王慶梅，羅耀全，陳 科，魏靜蓉，李 斌 (第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院:.護(hù)理部;.消毒供應(yīng)中心，重慶 400038)

水是災(zāi)害醫(yī)療救援的必備耗材，廣泛用于傷口清創(chuàng)、醫(yī)療器材洗消和人員飲用等環(huán)節(jié)，也決定著傷病員的預(yù)后。但是，在地震、洪澇等大型災(zāi)害救援地，通常都存在野外水源被污染、供水設(shè)施及道路交通被破壞的現(xiàn)象，致使醫(yī)療救治和飲用所需的水源匱乏［1］。如能在災(zāi)害救援地投入合適的小型化水處理設(shè)備，利用其野外地表水或地下水快速生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)療用水和應(yīng)急飲用水，則可顯著提高醫(yī)療救援的質(zhì)量和效率［2］。對(duì)此，我院在軍隊(duì)“十二五”科技攻關(guān)課題項(xiàng)目的資助下，研制了一種體積小、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、產(chǎn)水量大的車(chē)載式多功能水處理器，經(jīng)模擬試驗(yàn)和效果分析，證實(shí)其產(chǎn)、供水的質(zhì)量和效率均達(dá)到較滿(mǎn)意的效果。現(xiàn)報(bào)告如下。

1 設(shè)備基本構(gòu)造及功能

1.1 技術(shù)設(shè)計(jì)原則

災(zāi)害救援地開(kāi)展醫(yī)療救援行動(dòng)對(duì)軟化水和純化水都較大需求，其中軟化水主要用于醫(yī)療器材洗消，純化水主要用于傷口清創(chuàng)、醫(yī)療器材滅菌和應(yīng)急飲用，而現(xiàn)有的技術(shù)通常是利用化學(xué)藥劑澄清的方法獲得澄清水以及利用小型純化水處理器獲得少量的純化水，其澄清水的質(zhì)量通常都達(dá)不到醫(yī)療救治要求，獲得的純化水太少又不能滿(mǎn)足救治需求［3］。因此，本設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)災(zāi)害救援地分布有不能直接使用的野外水源、外源性水源和大功率電力供給困難的條件，設(shè)計(jì)一種緊湊型的車(chē)載式多功能水處理器，實(shí)現(xiàn)在野外環(huán)境下軟化水和純化水的一體化生產(chǎn)及供給，并在保證產(chǎn)水的質(zhì)量和產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，充分體現(xiàn)體積小、轉(zhuǎn)運(yùn)方便、使用簡(jiǎn)單(無(wú)需專(zhuān)業(yè)人員安裝)和容易運(yùn)行等優(yōu)勢(shì)。在技術(shù)線(xiàn)路方面，并擬通過(guò)“技術(shù)方案設(shè)計(jì)→樣機(jī)研制→效果測(cè)試及分析→修改定型→產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)→推廣應(yīng)用”的途徑，最終形成技術(shù)及設(shè)備構(gòu)造都具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的災(zāi)害醫(yī)療救援專(zhuān)用水處理器。

1.2 基本結(jié)構(gòu)及功能

該車(chē)載式多功能水處理器主要由前處理系統(tǒng)、離子交換系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)、儲(chǔ)存及輸送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和設(shè)備殼體等六部分構(gòu)成，其基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，造水基本原理見(jiàn)圖2。

圖1 車(chē)載式多功能水處理器的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 車(chē)載式多功能水處理器的造水工藝流程示意圖

1.2.1 前處理系統(tǒng) 包括野外取水、過(guò)濾和澄清等裝置。該系統(tǒng)的基本功能是:取水泵抽取野外地表水或地下水→輸入PP過(guò)濾器中去除顆粒較大的膠體、懸浮物以及微生物→外置壓縮水箱中澄清→碳柱過(guò)濾器中去除小顆粒懸浮物→形成凈水輸出。

1.2.2 離子交換系統(tǒng) 由離子交換裝置、再生還原裝置和保安過(guò)濾器等部分組成。該系統(tǒng)的基本功能是利用離子吸附和離子交換技術(shù)，持續(xù)將凈水中鈣、鎂等積垢性金屬離子高效去除，獲得軟化水，滿(mǎn)足醫(yī)療器材洗消和生產(chǎn)純化水使用。在該離子交換系統(tǒng)中，還首創(chuàng)了壓力及流量平衡技術(shù)，對(duì)軟化水多路供給進(jìn)行優(yōu)化分配，解決了軟化水在直接取用和反滲透取用共同進(jìn)行時(shí)，因壓力驟降會(huì)造成設(shè)備停機(jī)的問(wèn)題。

1.2.3 反滲透系統(tǒng) 包括低RO反滲透膜、壓保護(hù)裝置、高壓泵、高壓保護(hù)裝置、反滲透沖洗裝置、廢水排放管路、終端過(guò)濾器和電導(dǎo)超限排放等裝置。該部分裝置的主要功能是利用膜分離技術(shù)，將溶解于軟化水中的鹽類(lèi)、膠體、微生物和有機(jī)物等物質(zhì)高效去除，獲得離子含量極低的純化水，滿(mǎn)足醫(yī)療救治和緊急飲用等［4］。為了保證設(shè)備造純化水的穩(wěn)定性和持續(xù)性，在反滲透系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了純化水自動(dòng)造水及沖洗功能，當(dāng)純化水儲(chǔ)水器內(nèi)的液位低于預(yù)置的低液位時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)水，達(dá)到預(yù)定的高液位時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停機(jī);當(dāng)產(chǎn)水運(yùn)行達(dá)到設(shè)置的時(shí)長(zhǎng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)暫停產(chǎn)水，對(duì)RO反滲透膜進(jìn)行自動(dòng)沖洗，膜沖洗結(jié)束后系統(tǒng)重新進(jìn)入待機(jī)或產(chǎn)水狀態(tài)。

1.2.4 輸送裝置 包括設(shè)備儲(chǔ)水容器、輸送裝置、輸送管路及接口和輸水泵等裝置。該部分裝置主要功能是儲(chǔ)存和向取水管網(wǎng)輸送純化水及軟化水。

1.2.5 控制系統(tǒng) 包括PLC控制器(含文本顯示器)、操作面板、水壓及水質(zhì)檢測(cè)裝置、開(kāi)機(jī)自檢系統(tǒng)和缺水及過(guò)載保護(hù)裝置等部分。該部分裝置的主要功能是基于傳感和信息處理等技術(shù)，通過(guò)操作面板上分布的文本顯示器、工作壓力和流量在線(xiàn)顯示等儀表，人機(jī)對(duì)話(huà)監(jiān)控或干預(yù)設(shè)備的運(yùn)行狀況，確保設(shè)備整機(jī)的正常運(yùn)行。

1.2.6 設(shè)備殼體 包括外殼、機(jī)架、底座和滾動(dòng)輪等。該部分設(shè)施根據(jù)車(chē)載運(yùn)送和運(yùn)行的特性而設(shè)計(jì)，對(duì)多功能水處理設(shè)備的關(guān)鍵部件具備足夠的承載和保護(hù)能力，并具有緊湊、輕便和美觀等特點(diǎn)。其中外殼的材質(zhì)為彩鋼板加噴塑，外側(cè)壁上還焊接有原水注入接口、濃水排出接口、軟化水輸出接口和純化水輸出接口，便于設(shè)備安裝時(shí)連接給排水管網(wǎng)。

2 主要技術(shù)指標(biāo)

基于我國(guó)衛(wèi)生部《醫(yī)院消毒供應(yīng)中心管理規(guī)范－2009》規(guī)定的用水標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《瓶裝飲用純凈水標(biāo)準(zhǔn)GB17324-1998》的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在研制的車(chē)載式多功能水處理器樣機(jī)中設(shè)計(jì)了如下技術(shù)指標(biāo)。①軟化水產(chǎn)水指標(biāo):額定大于或者等于500 L/h，軟化水硬度值小于或者等于0.03 mmol/L;②純化水產(chǎn)水指標(biāo):額定大于或者等于150 L/h，純化水電導(dǎo)率小于或者等于10 μS/cm(25℃);③野外水源渾濁度小于或者等于3級(jí)，水溫度為1～40℃;④電源及額定功率指標(biāo)220 V、50 Hz;額定功率小于或者等于1 kW/h;⑤整機(jī)外形指標(biāo):外形尺寸小于或者等于“700 mm×550 mm×1 600 mm”，待機(jī)質(zhì)量小于或者等于75 kg，具備車(chē)載轉(zhuǎn)運(yùn)和固定功能。

3 設(shè)備使用效果與討論

對(duì)研制的車(chē)載式多功能水處理器樣機(jī)，分別進(jìn)行模擬產(chǎn)水試驗(yàn)和產(chǎn)水量測(cè)試，檢驗(yàn)其是否能滿(mǎn)足野外開(kāi)展災(zāi)害醫(yī)療救援所需的用水需求。

3.1 池塘水的產(chǎn)水試驗(yàn)

野外池塘水富含藻類(lèi)和其他浮游微生物，流動(dòng)性較小，水質(zhì)凈化難度較大。將樣機(jī)放置在野外池塘邊取水，每天正常開(kāi)機(jī)4 h，每10 d軟化再生處理1次，觀測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況。在設(shè)備運(yùn)行期間按每小時(shí)1次的頻次進(jìn)行抽樣測(cè)試，分別在純化水和軟化水的輸出端口取水，并在取水量都約為20 L后才取檢測(cè)水樣(避免系統(tǒng)內(nèi)殘存水和殘存雜質(zhì)影響檢測(cè)準(zhǔn)確性)。純化水檢測(cè)方法:用潔凈量杯取純化水的水樣100 mL，在多參數(shù)水質(zhì)測(cè)定儀(型號(hào)GDYS-201M)中進(jìn)行電導(dǎo)率、菌落數(shù)和離子等指標(biāo)的測(cè)試，其中純化水電導(dǎo)率合格標(biāo)準(zhǔn)為小于等于10 μS/cm。軟化水檢測(cè)方法:用潔凈量杯取軟化水的水樣100 mL，在多參數(shù)水質(zhì)測(cè)定儀中進(jìn)行硬度值測(cè)試，鈣、鎂離子含量小于等于 0.03 mmol/L為軟化水的合格標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)水質(zhì)檢測(cè)合格后，再分別取用軟化水和純化水(也可同時(shí)取用)，并記錄各自的取水量。將設(shè)備連續(xù)試運(yùn)行10 d分為1個(gè)檢測(cè)組，經(jīng)連續(xù)3個(gè)檢測(cè)組后進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)匯總和分析。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行數(shù)據(jù)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)值，見(jiàn)表1。

表1 野外池塘水產(chǎn)水試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果

3.2 汛期江河水的產(chǎn)水試驗(yàn)

江河水含泥沙較多，渾濁度較大，且水質(zhì)與地震災(zāi)區(qū)和洪澇災(zāi)區(qū)的野外水源較接近，水處理過(guò)程中澄清和沙濾的難度較大。將樣機(jī)放置在汛期的河邊取水，每天正常開(kāi)機(jī)4 h，每10 d軟化再生處理1次，觀測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況。純化水和軟化水生產(chǎn)試驗(yàn)的頻次和監(jiān)測(cè)方法同上述池塘水的產(chǎn)水測(cè)試，結(jié)果設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和造水質(zhì)量與池塘水的產(chǎn)水試驗(yàn)結(jié)果無(wú)明顯差別。

3.3 產(chǎn)水穩(wěn)定性及供水試驗(yàn)

以汛期江河水為造水水源，將樣機(jī)處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)產(chǎn)水試驗(yàn)，共運(yùn)行20 d，以測(cè)試設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性、產(chǎn)水能力、供水能力和耗材使用周期。結(jié)果平均24 h內(nèi)純化水和軟化水的連續(xù)取水量分別達(dá)2 080 L和12 100 L，設(shè)備在無(wú)故障、無(wú)報(bào)警狀態(tài)下的最短運(yùn)行時(shí)間為137 h，PP過(guò)濾器和沙濾過(guò)濾器的最短更換時(shí)間為186 h，RO濾膜最短更換時(shí)間為154 h，軟化再生最短間隔時(shí)間為26 h。參照平時(shí)醫(yī)院100張床位數(shù)醫(yī)院在器材洗消和傷口處置的平均用水量(傷口清創(chuàng)和醫(yī)療器材滅菌的純化水使用量約為750 L/d，醫(yī)療器材洗消的軟化水使用量約為3 500 L/d)，其純化水和軟化水的消耗分別僅為試驗(yàn)樣機(jī)平均產(chǎn)水能力的36.1%和28.9%［5］。由此說(shuō)明，該樣機(jī)正常運(yùn)行能滿(mǎn)足100張床位數(shù)以上移動(dòng)式醫(yī)院開(kāi)展災(zāi)害救援的器材洗消、傷口清創(chuàng)和應(yīng)急飲用等基本需求。

本次研制的車(chē)載式多功能水處理器，不僅創(chuàng)建了野外條件下軟化水、純化水的一體化生產(chǎn)與供給技術(shù)，并且通過(guò)模擬試驗(yàn)證實(shí)能適應(yīng)災(zāi)區(qū)的野外條件和野外水源，為解決我國(guó)較大規(guī)模災(zāi)害條件下開(kāi)展醫(yī)療救援的用水困難和移動(dòng)式醫(yī)院建設(shè)，提供了新方法和新設(shè)備，值得推廣應(yīng)用。

［1］張志強(qiáng)，李 忠，楊 軼.災(zāi)害醫(yī)療救援隊(duì)醫(yī)療裝備配置方案的研究［J］.中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備，2012，9(5):19 －21.

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