电子洁净厂房工艺冷却水和纯水管材的选择

发布日期:2021-09-06　浏览次数：14565

电子洁净厂房工艺给水主要有工艺冷却水及纯水。

工艺冷却水主要应用于各种工艺设备的冷却。由于工艺设备内的冷却管道有很多为管径很细的毛细管道，为避免毛细管道的结垢，对工艺冷却水的水质也提出了相应的要求。

纯水主要应用于各种电子产品的清洗，纯水的使用可以避免水中杂质对电子产品的污染。应用于电子厂房的纯水的主要特点不只是水的电阻率高，还对颗粒度、总有机碳（TOC）、总硅、溶解氧（DO）、以及各种离子的含量有不同的要求。

１工艺冷却水管道的选择

半导体、TFT-LCD等行业的工艺冷却水系统为避免工艺设备冷却盘管的结垢及堵塞，对工艺冷却水水质提出了要求。

以某半导体厂工艺冷却水设计水质为例：电阻率＞30 kΩ· cm硬度＜0.5德国度因此工艺冷却水管道的选择主要考虑两个方面的要求，一方面是对水质的要求；另一方面是对管道腐蚀的要求。

工艺冷却水管道主要有不锈钢管道及塑料管道两种。

（1）不锈钢管道

根据工艺冷却水的水质要求，SS304不锈钢管即可满足要求，但是半导体、TFT行业通常采用纯水制备过程中产生的反渗透（RO）出水作为工艺冷却水的补充水源，而RO出水根据纯水制备工艺流程的不同其酸碱度也有所不同。当水的pH值呈中性或弱碱性时，可采用SS304不锈钢，当水的pH值呈酸时（RO出水在不加碱的情况下通常呈酸性），需采用抗酸性好的SS304L不锈钢。

根据不同工程的调研发现，不锈钢管道的腐蚀均发生在接口处及管道的底部。分析其主要原因，接口腐蚀主要在于焊接过程中未采用氩弧焊接而造成的氧化层破坏，使氧化层下的不锈钢金属铬合物造成腐蚀。管道底部腐蚀主要是由于管道冲洗时采用自来水，而自来水中含有较多的余氯，冲洗后管道内的水未及时排空，造成了在局部管段的集水，当管道施工验收完毕后较长时间系统未投入运行，则容易造成不锈钢的氯腐蚀，不锈钢中的氯离子腐蚀是应力腐蚀，在“奥氏体不锈钢-CL”中，溶液中氧的存在是促进金属的钝化，而氯离子则破坏金属的钝化，同时进入裂缝的尖端，构成盐酸，使腐蚀加剧。

所以不锈钢管道选择时需考虑一定的腐蚀余量，应至少选用壁厚等级为Sch-10S级的产品，并采用正确的焊接方式，且在管道冲洗后应将管道内的水放空、吹干。

（2）塑料管道

根据工艺冷却水的水质要求，PVC管道即可满足要求。常用的PVC有两种，硬质聚氯乙烯（PVC-U）由聚乙烯单体聚合而成的一种热塑性高分子化合物；氯化聚氯乙烯（PVC-C）由聚氯乙烯树脂氯化得到的一种独特的聚合物。由于PVC管道有较强的耐腐蚀性，故而即使水质呈弱酸、弱碱性，也不会造成管道的腐蚀。

但塑料管道需注意工作压力的问题，由于工艺设备内的冷却管道管径小而造成了较大的水头损失，故而，工艺冷却循环水系统的工作压力较高，在管道的选择时应根据应力计算确定管道的压力等级。特别需注意的一点是管道的压力等级并不等于设计管道的允许工作压力。管道应力公式：

式中：P为管道允许的工作压力（MPa）；

d为管道外径（mm）；

e为管道壁厚（mm）；

C为设计系数；

σ为管道应力（MPa）。

以PN16 PVC-U管道为例，管径110 mm×8.1 mm，管道应力15.5 MPa，设计系数2.5，液体温度40℃。

由此可见虽然管道的压力等级为PN16，但该管道的允许工作压力为9.86 MPa。

因此，通常选择Sch80-PVC管应用于工艺冷却水系统。Sch-80为ASME（美国机械工程师协会）的壁厚标准，Sch就是“schedule”，管道的壁厚等级。Sch是设计压力与设计温度下材料的许用应力的比值乘以1000，并经圆整的数值。即：

Sch.＝P/〔ó〕t ×1000

式中：P为设计压力（MPa）；〔ó〕

t为设计温度下材料的许用应力（Mpa）。

管道表号（Sch）并不是壁厚，是一壁厚系列。

同一管径，不同的管道表号，其壁厚不同。Sch愈大者管壁愈厚。

PVC管道存在大口径管道难以采购，且施工困难的缺点，故而PVC管道通常可应用于小于DN100的支管，干管仍采用不锈钢管，两种管道采用法兰连接。由于小管径的Sch80-PVC管的价格较不锈钢管低，故而可节省投资。

随着新型管材的大量推广和应用，在应用时应特别注意管道的腐蚀性问题及管道接口问题。由于工艺冷却水通常采用RO出水或软化水作为补充水源，其存在一定的腐蚀性，管道内壁必须有足够的抗腐蚀性。很多管道本身抗腐蚀性没有问题，但管道接口处理不好容易造成接口处的腐蚀。比如，钢衬不锈钢管道，接口不能保证水不与非不锈钢部分的完全隔离；钢衬塑管道、钢涂塑管道，无论是丝扣连接、卡环连接、沟槽连接还是法兰连接均不能保证外层金属与水的完全隔离。

２纯水管道的选择

电子超纯水通常为电阻率>15 MΩ·cm（25℃）的纯水，而此时电阻率已经不是重要的因素，需根据其他指标的要求进行具体分析。

（1）管材性能比较

选择管材的依据主要是管道的溶出物（见表1）及内表面光洁度。主要应用的管道有Clean-PVC管、洁净PP管、PVDF管几种。Clean-PVC管采用耐冲击硬质聚氯乙烯制造，其比普通PVC管含有较少的添加剂。从而减小了管道内壁的粗糙度（Clean-PVC管的表面粗糙度小于0.37 µm，而普通PVC管的表面粗糙度在1.0 µm）以及污染物的析出。制造商主要有“积水国际贸易有限公司（SEKISUI）”、“日本旭有机材株式会社（ASAHI AV）”。洁净PP管材质为(β)-PP-H均聚型聚丙烯，具有非常均一、致密的结构和出众的抗冲击强度。其高结晶度确保了极好的耐化学品性能，二氧化钛色素的使用进一步提高了此特性。其内壁粗糙度及污染物的析出性能与Clean-PVC接近。制造商主要有乔治.费歇尔管路系统有限公司（+GF+）。PVDF管材质为聚偏二氟乙烯，是一种高结晶度，高性能热塑性塑料，可用温度/压力范围广。其主要特性是力学强度高、韧性好、具有优异的耐磨性、热稳定性和介电性，其纯度高，能熔融成型，对于大多数化学品和溶剂都具有很好的耐腐蚀性、抗紫外线和核辐射性能好、耐候性好、耐生物菌类的作用、气体和液体阻隔性好、阻燃性好、发烟量少等优点。聚偏二氟乙烯是一种纯净的材料，它不含任何添加剂，且其表面光滑，粗糙度小于0.2µm。制造商主要有乔治·费歇尔管路系统有限公司（+GF+）、奥地利AGRU公司。

（2）管材选择以几种典型电子洁净厂房用纯水进行比较（见表2）。

类似于6英寸半导体前工序、TFT-LCD的水质可选择Clean-PVC管或洁净PP管。

Clean-PVC管从80年代即应用于半导体行业，现在在纯水中得到了广泛的应用。其优点在于由于得到了广泛的应用，故而供应商都有一定量的库存，所以交货周期较短，安装技术也比较简单，通常进行半天的教室和现场培训即可。其缺点在于，管道的粘结和安装的质量。这也是众多的半导体厂中有大量的PVC管道系统失效和漏水问题的原因。PVC管路系统失效主要是粘结质量不好所造成的，PVC的连接方法主要是胶水粘接，这要求胶水能使粘接部位的表面软化，软化部位然后被压紧，它的粘接质量同操作人员的技术的相关性非常大，而且不同的人及不同部位的粘接质量一致性很差。粘接要求有足够的胶水被涂上并且均匀性要求非常好，管路和管件的粘接部位要非常干净且光滑，并且管路要求完全地插入管件。但是由于插入粘接的特性，实际粘接部位是看不见的，缺陷可能存在，并将对整个系统造成极大的风险。

由于PP是热熔焊接的，所以没有PVC那样担心的沾污，如粘接溶剂和其他有机溶剂等在PVC管道中经常使用的稳定剂。而这些粘接剂及有机溶剂会产生有机物沾污（TOC）。另外，PP管道的红外热熔焊接采用计算机控制避免了人工操作的质量参差不齐，并能对焊点进行100%的检查。这使得PP管道相对于Clean-PVC在安装质量上更有保证。但是PP管道在管路/管件的价格及安装费用上要高于Clean-PVC。

根据英特尔遍布全球的封装测试厂的报告，每年都有大量的PVC管路系统失效和漏水问题，失效是由多种原因引起的，其中就包括不适当的粘接，缺少支撑，安装过程中没有对准所引起的冲击等。因此在英特尔新建的封装测试厂已开始广泛采用洁净PP管取代Clean-PVC作为首选管材。

类似于8英寸半导体前工序或更高水质要求的以PVDF管道为主。

如表2所示，8英寸半导体对纯水水质指标的要求相当严格，Clean-PVC及洁净PP已不能满足其要求，而PVDF管道的溶出物及管道内壁光洁度都远强于Clean-PVC及洁净PP，故而只能选择PVDF管道。在国内的半导体生产中也有8英寸采用Clean-PVC管道的成功案例，但经过实测分析后发现，这类生产厂的产品都是从6英寸升级至8英寸的，也就是在6英寸纯水管道系统运行若干年后升级为8英寸的，而Clean-PVC管路系统经过长时间运行后，其溶出的离子呈逐步减少的趋势。以某电子厂为例，一期厂房纯水系统未设置专门的除TOC紫外线灯，仅依靠制备过程中对TOC的去除，在运行了若干年后，其回水管道TOC可以达到15ppm，而二期新建的纯水系统，设置了专用的除TOC紫外线灯，在系统开始运行阶段的站房出口TOC，也只有50 ppm。正是由于这种特性，所以纯水系统在投产前需经过相当长时间的冲洗运行。所以在从6英寸升级到8英寸的生产中，经过若干年冲洗的Clean-PVC管道也是有可能达到使用要求的。而PVDF管道可以在短时间内冲洗到较低的指标，如表3所示。为了节省初投资，纯水回水管道可以采用Clean-PVC或者洁净PP管代替PVDF，由于纯水回水需经过抛光系统的再次处理，所以即使回水中有较多的溶出物也不影响供水的水质，只是会影响抛光系统的维护费用，但长时间运行后维护费用的差别会逐步减小。

３结论

综上所述，笔者认为，对水质有较高要求的电子洁净厂房的工艺冷却水，管道应首选Sch-10S级不锈钢管及Sch80-PVC管。

类似6英寸半导体前工序及TFT-LCD厂房的水质，可使用Clean-PVC与洁净PP管道，但洁净PP在连接方式及施工质量上有明显的优势，故而，洁净PP管可以代替Clean-PVC在纯水系统管道中得到更广泛的应用。

类似8英寸及12英寸半导体厂房的水质，需采用PVDF管道作为首选。由6英寸升级到8英寸半导体水质的管道系统，可采用已运行多年的Clean-PVC管路系统而不必更换成PVDF管路系统

Clean-PVC

Clean-PVC管超纯水管路系统中的优良产品,可应用于18MΩ超纯水管路系统。树脂由聚氯乙烯（ PVC ）树脂氯化改性制得，是一种新型工程塑料。该产品为白色或淡黄色无味、无臭、无毒的疏松颗粒或粉末。PVC 树脂经过氯化后，分子键的不规则性增加，极性增加，使树脂的溶解性增大，化学稳订性增加，从而提高了材料的耐热性、耐酸、碱、盐、氧化剂等的腐蚀。提高了数值的热变形温度的机械性能，氯含量由 56.7% 提高到 63-69% ，维卡软化温度由 72-82 ℃，（提高到 90-125 ℃），最高使用温度可达 110 ℃，长期使用温度为 95 ℃。其中CORZAN CPVC性能指标更优秀．因此， CPVC 是一种应用前景广阔的新型工程塑料。

什么是PVDF

PVDF（Polyvinylidene Fluoride）聚偏氟乙稀的缩写，是指偏氟乙烯(VDF)均聚物或VDF与其他少量含氟乙稀基单体的共聚物。PVDF的晶相结构复杂，主要由α、β、γ三种晶型构成，熔点范围为160℃~175℃，起始热分解温度高于340℃，长期的使用温度范围在-40℃~150℃，具有自熄性。

从PVDF的分子结构而言，由于聚稀烃分子的碳链呈锯齿形，其氢原子被电负性较大的氟原子取代后，与相邻的氟原子相互排斥，从而使得氟原子不在同一平面内，并沿碳链作螺旋分布，碳链的四周被性质稳定的氟原子所包围。这种几乎无间隙的空间屏障使得任何原子或基团都不能进入其结构内部而破坏碳链，从而表现出极高的化学稳定性、热稳定性和优异的抗外来机械变形性、高韧性等特性。因此PVDF在常温下不易被酸、强氧化剂和卤素所腐蚀，不溶于脂肪烃、醇、醛等有机溶剂，只溶于个别强极性溶剂。

PVDF上的氟有机化合物的共价键，可以阻止对有机物起破坏作用的可见光—紫外光波段中光子的进入。以PVDF树脂为主要成膜物质的功能性涂料，具有超强的耐候性、耐腐蚀性、耐沾污性、耐热性和耐冲击性等优点，可以在户外使用20年以上涂层外观基本无变化。

图片来源：上海环球金融中心官方网站

氟树脂的一种

PVDF是全球产量和消费量仅次于PTFE的氟树脂第二大品种，也是我国正在快速发展的氟树脂品种，2014 年后，吴羽、阿科玛、索尔维在中国建厂，带动中国PVDF 产能迅速增长，已占据全球产能68%。

与普通塑料相比，它具有良好的自洁性、耐化学性、抗疲劳性和蠕变性、表面张力小、摩擦系数低，对大部分的油具有良好的阻隔性，是制作阀门、管道、机加工零件，化学储罐和管道内衬最佳的材料之一，适用于超纯水、半导体行业超纯化学气体、石油输送。

因具有较高的介电常数、化学稳定性，PVDF一直以来是锂电池行业中重要的粘结剂。

作为太阳能背板膜的耐候层，可以有效保护背板耐候性、耐盐雾老化，可以保证光伏组件在户外环境中的使用寿命达到25年以上。

利用PVDF的晶型在一定条件下可以相互转换，可以作为PVDF压电膜，其在传感器领域有着广泛的应用，可以运用到超声波传感器、压力传感器、扬声器、人体触感检测、压电能量采集装置等方面。

PVDF制备的中空纤维膜具有优异的耐污染性，易清洗性和反洗耐受性，被广泛应用于市政污水处理、工业废水水处理、印染业、造纸业、医药卫生和海水淡化等行业领域。

我国正处于经济快速发展阶段，现代工业建设和建筑住宅都需要大量高性能PVDF涂料。当前，国内PVDF氟碳涂料的应用主要集中在建筑建材领域，特别是高档建筑的幕墙、公共场馆和铝制门窗，体育场馆、停车场、加油站等场所的顶棚。也可作为功能性装饰膜应用于飞机、高铁及汽车的高档内饰。

在发达国家，PVDF已广泛应用于建筑、化工设备、电子三大领域，随着我国基础建设的进一步加大，未来PVDF市场潜力更大。

一、超纯水系统总体介绍

随着电子工业的发展，在芯片的生产加工过程中，对于水质的要求也越来越高。为了保证生产出超大规模的集成电路，除高纯原材料、高纯气体、高纯化学药品外，高纯水也是其中最关键的因素之一。高纯水系统是将一般的市政用水处理成对不同离子的含量和颗粒度都有很高要求的超纯水。

超纯水系统总体来说一般可分为三个部分：超纯水制造区（CUB部分）；超纯水抛光循环区（FAB部分）；超纯水输送管网（FAB各使用区）。

其中超纯水制造区最为复杂其又可分为：预处理、一次纯水处理、超纯水处理三个部分。预处理部分主要包括：沙滤、活性炭塔（有的厂商在沙滤前还增设反应槽、气浮池）；一次纯水部分主要包括：阴阳离子交换塔、脱气塔（DG）、保安过滤器、紫外线杀菌器及多级反渗透；

超纯水部分主要包括：MDG（脱氧膜组）、TOC-UV杀菌器、混床（MB）及终端过滤器。但是由于考虑到在向工艺线设备输送高纯水过程中，输水管道会对水质再次造成污染，因而在FAB内一般都设立抛光循环系统。抛光循环系统主要以MB为核心，再加上超滤设备（UF），以除去在向工艺生产线输送纯水的过程中，管网溶入水中的杂质。

二、超纯水系统中各阶段常用管材

在超纯水系统中管材的选用也非常重要，既要能做到保证水质、又应该做到经济合理。超纯水系统中常用管材主要包括：PVC、SGP、SGP（RL）、SUS304、CPVC、SUS316及PVDF等管材。

一般在超纯水制造区预处理阶段多采用PVC管或SUS304管。设备面管一般采用内衬胶钢管（SGP RL），对于水泵等产生震动的动力设备周边采用SUS304管；在一次纯水阶段主流程采用CPVC管或SUS304管。高压泵与反渗透（RO）之间，由于压力高，所以须采用SCH80的SUS304管及耐压2.0Mpa级法兰。由于RO对水温有一定要求，因而一般在RO之前有热交换器，其周边也应采用SUS304管；在超纯水制造阶段，主流程一般应采用SUS316管和CPVC管；抛光循环区主流程一般采用SUS316管（焊接连接，并要求双面成型）和PVDF管。超纯水回收管道采用CPVC管。

在以上水处理各阶段废水排放管道均采用普通PVC管；在纯水制造过程中酸碱等加药管线，应采用耐冲击PVC管；纯水系统中使用的氮气系统采用SUS304管，超纯水抛光系统所用氮气管道采用SUS316管；压缩空气系统在纯水系统中作为气动阀开关动力，一般采用SUS304管或SGP管，当采用SGP管时进入电气盘前需加过滤器。

三、超纯水系统施工

超纯水系统水站部分施工难度最大，其主要包括三个部分：设备的搬入及安装，共用管架的制作安装以及管道的安装。设备的移入一定要注意编制详细的设备吊装方案，特别是对于超重、超大、易损设备，千万不可以野蛮冒险施工。共用架台的施工要注意两个环节：

1、架台与土建结构连接处一定要坚固，最好采用预埋铁板。若因种种原因不能预埋，则应用化学铆栓固定在梁上，不应使用一般的简易膨胀螺栓。切不可用铁板和简易膨胀螺栓固定在楼板上；

2、整段管架一定要保持水平，以免管道与共架接触部位由于应力不均匀引起管道弯曲破损。水站的管道施工除CDA、氮气及热交换器用的蒸汽或冷热水管道可以按系统进行施工外，其他站内管道施工可分为两大部分，即共架管道施工和设备周边配管施工。开工初期两部分可以同时进行施工。当共架直管段与设备本体配管完成之后，应该从设备周边管道向共架管道进行连接配置，最终与共架管道相连形成封闭的管路系统。

超纯水系统管道施工与其他一般动力管道施工有很大区别，它除了要保证管道系统的密闭性外，还有更加重要的一点，就是要在施工过程中一定要保证管道的洁净。下面我就来谈谈超纯水系统中CPVC（氯化聚氯乙烯）和PVDF（聚偏二氟乙烯）管道特殊的施工工艺。

四、超纯水系统中CleanPVC、PVDF管道施工

CleanPVC和PVDF管材在金属离子及有机碳的析出、无微细粒子、无活菌繁殖等方面，都能满足超纯水系统的要求。管材及附件的加工封装都是在超洁净环境中进行的，因而这两种管道的施工也有一定的特殊性。

CleanPVC管道粘接应采用日本产85号塑料管用胶水。

管道切割应采用电动带锯式管道切割锯或旋转式割管器，尽量避免用手锯（因为手锯切管管端毛刺多难处理）。切口的毛刺一定要清除干净，且要对管端进行2~3毫米的倒角，以免粘接时胶水被刮入承口内，造成因人为施工不当减小粘接面使管道粘接部位泄漏。管件和管道粘接面涂胶一定要均匀，涂胶前对管件的内面及管道的外面先用白布去除外表灰尘，再用无尘布沾丙酮进行脱脂清洗。除以上外更重要的一点就是CleanPVC管道的洁净施工，这也是它与其他普通PVC管道施工的最大区别。

CleanPVC管道粘接施工严格的说应该在洁净间内进行，而后再采用法兰在现场连接。但由于施工现场的种种特殊情况，管道往往要在现场进行下料粘接安装。但需注意在现场施工时，施工区域要相对干净（不得有很大的灰尘）。粘接施工时禁止在地面上进行，应在加工平台上进行粘接操作。

CleanPVC管道施工时一定要戴上专用洁净一次性手套，施工过程中禁止徒手接触管道的内壁（因为手上的油脂粘在管内壁很难冲洗干净）。管道在插入时使用紧线器，并划线以确认插入的深度是否足够。法兰间密封材料应用PTFE（聚四氟乙烯）。堆放场所需要垫上彩条布或塑料薄膜对管道进行保护。

PVDF管道全部采用焊接连接。

在施工过程中，对于操作过程更要注意洁净，同时对于施工环境的要求更加严格。 PVDF管道焊接必须在洁净小室内进行，不得在一般的房间内进行施工。进入洁净加工间必须换上专用鞋，管口及附件在洁净间外必须封口不得外露。对于管件的包装材料必须在施工前才能开封，在焊接操作时必须带好一次性洁净PVC手套，焊接前必须用异丙醇、酒精或丙酮对管端进行脱脂、清洗。清洗用布要采用无尘洁净布，不干净的无尘布要及时更换。辅助焊接的人员也须带上洁净棉手套。对于每一个焊口，焊完之后必须及时进行外观检查，要求焊口四周的焊露高低均匀，并高于管道外壁。

在PVDF管道焊完之后必须及时对管口进行封扎，再运到现场采用法兰连接，法兰间的密封材料采用PTFE。管道安装时先在现场量取尺寸绘制详细的安装加工图，再由专人进行管道焊接加工。焊接、安装人员各负其责以提高工作效益。

五、结论

总之在超纯水系统施工过程中，除了要满足管道系统的密闭要求外，更重要的就是要注意提高施工人员的洁净意识，使他们能自觉的按照洁净管道施工要求去做，根据水处理不同阶段的不同要求进行施工，以避免因施工不当对管道造成污染，使得处理水质达不到业主要求，引起质量事故的发生。

纯化水是制药工业生产中极其重要的一种原料，它必须符合药典标准，根据中国药典、欧盟药典、美国药典等，纯化水在总有机碳、细菌内毒素、微生物限度、PH、电导、易氧化物、重金属、硝酸盐、亚硝酸盐、氨等指标上有控制，这些指标中除了微生物、细菌内毒素二个指标以外，可以通过制水工艺来得到控制，当纯化水在输送的期间，微生物在适宜的环境中就会生长，从而细菌内毒素增加。纯化水通常是连续生产的原料，难以在使用前安批次发放；微生物检查结果滞后于水的使用。为了确保纯化水的质量，设计一个能保质保量输送纯化水的管道系统是极其重要的。

纯化水循环管路系统包括卫生级供水泵、在线消毒系统、定期消毒系统、管路、阀门、多种传感器和用水点等组成。

细菌存在于纯化水输送的循环管道系统中，为了控制微生物的生长，我们在设计和施工中采取了6个方面的措施，1：尽量维持高的管道流速。2：使用光滑表面的管道。3：安装在线紫外线消毒和周期消毒装置。4：使用卫生级的阀门。5：将死角和隐蔽处减到最少，例如：使用T型隔膜阀，几乎没有死角。6：以ASME BPE的标准进行施工。我们在设计纯化水管道系统时从以下几个方面来统筹考虑使微生物不宜在管道中繁殖。

一：纯化水管道流速的设计

纯化水输送管道系统应采取循环方式⑴，所有使用点都处在这一个循环管道上，管道内合理的流速设计有利于微生物的控制。从纯水泵以一定量的纯化水送出以后，通过循环管路到达各个使用点。当输送管为同一管径时，随着各使用点取水增加，越到管道后面，其管道内的流量就越小，其流速也越小，存在低于最低设计流速的风险，所以循环管道使用同一直径管道对纯化水系统是不合适的。一般设计选择渐变缩小管径，以便保证其后面管道也有较高的流速。但是，随着用水负荷的变化，有时会因为在循环管道上会增加使用点，而渐变缩小的管道又不能满足使用点的流量。简化管道流速匹配设计，常常把循环管道直径设计成二个管径，所有使用点前设计成一个较大直径的管道，最后一个使用点以后设计成较小管径的管道，这段管道我们称之为回水管道。

流体在管道内流动，从流体力学上可分成二种流动状态⑵，一种称之为层流（滞留），流体质点的运动迹线成轴向有条不紊运动，流体处于这样的流动状态下其雷诺数（Re）小于2300。另一种称之为湍流，流体质点的运动迹线不仅有轴向流动，同时又有径向流动，流体处于这样的流动状态下其雷诺数大于4000。流体的雷诺数处于2300~4000时，其流动状态为过渡状态，也称之为不稳定状态，由于流体的粘度不同，其过渡状态的雷诺数也不同，当雷诺数超过了10000以上所有流体都处在湍流状态。只有流体真正处于稳定的湍流状态下，流体中的质点才不至于停留在管壁上，由于微生物的分子量要比水分子量大得多，即使管壁处的轴向流速为零m/sec，而管壁处的径向流速不为零m/sec，此时管壁处微生物的动量大于管壁处水的动量，处于稳定状态的湍流中的微生物不易滞留在管壁上生长，在管壁上不易形成生物膜。所以雷诺数大于10000是设计纯化水管道管径的必需达到的条件。

ISPE指南中指出防止营养物聚集和细菌黏附在管壁所需要的流速要超过3ft/s或雷诺数大于湍流值⑸。从纯化水管道实际运行来看，当在大量用水的生产期间，保证管道中大于3ft/s流速或更高流速很容易做到，但是在不生产期间或低流量运行时，由于送出水管管径较大，在回水管道中的流速已经到达了水流速的上限时，送出水管的流速也达不到3ft/s。研究表明在低于3ft/s的流速，雷诺数达到20000以上的较低流速在全球许多大的制药公司普遍采用，并能保证管道中不利于微生物附着生长的状态⑹。因此，以20000雷诺数以上为目标来设计送、回水管道的管径和流量更符合实际的需要。

二：在线紫外线消毒器的选型

在纯化水循环系统中安装在线紫外线消毒器主要是杀灭从制水系统中进入的微生物和循环水流中滋生的微生物，保证供出纯化水的微生物在规定的质量标准下。目前大部分的循环系统中都安装254nm的紫外线消毒器。

1：紫外线的杀菌原理

典型的微生物结构如图（1）所示，微生物的体内都含有RNA(核糖核酸)和DNA（脱氧核糖核酸），而RNA和DNA的共同特点是具有由磷酸二酯按照嘌呤与嘧啶碱基配对的原则相连的多核酸链，它对紫外光具有强烈的吸收作用。紫外线杀菌的原理一般认为它与破坏细胞内代谢、遗传、变异等现象起着决定性作用的核酸相关，波长在200~300nm之间的紫外线有杀灭作用，其中以254nm波长的紫外线灭菌效果最好。这是因为细胞中的DNA（脱氧核糖核酸）核蛋白的紫外吸收峰值正好在254~257nm之间⑶。

2：中、低压紫外杀菌装置

紫外线灯管一般常用低压灯管和中压灯管二种，低压紫外灯管管内气压<103Pa,杀菌用的紫外灯是发出254nm单色紫外光，单只灯管功率小于100W；中压紫外灯管管内气压104~106Pa,200nm~300nm多谱段连续紫外光输出，单只灯管功率高达7000W。微生物经过254nm的紫外光照射以后，其DNA就发生了变化，如图（2）、图（3）所示，紫外线灭菌器不能100%的把菌杀灭，低压灯管的杀菌效果常常以99.9%来作为衡量指标，或者说是3-log的去除。一些没有杀灭的微生物（受到损伤的），经过一定时间以后，其DNA会自我修复，所以传统的低压紫外线消毒能控制微生物的数量而无法确保完全杀灭微生物。

图（1）微生物典型结构

图（2）紫外线照射前和照射后的DNA结构

图（3）微生物经低压紫外线照射后仅破坏DNA

从理论方面谈，细菌、病菌和病毒长期暴露在太阳光下面（日光中包括紫外线），几千年的时间，这些细菌、病菌和病毒必然产生对紫外线产生一些抗体，这种抗体在这里被人们称为活化酶。活化酶存在于细菌和病菌的细胞内，一旦细菌和病菌的DNA 受到损伤，这种活化酶就会发挥功效，帮助受损部分迅速恢复成原来的状态。这样一个反应过程被称为细菌和病菌的复活反应，在有光的情况下此种反应能进行的非常迅速，但同时也会发生在黑暗的状况下。而多谱段中压紫外线在作用于细菌和病菌的DNA 和RNA 的同时，也作用于这种活化酶，理论上有可能彻底杀灭生长状态的微生物。实际试验数据也证明了这种理论，2002 年加拿大科学家曾经在实验室做个这样一个对比试验，如图（4）试验在完全相同的设计实验条件下进行，试验结果有效：

图（4）经低压和中压紫外线照射后微生物的光复活的对照试验

实验前，培养皿中均有这个数量级的大肠杆菌，经紫外线照射后，大肠杆菌迅速下降。试验显示，受到低压紫外线照射后的大肠杆菌迅速的复活和再生，能反弹至数量级（有光条件下）。而受到中压紫外线照射后的大肠杆菌，无论是在有光或是黑暗的情况下，复活和再生反应都完全无法进行。因此，从上述试验结果提示，中压紫外线技术是一种比低压紫外线更持久的，更有效的杀菌技术，如图（5）所示。

有些微生物在254nm不敏感，但是由于中压紫外灯管发出多谱段紫外光，所以对一些254nm不敏感的菌也有很好的杀菌效果，如图（6）所示。由于是多谱段紫外光，185nm的紫外线对TOC（总有机碳）有降解作用。多谱段紫外光对循环管道用臭氧、双氧水等进行灭菌后的残留有分解作用。

图（5）微生物经中压紫外线照射后不仅破坏DNA还破坏其他组织

图（6）不同波长紫外线对不同微生物杀菌效率曲线

3：光强检测

紫外灯管实际点燃功率对杀菌效率影响很大，随着灯点燃时间的增加，灯的辐射能量随之降低，杀菌效果亦下降，所以紫外灯通常是点燃8000小时以后就下降到原来照射能量的60%以下。工厂以点燃8000小时和紫外灯相对指示强度表到60%以下作为更换灯管的依据。

杀菌效果是由微生物所接受的照射剂量决定的，表一是不同微生物对于紫外线辐射剂量的要求。

表一

从上述公式看出，照射剂量不仅与紫外灯管的功率有关，同时与水的流量有关，流量越大，停留时间越短，照射剂量越小。按照紫外装置上的相对指示强度显示器显示的数值仅能反应紫外灯管的强度，并不能代表照射剂量。当瞬时纯化水用量增大时，相对指示强度就不能准确的反应杀菌效果。从表一和大量的实验数据总结出，以30mj/cm2的绝对照射剂量，更能保证纯化水在线杀菌效果。当紫外灯管从开始使用以后，其照射功率不断下降，特别是到接近寿命的终了时，在大水流量使用时照射剂量就会达不到30 mj/cm2，在控制显示系统上设定一个大于30 mj/cm2的警报值，提醒维护人员更换灯管，使得纯化水的运行一直在30 mj/cm2以上的安全剂量上运行。中压紫外灯管功率大、价格高，以30 mj/cm2的绝对照射剂量来决定更换灯管的指标，就废弃了8000小时更换灯管的指标，提高了灯管的利用率，节约了成本。利用在线紫外线最大有效的杀灭微生物，保证纯化水循环管道内持续受控是有积极意义的。

三：系统周期杀菌装置

系统运行一个周期以后，根据系统微生物的耐受限度通过验证来确定周期性的消毒是有必要的。系统定期消毒分成热消毒和化学消毒二类。

热消毒可以是80°C的巴氏消毒，化学消毒有臭氧、双氧水消毒等。

消毒的过程和目的是消毒介质的渗透、细菌的消灭、去除，使系统的微生物污染数量下降到可接受水平。

当系统使用不锈钢管道来输送纯化水，80°C的巴氏消毒相对与化学消毒有更多的优点。在巴氏消毒过程中有在线的温度控制，可以监控管壁及设备的温度，连续的温度记录简化了消毒确认，消毒以后无需进行消毒介质残留量的测定。消毒过程是自动操作，所以消毒可以在常规工作时间之外进行且不需要操作员在场。绝大部分生长态的微生物不耐热，而且热具有很强的穿透能力，在足够长时间下传递至系统中的垫圈、隔膜阀片的小缝隙等化学消毒剂难以有效到达的部位，对这些部位的消毒效果是化学消毒剂无法相比的。1%的双氧水需30分钟起到消毒效果，而60°C的热水只需10分钟可到达消毒效果⑻。分析数据表明热水在该消毒方式检测数值以下比1%的双氧水去除存活的微生物数目更有效⑼。用双氧水灭菌以后5~6天后微生物数目开始不断反弹，用热水消毒（每30天消毒一次）微生物数目7个月后保持在零或接近零⑽。

随着科技的不断发展，国外已经用PVDF⑺作为纯化水的输送管道，需要用臭氧、双氧水等来进行定期消毒。

一个好设计同时需要一个好的安装才能达到期望的目标。目前在我国还没有一个生物工艺装备（Bioprocessing Equipment）的施工规范⑷，因此采用美国的ASME BPE标准是有必要的。

四：纯化水系统设计实例

2008年我们对一个大输液生产的纯化水循环管道进行了改造，系统从建成到至今一直保持微生物在最低水平下，并稳定运行二年以上。图（7）

图（7）华瑞制药大输液生产系统纯化水循环管路

管道流速设计

中压紫外线装置的使用

和杀菌剂量的控制

图（8）高流量时紫外线照射剂量图

图（9）低流量时紫外线照射剂量

从图8、图9对比看出，随着泵输出流量从22.6 /h下降到11 /h时，紫外线剂量从59 上升到141 ，紫外线灭菌装置的照射剂量是随送出的水流大小连续变化，我们设定紫外线灭菌装置的报警值为40 ，最低限度值为30 。

实际微生物的状况

2009年改造完成了一个22（立方米/小时）纯水站和输送循环管道；2016年继续按照上面的理论改造完成了一个13（立方米/小时）纯水站和输送循环管道。二个纯水站的各个取样点实际微生物状况都在0和1cfu/1ml。其中1cfu/1ml是极少数，也就是说各个取样点的微生物是0cfu/1ml。

超纯水方案全解析

1.1原水水源及水质

原水水源：自来水，原水水质检测报告如下：

序号	指标	单位	结果
1	色度	度	＜5
2	浊度	NTU	0.48
3	臭和咪		无
4	肉眼可见物		无
5	氟化物	mg/l	0.08
6	氰化物	mg/l	＜0.002
7	砷	μg/L	0.53
8	硒	μg/L	无
9	汞	μg/L	无
10	镉	μg/L	＜0.6
11	六价铬	mg/L	＜0.004
12	铅	μg/L	＜10
13	银	mg/L	无
14	硝酸盐氮（以氮计）	mg/L	0.18
15	氯仿	μg/L	11.7
16	四氯化碳	μg/L	1.5
17	总硬度	mg/L（以CsCO₃）	102
18	苯并芘	mg/L	无
19	滴滴涕	μg/L	无
20	六六六	μg/L	无
21	铁	mg/L	0.011
22	锰	mg/L	＜0.0001
23	细菌总数	个/ml	0
24	大肠杆菌	个/L	0
25	PH		7.92
26	铜	mg/L	＜0.003
27	锌	mg/L	＜0.0006
28	挥发酚（以苯酚计）	mg/L	＜0.002
29	阴离子合成洗涤剂	mg/L	＜0.05
30	硫酸盐	mg/L	12.8
31	氯化物	mg/L	3.7
32	溶解性总固体	mg/L	无
33	余氯（出厂水）	mg/L	0.8
34	余氯（管网水）	mg/L	无
35	总（α）放射性	Bq/L	无
36	总（β）放射性	Bq/L	无

1.2设计规模

本系统根据用户工艺情况有3种水质,水量要求分别如下:

1)超纯水(终端出水)：使用量25m3/h(循环附加量按40%)；

2)纯水(EDI出水)：使用量4m3/h(循环附加量按50%)；

3)软化水（二级反渗透出水）：使用量8.0m3/h。

1.3产水水质

1)超纯水水质要求见下表

序号	项目指标	单位	水质要求	备注
1	电阻率	MΩ·cm	≥18.1， 25℃	在线检测
2	颗粒度≥0.5μm	个/mL	<1500
3	活菌	Cfu/100ml	≤1
4	TOC	ppb	≤5
5	溶解氧	ppb	≤5
6	溶解SiO₂	ppb	≤1
7	总SiO₂	ppb	≤2
8	蒸发残余物	ppb	≤1
9	水量和水温	M3/h	25.0(20±2℃)
10	水压(P站房内)	Mpa	0.4±0.05

2)纯水(EDI出水)水质要求见下表

序号	项目指标	单位	水质要求	备注
1	电阻率	MΩ·cm	≥5， 25℃	在线检测
2	水量和水温	M3/h	4.0(20±2℃)
3	水压	Mpa	0.4±0.05

3)软化水(二级反渗透出水)水质要求见下表

序号	项目指标	单位	水质要求	备注
1	电阻率	μs/cm	≤6， 25℃	在线检测
2	水量和水温	M3/h	8.0
3	水压	Mpa	0.4±0.05

1.4控制系统

控制系统采用PLC+上位机方式实现自动控制。系统可实现现场就地和控制室集中控制两种操作方式，系统可进行自动与手动运行方式的切换。

1.5工程界区与技术接口

卖方负责纯水站设计、施工、制造、包装、运输、安装和调试，工程范围包括：超纯水系统、循环回流系统。

工艺给水接自厂房内现有给水管道；

工艺排水通过地沟或埋管排至室外排水井，埋管可由业主提供；

压缩空气接自厂房内现有的压缩空气储罐；

氮气管道由业主接至纯水站内1米处；

车间内动力与照明用电接自值班室内业主提供的总配电柜；

上位机与中央控制系统网络接口标准采用Lon works网络标准，符合Lon Talk协议；接口设在厂房轴线处；

再生间设排风扇通风；

室内采暖设计标准：值班室20℃，水站内15℃；

室内照明设计标准：值班室75LX，水站内50LX；

压缩空气系统与氮气系统设连通控制阀，当水站内压缩空气系统压力低于设定值时，控制阀自动开启，氮气进入压缩空气系统。连通处设在氮气调压阀前，氮气压力＞0.6 MPa，本公司负责连通控制阀系统，业主负责提供调压阀。

1.6公用工程

纯水站所需的外部公用条件如下：

1)电力消耗：380V/220V±10%，三相，50Hz，80KVA。

2)原水：正常水量17.5m3/h，最大水量54m3/h（多介质过滤器反洗时），压力≥0.2 MPa。

3)仪表空气：压力0.6-0.7MPa，最大流量0.3Nm3/min。

4)氮气：压力0.1-0.2 MPa(调压阀后)，纯度：99.9995%，最大流量：0.3Nm3/min，历时3-5秒。

5)反渗透浓水排水：8 m3/h。

6)化学品及投加量

序号	名称	型号	外观形态	标准	有效成分	投加量
1	碱式氯化铝	PAC	淡黄色液体	国标	10-11%Al₂O₃	3-5ppm
2	阻垢剂	PTP0100	无色液体	厂商标准	8倍浓缩液	1ppm
3	氢氧化钠	化学纯	固体	国标		10-15ppm
4	食盐	化学纯	白色固体	国标
5	氢氧化钠	分析纯	白色固体	国标
6	盐酸	分析纯		国标	36-37%

2工艺系统描述

2.1工艺流程

工艺流程图详见见附图，主要工艺路线如下：

原水→原水箱→原水泵→氧化剂加药装置→UF装置→UF原水箱→RO原水泵→还原剂加药装置→5μm保安过滤器→阻垢剂加药装置→一级高压泵→一级反渗透膜组→一级RO产水箱→NaOH加药装置→二级高压泵→二级反渗透膜组→RO产水箱→RO增压泵→TOC去除器→脱氧膜组1→EDI装置→氮封EDI产水箱→超纯水泵→TOC去除灯→抛光混床→终端精密过滤器→超纯水使用点。

用水点1：纯水泵1→换热器→TOC去除器→脱氧膜组2→一级抛光混床→二级抛光混床→终端滤器→去用户终端工艺用水点

用水点2：→纯水泵2→TOC去除器→精滤器→去用户其它工艺用水点

用水点3：→二级RO产水箱→去用户其它工艺用水点

2.2工艺系统简述

工艺流程分为超滤预处理系统+反渗透初除盐系统+EDI精除盐系统+循环精处理系统四部分，即UF+RO+EDI+循环精处理。各部分功能简述如下：

3.2.1超滤预处理系统（UF）

超滤预处理系统作为反渗透的前处理，主要目的是去除原水中的悬浮物、胶体、色度、浊度、有机物等妨碍后续反渗透运行的杂质。原水为自来水，水温受季节变化的影响较大。

预处理的设备主要包括原水箱、原水泵、板式换热器、氧化剂加药装置、超滤装置（UF）和反洗泵等。

3.2.1.1超滤装置

预处理的主要处理装置为超滤装置。超滤膜分离技术具有占地面积小、出水水质好（出水SDI15小于3）、自动化程度高等特点。本系统采用超滤作为除盐系统的预处理，超滤膜采用材质为PVDF的中空纤维，其表面活化层致密，支撑层为海绵状网络结构，故耐压、抗污染、使用寿命长，且能长期保证产水水质，对胶体、悬浮颗粒、色度、浊度、细菌、大分子有机物具有良好的分离能力。

超滤装置采用全流过滤、频繁反洗的全自动连续运行方式，运行30分钟，反冲洗30秒。气洗时间间隔为24--48小时。系统采用PLC控制。化学清洗频率2～3个月，化学清洗时间10分钟，和反渗透共用一套化学清洗系统。

l）UF主要特点

1）中空纤维外表面活化层孔隙率高，故纤维单位面积产水量大；

2）中空纤维强度高，采用反向冲洗和气济工艺，使组件可在全流过滤状态下工作，化学清洗周期大大延长：

3）UF装置操作成本低；

4）UF装置操作和维护简单。

2）超滤系统技术先进性

1）过滤膜采用PVDF，化学性能稳定，耐酸碱，易清洗。

2）膜表面经过亲水改性，水通量大，水量衰减小。

3）外压式中空纤维膜，耐压高，寿命长。

4）外压式运行方式与内压式膜．相比，进水条件宽，截留物不易堵塞进水流道，当原水悬浮物含量高时，不会象内压式那样造成污染物浓缩并堵死在丝的中空通道中。外压式膜即使在原水悬浮物含量较高的情况下，也能进行全流过滤，而内压式则必须采用循环错流过滤，水回收率低，动力消耗大。

5）采用气水混合反冲洗方式，反洗效果好，性能恢复能力强。

6）超滤作为反渗透预处理同常规的过滤工艺相比具有以下优点：

●过滤水质显著提高，大大延长反渗透的清洗周期，减少反渗透系统的投资量和运行费用

●只需一步处理，减少运行费用，提高效率减少了化学药剂投加量

采用超滤系统作为反渗透的预处理，系统可适应较大范围的进水水质变化，浊度小于50的情况下均可使用，且产水水质较好，产水SDI15值小于3。超滤的采用可以更有效地保护反渗透装置，使反渗透膜免受污染，使用寿命可从3年延长至5年，甚至更长时间；同时可提高反渗透膜的设计水通量，即在产水量不变的前提下可减少膜的使用数量，从而减少反渗透装置的设备投资。超滤装置的运行工况：

l）设计温度：25℃

2）设计进水量：30 m3／h／套

3）设计产水量：28m3／h／套

4）系统回收率：≥95％（三年内）

5）组件清洗周期：2～6个月／次

3.2.2反渗透初除盐系统（RO）

反渗透初除盐系统承担了主要的脱盐任务。反渗透系统设备包括超滤产水箱、UF水增压泵、还原剂加药装置、阻垢剂加药装置、NaOH加药装置、5μm保安过滤器、高压泵、反渗透膜组等。

3.2.2.1还原剂加药装置

在反渗透高压泵前加入还原剂，用以还原水中的氧化剂，如剩余氯［CI］，使水中的剩余氯［CD＜0.1mg／L，使RO进水满足RO装置的进水要求。

3.2.2.2阻垢剂加药装置

阻垢剂加药系统在反渗透进水中加入阻垢剂，防止反渗透浓水中碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙等难溶盐浓缩后析出结垢，堵塞反渗透膜。从而损坏膜元件的应用特性，因此在进入膜元件之前设置了阻垢剂投加装置。阻垢剂是一种有机化合物质，除了能在朗格利尔指数（ LSI）=2.6情况下运行之外，还能阻止SO2-的结垢，它的主要作用是相对增加水中结垢物质的溶解性，以防止碳酸钙、硫酸钙等物质对膜的阻碍，同时它也可以降低铁离子堵塞膜的微孔。

本系统推荐使用进口复合阻垢剂，它具有：

1）抑制析出作用。

2) 分散作用。

3）晶格扭曲作用。

4) 络合作用。

3.2.2.3NaOH加药装置

在二级反渗透高压泵前加入NaOH，用以调节其进水pH值，不仅可以提高RO装置对盐离子和TOC的脱除，而且能使RO产水的pH值满足IONPURE的EDI装置进水要求。

3.2.2.4反渗透装置

反渗透系统主要去除水中溶解盐类，同时去除一些有机大分子，前阶段未去除的小颗粒等。包括5μm保安过滤器、高压泵、反渗透装置、反渗透清洗系统等。本工程中，拟采用陶氏公司的BW30－400型反渗透膜，单根膜脱盐率可大于 99. 7％。

预处理系统产水进入反渗透膜组，在压力作用下，大部分水分子和微量其它离子透过反渗透膜，经收集后成为产品水，通过产水管道进入后续设备；水中的大部分盐分和胶体、有机物等不能透过反渗透膜，残留在少量浓水中，由浓水管排出。

在反渗透装置停运时，自动冲洗3～5分钟，以去除沉积在膜表面的污垢，使装置和反渗透膜得到有效保养。

反渗透膜经过长期运行后，会积累某些难以冲洗的污垢，如有机物、无机盐结垢等，造成反渗透膜性能下降。这类污垢必须使用化学药品进行清洗才能去除，以恢复反渗透膜的性能。化学清洗使用反渗透清洗装置进行，装置包括一台清洗液箱、清洗过滤器、清洗泵以及配套管道、阀门和仪表。当膜组件受污染时，可以用它进行RO系统的化学清洗。反渗透装置的运行工况：

1）设计温度：25℃

2）设计进水量：56m3／h

3）设计产水量：

一级反渗透产水量：48m3／h

二级反渗透产水量：38.5m3／h

4) 系统回收率

一级反渗透回收率：≥75％（三年内）

二级反渗透回收率：≥80％（三年内）

5）系统脱盐率: ≥ 97％（三年内）

6）组件清洗周期：3～6个月／次

3.2.3EDI精除盐系统

EDI精除盐系统主要功能是为了进一步去除水中的离子。EDI精除盐系统设备主要包括RO产水箱、RO水增压泵、紫外光杀菌器、脱氧膜装置、EDI装置等。

3.2.3.1脱氧膜装置1

脱氧膜装置采用脱氧膜2级串联，配置真空泵，以抽真空和氮气吹扫同时进行的方式，去除水中的CO2和溶解氧，装置出力32m3／h,，满足系统出水溶解氧＜5ppb的要求。

3.2.3.2EDI装置

EDI技术是将电渗析和离子交换相结合的除盐新工艺，该设备取电渗析和混床离子交换两者之长，弥补对方之短，即可利用离子交换做深度处理，且不用药剂进行再生，利用电离产生的H+和OH-，达到再生树脂的目的。

IONPURE装置主要技术参数：

l）设计进水量：30.5 m3／h

2）设计产水量：29.0 m3／h

3）回收率：≥90－95％

4）产水电阻率：≥16MΩ.cm

EDI的如下特点：

1）可连续生产符合用户要求的合格超纯水，产水稳定;

2）无需化学药品进行再生，没有化学物排放，属绿色环保产品;

3）结构紧凑，占地面积小，制水成本低;

4）出厂前完成装置调试，现场安装调试简单;

5）运行操作简单，劳动强度极低，培训容易

6）模块化组合，便于系统水量的调整;

7）运行电压低能耗小。

3.2.4循环精处理系统

循环精处理系统主要功能是为了保证系统出水的水质、水量的稳定性以及各项指标在通常状态下满足业主要求，本系统水量循环比例为1.5。系统设备主要包括氮封EDI产水箱、纯水泵、电加热器、TOC去除器、抛光混床、树脂捕捉器、终端精密过滤器和终端超滤等。

3.2.4.1脱氧膜装置2

脱氧膜装置采用脱氧膜2级串联，配置真空泵，以抽真空和氮气吹扫同时进行的方式，去除水中的CO2和溶解氧，装置出力 23.0 m3／h，溶解氧去除率 99.96％， CO2去除率92.30％。满足系统出水溶解氧＜5ppb的要求。

3.2.4.2TO去除器

TOC去除器的主要功能是利用185μm 波长紫外线将水光解成氢氧根离子和氢离子，氢氧根离子能氧化和裂解有机物，使其被氧化形成碳酸氢根离子后，被后续混床去除。TOC去除器出力23.0m3／h，TOC可减少到5ppb以下。

3.2.4.3抛光混床

设置抛光混床是为了进一步去除超纯水循环系统中可能引入的微量离子，保证出水电阻率＞ 18.1MΩ.cm，以满足用户要求。抛光混床内装填的树脂为超纯水级树脂，失效后无需再生，直接更换。更换周期约为6～8个月。

3.2.4.4终端精过滤

本系统采用精密过滤器及滤芯组件，此过滤器能有效截留超纯水中的微细颗粒，保证出水水质。

3系统控制与电气

3.1控制系统概述

系统中的控制对象主要是开关量，涉及到的控制对象除了开关阀以外，主要是泵设备的控制。也就是说系统是一个以开关量控制为主的系统；所以本控制系统采用可编程逻辑控制器（PLC）完成电气和仪表部分的自动控制，同时可显示工艺过程中的主要监测指标以及系统运行状态。

根据系统特点，把工艺流程分为预处理系统、反渗透系统、精处理系统、循环精处理四部分。采用PLC集中控制。

3.2PLC控制原理

PLC即可编程逻辑控制器，它根据编制的程序以及采得的数据信息进行逻辑运算，并将运算结果通过信号输出到执行机构来控制系统设备的运行。

采集的数据信号（如流量、液位、阀门和马达的反馈信号等）通过开关量输入、模拟量输入等卡件传送至中央处理器CPU，CPU经过逻辑运算，将运算结果通过开关量输出、模拟量输出等卡件以及配合的外围电路，驱动执行机构（如阀门、马达等），用户将编制的程序下传至CPU，CPU按用户指令进行运算，实现可编程控制。

3.3设备控制原理

3.3.1水泵控制

原水泵、超滤反洗泵、UF水增压泵、RO水增压泵、EDI水增压泵等均根据相应的水箱液位控制后停，同时联锁整个系统设备的启停。

RO装置的高压泵进出口均装有低压和高压保护开关。当供水量不足使高压泵入口的水压低于某一设定值（通常为 0.1MPa）；会自动发出信号停止高压泵运行，保护高压泵不在无水情况下工作。当系统因其它的原因或误操作，使高压泵的出口压力超过某设定值时（通常为2.0MPa），高压泵出口压力保护会自动切断高压泵供电，同时停运相应的RO装置，保护系统设备不受损害。

3.3.2加药控制

对于配比加药的控制，本系统是根据对应反渗透装置的启停控制对应计量泵的启停，从而实现定量投加。

氧化剂、还原剂、阻垢剂计量泵和对应的工艺流程泵联锁启停。

3.3.3超滤控制

超滤装置的启动、运行、反洗、气洗、正洗、停机备用等过程均可由PLC实现自动控制。同时，设置一块就地仪表盘和一块就地操作盘，在就地盘上可读出其有关工艺参数，以及能在就地操作盘上操作相关的水泵和自动阀门。对重要参数如流量等设有在线检测仪表，并设定有超限报警功能。

3.3.4反渗透系统( RO）控制

RO系统的启动、运行、冲洗、停机备用等过程均可由PLC实现自动控制。同时，RO系统还设置一块就地仪表盘和一块就地操作盘，在就地盘上可读出RO有关工艺参数，如电导率、流量、pH值、压力等；以及能在就地操作盘上启停RO进水高压泵及相关的自动阀门。对重要参数如流量、电导率、pH值、压力等设有在线检测仪表，并设定有超限报警功能。

3.3.5反渗透（ RO）启停保护

当RO投入运行时，为了防止高压泵突然启动升压，产生对RO膜元件的高压冲击破坏反渗透膜，在RO装置的高压泵出口至RO膜组件间设置一个漫开阀门，由可编程序控制器（PL）控制打开阀门，使反渗透膜元件逐渐升压至一定的压力。在RO停止使用时，应用原水对RO膜组件自动冲洗3～5min左右，以避免浓水中的高浓度盐类在RO膜表面沉积结垢而影响膜的性能。

3.3.6 EDI装置的控制

EDI装置的启动、运行、停机备用等过程均可由 PLC实现自动控制，同时， EDI装置还设置一块就地仪表盘和操作盘。对 EDI系统的重要参数如电阻率、流量等设在线检测仪表，并设定有超限报警功能；可在就地操作盘调节整流器电流、浓水泵及相关的自动阀门。

3.4控制系统配置

3.4.1硬件

控制系统硬件组成包括1套可编程控制器（PLC）和1台程控柜构成的控制系统。PLC采用性能可靠、广泛应用于工业控制领域的产品。

3.4.2软件

我公司在大量实践运用的基础上开发的控制软件，能为系统的运行和保护提供可靠的工作程序。

（1）PLC应用软件：运行于PLC，实现各种控制功能。

（2）监控软件：基于WINDOWS9X／NT平台，功能强、使用简单、运用可靠的软件。作为人机界面，用于操作、调试人员监视装置运行状态、控制现场设备的接口。

3.5仪表

3.5.1概述

现场仪包括温度、压力、液位、流量、在线分析仪表和控制阀等。分析仪表有电导率、pH表等检测仪表

3.5.2仪表选型

现场仪表的选型原则是满足工艺要求、质量可靠。

3.6电气

3.6.1供配电

超纯水站用电设备电压等级为380／220VAC。设低压配电柜即MCC柜，向超纯水工艺系统动力设备供电。

3.6.2电气设备控制

电机采用自动／手动两种操作方式。集控操作在PLC相统一进行，控制由PLC实现。控制室上位机用于监控电气设备的运行状态、参数、电气设备故障报警等。

所有电动机分均设有就地操作按钮。

3.6.3防雷与接地

防雷：根据有关规程、规范，接入全厂避雷系统。

接地：根据有关规程、规范、所有需要保护接地的电气设备均可靠接入相应的接地系统。主要包括配电装置、PLC装置、机电设备、控制盘柜等。

4设备规范

1.）原水箱

数量	：1台
容积	：20m³
材质	：PE
附件
液位开关	：3个
水位控制阀	：1台
制造商

2.）原水泵

数量	：3台
规格	：Q=30m³/h H=0.40MPa
材质	：304SS
制造商	：
附件
压力表	：3个

3.）保安过滤器（50μm）

型式	：立式圆筒
数量	：2台
正常出力	：30m³/h
设计压力	：0.6MPa
壳体材料	：304SS
滤芯材料	：PP
过滤公称精度	：50μm
制造商
附件
压力表	：4台
取样阀	：1台

4.）氧化剂加药系统

4.1)加药箱

数量	：1台
容量	：200L
材质	：PE
附件
液位开关	：1台
制造商

4.2)加药泵

形式	：隔膜式
数量	：1台
流量	：9.5L/h
出口压力	：0.69 MPa
材质	：PVC
制造商
附件	：底阀、多功能阀、PE管

5.）超滤装置

数量	：2套
设备出力	：30m3/h
设计压力	：≤0.6 Mp a
工作温度	：5－40℃
UF膜元件
型号	：
材料	：PVDF
型式	：中空纤维膜
过滤型式	：外压式
本体控制阀门
进水阀(Tomoe)	：1台/套
出水阀(Tomoe)	：1台/套
反洗进水阀(Tomoe)	：1台/套
反洗排放阀(Tomoe)	：1台/套
正洗进水阀(Tomoe)	：1台/套
正洗排放阀(Tomoe)	：1台/套
进气阀(Tomoe)	：1台/套
化学清洗进口阀	：1台/套
化学清洗出口阀	：1台/套
UF滑架
数量	：2台
材质	：碳钢外涂三层环氧漆
配管
配管材质	：UPVC
就地仪表及控制盘
数量	：2套
控制方式	：PLC自动控制
UF装置仪表
流量计	：1台／套
压力表	：2合／套
制造商

6.）反洗水泵

数量	：1台
规格	：Q=60m³/h H=0.20MPa
材质	：不锈钢
制造商	：
附件

7.）超滤水增压泵

数量	：2台
规格	：Q=60m³/h H=0.40Mpa
材质	：304SS
制造商	：
附件
压力表	：3个

8.）还原剂加药系统

8.1)加药箱

数量	：1台
容量	：200L
材质	：PE
附件
液位开关	：1台
制造商

8.2)加药泵

形式	：隔膜式
数量	：1台
流量	：3.8 L/H
出口压力	：0.76MPa
材质	：PVC
制造商

9.）阻垢剂加药系统

9.1)加药箱

数量	：1台
容量	：200L
材质	：PE
附件
液位开关	：1台
制造商

9.2)加药泵

形式	：隔膜式
数量	：1台
流量	：1.6 L/H
出口压力	：0.76MPa
材质	：PVC
制造商

10.）一级反渗透系统

数量	：1套
出力	：48m³/h
回收率	：75％
排列方式	：5-3排列
制造商

10.1) 保安过滤器（5μm）

型式	：立式圆筒
数量	：1台
正常出力	：60m³/h
设计压力	：0.6MPa
壳体材料	：304SS
滤芯材料	：PP
过滤公称精度	：5μm
制造商
附件
压力表	：2台
取样阀	：1台

10.2) 一级反渗透高压泵

型式	：立式多级泵
数量	：1台
运行流量	：60m³/h
运行压力	：1.55MPa
过流元件材质	：304SS
制造商	：

10.3)一级RO膜元件

型式	：TFC涡卷式反渗透膜
型号	：BW30-400
数量	：48支
性能	：单支膜脱盐率＞99.7%
材质	：TFC
制造商

10.4)一级RO膜壳

型号	：80A30-6W
数量	：8支
材料壳体	：FRP
工作压力	：300psi
制造商

10.5)RO滑架

数量	：1套
材质	：碳钢外涂三层环氧漆

10.6)配管

低压配管材质	：UPVC
高压配管材质

10.7)就地仪表及控制盘

数量	：1组
制造商

10.8)自动阀门

气动阀

：3个

10.9)一级反渗透装置仪表

A） RO产水流量表

数量	：1台
型式	：转子式
量程	：0-50m³/h.
制造商

B）RO浓水流量表

数量	：1台
型式	：转子式
量程	：0－15m³/hr.
制造商

C）RO进水电导表

数量	：1台
型式	：液晶显示
量程	：1－1000μs/cm
型号
制造商

D）RO产水电导表

数量	：1台
型式	：液晶显示
量程	：0－100μs/cm
型号
制造商

E）RO产水PH

数量	：1台
型式	：液晶显示
量程	：0－14
型号

F）

数量	：5台
量程	：0－2.5MPa/0-1.0MPa
制造厂

G）高、低压力开关

高压力开关数量	：1台
低压力开关数量	：1台
制造商

H）SDI仪

数量	：1台
附件	：100片滤膜
制造商

2.）UF、RO化学清洗设备

2.1)清洗溶液箱

型式	：垂直圆筒
数量	：1台
有效容积	：2000L
设备本体材料	：PE

2.2)清洗泵

型式	：SV型
数量	：1台
规格	：32m³/h，H=0.35MPa
材质	：304SS
制造商	：
附件	：
压力表	：1台

2.3)5μm保安过滤器

型式	：立式圆筒
数量	：1台
设备正常出力	：32m³/h
设计压力	：0.6MPa
滤芯材质	：PP
制造商

2.4)仪表

液位开关	：1台
温度计	：1台
流量计	：1台

2.5)配管

配管材质

：UPVC

3.）一级RO水箱

数量	：1台
容积	：3m³
材质	：FE
附件
液位开关	：3个
空气过滤器	：1个

4.）NaOH加药系统

4.1)加药箱

数量	：1台
容量	：200L
材质	：PE
附件
液位开关	：1台
制造商

4.2)加药泵

形式	：隔膜式
数量	：1台
流量	：3.8 L/H
出口压力	：0.6 MPa
材质	：PGC
制造商

5.）二级反渗透系统

数量	：1套
出力	：38.5m³/h
回收率	：80％
排列方式	：4-2排列
制造商

5.1)二级反渗透高压泵

型式	：立式离心泵
数量	：1台
运行流量	：48m³/h
运行压力	：1.5MPa
过流元件材质	：316SS

5.2)

型式	：TFC涡卷式反渗透膜
型号
数量	：36支
性能	：单支膜脱盐率＞99.7%
材质	：TFC
制造商

5.3)RO膜壳

型号	：80A30-6W
数量	：6支
材料壳体	：FRP
工作压力	：300psi

5.4)RO滑架

数量	：1套
材质	：碳钢外涂三层环氧漆
制造商

5.5)配管

低压配管材质	：UPVC
高压配管材质	：1Cr18Ni9Ti

5.6)就地仪表及控制盘

数量	：1组
制造商

5.7)自动阀门

气动阀

：3个

5.8)反渗透装置仪表

I）RO产水流量表

数量	：1台
型式	：转子式
量程	：0-50m³/h.
制造商

J）RO浓水流量表

数量	：1台
型式	：转子式
量程	：0－20m³/hr.
制造商

K）RO进水电导表

数量	：1台
型式	：液晶显示
量程	：1－1000μs/cm
型号
制造商

L）RO产水电导表

数量	：1台
型式	：液晶显示
量程	：0－1000μs/cm
型号
制造商

M）压力表

数量	：3台
量程	：0－2.5MPa
制造厂

N）高、低压力开关

高压力开关数量	：1台
低压力开关数量	：1台
制造商

6.）二级RO水箱

数量	：1台
容积	：15m³
材质	：PE
附件
液位开关	：3个
空气过滤器	：1个

7.）RO供水泵

数量	：2台
规格	：Q=8m³/h H=0.45MPa
材质	：316SS
制造商	：
附件
压力表	：2台

8.）EDI原水泵

数量	：2台
规格	：Q=32m³/h H=0.55MPa
材质	：316SS
制造商	：
附件
压力表	：2台

9.）TOC去除装置

数量	：1台
壳体材质	：316LSS
波长	：185nm
处理能力	：32m³/h
压力等级	：1.0MPa
附件	：紫外线强度检测、工作小时累计、状态指示
产地

10.）脱氧膜装置

数量	：1套
膜元件规格	：10″×28″
膜元件数量	：2支
装置出力	：32m³/h
附件	：真空泵
膜元件生产商	：
装置制造商

11.）EDI装置

数量	：1套
出力	：Q=29m³/h
回收率	：90-95％
产水电阻率	：≥16 MΩ·cm
膜件数量	：8支
制造商
配件
整流柜	：1套
仪表、管道、阀门	：1套
机架	：1套

12.）超纯水箱

数量	：1台
容积	：15m³
材质	：超纯水用FRP
附件（进口）	：氮封装置、回水背压阀、液位传感器
制造商

13.）变频纯水泵1

数量	：2台
规格	：Q=6m³/h, H=50m
材质	：316SS
制造商	：
附件
压力表	：2个

14.）去除TOC装置

数量	：1台
壳体材质	：316LSS
波长	：185nm
处理能力	：6m³/h
压力等级	：1.0MPa
附件	：紫外线强度检测、工作小时累计、状态指示
产地

15.）终端精密过滤器

数量	：1台
壳体材质	：316LSS
过滤精度	： 0.1μm
处理能力	：6m³/h
滤芯数量	：6支
压力等级	：1.0MPa
附件
压力表
产地

16.）变频纯水泵2

数量	：2台
规格	：Q=35m³/h, H=60m
材质	：316SS
制造商
附件
压力表	：2个

17.）板式换热器

型式	：板式
数量	：1台
正常出力	：35m³/h
设计压力	：0.6MPa
温升范围	：9-22℃
材质	：316L
制造商	：VIEX
附件
温度控制阀	：1台

18.）去除TOC装置

数量	：1台
壳体材质	：316LSS
波长	：185nm
处理能力	： 35 m³/h
压力等级	：1.0MPa
附件	：紫外线强度检测、工作小时累计、状态指示
产地

19.）脱氧膜装置

数量	：1套
膜元件规格	：10″×28″
膜元件数量	：1支
装置出力	：35m³/h
附件	：真空泵
膜元件生产商
装置生产商

20.）一级纯水抛光混床

数量	：2台
规格	：DN800
压力等级	：1.0MPa
处理能力	：19m³/h/台
外壳材质	：超纯水用FRP
制造商
半导体级树脂

21.）二级纯水抛光混床

数量	：2台
规格	：DN800
压力等级	：1.0MPa
处理能力	：19m³/h/台
外壳材质	：超纯水用FRP
制造商
半导体级树脂

22.）超纯水终端在线仪表（一）

22.1) 电阻率表

数量	：1个
型式	：液晶显示(双探头)
电阻率表	：终端出水及回水
制造商

22.2) 流量表

数量	：1个
型式	：液晶显示
制造商

22.3) 温度变送器

数量	：1个
制造商

23.）纯水终端在线仪表（二）

23.1) 电阻率表

数量	：1个
型式	：液晶显示
电阻率表	：终端出水及回水
制造商

23.2) 流量表

数量	：1个
型式	：液晶显示
制造商

24.）软化水出水在线仪表（三）

24.1) 电阻率表

数量	：1个
型式	：液晶显示
电阻率表	：出水
制造商

24.2) 流量表

数量	：1个
型式	：液晶显示
制造商

25.）气与控制系统

25.1) 电气

A）低压配电柜

数量	：1组
关键元件	：进口
制造厂

B）就地开关箱

数量	：5个
制造厂

25.2) 控制系统

C）控制柜

数量	：1台
制造

D）PLC系统

数量	：1组
PLC模块
成套

E）PLC控制软件

数量	：1套
编制

F）上位机

数量	：1套
规范	PⅣ800/128M/20G/21”彩显
产地

根据中国药典、欧盟药典、美国药典等，纯化水在总有机碳、细菌内毒素、微生物限度、pH、电导、易氧化物、重金属、硝酸盐、亚硝酸盐、氨等指标上有控制，这些指标中除了微生物、细菌内毒素二个指标以外，可以通过制水工艺来得到控制。当纯化水在输送期间，微生物在适宜环境中就会生长，从而细菌内毒素增加。纯化水通常是连续生产的原料，难以在使用前批次发放，而微生物检查结果滞后于水的使用。为了确保纯化水的质量，设计一个能保质保量纯化水输送的管道系统是极其重要的。

纯化水循环管路系统包括：卫生级供水泵、在线消毒系统、定期消毒系统、管路、阀门、多种传感器和用水点等组成。

纯化水管道宜采用回圈管路输送，管路设计应简洁，避免盲管和死角。管路应采用不锈钢管或经验证无毒、耐腐蚀、不渗出污染离子的其他管材。阀门宜采用无死角的卫生级阀门，输送纯化水应标明流向。

细菌存在于纯化水输送的循环管道系统中，为了控制微生物的生长，在设计和施工中可采取6个方面的措施。（1）尽量维持高的管道流速；（2）使用光滑表面的管道；（3）选用在线紫外线消毒和周期消毒装置；（4）使用卫生级的阀门；（5）将死角和隐蔽处减到最少，例如：使用T型隔膜阀，几乎没有死角；（6）以ASMEBPE（制药，食品和化妆品的执导性规范）的标准进行施工。

纯化水输送管道系统应采取循环方式，所有使用点都处在这一个循环管道上，管道内合理的流速设计有利于控制微生物的生长。纯水泵以一定量的纯化水送出以后，通过循环管路到达各个使用点。当输送管为同一管径时，随着各使用点取水增加，越到管道后面，管道内的流量就越小，流速也越小，存在低于最低设计流速的风险，所以，循环管道使用同一直径管道对纯化水系统是不合适的。一般设计选择渐变缩小管径，以便保证其后面管道也有较高的流速。随着用水负荷的变化，有时会因为在循环管道上会增加使用点，而渐变缩小的管道又不能满足使用点的流量。为简化管道流速匹配设计，常常把循环管道直径设计成二个管径，所有使用点前设计成一个较大直径的管道，最后一个使用点以后设计成较小管径的管道，这段管道我们称之为回水管道。

流体在管道内流动，从流体力学上可分成二种流动状态，一种称之为层流（滞留），流体质点的运动迹线成轴向有条不紊运动，流体处于这样的流动状态下其雷诺数（Re）小于2300。另一种称之为湍流，流体质点的运动迹线不仅有轴向流动，同时又有径向流动，流体处于这样的流动状态下其雷诺数大于4000。流体的雷诺数处于2300~4000时，其流动状态为过渡状态，也称之为不稳定状态。只有流体真正处于稳定的湍流状态下，流体中的质点才不至于停留在管壁上，由于微生物的分子量要比水分子量大得多，所以雷诺数大于10000是设计纯化水管道管径的必需达到的条件，此时，在管壁上不易形成生物膜。

此外，纯化水管道必须采用内外抛光的不锈钢管，内表面必须做钝化。钝化处理的目的是为了在光滑的不锈钢管道内表面上形成一层均匀的氧化铬保护层，以抵抗高纯度的高温水对不锈钢表面可能造成的晶间腐蚀。

艺设备

去离子水是通过离子交换树脂除去水中的离子态杂质而得到的近于纯净的水，其生产装置设计的合理与否直接关系到去离子水质量的好坏及运营的经济性。

去离子水制取工艺及其特点

1、离子交换树脂制取去离子水的传统水处理方式，其基本工艺流程为：

原水→多介质过滤器→活性炭过滤器→精密过滤器→阳床→阴床→混床→后置保安过滤器→用水点。

（特点：污染比较大，自动化程度低，初期投入低）

2、反渗透-离子交换设备制取去离子水，水质稳定，纯度较高，其基本工艺流程为：

原水→多介质过滤器→活性炭过滤器→精密过滤器→反渗透设备→混床→超纯水箱→超纯水泵→后置保安过滤器→用水点。

（特点：污染小，自动化程度高，初期投入中等，价格适中）

3、反渗透设备与电去离子（EDI）设备进行搭配制取去离子水的的方式，这是一种制取超纯水的最新工艺，也是一种环保，经济，发展潜力巨大的超纯水制备工艺，其基本工艺流程为：

原水→多介质过滤器→活性炭过滤器→精密过滤器→反渗透设备→电去离子（EDI）→超纯水箱→超纯水泵→后置保安过滤器→用水点。

（特点：环保，自动化程度高，初期投入大，价格相对比较贵。）

处理步骤

从自来水到去离子水一般要经过几步处理：

1、先通过石英砂过滤颗粒较粗的杂质。

2、然后高压通过反渗透膜。

3、最后一般还要经过紫外杀菌以去除水中的微生物。

4、假如此时电阻率还没有达到要求的话，可以再进行一次离子交换过程最高电阻率可达到18兆。

相对而言，蒸馏水只是先气化再冷凝，其纯度如电阻率一般不如纯度高的去离子水，半导体工业中用的大多数是高纯度的去离子水。

主要用途

1、实验室、化验室用水，一般实验室的常规试验、配置常备溶液、清洗玻璃器皿等；2、电子工业生产，如显像管玻壳、显像管、液晶显示器、线路板、计算机硬盘、集成电路芯片、单晶硅半导体等；3、电力锅炉，锅炉所需软化水、除盐；4、汽车、家用电器、建材表面涂装、电镀、镀膜玻璃清洗等；5、石油化工行业,化工反应冷却水、化学药剂、生产配液用水等；6、工业纺织印染、钢铁清洗用水等；7、食品、饮料、酒类、化妆品生产用水；8、海水、苦咸水等净化。

纯化水

纯化水 Purity Water(去离子水或深度脱盐水）指温度大于25°C时，电阻率大于0.1x10^6 Ω*cm的水。

设备要求

GMP认证制药用纯化水设备要求

1、结构设计应简单、可靠、拆装简便。

2、为便于拆装、更换、清洗零件，执行机构的设计尽量采用的标准化、通用化、系统化零部件。

3、设备内外壁表面，要求光滑平整、无死角，容易清洗、灭菌。零件表面应做镀铬等表面处理，以耐腐蚀，防止生锈。设备外面避免用油漆，以防剥落。

4、制备纯化水设备应采用低碳不锈钢或其他经验证不污染水质的材料。制备纯化水的设备应定期清洗，并对清洗效果验证。

5、注射用水接触的材料必须是优质低碳不锈钢或其他经验证不对水质产生污染的材料。制备注射用水的设备应定期清洗，并对清洗效果验证。

6、纯化水储存周期不宜大于24小时，其储罐宜采用不锈钢材料或经验证无毒，耐腐蚀，不渗出污染离子的其他材料制作。保护其通气口应安装不脱落纤维的疏水性除菌滤器。储罐内壁应光滑，接管和焊缝不应有死角和沙眼。应采用不会形成滞水污染的显示液面、温度压力等参数的传感器。对储罐要定期清洗、消毒灭菌，并对清洗、灭菌效果验证。

7、制药用水的输送

1）纯化水和制药用水宜采用易拆卸清洗、消毒的不锈钢泵输送。在需用压缩空气或氮气压送的纯化水和注射用水的场合，压缩空气和氮气须净化处理。

2）纯化水宜采用循环管路输送。管路设计应简洁，应避免盲管和死角。管路应采用不锈钢管或经验证无毒、耐腐蚀、不渗出污染离子的其他管材。阀门宜采用无死角的卫生级阀门，输送纯化水应标明流向。

3）输送纯化水和注射用水的管道、输送泵应定期清洗、消毒灭菌，验证合格后方可投入使用。

8、压力容器的设计，须由有许可证的单位及合格人员承担，须按中华人民共和国国家标准《钢制压力容器》（GB150-80）及"压力容器安全技术监察规程"的有关规定办理。

超纯水

超纯水（Ultrapure water）又称UP水，是指电阻率达到18 MΩ*cm（25℃）的水。这种水中除了水分子外，几乎没有什么杂质，更没有细菌、病毒、含氯二噁英等有机物，当然也没有人体所需的矿物质微量元素，也就是几乎去除氧和氢以外所有原子的水。可以用于超纯材料（半导体原件材料、纳米精细陶瓷材料等）应用蒸馏、去离子化、反渗透技术或其它适当的超临界精细技术的制备过程。

制备

在原子光谱、高效液相色谱、超纯物质分析、痕量物质等的某些实验中，需要用超纯水，超纯水的制备如下：

（1）加入少量高锰酸钾的水源，用玻璃蒸馏装置进行二次蒸馏，再以全石英蒸馏器进行蒸馏，收集于石英容器中，可得超纯水。

（2）使用强酸型阳离子和强碱型阴离子交换树脂柱的混合床或串联柱。可充分除去水中的阳、阴离子，其电阻率达10 Q·cm的水，俗称去离子水，再用全石英蒸馏器进行蒸馏，收集可得超纯水。

应用

超纯水可以在以下领域使用：

（1）电子、电力、电镀、照明电器、实验室、食品、造纸、日化、建材、造漆、蓄电池、化验、生物、制药、石油、化工、钢铁、玻璃等领域。（2）化工工艺用水、化学药剂、化妆品等。（3）单晶硅、半导体晶片切割制造、半导体芯片、半导体封装、引线柜架、集成电路、液晶显示器、导电玻璃、显像管、线路板、光通信、电脑元件、电容器洁净产品及各种元器件等生产工艺。（4）高压变电器的清洗等。

蒸馏水

蒸馏水是指经过蒸馏、冷凝操作的水，蒸二次的叫重蒸水，三次的叫三蒸水。低耗氧量的水，加入高锰酸钾与酸工业蒸馏水是采用蒸馏水方法取得。

制作方法

自然界中的水都不纯净，通常含有钙、镁、铁等多种盐，还含有机物、微生物、溶解的气体（如二氧化碳）和悬浮物等。用蒸馏方法可以除去其中的不挥发组成。用蒸馏法，并配合以下一些措施，可以获取质量较高的蒸馏水。

①排去初始馏分（约占原水的20%），因为挥发组分主要集中在初始馏分中。

②排去残留部分（约占原水的20%），因为很多不挥发组分集中在残留水中。

③添加某些物质以利于蒸馏。例如，添加NaOH，使水中的CO2变成难挥发组分，添加KMnO4可氧化水中的有机物。

用途

1.在生活中，一般和机器、电器相关的时候，蒸馏水的作用主要是它不导电，保证机器运行稳定，延长电器使用寿命。

2.在医药行业，蒸馏水的作用是因为低渗作用。用蒸馏水冲洗手术伤口，使创面可能残留的肿瘤细胞吸水膨胀，破裂，坏死，失去活性，避免肿瘤在创面种植生长。

3.学校里的化学实验，有些需要用蒸馏水，利用的就是蒸馏水无电解质，没有游离离子，或是没有杂质。你需要具体问题具体分析，看看是利用它不导电的性质，还是低渗作用，还是没有其他离子，不会发生化学反应的作用。

各种水比较

1. 蒸馏水：就是将水蒸馏、冷凝的水，蒸二次的叫重蒸水，三次的叫三蒸水。有时候为了特殊目的，在蒸前会加入适当试剂，如为了无氨水，会在水中加酸；低耗氧量的水，加入高锰酸钾与酸等。工业蒸馏水是采用蒸馏水方法取得的纯水，一般普通蒸馏取得的水纯度不高，经过多级蒸馏水，出水才可达到很纯，成本相对比较高。

2. 去离子水：就是将水通过阳离子交换树脂（常用的为苯乙烯型强酸性阳离子交换树脂），则水中的阳离子被树脂所吸收，树脂上的阳离子H+被置换到水中，并和水中的阳离子组成相应的无机酸；含此种无机酸的水再通过阴离子交换树脂（常用的为苯乙烯型强碱性阴离子）OH-被置换到水中，并和水中的H+结合成水，此即去离子水。去离子水在现代工业中有着非常广泛的用途，使用去离子水，是我国很多行业提高产品质量的，赶超世界先进水平的重要手段之一。由于去离子水中的离子数可以被人为的控制，从而，使它的电阻率、溶解度、腐蚀性、病毒细菌等物理、化学及病理等指标均得到良好的控制。在工业生产及实验室的实验中，如果涉及到使用水的工艺都被使用了去离子水，那么，许多参数会更接近设计或理想数据，产品质量将变得易于控制。

3. 高纯水：就是指化学纯度极高的水，其主要应用在生物、化学化工、冶金、宇航、电力等领域，但其对水质纯度要求相当高，所以一般应用最普遍的还是电子工业。例如电力系统所用的纯水，要求各杂质含量低达到“微克/升”级。在纯水的制作中，水质标准所规定的各项指标应该根据电子(微电子)元器件(或材料)的生产工艺而定(如普遍认为造成电路性能破坏的颗粒物质的尺寸为其线宽的1/5-1/10)，但由于微电子技术的复杂性和影响产品质量的因素繁多，至今尚无一份由工艺试验得到的适用于某种电路生产的完整的水质标准。不过近年来电子级水标准也在不断地修订，而且高纯水分析领域的许多突破和发展，新的仪器和新分析方法的不断应用都为制水工艺的发展创造了条件。高纯水的国家标准为：GB1146.1-89至GB1146.11-89[168]，我国高纯水的标准将电子级水分为五个级别：Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级，该标准是参照ASTM电子级标准而制定的。4. 超纯水则可以认为是一般工艺很难达到的程度，如水的电阻率大于18MΩ*cm（没有明显界线），则称为超纯水。关键是看你用水的纯度及各项征性指标，如电导率或电阻率，PH值，钠，重金属，二氧化硅，溶解有机物，微粒子，以及微生物指标等。

4. 超纯水：则可以认为是一般工艺很难达到的程度，如水的电阻率大于18MΩ*cm（没有明显界线），则称为超纯水。关键是看你用水的纯度及各项征性指标，如电导率或电阻率，PH值，钠，重金属，二氧化硅，溶解有机物，微粒子，以及微生物指标等。