制藥行業全膜法水處理工藝

　　在制藥工業中引進和利用全膜法水處理工藝來代替傳統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中發揮著巨大的作用，適合在制藥行業中廣泛的推廣。
 

　　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嚴重，故新水站采用了現今*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
 

　　傳統砂、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，會污染后續工藝中膜表面。在醫藥行業水處理中采用UF膜的優點在于不會產生活性炭的種種弊端，而且可根據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
 

　　傳統軟化一級RO除鹽與二級RO作對比。軟化系統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。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
 

　　傳統混床除鹽與EDI比對?；齑渤}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，水質穩定，運行可靠。EDI系統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長期穩定運行，產水水質穩定。
 

　　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的性能和可靠性，節約成本，提高系統穩定性，以更加緊湊、可靠的膜工藝流程，實現高性能、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*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生，使兩套系統至少有一套處于運行狀態，不影響后續設備的正常運行。
 

　　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%，水溫控制穩定后，反滲透產水水量穩定。
 

　　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，在制藥行業的GMP驗證中有明顯的優勢。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，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，運行穩定，延長模塊運行使用壽命。