食品工廠設計中潔凈車間的純水制備系統(tǒng)一般包括預處理——脫鹽——精處理三個階段。
一、預處理階段
預處理的目的主要是將原水(一般為自來水)處理到符合脫鹽設備的進水水質(zhì)要求,經(jīng)常采用的手段有多介質(zhì)過濾、凝聚過濾、活性炭吸附、離子交換軟化、pH調(diào)節(jié)、熱交換、紫外線殺菌(25UV)、超過濾等。
二、脫鹽階段
脫鹽階段主要任務是將水中的溶解鹽類、TOC、SiO2、DO等處理至達到精處理階段的進水水質(zhì)要求,主要采用的手段有反滲透(一級或兩級)、離子交換（復床或混合床）、ED、膜脫氣、紫外線除TOC(185UV)和紫外線殺菌(254UV)等。
三、精處理階段
精處理的任務是最后達到預定的水質(zhì)并在輸送過程中保持穩(wěn)定,因此它是一個不間斷的循環(huán)系統(tǒng),即系統(tǒng)通過的水量應為最終使用量的1.3~2倍,未使用的純水返回精處理系統(tǒng)的水箱再循環(huán)。這個階段主要采用的手段有精混合床(非再生式)、紫外線殺菌、MF、UF、RO等。
四、純水制備、輸送流程
超純水系統(tǒng)流程應根據(jù)用水水質(zhì)要求、原水水質(zhì)及運行管理、經(jīng)濟性等因素確定。除了合理確定純水制取的流程外,純水(特別是超純水)的輸送設計也是極其重要的。這里主要是出水輸水配管的設計及管道材料的選擇。
隨著生產(chǎn)工藝對純水水質(zhì)的不斷提高,甚至到了理論純水的程度、尤其是集成電路的發(fā)展不但對水中電解質(zhì)的含量要求極其嚴格,而且對細菌、微粒、有機物及溶解氧等都有極其嚴格的要求。除了嚴格的純水制造過程外，純水輸送管道的管材選擇和管網(wǎng)設計是保證使用水質(zhì)的關(guān)鍵。
實踐證明,采用循環(huán)供水方式是行之有效的。主要是基于保證輸水管道內(nèi)的流速和盡量減少盲管段的死水區(qū)，以減少純水在管道內(nèi)的停留時間,減小管道微量溶出物(即使用前質(zhì)量最好的管道也會有微量物質(zhì)溶出)對超純水水質(zhì)的影響,同時,基于流水不腐的道理,高的流速也可以防止細菌微生物的滋生。
對水質(zhì)要求較高的純水管道應采用循環(huán)供水方式,并符合下列要求。
1、循環(huán)水量宜為使用量的30%~100%。
2、干管流速宜為1.5~3m/s。
3、不循環(huán)的支管長度應盡量短,其長度不宜大于6倍管徑
4、供水干管上應設有清洗接口。
5、管道系統(tǒng)各組成部分必須密封嚴密,不得有滲氣現(xiàn)象。
純水管道管材選擇是非常重要的,主要考慮三方面的因素
1、材料的化學穩(wěn)定性。純水是一種極好的溶劑,為了保證純水水質(zhì)在輸送過程中下降最小,必須選擇化學穩(wěn)定性極好的管材,也就是在所要求的純水中的溶出物最小。溶出物的多少應由材料的溶出試驗確定,其中包括金屬離子、有機物的溶出。
2、管道內(nèi)壁的光潔度。管道內(nèi)壁如有微小的凹凸,會造成微粒的沉積和微生物的繁殖,導致微粒和細菌兩項指標的不合格。目前PVDF管道粗糙度可達<1μm,而不銹鋼管約為幾十微米。
3、管道及管件的接頭處的平整度。對于防止產(chǎn)生水流的渦流區(qū)是非常重要的。
純水管道的管材必須滿足工藝對水質(zhì)的要求。醫(yī)藥工業(yè)根據(jù)其需高溫消毒和忌諱“氯”的特點主要以不銹鋼為主;而電子工業(yè)則大都采用各種高分子合成的熱塑性材料,如聚氯乙烯(UPVC)、聚丙烯(PP)、丙烯-丁二烯-苯乙烯(ABS)、潔浄聚氯乙烯和聚偏氟乙烯(PVDF)等材料制成的管道、管件及閱門。
除了選擇合適的管材外,管道定期清洗也是保證水質(zhì)的重要手段,主要是防止長期運行后,內(nèi)壁產(chǎn)生沉積物及微生物積聚使水質(zhì)下降。因此在設計車間內(nèi)純水管道時要留有排空和清洗的接口。