浅析我院基于不同用途的多功能水处理装置

刁幼林，王 莉，王 娟（解放军第148医院，淄博市 255300）

浅析我院基于不同用途的多功能水处理装置

刁幼林＊，王 莉，王 娟（解放军第148医院，淄博市 255300）

目的：提高医院制剂用水的可靠性，改善全院伤病员饮水的质量。方法：我院与北京斯钛诺水技术开发有限公司联合研发了一套多功能水处理装置，并加以应用。结果与结论：该装置由原水处理系统、膜纯化系统、电解系统、储水系统、控制系统、罐装系统等6部分组成。其采用石英砂过滤、活性炭吸附、树脂软化、保安过滤进行预处理，使水质初步净化，再应用双级反渗透生成双级反渗透纯化水作为制药用水；或经纳滤后，再经碱性水电解机电解生成饮用的弱碱性小分子还原水，或者经酸化水电解机电解生成消毒用酸性氧化电位（消毒）水和清洗用强碱性去污水，满足了医院多方面的用水需求，使水源利用率基本达到100%，且水质均达到相关标准要求。

水处理；装置；双级反渗透纯化水；弱碱性小分子还原水；酸性氧化电位（消毒）水；强碱性去污水

《中国药典》规定除注射液外，制剂用水可采用离子交换、反渗透等方法制取。但在制备过程中，一部分成为纯化水被利用，另一部分被弃掉，造成很大的水资源浪费。另外，目前很多医院正处于制剂萎缩阶段，制剂品种比较少，一套制水设备投资几十万元，仅为一个功能，造成设备的严重浪费。为此，我院面对驻地水源污染的现实，立足医院制剂用水实际和野战条件下医疗用水的需求，与北京斯钛诺水技术开发有限公司联合研发了一套基于不同用途的多功能水处理装置。该项研究是利用一套设备，不仅能制备制药用水，还能够制备消毒用“酸性氧化电位（消毒）水”、供饮用的弱碱性小分子还原水和清洗用的强碱性去污水，满足了我院多方面的用水需求。现将有关情况介绍如下。

1 多功能水处理装置的组成

该装置由原水处理系统、膜纯化系统、电解系统、储水系统、控制系统、罐装系统等6部分组成，具体流程见图1。

1.1 原水处理系统

该系统主要是对市供自来水进行适当的净化，保证后续生成设备的正常运行并延长其寿命。该系统主要包括：石英砂过滤、活性炭吸附、树脂软化和保安过滤等部分，具体功能如下：

图1 多功能水处理装置工作流程图Fig 1 Flow chart of multi-functional water treatment plant

1.1.1 石英砂过滤。主要用多种粒径的石英砂滤除微米级以上的各种微粒。

1.1.2 活性炭吸附。活性炭具有较强的吸附性能，能吸附水中的细菌、病毒及其代谢产物、农药、化肥等有毒物质。

1.1.3 树脂软化。采取离子交换技术，以1价离子更换部分2价离子，降低水质硬度，防止膜材料结垢老化，延长其使用寿命。

1.1.4 保安过滤。主要是除去水质处理过程或管道中产生的微粒，以保证膜纯化的通透性。

1.2 膜纯化系统

该系统主要包括双级反渗透和纳滤2部分。主要功能是根据不同的需要，将溶解在水中的有毒有害物质、菌体产生的毒素及矿物质等除掉，以保持水质的纯净[1]。但是，水质纯净是相对的，对人体饮用的水来说，还必须要保留部分矿物质。目前市场销售的饮用水净化技术，几乎全都是采用反渗透技术。反渗透能清除溶解在水中98%以上的阴、阳离子，使水质高度纯化得到高纯水。高纯水主要供制药、检验等工作用，不适合饮用。因为人体生长代谢需要的部分矿物质要靠水来提供，过于纯净的水会影响人体的健康。因此，要求制备饮用水的装置既要使水质纯化，又要适当保留人体需要的部分矿物质，于是该系统采用了成本比反渗透高的纳滤技术。纳滤可以根据需要进行选择匹配，以保留适当的矿物质，制备出有利于身体健康的饮用水。

该系统通过双级反渗透所得的纯化水引入纯化水储罐，泵入循环管道，作为制药用水使用；纳滤所得的纯化水则引入纳滤水储罐，泵入电解系统，供制备其他用水使用。

1.3 电解系统

该系统主要包括碱性水电解机和酸化水电解机，其主要作用是将膜纯化处理的水电解成供饮用的弱碱性小分子还原水、消毒用的酸性氧化电位（消毒）水和清洗用的强碱性去污水。

1.4 储水系统

该系统主要包括原水储罐、软化水储罐、药用纯化水储罐、纳滤水储罐、消毒水储罐、饮用水储罐，弱酸性电解水储罐等储水设备，其主要作用是在整个处理过程中储存不同阶段的水，供下道工序随时取用，以保证不间断的水源供应。

1.5 控制系统

该系统主要包括各电路开关及电脑控制系统，负责整个装置的开启、停止及水质监测、自动化控制等，保证整个装置有序自动运转。

1.6 罐装系统

该系统主要包括弱碱性小分子还原水罐装生产线和酸性氧化电位（消毒）水罐装生产线。罐装生产线又分瓶装线和桶装线，经适当处理，可将以上相同的罐装生产线轮换使用，罐装不同的水，使该设备得到充分利用。2种水经罐装后可更方便地用于临床，供工作人员和患者使用。

2 各种水的不同用途

2.1 双级反渗透纯化水

水的质量直接影响药品质量。所以，“制药”必须先“制水”，水的质量提高才能保证所制药品的质量。以前，制药用水必须是蒸馏水。当今水污染日益严重，水的纯化技术也不断发展，尤其是反渗透技术和离子电渗析技术的应用，能使纯化水达到高于蒸馏水的纯度，而且可节约大量能源、降低成本、减少污染、提高制水的效率。近年来，反渗透制水技术在我国得到了迅速的发展。目前，在我国制药行业中，除注射液生产以外，绝大多数制药用水都采用了反渗透制水技术，几乎是全面取代了热蒸馏技术[2]。2010年版《中国药典》也明确了除注射液生产以外的制剂，大都可以用反渗透等技术制得的纯化水，并制定了纯化水的质量标准和检验方法[3]。在我院反渗透制水过程中，预处理系统已经把原水中不溶性微粒、菌体及其代谢产物、有毒物质和部分钙、镁离子除去[1]，又经过双级反渗透膜分离、纯化，清除了溶解在水中99%以上的阴、阳离子，使水质高度纯化，完全符合《中国药典》相关标准，从而满足了医院各种普通制剂的用水要求。

2.2 弱碱性小分子还原水

水在电解过程中，电解槽阴极处的氢离子继续与水分子反应，生成新的氢氧根离子，使水具有弱碱性[4]；有的氢离子得到电子生成氢原子或氢分子，有的逸出，有的被钛铂合金电极板电解时产生的纳米金属微胶所吸融，从而分散在水中，使水具有还原性；同时水的分子团也由大变小，成为小分子团水。因而该电解水具有弱碱性、小分子和还原性的特点。弱碱性小分子还原水又被称为功能性水，其弱碱性可以中和人体内的酸性毒素，调节体液酸碱平衡，还可以活化细胞，提高机体的自身抗病能力。人的体液pH在7.35～7.45之间，呈弱碱性。现代人摄取鱼、肉、酒及碳酸饮料较多，导致很多人有酸性体质倾向。初期症状为容易疲劳、肌肉酸痛、思考反应慢、消化不良等，长期积累会引发心脏病、高血压、糖尿病、肠胃病等。而弱碱性水可以中和体酸，恢复人体的弱碱性体质。小分子水溶解力、穿透力、渗透力都强，能快速通过细胞膜输送养分，而且水分子波动率与细胞波动率相近，在与细胞接触时能产生共鸣、共振效应，借此可将细胞中的新陈代谢物活化，从而使细胞代谢产物、毒害物质、胆固醇等体内废弃物快速、有效地被排出体外，加速人体新陈代谢与净化内环境[4]，具有很好的养生效果。其还原性是指该水中含有还原性氢——吸融在金属微胶上和直接溶在水中的氢分子，在生物体固有的氢分解酶的作用下变成氢原子，氢原子还原性极强，其能与人体内自由基结合，把自由基还原成水，清除血液中自由基最高可达70%，从而预防自由基过多所造成的慢性病变，具有抗衰老作用[5]。

2.3 酸性氧化电位（消毒）水

水电解生成氢离子和氢氧根离子。在电解槽阳极处氢氧根离子失去电子，生成大量氢离子，并有氧气逸出，因此电解槽阳极水便有了强酸性，成为酸性氧化电位（消毒）水[6]。供电解的原水中要加入少量食盐以利于诱导电解，于是水中也有少量次氯酸生成，同时水的氧化电位升高至1100mV以上。强酸性、高电位、次氯酸的综合作用使得酸性氧化电位（消毒）水具有高效、广谱的消毒效果。该水安全、无毒、环保，杀菌后还原成普通水，无任何残留，可广泛应用于各行各业的消毒工作[7]，如医疗机构各种医疗器械、病房、衣物、伤口、皮肤等的消毒；餐饮食堂各种蔬菜、水果、餐具、炊具、桌椅、衣物等的消毒；食品加工中的用具、生产线等的物体表面消毒，加工车间环境、空气喷洒消毒，各种食物原材料的直接清洗消毒等；还可用于军事疫情及灾区疫情防控等，是消毒效果好、无污染且价格低廉的消毒剂，值得推广。

2.4 强碱性去污水

在酸性氧化电位（消毒）水生成器电解槽的阴极处的氢离子，继续与水分子反应，生成新的氢氧根离子。由于电解强度大，氢氧根离子高度聚集，在氯化钠的参与下，还会生成一定量氢氧化钠，使水具有强碱性，pH值可达10.5～11，具有很强的去污能力，称为强碱性去污水。

3 讨论

由于我院驻地水质很差，经检测发现电导率较高，超过国家饮用水的标准。因此，原用的蒸馏水常常多种项目超标，生活用水苦咸难饮。多功能水处理装置启用后，提高了医院制药用水的可靠性，改善了全院伤病员饮水的质量，提高了医疗救治的综合效果，又减少了浪费，获得了很大的社会效益和经济效益。在野战或应急救治中，消毒剂和各种用水的供应是个十分重要的难题。多功能水处理装置可以同时提供制药用水、消毒水、去污水、饮用水，使水源利用率基本达到100%，且水质均达到相关标准要求，充分满足野战或救灾抢险时的各种水质的需求，具有重要的军事意义，值得推广。

[1] 陈欢林，戴兴国.反渗透、纳滤膜技术脱除小分子有机物的研究进展[J].膜科学技术，2009，29（3）：1.

[2] 徐 俊，王 志.反渗透膜技术研究和应用进展[J].化学工业与工程，2010，27（4）：354.

[3] 国家药典委员会编.中华人民共和国药典（二部）[S].2010年版.北京：中国医药科技出版社，2010：189.

[4] 贾 阳，武晓琼.碱性电解水的工艺设计、功效及发展前景[J].中国医药导刊，2009，11（10）：1810.

[5] 张红红，胡亚卓.碱性电解水对大鼠抗氧化及抗纤维蛋白作用的实验研究[J].中国老年学杂志，2003，10（23）：684.

[6] 堀田国元，郭永明.酸性电解水的基础、应用及发展动向[J].中国护理管理，2008，8（4）：7.

[7] 龚泰石.强酸性电解水的消毒研究进展[J].解放军预防医学杂志，2001，19（5）：389.

On Multi-functional Water Treatment Plant for Different Purposes in Our Hospital

DIAO You-lin，WANG Li，WANG Juan（No.148Hospital of PLA，Zibo 255300，China）

OBJECTIVE：To improve the reliability of water for preparation，and to promote the quality of drinking water of patients in our hospital.METHODS：The multi-functional water treatment plant was developed by our hospital and Beijing Sitainuo Water Technological Development Co.，Ltd.and then applied.RESULTS&CONCLUSIONS：The device is made up of raw water disposal system，membrane purification system，electrolyzation system，water storage system，control system，canning system，etc.Using pretreatment process of quartz sand filter，active carbon adsorption，resin softening，cartridge filtration，water is purified preliminarily，and double reverse osmosis is used to generate double reverse osmosis purified medicinal water；by nanofiltration，weak alkaline smaller molecules reductive water for drinking is generated using alkaline water electrolysis device；acid electrolysis device is adopted to produce acid oxidation potential（sterilizing）water for disinfection and strong alkaline detergents for cleaning.It meets the various water demands of hospital.The utilization ratio of water reaches 100%and the quality of water is up to the requirements of relevant standards.

Water treatment；Plant；Double reverse osmosis purified water；Weak alkaline small molecules reductive water；Acid oxidation potential（sterilizing）water；Strong alkaline detergents

R95

C

1001-0408（2011）37-3540-03

＊主任药师。研究方向：药物制剂。电话：0533-6552139。E-mail：dyoulin@live.cn

2011-02-28

2011-06-20）