醫院凈水系統一體化解決方案

隨著中國經濟的高速發展及人民對醫療質量要求不斷提高，國家及民營資本逐年加大投入醫院的建設，各省市每年新建、改擴建醫院的數量飛速增長。醫院在新建、改擴建過程中，醫院凈水系統盡管投資比重不大，但涉及的凈水需求科室幾乎覆蓋全院。美國、歐盟、日本等經濟較為發達，醫院管理較為先進的國家，早在20世紀70年代就已相繼制定并實施了較為健全的醫院凈水使用管理制度及不同科目的凈水標準。隨后，這些國家的醫院紛紛建立起了醫院凈水系統。我國自20世紀末引進并實施了集中制水、分質供水的醫院凈水系統理念和方案。隨著技術的成熟和進步，在我國醫院凈水系統因其獨特的優勢正在快速替代原有的分散式制水設備。

　　醫院凈水系統的重要程度不低于醫用氣體系統，一套安全可靠的醫院凈水系統源自設計過程中的嚴謹和細致。

　　本文主要從設計原則、水質分類設計、工藝設計、電控系統設計、機房設計、系統特性與優勢六個方面進行探討與分析。

　　一、醫院凈水系統的設計原則

　　1. 先進性：采用或國內通行的先進技術。

　　2. 成熟性：以適用為原則，采用成熟的或經過工程檢驗的先進技術。

　　3. 標準化：采用標準化的設計和標準化的產品。

　　4. 安全性：包括系統自身安全和信息傳遞的安全，系統必須考慮應急處理措施，異常情況下保證一定時間的供水及重點科室供水。

　　5. 長壽命：設計中選用全新的和長壽命期的材料及設備，適用于7*24小時的工況，系統考慮必要的冗余設計。

　　6. 運行成本低：充分考慮濃水綜合利用，提高水資源利用率，動力裝置考慮能效比高的產品。

　　7. 易維護：設備選型合理、可靠、先進、節能，大可能地減少投資費用、維修費用。系統設備必須滿足易于檢驗、清洗、潤滑及維修的需求。

　　二、醫院凈水系統的水質分類設計

　　醫院的水源絕大部分均來自于市政自來水，因此原水的指標均應符合《生活飲用水衛生標準》。但是醫院很多專業科室均需要對原水進行水質處理才能達到實際使用的要求，由于水質指標要求的差異性從而決定了醫院凈水系統“集中制水、分質供水”的系統特性。

　　醫院凈水按水質指標差異主要分如下幾種：

　　1. 血液透析用水：原水經凈水系統處理后濾除固形顆粒、細菌、病毒、內毒素、有害離子，供血透機用水和透析液配制用水，終端水質指標達到美國AAMI/ASAIO標準、中國血液透析和相關治療用水標準(YY0572-2015)。使用科室主要為：血透中心、ICU等。

　　2. 器械清洗消毒用水：原水經凈水系統處理后濾除固形顆粒、細菌、病毒、有害離子，終端水質指標達到《醫院消毒供應中心-第1部分管理規范》(WS310.1-2016)和《醫院消毒供應中心-第2部分清洗消毒及滅菌技術操作規范》(WS310.2-2016)的相關要求，同時內鏡中心清洗消毒水指標達到《軟式內鏡清洗消毒技術規范》(WS 507-2016)。使用科室主要為：中心供應室、手術部供應室、手術部洗消間、內鏡清洗室、DSA導管清洗間、口腔科等。

　　3. 生化檢驗用水：原水經凈水系統處理后幾乎濾除全部雜質和離子，終端水質指標達到《中國國家實驗室分析用水標準》(GB/T6682-2008)中一級水質指標和2005版藥典純化水指標。使用科室主要為：生化檢驗科、病理科、藥物配置中心等。

　　4. 沖洗用水：原水經凈水系統處理后濾除固形顆粒、細菌、病毒，終端水質指標離子指標與原水基本一致，固形顆粒和細菌的濾除率>99%，因此又被稱為無菌沖洗水。使用科室主要為：中心手術部刷手、產科手術無菌刷手、洗嬰、水中分娩、化療病人無菌沐浴。

　　5. 飲用純水：原水經凈水系統處理后濾除固形顆粒、細菌、病毒、有害離子，終端水質指標達到《食品安全國家標準包裝飲用水》(GB19298-2014)的指標要求。使用科室主要為：醫療候診區、辦公區、護士站、桶裝飲用水灌裝間等。

　　6. 軟化水：原水經凈水系統處理后濾除固形顆粒、細菌、病毒，去除水中大部分硬度，出水硬度小于17.1mg/L。使用科室主要為：中心供應室粗洗槽和清洗機。

　　以上6種水基本上涵蓋了一個綜合性醫院的醫院凈水種類需求，其他類型的特殊用水可以根據具體的要求在以上6種水的基礎上對制水工藝進行微調就可以實現。

　　三、醫院凈水系統的工藝設計

　　3.1 工藝流程說明

　　一個完整的醫院凈水系統的工藝系統主要由預處理部分、反滲透部分、后處理部分、循環管路系統組成。

3.1.1 預處理部分

　　為了保證在維護過程中保證設備運行與設備的運行安全，預處理由兩套機械過濾器與活性炭過濾器等預處理設備組成，支持獨立開啟與在線維護。

　　預處理的目的為：防止膠體物質及懸浮固體微粒污堵；防止有機物的污堵；防止微生物的污堵；防止氧化性物質對膜的氧化破壞；保持反滲透裝置產水量穩定。確保反滲透裝置穩定運行和使用壽命，因此必須對原水進行預處理，使反滲透進水達到進水水質要求。預處理的產水即為軟化水，可直接供應到對應的用水科室。

　　1.原水箱

　　要求材質304或以上不銹鋼。上、下底用圓弧鍋型封頭成型，頂部留有人孔，底部中間有排污口。

　　2.動力泵

　　揚程、流量以滿足各用水點的實際需要為基本要求，預處理和反滲透動力泵的過流材質不低于304不銹鋼，純水輸送泵的過流材質不低于304不銹鋼。每路動力泵采用一開一備設計，并要求運行中的泵遇故障時，備用泵能自動切換運行。

　　3．預處理

　　具備機械濾器、軟水器、碳濾器各兩套；每套濾器材質不低于304不銹鋼，具有下料口和人孔。運行中被處理水在濾器介質內的有效停留時間T≥2.5 min。

　　3.1.2 反滲透部分

　　反滲透裝置是該項目預脫鹽的心臟部分，經反滲透處理的水，能去除水中絕大部分無機鹽、有機物、微生物、細菌。

　　為了保證在維護過程中保證設備運行與設備的運行安全，反滲透系統雙套設計，并支持單套運行。

　　1．反滲透組件

　　盡大可能考慮原水的利用率。反滲透系統設置有就地直接顯示裝置運行工況的壓降、產水量、脫鹽率、回收率等重要參數的就地儀表。系統還設置高、低壓保護開關，保證反滲透系統自動或手動安全可靠運行。

　　反滲透產水設不合格產水排放閥門，反滲透停機后新投入運行時產生的不合格產水通過此閥門排放，不進入下道工序。

　　反滲透產水側設有取樣口，方便取樣。

　　2．清洗消毒組件

　　無論預處理過程多么完善，在長期運行過程中，反滲透膜面上總會積累水中存在的各種污染物，從而使裝置的性能(產水量和脫鹽率)下降，組件進、出口壓差升高。為此，除日常啟停裝置前進行低壓沖洗外，還需進行定期化學清洗，有時還需進行無菌處理。

對反滲透膜的清洗消毒，要求雙套錯時分別進行，即1套處于清洗消毒狀態時，另一套能實現正常的制水運行。

　　3.1.3 后處理部分

　　1．純水箱材質304以上不銹鋼內外雙拋光級；要求頂部裝空氣過濾器，內部進水口裝萬向噴淋洗球、水流轉向導管及浸沒式紫外線，外裝液位可視器；每套純水箱有Ф400以上的清洗人孔。

　　2．殺菌器使用物理殺菌設計。選擇UV殺菌處理，輻射器應采用波長254 mm的低壓汞燈，輻射量至少為30 mm/cm2，可殺滅水中的細菌，具有殺菌速度快、效率高、效果穩定的優點。

　　3．微孔過濾器，每路純水輸送管路至少須有1套微孔過濾器，材質至少為304不銹鋼；內置濾膜規格符合終端水質要求。

　　4、二級反滲透裝置，對于一級反滲透處理后純水的離子指標未達終端用水要求的一般采用二級反滲透裝置，裝置主要由高壓泵及反滲透組件構成。

　　5、深度去離子裝置，醫院對于高純水的需求主要是檢驗科、病理科及實驗室，高純水的制備主要采用離子交換(DI)工藝，或采用連續再生的EDI工藝。

　　3.1.4 循環管路系統

　　由于醫用凈水系統的輸送管路基本與基建設施同步施工，很多區域還會采用預埋件，因此必須選擇能和建筑物壽命匹配的管路材質。根據實際的使用效果，選擇衛生級不銹鋼管路，材質選用304 或316 不銹鋼。

　　四、醫院凈水系統的電控系統設計

　　4.1 自控系統設計

　　系統全自動運行，平時采用自動控制及自動保護裝置，同時具備手動應急功能，基本要求如下：

　　? 原水箱低液位自動報警功能；

　　? 原水泵遇故障報警并自動開啟備用泵功能；

　　? 遇原水箱低液位情況或原水壓力過低RO泵自動保護功能；

　　? 純水箱高液位自動停止制水，有多個純水箱時任一純水箱至低液位自動制水、超低液位自動報警并延時停止純水輸送功能；

　　? 純水輸送泵遇故障報警并自動開啟備用泵功能；

　　? 各部分水質、水量、工作水壓力在線自動檢測功能；

　　? 具有自動、手動雙選擇功能；

　　? 控制系統實現整套水處理系統的自動控制，同時保留手動功能以備應急之需；

　　? 控制方式采用進口PLC+觸摸屏全自動控制方式，實時在線監測和記錄各參數，實時顯示設備各部件的工作狀態，具有自我診斷控制、文字及指示燈提示和實時報警功能，夜間工作可根據實際情況進行分段設定，具備手動和自動兩種工作模式可供選擇，可擴展至遠程監控功能。

　　? 提供遠程管理與監控：智能控制系統在線監測設備運行狀態，人機界面操作，多種工作界面供用戶選擇，系統運行信息記錄功能便于設備運行狀況的檢查。智能安全密碼操作進入統提高設備運行的安全性。支持實時故障報警與自動故障隔離并提供歷史數據存檔，控制系統安裝在BA控制中心。

4.2 電氣安全

　　1) 380V配電系統采用TN-C-S接地形式，即實行三相五線制。

　　2) 所有電氣設備不帶電的金屬外殼、配電箱外殼、保護導線鋼管等，均與PE線相聯。

　　4.3 配電線路

　　1) 一般盡量沿電纜橋架或地溝敷設，個別地方亦可穿管敷設；

　　2) 電纜穿線管采用熱鍍鋅鋼管；

　　3) 所有電纜均采用銅導體，動力電纜選用VV電纜，控制電纜選用KVV電纜，部分控制電纜選用屏蔽電纜。

　　4.4 低壓保護、控制

　　低壓電動機回路選用塑殼斷路器+接觸器+熱保護器，做短路及過負荷保護。

　　根據工藝要求大多數的工藝用電設備為手自動雙控，手動設按鈕開停，自動控制由PLC程序控制。

　　4.5 防雷與接地

　　防雷：根據有關規程、規范，接入醫院避雷系統。

　　接地：根據有關規程、規范、所有需要保護接地的電氣設備均可靠接入相應的接地系統。

　　凡電氣設備正常不帶電金屬外殼及工藝需要防靜電的設備外殼均需接地。而且電氣接地網與儀表接地網嚴格分開，單獨接地。

　　防雷接地設計和施工由業主負責。

　　五、醫院凈水系統的機房設計

　　醫院凈水系統機房基建一般由業主方安排對口施工單位完成，凈水系統設備廠商提供詳細的技術要求，常規機房的設計導則如下：

　　1. 機房一般不占用辦公用房及病房，建議設在地下層，樓層凈高不低于2.5m；

　　2. 水機房設備總占地面積100~120m2為宜，機房門為雙開門，高2.5m寬2.0m為宜；

　　3. 水機房需要市政自來水接入， Q≥1.5*系統產水量；

　　4. 水機房盡可能靠近水管道井，送/回水管道采用走廊吊頂敷設進入各用水點。

　　5. 水機房在正常運轉過程中產生廢水較少，但在調試階段及設備維護消毒階段需要排水，因此排水系統管徑略大于進水管即可；

　　6. 水機房設備正常運轉不會產生溢水，考慮維護及液位傳感器失效的概率，因此需要在機房低處設計地漏及溝道，地面做小坡度散水處理；

　　7. 水機房若不用地下層，地面需做防水處理；

　　8. 水機房設備正常運轉時總荷重=系統設備荷重+設備內滯留水量，樓層承重若不滿足，則需要加固處理

　　9. 水機房設備用電需從配電間單獨敷設三相五線供電至機房配電柜；

　　10. 系統運行支持網絡化遠程監控(只監不控)，因此機房至少需預留一個數據信息點和一個語音信息點，信息點采用雙口面板墻裝，離地30 cm。

　　11. 機房照明按照普通機房設計；

　　12. 配套消防、風暖由甲方另行規劃設計。

　　六、醫院凈水系統的特性與優勢

　　6.1 集中供水

　　二級及以上醫院需要凈水供應的科室近20個，如果按常規分體式制水設備進行配備，設備數量總臺套不少于30臺套。采用醫院凈水系統則可以采用一套設備集中制水，產品水通過分布式管路系統向各個用水點供應，其優勢主要體現在：

　　1. 設備用房面積大大節約，特別是科室和病房用房面積的占用幾乎為零，以一個二級以上醫院的情況至少可以騰出10張床位的面積；

　　2. 大大減少日常維護人員：醫院凈水系統僅需1人監管，至少節省80%的人員費用；

　　3. 使用方便：采用醫院凈水系統后各用水點即開即用，而且由于采用循環管路設計，因此可以保證提供的產品水為即時新鮮水；

　　4. 節能環保：采用醫院凈水系統后相比單科室制水可以至少節約27%的電費和45%的水費，而且集中制水設備一般在非業務用房，因此對科室及病房的噪聲污染為零。

　　6.2 分質供水

　　此前，國內醫院使用的是一套水機生產一種符合單一科室要求的醫院凈水。而醫院凈水系統在設計過程中按醫院不同的科室要求一次性制備出不同規格的產品水，通過循環管路直接輸送至用水科室。醫院凈水系統工藝設計將多種先進的水處理技術綜合運用，嚴格的達到所有用水點的用水指標，實現水資源的利用和廢水排放。

　　6.3 安全供水

　　針對二級以上醫院的實際情況，產品在設計過程中對安全性尤為重視，其安全性保障手段主要體現在

　　1. 核心部件選用或國內的產品，確保系統產水的核心指標安全；

　　2. 純水輸送管路采用衛生級不銹鋼材質，徹底杜絕二次污染及老化滲漏故障，使用壽命與建筑物同步；

　　3. 設備制水標準嚴格執行國內相關標準，無國標的參照標準執行，并且提供水質指標的不間斷監測；

　　4. 系統采用雙路主機和全閉環輸送系統保證維護維修時也可正常供水；

　　5. 預處理系統采用高品質的自動清洗裝置實現定期自動清洗，從源頭杜絕原水水質波動對產水水質的影響；

　　6. 血透用二級反滲透裝置提供緊急備用原水接入裝置，即便在醫用集中制水主機發生故障時尚能支持市政自來水的原水直供，而且產品水也能完全保證血透水質達標。

　　7. 沖洗用水實現產水水質自動調節功能，當一級沖洗用水指標由于外界因素影響產生惡化趨勢時，系統自動調節產水離子濃度，使產水指標始終保持穩定。

　　6.4 模塊化設計

　　根據醫院的建設規劃，從醫院啟用到滿負荷運行一般均需要2~3年的時間，因此常規設計過程中就采用了模塊化方式，主機設備支持模塊化堆疊與并行，一方面可以提高系統的健壯性，另一方面又可以無縫擴展。