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技术分享丨医院净水系统一体化解决方案

发布日期:2020-09-29

随着中国经济的高速发展及人民对医疗质量要求不断提高,国家及民营资本逐年加大投入医院的建设,各省市每年新建、改扩建医院的数量飞速增长。医院在新建、改扩建过程中,医院净水系统尽管投资比重不大,但涉及的净水需求科室几乎覆盖全院。美国、欧盟、日本等经济较为发达,医院管理较为先进的国家,早在20世纪70年代就已相继制定并实施了较为健全的医院净水使用管理制度及不同科目的净水标准。随后,这些国家的医院纷纷建立起了医院净水系统。我国自20世纪末引进并实施了集中制水、分质供水的医院净水系统理念和方案。随着技术的成熟和进步,在我国医院净水系统因其独特的优势正在快速替代原有的分散式制水设备。
医院净水系统的重要程度不低于医用气体系统,一套安全可靠的医院净水系统源自设计过程中的严谨和细致。
1本文主要从设计原则、水质分类设计、工艺设计、电控系统设计、机房设计、系统特性与优势六个方面进行探讨与分析。


NO.1医院净水系统的设计原则
先进性:采用国际或国内通行的先进技术。
成熟性:以适用为原则,采用成熟的或经过工程检验的先进技术。
标准化:采用标准化的设计和标准化的产品。
安全性:包括系统自身安全和信息传递的安全,系统必须考虑应急处理措施,异常情况下保证一定时间的供水及重点科室供水。
长寿命:设计中选用全新的和长寿命期的材料及设备,适用于7*24小时的工况,系统考虑必要的冗余设计。
运行成本低:充分考虑浓水综合利用,提高水资源利用率,动力装置考虑能效比高的产品。
易维护:设备选型合理、可靠、先进、高效节能,最大可能地减少投资费用、维修费用。系统设备必须满足易于检验、清洗、润滑及维修的需求。


No.2医院净水系统的水质分类设计
医院的水源绝大部分均来自于市政自来水,因此原水的指标均应符合《生活饮用水卫生标准》。但是医院很多专业科室均需要对原水进行水质处理才能达到实际使用的要求,由于水质指标要求的差异性从而决定了医院净水系统“集中制水、分质供水”的系统特性。
医院净水按水质指标差异主要分如下几种:
血液透析用水:原水经净水系统处理后滤除固形颗粒、细菌、病毒、内毒素、有害离子,供血透机用水和透析液配制用水,终端水质指标达到美国AAMI/ASAIO标准、中国血液透析和相关治疗用水标准(YY0572-2015)。使用科室主要为:血透中心、ICU等。
器械清洗消毒用水:原水经净水系统处理后滤除固形颗粒、细菌、病毒、有害离子,终端水质指标达到《医院消毒供应中心-第1部分管理规范》(WS310.1-2016)和《医院消毒供应中心-第2部分清洗消毒及灭菌技术操作规范》(WS310.2-2016)的相关要求,同时内镜中心清洗消毒水指标达到《软式内镜清洗消毒技术规范》(WS 507-2016)。使用科室主要为:中心供应室、手术部供应室、手术部洗消间、内镜清洗室、DSA导管清洗间、口腔科等。
生化检验用水:原水经净水系统处理后几乎滤除全部杂质和离子,终端水质指标达到《中国国家实验室分析用水标准》(GB/T6682-2008)中一级水质指标和2005版药典纯化水指标。使用科室主要为:生化检验科、病理科、药物配置中心等。
冲洗用水:原水经净水系统处理后滤除固形颗粒、细菌、病毒,终端水质指标离子指标与原水基本一致,固形颗粒和细菌的滤除率>99%,因此又被称为无菌冲洗水。使用科室主要为:中心手术部刷手、产科手术无菌刷手、洗婴、水中分娩、化疗病人无菌沐浴。
饮用纯水:原水经净水系统处理后滤除固形颗粒、细菌、病毒、有害离子,终端水质指标达到《食品安全国家标准包装饮用水》(GB19298-2014)的指标要求。使用科室主要为:医疗候诊区、办公区、护士站、桶装饮用水灌装间等。
6.      软化水:原水经净水系统处理后滤除固形颗粒、细菌、病毒,去除水中大部分硬度,出水硬度小于17.1mg/L。使用科室主要为:中心供应室粗洗槽和清洗机。
以上6种水基本上涵盖了一个综合性医院的医院净水种类需求,其他类型的特殊用水可以根据具体的要求在以上6种水的基础上对制水工艺进行微调就可以实现。


No.3医院净水系统的工艺设计

工艺流程图

3.1 工艺流程说明
一个完整的医院净水系统的工艺系统主要由预处理部分、反渗透部分、后处理部分、循环管路系统组成。
3.1.1 预处理部分
为了保证在维护过程中保证设备运行与设备的运行安全,预处理由两套机械过滤器与活性炭过滤器等预处理设备组成,支持独立开启与在线维护。
预处理的目的为:防止胶体物质及悬浮固体微粒污堵;防止有机物的污堵;防止微生物的污堵;防止氧化性物质对膜的氧化破坏;保持反渗透装置产水量稳定。确保反渗透装置稳定运行和使用寿命,因此必须对原水进行预处理,使反渗透进水达到进水水质要求。预处理的产水即为软化水,可直接供应到对应的用水科室。
1.原水箱
要求材质304或以上不锈钢。上、下底用圆弧锅型封头成型,顶部留有人孔,底部中间有排污口。
2.动力泵
扬程、流量以满足各用水点的实际需要为基本要求,预处理和反渗透动力泵的过流材质不低于304不锈钢,纯水输送泵的过流材质不低于304不锈钢。每路动力泵采用一开一备设计,并要求运行中的泵遇故障时,备用泵能自动切换运行。
3.预处理
具备机械滤器、软水器、碳滤器各两套;每套滤器材质不低于304不锈钢,具有下料口和人孔。运行中被处理水在滤器介质内的有效停留时间T≥2.5 min。
3.1.2 反渗透部分
反渗透装置是该项目预脱盐的心脏部分,经反渗透处理的水,能去除水中绝大部分无机盐、有机物、微生物、细菌。
为了保证在维护过程中保证设备运行与设备的运行安全,反渗透系统双套设计,并支持单套运行。
1.反渗透组件
尽最大可能考虑原水的利用率。反渗透系统设置有就地直接显示装置运行工况的压降、产水量、脱盐率、回收率等重要参数的就地仪表。系统还设置高、低压保护开关,保证反渗透系统自动或手动安全可靠运行。
反渗透产水设不合格产水排放阀门,反渗透停机后新投入运行时产生的不合格产水通过此阀门排放,不进入下道工序。
反渗透产水侧设有取样口,方便取样。
2.清洗消毒组件
无论预处理过程多么完善,在长期运行过程中,反渗透膜面上总会积累水中存在的各种污染物,从而使装置的性能(产水量和脱盐率)下降,组件进、出口压差升高。为此,除日常启停装置前进行低压冲洗外,还需进行定期化学清洗,有时还需进行无菌处理。本系统还配置一套化学清洗装置,其流程如下:
清洗水箱 —→ 清洗水泵 —→ 清洗过滤器 —→ 反渗透装置
对反渗透膜的清洗消毒,要求双套错时分别进行,即1套处于清洗消毒状态时,另一套能实现正常的制水运行。
3.1.3 后处理部分
1.纯水箱材质304以上不锈钢内外双抛光级;要求顶部装空气过滤器,内部进水口装万向喷淋洗球、水流转向导管及浸没式紫外线,外装液位可视器;每套纯水箱有Ф400以上的清洗人孔。
2.杀菌器使用物理杀菌设计。首选UV杀菌处理,辐射器应采用波长254 mm的低压汞灯,辐射量至少为30 mm/cm2,可杀灭水中的细菌,具有杀菌速度快、效率高、效果稳定的优点。
3.微孔过滤器,每路纯水输送管路至少须有1套微孔过滤器,材质至少为304不锈钢;内置滤膜规格符合终端水质要求。
4、二级反渗透装置,对于一级反渗透处理后纯水的离子指标未达终端用水要求的一般采用二级反渗透装置,装置主要由高压泵及反渗透组件构成。
5、深度去离子装置,医院对于高纯水的需求主要是检验科、病理科及实验室,高纯水的制备主要采用离子交换(DI)工艺,或采用连续再生的EDI工艺。
3.1.4 循环管路系统
由于医用净水系统的输送管路基本与基建设施同步施工,很多区域还会采用预埋件,因此必须选择能和建筑物寿命匹配的管路材质。根据实际的使用效果,首选卫生级不锈钢管路,材质选用304 或316 不锈钢。



No.4医院净水系统的电控系统设计
4.1 自控系统设计
系统全自动运行,平时采用自动控制及自动保护装置,同时具备手动应急功能,基本要求如下:
原水箱低液位自动报警功能;
原水泵遇故障报警并自动开启备用泵功能;
遇原水箱低液位情况或原水压力过低RO泵自动保护功能;
纯水箱高液位自动停止制水,有多个纯水箱时任一纯水箱至低液位自动制水、超低液位自动报警并延时停止纯水输送功能;
纯水输送泵遇故障报警并自动开启备用泵功能;
各部分水质、水量、工作水压力在线自动检测功能;
具有自动、手动双选择功能;
控制系统实现整套水处理系统的自动控制,同时保留手动功能以备应急之需;
控制方式采用进口PLC+触摸屏全自动控制方式,实时在线监测和记录各参数,实时显示设备各部件的工作状态,具有自我诊断控制、文字及指示灯提示和实时报警功能,夜间工作可根据实际情况进行分段设定,具备手动和自动两种工作模式可供选择,可扩展至远程监控功能。
提供远程管理与监控:智能控制系统在线监测设备运行状态,人机界面操作,多种工作界面供用户选择,系统运行信息记录功能便于设备运行状况的检查。智能安全密码操作进入统提高设备运行的安全性。支持实时故障报警与自动故障隔离并提供历史数据存档,控制系统安装在BA控制中心。
4.2 电气安全
380V配电系统采用TN-C-S接地形式,即实行三相五线制。
所有电气设备不带电的金属外壳、配电箱外壳、保护导线钢管等,均与PE线相联。
4.3 配电线路
一般尽量沿电缆桥架或地沟敷设,个别地方亦可穿管敷设;
电缆穿线管采用热镀锌钢管;
所有电缆均采用铜导体,动力电缆选用VV电缆,控制电缆选用KVV电缆,部分控制电缆选用屏蔽电缆。
4.4 低压保护、控制
低压电动机回路选用塑壳断路器+接触器+热保护器,做短路及过负荷保护。
根据工艺要求大多数的工艺用电设备为手自动双控,手动设按钮开停,自动控制由PLC程序控制。
4.5 防雷与接地
防雷:根据有关规程、规范,接入医院避雷系统。
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。
凡电气设备正常不带电金属外壳及工艺需要防静电的设备外壳均需接地。而且电气接地网与仪表接地网严格分开,单独接地。
防雷接地设计和施工由业主负责。


No.5医院净水系统的机房设计
医院净水系统机房基建一般由业主方安排对口施工单位完成,净水系统设备厂商提供详细的技术要求,常规机房的设计导则如下:
机房一般不占用办公用房及病房,建议设在地下层,楼层净高不低于2.5m;
水机房设备总占地面积100~120m2为宜,机房门为双开门,高2.5m宽2.0m为宜;
水机房需要市政自来水接入, Q≥1.5*系统产水量;
水机房尽可能靠近水管道井,送/回水管道采用走廊吊顶敷设进入各用水点。
水机房在正常运转过程中产生废水较少,但在调试阶段及设备维护消毒阶段需要排水,因此排水系统管径略大于进水管即可;
水机房设备正常运转不会产生溢水,考虑维护及液位传感器失效的概率,因此需要在机房低处设计地漏及沟道,地面做小坡度散水处理;
水机房若不用地下层,地面需做防水处理;
水机房设备正常运转时总荷重=系统设备荷重+设备内滞留水量,楼层承重若不满足,则需要加固处理
水机房设备用电需从配电间单独敷设三相五线供电至机房配电柜;
系统运行支持网络化远程监控(只监不控),因此机房至少需预留一个数据信息点和一个语音信息点,信息点采用双口面板墙装,离地30 cm。
机房照明按照普通机房设计;
配套消防、风暖由甲方另行规划设计。






No.6医院净水系统的特性与优势
6.1 集中供水
二级及以上医院需要净水供应的科室近20个,如果按常规分体式制水设备进行配备,设备数量总台套不少于30台套。采用医院净水系统则可以采用一套设备集中制水,产品水通过分布式管路系统向各个用水点供应,其优势主要体现在:
设备用房面积大大节约,特别是科室和病房用房面积的占用几乎为零,以一个二级以上医院的情况至少可以腾出10张床位的面积;
大大减少日常维护人员:医院净水系统仅需1人监管,至少节省80%的人员费用;
使用方便:采用医院净水系统后各用水点即开即用,而且由于采用循环管路设计,因此可以保证提供的产品水为即时新鲜水;
节能环保:采用医院净水系统后相比单科室制水可以至少节约27%的电费和45%的水费,而且集中制水设备一般在非业务用房,因此对科室及病房的噪声污染为零。
6.2 分质供水
此前,国内医院使用的是一套水机生产一种符合单一科室要求的医院净水。而医院净水系统在设计过程中按医院不同的科室要求一次性制备出不同规格的产品水,通过循环管路直接输送至用水科室。医院净水系统工艺设计将多种先进的水处理技术综合运用,严格的达到所有用水点的用水指标,最大化的实现水资源的利用和最小的废水排放。
6.3 安全供水
针对二级以上医院的实际情况,产品在设计过程中对安全性尤为重视,其安全性保障手段主要体现在
核心部件选用国际或国内知名品牌的产品,确保系统产水的核心指标安全;
纯水输送管路采用卫生级不锈钢材质,彻底杜绝二次污染及老化渗漏故障,使用寿命与建筑物同步;
设备制水标准严格执行国内相关标准,无国标的参照国际标准执行,并且提供水质指标的不间断监测;
系统采用双路主机和全闭环输送系统保证维护维修时也可正常供水;
预处理系统采用高品质的自动清洗装置实现定期自动清洗,从源头杜绝原水水质波动对产水水质的影响;
血透用二级反渗透装置提供紧急备用原水接入装置,即便在医用集中制水主机发生故障时尚能支持市政自来水的原水直供,而且产品水也能完全保证血透水质达标。
冲洗用水实现产水水质自动调节功能,当一级冲洗用水指标由于外界因素影响产生恶化趋势时,系统自动调节产水离子浓度,使产水指标始终保持稳定。
6.4 模块化设计
根据医院的建设规划,从医院启用到满负荷运行一般均需要2~3年的时间,因此常规设计过程中就采用了模块化方式,主机设备支持模块化堆叠与并行,一方面可以提高系统的健壮性,另一方面又可以无缝扩展。

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