医疗环境下用水质量控制及水处理设备原理分析

2017-02-02裴浩东孙光胜孙爱玉

中国卫生产业 2017年34期

裴浩东，孙光胜，孙爱玉

青岛市胶州中心医院，青岛胶州 266300

水在现代医学中的地位越来越重要，不仅标准繁多，对滤材的要求也各不一样。现在常规生活用水的要求就要达到清洁无杂质的基本要求，都要进行沉淀、冲氯杀菌、消毒等措施来切断疾病传播途径。但这对于医院这种特殊的工作场所确是远远不能满足需求，随着院感质控的要求提升，医用水的要求也更加明细具体，要求也更加严格。针对于不同的医院工作场所，大体可以分为以下几类医用水标准。

1 透析用水

①电导率正常值约10 μs/cm；②纯水的pH值应维持在5～7的正常范围；③微生物培养应每个月至少进行1次，要求细菌菌落数小于200个/mL；取样位置应为反渗水送水水路的末端。透析室每台透析机每年检测1次以上；④内毒素检测每3个月要检测1次以上，要求细菌数小于200个/mL，内毒素＜2 EU/mL；采样部位为反渗水送水水路的末端。⑤化学成分污染物每年检测1次以上，软化水硬度及余氯检测至少每周进行1次；（SOP2010透析用水标准）。

2 检验试剂用水

①超纯水：用于较为严格要求的检验实验，包括对颗粒大小有要求的实验，例如高效液相色谱用水。超纯水可用多级反渗用水经过石英砂设备蒸馏水或离子交换混合床处理后，再经过0.2nm超滤膜过滤来制得。

②多级反渗水：用于无机痕量分析等实验，如原子吸收光谱用水。反渗纯水也可用多次蒸馏或反渗后离子交换等制得。

③一般反渗纯水：用于一般的化学检验实验。纯水可用蒸馏或阳离子交换树脂制取的方法制得。

3 供应室消毒用水

①应具有自来水软化水、软化水冷热供应、反渗水或蒸馏水供应，自来水应符合城市自来用水标准规定。

②反渗水应满足电导率≤15 mS/m，常温，蒸汽发生器用水应为软化水后再经过反渗的纯化水。《消毒供应中心行业标准及技术规范》而我国目前自来水工艺相对于医用水要求较为简单，工艺无法满足医院对于水质要求。为了满足医院的用水质量要求，就必须了解自来水中所含杂质成分及自来水的处理工艺，这样对我们后级水处理能起到帮助作用。

4 自来水处理工艺

自来水净化处理主要分为3个部分：①化学混凝过程处理：原水经泵提升后，经过混凝工艺处理，混凝法能去除污水中的悬浮物，这有利于富含有机物的悬浮物沉降，从而降低COD、色度和SS等指标，原水混凝后一直等到絮状凝胶结合物形成为止，称之为混凝过程。常用水处理剂有氯化铝化合物、Al2(SO4)3、FeCl3等。②物理沉淀过程处理：混凝后形成的絮状凝胶结合物在重力作用下从水中分离出来叫做沉淀，沉淀的场所称之为沉淀池，最后沉淀的杂物通过杂物处理管道排除。③砂料过滤过程：过滤是指用石英砂或是锰矾砂一类的砂质等有空隙的颗粒状填充料层通过黏附作用粘附水中的悬浮小颗粒，进一步去除水中悬浮的细小杂质、细菌、病毒、有机物等，让水质变得更为清澈。水经过过滤后需要经过消毒处理，一般现阶段都是向一定量的水中掺杂适当比例的氯气，氯气与水发生化学反应，形成次氯酸以及盐酸。次氯酸能与水中的杂质进一步发生反应，氧化等，这会使浊度进一步降低，同时氧化残留细菌、病毒的生物外壳，进而达到灭菌的效果。消毒的加氯量（液氯）在1.0～2.5 g/m3之间。改良自来水的方式：通过自来水的处理工艺可以看出，自来水中的杂质主要含有漂浮或悬浮水中的细小颗粒，能溶解于水中的化学物质及能在水中生存的微生物，化合物成分主要包涵有钙、镁、铝等硬水阳离子；酸根类阴离子主要有硫酸根，硝酸根、碳酸根、盐酸根等，还有细菌死后的尸体和分泌物等。水中的悬浮颗粒物和细菌病毒等不能通过反渗膜进入患者体内，但能影像透析设备。溶于水的无机盐或有机物质蛋白质等，以及细菌的二次产物易通过透析膜进入患者体内，引起患者的不适甚至中毒症状。由于自来水中含有部分有机物质，容易导致细菌滋生，在输送管路及储存设备中形成生物膜；消毒之后的自来水中含有细菌及病毒的失活个体等因素都会对医用水质的结果产生影响。

为了对自来水进行处理，首先要针对性为去除水中杂质，首当其冲就是自来水的悬浮颗粒及水中的胶体。自来水经过自来水厂的处理后降沉大部分悬浮颗粒及胶体，但是小颗粒的悬浮物和部分胶体依然存在于水中。我们依然可以采用自来水的处理办法，填充石英砂等滤材，来进一步去除水中的悬浮颗粒及胶体。

石英砂过滤的过程中：悬浮于水中的颗粒的去除，主要依靠的是悬浮颗粒与填充滤料之间以及悬浮颗粒相互之间的吸附粘附作用。首先是在水中携带的悬浮颗粒物发生定向位移，摆脱水流流线向滤料颗粒表面靠近，既迁移机理；另外还有当悬浮细小颗粒与填充滤料接触时，依靠某种或某几种力（有范德华力、表面张力及库仑力）的作用使得它们粘附在滤料表面上，这就是颗粒的粘附机理。在这一过程中，要达到预期的水质要求，就要保证填充滤层滤料具备一定的表面积，为悬浮颗粒吸附在表面上提供足够的粘附场所，以便悬浮颗粒物有效的被吸附在滤料表面。悬浮颗粒物在滤层空隙水流中迁移输送由沉淀、惯性、阻截、扩散、动力效应等基本作用的过程。至于颗粒受到哪些力的作用，取决于浊质粒度的大小。在过滤过程中,滤料的表面积起到最重要的作用，滤料所提供的颗粒表面越大对水中悬浮物的附着力越强，为要达到一定的预期的出水水质要求，所以滤料的表面积不一定越小越好，而是要在一定的尺寸范围内才能起到最好的净水效果。

砂过滤处理之后水质会得到一定的改善，基本悬浮颗粒以及胶体等物质都会被拦截。但水中仍然存在一些杂质是最终的水中不需要的成分（溶于水中的有机物质、酚、酞等），这类成分较难处理，导致水中有异味，水存储困难，易导致细菌滋生等问题。

常见的净水滤材中活性炭有良好的清除有机溶剂作用，能有效提高水的纯净程度。对水中溶解的化合物以及有机物，腐化杂质等都有强烈的吸附作用。现一般用于填充各类型净水器。同时活性炭还有很好的脱色效果，能有效去除水中的有色物质，使水更为清澈。同时现如今活性炭还广泛用于室内外空气的净化，特别是加载了特殊成分的活性炭对溶于水中的化合物如氨、甲醛等，具有更好的净化效能。

经过上述2种滤材的有效过滤后，水中的有机杂质，胶体等可以完成清除，但是水中仍溶解一定量的无机盐（钙镁等）这导致水的硬度大，易引发管路堵塞；同时水中溶解的无机盐也会对医用水的质量产生不良影响。

所以我们现在往往采用树脂交换离子柱的方式来解决此类问题。树脂分为阳离子树脂和阴离子树脂，阳离子树脂又细分为钠型和氢型，钠型树脂将水中的钙镁离子交换成钠离子，使水变软。氢型树脂是将水中的钙镁离子交换成氢离子使水软化(为了方便使用，现多采用钠离子树脂)。阴离子树脂中含被可置换的氢氧根离子,能置换出水中的酸根离子。同时使用阴离子树脂和氢型阳离子树脂可以将水变为纯净水（目前一般医用净水设备不采用阴离子交换树脂，对于临床使用意义不大）。

经过阳离子树脂交换之后，水中的钙镁等离子被去处，达到了软化水的作用，同时树脂可以用盐水重新活化处理，可以达到重复循环利用的目的。

经过上述描述就是水处理的最基本步骤，水中所有的悬浮颗粒、胶体、异味的有机杂质、水中的钙镁等盐份都能得到有效去除，对某些科室的使用已经是达标的（口腔科牙椅等设备）；这也是常见的三级过滤。

通过三级过滤之后的水质已经是较为纯净的水，不过此类水想要满足其他一些科室的使用还需要进一步进行处理。为了有效过滤细菌以及内毒素等，并且降低电导率，现通常采用反射膜的方式进行过滤。见图1。

反渗膜采用的是反渗透的原理进行工作。反渗透又称逆渗透，是一种利用一定压力推动形成的过程，渗透一般是从渗透压高测吸收水分，渗透压较低测失水，这是一般生物膜的工作原理（如树根吸水，肠道吸收水分）。而反渗透是对膜一侧的高浓度液体施加压力，当压力超过它的渗透压时，水分子会逆着自然渗透的方向作反向渗透，到达反渗膜另一侧，从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液;高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。反渗透膜的工作孔径一般能达到0.000 1 μm的物质，是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时截断溶剂的渗透，得到低浓度的溶剂。这样对于水中的细菌等微生物，以及水中的盐溶液都能起到过滤作用。

图1 反渗透原理图

此类过滤水质就能达到一般的供应消毒要求，电导率较低，水中细菌菌落小于200等，这类用水基本都能用于透析液的处理过程，满足透析要求。同样也可以应用于内镜消毒清洗等消毒处理。但是在实际应用过程中一般采用两级反渗，这样可以更加有效处理水中细菌及内毒素等，同时延长反渗膜使用寿命，经济实用。见图2。

检验用水标准更为严格，要求水中离子尽量减少，这样对检验结果影响最小，检查更为精准。水中测点电阻值大小应＞18 MΩ/cm，所以在以上水处理设备中的末端应该加入另一级水处理装置，抛光树脂处理环节：抛光树脂（超纯水专用混合离子交换树脂）是已再生预混好的、可直接使用的超纯水专用混床树脂。具有极高的交换容量和极佳的抗渗透强度、制水量大、出水水质稳定，溶出物极低，使用方便等特点。出水水质＞18 MΩ/cm;且TOC 含量＜5 ppb。

所有水处理滤材均为定期更换产品，以实际当地水质及实时监测数据为依据来进行更换工作，能更好地保证水质，提高抗干扰的能力。