醫療環境下用水質量控制及水處理設備原理分析

裴浩東，孫光勝，孫愛玉

青島市膠州中心醫院，青島膠州 266300

水在現代醫學中的地位越來越重要，不僅標準繁多，對濾材的要求也各不一樣。現在常規生活用水的要求就要達到清潔無雜質的基本要求，都要進行沉淀、沖氯殺菌、消毒等措施來切斷疾病傳播途徑。但這對于醫院這種特殊的工作場所確是遠遠不能滿足需求，隨著院感質控的要求提升，醫用水的要求也更加明細具體，要求也更加嚴格。針對于不同的醫院工作場所，大體可以分為以下幾類醫用水標準。

1 透析用水

①電導率正常值約10 μs/cm；②純水的pH值應維持在5～7的正常范圍；③微生物培養應每個月至少進行1次，要求細菌菌落數小于200個/mL；取樣位置應為反滲水送水水路的末端。透析室每臺透析機每年檢測1次以上；④內毒素檢測每3個月要檢測1次以上，要求細菌數小于200個/mL，內毒素＜2 EU/mL；采樣部位為反滲水送水水路的末端。⑤化學成分污染物每年檢測1次以上，軟化水硬度及余氯檢測至少每周進行1次；（SOP2010透析用水標準）。

2 檢驗試劑用水

①超純水：用于較為嚴格要求的檢驗實驗，包括對顆粒大小有要求的實驗，例如高效液相色譜用水。超純水可用多級反滲用水經過石英砂設備蒸餾水或離子交換混合床處理后，再經過0.2nm超濾膜過濾來制得。

②多級反滲水：用于無機痕量分析等實驗，如原子吸收光譜用水。反滲純水也可用多次蒸餾或反滲后離子交換等制得。

③一般反滲純水：用于一般的化學檢驗實驗。純水可用蒸餾或陽離子交換樹脂制取的方法制得。

3 供應室消毒用水

①應具有自來水軟化水、軟化水冷熱供應、反滲水或蒸餾水供應，自來水應符合城市自來用水標準規定。

②反滲水應滿足電導率≤15 mS/m，常溫，蒸汽發生器用水應為軟化水后再經過反滲的純化水。《消毒供應中心行業標準及技術規范》而我國目前自來水工藝相對于醫用水要求較為簡單，工藝無法滿足醫院對于水質要求。為了滿足醫院的用水質量要求，就必須了解自來水中所含雜質成分及自來水的處理工藝，這樣對我們后級水處理能起到幫助作用。

4 自來水處理工藝

自來水凈化處理主要分為3個部分：①化學混凝過程處理：原水經泵提升后，經過混凝工藝處理，混凝法能去除污水中的懸浮物，這有利于富含有機物的懸浮物沉降，從而降低COD、色度和SS等指標，原水混凝后一直等到絮狀凝膠結合物形成為止，稱之為混凝過程。常用水處理劑有氯化鋁化合物、Al2(SO4)3、FeCl3等。②物理沉淀過程處理：混凝后形成的絮狀凝膠結合物在重力作用下從水中分離出來叫做沉淀，沉淀的場所稱之為沉淀池，最后沉淀的雜物通過雜物處理管道排除。③砂料過濾過程：過濾是指用石英砂或是錳礬砂一類的砂質等有空隙的顆粒狀填充料層通過黏附作用粘附水中的懸浮小顆粒，進一步去除水中懸浮的細小雜質、細菌、病毒、有機物等，讓水質變得更為清澈。水經過過濾后需要經過消毒處理，一般現階段都是向一定量的水中摻雜適當比例的氯氣，氯氣與水發生化學反應，形成次氯酸以及鹽酸。次氯酸能與水中的雜質進一步發生反應，氧化等，這會使濁度進一步降低，同時氧化殘留細菌、病毒的生物外殼，進而達到滅菌的效果。消毒的加氯量（液氯）在1.0～2.5 g/m3之間。改良自來水的方式：通過自來水的處理工藝可以看出，自來水中的雜質主要含有漂浮或懸浮水中的細小顆粒，能溶解于水中的化學物質及能在水中生存的微生物，化合物成分主要包涵有鈣、鎂、鋁等硬水陽離子；酸根類陰離子主要有硫酸根，硝酸根、碳酸根、鹽酸根等，還有細菌死后的尸體和分泌物等。水中的懸浮顆粒物和細菌病毒等不能通過反滲膜進入患者體內，但能影像透析設備。溶于水的無機鹽或有機物質蛋白質等，以及細菌的二次產物易通過透析膜進入患者體內，引起患者的不適甚至中毒癥狀。由于自來水中含有部分有機物質，容易導致細菌滋生，在輸送管路及儲存設備中形成生物膜；消毒之后的自來水中含有細菌及病毒的失活個體等因素都會對醫用水質的結果產生影響。

為了對自來水進行處理，首先要針對性為去除水中雜質，首當其沖就是自來水的懸浮顆粒及水中的膠體。自來水經過自來水廠的處理后降沉大部分懸浮顆粒及膠體，但是小顆粒的懸浮物和部分膠體依然存在于水中。我們依然可以采用自來水的處理辦法，填充石英砂等濾材，來進一步去除水中的懸浮顆粒及膠體。

石英砂過濾的過程中：懸浮于水中的顆粒的去除，主要依靠的是懸浮顆粒與填充濾料之間以及懸浮顆粒相互之間的吸附粘附作用。首先是在水中攜帶的懸浮顆粒物發生定向位移，擺脫水流流線向濾料顆粒表面靠近，既遷移機理；另外還有當懸浮細小顆粒與填充濾料接觸時，依靠某種或某幾種力（有范德華力、表面張力及庫侖力）的作用使得它們粘附在濾料表面上，這就是顆粒的粘附機理。在這一過程中，要達到預期的水質要求，就要保證填充濾層濾料具備一定的表面積，為懸浮顆粒吸附在表面上提供足夠的粘附場所，以便懸浮顆粒物有效的被吸附在濾料表面。懸浮顆粒物在濾層空隙水流中遷移輸送由沉淀、慣性、阻截、擴散、動力效應等基本作用的過程。至于顆粒受到哪些力的作用，取決于濁質粒度的大小。在過濾過程中,濾料的表面積起到最重要的作用，濾料所提供的顆粒表面越大對水中懸浮物的附著力越強，為要達到一定的預期的出水水質要求，所以濾料的表面積不一定越小越好，而是要在一定的尺寸范圍內才能起到最好的凈水效果。

砂過濾處理之后水質會得到一定的改善，基本懸浮顆粒以及膠體等物質都會被攔截。但水中仍然存在一些雜質是最終的水中不需要的成分 （溶于水中的有機物質、酚、酞等），這類成分較難處理，導致水中有異味，水存儲困難，易導致細菌滋生等問題。

常見的凈水濾材中活性炭有良好的清除有機溶劑作用，能有效提高水的純凈程度。對水中溶解的化合物以及有機物，腐化雜質等都有強烈的吸附作用。現一般用于填充各類型凈水器。同時活性炭還有很好的脫色效果，能有效去除水中的有色物質，使水更為清澈。同時現如今活性炭還廣泛用于室內外空氣的凈化，特別是加載了特殊成分的活性炭對溶于水中的化合物如氨、甲醛等，具有更好的凈化效能。

經過上述2種濾材的有效過濾后，水中的有機雜質，膠體等可以完成清除，但是水中仍溶解一定量的無機鹽（鈣鎂等）這導致水的硬度大，易引發管路堵塞；同時水中溶解的無機鹽也會對醫用水的質量產生不良影響。

所以我們現在往往采用樹脂交換離子柱的方式來解決此類問題。樹脂分為陽離子樹脂和陰離子樹脂，陽離子樹脂又細分為鈉型和氫型，鈉型樹脂將水中的鈣鎂離子交換成鈉離子，使水變軟。氫型樹脂是將水中的鈣鎂離子交換成氫離子使水軟化(為了方便使用，現多采用鈉離子樹脂)。陰離子樹脂中含被可置換的氫氧根離子,能置換出水中的酸根離子。同時使用陰離子樹脂和氫型陽離子樹脂可以將水變為純凈水（目前一般醫用凈水設備不采用陰離子交換樹脂，對于臨床使用意義不大）。

經過陽離子樹脂交換之后，水中的鈣鎂等離子被去處，達到了軟化水的作用，同時樹脂可以用鹽水重新活化處理，可以達到重復循環利用的目的。

經過上述描述就是水處理的最基本步驟，水中所有的懸浮顆粒、膠體、異味的有機雜質、水中的鈣鎂等鹽份都能得到有效去除，對某些科室的使用已經是達標的（口腔科牙椅等設備）；這也是常見的三級過濾。

通過三級過濾之后的水質已經是較為純凈的水，不過此類水想要滿足其他一些科室的使用還需要進一步進行處理。為了有效過濾細菌以及內毒素等，并且降低電導率，現通常采用反射膜的方式進行過濾。見圖1。

反滲膜采用的是反滲透的原理進行工作。反滲透又稱逆滲透，是一種利用一定壓力推動形成的過程，滲透一般是從滲透壓高測吸收水分，滲透壓較低測失水，這是一般生物膜的工作原理（如樹根吸水，腸道吸收水分）。而反滲透是對膜一側的高濃度液體施加壓力，當壓力超過它的滲透壓時，水分子會逆著自然滲透的方向作反向滲透，到達反滲膜另一側，從而在膜的低壓側得到透過的溶劑，即滲透液;高壓側得到濃縮的溶液，即濃縮液。反滲透膜的工作孔徑一般能達到0.000 1 μm的物質，是最精細的一種膜分離產品，其能有效截留所有溶解鹽份及分子量大于100的有機物，同時截斷溶劑的滲透，得到低濃度的溶劑。這樣對于水中的細菌等微生物，以及水中的鹽溶液都能起到過濾作用。

圖1 反滲透原理圖

此類過濾水質就能達到一般的供應消毒要求，電導率較低，水中細菌菌落小于200等，這類用水基本都能用于透析液的處理過程，滿足透析要求。同樣也可以應用于內鏡消毒清洗等消毒處理。但是在實際應用過程中一般采用兩級反滲，這樣可以更加有效處理水中細菌及內毒素等，同時延長反滲膜使用壽命，經濟實用。見圖2。

檢驗用水標準更為嚴格，要求水中離子盡量減少，這樣對檢驗結果影響最小，檢查更為精準。水中測點電阻值大小應＞18 MΩ/cm，所以在以上水處理設備中的末端應該加入另一級水處理裝置，拋光樹脂處理環節：拋光樹脂（超純水專用混合離子交換樹脂）是已再生預混好的、可直接使用的超純水專用混床樹脂。具有極高的交換容量和極佳的抗滲透強度、制水量大、出水水質穩定，溶出物極低，使用方便等特點。出水水質＞18 MΩ/cm;且TOC 含量＜5 ppb。

所有水處理濾材均為定期更換產品，以實際當地水質及實時監測數據為依據來進行更換工作，能更好地保證水質，提高抗干擾的能力。

圖2 透析水處理樣圖

[1]汪秀麗.中國城市污水處理與再生利用[J].水利電力科技，2005（l）：31-42.

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