中壓紫外線技術在制藥純化水及分配系統(tǒng)中的應用課件

1、中壓紫外線技術在制藥純化水及分配系統(tǒng)中的應用海諾威 中國王 濤1、什么是紫外線及其特征（1/2）UV電磁波的一種介于X射線和可見光之間波長范圍5到400nm之間電磁波譜g RaysX-RaysUltravioletVisibleInfrared10-1310-1110-910-710-610-310-121010-10105RadioFrequencies波長(m) 穿透能力增強能量增加 VUVUVCUVBUVA100 nm200280315400 nm1、什么是紫外線及其特征（2/2）2、 紫外線如何產(chǎn)生低壓紫外燈管 氣壓103pa,單色紫外光譜輸出，單只燈 管功率小于100W中壓紫外燈管

2、氣壓104106pa,多譜段連續(xù)紫外光譜輸出 單只燈管功率高達7000W汞齊燈管 基于汞合金，單色紫外光譜輸出，單只燈 管功率可達500W溶解性物質(zhì)懸浮物10 mm20 mm30 mm40 mm50 mm90%81%73%65%60%100%100%100%100%100%60%100%100%100%4、術語解釋UV穿透率T10（1/3）D10：殺滅90%（即1 Log）微生物所需要的紫外線劑量.e.g - E coli 5.4 mJ/cm-2 = 90% kill10.8 mJ/cm-2 = 99% 16.2 mJ/cm-2 = 99.9%etc.4、術語解釋微生物D10值（2/3）4、術

3、語解釋UV劑量（3/3） UV 劑量 = UV 強度 X 停留時間 (mJ/cm2 or mWs/cm2 ) (mW/cm2) (s) 燈管輸出功率(W)水質(zhì) (T10)處理量(m3/h)反應器尺寸5、UV劑量計算模式數(shù)學平均計量模式CFD（計算機流體力學軟件）平均計量模式CFD RED計算模式 RED-Reduction Equivalent Dose 等效劑量模式生物驗證劑量 6、紫外線設備主要部件 紫外線強度監(jiān)測石英套管自動清洗系統(tǒng)316L不銹鋼腔體控制系統(tǒng)6.1、紫外線在線監(jiān)測注意：強度監(jiān)測器應每年校準一次！7、紫外線在水處理中應用UV消毒光化學分解 TOC 降 解 臭 氧 分 解 脫

4、 除 余 氯 氯 胺 分 解 水 消 毒 糖 漿 消 毒 灌 頂 消 毒 空 氣 消 毒一、純水消 毒 紫外線完整DNA破壞后DNA1、紫外消毒機理（2/2）2、紫外效率影響因子-波長（1/2）紫外線最佳殺菌波長為265nm1. PRE Binds toDimerised Site2. Light promotes Enzymatic action3. Damaged DNA is repaired fullyUVA3、紫外殺菌光復活及暗修復問題3.1、低壓殺菌過程低壓單色光譜低壓單色光譜DNAenzymeproteine僅破壞DNA多譜段紫外線多譜段紫外線多譜段紫外線DNAenzymepro

5、teineOHOH全面破壞3.2、中壓殺菌過程3.3、如何克服微生物復活問題研究表明，中壓多譜段殺菌能有效克服細菌光復活2002年加拿大科學家曾經(jīng)在實驗室做過這樣一個對比試驗，試驗在完全相同的設計實驗條件下進行，試驗結果有效（Zimmar,2002）4、中壓紫外殺菌的對比優(yōu)勢殺菌更為廣譜殺菌更為有效、徹底，有效克服細菌光復活問題殺菌效率不受消毒介質(zhì)溫度影響單只燈管功率高，減少燈管和系統(tǒng)數(shù)量， 降低安裝成本和占地Hanovia工廠一角City WaterMultimediaFiltersActivatedCarbonUV DisinfectionFiltersReverseOsmosisMixe

6、dBed / EDIFiltersUV DisinfectionPOU5、制藥純水及分配系統(tǒng)安裝位置UV DisinfectionStorageTankUV DisinfectionPOUPOU氯氣 Cl2 + H2O HCl + HOCl HOCl- H+ + OCl-次氯酸鈉 NaOCl + H2O NaOH + HOCl1、加氯消毒價格低廉、去除水中大部分微生物、方便易得優(yōu)點：對后續(xù)工藝段的膜（如RO膜）及樹脂 等損害嚴重對隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲等制病型微生物殺滅效率較低微生物容易對氯產(chǎn)生抗藥性缺點：活性炭脫氯在水處理工藝段普遍存在，但也存在如下問題: 微生物滋生的溫床不可預知的穿透點水頭

7、損失較大再生費用問題2 Cl2 + H2O + C1 CO2 + 4HCl 1 = Carbon surface2. 活性炭分解余氯2.2 目前脫氯技術簡介2、脫氯方式及優(yōu)缺點對比（2/3）2 HOCl + h O2 + 2 HCl2 OCl- + h O2 + 2 Cl-斷健所需紫外波長290 - 350 nm自由氯 (次氯酸) 分解1 Log 自由氯需1700mJ/cm2(CFD 平均劑量)3.1 紫外脫氯機理3、脫氯方式及優(yōu)缺點對比（3/3）3. 紫外線分解余氯（1/4）HOClClO-自由氯紫外吸收光譜圖3.2 紫外脫氯機理3. 紫外線分解余氯（2/4）紫外燈管譜圖Relative o

8、utputWavelength (nm)1802002202402602803003203403600102030405060708090100Medium pressure lamp, 5000 WLow pressure lamp, 65 W3.3 紫外脫氯機理3. 紫外線分解余氯（3/4）進水: 10m3/hr Chlorine 進口: 2ppmTypical concentration required before RO: 0.05ppmACF SoftenersRO TANK脫氯 UV UV脫氯工藝流程ChlorinationPUMPFILTER8hr/day; 5days/wee

9、k; 50 weeks/year = 2,000 hr/year1.6 log reductionUV dose of 2,720mJ/cm2T10=95%3. 紫外線分解余氯（4/4）高劑量紫外線可以達到完全消毒目的高劑量紫外線可以高效分解氯胺（化合氯）非常潔凈的系統(tǒng)，無需定期清洗過程工作過程在線定量化監(jiān)控，實現(xiàn)高智能化運行降低人工成本和焦亞硫酸鈉溶液制備中的安全隱患避免RO系統(tǒng)由于投加焦亞硫酸納/活性炭帶來的微生物污染風險全面改善整個工藝的出水水質(zhì)6. 紫外線脫氯技術優(yōu)勢4、紫外線脫氯技術優(yōu)勢UV 系統(tǒng)無需定期清洗，減少清洗費用UV 系統(tǒng)降低泵能耗 - X/m2UV 系統(tǒng)減小占地面積 -

10、X/m2UV 可以將系統(tǒng)微生物狀況持續(xù)控制在一個較低水平.降低RO系統(tǒng)因為微生物污染所帶來的清洗成本 ( 清洗化學品成本 + 停車損失) X/m25、活性炭VS紫外線 整個生命周期內(nèi)（10年）成本分析（1/3） AC FILTER(HWS) DECHLOR UV PMD200G4首期投資 50,000 23,000安裝 + 調(diào)試 15,000 1,50010年備件及服務費用 5,000 12,000活性炭再生費用（含人工） 11,000-燈管更換費用- 9,000水及產(chǎn)生廢水成本 10,800-能耗 2,400 22,40010年總持有成本 94,200 67,9005、整個生命周期成本分析（

11、2/3）5、整個生命周期成本分析（3/3）6、案例分析（1/6）Procter & Gamble流量: 40 m3/hr USP-PW grade water6、案例分析（2/6）UV安裝前后膜清洗頻率16 Cleanings in 2 months8 Cleanings in 4 Months6、案例分析（3/6）UV安裝前后停車頻率6、案例分析（4/6）成本分析模型 CIP清洗化學品成本和停車成本化學品 $200 = 125人工 $1,000 = 625總共成本 $1,200 = 800（單次成本）不包括:RO的預過濾系統(tǒng)的成本節(jié)省RO停車的成本節(jié)省膜壽命延長的成本節(jié)省.6、案例分析（5/

12、6）高污染水CIP成本分析安裝UV前16 CIPs / 2 月96 CIPs / 年安裝UV后4 CIPs / 2 月24 CIPs / 年CIP年節(jié)省成本： 57,600 /年= 72 CIP/年 800.00 11個月收回UV設備投資成本6、案例分析（6/6）1、AstraZeneca （阿斯利康，UK）2、Pfizer （輝瑞，UK）3、Abbots （雅培，UK）4、Gloucester Foods (UK)5、Lonza Biologics（龍沙制藥，UK）6、Proctor & Gamble（寶潔，USA）7、Coopervision（酷柏光學，USA）8、Unilever（聯(lián)合利華，USA）9、GSK Eagle（葛蘭素史克，USA）10、Novo Nordisk（諾和諾德，USA）11、Wyeth (惠氏，USA)