透析用水处理系统软水器再生装置的原理及改进方法

梁国欣 刘 颂 伍锦泉 黄春霞 罗华生

透析用水处理系统软水器再生装置的原理及改进方法

梁国欣① 刘 颂① 伍锦泉① 黄春霞① 罗华生①

目的：探讨在低成本情况下提高软水器软水效率的方法。方法：了解软水器及其再生装置的工作原理，根据离子交换原理，科学设置盐桶隔板高度，保证盐液饱和度，提高软水器再生效率。结果：对盐桶简易改造后其软水硬度指标≤17 ppm，符合临床透析用水标准。结论：在确保安全的前提下通过对透析用水处理系统软水器再生装置简单改造，可提高医疗设备的工作效率和延长设备的使用寿命，对提高医院社会效益和经济效益具有重大意义。

肾透析；软水；硬度；饱和盐溶液

[First-author’s address] Department of Equipment Management, The First People’s Hospital of Zhaoqing 526000, China.

目前，血液透析是肾功能障碍重症患者治疗及改善生活质量普遍采用的有效方法[1]。由于透析患者对于透析用水中的污染物有特殊的易感性，若透析液中含有对人体有害的化学物质和微生物进入人体，可导致透析患者发生急性或慢性并发症，严重者甚至会危及生命，因此临床上对透析的用水标准要求非常严格。我国目前临床上透析用水标准参照的是美国医疗仪器促进协会(AAMI)制定的透析用水和透析液的化学和微生物标准。

1 透析用水处理系统软水器再生装置原理

1.1 透析用水处理系统的基本组合

在分析原水中化学物质和微生物成分和含量的基础上，按照透析用水标准和临床上水量需求，根据不同设备对原水中不同物质的定向清除功能，确定水处理系统的组合。水处理的根本目的是去除水中各种杂质，使水质达到透析用水标准，产水量满足临床需求。完整的水处理系统包含前处理系统、反渗透装置(去离子装置)和后处理系统。供血液透析用二级反渗透水处理流程为：原水→前级加压泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→树脂软水器→保安过滤器→一级反渗透机→二级反渗透机→不锈钢储水罐→纯水加压泵→精密过滤器→病房管路[2-6]。

透析用水处理系统步骤为：将水经过砂滤、活性炭滤过和树脂软水器等前处理后，再经反渗透膜制成纯化水，经紫外线杀毒后定压供透析机使用。①砂滤是机械滤过，去除水中各种颗粒杂质；②炭滤主要作用为脱色、脱臭、脱氯、去除各种有机物及重金属、去除合成洗涤剂、细菌、病毒及放射性等污染物质[7]；③树脂软水器则是根据离子交换原理，通过树脂上的功能离子将水中的Ca2+、Mg2+等离子(形成水垢的主要成份)置换出来，从而达到去除水垢的目的[8-9]，水软化过程具体原理为软水器(树脂压力罐)中装有软化剂树脂，这种人造的离子交换树脂上有软性矿物质钠，可与溶解在水中的Ca、Mg等硬性矿物质发生离子交换反应，而钠不会以水垢的形式堆积在物体表面上，因此对与其接触的物体危害很小。当含有Ca2+、Mg2+的水经过树脂罐时Ca2+、Mg2+与树脂小珠接触，从交换位置上取代Ca2+。经过离子交换后Ca2+、Mg2+被吸附于软水器内的树脂上，流出的水 则为“软”水[10-11]。

在透析用水标准中，严格要求经前处理后的软水硬度必须＜17 ppm，如果水硬度无法达到要求，则表示水中Ca2+、Mg2+含量过高，在中期的反渗透过程中，会在反渗透膜上形成碳酸钙(镁)沉淀，影响反渗膜的使用寿命[12]。同时由于反渗透膜对离子的排斥有一定的比例(90%～95%的二价离子和95%～99%的单价离子)，将导致反渗水中的Ca2+、Mg2+含量超标，使患者发生“硬水综合征”[13]。因此，水处理系统要求软水器必须保证在治疗中水的持续软化，然而随着软水器(主要为树脂)内Ca2+、Mg2+的增加，树脂去除Ca2+、Mg2+的效能逐渐降低，要求水处理系统应具备恢复树脂软化水功能的装置。

1.2 软水器设备的组成

软水器设备由软水、再生和控制3部分组成：①软水部分的树脂压力罐内装有淡黄色、多孔及粒状的离子交换树脂，当硬水从树脂的反应区经过时树脂上吸附的“软离子”Na+、Ca2+、Mg2+及Fe3+等“硬离子”交换；②再生部分装有过饱和盐水的盐水桶，为再生离子交换树脂提供钠离子以恢复其软水能力，提高其使用寿命；③控制部分包括安装在树脂罐上的控制头，控制头主要由电机、齿轮传动机构、凸轮杆、盐水阀、原水入口阀、软水出口阀、旁路阀、冲洗排水阀及反冲排水阀等构成，调节过滤器内部水流方向和流速。

软水器的再生部分利用氯化钠和水的稀溶液进行的。在再生过程中，再生系统首先停止软水器的工作水流，从盐水桶引出的饱和盐水(约26%)与另外的稀释水流混合形成稀盐水溶液。稀盐水溶液流经树脂，与附有Ca2+、Mg2+的树脂接触。尽管Ca2+和Mg2+带有的电比Na+强，但在浓盐溶液水平为8%～12%中含有数千万个较弱电荷的Na+，有取代数目较少的Ca2+和Mg2+的能力。当Ca2+、Mg2+被取代交换后，树脂的软化效能得到恢复，便为再次软化工作做好了准备。软化→再生→软化→再生……，如此循环往复[14-15]。

1.3 盐溶液的浓度水平控制

通常情况下240 g盐可再生1 L树脂，1 L水(20 ℃)可溶解360 g盐(含量为26.4%)；再生盐液的浓度水平是由注入射流器的水流量和被吸入的饱和盐液量的比例来决定，一般的盐液浓度水平为8%～12%，进水压力越高混合后的浓度也越高。设定的参数如下：反吸10 min，再生30～50 min，注水10～20 min(有浮漂控制的盐桶)，允许在上述的参数基础上做小范围改动[9]。

在再生过程中盐罐加盐时，注意必须用大粒盐，因为大粒盐颗粒之间有足够的供盐溶解的空隙使得盐更快速溶解，而精细盐之间空隙极小其溶解速度慢。同时，时刻保证盐粒高于盐水液面即见盐不见水，以确保为饱和盐液。由于粗盐溶解后有部分不可溶解杂质遗留，易产生盐桶内有盐的错觉，因此不提倡“盐桶中只要有未溶盐就可以”的说法。

2 透析用水处理系统软水器再生装置的现状

大部分国产型号的水处理系统其再生装置是由单独一个塑料盐罐桶再加上简单浮球控制进出水装置，既无盐隔板，又不方便清洗。若无盐隔板，则粗盐会沉淀到桶底，易造成无法溶解成为饱和盐液的现象，在树脂再生过程时则无法保证盐水是否达到饱和程度，也使得再生后的树脂所产软水经常出现用试纸检测硬度未达到＜17 ppm的要求的现象，从而需要重新进行树脂再生过程。因此，只有在再生前使用搅拌棒搅拌的方法才能使盐充分溶解，再生后产水的软化效果方可有所改善。而粗盐溶解后留下的杂质均沉淀于桶底，不便于盐水桶的清洗保洁。为此，必须改进整个再生装置，以保证再生后树脂软化产水硬度指标符合国家标准。

3 透析用水处理系统软水器再生装置的改进方法

国外同类设备常用的解决办法是泵搅拌或在盐罐底部通入压缩空气以帮助盐溶解。如果按此改进再生装置，则要增加电路及防水等多道工序，用户难以自行实施。本研究采用环保、节约的方法，在盐桶内增加盐隔板，充分提高盐液的离子交换以达到再生要求。盐隔板的作用是将盐与盐水溶液隔离而使盐充分溶解，从而保证盐溶液的浓度水平及用量。盐水桶中所设盐隔板的高度根据实际情况计算所得，并非通用。若随便设置盐隔板高度，轻则导致供再生用盐水不饱和、树脂再生不彻底，重则影响正常供水。

本研究使用的树脂罐树脂填装量约为300 kg，再生盐量为：300×0.24=72 kg，盐桶进水量为72÷26.4%=272.73 L，设置的盐桶进水量＞270 L，每次再生耗盐量约为70 kg。盐桶直径为70 cm，浮漂控制桶内水位高度为70 cm。用PVC材质的板材做1个70 cm高的“十”字支架，在其上放置1块直径与盐桶内径一样大的PVC板，在其上面打满直径为4～6 mm的小孔，将盐装在纱布袋里放在盐隔板上[15]。70 kg盐的体积大约为70÷2.15=32.56 L，按照“见盐不见水”的原则，注水的高度约为80 cm，进水量的高度用球阀直接控制。将大部分水和盐分离的原因在于盐水密度高于水密度，盐水会下沉，盐隔板的作用是使盐置于水之上，当有盐溶解后盐水则会渗入水中。如此循环往复达到溶液饱和。同时，盐隔板还有阻止杂质的作用，防止较大的颗粒物靠近盐阀。

为方便对盐桶的清洗在进水阀前加装PVC球阀，在桶底部加装排水球阀，通过打开底部排水球阀排清积液，便于对盐桶的定期清洗。

4 结语

经改造后的水处理系统软水器再生装置加进粗盐均可得到充分溶解，所需再生盐溶液得到了保证，从而更好地保证了软水的质量，检测软水硬度指标均＜17 ppm，保证了透析用水的安全，同时可提高软化器反渗透膜的使用寿命。

[1]何刚.金宝血透水处理系统的原理和使用[J].中国卫生产业，2012，9(11)：176-177.

[2]甘华，陈凌.血液透析用水质量控制与患者远期并发症[J].肾脏病与透析肾移植杂志，2012，21(6)： 542-543.

[3]余华良.水处理系统的结构、原理及对血透用水质量的影响[J].中国医疗设备，2008，23(10)：57-59.

[4]高新军，高磊.水处理系统中软化器的构成、工作原理及维护[J].医疗卫生装备，2005，26(02)：59.

[5]石碧辉，梁志强，杨学会.对肾透析水处理系统的改进[J].医疗卫生装备，2001，22(5)：59.

[6]陈名鑫，查呜凯，何仕辉.血透用水系统的技术改进[J].医疗卫生装备，2002，23(5)：68.

[7]宋伟.血液透析用反渗透水处理系统[J].中国血液净化，2009，8(1)：22-27.

[8]赵作宁，曹枫.血液透析用水-水处理系统预处理部分的配制与维护[J].中国医疗设备，2008，23(8)：86-88.

[9]杨成栋，汪海.离子交换树脂的污染与再生[J].泰山医学院学报，2007，28(6)：459-460.

[10]何金圣，汪昊，蒋丽丽.血液透析用水处理系统的质量管理[J].中国医疗设备，2012，27(8)：130-131.

[11]徐占龙.血液透析用水处理系统分析及故障检修[J].医疗装备，2011，24(8)：69-69.

[12]周嫱，樊照鑫.血液透析用水处理设备的应用[J].中国医学装备，2012，9(10)：45-47.

[13]李毅，何登祥，陈树评.水处理设备安装与维护[J].医疗装备，2000，13(8)：44-45.

[14]赵丽萍，张飞鸿.血液透析用水之水质软化相关因素的研究分析[J].中国医学装备，2013，10(2)：23-25.

[15]丛莉.自制布盐袋方便Eco软水器贮盐箱清洗的应用[J].医疗装备，2005，18(9)：27.

The principle and improved method of the water softener' regenerate apparatus in the dialysisi water treatment system/

LIANG Guo-xin, LIU Song, WU Jin-quan, et al// China Medical Equipment,2014,11(2):40-42.

Objective: To find a low cost way to improve efficiency of the water softener. Methods: After learning the working principle of the water softener and regenerate apparatus, according to the principle of ion exchange, we try to find the best height to set a isolation board, to improve efficiency of regenerate apparatus by ensuring the meltage. Results: Succeeding to improve efficiency of regenerate apparatus by recasting salt tank. The degree of hardness of water is less than 17ppm and meets the standard of dialysis water. Conclusion: On the premise of safety we can improve the efficiency and extend the working life of medical facilities through simple transformation, so most hospitals in China can increase economic efficiency.

Renal dialysis; Water softener; Hardness; Saturated salt solution

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.02.014

1672-8270(2014)02-0040-03

R197.39

A

2013-11-18

①肇庆市第一人民医院设备科 广东 肇庆 526000

梁国欣,男,(1972- ),大专，工程师。肇庆市第一人民医院设备科，从事医疗设备管理工作。