中压紫外线技术在制药纯化水及分配系统中的应用.ppt
中压紫外线技术 在制药纯化水及分配系统中的应用,海诺威 中国 王 涛,1、什么是紫外线及其特征（1/2）,UV 电磁波的一种 介于X射线和可见光之间 波长范围5到400nm之间,电磁波谱,g Rays,X-Rays,Ultraviolet,Visible,Infrared,Radio Frequencies,波长(m),穿透能力增强,能量增加,1、什么是紫外线及其特征（2/2）,2、 紫外线如何产生,低压紫外灯管 气压103pa,单色紫外光谱输出，单只灯 管功率小于100W,中压紫外灯管 气压104106pa,多谱段连续紫外光谱输出 单只灯管功率高达7000W,汞齐灯管 基于汞合金，单色紫外光谱输出，单只灯 管功率可达500W,3、不同紫外科技的光谱特征,溶解性 物质,悬浮物,10 mm,20 mm,30 mm,40 mm,50 mm,90%,81%,73%,65%,60%,100%,100%,100%,100%,100%,60%,100%,100%,100%,4、术语解释UV穿透率T10（1/3）,D10：杀灭90%（即1 Log）微生物所需要的紫外线剂量. e.g - E coli 5.4 mJ/cm-2 = 90% kill 10.8 mJ/cm-2 = 99% 16.2 mJ/cm-2 = 99.9% etc.,4、术语解释微生物D10值（2/3）,4、术语解释UV剂量（3/3）,5、UV剂量计算模式,数学平均计量模式 CFD（计算机流体力学软件）平均计量模式 CFD RED计算模式 RED-Reduction Equivalent Dose 等效剂量模式 生物验证剂量,6、紫外线设备主要部件,紫外线 强度监测,石英套管,自动清洗系统,316L不锈钢腔体,控制系统,6.1、紫外线在线监测,注意：强度监测器应每年校准一次！,7、紫外线在水处理中应用,TOC 降 解,臭 氧 分 解,脱 除 余 氯,氯 胺 分 解,水 消 毒,糖 浆 消 毒,灌 顶 消 毒,空 气 消 毒,一、纯水消 毒,1、紫外消毒机理（1/2）,完整DNA,破坏后DNA,1、紫外消毒机理（2/2）,2、紫外效率影响因子-波长（1/2）,紫外线最佳杀菌波长为265nm,消毒介质温度（）,2、紫外效率影响因子-温度（2/2）,3、紫外杀菌光复活及暗修复问题,3.1、低压杀菌过程,低压单色光谱,低压单色光谱,DNA,enzyme,proteine,仅破坏DNA,多谱段紫外线,多谱段紫外线,多谱段紫外线,DNA,enzyme,proteine,OH,OH,全面破坏,3.2、中压杀菌过程,3.3、如何克服微生物复活问题,研究表明，中压多谱段杀菌能有效克服细菌光复活,2002年加拿大科学家曾经在实验室做过这样一个对比试验，试验在完全相同的设计实验条件下进行，试验结果有效（Zimmar,2002）,4、中压紫外杀菌的对比优势,杀菌更为广谱 杀菌更为有效、彻底，有效克服细菌光复活问题 杀菌效率不受消毒介质温度影响 单只灯管功率高，减少灯管和系统数量， 降低安装成本和占地,Hanovia工厂一角,City Water,Multimedia Filters,Activated Carbon,UV Disinfection,Filters,Reverse Osmosis,Mixed Bed / EDI,Filters,UV Disinfection,5、制药纯水及分配系统安装位置,UV Disinfection,UV Disinfection,二、余氯分解,氯气 Cl2 + H2O HCl + HOCl HOCl- H+ + OCl- 次氯酸钠 NaOCl + H2O NaOH + HOCl,1、加氯消毒,2.1 目前脱氯技术简介,使用比较广泛，但对用户来说普遍存在如下问题: 需要在生产工艺中添加新的化学品 定量投加装置的维护问题 操作人员的危险性 由此带来后续RO系统硫酸盐结垢问题 由加药系统带来的硫酸盐还原菌的问题.,1. 定量投加焦亚硫酸钠,2、脱氯方式及优缺点对比（1/3）,活性炭脱氯在水处理工艺段普遍存在，但也存在如下问题: 微生物滋生的温床 不可预知的穿透点 水头损失较大 再生费用问题,2 Cl2 + H2O + C1 CO2 + 4HCl 1 = Carbon surface,2. 活性炭分解余氯,2.2 目前脱氯技术简介,2、脱氯方式及优缺点对比（2/3）,2 HOCl + h O2 + 2 HCl 2 OCl- + h O2 + 2 Cl-,断健所需紫外波长,290 - 350 nm,自由氯 (次氯酸),分解1 Log 自由氯需1700mJ/cm2(CFD 平均剂量),3.1 紫外脱氯机理,3、脱氯方式及优缺点对比（3/3）,3. 紫外线分解余氯（1/4）,自由氯紫外吸收光谱图,3.2 紫外脱氯机理,3. 紫外线分解余氯（2/4）,紫外灯管谱图,Relative output,Wavelength (nm),Medium pressure lamp, 5000 W,Low pressure lamp, 65 W,3.3 紫外脱氯机理,3. 紫外线分解余氯（3/4）,进水: 10m3/hr Chlorine 进口: 2ppm,Typical concentration required before RO: 0.05ppm,ACF,Softeners,RO,TANK,脱氯 UV,UV脱氯工艺流程,Chlorination,PUMP,FILTER,8hr/day; 5days/week; 50 weeks/year = 2,000 hr/year,1.6 log reduction UV dose of 2,720mJ/cm2 T10=95%,3. 紫外线分解余氯（4/4）,高剂量紫外线可以达到完全消毒目的 高剂量紫外线可以高效分解氯胺（化合氯） 非常洁净的系统，无需定期清洗过程 工作过程在线定量化监控，实现高智能化运行 降低人工成本和焦亚硫酸钠溶液制备中的安全隐患 避免RO系统由于投加焦亚硫酸纳/活性炭带来的微生物污染风险 全面改善整个工艺的出水水质,6. 紫外线脱氯技术优势,4、紫外线脱氯技术优势,UV 系统无需定期清洗，减少清洗费用 UV 系统降低泵能耗 - £X/m2 UV 系统减小占地面积 - £X/m2 UV 可以将系统微生物状况持续控制在一个较低水平. 降低RO系统因为微生物污染所带来的清洗成本 ( 清洗化学品成本 + 停车损失) £X/m2,5、活性炭VS紫外线 整个生命周期内（10年）成本分析（1/3）,5、整个生命周期成本分析（2/3）,5、整个生命周期成本分析（3/3）,6、案例分析（1/6）,Procter & Gamble 流量: 40 m3/hr USP-PW grade water,6、案例分析（2/6）,UV安装前后膜清洗频率,6、案例分析（3/6）,UV安装前后停车频率,6、案例分析（4/6）,成本分析模型 CIP清洗化学品成本和停车成本,化学品 $200 = 125 人工 $1,000 = 625 总共成本 $1,200 = 800（单次成本） 不包括: RO的预过滤系统的成本节省 RO停车的成本节省 膜寿命延长的成本节省.,6、案例分析（5/6）,高污染水CIP成本分析,安装UV前 16 CIPs / 2 月 96 CIPs / 年,安装UV后 4 CIPs / 2 月 24 CIPs / 年,CIP年节省成本： £57,600 /年= 72 CIP/年 £ 800.00 11个月收回UV设备投资成本,6、案例分析（6/6）,1、AstraZeneca （阿斯利康，UK） 2、Pfizer （辉瑞，UK） 3、Abbots （雅培，UK） 4、Gloucester Foods (UK) 5、Lonza Biologics（龙沙制药，UK） 6、Proctor & Gamble（宝洁，USA） 7、Coopervision（酷柏光学，USA） 8、Unilever（联合利华，USA） 9、GSK Eagle（葛兰素史克，USA） 10、Novo Nordisk（诺和诺德，USA） 11、Wyeth (惠氏，USA) 12、Oak Ridge National Labs (橡树岭国家实验室，USA),UV脱氯全球部分知名业绩,THANK YOU! 欢迎讨论,海诺威,1924年在英国伦敦成立，从事紫外系统研发近百年历史； 完美整合中压和低压紫外科技，提供最优化紫外解决方案； 全球唯一一个自己生产中压灯管的紫外线系统供应商； 遍布全球一百多个国家服务网络；数十万套系统的稳定运行。,UVPure and Simple,
