摘要

在制藥純化水設(shè)備系統(tǒng)中， 微生物滋生是純化水、制藥用水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的主要因素。微生物的滋生除了工藝設(shè)計(jì)、制造材質(zhì)、管線布局等影響，還受純化水管道流速設(shè)計(jì)的影響。純化水管道的 流速并不是越大越好，而是需要分時(shí)段的設(shè)置不同的流速，同時(shí)也受管徑的影響。在此，水處理新視野（微信號(hào)：shuichuli100）探討純化水設(shè)備管道管經(jīng)及流速的設(shè)計(jì)！

一、制藥純化水設(shè)備系統(tǒng)管徑的設(shè)計(jì)

純化水輸送管道系統(tǒng)應(yīng)采取循環(huán)方式，所有使用點(diǎn)都處在這一個(gè)循環(huán)管道上，管道內(nèi)合理的流速設(shè)計(jì)有利控制微生物的生長(zhǎng)。純水泵以一定量的純化水送出以后，通 過(guò)循環(huán)管路到達(dá)各個(gè)使用點(diǎn)。當(dāng)輸送管為同一管徑時(shí)，隨著各使用點(diǎn)取水增加，越到管道后面，其管道內(nèi)的流量就越小，其流速也越小，存在低于最低設(shè)計(jì)流速的風(fēng) 險(xiǎn)，所以，循環(huán)管道使用同一直徑管道對(duì)制藥純化水設(shè)備系 統(tǒng)是不合適的。一設(shè)計(jì)選擇漸變縮小管徑，以便保證其后面管道也有較高的流速。但是，隨著用水負(fù)荷的變化，有時(shí)會(huì)因?yàn)樵谘h(huán)管道上會(huì)增加使用點(diǎn)，而漸變縮小 的管道又不能滿足使用點(diǎn)的流量。簡(jiǎn)化管道流速匹配設(shè)計(jì)，常常把循環(huán)管道直徑設(shè)計(jì)成二個(gè)管徑，所有使用點(diǎn)前設(shè)計(jì)成一個(gè)較大直徑的管道，最后一個(gè)使用點(diǎn)以后設(shè) 計(jì)成較小管徑的管道，這段管道我們稱(chēng)之為回水管道。

二、制藥純化水設(shè)備流速的設(shè)計(jì)

流體在管道內(nèi)流動(dòng)，從流體力學(xué)上可分成二種流動(dòng)狀態(tài)，一種稱(chēng)之為層流（滯留），流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)跡線成軸向有條不紊運(yùn)動(dòng)，流體處于這樣的流動(dòng)狀態(tài)下其雷諾數(shù) （Re）小于2300。另一種稱(chēng)之為湍流，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)跡線不僅有軸向流動(dòng)，同時(shí)又有徑向流動(dòng)，流體處于這樣的流動(dòng)狀態(tài)下其雷諾數(shù)大于4000。流體的 雷諾數(shù)處于2300~4000 時(shí)，其流動(dòng)狀態(tài)為過(guò)渡狀態(tài)，也稱(chēng)之為不穩(wěn)定狀態(tài)。只有流體真正處于穩(wěn)定的湍流狀態(tài)下，流體中的質(zhì)點(diǎn)才不至于停留在管壁上，由于微生物的分子量要比水分子量 大得多，所以雷諾數(shù)大于10000 是設(shè)計(jì)制藥純化水設(shè)備管道管徑的必需達(dá)到的條件，此時(shí)，在管壁上不易形成生物膜。

ISPE指南中指出防 止?fàn)I養(yǎng)物聚集和細(xì)菌黏附在管壁所需要的流速要超過(guò)3ft/s 或雷諾數(shù)大于湍流值。但水處理新視野（微信號(hào)：shuichuli100）認(rèn)為，在制藥純化水設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中，這個(gè)流速并不是最合適的。當(dāng)在大量用水的生產(chǎn)期間，保證管道中大于3ft/s 流速或更高流速很容易做到，但是在不生產(chǎn)期間或低流量運(yùn)行時(shí)，由于送出水管管徑較大，在回水管道中的流速到達(dá)了水流速的上限時(shí)，送出水管的流速可能達(dá)不到 3ft/s。統(tǒng)計(jì)表明在低于3ft/s 的流速，雷諾數(shù)達(dá)到20000 以上的較低流速在全球許多大的制藥公司普遍采用，并能保證管道中不利于微生物附著生長(zhǎng)的狀態(tài)。因此，以20000 雷諾數(shù)以上為目標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì)送、回水管道的管徑和流量更符合實(shí)際的需要。

通過(guò)以上水處理新視野（微信號(hào)：shuichuli100）對(duì)純化水設(shè)備管徑及流速設(shè)計(jì)的探討，可以知曉純化水設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行遵循ISPE的3ft/t并不是最合適的，也就是說(shuō)在制藥企業(yè)在實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候，可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)純化水設(shè)備進(jìn)行一定的優(yōu)化調(diào)整。