解决工业纯水和超纯水生产中的细菌孳生问题

作者:本网编辑 文章来源:PROCESS《流程工业》 发布时间:2010-07-06


Elga-Berkefeld公司生产的Orion型纯水生产设备可以用热水消毒,保证了生产质量的安全。

在工业纯水和超纯水生产设备的使用过程中,必须注意各种不同的生产问题:预处理、生产、消毒以及存储和运输等对最终产品质量具有重要影响作用的环节。因此,需要采用各种药剂,避免细菌孳生。

根据应用环境和使用目的的不同,水必须要有一定的纯净度。从技术的角度来讲,生产符合一定纯净度要求的水并不困难。但为了保障在较长的一段时间内安全地存储和运输工业纯水和超纯水,则需要有丰富的经验和专业技术知识。纯水和超纯水所使用的存储和运输容器、控制阀和泵及其安装位置、检测和调节控制技术以及SIP原位消毒系统和CIP原位清洁系统等等都对水的纯净度有着重要的影响和作用。

通常,实验室和生产过程中使用的纯水和超纯水几乎都是以自来水厂生产的饮用水为基础生产出来的。但是,自来水厂生产的饮用水除了含有悬浮物以外,还含有离子和有机成分的杂质。溶解在水中的气体也必须从纯水和超纯水中清除出去。只有这样做,才能得到性质稳定、纯净度高的水。

在生产过程中,有一点得到了生产者的共识:纯水和超纯水的生产制造技术能够减少源于细菌的生物膜,但是无法根除这些生物膜。实践告诉我们:尽管超纯水中的营养物质含量极低,但是微生物还是能以很快的速度繁殖起来。实践还告诉我们另外一个不变的真理:保持一个系统的纯净比清理一个受到污染的系统要简单得多。因此,保证能对细菌进行监控的重要设计准则是:高流速、光洁的表面和最小的死角区域。

全面消毒

著名的纯水设备生产厂Elga-Berkefeld有限公司介绍说,事实上,在常温下生产医用纯净水的生产设备是受到细菌污染了的设备。与消毒不同,热水消毒并不能像杀菌消毒那样杀灭所有的细菌。热水消毒只能减少受污染设备的细菌数量,将其降低到2‰~3‰。

Elga-Berkefeld公司研发生产的Orion纯净水生产设备每小时最多可以生产10000L Aqua Purifiata牌纯净水。该设备满足了USP 30,Ph Eur Purified和Ph Eur Hipghiy等有关水质量的标准,同时也满足了FDA、cGMP和GMP等有关产品生产质量管理规范的要求。这一新型设备采用了更好的逆向渗透装置,在单路结构的系统中,可提高产水量90%;在双路系统中可提高产水量75%。Elga-Berkefeld公司的医用产品负责人Tanja Loehe先生介绍说:“采用这一新的设计方案后,用户的设备投资和生产使用费用都可以明显降低。”与他们生产的老一代的纯净水设备一样,新系列的纯净水生产设备也能够用热水进行全面地消毒。从设备给水的供水口到成品水出口之间,热水温度稳定保持在80℃左右。

高纯度净化树脂

对于纯净度要求最高的纯净水,Werner超级净水生产系统每小时的产量高达20000L。其每一个净水器的容量为600L,内装半导体高纯度净化树脂。附加的TOC吸附器通过紫外线氧化技术对生产出来的纯净水进行进一步的纯化,将水中有机物的含量降低到小于0.5ppbTOC的水平。

据Werner公司介绍,他们研发的PVDF-HP材料有着很高的表面质量,粗糙度Ra小于0.2μm,适合于所有的纯水分配系统。其温度稳定装置工作时的最高温度为140℃,从而保证了热水的温度能够精确地稳定在85℃,定期输出消毒用热水。同时,Werner公司也可以根据用户的需要用1.4404/1.4435不锈钢生产制造这种超纯水生产设备,主要元器件的表面粗糙度可以从Ra<0.8μm改善到Ra<0.4μm。

水质软化的重要性

在纯净水生产的前期准备工作中,水质的软化也是非常重要的一项工作;但是,事情都是一分为二的,水质软化设备也给纯净水的生产带来了一定的风险。它的离子交换树脂滤芯也为微生物提供了很好的栖息地。为了限制这种不利情况,许多用户又回头采用了内置的消毒清洁系统,但这也带来了附加投资费用的增加。

Christ公司投放到市场的软化剂Sanisal P是一种不错的、能够减少细菌孳生的解决方案。它与传统的水质软化剂(例如水质软化盐和水质软化的化学药剂)一样加入到需要软化的水中。溶于水后,其活性物质释放出来,在软化器中使水质软化并杀死细菌。从而保证不影响后来的纯净水生产过程,也不会因后续的纯净水生产过程而影响水的气味和口感。

另外一种由Letzner公司研发的纯净水生产技术中增加了一个电解-去离子化消毒阶段,从而将细菌孳生的风险降低到了最低的程度,且优化了能量输出。这一系统的工作原理是逆向渗透,只是Letzner公司把逆向渗透安排为两次逆向渗透。第一次渗透分离将输入的源水净化,将电解-去离子化(的可用水)进一步软化。由于利用了污水流动时的压力能即可开始第二阶段的逆向渗透净化。首次分离出来的可用水经二次逆向渗透后再次提高了水质,也大大地改善了二次渗透时的工作条件。在两级逆向渗透分离之间的水质硬度稳定装置有着很好的定量作用;同时也隔断了可用水之间的接触,降低了第二级逆向渗透受到细菌污染的风险。

目前相关专家正在研发一种电磁技术支持的EDI系统:它允许各个逆向渗透膜之间有着较大的间距。两逆向渗透室之间与传统的EDI系统一样,也有一个混合床离子交换器。与传统EDI系统的静态混合床不同,在电磁技术支持的系统中混合床的结构经过了优化,从而明显地减少了逆向渗透膜的数量。从而也使纯净水生产设备的结构得以简化,减少了所需的零部件数量;同时,由于渗透膜的间距增大、输入孔的直径增大,也使得压力损失减小了。

小结

为了实现减少微生物数量、提高设备安全的目的,纯水净化设备的位置、分布以及热水消毒等因素都对纯水生产质量起到决定性的作用。

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