概述
制藥生產工藝用水可分為原料藥用水和制劑用水。制劑用水又分為口服藥用水和注射藥用水。除原料藥配料用水可用自來水外,其余均須用純水。
反滲透(RO)是水處理中高精技術,90年代中期起在我國的醫藥行業得到了廣泛的應用,它的使用極大地延長了傳統的離子交換設備的再生周期,減少了酸堿排放量,有利地保護了生態環境。隨著《藥品生產質量管理規范》(GMP)技術標準的深入貫徹與實施,全國許多藥廠相繼進行技術改造,陸續引進國外的先進技術和裝備,RO水處理技術及設備逐漸被制藥行業所采用。
1 常用的反滲透水處理工藝方案
2 反滲透設備在應用中存在的問題
反滲透除鹽較其他除鹽裝置,如:蒸發器、電滲析、復床等,有著獨到的特點和優勢,反滲透國產化的工作也日益得到重視。隨著反滲透技術應用的增多,出現的問題也日益嚴重。近年來對反滲透水處理裝置的應用進行了廣泛調研,共收集了全國各地各行業的RO水處理裝置99套資料,其中全套國外引進的76套,部分國產、部分引進的設備共同組成的有13套,全套設備均為國產的有10套。經整理研究發現,全套進口的正常使用率為30%;部分國產、部分引進的設備正常使用率為60%;全套國產的正常使用率為10%。上述問題的出現主要有以下幾方面原因:
①全套進口設備由于原水水質的不同,缺乏技術論證及工藝修改,照搬照抄,不適合我國實情。所以反滲透進水一定要根據原水水質的不同進行預處理,以滿足設備對進水水質的要求。
②有些技術能力較差的企業,不懂得反滲透裝置膜元件及其數量的合理選擇,膜元件的合理排列等,造成部分膜元件在非正常情況下運行。
③國產膜質量不過關。膜的質量的好壞直接影響到鹽及其它雜質的去除率,美國陶氏化學公司生產的Filmtec復合膜,其截留率可穩定在90%以上。
④運行管理不嚴。系統運行時,壓力要處于膜的可承受的工作壓力范圍,防止超強度,超負荷運行,使膜產生機械性損傷,導致泄漏發生。當反滲透系統運行一段時間后,出現制水量銳減,制水水質惡化或者壓差增高時,說明膜已需要清洗,此時應將機器轉換成清洗狀態,使系統自行清洗,即可恢復膜的功能。
3技術改進
機械過濾器的設計
進口設備正常使用率低的主要原因是預處理設備沒有結合我國原水水質差的特點,機械過濾器反沖洗不徹底,上層濾砂結塊,SDI(污染指標)升高,造成了膜的污堵,影響系統運行。RO裝置一般要求SDI<4(各膜元件生產商對SDI有不同的要求),要達到上述要求,通過調研及實踐提出以下建議：
(1)機械過濾器的選擇
結合我國原水水質及設備材質、填料的情況,建議使用雙層過濾料過濾器。從過濾的機理來說,應由大而小,而實際上機械過濾器都是通過上層最細的砂層來截留,故最上層砂容易堵塞、結塊,水頭損失增長快。若在砂上層再添加顆粒狀無煙煤則增加容污能力,運行周期長,水頭損失增長較慢,實踐中應用效果良好。
(2)機械過濾器的反沖洗
機械過濾器由于內部裝填石英砂比重較大,反沖不易,許多系統運行不穩定是忽視了反沖洗徹底、干凈這個過程,系統上設置的反沖裝置均達不到反沖洗強度的要求,這是許多水處理設備生產廠及工程公司存在的問題。經筆者與某處理設備有限公司共同研究及實踐,采用氣、水反復沖洗的方法,機械過濾器污堵后的反沖洗效果十分明顯,砂層清洗情況十分干凈,性能恢復良好,具體措施是：
①在設計反沖洗裝置時,反沖泵、管道必須符合反沖洗量的要求,反沖洗強度為12-15L／(ｓ·ｍ2)；
②采用壓縮空氣擦洗濾料,使濾料表面的污泥等物脫落,其強度為18-25L／(ｓ·ｍ2)。
(3)部填料的選擇
內部填料,根據其排水結構的不同可選用不同粒徑的石英砂,但最上層石英砂粒徑應在0.3MM。在最上部裝填0.5-1.0MM顆粒無煙煤,其高度不低于200MM。
活性碳吸附的應用
活性碳吸附器主要有二個功能：
①吸附水中部分有機物,吸附率為60%左右；
②吸附水中余氯。對于直接抽取地下水的用戶,可取消活性碳,若硬度較大則選用軟水器,地表水則必須使用活性碳,因為水中殺菌劑活性余氯具有較強的氧化性,會損壞RO膜,根據RO系統進水要求余氯<0.1MG/L,所以用活性碳去吸附余氯。另外活性碳脫除余氯并不是單純的吸附作用,而是在其表面發生催化作用,所以活性碳不存在吸附飽和的問題,只是損失碳而己。
混凝藥劑的選擇
在機械過濾器前加入各種凝聚劑及高分子絮凝劑,以去除水中懸浮物、膠體等雜質,但如果不根據水源實情,一味地添加,不僅改善不了水質,相反會因藥劑本身或藥劑中所含雜質而使水中帶入對RO膜有害的物質,國內有許多制藥廠水處理系統存在上述問題。所以藥劑的選擇大有講究。根據RO膜的特點：
①凝聚劑應避免使用鋁鹽類。鋁鹽類凝聚劑使凝聚過程中易產生鋁膠,進入RO表面后不易清洗；
②不應使用陽離子型高分子絮凝劑。RO膜為陰離子型,陽離子型高分子絮凝劑易與膜結合生成一種難以清洗的高分子膜。如果不重視上述情況,輕則減短膜壽命,重則部分膜元件報廢。同時藥劑之間的兼容性也不容忽視,如選用了ＳＴ高分子絮凝劑應配合ＡｒｇｏＡＦ１５０ｕL同時使用。
RO系統的探討
(1)保安過濾器的重要性
保安過濾器主要目的是為了保證RO進水不損壞膜組件,一般選用過濾孔徑為５μｍ,根據前后壓差來確定調換濾芯,壓差控制在５８.８ｋＰａ以內。
濾芯使用時間也不宜過長,因為濾芯易滋長細菌,建議采用１４～１５ｔ／(ｈ·ｍ2)(ｍ2為濾芯過濾面積。)
(2)阻垢劑的使用
反滲透膜污染可分為:生物污染、懸浮物污染、化學污染、膠體污染、細菌污染等。目前反滲透系統中阻垢劑使用最多的為六偏磷酸鈉,但六偏磷酸鈉易分解成磷酸根,而磷酸根又是細菌的營養源,所以使用不當易造成生物污染。另外六偏磷酸鈉不易溶解,本身的結垢也影響系統的運行。阻垢劑同時具有：
①可抑制細菌生長而延長清洗周期;
②可防止原水中溶解和不溶解的鐵形成鐵膠而影響系統運行和造成膜不可逆污染;
③提高了飽和臨界值(LＳＩ值可達2.５),對絕大部分原水可以不加酸,對小部分原水也可大量減少酸的投加,從而降低了反滲透出水中ＣＯ2;
④藥劑的成份穩定,可以長時間存放及開蓋使用。為了保證RO系統的正常運行,除了選用適宜的阻垢劑品種之外,還應根據原水水質對加藥量進行計算。
(3) 大流量沖洗的配置
反滲透在水質分離過程中,膜表面含有許多污染物,由于水分離方向與水流方向呈９０°關系,所以膜表面污染物部分可通過大量沖洗來去除,實際上原來國產組裝設備均忽視了該清洗裝置,而進口設備上均配備了清洗裝置。目前筆者接觸的一些水處理設備工程公司,均已開發ＰLＣ自控大流量沖洗系統,該套裝置有利于RO膜使用壽命的延長。
(4)化學清洗液的選擇
RO系統在正常運行情況下,每年只需清洗３－４次,不同的污染應選用不同的藥劑。國內一般選用檸檬酸及ＥＤＴＡ為主要成份,但往往清洗效果不佳,而進口清洗液清洗效果明顯。
(5)反滲透裝置的設計
RO裝置設計計算有一套復雜的計算方式,目前國外各膜元件商均已開發了專用軟件,只要設計人員根據原水水質報告及各膜元件性能初步確定方案,然后將原水水質輸入電腦,由程序軟件來驗證初步方案的可行性,若不行則發出警告,并告之哪一部分設計不合理。另外設計者應根據膜元件使用手冊中的要求,注意設計應配備的各種保護措施。
混床紫外線殺菌器及膜濾的選用
混床是提高水質的最終手段,紫外線殺菌器能殺滅水中的細菌,然后通過膜濾,去除細菌尸體,這幾套設計均可采用常規產品,在此不作敘述。 來源：谷騰水網
