純化水是由飲用水經(jīng)蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其他適宜的方法制得的制藥用水，不含添加劑。

       一、URS分析

       在選擇醫(yī)療制藥純化水設(shè)備之前，需根據(jù)企業(yè)URS分析進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，才能更好匹配企業(yè)的需求。

       （1）從原水水質(zhì)分析，如果企業(yè)沒有取樣檢測(cè)原水水質(zhì)，可以找自來水公司提供水質(zhì)報(bào)告，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)原水水質(zhì)來確定不同工藝。

       （2）產(chǎn)水水質(zhì)需要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，有中國藥典、美國藥典、歐洲藥典等。如果產(chǎn)品銷售國外，不僅要達(dá)到中國藥典，還需考慮美國藥典、歐洲藥典等，具體詳見各國藥典要求，如電導(dǎo)率、TOC、微生物等。

圖一　產(chǎn)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

       （3）統(tǒng)計(jì)產(chǎn)水量，根據(jù)生產(chǎn)部用水需求，考慮未來3到5年是否有產(chǎn)量增加，如果有純化水設(shè)備的產(chǎn)水量同樣要增加，再放大20%余量，一般純化水設(shè)備產(chǎn)水量有250L/h、500L/h、1t/h，如果1噸以上已0.5或1t/h增加。若某企業(yè)產(chǎn)水量統(tǒng)計(jì)表5.3t/h，可考濾6t/h純化水設(shè)備，而不是采購5.3t/h設(shè)備。

圖二　產(chǎn)水量統(tǒng)計(jì)以及用水量需求

       （4）選型方面。在選型方面需要考濾以下方面：原水水質(zhì)；產(chǎn)水水質(zhì)要達(dá)到中國藥典、美國藥典還是歐洲藥典；需要通過什么認(rèn)證；產(chǎn)水量大??；需要提供原水水質(zhì)報(bào)告；工藝類型；消毒方式；有無熱媒；明確設(shè)備工程范圍；對(duì)品牌有無特殊要求（比如有些企業(yè)對(duì)所有設(shè)備控制系統(tǒng)PLC要求采用西門子品牌，全廠統(tǒng)一品牌，方便后續(xù)管理）；需要配哪些在線監(jiān)測(cè)儀（有TOC、余氯、硬度監(jiān)測(cè)儀等）；自動(dòng)化控制程度（如手機(jī)物聯(lián)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、審計(jì)追蹤）等等。

圖三　選型需求表1

圖四　選型需求表2

       二、考慮因素

       一套合適的純化水制備系統(tǒng)，主要有七大考慮因素，包括源水水質(zhì)、產(chǎn)水水質(zhì)及法規(guī)、產(chǎn)水量、系統(tǒng)回收率、工藝選擇及安全、消毒方式、系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行及運(yùn)營費(fèi)用。水中需要去除的物質(zhì)，主要有電解質(zhì)（導(dǎo)電離子）、顆粒、有機(jī)物、微生物。

       三、常用工藝

       （1）預(yù)處理 + 雙級(jí)RO

       （2）預(yù)處理 + 單級(jí)RO + EDI

       （3）預(yù)處理 + 雙級(jí)RO + EDI

       通常南方原水的電導(dǎo)率及硬度較好，可不采用EDI工藝，而北方原水的電導(dǎo)率及硬度偏高，可采用增加EDI工藝，來確保純化水產(chǎn)水的水質(zhì)。

       四、設(shè)備部件和設(shè)計(jì)原理

       （1）原水罐

       原水罐起到緩沖作用，因自來水流量、壓力不穩(wěn)定，影響設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行；原水罐上的清洗噴淋球主要為了防止罐體上封頭綠氣腐蝕；呼吸器可防止蟲鼠進(jìn)入原水罐。

圖五　原水罐

       （2）多介質(zhì)過濾器

       多介質(zhì)過濾器可以去除>10μm懸浮物及顆粒，當(dāng)流速越慢，過濾效果越好。系統(tǒng)設(shè)有正洗、反洗、產(chǎn)水三種運(yùn)行模式當(dāng)系統(tǒng)過濾懸浮物及顆粒過多，運(yùn)行壓差大于0.05MPa時(shí)，需要進(jìn)行反洗，把過濾的懸浮物及顆粒反沖洗排放。多介質(zhì)過濾器產(chǎn)水SDI值要求≤5。

圖六　多介質(zhì)過濾器

       （3）雙軟化器

       雙軟化器可降低原水硬度防止反滲透膜表面過快結(jié)垢。軟化器產(chǎn)水硬度≤3mg/l。

       系統(tǒng)設(shè)有正洗、反洗、產(chǎn)水 、再生四種運(yùn)行模式，樹脂吸附達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，先反洗、吸鹽再生、正洗。由于軟化器再生時(shí)需要運(yùn)行2~3個(gè)小時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)雙軟化器可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)運(yùn)行、交替再生，即當(dāng)一個(gè)軟化器處于再生模式，另一個(gè)處于產(chǎn)水模式，不影響整個(gè)設(shè)備的產(chǎn)水量。

圖七　雙軟化器

       （4）活性炭過濾器

       活性炭過濾器作用在于吸附原水中的有機(jī)物、氧化劑，保護(hù)RO膜不被氧；系統(tǒng)設(shè)有正洗、反洗、產(chǎn)水三種運(yùn)行模式；需要定期巴氏消毒，防止微生物滋生；活性炭過濾器產(chǎn)水余氯值≤0.05mg/l。

圖八　活性炭過濾器

       （5）RO系統(tǒng)

       RO系統(tǒng)主要是過濾水中鹽份及離子，一般一級(jí)RO產(chǎn)水電導(dǎo)

圖九　RO膜沖洗

圖十　死角檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

       （6）EDI系統(tǒng)

       EDI系統(tǒng)的作用是去除RO產(chǎn)水中微量離子，要求產(chǎn)水電導(dǎo)

圖十一　坡度檢測(cè)

圖十二　空氣阻斷檢測(cè)

       五、醫(yī)療制藥純化水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念

       （1）原水進(jìn)入RO膜，需進(jìn)行預(yù)處理

       水中的顆粒物容易劃傷RO膜表面，導(dǎo)致RO膜堵塞或穿孔；鈣鎂離子容易對(duì)RO膜表面過快結(jié)垢，需要經(jīng)常清洗；氧化劑容易氧化RO膜、導(dǎo)致RO膜穿孔，因此，在原水進(jìn)入進(jìn)RO膜前，需要經(jīng)過預(yù)處理過濾。一個(gè)好的預(yù)處理系統(tǒng)，可延長RO膜的使用壽命。

       （2）消毒方式的選擇

       純化水設(shè)備的消毒方式有化學(xué)消毒與物理消毒。

       化學(xué)消毒在制藥用水不常用，驗(yàn)證比較麻煩，化學(xué)藥劑供應(yīng)商不能提供完整的藥劑成份，不好證明無殘留；物理消毒較為常用的方式為巴氏消毒，可對(duì)活性炭、RO、EDI定期巴氏消毒，防止微生物滋生。系統(tǒng)設(shè)計(jì)可采用常溫RO膜、EDI，如果停機(jī)時(shí)間超過10天，可采用化學(xué)藥劑清洗。

       （3）防止微生物污染

       原水是水系統(tǒng)中主要的外源性微生物污染源。微生物生長與水、空氣、時(shí)間有關(guān)。而不銹鋼管道在空氣中，沒有與水接觸不會(huì)滋生微生物，如瓶裝水在密封的條件下也不容易滋生微生物。容易滋生微生物的溫度接近人體體溫35℃左右。

       在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)死角大于3D要求，罐體粗糙度大于0.6μm微生物滋生風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加。水溫達(dá)到60℃可以抑制微生物滋生，設(shè)備停機(jī)時(shí)需把排水閥門都關(guān)閉，進(jìn)水設(shè)有單向閥，防止空氣進(jìn)入RO膜或EDI，防止微生物滋生。

       （4）管道材質(zhì)的選擇

       醫(yī)療制藥用水設(shè)備對(duì)于管道材質(zhì)的選擇也有嚴(yán)格的要求。根據(jù)我國GMP規(guī)定，純化水儲(chǔ)罐和輸送管道所用材料應(yīng)當(dāng)無毒、耐腐蝕、不脫落。常用材質(zhì)主要有304與316L。另外，對(duì)原材料需要檢測(cè)，有材質(zhì)檢測(cè)、粗糙度檢測(cè)，厚度檢測(cè)等等，還需提供原廠材質(zhì)證明，出廠檢測(cè)報(bào)告等。

       （5）部件連接方式

       高質(zhì)量的焊接是安全的連接方式，其微生物滋生的風(fēng)險(xiǎn)小。純化水設(shè)備的部件優(yōu)先采用焊接或卡箍連接，其次采用法蘭連接，不能采用螺紋連接。儀器儀表需要定期校驗(yàn)，卡箍連接拆裝方便。

       （6）閥門的選擇

       在閥門的選擇上，要求與純水接觸閥門采用衛(wèi)生級(jí)隔膜閥，水平安裝時(shí)要有低點(diǎn)排放角度；與純水接觸不能采用球閥，球閥關(guān)閉后有死水殘留，打開時(shí)有微生物污染的風(fēng)險(xiǎn)；死角要求嚴(yán)格時(shí)可采用閥組。

       （7）焊接工藝

       醫(yī)療制藥用水系統(tǒng)的施工階段采用自動(dòng)氬弧焊，焊工應(yīng)經(jīng)過正規(guī)焊接培訓(xùn)，作樣品試焊后，嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行焊接，及時(shí)整理焊接記錄保證焊接過程可追溯，焊接結(jié)束后對(duì)照作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行焊接質(zhì)量檢查，按照內(nèi)窺鏡檢測(cè)方式對(duì)每個(gè)焊口的外壁和內(nèi)壁進(jìn)行檢查，如不符合焊接質(zhì)量，必須切割后重新進(jìn)行焊接。

       良好的品質(zhì)來源于設(shè)計(jì)，在純化水設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)先選擇一體化三維設(shè)計(jì)（如圖十二），細(xì)節(jié)效果提前展示，客戶可全程參與，方位保障客戶需求；融入人機(jī)工程學(xué)，人性化設(shè)計(jì)如觸摸屏、儀器、儀表、閥門設(shè)計(jì)高度符合國人身高，方便維護(hù)及查看；模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，減少占地面積。

圖十三　凈得瑞一體化純化水設(shè)備

       六、自動(dòng)化控制

       （1）三級(jí)管理權(quán)限

       防止未授權(quán)人員進(jìn)入系統(tǒng)操作，無人操作5分鐘后自動(dòng)注銷鎖屏保護(hù)。每個(gè)界面均有有用戶登錄通道及保存用戶帳號(hào)，方便及時(shí)登錄。

       （2）防呆、防誤操作

       巴氏消毒時(shí)需要設(shè)置手動(dòng)情況下才能啟動(dòng)，防止系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，進(jìn)行巴氏消毒。參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤時(shí)，為了防止誤操作，系統(tǒng)設(shè)有安全范圍值，輸入安全范圍值內(nèi)才能執(zhí)行。

       （3）自動(dòng)報(bào)警

       所有報(bào)警記錄自動(dòng)保存，歷史數(shù)據(jù)不可更改

       （4）耗材更換提醒

       耗材更換累積時(shí)間到時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出耗材更換提醒記錄。系統(tǒng)設(shè)有耗材更換周期參考表如下圖所示：

       （七）應(yīng)用案例

       案例一：某企業(yè)定制15t/h純化水設(shè)備，應(yīng)用于生物制藥行業(yè)

       （1）工藝類型和水質(zhì)要求

       采用RO+EDI工藝，產(chǎn)水水質(zhì)符合中美歐藥典“純化水”要求。

       （2）技術(shù)指標(biāo)

圖十四　技術(shù)指標(biāo)要求

       （3）設(shè)備特點(diǎn)

       系統(tǒng)主機(jī)一體化設(shè)計(jì)，模塊化安裝，減少占地面積；RO膜、EDI、分配系統(tǒng)勻采用耐高溫巴氏消毒，有效防止微生物滋生；雙管路供水，單管路循環(huán)，死角符合3D要求；取樣漏斗方便取樣時(shí)排水。

       案例二：某企業(yè)定制15t/h純化水設(shè)備，應(yīng)用于體外診斷試劑行業(yè)

       （1）工藝類型和水質(zhì)要求

       采用雙級(jí)RO+EDI工藝，產(chǎn)水水質(zhì)符合中美歐藥典“純化水”要求。

       （2）技術(shù)指標(biāo)

圖十五　技術(shù)指標(biāo)要求

       （3）設(shè)備特點(diǎn)

       采用4套分配系統(tǒng)，131個(gè)用水點(diǎn)，1800多米循環(huán)管道；因沒有工業(yè)蒸汽，分配系統(tǒng)采用臭氧消毒，降低運(yùn)營成本；一鍵式啟動(dòng)、操作、維護(hù)簡單方便；關(guān)鍵報(bào)警記錄通過短信發(fā)送到人員手機(jī)及遠(yuǎn)程監(jiān)控，方便日常維護(hù)與管理。

       案例三：某企業(yè)定制10t/h純化水設(shè)備，應(yīng)用于醫(yī)療器械行業(yè)

       （1）工藝類型和水質(zhì)要求

       采用雙級(jí)RO工藝，產(chǎn)水水質(zhì)符合中國藥典“純化水”要求。

       （2）技術(shù)指標(biāo)

圖十六　技術(shù)指標(biāo)要求

       （3）設(shè)備特點(diǎn)

       采用活性炭、分配系統(tǒng)采用巴氏消毒；操作、維護(hù)平臺(tái)，設(shè)備維護(hù)安全、方便；可獲得持續(xù)、穩(wěn)定符合藥典要求的產(chǎn)水水質(zhì)指標(biāo)；純化水罐滿水后，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入低頻循環(huán)模式，防止微物生滋生。