CN101665299B - Spf级实验动物饮用水纯水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种SPF级实验动物饮用水纯水器，包括预处理系统、反渗透制水系统、反渗透清洗系统、无菌水后处理系统、实验用纯水后处理系统和微电脑程序控制器，所有系统受微电脑程序控制器控制；进水通过预处理系统初步过滤后，进入反渗透制水系统制备纯水，反渗透清洗系统定期对反渗透制水系统进行清洗；制得的纯水输出后，一路通过实验用纯水后处理系统得到实验用纯水，另一路通过无菌水后处理系统得到SPF级实验动物饮用水，所述的无菌水后处理系统包含无菌水管路循环消毒系统。本发明通过对反渗透膜后处理方法的变化，同时使纯水器生产符合(SPF)级实验动物饮用水的标准和国家实验室用水标准的纯水。

Description

SPF级实验动物饮用水纯水器

技术领域

本发明属于纯水处理技术领域，涉及一种反渗透水处理装置，尤其是无特定病原体(SPF)级动物所需饮用水的纯水器。

背景技术

目前，反渗透(RO)设备生产的纯水作为高品质的生产工艺用水、生产设备配套用水和分析实验用水，大量用于制药、生物、化工、电子、电力等工业部门，以及大学、医院、科研院所、生物技术公司、各类检测中心等社会发展领域。

为小白鼠等实验动物提供高质量的无菌饮用水，是保证实验动物饲养环境安全的重要环节，但是作为提供无特定病原体(SPF)级实验动物饮用水的反渗透纯水器在国内尚属空白，目前大多数的实验动物饮用水多采用高温蒸馏的方法，这种方法不但可以去除水中的大量杂质，而且可以高温消毒，但其能量消耗巨大，并且生产纯水的速度较慢，所以应用有诸多不便；再者就是利用简易过滤设备进行纯水的生产，如专利号为94207115.8的实用新型专利，公开了一种除菌纯水器，主要采用的净化方法为多级膜过滤，且膜孔径逐级减小，来达到去除水中大部分重金属、有机物、细菌等杂质的目的，但这种装置并不是最有效的降低水中重金属、有机物、细菌等杂质装置，产出的纯水也无法达到(SPF)级实验动物饮用水的标准，且长期使用或长期停用情况下，膜表面都会滋生大量的细菌，无法继续提供无菌纯水。并且前两种设备都无法实时的检测水质，又由于其水质状况很不稳定，所以使用水者很难放心。另外，现阶段纯水器的滤材更换往往采用的是目测滤材的洁净度或者是根据压力差来决定滤材是否需要更换，这两种方法都需要纯水器实验室人员不时的主动去查看，无疑增加了实验室人员的工作量，不够人性化，除此之外，实验室往往在使用实验动物饮用水来喂养实验动物的同时也需要大量的符合国家实验室用水标准(GB6682-2008)的实验室用水，如果同时购买两种产水设备的话，无疑增加了实验室的开支，也造成了经费的浪费，

发明内容

本发明提供一种能长期、稳定、低耗能、高效率生产符合SPF级实验动物饮用水要求的无菌纯水生产设备，更大程度的降低水中重金属、有机物、细菌等杂质的功能；一台纯水器同时产出符合(SPF)级实验动物饮用水的标准和国家实验室用水标准(GB6682-2008)的纯水的功能。

一种SPF级实验动物饮用水纯水器，包括预处理系统、反渗透制水系统、反渗透清洗系统、无菌水管路循环消毒系统、无菌水后处理系统、实验用纯水后处理系统和微电脑程序控制器；所有系统受微电脑程序控制器控制。进水通过预处理系统初步过滤后，进入反渗透制水系统制备纯水，反渗透清洗系统定期对反渗透制水系统进行清洗；制得的纯水输入后，一路进入实验用纯水后处理系统，另一路进入无菌水后处理系统，所述的无菌水后处理系统包含无菌水管路循环消毒系统。

所述的预处理系统包括依次连接的第一压力开关、线绕滤芯、活性炭滤芯、聚丙烯短纤维(PP棉)滤芯和第二压力开关。线绕滤芯能有效地去除液体中的悬浮物、颗粒杂质、铁锈等；活性炭滤芯则具有良好的除氯、除臭、除有机化合物的性能；第三道过滤，由于采用了高精度(0.1μm)的聚丙烯短纤维(PP棉)滤芯，所以可以进一步的去除水中残余的杂质。

一般滤芯是否需要更换，是靠滤器进水端与出水端的压力差来判断的，若滤芯被严重污染，则水压将会有较大的损失，具体压力损失的大小和滤芯的污染程度成正比，根据这个原理，将预处理系统的前端和后端管路上分别安装两个压力开关，并且设定使两个压力开关接通的压力大小不同，打开前端的第一压力开关的压力要比后端的略大，这样有三种情况：1、当第一和第二压力开关都打开时，说明进水端水压正常，滤芯不需要更换；2、当第一和第二压力开关都关闭时，说明进水端水压不够高，可以设置LCD显示屏，系统在LCD上提示进水水压低；3、当第一压力开关打开，而后端的第二压力开关关闭时，说明滤芯已经被严重污染，系统会在LCD上提示用户更换滤芯，使纯水器具有了主动提示更换耗材的功能。

所述的反渗透制水系统包括电磁阀、高压泵、压力表、反渗透膜、第三压力开关和储水装置，通过利用反渗透技术来去除水中直径小于10nm的颗粒，反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中99％的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等水中杂质，反渗透系统具有产水水质好、可连续运行、产水水质稳定、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。

当反渗透膜使用一段时间后需要对其进行清洗，反渗透膜设有浓水排水管，正常状态下为了保证反渗透膜所产纯水的流量，浓水的流量是被限制的，但是发明人经长期研究和实践发现：当增加反渗透膜浓水的流量(完全不限制)时，反渗透膜的表面可以得到一定的清洗作用，这样可有效的提高反渗透系统产水水质。当需要反渗透清洗系统工作时，第一压力开关打开，微电脑控制系统会分别给第一电磁阀、浓水排水管路上的电磁阀和高压泵一个信号，使之接通，反渗透膜进行冲洗，微电脑控制器将在LCD屏幕上显示“反渗透膜清洗系统运行”。

所述的实验用纯水后处理系统包括电磁阀和终端过滤器，需要取水时，开启电磁阀，储水装置中的纯水经过终端过滤器后流出；系统的管路上设置电导率传感器和温度传感器，采集到的水质信息可以及时显示到LCD液晶显示器上。并且，通过电导率传感器采集到的信息可以判断反渗透膜的除盐率的状况，从而判断反渗透膜是否损坏，若电导率大于系统所设定的最低值，则系统将在LCD显示器上提示使用者更换反渗透膜。

所述的无菌水后处理系统包括紫外杀菌灯、超滤器、电磁阀和终端过滤器，开启电磁阀，储水装置中的纯水经过紫外杀菌灯、超滤器和终端过滤器后进一步纯化，达到SPF级用水要求，电磁阀前的管路上设置电阻率传感器，实时了解水质。系统中还设有第四压力开关，表征储水装置(压力水箱)的水压情况，当第四压力开关关闭时，水箱内无水，系统不能工作。

根据微生物生长规律，在超纯水装置运行期间，微生物并不容易在设备内部生长，微生物大量繁殖主要出现在设备停用超过一定时间和死水管路中，并且存在一个S型生长曲线。本发明在无菌水后处理系统中设置一无菌水管路循环消毒系统，能自动控制间歇停用时间并进行短时冲洗，有效防治内部微生物的生长污染。无菌水管路循环消毒系统的设置为：从储水装置输入的无菌水后处理系统的管路通过循环泵后到达紫外杀菌灯和超滤器，超滤器输出一循环管路通过单向阀后返回纯水储水装置。

微电脑程序控制器包括传感器、A/D、D/A转换器、扩展的并行接口以及执行机构等。通过微电脑程序控制器自动控制反渗透膜自动清洗、清洁循环管路、在线紫外灯杀菌、终端过滤器，实现超纯水输送管路系统间歇停用期间的自动定期消毒与清洁，有效防治微生物污染与水质变劣。

与现有技术相比，本发明采用无死角的管路设计和反渗透制水系统、反渗透清洗系统、无菌水管路循环清洗系统、无菌水后处理系统相结合，从根本上提升了实验室动物饮用水的品质，故障识别及耗材更换提示功能减少了使用者的工作量，降低了使用成本；LCD液晶显示直观、先进，可以使用户准确、明白的读取水质和系统的各项信息；反渗透清洗系统、无菌水管路循环消毒系统可在停用期间定时清洗或循环管路，从而有效抑制微生物的污染与水质变劣。通过对反渗透膜后处理方法的变化，同时使纯水器生产符合(SPF)级实验动物饮用水的标准和国家实验室用水标准(GB6682-2008)的纯水，实现“一机两用”的功能，节省了实验室的开支，相应国家倡导“节约型社会”的理念。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图；

其中：1、第一压力开关；2、线绕滤芯；3、活性炭滤芯；4、PP棉滤芯；5、第二压力开关；6、电磁阀；7、高压泵；8、压力表；9、反渗透膜；10、电磁阀；11、第三压力开关；12、储水装置；13、循环泵；14、第四压力开关；15、紫外杀菌器；16、超滤器；17、电阻率传感器；18、电磁阀；19、电导率传感器；20、温度传感器；21、电磁阀；22、单向阀；23、终端过滤器；24、终端过滤器

图2为本发明的微电脑程序控制器工作程序逻辑图。

具体实施方式

参照图1、图2，所述的纯水器包括预处理系统、反渗透制水系统、反渗透清洗系统、无菌水管路循环消毒系统、无菌水后处理系统、实验用纯水后处理系统、微电脑程序控制器。其中预处理系统包括第一压力开关1、线绕滤芯2、活性炭滤芯3、PP棉滤芯4、第二压力开关5；反渗透系统包括电磁阀6、高压泵7、压力表8、反渗透膜9、第三压力开关11、储水装置12；反渗透清洗系统包括高压泵7、反渗透膜9、电磁阀10；无菌水管路循环清洗系统包括循环泵13、第四压力开关14、紫外杀菌器15、超滤器16、单向阀22、循环管路等；无菌水后处理系统包括紫外杀菌器15、超滤器16、电磁阀18、终端过滤器23等；实验用纯水后处理系统包括电磁阀21、终端过滤器24等；微电脑程序控制器包括传感器、A/D，D/A转换器、扩展的并行接口以及执行机构。

本发明使用时，无论装置是否制水都要保持装置水、电接通状态。工作过程如下：

首先，反渗透系统的工作受到第一压力开关1和第三压力开关11的控制，当第一压力开关1打开、第三压力开关11关闭时，说明前端进水水压满足反渗透制水的水压要求且储水装置12(压力水箱)已经缺水，此时微电脑控制系统会分别给电磁阀6和高压泵7一个信号使之打开制水，此时第一压力开关1、线绕滤芯2、活性炭滤芯3、PP棉滤芯4、电磁阀6、高压泵7、压力表8、反渗透膜9、第三压力开关11均接通，反渗透制水系统会在第三压力开关11打开(即压力水箱已储满水)或第一压力开关1关闭(进水水压低于设定的正常工作水压)时停止工作且在LCD屏幕上显示“进水压力过低，系统无法工作”；另外压力表8的设置是为了便于专业工作人员维护时使用，通过压力表8，可以观察到RO膜9的操作压力，便于维护人员调节高压泵的出水端压力和判断其它故障；

第二，正常状态下为了保证反渗透膜所产纯水的流量，浓水的流量是被限制的，当增加反渗透膜浓水的流量(完全不限制)，反渗透膜的表面可以得到一定的清洗作用，这样可有效的提高反渗透系统产水水质。具体操作：本机设计为开机、用户自行按下“RO清洗”键或者间隔4小时反渗透清洗系统工作一次，时长为3分钟，由微电脑控制器控制，当反渗透清洗系统工作时，压力开关1打开，微电脑控制系统会分别给电磁阀6、电磁阀10和高压泵7一个信号使之接通，反渗透膜进行冲洗，微电脑控制器将在LCD屏幕上显示“反渗透膜清洗系统运行”；当第一压力开关1关闭(进水水压低于设定的正常工作水压)时，微电脑控制器将不运行膜冲洗程序且在LCD屏幕上显示“进水压力过低，系统无法工作”；

第三，无菌水管路循环消毒系统的原理是根据微生物生长规律，在超纯水装置运行期间，微生物并不容易在设备内部生长，微生物大量繁殖主要出现在设备停用超过一定时间和死水管路中，并且存在一个S型生长曲线。所以根据这一原理设计了循环管路，并在管路上增加了紫外线杀菌器15和超滤器16装置，增强了系统卫生等级。具体操作：本机设计为每隔4小时对无菌水管路后处理系统在线循环消毒5分钟，由微电脑控制器控制，当与上次循环消毒系统的工作时间间隔4小时或用户自行按下“消毒”键时循环消毒系统将开始工作，此时第四压力开关14打开，循环泵13、紫外杀菌器15启动，此时循环泵13、第四压力开关14、紫外杀菌器15、超滤器16、单向阀22均接通，清洗时长为5分钟，只有当第四压力开关14关闭(压力水箱缺水)时，无菌水管路循环消毒系统无法正常工作，此时系统将在LCD屏幕提示“水箱缺水”；

第四，无菌水后处理系统的工作由用户启动，当用户按下“无菌水”取水键时，电磁阀18、紫外杀菌器15打开，此时若第四压力开关14打开(压力水箱有水)，循环泵13将打开把压力水箱的水增压流经紫外杀菌器15、电阻率传感器17、终端过滤器23到达无菌水取水口，完成取水操作时用户只需再次按下“无菌水”取水键，电磁阀18立即关闭，进而微电脑控制器将给循环泵13、紫外杀菌器15一个停止信号，无菌水停止流出；若第四压力开关14(关闭压力水箱缺水)时，无菌水后处理系统将无法工作，此时系统将在LCD屏幕提示“水箱缺水”；无菌水流出时微电脑控制器将采集电阻率传感器17和温度传感器20所检测到的信息，显示在LCD屏幕上，用户既可了解实时的无菌水水质和温度信息，另外，在取水口上设置了精度为0.22μm的终端过滤器，进一步提高了无菌水水质；

第五，实验用纯水后处理系统的工作由用户启动，当用户按下“纯水”取水键时，电磁阀12打开，利用纯水储存系统12(压力水箱)的压力将水压出，完成取水操作时用户只需再次按下“纯水”取水键，电磁阀12立即关闭，纯水停止流出；纯水流出时微电脑控制器将采集电导率传感器19和温度传感器20所检测到的信息，显示在LCD屏幕上，用户既可了解实时的纯水水质和温度信息，另外，在取水口上设置了精度为0.22μm的终端过滤器，进一步提高了纯水水质；

第六，微电脑程序控制器包括传感器、A/D，D/A转换器、扩展的并行接口以及执行机构等。工作程序情况见图2。

此外，取水操作具有优先运行权，无论系统处于反渗透清洗或无菌水管路循环清洗，只要按下“纯水”或“无菌水”取水键，其他功能均中途暂停，直到完成取水操作再继续按内部程自动完成功能操作；在用户操作界面上安装了光感受器自动感知环境光线明暗，晚间液晶屏会自动打开背光灯。

Claims (4)

1.一种SPF级实验动物饮用水纯水器，包括预处理系统、反渗透制水系统、反渗透清洗系统、无菌水后处理系统、实验用纯水后处理系统和微电脑程序控制器，所有系统受微电脑程序控制器控制；其特征在于：进水通过预处理系统初步过滤后，进入反渗透制水系统制备纯水，反渗透清洗系统定期对反渗透制水系统进行清洗；制得的纯水输出后，一路通过实验用纯水后处理系统得到实验用纯水，另一路通过无菌水后处理系统得到SPF级实验动物饮用水，所述的无菌水后处理系统包含无菌水管路循环消毒系统、紫外杀菌器、超滤器、电磁阀和终端过滤器；

所述的预处理系统包括依次连接的第一压力开关、线绕滤芯、活性炭滤芯、聚丙烯短纤维滤芯和第二压力开关；

打开第一压力开关的压力要比第二压力开关大，

①当第一和第二压力开关都打开时，滤芯不需要更换；

②当第一和第二压力开关都关闭时，提示进水水压低；

③当第一压力开关打开，而第二压力开关关闭时，需要更换滤芯；所述的实验用纯水后处理系统包括电磁阀和终端过滤器。

2.如权利要求1所述的SPF级实验动物饮用水纯水器，其特征在于：所述的实验用纯水后处理系统的管路上设置电导率传感器和温度传感器。

3.如权利要求1所述的SPF级实验动物饮用水纯水器，其特征在于：所述的无菌水后处理系统设有第四压力开关。

4.如权利要求1所述的SPF级实验动物饮用水纯水器，其特征在于：所述的无菌水后处理系统设有循环泵，系统管路通过紫外杀菌器和超滤器后输出一循环管路，循环管路通过单向阀后返回储水装置，形成无菌水管路循环消毒系统。

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