第7章　水处理系统

【水处理系统】

每周2～3次血液透析时,患者血液与300～400L透析液接触,溶解在透析液中的小分子物质可弥散通过透析膜进入患者血流。高通量透析时,大量液体可反滤过进入患者血液,因此,水的纯化处理十分必要。

一、水污染物及对人体的毒性作用

水污染物主要包括悬浮于水中的颗粒,溶解于水中的物质及生长于水中的微生物,见表7-1。

水中颗粒物质和微生物不能通过透析膜进入患者体内,但可破坏透析设备。溶于水的无机或有机物质,以及细菌产物可通过透析膜进入患者体内,引起中毒症状,见表7-2。

二、透析用水标准

透析用水标准要求清除所有对人体有害、影响透析液电解质浓度和对透析机造成损坏的物质。许多国家卫生管理部门都设立透析用水化学和微生物污染物的上限。美国医疗仪器促进协会(the Association for the Advancement of Medical Instrumentation,AAMI)提出了美国透析用水标准。我国国家食品药品监督管理局于2005年起也发表了《血液透析和相关治疗用水》标准(YY0572)。2014年上海市血液透析质量控制中心依据YY0572和美国AAMI/ISO最新标准建立了相关标准。该标准要求血液透析用水细菌含量应每月检测一次,细菌菌落总数应小于100CFU/ml;血液透析用水内毒素含量应每月检测一次,内毒素含量应小于0.25EU/ml。血液透析用水化学物质最大允许量见表7-3。该标准同时对透析液也提出相关要求,常规透析液细菌菌落总数应小于100CFU/ml,内毒素含量应小于0.5EU/ml;超纯透析液细菌菌落总数应小于0.1CFU/ml,内毒素含量应小于0.03EU/ml。

三、水处理方法

包括砂滤、软化、活性炭吸附、纱芯滤过和反渗装置。

(一)砂滤

通过砂滤去除水中的杂质及悬浮于水中的胶体物质。

(二)软化

使用钠型阳离子交换树脂,与水中的阳离子如钙、镁和铁离子交换,释出钠离子,从而降低水的硬度,减轻对反渗膜的损害。

(三)活性炭吸附

主要吸附水中的游离氯和氯胺,这两种物质对患者有严重的危害,且不被反渗膜清除。

(四)纱芯滤过

去除水中的细菌或活性炭罐脱下的颗粒。

(五)反渗机

大多使用膜式反渗机。反渗膜对水分子通透性极高,而对水中的化学物质,胶体物质和微生物通透性极低。高流量血液滤过需要超纯水,可通过二次反渗处理产生。反渗膜是水处理系统最后屏障,是各种水处理系统不可缺少的重要部分。

(六)去离子树脂

采用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的混合床,以氢离子置换水中阳离子,用羟基置换水中的阴离子,氢离子与羟基结合形成水,阳离子及阴离子树脂的比例分别为40%和60%。

四、水处理系统的配置

配置水处理系统时主要考虑两方面因素,一是用水量多少,决定水处理系统规格和产水量;二是当地水质,决定采取哪几种方式进行组合。

(一)计算用水量

1.用水量的计算

透析机台数×透析班次/日×每班透析机使用时间×透析液流量=每日透析用水量。其中透析机使用时间应包括机器准备阶段和结束冲洗阶段所需的时间。

2.额外用水量的估计

包括准备透析液、消毒液,复用透析器和管路等。

3.水温的影响

标定的反渗机产水量是指25℃时产生的水量。水温每下降1℃,产生量下降3%左右;当水温降至4℃,产生量往往下降一半。

(二)水质

根据不同地区自来水水质情况,采取不同的净化方式组合。自来水杂质少,软化程度高,只需要活性炭和反渗机。水质较差时,则需要砂滤、活性炭、软化和反渗等组合。

(三)水压

水源压力不能达到要求时,通常在水处理之前加用增压泵,将水压提高到4～6kg/cm²,到达反渗机前的压力不应低于2kg/cm²。

(四)贮水箱

如水处理系统产水量不足,或为了在水处理系统发生故障时,透析不中断,可在反渗机后加一贮水箱作为补偿。反渗水先进入贮水箱,再通过加压泵加压后送往透析机。

(五)紫外线消毒

紫外线能有效地杀灭水中的细菌,必要时可在通往透析室之前的管道上安装紫外线消毒装置。

(六)常用水处理系统的配置

现举两套配置进行说明。

1.自来水→加压泵→砂滤→炭滤→软化→纱滤→反渗→贮水箱→加压泵→透析机→贮水箱。该系统产生的水称为纯水,可用于普通血液透析。

2.自来水→加压泵→砂滤→炭滤→软化→纱滤→反渗(1)→反渗(2)→贮水箱→加压泵→透析机→贮水箱。该套配置产生的水称为超纯水,可用于血液透析滤过和高通量血液透析。

五、水处理系统的消毒

(一)水处理主机的消毒

1.化学消毒

使用最终浓度为0.3%的过氧乙酸对反渗机进行消毒,针对不同反渗机采用不同的消毒方式,请参考水处理设备厂商的操作手册。

2.热消毒

部分型号的反渗机的反渗膜可以进行热水消毒,这取决于反渗膜本身的特性,水温可达到90℃,程序由反渗机自动控制进行。

(二)水箱及送水管路的消毒

1.化学消毒

(1)使用最终浓度为0.3%的过氧乙酸消毒水箱和病房管路,根据所使用的水箱大小,病房管路的长度估算总容积,计算所要使用的过氧乙酸容量。

(2)注入相应容量的过氧乙酸,循环30分钟,使管路中的过氧乙酸浓度混合均匀。

(3)消毒液驻留2～6小时。

(4)反渗水冲洗2小时,在管路的出水口,中段,回水口使用过氧化物试纸测试残余消毒液,确认无消毒液残留。

2.热消毒

部分热消毒反渗机可以每天对病房管路进行热消毒,这取决于所使用的管路材料,程序由反渗机自动控制。

六、水处理系统的日常监测与保养

(一)水处理系统的日常监测

1.定期监测并记录进水压力,进水电导度,废水流量,纯水流量,纯水压力等参数。

2.定期取样并记录活性炭罐前后水样的余氯水平,软水罐前后的硬度水平,反渗水的细菌培养和内毒素检测。

3.定期校正自动反冲阀头的时间,以避免在治疗时进入自动反冲程序。

(二)预处理的保养

1.原水加压泵的日常保养

在进水泵前后各有一个压力表,用于监测泵前后的压力变化,通常泵后压>泵前压,当泵前压过低时(<0.5kgf/cm²)时,要检查供水水源,防止泵空转造成损坏。

安装时,通常包括泵进水阀,泵出水阀和泵旁路阀,目的是为了遇到紧急情况时(如泵电机损坏),关闭进水阀和出水阀,让水流通过旁路阀,这样可以应急使用。

2.水过滤器的日常保养

在过滤器前后各有一个压力表,用于监测系统前后的压力变化,通常系统后压<系统前压,当系统后压和系统前压的压力差>0.5kgf/cm²时,要检查水过滤芯是否阻塞,如果阻塞,则需要进行更换,两个并联滤芯需同时更换。滤芯的更换频率主要取决于进水水质。

3.砂滤罐及控制阀的日常保养

在砂滤罐前后各有一个压力表,用于监测砂滤罐前后的压力变化,通常罐后压<罐前压,当罐前压和罐前压的压力差>0.5kgf/cm²时,要检查砂滤罐是否阻塞,建议进行反冲程序。反冲程序的频率由进水水质和反渗透机的使用频率决定,建议每周反冲1～2次。

安装时,通常包括罐进水阀,罐出水阀和罐旁路阀,目的是为了遇到紧急情况时(如控制阀或罐体损坏),关闭进水阀和出水阀,让水流通过旁路阀,这样可以应急使用。

4.除氯罐及控制头的日常保养

在除氯罐前后各有一个压力表,用于监测除氯罐前后的压力变化,通常罐后压<罐前压,当罐前压和罐前压的压力差>0.5kgf/cm²时,要检查除氯罐是否阻塞,建议进行反冲程序。

反冲程序的频率由进水游离氯的含量和反渗透机的使用频率决定,建议每周反冲1～2次。应该对除氯罐的出水采样口进行采样监测(每日一次),看水中的游离氯是否达到要求,这是反冲频率的重要参考。如果反冲后仍不能达到要求,建议更换活性炭填料(通常1～2年更换一次)。

安装时,通常包括罐进水阀,罐出水阀和罐旁路阀,目的是为了遇到紧急情况时(如控制阀损坏),关闭进水阀和出水阀,让水流通过旁路阀,这样可以应急使用。

5.软水罐及控制头的日常保养

在软水罐前后各有一个压力表,用于监测软水罐前后的压力变化,通常罐后压<罐前压,当罐前压和罐前压的压力差>0.5kgf/cm²时,要检查软水罐是否阻塞,建议进行再生程序。再生程序的频率由进水硬度和反渗透机使用频率决定,建议每周再生1次。同时,应该对软水罐的出水采样口进行采样监测(每日一次),看水的硬度是否达到要求,这是再生频率的重要参考。

安装时,通常包括罐进水阀,罐出水阀和罐旁路阀,目的是为了遇到紧急情况时(如控制阀损坏),关闭进水阀和出水阀,让水流通过旁路阀,这样可以应急使用。盐缸要定期检查或添加纯净的NaCl,以保证盐水的饱和度,用于再生树脂。

(高翔　张斌)

参考文献

[1]Daugirdas JT,Blake PG,Ing TS.DialysisWater and Dialysate.In:Handbook of dialysis.5th edition.Philadelphia:Wolters Kluwer Health,2015.

[2]Jeremy Levy,Edwina Brown,Christine Daley,Anastasia Lawrence.Oxford handbook of dialysis.3th edition.Oxford University Press,2009.

[3]Rebecca LA.Water treatment for hemodialysis-updated to include the latest AAMI standards for dialysate(RD52:2004).(Continuing Education).Nephrol Nurs J,2005,32(2):151-167.

[4]Susantitaphong P,Riella C,Jaber BL.Effect of ultrapure dialysate on markers of inflammation,oxidative stress,nutrition and anemia parameters:ameta-analysis.Nephrol Dial Transplant,2013,28(2):438-446.

[5]Richard A.Ward.Ultrapure Dialysate.Semin Dial,2004,7(6):489-497.

[6]Ward RA.Ultrapure dialysate:a desirable and achievable goal from routine hemodialysis.Semin Dial.2000,13(6):378-380.

[7]Damasiewicz MJ,Polkinghorne KR,Kerr PG.Water quality in conventional and home haemodialysis.Nat Rev Nephrol,2012,8(12):725-734.