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)符合標準的醫(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］。對此，我院在軍隊“十二五”科技攻關(guān)課題項目的資助下，研制了一種體積小、機動性強、產(chǎn)水量大的車載式多功能水處理器，經(jīng)模擬試驗和效果分析，證實其產(chǎn)、供水的質(zhì)量和效率均達到較滿意的效果?，F(xiàn)報告如下。

1 設(shè)備基本構(gòu)造及功能

1.1 技術(shù)設(shè)計原則

災(zāi)害救援地開展醫(yī)療救援行動對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)量通常都達不到醫(yī)療救治要求，獲得的純化水太少又不能滿足救治需求［3］。因此，本設(shè)計預(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)計一種緊湊型的車載式多功能水處理器，實現(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)運方便、使用簡單(無需專業(yè)人員安裝)和容易運行等優(yōu)勢。在技術(shù)線路方面，并擬通過“技術(shù)方案設(shè)計→樣機研制→效果測試及分析→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)造都具有較強競爭力的災(zāi)害醫(yī)療救援專用水處理器。

1.2 基本結(jié)構(gòu)及功能

該車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)見圖1，造水基本原理見圖2。

圖1 車載式多功能水處理器的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 車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)，對軟化水多路供給進行優(yōu)化分配，解決了軟化水在直接取用和反滲透取用共同進行時，因壓力驟降會造成設(shè)備停機的問題。

1.2.3 反滲透系統(tǒng) 包括低RO反滲透膜、壓保護裝置、高壓泵、高壓保護裝置、反滲透沖洗裝置、廢水排放管路、終端過濾器和電導(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、膠體、微生物和有機物等物質(zhì)高效去除，獲得離子含量極低的純化水，滿足醫(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)計了純化水自動造水及沖洗功能，當(dāng)純化水儲水器內(nèi)的液位低于預(yù)置的低液位時，系統(tǒng)自動產(chǎn)水，達到預(yù)定的高液位時系統(tǒng)會自動停機;當(dāng)產(chǎn)水運行達到設(shè)置的時長時，系統(tǒng)會暫停產(chǎn)水，對RO反滲透膜進行自動沖洗，膜沖洗結(jié)束后系統(tǒng)重新進入待機或產(chǎn)水狀態(tài)。

1.2.4 輸送裝置 包括設(shè)備儲水容器、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)檢測裝置、開機自檢系統(tǒng)和缺水及過載保護裝置等部分。該部分裝置的主要功能是基于傳感和信息處理等技術(shù)，通過操作面板上分布的文本顯示器、工作壓力和流量在線顯示等儀表，人機對話監(jiān)控或干預(yù)設(shè)備的運行狀況，確保設(shè)備整機的正常運行。

1.2.6 設(shè)備殼體 包括外殼、機架、底座和滾動輪等。該部分設(shè)施根據(jù)車載運送和運行的特性而設(shè)計，對多功能水處理設(shè)備的關(guān)鍵部件具備足夠的承載和保護能力，并具有緊湊、輕便和美觀等特點。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)備安裝時連接給排水管網(wǎng)。

2 主要技術(shù)指標

基于我國衛(wèi)生部《醫(yī)院消毒供應(yīng)中心管理規(guī)范－2009》規(guī)定的用水標準和國家標準《瓶裝飲用純凈水標準GB17324-1998》的質(zhì)量標準，在研制的車載式多功能水處理器樣機中設(shè)計了如下技術(shù)指標。①軟化水產(chǎn)水指標: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: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，水溫度為1～40℃;④電源及額定功率指標220 V、50 Hz;額定功率小于或者等于1 kW/h;⑤整機外形指標:外形尺寸小于或者等于“700 mm×550 mm×1 600 mm”，待機質(zhì)量小于或者等于75 kg，具備車載轉(zhuǎn)運和固定功能。

3 設(shè)備使用效果與討論

對研制的車載式多功能水處理器樣機，分別進行模擬產(chǎn)水試驗和產(chǎn)水量測試，檢驗其是否能滿足野外開展災(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

野外池塘水富含藻類和其他浮游微生物，流動性較小，水質(zhì)凈化難度較大。將樣機放置在野外池塘邊取水，每天正常開機4 h，每10 d軟化再生處理1次，觀測設(shè)備運行狀況。在設(shè)備運行期間按每小時1次的頻次進行抽樣測試，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后才取檢測水樣(避免系統(tǒng)內(nèi)殘存水和殘存雜質(zhì)影響檢測準確性)。純化水檢測方法:用潔凈量杯取純化水的水樣100 mL，在多參數(shù)水質(zhì)測定儀(型號GDYS-201M)中進行電導(dǎo)率、菌落數(shù)和離子等指標的測試，其中純化水電導(dǎo)率合格標準為小于等于10 μS/cm。軟化水檢測方法:用潔凈量杯取軟化水的水樣100 mL，在多參數(shù)水質(zhì)測定儀中進行硬度值測試，鈣、鎂離子含量小于等于 0.03 mmol/L為軟化水的合格標準。當(dāng)水質(zhì)檢測合格后，再分別取用軟化水和純化水(也可同時取用)，并記錄各自的取水量。將設(shè)備連續(xù)試運行10 d分為1個檢測組，經(jīng)連續(xù)3個檢測組后進行測試數(shù)據(jù)匯總和分析。設(shè)備運行狀態(tài)和運行數(shù)據(jù)均達到或優(yōu)于設(shè)計指標值，見表1。

表1 野外池塘水產(chǎn)水試驗的測試結(jié)果

3.2 汛期江河水的產(chǎn)水試驗

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，水處理過程中澄清和沙濾的難度較大。將樣機放置在汛期的河邊取水，每天正常開機4 h，每10 d軟化再生處理1次，觀測設(shè)備運行狀況。純化水和軟化水生產(chǎn)試驗的頻次和監(jiān)測方法同上述池塘水的產(chǎn)水測試，結(jié)果設(shè)備運行狀態(tài)和造水質(zhì)量與池塘水的產(chǎn)水試驗結(jié)果無明顯差別。

3.3 產(chǎn)水穩(wěn)定性及供水試驗

以汛期江河水為造水水源，將樣機處于自動運行狀態(tài)進行連續(xù)產(chǎn)水試驗，共運行20 d，以測試設(shè)備的運行穩(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2 080 L和12 100 L，設(shè)備在無故障、無報警狀態(tài)下的最短運行時間為137 h，PP過濾器和沙濾過濾器的最短更換時間為186 h，RO濾膜最短更換時間為154 h，軟化再生最短間隔時間為26 h。參照平時醫(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樣機平均產(chǎn)水能力的36.1%和28.9%［5］。由此說明，該樣機正常運行能滿足100張床位數(shù)以上移動式醫(yī)院開展災(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)，并且通過模擬試驗證實能適應(yīng)災(zāi)區(qū)的野外條件和野外水源，為解決我國較大規(guī)模災(zāi)害條件下開展醫(yī)療救援的用水困難和移動式醫(yī)院建設(shè)，提供了新方法和新設(shè)備，值得推廣應(yīng)用。

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