纯化水系统管理-京新

1、纯化水系统管理纯化水系统管理 主讲人：俞永春 纯化水定义及用途 纯化水的定义： 为原水经蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制得 的供药用的水，不含任何附加剂 。 纯化水的用途： 非无菌药品直接接触药品设备、器具和包装材料最后一次洗涤用水。 非无菌药品的配料 制备注射用水（纯蒸汽）的水源 注射剂、无菌药品瓶子的初洗 非无菌原料药精制 注：不得用于注射剂的配制 处理对象 用于制备纯化水的原水通常为自来水公司供应的自来水或深井水。 原水不能直接用于药用辅料的制备及试验用水。 天然水中的杂质： 1、电解质:是指在水中以离子状态存在的物质，包括可溶性的无机物、 有机物及带电的胶体离子等，另外还

2、有有机酸（腐殖酸、烷基苯磺酸 等）离子。电子电解质具有导电性，所以可以用测量水的电阻率或电 导率 的方法来反映此类杂质在水中的相对含量，以离子色谱法及原 子吸收光谱法等分析方法不测定水中各种阴、阳离子的含量。 水的电阻率是指某一温度条件下（一般为25），边长为1厘米的立 方体水柱的相对两侧面间的电阻值，单位为欧姆.电导率为电阻力 的倒数,单位为西门子/厘米(S/) 2、有机物 水中所含有机物主要是指天然或人工合成的有机物质，如有机酸、 有机金属化合物等。常以阴性或中性状态存在。通常用总有机碳 （TOC）测定仪或化学耗氧量法分析此类物质在水中的含量。 3、颗料物质:包括泥沙、尘埃、有机物、微生物

3、及胶化颗粒等，可用颗 粒计数器来反映这类物质在水中的含量。 处理对象 4、微生物 水中的微生物包括细菌、浮游生物、藻类及线虫类。可用培养法 或膜过滤法测定其中含量。粒径属于um级及nm级，条件适当时它就 会在离子交换树脂、活性炭、贮水罐及各种阀门与管道中高速繁殖。 5、溶解气体 水中的溶 解气体包括：N2，O2，Cl2，H2S，CO，CO2，CH4等， 可用气相色谱及液相色谱和化学法测定其含量。 原水中的杂质种类和数量各不相同，即使同一水源中的水，其杂 质成分与含量也随着量时间、地点、气候而变化，不能一概而论，因 此在设计制水工艺流程时应考虑原水在一年至数年内水质数据的变化 纯化水的制备 纯化

4、水的制备通常由前处理、脱盐和后处理三大部分组成。 1、前处理 前处理有物理方法、化学方法和电化学等方法。其中物理方法有 澄清、砂滤、脱气、膜过滤、活性炭吸附等；化学方法有混凝、加药 杀菌、消毒、氧化-还原、络合、离子交换等；电化学方法有电凝聚 等。以去除原水中的悬浮物、胶体、微生物等为主，并消除过高的硬 度和浊度。 2、脱盐 脱盐工序有电渗析、反渗透、离子交换等 。 3、后处理 后处理是脱盐后水质处理的统称。包括用终端离子交换去除离子 痕迹、紫外线杀菌、臭氧杀菌、超过滤、微孔过滤等。 水处理设备的选择原则 通常可根据原水含盐量、碱度、强酸性阴离子含 量等来考虑选用合适的水处理设备。 1、进水含

5、盐量在500mg/L以下时，一般用普通离子交换法除盐； 2、对含盐量为500-1000mg/L的原水，当原水中强酸性阴离子含量超过 100mg/L时，在上述系统中再增加弱碱离子交换柱； 3、含盐量为1000-3000mg/L的苦咸水，采用反渗透法先将含盐量降至 500mg/L以下，再用离子交换法脱盐； 4、当原水碱度大于500mg/L时，系统应考虑脱气装置 注：水的总硬度指水中钙、镁离子的总浓度，其中包括碳酸盐硬度（即 通过加热能以碳酸盐形式沉淀下来的钙、镁离子，故又叫暂时硬度） 和非碳酸盐硬度（即加热后不能沉淀下来的那部分钙、镁离子，又称 永久硬度）。一般以氧化钙的含量来划分原水硬度等级。

6、纯化水制备流程 原水原水加压泵加助凝剂（PAC即碱 式氯化铝28%或PAM聚丙烯酰胺）多介 质过滤器加阻垢剂活性炭过滤器精 密过滤器第一级反渗透PH调节中间 水箱第二级反渗透（反渗透膜表面带正 电荷）纯化水箱纯水泵紫外线杀菌 器微孔过滤器用水点 纯化水系统的要求 1、纯化水的制备、贮存、分配应能防止微生物的滋生和污 染。(系统需采用消毒/灭菌设施，管路分配由传统的送水管路演变为 循环回路。另外需要考虑到管内流速对微生物繁殖的影响.当雷诺数 Re达到10000形成稳定的湍流时，才能有效地抑止微生物的生长。如 流速过低或选择了结构不适当的阀门，易产生生物膜，给日常管理带 来风险及麻烦） 2、贮罐和

7、输送管路所用材料应无毒、耐腐蚀。 纯化水的预处理设备所用的管道一般采用ABS工程塑料，也有采 用PVC、PPR或其它合适材料的。但分配系统应采用与化学消毒、巴 氏消毒、热力灭菌等相适应的管道材料，如PVDF、ABS、PPR等， 最好采用不锈钢，以316L为最佳 3、管道的设计和安装应避免死角、盲管 4、贮罐和管道要规定清洗、灭菌周期 . 纯化水系统的设计要求 1、对预处理设备的要求 纯化水的预处理设备可根据原水水质情况配备，要求先达到饮用 水标 准。 多介质过滤器及软水器要求能自动反冲、再生、排放 活性炭过滤器为有机物集中地，为防止细菌、细菌内毒素的污染， 除要求能自动反冲外，还可用蒸汽消毒。

8、 由于紫外灯激发的波长光强与时间成反比，要求有记录时间的仪 表和光强度仪表，其浸水部分采用316L不锈钢。 通过混合床等去离子器后的纯化水必须进行循环。 2、对纯化水制取设备的要求（去离子器、反渗透装置、蒸馏水机） 去离子器可采用混合床，应能连续再生，并具有在无流量及低流 量时连续流动的措施。 反渗透装置在进口处须安装过滤器。 蒸馏水机宜采用多效蒸馏水机，其316L不锈钢材料内壁经电抛光 （240粒）并经钝化处理。 纯化水系统的设计要求 3、对贮罐的要求：防止生物膜的形成，减少腐蚀， 便于化学品对贮罐消毒；贮罐要密封，内表面光 滑，有助于热力消毒和化学消毒并能阻止生物膜 的形成） 贮罐的要求：

9、 采用316L不锈钢制作，内壁电抛光并作钝化处理； 贮罐上须安装0.2um疏水性的呼吸器，并可以加热消毒或有夹套； 能经受121高温蒸汽的消毒； 排水阀采用不锈钢隔膜阀； 若充有氮气，须装0.2um疏水性的过滤器过滤；（防止二氧碳进入贮 罐并防止微生物污染） 纯化水系统的设计要求 4、对管路分配系统的基本要求：管路分配系统的建 造应考虑到水在管道中能连续循环，并能定期清 洁和消毒。水泵的出水应设计成“紊流式”，以 阻止生物膜的形成。分配系统的管路安装应有足 够的坡度并设有排放点，以便系统在必要时能够 完全排空。水循环应避免低流速。隔膜阀具有去 除阀体内溶解杂质和微生物不易繁殖的特点。 对管路分

10、配系统的要求： 采用316L不锈钢管材内壁电抛光并作钝化处理； 管道采用热熔式氩弧焊焊接，或者采用卫生夹头分段连接； 阀门采用不锈钢聚四氟乙烯隔膜阀，卫生夹头连接； 管道有一定的倾斜度，便于排除积水； 纯化水系统的设计要求 5、对纯化水输送泵的基本要求 采用316L不锈钢制（浸水部分），电抛光并钝化处理； 卫生夹头作连接件； 润滑剂采用纯化水本身； 可完全排除积水； 纯化水验证方法及方案 一、纯化水验证方法 1、定期监测微生物学指标；（常见污染菌种类及污染水平的波动范围） 2、在特定的监控部位安装监测装置 ，对水系统各有关部位取样检验， 以确保整个系统始终达标运行； 水系统验证方案的内容： 1

11、、对系统详细的描述资料； 2、合格标准（设计标准，可作为上述资 料的组成部分，单独列出）； 3、系统流程图； 4、取样点位置及编号（在平面图上反映出来）； 5、取样和监控计划； 6、长期监控结果及数据表； 7、偏差处理及对系统可靠性的评估； 纯化水验证的阶段 纯化水验证的三个阶段 1、初始验证阶段。在此阶段，应制定出运行参数、 清洁/消毒规程及频率。 2、运行阶段。通过运行阶段应能证明，按SOP运 行，系统能始终稳定地生产出符合质量标准的水。 3、长期考察阶段。在此阶段，应找出因原水的任何 质量变化而给系统运行和成品水质所成的影响， 即寻找原水、水系统及出水水质的相关性。 纯化水制备设备的确认

12、要点 1.PAC加药系统: 主要设备:计量泵,计量箱. 功能:PAC即碱式氯化铝(28%),用作凝聚剂,使原水中胶体物质及颗粒 凝聚后在多介质过滤器中被过滤掉. 2.PAM加药系统 主要设备:计量泵,计量箱. 功能:PAM即聚丙烯酰胺,作为助凝剂,增加凝聚效果.加入适当的 PACPAM混合絮凝后能进行有效的接触过滤. 3. 多介质过滤 设备和构造:多介质过滤器内充填精选的石英砂和无烟煤. 功能:过滤原水中颗粒和胶体物质.正常流速约为7米/小时,可降低进入 反渗透器水的污染指数,使污染指数SDI小于4. 设备确认要点:反冲洗-当压差达到一定值,或SDI大于4时,多介质 过滤器能进行反冲洗,同时送

13、入压缩空气反吹 纯化水验证 4.阻垢加药系统 设备和构造:计量箱，计量泵 功能：加入阻垢剂后，能防止反渗透膜上结垢而影响使用寿命。可使 浓水侧碳酸钙、碳酸镁、硫酸镁、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、二氧化 硅的浓度积大于其平衡溶解度常 数时不易结晶析出，从而损坏膜元件。 5.活性炭过滤器 设备和构造:充填活性炭和石英砂. 功能:去掉水中的自由氯和有机物,保护离子交换树脂和某些类型的反 渗透装置,使其免于提前失效.但自由氯去除后,水中不再有杀菌剂,细菌 会很快繁殖.(可考虑采用可再生的大孔阴离子树脂的有机物去除器来 取代活性炭过滤器). 设备确认要点:反冲洗周期和时间的设定.设备的消毒要求.活性炭的更

14、换周期.压力降的监测. 纯化水制备设备的确认要点 6.微孔过滤器 过滤器规格:5um. 功能：去除活性炭等颗粒，保护反渗透膜不受阻塞。 7.反渗透系统(R0) 设备及构造:高压泵,反渗透装置.反渗透(RO)、超过滤（UF）微孔膜 过滤（MF）和电渗析（ED）技术都 属于膜 分离技术。反渗透膜一 般采用非对称膜 或TFC复合膜。 功能：反渗透对常见杂质的去除率如下： 除盐率：95-99% 细菌隔除率： 99% 有机物去除率：100%（相对分子质量300）热原去除率： 99% 95-99%（相对分子质量99% 设备确认要点：a、膜的完整性试验（按膜的形状可分为：平板膜、中 空纤维膜及管式膜。按驱动

15、压力分为高压、低压及超低压膜。按制膜 方法可分为相边境证化膜和复合膜）。活性层决定了膜的分离能力。 纯化水制备设备的确认要点 b、流量、压力、温度、氯气、PH、浓水排放率、TOC、电导率的监测。 c、余氯、PH、水温、污染指数对去除率的影响。 d、对进水的水质要求： 余氯0.1mg/L 水温4-40 PH 5-8 SDI 4 8、软水器 设备和构造：充填树脂 功能：水中的钙、镁离子被树脂上的钠离子所交换，从而降低硬度。 软化水用于混合床的再生用水。 设备确认要点：再生周期；树脂床的消毒要求；树脂的更换周期；压 降和硬度监测。 纯化水制备设备的确认要点 9、混合床去离子系统 设备和构造：纯化水贮

16、罐、泵、再生罐、软水器和混合床（阴、阳离 子交换树脂），紫外灯，微过滤器。 纯化水泵扬程达到1.35MPa,保证混合床供水压力及流量. 再生系统的混合床阴、阳离子交换树脂吸附达到一定程 度时需用盐酸 和氢氧化钠再生。 经过RO过滤的纯化水通过阴、阳离子的交换树脂进一步交换水中的 离子，使水质达到高电阻率。 紫外灯波长为254nm，以杀死可能产生的细菌。 紫外灯后装一台0.2um的过滤器，以去除被杀死的细菌及颗粒。 功能：去除水中溶解的离子杂质，但对细菌指标的改善几乎没有作用。 设备确认要点： 阴、阳离子交换树脂的寿命和再生周期 再生化学品浓度对树脂寿命的影响，如硫酸、盐酸、氢氧化钠 混合床的消

17、毒 流量、电导率的监测 纯化水制备设备的确认要点 10、水系统的消毒 a 纯化水系统，微生物的控制是通过对水处理设备和分配系统管 道的消毒灭菌来达到，目的是将出水中的微生物数量控制在标准之内。 消毒方法有巴氏消毒、紫外线消毒、臭氧消毒、蒸汽消毒等。 巴氏消毒器：通常使用热交换器，以蒸汽或电加热作为热源，消 毒 的介质为纯化水。也可以直接将贮罐中的纯化水加热（通过夹套） 作为消毒器。水温应控制在80以上，开启水泵循环冲刷水处理设备 及管道。（应在回水管路末端安装温度表） b 臭氧消毒器：利用臭氧发生器产生的臭氧直接对水系统进行消 毒，也可制作臭氧水对储水罐等进行消毒。（需考虑臭氧对监控过程 中余

18、氯及耗氧量测定值的影响）在使用前应用紫外灯将其破坏，消除 对产品可能的氧化作用。 c 紫外线水中杀菌：波长为254nm 的紫外线透过水层时能杀死 水中的细菌。特点：紫外杀菌速度快、效率高、效果好；紫外线照射 不会改变水的物理、化学性质，对纯化水不会带入附加物所引入的污 染；能适用于各种水的流量下使用操作方便，只需定期清洗石英玻璃 套管即可；体积水，轻便，耗电低，寿命长。 纯化水制备设备的确认要点 紫外线杀菌装置由外筒、杀菌灯、石英套管及电气设施组成。外 筒由铝、镁合金或不锈钢等材料制成。圆筒内壁要求很高的光洁度， 要求其对紫外线的反射线的反射率达85%左右。 紫外杀菌装置中的杀菌灯为高强度低压

19、汞灯，可放射出波长为 253.7nm的紫外线,为保证杀菌效果,要求紫外线量大于3000uW.s/cm2, 灯管寿命一般不短于7000小时。 对紫外杀菌器质量要求：要保证99.9%的杀菌率;纯化水通过该装 置后,电阻率降低值不得超过0.5欧姆.cm(25). 用紫外线杀灭水中的细菌时，水层的厚度同杀菌效果有很大关系 纯化水验证 纯化水系统的安装确认 一、纯化水系统安装确认所需文件。 由质量部门或技术部门认可的流程图、系统描述及设计参数； 水处理设备及管路安装调试记录； 仪器仪表的检定记录； 设备操作手册及标准操作、维修规程SOP； 二、纯化水系统安装确认的主要内容。 安装确认主要是根据生产要求，

20、检查水处理设备和管道系统的安装是 否合格，检查仪表的校准以及操作、 维修规程的编写。 （1）纯化水制备装置 的安装确认： 指机器设备安装后，对照设计图纸及供应商提供的技术资料，检查安 装是否符合设计及规范。电气、连接管道、蒸汽、压缩空气仪表、供 水、过滤器的安装、连接情况。 纯化水验证 （2） 管道 分配系统的安装确认 管道 及阀门的材料：选用不锈钢（304、316L、321等型号）， 阀门选用隔膜阀。 管道 的连接和试压：纯化水送水管道应采用热熔式氩弧焊焊接， 要求内壁光滑，应检查焊接质量，记录焊接接头的数量，并做X光拍 片。焊接结束后用去离子水进行试压，试驸压力为工作压力的1.5倍， 无渗

21、漏为合格。 （3）管道 的清洗、钝化、消毒：可大致分为纯水循环预冲洗约15分 钟碱液循环清洗不少于30分钟（1%体积浓度氢氧化钠溶液） 纯水冲洗不少于30分钟钝化（用纯水及化学纯的硝酸配 制8%的酸液，在49-52温度下循环60分钟后排放。或用3%氢氟酸 （体积分数）20%硝酸（体积分数）、77%纯水配制溶液，溶 液温度 在25-35，循环处理10-20分钟后排放）纯水冲洗排放 纯蒸汽消毒或巴氏消毒这几个步骤。 纯化水验证 完整性测试：贮罐上的呼吸器及管路上的过滤器必须做完整性试验 （3）、仪器仪表的校准： 所有仪器仪表必须定期校验，使误差控制在允许范围内。纯化水处理 常 用仪表有：电导率仪、

22、时间控制器、流量计、温度控制仪/记录仪、 压力表等。紫外灯校准参数：波长、光强度、显示使用时间的时钟 （4）、操作手册和SOP： 列出所有纯水系统的设备操作手册及日常操作、维修、监测的SOP。 纯化水验证 六、纯化水系统的运行确认 纯化水系统的运行确认是为证明该系统是否能达到设计要求及生 产工艺而进行的实际运行试验。 1、系统操作参数的检测： 检查纯水处理各个设备的运行情况。 检测设备的参数：通过化验分析每个设备进、出口处的水质来确定该 设备的去除率、效率、产量，看是否达到设计要求。 检查管路情况，堵漏、更换有缺陷的阀门及密封圈。 检查水泵，保证水泵按规定方向运转。 检查阀门和控制装置工作是否正常 。 检查贮罐的加热保温情况，纯化水可在60-70左右贮存。 纯化水验证 2、纯化水水质的预先测试分析 在正式开始纯化水监测（验证）之前，先对纯化水水质进行测试，以 便发现问题及时解决。测试项目主要是化学指标及微生物指标，测点 可选择在去离子器（反渗透装置）出口处。 七、纯化水初期验证（验证时间为3周，每