血液透析用水系統(tǒng)及水質(zhì)控制

1、血液透析用水系統(tǒng)組成及水質(zhì)控制,廣東省人民醫(yī)院腎內(nèi)血液凈化中心李永友,透析用水對透析治療的重要性,超過 99.3 % 透析液是水每個(gè)病人一次透析用120-150L透析液每個(gè)病人一年將用15000-26000 L透析液Online HF、HDF 的置換液由透析液在線產(chǎn)生，對透析用水和透析液要求極其嚴(yán)格,中國SOP(2010)透析用水允許的化學(xué)污染物最大濃度,細(xì)菌及內(nèi)毒素標(biāo)準(zhǔn),* ND = Not detected. The lo

2、wer detection limits are different according to the measuring methods.,透析用水的來源,水處理用水的來源稱為原水地表水 -- 自來水;淺井水地下水 -- 井水（深）,原水中潛在的污染物,不溶性顆粒和纖維如膠體、泥沙、鐵銹、肉眼可見物等化學(xué)污染物自由氯、氯胺鋁 、銅 、鋅 、硝酸鹽、硫酸鹽、氟化物等微生物如細(xì)菌、熱原體、藻類、真菌、芽胞

3、等,水處理系統(tǒng)的組成,水處理系統(tǒng)包含三個(gè)基本部分:水預(yù)處理系統(tǒng)反滲透系統(tǒng)供水系統(tǒng),,,自來水,原水,去除懸浮物,,,氯、氯胺去除,,,防止膜元件結(jié)垢,軟化器,,,介質(zhì)過濾器,活性炭過濾器,預(yù)處理系統(tǒng),水預(yù)處理系統(tǒng),預(yù)(前)處理系統(tǒng)包含 精密過濾器壓力泵組介質(zhì)過濾(砂濾，砂鐵過濾)軟水器(單罐或雙罐)活性炭(單級或雙級),精密過濾器,由過濾器外殼和濾芯組成不同材質(zhì)和精度的濾芯可有效除去以濾芯孔徑為準(zhǔn)的懸浮物、鐵銹

4、等各種微小雜質(zhì)。常見濾芯孔徑有100u、50u、40、20u、10u、5u、1u等檢查過濾器前后水壓，當(dāng)壓差＞10 ~ 15psi ( 0.7 ~1.0kg/cm2)時(shí)更換濾芯,壓力泵組,前級壓力泵的作用是提高進(jìn)水壓力，克服前處理各級對水的阻力，保障反滲機(jī)進(jìn)水壓力與流量。一般由壓力或流量控制。,介質(zhì)過濾器,砂濾(雙介質(zhì))內(nèi)部填料是石英砂和無煙煤砂鐵濾器(多介質(zhì))內(nèi)部填料是石英砂、無煙煤和錳綠石砂砂鐵濾器可去除水中Fe2+、Mn

5、2+及懸浮的顆粒物質(zhì)當(dāng)進(jìn)出水壓>10PSI時(shí)，進(jìn)行反沖洗，把沉積污垢沖走。,介質(zhì)過濾器運(yùn)作過程,,軟水概念及單位,軟化：除去水中硬度離子(Ca2+、 Mg2+ )的過程稱為軟化。硬度：用度數(shù)表示鈣鎂鹽含量的方法。   ppm：1升水中所含Ca、Mg鹽類相當(dāng)于1mg CaCO3稱1ppm。odH：1升水中所含鈣鎂鹽類相當(dāng)于10mgCaO3 （17.8mgCaCO3）稱1odH(德國度)。G

6、PG(grain per gallon )：即格令/美加侖，1GPG相當(dāng)于17.1mg/l （1格令=0.0648克 ， 1美加侖=3.785升 ，1 ft3=28.3L）,軟水器特點(diǎn),陽離子樹脂作交換劑。樹脂中的 Na+ 交換水中 Mg2+ & Ca2+ 2RNa+ + Ca2+ → R2Ca 2+ + 2Na+ 2RNa+ + Mg2+ → R2Mg2+ + 2Na+樹脂的交

7、換能力一般為20K grain/ft3樹脂。桶體尺寸由被處理水的硬度和要求的交換能力來決定。一般采用普通閥門或多路控制閥來控制。,軟水器的再生,再生目的使樹脂上吸附的鈣鎂離子置換下來，恢復(fù)樹脂的正常使用 再生特點(diǎn):是軟化的逆過程。控制方式采用時(shí)間型或流量型或手動(dòng)啟動(dòng)。一般采用順流再生。再生周期與進(jìn)水硬度、用水量等有關(guān)實(shí)際應(yīng)用中用測定軟水器出水硬度的方法確定,軟水器的監(jiān)測及維護(hù),監(jiān)測出水硬度<17ppm維護(hù)

8、加鹽，確保再生鹽水為飽和狀態(tài)。,硬度滴度測試（定性）,軟 水,硬 水,,,硬度滴度測試（定量）,,,注入硬水測定劑的刻度數(shù)即為水的硬度,,鋁鋇鎘鉻氯氯胺銅氟化物汞有機(jī)物硫酸鹽,,軟水器,鈣鎂,軟水器效果圖,活性炭濾器,水通過活性炭過濾器的過程類似雙介質(zhì)過濾器.活性炭所能去除物質(zhì):余氯、氯胺(余氯對反滲透膜造成不可恢復(fù)的損害)低分子量有機(jī)物顏色和氣味三氯甲烷(THM)氯和活性炭(C)的反應(yīng): 　　Cl

9、2 + H2O → HCl + HOCl (1)　　C + 2Cl2 + 2H2O → 4HCl + CO2 (2),活性炭濾器,空床接觸時(shí)間指利用活性炭去除余氯或氯胺時(shí)，水流過濾器內(nèi)活性炭的時(shí)間 EBCT=V/Q V--活性炭的體積（立方英尺） Q--水流量（立方英尺/分鐘） EBCT--空床接觸時(shí)間（分鐘）去余氯EBCT至少6分鐘去氯胺EBCT至少10分鐘

10、活性炭的多孔結(jié)構(gòu)以及其吸附有營養(yǎng)的有機(jī)物，提供了細(xì)菌繁殖的環(huán)境。活性炭濾器的反洗洗去部分吸附物防止隧道效應(yīng),余氯檢測,通過余氯檢測確定活性炭是否有效標(biāo)準(zhǔn)：自由氯<0.5mg/l, 氯胺<0.1mg/l,,鋁鋇鎘鉻銅氟化物汞硫酸鹽鋅,,活性炭濾器,活性炭濾器效果圖,前處理作用及要求,水經(jīng)預(yù)處理可除去水中較大顆粒、鐵離子、鈣鎂離子、余氯、氯氨和部分有機(jī)物。保障后級反滲透膜長期、高效、安全使用。前處

11、理必須能去除能透過反滲膜或?qū)Ψ礉B膜造成堵塞及毀壞的物質(zhì)。前處理的設(shè)計(jì)出水流量應(yīng)該是反滲機(jī)產(chǎn)水量的 2.5 倍以上,反滲透（RO）系統(tǒng),反滲透系統(tǒng)是水處理的核心反滲透系統(tǒng)之所以在透析用水中得到廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗苡行У厝コ扇軣o機(jī)物、細(xì)菌、內(nèi)毒素、病毒、大于200D的有機(jī)物反滲透是膜法分離的一種。,反滲透原理,,即在濃溶液側(cè)施加操作壓力以克服自然滲透壓，水分子滲透的流動(dòng)方向就會(huì)逆轉(zhuǎn),RO膜的分類,按膜的材質(zhì)分類醋酸纖維素膜

12、芳香族聚酰胺膜 按膜的結(jié)構(gòu)分類非對稱膜為同一種材質(zhì)，制作成致密的表皮層和多孔支持層復(fù)合膜為不同材質(zhì)制成的幾層膜的復(fù)合體按膜加工外形分類卷式、板框式和管式,RO膜的結(jié)構(gòu),,RO膜的透過機(jī)理,有多種模型優(yōu)先吸附-毛細(xì)孔流理論 溶液擴(kuò)散理論 干閉濕開模型,RO膜的理想化孔徑,,卷式ＲＯ膜解剖圖,Product tube集水管,Feed water原 水,Brine seal密封件,Permeate滲透液,Conce

13、ntrate濃縮液,Reverse Osmosis membrane RO 膜,Permeate carrier滲透液流向,,Feed water原 水,,Tricot導(dǎo) 布,,Mesh spacer導(dǎo) 網(wǎng),RO膜性能的主要指標(biāo),1、脫鹽率和透鹽率脫鹽率—通過RO膜從系統(tǒng)進(jìn)水中去除可溶性雜質(zhì)濃度的百分比。 脫鹽率=（1–產(chǎn)水含鹽量/進(jìn)水含鹽量）×100%透鹽率—進(jìn)水

14、中可溶性雜質(zhì)透過膜的百分比。 透鹽率=100%–脫鹽率 膜元件的脫脫鹽率的高低取決于膜元件表面超薄脫鹽層的致密度，脫鹽層越致密脫鹽率越高，同時(shí)產(chǎn)水量越低。反滲透對不同物質(zhì)的脫鹽率主要由物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子量決定對高價(jià)離子及復(fù)雜單價(jià)離子的脫鹽率可以超過99%對單價(jià)離子如：Na+、K+、Cl+的脫鹽率稍低，但也超過了98%對分子量大于100的有機(jī)物脫除率也可過到98%對分子量小于100的有

15、機(jī)物脫除率較低,反滲透膜對正離子的脫鹽率,反滲透膜對負(fù)離子的脫鹽率,反滲透膜對其他物質(zhì)的脫除率,RO膜性能的主要指標(biāo),2、  產(chǎn)水量（水通量）產(chǎn)水量—指反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)能，即單位時(shí)間內(nèi)透過膜水量，通常用噸/小時(shí)來表示。滲透流率—指單位膜面積上透過液的流率，通常用加侖每平方英尺每天（GFD）表示。過高的滲透流率將導(dǎo)致垂直于膜表面的水流速加快，加劇膜污染。,RO膜性能的主要指標(biāo),3、  回收率回收率——指膜系統(tǒng)中給水

16、轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水（或透過液）的百分比?；厥章?（產(chǎn)水流量/進(jìn)水流量）×100%RO膜回收率一般≤15%,RO機(jī)的組成,RO膜組件高壓泵電器控制部分各種閥門、傳感器、管路等,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,反滲透膜分離層,反滲透膜支撐層,淡水,濃水,進(jìn)水,,,Cavg,,高壓泵,模擬反滲透機(jī),提高系統(tǒng)回收率的方法：,增加濃水回流,,,,,泵,,

17、,,,,,進(jìn)水,濃水,淡水,0.15 m3/h,,最小流量= 300gph,0.85 m3/h,1.0 m3/h,,,,,,泵,,,,,,,,,進(jìn)水,回流,濃水,淡水,0.15 m3/h,,0.15 m3/h,0.3 m3/h,1.0 m3/h,最小流量= 300gph,回收率: 15 %,回收率: 50 %,RO膜回收率與系統(tǒng)回收率,濃水回流提高了系統(tǒng)回收率；膜元件回收率仍然維持15%，符合設(shè)計(jì)要求；濃差極化得到了有效控制；沖洗

18、流速得到保證；,,Cfeed,(1 - RECOVERY),,=,Cconc,Cfeed =1 ppm,回收率與溶液濃縮倍數(shù),影響RO系統(tǒng)性能的因素,1、反滲透膜特性2、進(jìn)水壓力的影響 進(jìn)水壓力本身并不會(huì)影響鹽透過量，但是進(jìn)水壓力升高使得產(chǎn)水量加大，RO膜的回收率會(huì)升高，加大了濃差極化，易導(dǎo)致RO膜堵塞3、進(jìn)水溫度的影響 反滲透膜產(chǎn)水電導(dǎo)對水溫的變化十分敏感，水通量隨著水溫的增加線性的增加，進(jìn)水水溫每升高1

19、℃，產(chǎn)水量就上升2.5%-3.0%；（以25℃為標(biāo)準(zhǔn)）4、進(jìn)水PH值的影響 進(jìn)水PH值對產(chǎn)水量幾乎沒有影響，面對脫鹽率有較大影響。反滲膜可容忍 pH 2-11， PH值在7.5-8.5之間，脫鹽率達(dá)到最高。5、進(jìn)水鹽濃度的影響 滲透壓是水中所含鹽分或有機(jī)物濃度的函數(shù)，進(jìn)水含鹽量越高，濃度差也越大，從而導(dǎo)致脫鹽率下降。,反滲透膜的污染,污染可由以下過程引起：無機(jī)物的沉積（結(jié)垢）； 碳酸鈣、硫酸鈣、硫酸鋇、

20、硫酸鍶、 氟化鈣、硅化物有機(jī)物分子的吸附（有機(jī)污染）；金屬氧化物積垢（鐵、錳、鋁等金屬之氫氧化物）顆粒物的沉積（膠體污染、懸浮固體物）；微生物的粘附及生長（生物污染）。在RO運(yùn)行中，所有上述過程都將使透過性能下降。不同類型的污染常常同時(shí)發(fā)生，并相互影響。,生物污染的控制和預(yù)防,以下是一些可能增加生物污染危險(xiǎn)的因素：① 設(shè)計(jì)：伸展的管道系統(tǒng)，光線的射入，死端，龜裂，帶有死區(qū)的附件，未消毒的貯槽等。② 進(jìn)水特性：高溫（＞2

21、5oC），大量的有機(jī)及無機(jī)營養(yǎng)物，大量的細(xì)菌（＞104CFU/mL），高SDI等。③ 操作特性：不經(jīng)常監(jiān)控操作性能，較低的錯(cuò)流流速，長貯存周期等。,生物污染的控制和預(yù)防,加強(qiáng)預(yù)處理有效的預(yù)處理可降低膜的堵塞，減少膜的清洗。使用抗污染膜控制生物污染的最新手段，對膜表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，能抑制微生物的附著生物污染物的消毒處理 在許多情況下，引起問題的是生物薄膜的存在，無活性的生物薄膜可繼續(xù)引起生物污染作用。因此，去除生物薄膜才是有效

22、清除毒害的關(guān)鍵所在。此外，死端、角落和縫隙都可以帶有生物薄膜，而這些地方是殺生劑不易到達(dá)的。 頻繁地和定期地清洗RO膜或許是最好的方法 。,膜的使用壽命,膜的使用壽命取決于膜的化學(xué)穩(wěn)定性、元件的物理穩(wěn)定性、可清洗性、進(jìn)水水源、預(yù)處理、清洗頻率、操作管理水平等。根據(jù)經(jīng)濟(jì)分析通常為5 年以上。,水處理系統(tǒng)的附件,尚有多種附件:(a)細(xì)菌控制器材，如紫外線照射器，臭氧產(chǎn)生器 與熱水消毒系統(tǒng)等，可使系統(tǒng)中的細(xì)菌增值降

23、 至最低；(b)添加化學(xué)品的化學(xué)品注入系統(tǒng)，如添加酸以調(diào) 整pH值；(c)管路系統(tǒng)、調(diào)節(jié)閥與防止倒流器等。,供水系統(tǒng),,直接供水示意圖,供水系統(tǒng),間接供水示意圖,透析用水質(zhì)量控制,,,,微生物,,,,,介質(zhì)過濾器,軟水器,活性炭,反滲機(jī),供水系統(tǒng),透析用水處理過程與微生物,,,,,,,供水系統(tǒng),,細(xì)菌在反滲膜濃水側(cè)表面生長,細(xì)菌在反滲膜純水側(cè)生長,美國AAMI標(biāo)準(zhǔn)對水處理及透析液管理要求,,美國AAMI標(biāo)準(zhǔn)對水處理及透

24、析液管理要求,,美國AAMI標(biāo)準(zhǔn)對水處理系統(tǒng)管理的要求,中國SOP(2010)透析液及水質(zhì)監(jiān)控,水質(zhì)監(jiān)控項(xiàng)目及措施,精密過濾器前后壓差>10~15 PSI 時(shí)更換濾芯介質(zhì)過濾器前后壓差>10~15 PSI ，手動(dòng)或自動(dòng)反沖洗， 一般3-6次/周軟水器出水硬度<1GPG(17.2ppm)手動(dòng)或自動(dòng)再生，一般 1-6次/周，樹脂失效后進(jìn)行更換活性炭出水要求：余氯<0.5mg/L，氯胺<0.1m

25、g/L1-3次/周，手動(dòng)或自動(dòng)反沖洗；活性炭失效后進(jìn)行更換反滲機(jī)及供水管路供水管路末端，細(xì)菌<200cfu/ml,內(nèi)毒素<2EU/ml定期進(jìn)行系統(tǒng)清洗和消毒；定期更換保安濾芯、反滲膜,水處理系統(tǒng)常規(guī)消毒方法,化學(xué)消毒：消毒劑常用過氧乙酸(0.1~0.2%)，或廠家提供的以及商品化專業(yè)膜消毒液(按說明書使用)注意消毒劑的種類、濃度、適用范圍以及使用方法物理消毒：常見高溫、紫外線、臭氧等方法注意各種方法的適用

26、范圍以及使用方法,水處理系統(tǒng)常規(guī)消毒,反滲機(jī)的消毒反滲水供水系統(tǒng)的消毒反滲機(jī)與供水管路聯(lián)合消毒反滲機(jī)與供水管路與透析機(jī)聯(lián)合消毒,反滲機(jī)的消毒,定期消毒，消毒頻率由水質(zhì)檢測結(jié)果和廠家要求決定（中國SOP2010)系統(tǒng)連續(xù)停超過48小時(shí)要求消毒定期除鈣(在消毒前進(jìn)行)，使用2%檸檬酸溶液除鈣，要求溶液2.0<PH<11.0(可用氨水或鹽酸來調(diào)節(jié)PH值)某些反滲機(jī)具備熱消毒功能消毒劑常用過氧乙酸(0.1~0.2%)，

27、或廠家提供的及商品化專業(yè)膜消毒液,反滲機(jī)的消毒,外接式消毒器具式示意圖需外接消毒器具手動(dòng)操作自帶消毒系統(tǒng)式進(jìn)消毒模式后按提示操作,反滲水供水系統(tǒng)的消毒,直接供水系統(tǒng)消毒與反滲機(jī)聯(lián)合消毒供水管路單獨(dú)熱消毒間接供水系統(tǒng)消毒可單獨(dú)消毒可用消毒劑范圍更廣,供水系統(tǒng)化學(xué)消毒專用設(shè)備,供水系統(tǒng)熱消毒(內(nèi)置水箱式),供水系統(tǒng)熱消毒(外置水箱式),反滲機(jī)與供水管路與透析機(jī)聯(lián)合消毒,消毒劑常用過氧乙酸(0.1-0.2%)，或廠家提

28、供的及商品化專業(yè)膜消毒液消毒時(shí)每一臺(tái)血透機(jī)都進(jìn)行一定時(shí)間的水洗，確保消毒液進(jìn)入到最終支路為節(jié)省消毒液，在確定消毒液達(dá)到每臺(tái)血透機(jī)后關(guān)閉血透機(jī)沖洗消毒液時(shí)，先沖洗好主管路，再打開血透機(jī)進(jìn)行水洗有效濃度和殘余濃度檢測應(yīng)該覆蓋各個(gè)部位，包括透析機(jī)的排水口,勞爾RO機(jī)與供水管路聯(lián)合熱消毒,水處理系統(tǒng)其他消毒方法,紫外線消毒利用C波段紫外光(Ｔ254nm)照射,紫外線會(huì)穿透微生物的細(xì)胞膜和細(xì)胞核，破壞核酸（ＤＮＡ或ＲＮＡ）的分子鍵，使其

29、失去復(fù)制能力或失去活性，從而殺滅細(xì)菌及病毒。 判斷紫外線是否有效，要確保30mWs/cm2的照射強(qiáng)度。紫外線對內(nèi)毒素的清除能力非常低，因此它被限制在水處理系統(tǒng)一些部位的使用。臭氧消毒美國AAMI（RD52，2004）推薦在血液凈化領(lǐng)域中供水管路使用。認(rèn)為臭氧是減少和清除生物膜最有效的消毒方法同時(shí)在歐洲消毒標(biāo)準(zhǔn)中作為綠色環(huán)保的消毒方式也被推薦采用。我國衛(wèi)生部也給以予相關(guān)的使用規(guī)范。,水處理系統(tǒng)消毒注意事項(xiàng),消毒必須由受過訓(xùn)練的專

30、人執(zhí)行，嚴(yán)格按規(guī)程執(zhí)行并記錄在案了解消毒劑的性質(zhì),選擇既有效又安全的消毒液用化學(xué)消毒，必須監(jiān)測消毒液有效濃度和消毒后殘余濃度(過氧乙酸<3ppm, 次氯酸鈉<0.1ppm,2001AAMI)注意RO機(jī)的消毒的特殊性把握時(shí)機(jī)，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果結(jié)合具體情況合理調(diào)整消毒頻率,如何改善水質(zhì),定期的系統(tǒng)清洗消毒，日常的監(jiān)測及細(xì)心維護(hù)舊式系統(tǒng)改進(jìn)間接水箱供水增設(shè)內(nèi)毒素過濾器選用新式先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用衛(wèi)生級材料（反滲膜、水管路）

31、無死腔設(shè)計(jì)(膜殼元件、供水環(huán)路)采用反滲水直供式定時(shí)自動(dòng)沖洗（非透析時(shí)間）采用雙級反滲透系統(tǒng),傳統(tǒng)技術(shù)與先進(jìn)技術(shù),傳統(tǒng)技術(shù),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

32、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,在傳統(tǒng) RO 設(shè)備中存在大量死腔, 例如：螺旋卷繞反滲膜的外側(cè)與壓力容器的內(nèi)側(cè)之間,膜單元內(nèi)的死腔 細(xì)菌生長 消毒劑的污染,,由于化學(xué)消毒液不能到達(dá)死腔區(qū)，從而造成消毒的不徹底。同樣隨后的沖洗也不能徹底完成。? 極少的消毒液殘留都將危害到病人。,傳統(tǒng)技術(shù)與先

33、進(jìn)技術(shù),先進(jìn)技術(shù),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,