實驗室純水系統(tǒng)工程設(shè)計注意事項及技術(shù)要求
實驗室中央純水系統(tǒng)通常包含放置在中央位置的純水制備系統(tǒng)、純水儲存分配系統(tǒng)和管路設(shè)備。純水通過純水管道被分配到幾個實驗室或樓層的取用點，最后回到中央位置的水箱內(nèi)。因此實驗室純水分配管道系統(tǒng)的設(shè)計也非常重要，在設(shè)計中通常要考慮以下幾點：
1，連續(xù)循環(huán)
停滯的水將會引起微生物的滋生和管路的污染。為了避免純水在管路中停滯，管路系統(tǒng)必須設(shè)計為循環(huán)管路。純水在流經(jīng)所有取水點（最理想的情況是所有取水點在一個連續(xù)管路上）之后回到水箱。
2，減少死角
死角是指循環(huán)管路中水不能連續(xù)流動的地方。這方面有公開的指導(dǎo)規(guī)范。例如6D法則和2D法則就是為了減少管路中的死角，這些規(guī)范要求循環(huán)管道中支管的長度最長不能超過主管直徑的6倍或2倍。
3，湍流
在設(shè)計循環(huán)管路系統(tǒng)時，應(yīng)保證管路中水的流速能夠形成湍流。湍流會抑制菌膜的形成，并且能夠降低微生物在管壁滋生的風(fēng)險。對于純水管路分配系統(tǒng)而言，目標(biāo)是讓流速保持在1.0m/s-1.5m/s。只有流速在1m/s以上，水流才會形成湍流；但是如果流速超過1.5m/s，純水在管路中的壓力損失將會非常大。
4，管材選擇
在管道設(shè)計中，管道的材料及其連接方法也是需要考虎的關(guān)鍵點。常用的管道材料包括UPVC、PP、PVDF和不銹鋼。在選擇管道材料的時候，應(yīng)該充分考慮各種管材的成本、安裝成本、溶出度以及是否能夠滿足管道消毒操作的要求，對于大多數(shù)實驗室應(yīng)用而言，UPVC管道是很好的選擇，因為UPVC管道強(qiáng)度較高，內(nèi)表面具有較高的光潔度，可減少微生物附著，降低菌膜的滋生。此外，UPVC材質(zhì)溶出相對較低且造價低廉。
5，循環(huán)分配泵
選擇匹配的循環(huán)分配票在設(shè)計過程中嘗嘗被忽略。事實上選擇匹配的分配泵是管路設(shè)計中非常重要的一環(huán)。一般而言，循環(huán)分配泵的作用在于保證將純水以適當(dāng)?shù)牧魉俸蛪毫斔偷剿腥∷c。
盡管如此，還有幾個因素需要考虎。分配泵的選擇需要平衡流量、壓力損失的關(guān)系，并保證管道內(nèi)純水流速為1.0m/s-1.5m/s。純水系統(tǒng)設(shè)計的第一步是確定純水分配泵的流量。除了流量外，純水必須精確計算經(jīng)過管路中的純化設(shè)備所造成的壓力損失。因此，泵的壓力要求應(yīng)該是純水經(jīng)過管道、接頭、閥門、管路中純化設(shè)備所造成的壓力損失，加上落差造成的壓力損失以及管路系統(tǒng)所需的最低壓力。
6，循環(huán)管路系統(tǒng)的純化設(shè)備
如前所述，純化任務(wù)通常是由純水制備系統(tǒng)完成的，其他的系統(tǒng)主要是用于維持水質(zhì)或?qū)⑺兓礁叩募墑e。因此，循環(huán)管路系統(tǒng)中純化設(shè)備的目的在于保證循環(huán)管路中純水的水質(zhì)穩(wěn)定可靠，從而保證從每個取水點所取到的純水可以放心地用于實驗。
管路中的純化設(shè)備包括降低微生物音量的紫外燈(254nm)或降低有機(jī)物水平的紫外燈(185nm)進(jìn)一步降低水中離子含量的混床離子交換樹脂；以及用于去除顆粒、微生物和內(nèi)毒素的過濾膜。通常結(jié)合使用多種純化設(shè)備以保證取水點純水水質(zhì)滿足純水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所要求的四項指標(biāo)。
整體純水系統(tǒng)對的設(shè)計還應(yīng)該考慮到：系統(tǒng)工作模式的控制切換控制和協(xié)調(diào)所有的工作單元或模塊；工作參數(shù)和產(chǎn)水水質(zhì)的顯示：例行維護(hù)提示、故障警報系統(tǒng)故障警報（從純水制備系統(tǒng)到純水分配系統(tǒng)）。系統(tǒng)應(yīng)該具備簡易便捷的控制界面，使得用戶能夠很容易地對系統(tǒng)進(jìn)行操作和維護(hù)，同時能夠輕松地了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。對整體純水系統(tǒng)中的關(guān)鍵步驟進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測是非常重要的。它可以辦證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，以及產(chǎn)水水質(zhì)是合格的。
整體純水系統(tǒng)設(shè)計最后還應(yīng)考虎的是設(shè)備供應(yīng)商是否能夠提供整體純水系統(tǒng)設(shè)計和項目支持，應(yīng)用和技術(shù)支持以及驗證支持?，F(xiàn)在越來越多的實驗室關(guān)注動態(tài)藥品生產(chǎn)管理規(guī)范（cGMP）、良好實驗室規(guī)范(GLP)之類的法規(guī)。這些法規(guī)的目的主要是為了保證實驗室數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，并確保實驗室儀器（包括純水系統(tǒng)）的安裝、維護(hù)、校檢、以及運(yùn)行都是正確的。在這種情況下，是否具備純水設(shè)備驗證的認(rèn)證(OQ)方案、性目自認(rèn)證(PQ)的大綱、經(jīng)過校檢的儀器、產(chǎn)品質(zhì)量證書以及具有資質(zhì)的驗證人員都是必需的。
1，連續(xù)循環(huán)
停滯的水將會引起微生物的滋生和管路的污染。為了避免純水在管路中停滯，管路系統(tǒng)必須設(shè)計為循環(huán)管路。純水在流經(jīng)所有取水點（最理想的情況是所有取水點在一個連續(xù)管路上）之后回到水箱。
2，減少死角
死角是指循環(huán)管路中水不能連續(xù)流動的地方。這方面有公開的指導(dǎo)規(guī)范。例如6D法則和2D法則就是為了減少管路中的死角，這些規(guī)范要求循環(huán)管道中支管的長度最長不能超過主管直徑的6倍或2倍。
3，湍流
在設(shè)計循環(huán)管路系統(tǒng)時，應(yīng)保證管路中水的流速能夠形成湍流。湍流會抑制菌膜的形成，并且能夠降低微生物在管壁滋生的風(fēng)險。對于純水管路分配系統(tǒng)而言，目標(biāo)是讓流速保持在1.0m/s-1.5m/s。只有流速在1m/s以上，水流才會形成湍流；但是如果流速超過1.5m/s，純水在管路中的壓力損失將會非常大。
4，管材選擇
在管道設(shè)計中，管道的材料及其連接方法也是需要考虎的關(guān)鍵點。常用的管道材料包括UPVC、PP、PVDF和不銹鋼。在選擇管道材料的時候，應(yīng)該充分考慮各種管材的成本、安裝成本、溶出度以及是否能夠滿足管道消毒操作的要求，對于大多數(shù)實驗室應(yīng)用而言，UPVC管道是很好的選擇，因為UPVC管道強(qiáng)度較高，內(nèi)表面具有較高的光潔度，可減少微生物附著，降低菌膜的滋生。此外，UPVC材質(zhì)溶出相對較低且造價低廉。
5，循環(huán)分配泵
選擇匹配的循環(huán)分配票在設(shè)計過程中嘗嘗被忽略。事實上選擇匹配的分配泵是管路設(shè)計中非常重要的一環(huán)。一般而言，循環(huán)分配泵的作用在于保證將純水以適當(dāng)?shù)牧魉俸蛪毫斔偷剿腥∷c。
盡管如此，還有幾個因素需要考虎。分配泵的選擇需要平衡流量、壓力損失的關(guān)系，并保證管道內(nèi)純水流速為1.0m/s-1.5m/s。純水系統(tǒng)設(shè)計的第一步是確定純水分配泵的流量。除了流量外，純水必須精確計算經(jīng)過管路中的純化設(shè)備所造成的壓力損失。因此，泵的壓力要求應(yīng)該是純水經(jīng)過管道、接頭、閥門、管路中純化設(shè)備所造成的壓力損失，加上落差造成的壓力損失以及管路系統(tǒng)所需的最低壓力。
6，循環(huán)管路系統(tǒng)的純化設(shè)備
如前所述，純化任務(wù)通常是由純水制備系統(tǒng)完成的，其他的系統(tǒng)主要是用于維持水質(zhì)或?qū)⑺兓礁叩募墑e。因此，循環(huán)管路系統(tǒng)中純化設(shè)備的目的在于保證循環(huán)管路中純水的水質(zhì)穩(wěn)定可靠，從而保證從每個取水點所取到的純水可以放心地用于實驗。
管路中的純化設(shè)備包括降低微生物音量的紫外燈(254nm)或降低有機(jī)物水平的紫外燈(185nm)進(jìn)一步降低水中離子含量的混床離子交換樹脂；以及用于去除顆粒、微生物和內(nèi)毒素的過濾膜。通常結(jié)合使用多種純化設(shè)備以保證取水點純水水質(zhì)滿足純水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所要求的四項指標(biāo)。
整體純水系統(tǒng)對的設(shè)計還應(yīng)該考慮到：系統(tǒng)工作模式的控制切換控制和協(xié)調(diào)所有的工作單元或模塊；工作參數(shù)和產(chǎn)水水質(zhì)的顯示：例行維護(hù)提示、故障警報系統(tǒng)故障警報（從純水制備系統(tǒng)到純水分配系統(tǒng)）。系統(tǒng)應(yīng)該具備簡易便捷的控制界面，使得用戶能夠很容易地對系統(tǒng)進(jìn)行操作和維護(hù)，同時能夠輕松地了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。對整體純水系統(tǒng)中的關(guān)鍵步驟進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測是非常重要的。它可以辦證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，以及產(chǎn)水水質(zhì)是合格的。
整體純水系統(tǒng)設(shè)計最后還應(yīng)考虎的是設(shè)備供應(yīng)商是否能夠提供整體純水系統(tǒng)設(shè)計和項目支持，應(yīng)用和技術(shù)支持以及驗證支持?，F(xiàn)在越來越多的實驗室關(guān)注動態(tài)藥品生產(chǎn)管理規(guī)范（cGMP）、良好實驗室規(guī)范(GLP)之類的法規(guī)。這些法規(guī)的目的主要是為了保證實驗室數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，并確保實驗室儀器（包括純水系統(tǒng)）的安裝、維護(hù)、校檢、以及運(yùn)行都是正確的。在這種情況下，是否具備純水設(shè)備驗證的認(rèn)證(OQ)方案、性目自認(rèn)證(PQ)的大綱、經(jīng)過校檢的儀器、產(chǎn)品質(zhì)量證書以及具有資質(zhì)的驗證人員都是必需的。