纯化水是由饮用水经蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制得的制药用水，不含添加剂。

       一、URS分析

       在选择医疗制药纯化水设备之前，需根据企业URS分析进行系统设计，才能更好匹配企业的需求。

       （1）从原水水质分析，如果企业没有取样检测原水水质，可以找自来水公司提供水质报告，在系统设计时根据原水水质来确定不同工艺。

       （2）产水水质需要达到的标准，有中国药典、美国药典、欧洲药典等。如果产品销售国外，不仅要达到中国药典，还需考虑美国药典、欧洲药典等，具体详见各国药典要求，如电导率、TOC、微生物等。

图一　产水水质标准

       （3）统计产水量，根据生产部用水需求，考虑未来3到5年是否有产量增加，如果有纯化水设备的产水量同样要增加，再放大20%余量，一般纯化水设备产水量有250L/h、500L/h、1t/h，如果1吨以上已0.5或1t/h增加。若某企业产水量统计表5.3t/h，可考滤6t/h纯化水设备，而不是采购5.3t/h设备。

图二　产水量统计以及用水量需求

       （4）选型方面。在选型方面需要考滤以下方面：原水水质；产水水质要达到中国药典、美国药典还是欧洲药典；需要通过什么认证；产水量大小；需要提供原水水质报告；工艺类型；消毒方式；有无热媒；明确设备工程范围；对品牌有无特殊要求（比如有些企业对所有设备控制系统PLC要求采用西门子品牌，全厂统一品牌，方便后续管理）；需要配哪些在线监测仪（有TOC、余氯、硬度监测仪等）；自动化控制程度（如手机物联、远程监控、审计追踪）等等。

图三　选型需求表1

图四　选型需求表2

       二、考虑因素

       一套合适的纯化水制备系统，主要有七大考虑因素，包括源水水质、产水水质及法规、产水量、系统回收率、工艺选择及安全、消毒方式、系统长期稳定运行及运营费用。水中需要去除的物质，主要有电解质（导电离子）、颗粒、有机物、微生物。

       三、常用工艺

       （1）预处理 + 双级RO

       （2）预处理 + 单级RO + EDI

       （3）预处理 + 双级RO + EDI

       通常南方原水的电导率及硬度较好，可不采用EDI工艺，而北方原水的电导率及硬度偏高，可采用增加EDI工艺，来确保纯化水产水的水质。

       四、设备部件和设计原理

       （1）原水罐

       原水罐起到缓冲作用，因自来水流量、压力不稳定，影响设备稳定运行；原水罐上的清洗喷淋球主要为了防止罐体上封头绿气腐蚀；呼吸器可防止虫鼠进入原水罐。

图五　原水罐

       （2）多介质过滤器

       多介质过滤器可以去除>10μm悬浮物及颗粒，当流速越慢，过滤效果越好。系统设有正洗、反洗、产水三种运行模式当系统过滤悬浮物及颗粒过多，运行压差大于0.05MPa时，需要进行反洗，把过滤的悬浮物及颗粒反冲洗排放。多介质过滤器产水SDI值要求≤5。

图六　多介质过滤器

       （3）双软化器

       双软化器可降低原水硬度防止反渗透膜表面过快结垢。软化器产水硬度≤3mg/l。

       系统设有正洗、反洗、产水 、再生四种运行模式，树脂吸附达到饱和状态时，先反洗、吸盐再生、正洗。由于软化器再生时需要运行2~3个小时，系统设计双软化器可实现串联运行、交替再生，即当一个软化器处于再生模式，另一个处于产水模式，不影响整个设备的产水量。

图七　双软化器

       （4）活性炭过滤器

       活性炭过滤器作用在于吸附原水中的有机物、氧化剂，保护RO膜不被氧；系统设有正洗、反洗、产水三种运行模式；需要定期巴氏消毒，防止微生物滋生；活性炭过滤器产水余氯值≤0.05mg/l。

图八　活性炭过滤器

       （5）RO系统

       RO系统主要是过滤水中盐份及离子，一般一级RO产水电导

图九　RO膜冲洗

图十　死角检测标准

       （6）EDI系统

       EDI系统的作用是去除RO产水中微量离子，要求产水电导

图十一　坡度检测

图十二　空气阻断检测

       五、医疗制药纯化水系统的设计理念

       （1）原水进入RO膜，需进行预处理

       水中的颗粒物容易划伤RO膜表面，导致RO膜堵塞或穿孔；钙镁离子容易对RO膜表面过快结垢，需要经常清洗；氧化剂容易氧化RO膜、导致RO膜穿孔，因此，在原水进入进RO膜前，需要经过预处理过滤。一个好的预处理系统，可延长RO膜的使用寿命。

       （2）消毒方式的选择

       纯化水设备的消毒方式有化学消毒与物理消毒。

       化学消毒在制药用水不常用，验证比较麻烦，化学药剂供应商不能提供完整的药剂成份，不好证明无残留；物理消毒较为常用的方式为巴氏消毒，可对活性炭、RO、EDI定期巴氏消毒，防止微生物滋生。系统设计可采用常温RO膜、EDI，如果停机时间超过10天，可采用化学药剂清洗。

       （3）防止微生物污染

       原水是水系统中主要的外源性微生物污染源。微生物生长与水、空气、时间有关。而不锈钢管道在空气中，没有与水接触不会滋生微生物，如瓶装水在密封的条件下也不容易滋生微生物。容易滋生微生物的温度接近人体体温35℃左右。

       在工艺设计时，当死角大于3D要求，罐体粗糙度大于0.6μm微生物滋生风险会增加。水温达到60℃可以抑制微生物滋生，设备停机时需把排水阀门都关闭，进水设有单向阀，防止空气进入RO膜或EDI，防止微生物滋生。

       （4）管道材质的选择

       医疗制药用水设备对于管道材质的选择也有严格的要求。根据我国GMP规定，纯化水储罐和输送管道所用材料应当无毒、耐腐蚀、不脱落。常用材质主要有304与316L。另外，对原材料需要检测，有材质检测、粗糙度检测，厚度检测等等，还需提供原厂材质证明，出厂检测报告等。

       （5）部件连接方式

       高质量的焊接是安全的连接方式，其微生物滋生的风险小。纯化水设备的部件优先采用焊接或卡箍连接，其次采用法兰连接，不能采用螺纹连接。仪器仪表需要定期校验，卡箍连接拆装方便。

       （6）阀门的选择

       在阀门的选择上，要求与纯水接触阀门采用卫生级隔膜阀，水平安装时要有低点排放角度；与纯水接触不能采用球阀，球阀关闭后有死水残留，打开时有微生物污染的风险；死角要求严格时可采用阀组。

       （7）焊接工艺

       医疗制药用水系统的施工阶段采用自动氩弧焊，焊工应经过正规焊接培训，作样品试焊后，严格按照作业指导书进行焊接，及时整理焊接记录保证焊接过程可追溯，焊接结束后对照作业指导书进行焊接质量检查，按照内窥镜检测方式对每个焊口的外壁和内壁进行检查，如不符合焊接质量，必须切割后重新进行焊接。

       良好的品质来源于设计，在纯化水设备设计时，优先选择一体化三维设计（如图十二），细节效果提前展示，客户可全程参与，方位保障客户需求；融入人机工程学，人性化设计如触摸屏、仪器、仪表、阀门设计高度符合国人身高，方便维护及查看；模块化设计，结构紧凑，减少占地面积。

图十三　净得瑞一体化纯化水设备

       六、自动化控制

       （1）三级管理权限

       防止未授权人员进入系统操作，无人操作5分钟后自动注销锁屏保护。每个界面均有有用户登录通道及保存用户帐号，方便及时登录。

       （2）防呆、防误操作

       巴氏消毒时需要设置手动情况下才能启动，防止系统正常运行情况下，进行巴氏消毒。参数设置数据输入错误时，为了防止误操作，系统设有安全范围值，输入安全范围值内才能执行。

       （3）自动报警

       所有报警记录自动保存，历史数据不可更改

       （4）耗材更换提醒

       耗材更换累积时间到时，系统会自动发出耗材更换提醒记录。系统设有耗材更换周期参考表如下图所示：

       （七）应用案例

       案例一：某企业定制15t/h纯化水设备，应用于生物制药行业

       （1）工艺类型和水质要求

       采用RO+EDI工艺，产水水质符合中美欧药典“纯化水”要求。

       （2）技术指标

图十四　技术指标要求

       （3）设备特点

       系统主机一体化设计，模块化安装，减少占地面积；RO膜、EDI、分配系统匀采用耐高温巴氏消毒，有效防止微生物滋生；双管路供水，单管路循环，死角符合3D要求；取样漏斗方便取样时排水。

       案例二：某企业定制15t/h纯化水设备，应用于体外诊断试剂行业

       （1）工艺类型和水质要求

       采用双级RO+EDI工艺，产水水质符合中美欧药典“纯化水”要求。

       （2）技术指标

图十五　技术指标要求

       （3）设备特点

       采用4套分配系统，131个用水点，1800多米循环管道；因没有工业蒸汽，分配系统采用臭氧消毒，降低运营成本；一键式启动、操作、维护简单方便；关键报警记录通过短信发送到人员手机及远程监控，方便日常维护与管理。

       案例三：某企业定制10t/h纯化水设备，应用于医疗器械行业

       （1）工艺类型和水质要求

       采用双级RO工艺，产水水质符合中国药典“纯化水”要求。

       （2）技术指标

图十六　技术指标要求

       （3）设备特点

       采用活性炭、分配系统采用巴氏消毒；操作、维护平台，设备维护安全、方便；可获得持续、稳定符合药典要求的产水水质指标；纯化水罐满水后，系统自动进入低频循环模式，防止微物生滋生。