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1、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,RadioFrequencies,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
2、 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%kill10.8 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
3、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
4、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
5、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,MultimediaFilters,ActivatedCarbon,UV Disinfection,Filters,ReverseOsmosis,MixedBed/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+HO
6、Cl,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 HCl2 O
7、Cl-+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
8、,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 reductionUV dose of 2,720mJ/cm2T10=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
9、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/m2UV 系统减小占地面积-X/m2UV 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/h
10、r 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U
11、V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。,UV.Pure and Simple,
