在制藥工業(yè)中引進和利用全膜法水處理工藝來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的舊工藝進行純水的制作和提煉，不僅可以獲得符合制藥要求的純水，還可在制作過程中減少對自然環(huán)境的污染以及手工勞動力，獲得純水制備的高效率和低成本效益。本篇文章以某水站對純水的制備為例，從水站的工藝設計以及運行優(yōu)勢兩大方面作相關論述，得出全膜法處理水工藝在制取和制備高純水工業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用，適合在制藥行業(yè)中廣泛的推廣。
作為制藥原料之一的純水制備的需求量及要求也越來越高，原純水站為離子交換制水工藝，因其水量及環(huán)保方面不能滿足要求，而且太湖藍藻污染所帶來的危害愈發(fā)嚴重，故新水站采用了現(xiàn)今*的高純水處理工藝，即全膜法水處理工藝，既能減少酸堿排放量又能抵御日趨嚴重的水環(huán)境污染，并且便于管理，自動化可靠性強。
1.新水站工藝設計
1.1工藝設計對比
在設計本次新水站的基本工藝時，對傳統(tǒng)水處理工藝與我們準備采用的工藝進行了比對和研究：
(1)預處理系統(tǒng)
傳統(tǒng)砂、炭過濾與砂、UF作對比。炭與UF的主要作用是去除有機物，但活性炭吸附有機物后滋生細菌，細菌的排泄物又再次污染水質，同時活性炭在水流作用下會釋放出微細炭粒，會污染后續(xù)工藝中膜表面。在醫(yī)藥行業(yè)水處理中采用UF膜的優(yōu)點在于不會產生活性炭的種種弊端，而且可根據(jù)水質要求選擇不同分子量的UF膜，以滿足用戶的需求。
(2)除鹽系統(tǒng)
傳統(tǒng)軟化一級RO除鹽與二級RO作對比。軟化系統(tǒng)的失效是一個逐步的過程，其終點難以掌握，靠定時抽查分析，往往會失效后還在使用。而一級RO去除率是一個常數(shù)。原水的硬度高了，處理后產水的硬度也會高，軟化工藝往往因原水波動大造成泄漏過多而影響后續(xù)的處理效果。二級RO的除鹽率高達99%以上，除硬水以外，通常都能滿足要求。
(3)深度除鹽系統(tǒng)
傳統(tǒng)混床除鹽與EDI比對。混床除鹽效果很好，問題是操作麻煩，需要消耗大量的藥劑再生，同時帶來環(huán)保問題，混床用強酸性陽樹脂再生劑HCl的比耗(按100計)50~150g/L，濃度5%~8%。強堿性陰樹脂再生劑NaOH的比耗60~150g/L，濃度2%~4%。制取高純水的離子交換樹脂往往都采用高比耗的再生劑，所以酸堿的用量非常大。由此造成的運輸、儲存、使用、廢液等問題。而EDI結構緊密，占地小，操作簡單，*自動化，水質穩(wěn)定，運行可靠。EDI系統(tǒng)運行只要嚴格控制好RO純水水質符合EDI進水要求，就可確保EDI長期穩(wěn)定運行，產水水質穩(wěn)定。
1.2全膜法水處理工藝
全膜法是將“超濾—反滲透—EDI”三種膜分離的技術相組合，分別作為預處理、預脫鹽和精脫鹽，達到高效去除污染物以及深度脫鹽的目的，工藝流程如圖1所示。全膜法水處理工藝彌補了傳統(tǒng)水處理技術上的不足，解決了日益增加的高難度、復雜水質處理的市場需求，這種工藝可有效改進整個水處理系統(tǒng)的性能和可靠性，節(jié)約成本，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，以更加緊湊、可靠的膜工藝流程，實現(xiàn)高性能、高效率、低成本的處理效果。
1.2.1采用兩套并列運行的預處理設計
進水量設計在60m3/h，預處理產水量要求50m3/h。預處理采用雙線設計：即兩套并聯(lián)的30m3/h的砂濾+25m3/h的超濾(UF)，2條處理線相對獨立但也有相關。有效降低產水的波動程度，大大減小單個設備體量，故障時有緩沖余地。兩套平行運行的砂濾、超濾實現(xiàn)*自動運行、水反洗、氣洗、超濾在線清洗和藥洗，自控程序中設定好所有步驟，并采取措施防止兩套裝置同時反洗的情況發(fā)生，使兩套系統(tǒng)至少有一套處于運行狀態(tài)，不影響后續(xù)設備的正常運行。
1.2.2進水溫控保持進水溫度恒定
考慮到水溫的變化對于進水設有板式熱交換器，控制水溫恒定在25益左右，換熱介質為冷凍水及蒸汽，夏天水溫高于設定溫度時采用冷凍水降溫，冬天當水溫低于設定溫度時采用純蒸汽加熱升溫，可使后續(xù)設備產水不受外界溫度變化影響。因為反滲透的產水在不同溫度時變化很大，溫度每降低1°，產水量下降約3%-4%，水溫控制穩(wěn)定后，反滲透產水水量穩(wěn)定。
1.2.3超濾設計
設計選用耐污性能好、并且易于反洗恢復通量的聚偏氟乙烯(PVDF)雙皮層中空纖維結構的外壓式超濾膜，截留分子量為10萬Dalton。超濾運行設計通過增加氣沖，在線自動化學清洗，降低回收率，濃水循環(huán)等手段，減小設備的污染速度，以期盡可能地延長藥洗周期，降低停工頻率。特別是超濾有每半小時一次的反洗程序，包括有氣水雙洗、水反洗、正洗，及時阻止污染物在膜表面的堆積，運行穩(wěn)定，使超濾膜化學清洗的周期大大延長。超濾比原有的活性炭工藝，在制藥行業(yè)的GMP驗證中有明顯的優(yōu)勢。由于活性炭容易孳生細菌，故還需配備活性炭殺菌消毒系統(tǒng)，但實際應用下來，活性炭的殺菌工藝總不能達到理想效果。
1.2.4反滲透設計
設計中考慮采用抗污染性較好的苦咸水元件，并采用一殼五芯設計，提高設備的處理性能。一級反滲透用BW30-365共40支，一殼五芯、5-3排列；二級反滲透用BW30-400共25支，一殼五芯、3-2排列；一級進水加藥有阻垢劑、亞硫酸氫鈉，分別用以防止結垢和去除余氯；二級加藥為氫氧化鈉用以調節(jié)pH。二級濃水用部分回流至高壓泵前，因為二級的回收率高，濃水側流速偏低，這樣的設計可以加快進水側的流速，在湍流的情況下，破壞了滯留層，膜表面不易結垢，增加除鹽效果。同時因為濃水是偏堿性的，而一級產水是偏酸性的，可以起到中和作用，減少堿的加入量。
1.2.5EDI設計
設計采用了8臺GEMK-2模塊，每臺設計產水2.75m3/h，終產水22m3/h，同樣考慮到以后擴大生產時需水量上升所需，設計余量為20%。多臺模塊并聯(lián)的情況，必須注意每臺模塊的進水量和出水量的一致恒定，所以本次設計安裝時為每個模塊都配有獨立的調節(jié)流量裝置，做到每個模塊濃水、產水、極水的流量基本一致，運行穩(wěn)定，延長模塊運行使用壽命。
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