上海市综合医疗大楼临床实验室纯水系统及特殊排水系统介绍
1 实验室概况
项目为上海市医疗综合大楼,内部包含门诊、临床研究中心、手术区、设备层、住院部等功能,医疗综合大楼地上共22层,其中4层设有公共实验平台、细胞学实验室、病原微生物实验室;5层设有干细胞实验室、动物实验室。
公共实验室主要从事分子生物学、组织培养、化学分析、缓冲液及生化试剂配置、溶解等试验;细胞学实验室、干细胞实验室主要从事培养基的制备、分装、观察等试验;病原微生物实验室主要从事病原微生物的培养、免疫血清检测、抗原检测等试验,属于生物安全实验室P2级别,存在对人体、动植物或环境具有中等危害或具有潜在危险的致病因子;动物实验室主要研究标准清洁的实验动物,实验动物不携带可能干扰实验的特定病原体寄生虫,属于SPF级别,实验动物为大鼠、小鼠。
图1 纯水处理工艺流程
Fig.1 Pure water treatment process
2 实验室纯水设计
2.1 纯水水质标准
纯水的水质标准直接影响测量结果的可靠性,影响到临床的诊断和治疗,也决定了纯水的处理工艺、初期投资及后期运营维护,首先应确认实验室所需的纯水水质。
动物实验室提供实验动物的饮用水,水质应满《实验动物设施建筑技术规范》(GB 50447-2008)6.1.12条、6.1.3条的要求,满足饮用水标准并达到无菌要求。
除动物实验室外的其他实验室,提供纯水用于分析、配液、清洗、消毒等操作。分析、配液用水应满足《分析实验室用水规格和试验方法》(GBT 6682-2008)中用水规格的二级要求,清洗、消毒满足三级要求。因为用水量小,实验室纯水全部按二级水标准供给,见表1。
表1 分析实验室的用水规格
Tab.1 Water specifications for analytical laboratories
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名称 |
一级 | 二级 | 三级 |
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pH范围/(25 ℃) |
— | — | 5.0～7.5 |
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电导率(25 ℃)/mS/m |
≤0.01 | ≤0.10 | ≤0.50 |
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可氧化物质含量(以O计)/mg/L |
— | ≤0.08 | ≤0.40 |
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吸光度(254 nm,1 cm光程) |
≤0.001 | ≤0.01 | — |
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蒸发残渣(105 ℃±2℃)/mg/L |
— | ≤1.0 | ≤2.0 |
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可溶性硅(以SiO2计)/mg/L |
≤0.01 | ≤0.02 | — |
注:由于在一级水、二级水的纯度下,难于测定其真实的pH,因此对一级水、二级水的pH范围不做规定。
2.2 纯水处理工艺
预处理:原水首先经过砂滤器去除大颗粒泥沙、铁锈、杂质及悬浮物,过滤后水进入活性炭过滤器脱色并去除余氯,原水为上海市政自来水,硬度低,采用计量泵投加阻垢剂去除硬度,防止反渗透膜组件结垢。经过上述预处理过的水再通过保安级过滤。
双级反渗透除盐:水被增压后进入反渗透膜组除去95%以上的盐分,在二级反渗透高压泵前通过计量泵加入NaOH,以调节pH到中性,加入碱的水再经过高压泵增压后进入二级反渗透膜组,进一步脱除离子。双级反渗透处理后的水在持续灭菌的状态下,满足动物实验室无菌饮水水质要求。
EDI装置深度除盐:EDI是将离子交换和电渗析结合,通过阴、阳离子交换膜对阴、阳离子的选择性通过作用,在直流电场作用下实现离子的定向迁移,完成水的深度除盐。EDI装置出口处水质电导率远低于0.1 mS/m(25 ℃),达到表1中二级用水的要求。
封闭循环处理系统:纯水供水管网经循环回流至处理系统前的水箱,形成封闭供水系统,适用于水质要求高,用水点分散的供水情况,可以保证动物实验室纯水处于持续的紫外线灭菌条件下,保持无菌状态;避免纯水长时间停留在管道内产生污染,保证实验室纯水水质的稳定。
冲洗、清洗:定期对系统进行反冲洗、消毒、清洗等必要维护,定期更换耗材。当过滤器进出口压差增大,需要进行反洗,以恢复滤料的过滤效果,反洗周期一般为3～7 d,通过控制系统的多路阀,可以实施正、反冲洗;如发现反渗透产水量减少10%～15%,盐通过率增加50%,或者反渗透装置运行3～4个月时,应对反渗透膜组件进行化学清洗,清洗次数结合实际情况而定。
处理工艺(见图1):原水→原水泵→砂滤→活性炭过滤器→阻垢加药→保安过滤器→一级高压泵→一级反渗透装置→一级水箱(加碱系统)→二级高压泵→二级反渗透装置→①、②。
其中,①实验室二级水箱1→EDI增压泵→EDI精密过滤器→EDI装置→纯水箱→供水泵→灭菌+循环消毒(紫外线)→用水点→实验室二级水箱1。②动物实验室二级水箱2→灭菌(紫外线)→供水泵→循环消毒→用水点→动物实验室二级水箱2。
2.3 纯水供水水量
根据院方提供的数据,动物实验室内目前大鼠共300只,小鼠共200,饲养笼盒2 000只,大鼠日饮水量30 mL/(只·d),小鼠日饮水量5 mL/(只·d),预留饲养笼盒饮用水100 mL/只。动物实验室纯水流量为200 L/h,实验室供水点合计14处,纯水流量为300 L/h。
二级反渗透设计产水量500 L/h,EDI纯水设计产水量300 L/h。纯水机房主要参数见表2。
表2 纯水机房主要设备参数
Tab.2 Main equipment parameters of pure water machine room
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序号 |
设备名称 | 设备规范 |
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1 |
原水箱 | V=1 m3,材质:PE |
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2 |
原水泵 | Q=4 m3/h,H=28 m |
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3 |
砂滤器 |
滤速8 m/h,Ф400 mm×1 600 m 内衬:PE,滤料:石英砂 |
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4 |
活性炭过滤器 |
滤速8 m/h,Ф400×1 600 mm 内衬:PE,滤料:活性炭 |
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5 |
保安过滤器 | 42寸,孔径5 μm |
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6 |
一级高压泵 | Q=4 m3/h,H=110 m |
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7 |
一级反渗透 | 750 L/h |
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8 |
一级水箱 | V=500 L,材质:PE |
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9 |
二级高压泵 | Q=2 m3/h,H=115 m |
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10 |
二级反渗透装置 | 500 L/h |
| 实验室用水 | ||
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11 |
二级水箱1 | V=500 L,材质:PE |
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12 |
EDI输送泵 | Q=2 m3/h,H=30 m |
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13 |
EDI精密过滤器 | 20寸,孔径0.45 μm |
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14 |
EDI装置 | 300 L/h |
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15 |
纯水箱 | V=300 L,材质:PE |
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16 |
纯水输送泵 | Q=2 m3/h,H=30 m |
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17 |
紫外灭菌器 | 110 W |
| 动物实验室 | ||
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18 |
二级水箱2 | V=500 L,材质:不锈钢 |
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19 |
动物饮用水泵 | Q=2 m3/h,H=30 m |
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20 |
紫外灭菌器 | 110 W |
2.4 纯水供水系统
4F、5F距离较近,合用纯水机房,进行统一管理。为防止其他供水进入SPF级动物实验室时可能携带细菌,污染动物饮水,造成动物交叉感染,对动物实验室单独供水,并循环消毒。纯水供水原理见图2。
图2 纯水供水原理
Fig.2 Pure water supply system
3 实验室排水系统
按排水性质分为实验室有毒有害排水,酸碱排水。病原微生物实验室的排水中存在危险的致病因子,属于有毒有害排水,病原微生物实验室的排水需单独收集、单独处理、单独通气,以免危害公共卫生、环境安全与人群健康,引起疾病的感染和爆发流行。
3.1 病原微生物实验室排水
集中收集的有毒有害排水,统一到地下2层实验室水处理机房,采用高温灭菌的方式,杀灭致病细菌。高温灭菌的机理是,高温使菌体变性或凝固,酶失去活性,从而使细菌死亡。灭菌温度为105～121 ℃,灭菌接触时间为30～120 min。灭菌后的排水温度接近80 ℃,排水水质已无致病细菌,可与其他高温排水一并排入医院的降温池,降温后排至室外检查井。
为杜绝未灭菌的有害废水与经消毒灭菌后的废水或冷却水相互污染,分别设置储液罐和灭活罐(见图3),活毒废水首先进入储液罐,当储液罐内的水位达到设定值时,管道泵打开,进入灭活罐对废水进行灭活。持续一定接触时间后,完成灭活流程,达到无害后进行降温排放。
图3 病原微生物实验室高温灭活平面
Fig.3 High temperature inactivation plane of pathogenic microorganism laboratory
3.2 其他实验室排水
实验室内高浓度酸、碱、苯酚有机试剂,作为危险物品,分别收集到专用的容器中,由委托有资质单位统一回收处理。
实验室排水主要为洗刷排水,含有微量的酸、碱,集中收集排入室内酸碱中和池后,排至室外检查井。
4 结语
医院在设计前期需与院方及各个实验室充分沟通,针对不同科室的不同供排水需求,进行分质分路供水,分类收集、分类处理排水,确保医院给排水的安全可靠。
实验室排水的处理机房,单独设置集水井,不和其他排水集水井合用,防止清理污水处理设备时的事故排水与其他排水感染,确保排水安全。
参考文献
[1] GB 50015-2003 建筑给排水设计规范[S].
[2] GB 51039—2014 综合医院建筑设计规范[S].
[3] GB 19489—2004 实验室生物安全通用要求[S].