10 |
13 |
银 |
mg/L |
无 |
14 |
硝酸盐氮（以氮计） |
mg/L |
0.18 |
15 |
氯仿 |
μg/L |
11.7 |
16 |
四氯化碳 |
μg/L |
1.5 |
17 |
总硬度 |
mg/L（以CsCO3） |
102 |
18 |
苯并芘 |
mg/L |
无 |
19 |
滴滴涕 |
μg/L |
无 |
20 |
六六六 |
μg/L |
无 |
21 |
铁 |
mg/L |
0.011 |
22 |
锰 |
mg/L |
＜0.0001 |
23 |
细菌总数 |
个/ml |
0 |
24 |
大肠杆菌 |
个/L |
0 |
25 |
PH |
7.92 |
|
26 |
铜 |
mg/L |
＜0.003 |
27 |
锌 |
mg/L |
＜0.0006 |
28 |
挥发酚（以苯酚计） |
mg/L |
＜0.002 |
29 |
阴离子合成洗涤剂 |
mg/L |
＜0.05 |
30 |
硫酸盐 |
mg/L |
12.8 |
31 |
氯化物 |
mg/L |
3.7 |
32 |
溶解性总固体 |
mg/L |
无 |
33 |
余氯（出厂水） |
mg/L |
0.8 |
34 |
余氯（管网水） |
mg/L |
无 |
35 |
总（α）放射性 |
Bq/L |
无 |
36 |
总（β）放射性 |
Bq/L |
无 |
本系统根据用户工艺情况有3种水质,水量要求分别如下:
1)超纯水(终端出水)：使用量25m3/h(循环附加量按40%)；
2)纯水(EDI出水)：使用量4m3/h(循环附加量按50%)；
3)软化水（二级反渗透出水）：使用量8.0m3/h。
1)超纯水水质要求见下表
序号 |
项目指标 |
单位 |
水质要求 |
备注 |
1 |
电阻率 |
MΩ·cm |
≥18.1， 25℃ |
在线检测 |
2 |
颗粒度≥0.5μm |
个/mL |
<1500 |
|
3 |
活菌 |
Cfu/100ml |
≤1 |
|
4 |
TOC |
ppb |
≤5 |
|
5 |
溶解氧 |
ppb |
≤5 |
|
6 |
溶解SiO2 |
ppb |
≤1 |
|
7 |
总SiO2 |
ppb |
≤2 |
|
8 |
蒸发残余物 |
ppb |
≤1 |
|
9 |
水量和水温 |
M3/h |
25.0(20±2℃) |
|
10 |
水压(P站房内) |
Mpa |
0.4±0.05 |
2)纯水(EDI出水)水质要求见下表
序号 |
项目指标 |
单位 |
水质要求 |
备注 |
1 |
电阻率 |
MΩ·cm |
≥5， 25℃ |
在线检测 |
2 |
水量和水温 |
M3/h |
4.0(20±2℃) |
|
3 |
水压 |
Mpa |
0.4±0.05 |
3)软化水(二级反渗透出水)水质要求见下表
序号 |
项目指标 |
单位 |
水质要求 |
备注 |
1 |
电阻率 |
μs/cm |
≤6， 25℃ |
在线检测 |
2 |
水量和水温 |
M3/h |
8.0 |
|
3 |
水压 |
Mpa |
0.4±0.05 |
控制系统采用PLC+上位机方式实现自动控制。系统可实现现场就地和控制室集中控制两种操作方式，系统可进行自动与手动运行方式的切换。
卖方负责纯水站设计、施工、制造、包装、运输、安装和调试，工程范围包括：超纯水系统、循环回流系统。
工艺给水接自厂房内现有给水管道；
工艺排水通过地沟或埋管排至室外排水井，埋管可由业主提供；
压缩空气接自厂房内现有的压缩空气储罐；
氮气管道由业主接至纯水站内1米处；
车间内动力与照明用电接自值班室内业主提供的总配电柜；
上位机与中央控制系统网络接口标准采用Lon works网络标准，符合Lon Talk协议；接口设在厂房轴线处；
再生间设排风扇通风；
室内采暖设计标准：值班室20℃，水站内15℃；
室内照明设计标准：值班室75LX，水站内50LX；
压缩空气系统与氮气系统设连通控制阀，当水站内压缩空气系统压力低于设定值时，控制阀自动开启，氮气进入压缩空气系统。连通处设在氮气调压阀前，氮气压力＞0.6 MPa，本公司负责连通控制阀系统，业主负责提供调压阀。
纯水站所需的外部公用条件如下：
1)电力消耗：380V/220V±10%，三相，50Hz，80KVA。
2)原水：正常水量17.5m3/h，最大水量54m3/h（多介质过滤器反洗时），压力≥0.2 MPa。
3)仪表空气：压力0.6-0.7MPa，最大流量0.3Nm3/min。
4)氮气：压力0.1-0.2 MPa(调压阀后)，纯度：99.9995%，最大流量：0.3Nm3/min，历时3-5秒。
5)反渗透浓水排水：8 m3/h。
6)化学品及投加量
序号 |
名称 |
型号 |
外观形态 |
标准 |
有效成分 |
投加量 |
1 |
碱式氯化铝 |
PAC |
淡黄色液体 |
国标 |
10-11%Al2O3 |
3-5ppm |
2 |
阻垢剂 |
PTP0100 |
无色液体 |
厂商标准 |
8倍浓缩液 |
1ppm |
3 |
氢氧化钠 |
化学纯 |
固体 |
国标 |
10-15ppm |
|
4 |
食盐 |
化学纯 |
白色固体 |
国标 |
||
5 |
氢氧化钠 |
分析纯 |
白色固体 |
国标 |
||
6 |
盐酸 |
分析纯 |
国标 |
36-37% |
工艺流程图详见见附图，主要工艺路线如下：
原水→原水箱→原水泵→氧化剂加药装置→UF装置→UF原水箱→RO原水泵→还原剂加药装置→5μm保安过滤器→阻垢剂加药装置→一级高压泵→一级反渗透膜组→一级RO产水箱→NaOH加药装置→二级高压泵→二级反渗透膜组→RO产水箱→RO增压泵→TOC去除器→脱氧膜组1→EDI装置→氮封EDI产水箱→超纯水泵→TOC去除灯→抛光混床→终端精密过滤器→超纯水使用点。
用水点1：纯水泵1→换热器→TOC去除器→脱氧膜组2→一级抛光混床→二级抛光混床→终端滤器→去用户终端工艺用水点
用水点2：→纯水泵2→TOC去除器→精滤器→去用户其它工艺用水点
用水点3：→二级RO产水箱→去用户其它工艺用水点
工艺流程分为超滤预处理系统+反渗透初除盐系统+EDI精除盐系统+循环精处理系统四部分，即UF+RO+EDI+循环精处理 。各部分功能简述如下：
超滤预处理系统作为反渗透的前处理，主要目的是去除原水中的悬浮物、胶体、色度、浊度、有机物等妨碍后续反渗透运行的杂质。原水为自来水，水温受季节变化的影响较大。
预处理的设备主要包括原水箱、原水泵、板式换热器、氧化剂加药装置、超滤装置（UF）和反洗泵等。
预处理的主要处理装置为超滤装置。超滤膜分离技术具有占地面积小、出水水质好（出水SDI15小于3）、自动化程度高等特点。本系统采用超滤作为除盐系统的预处理，超滤膜采用材质为PVDF的中空纤维，其表面活化层致密，支撑层为海绵状网络结构，故耐压、抗污染、使用寿命长，且能长期保证产水水质， 对胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌、大分子有机物具有良好的分离能力。
超滤装置采用全流过滤、频繁反洗的全自动连续运行方式，运行30分钟，反冲洗30秒。气洗时间间隔为24--48小时。系统采用PLC控制。化学清洗频率2～3个月，化学清洗时间10分钟，和反渗透共用一套化学清洗系统。
l）UF主要特点
1）中空纤维外表面活化层孔隙率高，故纤维单位面积产水量大；
2）中空纤维强度高，采用反向冲洗和气济工艺，使组件可在全流过滤状态下工作，化学清洗周期大大延长：
3）UF装置操作成本低；
4）UF装置操作和维护简单。
2）超滤系统技术先进性
1）过滤膜采用PVDF，化学性能稳定，耐酸碱，易清洗。
2）膜表面经过亲水改性，水通量大，水量衰减小。
3）外压式中空纤维膜，耐压高，寿命长。
4）外压式运行方式与内压式膜．相比，进水条件宽，截留物不易堵塞进水流道，当原水悬浮物含量高时，不会象内压式那样造成污染物浓缩并堵死在丝的中空通道中。外压式膜即使在原水悬浮物含量较高的情况下，也能进行全流过滤，而内压式则必须采用循环错流过滤，水回收率低，动力消耗大。
5）采用气水混合反冲洗方式，反洗效果好，性能恢复能力强。
6）超滤作为反渗透预处理同常规的过滤工艺相比具有以下优点：
●过滤水质显著提高，大大延长反渗透的清洗周期，减少反渗透系统的投资量和运行费用
●只需一步处理，减少运行费用，提高效率减少了化学药剂投加量
采用超滤系统作为反渗透的预处理，系统可适应较大范围的进水水质变化，浊度小于50的情况下均可使用，且产水水质较好，产水SDI15值小于3。超滤的采用可以更有效地保护反渗透装置，使反渗透膜免受污染，使用寿命可从3年延长至5年，甚至更长时间；同时可提高反渗透膜的设计水通量，即在产水量不变的前提下可减少膜的使用数量，从而减少反渗透装置的设备投资。超滤装置的运行工况：
l）设计温度：25℃
2）设计进水量：30 m3／h／套
3）设计产水量：28m3／h／套
4）系统回收率：≥95％（三年内）
5）组件清洗周期：2～6个月／次
反渗透初除盐系统承担了主要的脱盐任务。反渗透系统设备包括超滤产水箱、UF水增压泵、还原剂加药装置、阻垢剂加药装置、NaOH加药装置、5μm保安过滤器、高压泵、反渗透膜组等。
在反渗透高压泵前加入还原剂，用以还原水中的氧化剂，如剩余氯［CI］，使水中的剩余氯［CD＜0.1mg／L，使RO进水满足RO装置的进水要求。
阻垢剂加药系统在反渗透进水中加入阻垢剂，防止反渗透浓水中碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙等难溶盐浓缩后析出结垢，堵塞反渗透膜。从而损坏膜元件的应用特性，因此在进入膜元件之前设置了阻垢剂投加装置。阻垢剂是一种有机化合物质，除了能在朗格利尔指数（ LSI）=2.6情况下运行之外，还能阻止SO2-的结垢，它的主要作用是相对增加水中结垢物质的溶解性，以防止碳酸钙、硫酸钙等物质对膜的阻碍，同时它也可以降低铁离子堵塞膜的微孔。
本系统推荐使用进口复合阻垢剂，它具有：
1）抑制析出作用。
2) 分散作用。
3）晶格扭曲作用。
4) 络合作用。
在二级反渗透高压泵前加入NaOH，用以调节其进水pH值，不仅可以提高RO装置对盐离子和TOC的脱除，而且能使RO产水的pH值满足IONPURE的EDI装置进水要求。
反渗透系统主要去除水中溶解盐类，同时去除一些有机大分子，前阶段未去除的小颗粒等。包括5μm保安过滤器、高压泵、反渗透装置、反渗透清洗系统等。本工程中，拟采用陶氏公司的BW30－400型反渗透膜，单根膜脱盐率可大于 99. 7％。
预处理系统产水进入反渗透膜组，在压力作用下，大部分水分子和微量其它离子透过反渗透膜，经收集后成为产品水，通过产水管道进入后续设备；水中的大部分盐分和胶体、有机物等不能透过反渗透膜，残留在少量浓水中，由浓水管排出。
在反渗透装置停运时，自动冲洗3～5分钟，以去除沉积在膜表面的污垢，使装置和反渗透膜得到有效保养。
反渗透膜经过长期运行后，会积累某些难以冲洗的污垢，如有机物、无机盐结垢等，造成反渗透膜性能下降。这类污垢必须使用化学药品进行清洗才能去除，以恢复反渗透膜的性能。化学清洗使用反渗透清洗装置进行，装置包括一台清洗液箱、清洗过滤器、清洗泵以及配套管道、阀门和仪表。当膜组件受污染时，可以用它进行RO系统的化学清洗。反渗透装置的运行工况：
1）设计温度：25℃
2）设计进水量：56m3／h
3）设计产水量：
一级反渗透产水量：48m3／h
二级反渗透产水量：38.5m3／h
4) 系统回收率
一级反渗透回收率：≥75％（三年内）
二级反渗透回收率：≥80％（三年内）
5）系统脱盐率: ≥ 97％（三年内）
6）组件清洗周期：3～6个月／次
EDI精除盐系统主要功能是为了进一步去除水中的离子。EDI精除盐系统设备主要包括RO产水箱、RO水增压泵、紫外光杀菌器、脱氧膜装置、EDI装置等。
脱氧膜装置采用脱氧膜2级串联，配置真空泵，以抽真空和氮气吹扫同时进行的方式，去除水中的CO2和溶解氧，装置出力32m3／h,，满足系统出水溶解氧＜5ppb的要求。
EDI技术是将电渗析和离子交换相结合的除盐新工艺，该设备取电渗析和混床离子交换两者之长，弥补对方之短，即可利用离子交换做深度处理，且不用药剂进行再生，利用电离产生的H+和OH-，达到再生树脂的目的。
IONPURE装置主要技术参数：
l）设计进水量：30.5 m3／h
2）设计产水量：29.0 m3／h
3）回收率：≥90－95％
4）产水电阻率：≥16MΩ.cm
EDI的如下特点：
1）可连续生产符合用户要求的合格超纯水，产水稳定;
2）无需化学药品进行再生，没有化学物排放，属绿色环保产品;
3）结构紧凑，占地面积小，制水成本低;
4）出厂前完成装置调试，现场安装调试简单;
5）运行操作简单，劳动强度极低，培训容易
6）模块化组合，便于系统水量的调整;
7）运行电压低能耗小。
循环精处理系统主要功能是为了保证系统出水的水质、水量的稳定性以及各项指标在通常状态下满足业主要求，本系统水量循环比例为1.5。系统设备主要包括氮封EDI产水箱、纯水泵、电加热器、TOC去除器、抛光混床、树脂捕捉器、终端精密过滤器和终端超滤等。
脱氧膜装置采用脱氧膜2级串联，配置真空泵，以抽真空和氮气吹扫同时进行的方式，去除水中的CO2和溶解氧，装置出力 23.0 m3／h，溶解氧去除率 99.96％， CO2去除率92.30％。满足系统出水溶解氧＜5ppb的要求。
TOC去除器的主要功能是利用185μm 波长紫外线将水光解成氢氧根离子和氢离子，氢氧根离子能氧化和裂解有机物，使其被氧化形成碳酸氢根离子后，被后续混床去除。TOC去除器出力23.0m3／h，TOC可减少到5ppb以下。
设置抛光混床是为了进一步去除超纯水循环系统中可能引入的微量离子，保证出水电阻率 ＞ 18.1MΩ.cm，以满足用户要求。抛光混床内装填的树脂为超纯水级树脂，失效后无需再生，直接更换。更换周期约为6～8个月。
本系统采用精密过滤器及滤芯组件，此过滤器能有效截留超纯水中的微细颗粒，保证出水水质。
系统中的控制对象主要是开关量，涉及到的控制对象除了开关阀以外，主要是泵设备的控制。也就是说系统是一个以开关量控制为主的系统；所以本控制系统采用可编程逻辑控制器（PLC）完成电气和仪表部分的自动控制，同时可显示工艺过程中的主要监测指标以及系统运行状态。
根据系统特点，把工艺流程分为预处理系统、反渗透系统、精处理系统、循环精处理四部分。采用PLC集中控制。
PLC即可编程逻辑控制器，它根据编制的程序以及采得的数据信息进行逻辑运算，并将运算结果通过信号输出到执行机构来控制系统设备的运行。
采集的数据信号（如流量、液位、阀门和马达的反馈信号等）通过开关量输入、模拟量输入等卡件传送至中央处理器CPU，CPU经过逻辑运算，将运算结果通过开关量输出、模拟量输出等卡件以及配合的外围电路，驱动执行机构（如阀门、马达等），用户将编制的程序下传至CPU，CPU按用户指令进行运算，实现可编程控制。
原水泵、超滤反洗泵、UF水增压泵、RO水增压泵、EDI水增压泵等均根据相应的水箱液位控制后停，同时联锁整个系统设备的启停。
RO装置的高压泵进出口均装有低压和高压保护开关。当供水量不足使高压泵入口的水压低于某一设定值（通常为 0.1MPa）；会自动发出信号停止高压泵运行，保护高压泵不在无水情况下工作。当系统因其它的原因或误操作，使高压泵的出口压力超过某设定值时（通常为2.0MPa），高压泵出口压力保护会自动切断高压泵供电，同时停运相应的RO装置，保护系统设备不受损害。
对于配比加药的控制，本系统是根据对应反渗透装置的启停控制对应计量泵的启停，从而实现定量投加。
氧化剂、还原剂、阻垢剂计量泵和对应的工艺流程泵联锁启停。
超滤装置的启动、运行、反洗、气洗、正洗、停机备用等过程均可由PLC实现自动控制。同时，设置一块就地仪表盘和一块就地操作盘，在就地盘上可读出其有关工艺参数，以及能在就地操作盘上操作相关的水泵和自动阀门。对重要参数如流量等设有在线检测仪表，并设定有超限报警功能。
RO系统的启动、运行、冲洗、停机备用等过程均可由PLC实现自动控制。同时，RO系统还设置一块就地仪表盘和一块就地操作盘，在就地盘上可读出RO有关工艺参数，如电导率、流量、pH值、压力等；以及能在就地操作盘上启停RO进水高压泵及相关的自动阀门。对重要参数如流量、电导率、pH值、压力等设有在线检测仪表，并设定有超限报警功能。
当RO投入运行时，为了防止高压泵突然启动升压，产生对RO膜元件的高压冲击破坏反渗透膜，在RO装置的高压泵出口至RO膜组件间设置一个漫开阀门，由可编程序控制器（PL）控制打开阀门，使反渗透膜元件逐渐升压至一定的压力。在RO停止使用时，应用原水对RO膜组件自动冲洗3～5min左右，以避免浓水中的高浓度盐类在RO膜表面沉积结垢而影响膜的性能。
EDI装置的启动、运行、停机备用等过程均可由 PLC实现自动控制，同时， EDI装置还设置一块就地仪表盘和操作盘。对 EDI系统的重要参数如电阻率、流量等设在线检测仪表，并设定有超限报警功能；可在就地操作盘调节整流器电流、浓水泵及相关的自动阀门。
控制系统硬件组成包括1套可编程控制器（PLC）和1台程控柜构成的控制系统。PLC采用性能可靠、广泛应用于工业控制领域的产品。
我公司在大量实践运用的基础上开发的控制软件，能为系统的运行和保护提供可靠的工作程序。
（1）PLC应用软件：运行于PLC，实现各种控制功能。
（2）监控软件：基于WINDOWS9X／NT平台，功能强、使用简单、运用可靠的软件。作为人机界面，用于操作、调试人员监视装置运行状态、控制现场设备的接口。
现场仪包括温度、压力、液位、流量、在线分析仪表和控制阀等。分析仪表有电导率、pH表等检测仪表
现场仪表的选型原则是满足工艺要求、质量可靠。
超纯水站用电设备电压等级为380／220VAC。设低压配电柜即MCC柜，向超纯水工艺系统动力设备供电。
电机采用自动／手动两种操作方式。集控操作在PLC相统一进行，控制由PLC实现。控制室上位机用于监控电气设备的运行状态、参数、电气设备故障报警等。
所有电动机分均设有就地操作按钮。
防雷：根据有关规程、规范，接入全厂避雷系统。
接地：根据有关规程、规范、所有需要保护接地的电气设备均可靠接入相应的接地系统。主要包括配电装置、PLC装置、机电设备、控制盘柜等。
1.）原水箱
数量 |
：1台 |
容积 |
：20m3 |
材质 |
：PE |
附件 |
|
液位开关 |
：3个 |
水位控制阀 |
：1台 |
制造商 |
2.）原水泵
数量 |
：3台 |
规格 |
：Q=30m3/h H=0.40MPa |
材质 |
：304SS |
制造商 |
： |
附件 |
|
压力表 |
：3个 |
3.）保安过滤器（50μm）
型式 |
：立式圆筒 |
数量 |
：2台 |
正常出力 |
：30m3/h |
设计压力 |
：0.6MPa |
壳体材料 |
：304SS |
滤芯材料 |
：PP |
过滤公称精度 |
：50μm |
制造商 |
|
附件 |
|
压力表 |
：4台 |
取样阀 |
：1台 |
4.）氧化剂加药系统
4.1)加药箱
数量 |
：1台 |
容量 |
：200L |
材质 |
：PE |
附件 |
|
液位开关 |
：1台 |
制造商 |
4.2)加药泵
形式 |
：隔膜式 |
数量 |
：1台 |
流量 |
：9.5L/h |
出口压力 |
：0.69 MPa |
材质 |
：PVC |
制造商 |
|
附件 |
：底阀、多功能阀、PE管 |
5.）超滤装置
数量 |
：2套 |
设备出力 |
：30m3/h |
设计压力 |
：≤0.6 Mp a |
工作温度 |
：5－40℃ |
UF膜元件 |
|
型号 |
： |
材料 |
：PVDF |
型式 |
：中空纤维膜 |
过滤型式 |
：外压式 |
本体控制阀门 |
|
进水阀(Tomoe) |
：1台/套 |
出水阀(Tomoe) |
：1台/套 |
反洗进水阀(Tomoe) |
：1台/套 |
反洗排放阀(Tomoe) |
：1台/套 |
正洗进水阀(Tomoe) |
：1台/套 |
正洗排放阀(Tomoe) |
：1台/套 |
进气阀(Tomoe) |
：1台/套 |
化学清洗进口阀 |
：1台/套 |
化学清洗出口阀 |
：1台/套 |
UF滑架 |
|
数量 |
：2台 |
材质 |
：碳钢外涂三层环氧漆 |
配管 |
|
配管材质 |
：UPVC |
就地仪表及控制盘 |
|
数量 |
：2套 |
控制方式 |
：PLC自动控制 |
UF装置仪表 |
|
流量计 |
：1台／套 |
压力表 |
：2合／套 |
制造商 |
6.）反洗水泵
数量 |
：1台 |
规格 |
：Q=60m3/h H=0.20MPa |
材质 |
：不锈钢 |
制造商 |
： |
附件 |
7.）超滤水增压泵
数量 |
：2台 |
规格 |
：Q=60m3/h H=0.40Mpa |
材质 |
：304SS |
制造商 |
： |
附件 |
|
压力表 |
：3个 |
8.）还原剂加药系统
8.1)加药箱
数量 |
：1台 |
容量 |
：200L |
材质 |
：PE |
附件 |
|
液位开关 |
：1台 |
制造商 |
8.2)加药泵
形式 |
：隔膜式 |
数量 |
：1台 |
流量 |
：3.8 L/H |
出口压力 |
：0.76MPa |
材质 |
：PVC |
制造商 |
9.）阻垢剂加药系统
9.1)加药箱
数量 |
：1台 |
容量 |
：200L |
材质 |
：PE |
附件 |
|
液位开关 |
：1台 |
制造商 |
9.2)加药泵
形式 |
：隔膜式 |
数量 |
：1台 |
流量 |
：1.6 L/H |
出口压力 |
：0.76MPa |
材质 |
：PVC |
制造商 |
10.）一级反渗透系统
数量 |
：1套 |
出力 |
：48m3/h |
回收率 |
：75％ |
排列方式 |
：5-3排列 |
制造商 |
10.1) 保安过滤器（5μm）
型式 |
：立式圆筒 |
数量 |
：1台 |
正常出力 |
：60m3/h |
设计压力 |
：0.6MPa |
壳体材料 |
：304SS |
滤芯材料 |
：PP |
过滤公称精度 |
：5μm |
制造商 |
|
附件 |
|
压力表 |
：2台 |
取样阀 |
：1台 |
10.2) 一级反渗透高压泵
型式 |
：立式多级泵 |
数量 |
：1台 |
运行流量 |
：60m3/h |
运行压力 |
：1.55MPa |
过流元件材质 |
：304SS |
制造商 |
： |
10.3)一级RO膜元件
型式 |
：TFC涡卷式反渗透膜 |
型号 |
：BW30-400 |
数量 |
：48支 |
性能 |
：单支膜脱盐率＞99.7% |
材质 |
：TFC |
制造商 |
10.4)一级RO膜壳
型号 |
：80A30-6W |
数量 |
：8支 |
材料壳体 |
：FRP |
工作压力 |
：300psi |
制造商 |
10.5)RO滑架
数量 |
：1套 |
材质 |
：碳钢外涂三层环氧漆 |
10.6)配管
低压配管材质 |
：UPVC |
高压配管材质 |
10.7)就地仪表及控制盘
数量 |
：1组 |
制造商 |
10.8)自动阀门
气动阀 |
：3个 |
10.9)一级反渗透装置仪表
A） RO产水流量表
数量 |
：1台 |
型式 |
：转子式 |
量程 |
：0-50m3/h. |
制造商 |
B）RO浓水流量表
数量 |
：1台 |
型式 |
：转子式 |
量程 |
：0－15m3/hr. |
制造商 |
C）RO进水电导表
数量 |
：1台 |
型式 |
：液晶显示 |
量程 |
：1－1000μs/cm |
型号 |
|
制造商 |
D）RO产水电导表
数量 |
：1台 |
型式 |
：液晶显示 |
量程 |
：0－100μs/cm |
型号 |
|
制造商 |
E）RO产水PH
数量 |
：1台 |
型式 |
：液晶显示 |
量程 |
：0－14 |
型号 |
F）
数量 |
：5台 |
量程 |
：0－2.5MPa/0-1.0MPa |
制造厂 |
G）高、低压力开关
高压力开关数量 |
：1台 |
低压力开关数量 |
：1台 |
制造商 |
H）SDI仪
数量 |
：1台 |
附件 |
：100片滤膜 |
制造商 |
2.）UF、RO化学清洗设备
2.1)清洗溶液箱
型式 |
：垂直圆筒 |
数量 |
：1台 |
有效容积 |
：2000L |
设备本体材料 |
：PE |
2.2)清洗泵
型式 |
：SV型 |
数量 |
：1台 |
规格 |
：32m3/h，H=0.35MPa |
材质 |
：304SS |
制造商 |
： |
附件 |
： |
压力表 |
：1台 |
2.3)5μm保安过滤器
型式 |
：立式圆筒 |
数量 |
：1台 |
设备正常出力 |
：32m3/h |
设计压力 |
：0.6MPa |
滤芯材质 |
：PP |
制造商 |
2.4)仪表
液位开关 |
：1台 |
温度计 |
：1台 |
流量计 |
：1台 |
2.5)配管
配管材质 |
：UPVC |
3.）一级RO水箱
数量 |
：1台 |
容积 |
：3m3 |
材质 |
：FE |
附件 |
|
液位开关 |
：3个 |
空气过滤器 |
：1个 |
4.）NaOH加药系统
4.1)加药箱
数量 |
：1台 |
容量 |
：200L |
材质 |
：PE |
附件 |
|
液位开关 |
：1台 |
制造商 |
4.2)加药泵
形式 |
：隔膜式 |
数量 |
：1台 |
流量 |
：3.8 L/H |
出口压力 |
：0.6 MPa |
材质 |
：PGC |
制造商 |
5.）二级反渗透系统
数量 |
：1套 |
出力 |
：38.5m3/h |
回收率 |
：80％ |
排列方式 |
：4-2排列 |
制造商 |
5.1)二级反渗透高压泵
型式 |
：立式离心泵 |
数量 |
：1台 |
运行流量 |
：48m3/h |
运行压力 |
：1.5MPa |
过流元件材质 |
：316SS |
5.2)
型式 |
：TFC涡卷式反渗透膜 |
型号 |
|
数量 |
：36支 |
性能 |
：单支膜脱盐率＞99.7% |
材质 |
：TFC |
制造商 |
5.3)RO膜壳
型号 |
：80A30-6W |
数量 |
：6支 |
材料壳体 |
：FRP |
工作压力 |
：300psi |
5.4)RO滑架
数量 |
：1套 |
材质 |
：碳钢外涂三层环氧漆 |
制造商 |
5.5)配管
低压配管材质 |
：UPVC |
高压配管材质 |
：1Cr18Ni9Ti |
5.6)就地仪表及控制盘
数量 |
：1组 |
制造商 |
5.7)自动阀门
气动阀 |
：3个 |
5.8)反渗透装置仪表
I）RO产水流量表
数量 |
：1台 |
型式 |
：转子式 |
量程 |
：0-50m3/h. |
制造商 |
J）RO浓水流量表
数量 |
：1台 |
型式 |
：转子式 |
量程 |
：0－20m3/hr. |
制造商 |
K）RO进水电导表
数量 |
：1台 |
型式 |
：液晶显示 |
量程 |
：1－1000μs/cm |
型号 |
|
制造商 |
L）RO产水电导表
数量 |
：1台 |
型式 |
：液晶显示 |
量程 |
：0－1000μs/cm |
型号 |
|
制造商 |
M）压力表
数量 |
：3台 |
量程 |
：0－2.5MPa |
制造厂 |
N）高、低压力开关
高压力开关数量 |
：1台 |
低压力开关数量 |
：1台 |
制造商 |
6.）二级RO水箱
数量 |
：1台 |
容积 |
：15m3 |
材质 |
：PE |
附件 |
|
液位开关 |
：3个 |
空气过滤器 |
：1个 |
7.）RO供水泵
数量 |
：2台 |
规格 |
：Q=8m3/h H=0.45MPa |
材质 |
：316SS |
制造商 |
： |
附件 |
|
压力表 |
：2台 |
8.）EDI原水泵
数量 |
：2台 |
规格 |
：Q=32m3/h H=0.55MPa |
材质 |
：316SS |
制造商 |
： |
附件 |
|
压力表 |
：2台 |
9.）TOC去除装置
数量 |
：1台 |
壳体材质 |
：316LSS |
波长 |
：185nm |
处理能力 |
：32m3/h |
压力等级 |
：1.0MPa |
附件 |
：紫外线强度检测、工作小时累计、状态指示 |
产地 |
10.）脱氧膜装置
数量 |
：1套 |
膜元件规格 |
：10″×28″ |
膜元件数量 |
：2支 |
装置出力 |
：32m3/h |
附件 |
：真空泵 |
膜元件生产商 |
： |
装置制造商 |
11.）EDI装置
数量 |
：1套 |
出力 |
：Q=29m3/h |
回收率 |
：90-95％ |
产水电阻率 |
：≥16 MΩ·cm |
膜件数量 |
：8支 |
制造商 |
|
配件 |
|
整流柜 |
：1套 |
仪表、管道、阀门 |
：1套 |
机架 |
：1套 |
12.）超纯水箱
数量 |
：1台 |
容积 |
：15m3 |
材质 |
：超纯水用FRP |
附件（进口） |
：氮封装置、回水背压阀、液位传感器 |
制造商 |
13.）变频纯水泵1
数量 |
：2台 |
规格 |
：Q=6m3/h, H=50m |
材质 |
：316SS |
制造商 |
： |
附件 |
|
压力表 |
：2个 |
14.）去除TOC装置
数量 |
：1台 |
壳体材质 |
：316LSS |
波长 |
：185nm |
处理能力 |
：6m3/h |
压力等级 |
：1.0MPa |
附件 |
：紫外线强度检测、工作小时累计、状态指示 |
产地 |
15.）终端精密过滤器
数量 |
：1台 |
壳体材质 |
：316LSS |
过滤精度 |
： 0.1μm |
处理能力 |
：6m3/h |
滤芯数量 |
：6支 |
压力等级 |
：1.0MPa |
附件 |
|
压力表 |
|
产地 |
16.）变频纯水泵2
数量 |
：2台 |
规格 |
：Q=35m3/h, H=60m |
材质 |
：316SS |
制造商 |
|
附件 |
|
压力表 |
：2个 |
17.）板式换热器
型式 |
：板式 |
数量 |
：1台 |
正常出力 |
：35m3/h |
设计压力 |
：0.6MPa |
温升范围 |
：9-22℃ |
材质 |
：316L |
制造商 |
：VIEX |
附件 |
|
温度控制阀 |
：1台 |
18.）去除TOC装置
数量 |
：1台 |
壳体材质 |
：316LSS |
波长 |
：185nm |
处理能力 |
： 35 m3/h |
压力等级 |
：1.0MPa |
附件 |
：紫外线强度检测、工作小时累计、状态指示 |
产地 |
19.）脱氧膜装置
数量 |
：1套 |
膜元件规格 |
：10″×28″ |
膜元件数量 |
：1支 |
装置出力 |
：35m3/h |
附件 |
：真空泵 |
膜元件生产商 |
|
装置生产商 |
20.）一级纯水抛光混床
数量 |
：2台 |
规格 |
：DN800 |
压力等级 |
：1.0MPa |
处理能力 |
：19m3/h/台 |
外壳材质 |
：超纯水用FRP |
制造商 |
|
半导体级树脂 |
21.）二级纯水抛光混床
数量 |
：2台 |
规格 |
：DN800 |
压力等级 |
：1.0MPa |
处理能力 |
：19m3/h/台 |
外壳材质 |
：超纯水用FRP |
制造商 |
|
半导体级树脂 |
22.）超纯水终端在线仪表（一）
22.1) 电阻率表
数量 |
：1个 |
型式 |
：液晶显示(双探头) |
电阻率表 |
：终端出水及回水 |
制造商 |
22.2) 流量表
数量 |
：1个 |
型式 |
：液晶显示 |
制造商 |
22.3) 温度变送器
数量 |
：1个 |
制造商 |
23.）纯水终端在线仪表（二）
23.1) 电阻率表
数量 |
：1个 |
型式 |
：液晶显示 |
电阻率表 |
：终端出水及回水 |
制造商 |
23.2) 流量表
数量 |
：1个 |
型式 |
：液晶显示 |
制造商 |
24.）软化水出水在线仪表（三）
24.1) 电阻率表
数量 |
：1个 |
型式 |
：液晶显示 |
电阻率表 |
：出水 |
制造商 |
24.2) 流量表
数量 |
：1个 |
型式 |
：液晶显示 |
制造商 |
25.）气与控制系统
25.1) 电气
A）低压配电柜
数量 |
：1组 |
关键元件 |
：进口 |
制造厂 |
B）就地开关箱
数量 |
：5个 |
制造厂 |
25.2) 控制系统
C）控制柜
数量 |
：1台 |
制造 |
D）PLC系统
数量 |
：1组 |
PLC模块 |
|
成套 |
E）PLC控制软件
数量 |
：1套 |
编制 |
F）上位机
数量 |
：1套 |
规范 |
PⅣ800/128M/20G/21”彩显 |
产地 |
