ระบบจ่ายน้ำและระบายน้ำสำหรับห้องปฏิบัติการทางการแพทย์

ระบบประปาและการระบายน้ำในห้องปฏิบัติการเป็นระบบที่ออกแบบมาเป็นพิเศษโดยอ้างอิงจากระบบประปาและการระบายน้ำของอาคาร มีลักษณะเด่นที่การออกแบบไม่เป็นมาตรฐานและมีรูปแบบการจัดวางที่ยืดหยุ่นได้หลากหลาย

การออกแบบระบบประปาและการระบายน้ำในห้องปฏิบัติการจะเสร็จสิ้นก่อนการออกแบบทางวิศวกรรมสถาปัตยกรรม เป็นผลิตภัณฑ์บูรณาการร่วมกับงานก่อสร้างอาคารและระบบประปา-การระบายน้ำของอาคาร ดังนั้น การออกแบบจะต้องได้รับการกำหนดโดยผู้เชี่ยวชาญตามความต้องการด้านประปาและการระบายน้ำของโต๊ะปฏิบัติการที่ติดตั้งในห้องปฏิบัติการ หลังจากนั้นจึงจะออกแบบผังการประปาและการระบายน้ำโดยรวมของโครงการ

I. ระบบประปา

ในฐานะที่เป็นฐานสำคัญสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ความปลอดภัยและสุขอนามัยในห้องปฏิบัติการมีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งห้องปฏิบัติการพิเศษ เช่น ห้องปฏิบัติการวิจัยไวรัสติดเชื้อทางการแพทย์และห้องปฏิบัติการชีวภาพ ซึ่งความปลอดภัยมีความสำคัญมากยิ่งขึ้น และบทบาทของระบบประปาและการระบายน้ำ ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ของการทดลอง จะต้องไม่ถูกประเมินต่ำเกินไป ระบบประปาในห้องปฏิบัติการประกอบด้วยระบบน้ำใช้ในกระบวนการห้องปฏิบัติการ ระบบน้ำใช้ในครัวเรือน และระบบน้ำดับเพลิง น้ำใช้ในกระบวนการห้องปฏิบัติการแบ่งออกเป็นน้ำห้องปฏิบัติการทั่วไปและน้ำบริสุทธิ์สำหรับห้องปฏิบัติการ ระบบน้ำบริสุทธิ์สำหรับห้องปฏิบัติการเป็นระบบประปาที่เป็นอิสระ ระบบน้ำใช้ในครัวเรือนและระบบน้ำดับเพลิงสอดคล้องกับระบบประปาของอาคารทั่วไป และโดยปกติสามารถรวมเข้ากับระบบน้ำห้องปฏิบัติการทั่วไปเป็นระบบเดียวได้

ห้องปฏิบัติการแต่ละแห่งมีความต้องการน้ำห้องปฏิบัติการที่แตกต่างกัน คุณภาพของน้ำหล่อเย็นหมุนเวียนสำหรับเครื่องมือห้องปฏิบัติการจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดคุณภาพน้ำที่แตกต่างกันของเครื่องมือแต่ละประเภท ห้องปฏิบัติการที่ทำการทดลองด้วยกรดแก่ ด่างแก่ หรือของเหลวที่เป็นพิษสูง ซึ่งมีความเป็นไปได้ที่จะกระเด็นหรือระเบิด จะต้องติดตั้งสิ่งอำนวยความสะดวกฝักบัวฉุกเฉินไว้ใกล้เคียง เมื่อระดับหัวน้ำที่ปล่อยจากอ่างล้างตาฉุกเฉินสูงเกิน 1 เมตร จะต้องใช้มาตรการลดแรงดัน ก๊อกน้ำในห้องปฏิบัติการประเภทที่ 2 จะต้องใช้สวิตช์แบบเหยียบเท้า แบบกดด้วยข้อศอก หรือแบบเซ็นเซอร์ หัวก๊อกดับเพลิงในอาคารจะต้องตั้งอยู่ในโซนสะอาด จุดเข้าท่อของระบบประปาโดยปกติควรตั้งอยู่ในโซนสะอาด โดยใช้เครือข่ายประปาแบบจ่ายน้ำจากบนลงล่าง (upfeed)

ระบบน้ำดับเพลิงในอาคารประกอบด้วยระบบดับเพลิงทั่วไป ระบบประปาสปริงเกลอร์อัตโนมัติ และระบบประปาม่านน้ำ อาคารเช่น อาคารห้องปฏิบัติการและโกดังจะต้องมีระบบประปาดับเพลิงภายนอกอาคารเมื่อจำเป็น ซึ่งประกอบด้วยท่อน้ำดับเพลิงภายนอก หัวก๊อกดับเพลิงภายนอก ปั๊มดับเพลิง ฯลฯ ดูรูปที่ 6-44 และ 6-45

II. วิธีการประปา

ห้องปฏิบัติการทั่วไปมักต้องการท่อประปาเข้าอาคารเพียงท่อเดียวเท่านั้น อย่างไรก็ตาม หากอุปกรณ์ของอาคารห้องปฏิบัติการขนาดใหญ่ต้องการการจ่ายน้ำที่ปลอดภัย ควรติดตั้งท่อประปาเข้าอาคารสองท่อ ท่อประปาเข้าอาคารท่อเดียวมักจะเข้าสู่อาคารห้องปฏิบัติการจากส่วนกลางของอาคาร เพื่อให้แรงดันน้ำสมดุลยิ่งขึ้น หากมีท่อประปาเข้าอาคารสองท่อ มักจะเข้าจากด้านต่างๆ ของอาคารห้องปฏิบัติการ หากในสถานการณ์พิเศษสามารถเข้าได้จากด้านเดียวกันเท่านั้น จะต้องรักษาระยะห่างขนาดใหญ่ระหว่างท่อประปาเข้าอาคาร ไม่น้อยกว่า 10 เมตร และต้องติดตั้งวาล์วบนเครือข่ายท่อจ่ายน้ำที่เชื่อมต่อท่อประปาเข้าอาคารทั้งสองท่อ เพื่อให้สามารถรักษาการจ่ายน้ำที่ปลอดภัยได้แม้จะเกิดความผิดพลาดในส่วนใดส่วนหนึ่ง ท่อประปาเข้าอาคารควรนำเข้าจากตำแหน่งที่มีการใช้น้ำมากกว่า นอกจากนี้ ควรจัดเรียงท่อจ่ายน้ำภายในห้องปฏิบัติการอย่างสมเหตุสมผล เพื่ออำนวยความสะดวกในการบำรุงรักษาท่อ เส้นทางท่อภายในควรสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และหลีกเลี่ยงการไขว้กัน ทำให้การจ่ายน้ำปลอดภัยและน่าเชื่อถือยิ่งขึ้น ท่อในห้องปฏิบัติการทั่วไปมักจะเดินแบบเปิดเผยตามแนวระเบียง

[รูป: รูปที่ 6-44 “แผนภาพจ่ายน้ำห้องปฏิบัติการ” — แผนผังจ่ายน้ำ/การจัดวางจุดใช้น้ำของห้องปฏิบัติการ (มาตราส่วนประมาณ 1:100) ประกอบด้วยเส้นโครงร่างแผนผังอาคาร พาร์ติชันห้อง จุดใช้น้ำ เส้นทางท่อจ่ายน้ำ เส้นบอกขนาด และหมายเลขแกน]

รูปที่ 6-44 แผนภาพจ่ายน้ำห้องปฏิบัติการ

[รูป: รูปที่ 6-45 “แผนภาพระบบจ่ายน้ำห้องปฏิบัติการ” — ประกอบด้วย “แผนภาพระบบจ่ายน้ำ 1:100” (ภาพแอกโซโนเมตริก) และ “แผนภาพระบบผลิตน้ำ 1:100” แสดงท่อยืนจ่าย/ผลิตน้ำ ท่อหลัก ท่อสาขา วาล์ว จุดเชื่อมต่อที่จุดใช้น้ำ เส้นทางท่อ และความสัมพันธ์ของระดับความสูง]

รูปที่ 6-45 แผนภาพระบบจ่ายน้ำห้องปฏิบัติการ

ผนัง เพดาน หรือมุมเสาแบบการเดินท่อเปิดเผย ซึ่งสะดวกต่อการสังเกตแต่สะสมฝุ่นได้ง่าย ดังนั้น ในห้องปฏิบัติการที่มีข้อกำหนดด้านความปลอดภัยค่อนข้างสูง มักนิยมการติดตั้งแบบซ่อนมากกว่า โดยวางท่อในปล่องท่อ เพดาน ร่องท่อ หรืออุโมงค์ท่อรวม สิ่งที่ควรทราบคือ ท่อซ่อนทั้งหมดควรมีช่องเปิดสำหรับเข้าถึงที่ตำแหน่งวาล์วควบคุม เพื่ออำนวยความสะดวกในการซ่อมแซมความผิดพลาด ท่อจ่ายน้ำใช้สอยทั่วไปมักตั้งอยู่ในโซนสะอาด สำหรับการนำท่อเข้าของระบบจ่ายน้ำของห้องปฏิบัติการกัมมันตรังสี เครือข่ายจ่ายน้ำมักใช้การจัดเรียงแบบจากบนลงล่าง (จ่ายน้ำขึ้น) ในกรณีที่ท่อเดินจากโซนสะอาดไปยังอุปกรณ์ในโซนปนเปื้อน เช่น กล่องถุงมือ ตู้ดูดควัน และฝักบัว อาจเกิดการปนเปื้อนได้ ดังนั้น ควรจ่ายน้ำผ่านถังพักน้ำขาดการเชื่อมต่อเฉพาะที่

ความจุและความสูงของถังพักน้ำขาดการเชื่อมต่อควรเหมาะสม และควรเพิ่มอุปกรณ์เพิ่มแรงดันหากจำเป็น อีกทางเลือกหนึ่ง ที่จุดเชื่อมต่อระหว่างโซนที่มีระดับรังสีต่างกัน สามารถติดตั้งวาล์วปิดแยกส่วนที่ปลายท่อแต่ละด้าน โดยมีท่อสาขาเชื่อมต่อระหว่างวาล์วทั้งสอง เมื่อไม่ได้ใช้งานท่อ ให้ปิดวาล์วปิดแยกส่วนและเปิดวาล์วระบายน้ำเพื่อเทน้ำที่ค้างอยู่ออก สำหรับห้องปฏิบัติการเคมีรังสีขนาดเล็ก สามารถติดตั้งวาล์วกันไหลย้อนบนท่อก่อนเข้าสู่โซนปนเปื้อนเพื่อป้องกันการปนเปื้อน ระบบจ่ายน้ำของห้องปฏิบัติการจะต้องรับประกันแรงดัน คุณภาพน้ำ และปริมาณน้ำที่จำเป็น สำหรับอาคารห้องปฏิบัติการสูงขนาดใหญ่ เมื่อเครือข่ายภายนอกอาคารไม่สามารถตอบสนองความต้องการน้ำของห้องปฏิบัติการชั้นบนได้ หรือเมื่อแรงดันของเครือข่ายภายนอกอาคารไม่เพียงพอเป็นช่วงๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อรับประกันการจ่ายน้ำที่ปลอดภัยสำหรับห้องปฏิบัติการ จะต้องจัดเตรียมอุปกรณ์เพิ่มแรงดันเฉพาะที่ หรือถังเก็บน้ำบนหลังคาและปั๊มสำหรับใช้งานเฉพาะห้องปฏิบัติการชั้นบน ฝักบัวชำระล้างฉุกเฉินและอ่างล้างตาฉุกเฉินจะต้องมีให้ใช้งาน โดยมีอัตราการไหลของน้ำมากเพียงพอและวาล์วเปิดเร็ว วิธีการจ่ายน้ำทั่วไปมีดังนี้

1. ระบบจ่ายน้ำโดยตรง โดยทั่วไปสามารถเลือกใช้วิธีจ่ายน้ำโดยตรงได้ในกรณีที่ห้องปฏิบัติการมีจำนวนชั้นน้อย และมีแรงดันน้ำรวมถึงปริมาณน้ำเพียงพอ วิธีนี้ไม่จำเป็นต้องติดตั้งปั๊มเพิ่มแรงดันภายในอาคาร และโดยปกติระบบจะเชื่อมต่อเข้ากับเครือข่ายจ่ายน้ำภายนอกอาคาร

2. ระบบจ่ายน้ำด้วยถังเก็บน้ำสูง สามารถใช้วิธีนี้ได้ในช่วงเวลาที่มีการใช้น้ำสูงสุด ซึ่งแรงดันในเครือข่ายน้ำภายนอกอาคารลดลงจนไม่สามารถตอบสนองความต้องการใช้น้ำของชั้นบนได้ หรือในกรณีที่แรงดันเครือข่ายน้ำภายนอกอาคารไม่เพียงพอเป็นช่วงเวลา

3. ระบบจ่ายน้ำด้วยปั๊มเพิ่มแรงดัน สามารถใช้วิธีนี้ได้เมื่อแรงดันของเครือข่ายน้ำภายนอกอาคารต่ำกว่าแรงดันที่ต้องการสำหรับน้ำใช้ในห้องปฏิบัติการ น้ำใช้ในชีวิตประจำวัน และน้ำสำหรับระบบป้องกันอัคคีภัย

ความต้องการสิ่งอำนวยความสะดวกระบบจ่ายน้ำและระบายน้ำสำหรับห้องปฏิบัติการระดับต่างๆ:

1. BSL-1: แต่ละห้องปฏิบัติการต้องมีอ่างล้างมือติดตั้งอยู่ใกล้ทางออก

2. BSL-2: แต่ละห้องปฏิบัติการต้องมีอ่างล้างมือติดตั้งอยู่ใกล้ทางออก และต้องจัดเตรียมอุปกรณ์ล้างตา อุปกรณ์ฝักบัวฉุกเฉิน ฯลฯ ไว้ให้บริการ

3. BSL-3: ต้องจัดเตรียมสิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับล้างมือไว้ที่ทางออกของเขตกึ่งปนเปื้อนและเขตปนเปื้อน ระบบจ่ายน้ำต้องติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันน้ำไหลย้อน และใช้วาล์วจ่ายน้ำแบบไม่ใช้มือ (แบบไม่ต้องสัมผัส) ต้องจัดเตรียมห้องอาบน้ำไว้ในเขตสะอาด และจัดเตรียมอุปกรณ์ฝักบัวฆ่าเชื้อฉุกเฉินไว้ในเขตกึ่งปนเปื้อนเมื่อมีความจำเป็น ห้ามติดตั้งท่อระบายน้ำพื้นภายในห้องปฏิบัติการหลัก ระบบระบายน้ำของเขตกึ่งปนเปื้อนและเขตปนเปื้อนต้องแยกออกจากระบบระบายน้ำอื่นๆ อย่างสมบูรณ์ รวบรวมผ่านท่อเฉพาะเข้าสู่อุปกรณ์แยกอิสระ แล้วจึงผ่านการฆ่าเชื้อและทำให้ปราศจากเชื้อ

III. ระบบระบายน้ำ

ระบบระบายน้ำของห้องปฏิบัติการได้รับการกำหนดค่าตามส่วนประกอบ คุณสมบัติ ปริมาณการไหล และรูปแบบการปล่อยของน้ำเสียที่ปล่อยออกมาจากห้องปฏิบัติการ น้ำหล่อเย็นที่ปล่อยออกจากอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการ หรือน้ำเสียอื่นๆ ที่มีเพียงสารแขวนลอยหรือสารคอลลอยด์ที่ไม่เป็นอันตราย ไม่จำเป็นต้องผ่านการบำบัด และสามารถปล่อยไปยังเครือข่ายระบายน้ำภายนอกอาคารได้โดยตรง น้ำเสียที่มีส่วนประกอบหลายชนิดหรือมีสารพิษและสารอันตราย ซึ่งอาจทำปฏิกิริยาต่อกัน ทำลายท่อ หรือก่อให้เกิดอุบัติเหตุ จะต้องแยกออกจากน้ำเสียจากการใช้ชีวิตประจำวัน และปล่อยผ่านท่อเฉพาะไปยังถังฆ่าเชื้อเพื่อทำการฆ่าเชื้อแบบรวมศูนย์ ของเสียเหลวประเภทตัวทำละลายที่ค่อนข้างบริสุทธิ์หรือรีเอเจนต์พิษ ควรได้รับการบำบัดก่อนปล่อยออกมา น้ำเสียที่ปล่อยออกมาเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่จะต้องได้รับการบำบัดตามความเหมาะสม โดยจะถูกจัดการเป็นของเสียทางการแพทย์ประเภทเคมี และห้ามปล่อยลงในสถานีบำบัดน้ำเสียโดยตรง การจัดวางท่อระบายน้ำก็จำเป็นต้องมีความสมเหตุสมผลเช่นกัน โดยให้มีจำนวนจุดโค้งน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อ ป้องกันการอุดตันจากสิ่งเจือปน และการจัดวางควรกระจุกตัวค่อนข้างมากเพื่ออำนวยความสะดวกในการบำรุงรักษาหลังเกิดความเสียหาย ท่อระบายน้ำควรเดินตามทางเดิน มุมเสา ผนัง เพดาน ฯลฯ แต่ต้องระมัดระวังอย่าให้ท่อผ่านห้องปฏิบัติการที่มีข้อกำหนดด้านความปลอดภัยสูง เช่น ห้องเครื่องมือวัดความแม่นยำ ท่อหลักควรจัดวางให้ใกล้เคียงกับอุปกรณ์ที่มีปริมาณการระบายน้ำมากที่สุดเท่าที่จะทำได้ ห้องปฏิบัติการขนาดเล็กที่มีปริมาณน้ำเสียน้อยอาจใช้ระบบระบายน้ำเดี่ยว อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่ปริมาณน้ำเสียน้อยแต่มีความเข้มข้นสูง สามารถเก็บน้ำเสียไว้ในภาชนะเฉพาะทาง แล้วส่งไปยังพื้นที่จัดเก็บน้ำเสียหรือบำบัดตามความเหมาะสม น้ำเสียกัมมันตรังสีที่ปล่อยออกมาต้องได้รับการบำบัดพิเศษ: หลังจากไอโซโทปสลายตัวแล้ว ให้ดำเนินการเป็นน้ำเสียทางการแพทย์; ห้ามให้น้ำเสียผ่านเขตสะอาด และต้องระบายจากเขตสะอาดไปยังเขตปนเปื้อนเพื่อหลีกเลี่ยงการแพร่กระจายของการปนเปื้อน หากระดับรังสีสูง ต้องจัดเตรียมรางระบายน้ำ บ่อ และช่องท่อเฉพาะทาง รวมถึงมาตรการป้องกันที่จำเป็น หากน้ำเสียกัมมันตรังสีมีฤทธิ์กัดกร่อน ต้องเลือกวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนที่เหมาะสมสำหรับท่อเพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนและการรั่วไหล โดยทั่วไป รางท่อสามารถก่อด้วยอิฐ; ในพื้นที่ที่ต้องการการป้องกันหรือระดับน้ำใต้ดินสูง ต้องใช้คอนกรีต วัสดุบุผิวรางท่อใช้ปูนฉาบ เหล็กคาร์บอน หรือแผ่นเหล็กสเตนเลส แล้วทาสีป้องกันสนิม ดูรูปที่ 6-46 และ 6-47

[รูป: แผนผังการระบายน้ำพื้นห้องปฏิบัติการ (ภาพวาด CAD สี) แสดงเลย์เอาต์และจุดระบายน้ำของห้องทำงานต่างๆ ในแผนกห้องปฏิบัติการทางคลินิก; ป้ายกำกับห้อง ได้แก่: ห้องเครื่องจักรระบบอากาศบริสุทธิ์, ห้องเก็บของ, เขตห้องปฏิบัติการภูมิคุ้มกันวิทยาเอชไอวี, เขตวิเคราะห์ผลิตภัณฑ์, เขตขยายพันธุ์, เขตเตรียมตัวอย่าง, เขตเตรียมสารทดสอบ, ห้องล้าง, เขตบัฟเฟอร์, เขตเตรียมการ, ทางเดินเฉพาะ, ห้องเพาะเชื้อและเพาะเลี้ยง, ห้องตรวจเสมหะ, ห้องตรวจของเหลวในร่างกาย, ห้องระบุชนิด, ห้องปลอดเชื้อ, ห้องฆ่าเชื้อ, ห้องเจาะเลือด, เขตเครื่องมือขนาดใหญ่ตั้งพื้น, ชีวเคมี, ภูมิคุ้มกันวิทยา, โลหิตวิทยา, การตรวจทางคลินิก, เขตรอคิว, ห้องเปลี่ยนเสื้อผ้าผู้หญิง/ผู้ชาย, ห้องผลิตน้ำ, เครื่องสำรองไฟฟ้า UPS, ห้องเย็นเก็บของ, ห้องเก็บตัวอย่าง, ห้องวินิจฉัยโมเลกุลเชื้อโรค, ห้องปฏิบัติการจับคู่เนื้อเยื่อ, ห้องเซลล์, ห้องตรวจธาตุปริมาณน้อย, ห้องแปรรูปตัวอย่าง, ห้องเจาะเลือดวีไอพี, เขตออกรายงาน, ห้องประชุม, ห้องเก็บเอกสาร, สำนักงานแผนกห้องปฏิบัติการ, ห้องทำงานผู้อำนวยการ, ห้องเวร ฯลฯ]

รูปที่ 6-46 แบบแปลนระบบระบายน้ำห้องปฏิบัติการ

[รูป: แผนภาพแอกโซโนเมตริกของระบบระบายน้ำห้องปฏิบัติการ มีป้ายกำกับเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ เช่น De50/De75/De110 สัญลักษณ์ความลาดเอียงและระดับความสูง ท่อสาขา/ท่อแนวตั้ง ท่อระบายน้ำพื้นและช่องทำความสะอาดท่อ; มีชื่อเรื่องในภาพว่า “แผนภาพระบบระบายน้ำ มาตราส่วน 1:100”]

รูปที่ 6-47 แผนภาพระบบระบายน้ำห้องปฏิบัติการ

1. องค์ประกอบและอันตรายของน้ำเสีย

น้ำเสียที่เกิดจากห้องปฏิบัติการ ได้แก่ ตัวอย่างส่วนเกิน สารตกค้างจากตัวอย่างวิเคราะห์ สารละลายสต็อกที่หมดอายุและสารละลายล้าง และน้ำชะล้างจำนวนมาก รายการวิเคราะห์ประจำเกือบทั้งหมดมีปัญหามลพิษจากน้ำเสียในระดับที่แตกต่างกัน องค์ประกอบของน้ำเสียนี้มีความหลากหลายครอบคลุมทุกประเภท ทั้งสารอินทรีย์ที่พบบ่อยที่สุด ไอออนโลหะหนัก และจุลินทรีย์ที่เป็นอันตราย รวมถึงไซยาไนด์ที่ค่อนข้างหายากซึ่งต้องได้รับการบำบัดแยกต่างหาก; แบคทีเรีย สารพิษ ฯลฯ ต้องได้รับการฆ่าเชื้อ

เมื่อน้ำเสียที่มีโลหะหนักเกินมาตรฐานถูกปล่อยลงสู่แหล่งน้ำสะอาดปลายทาง จะทำให้แหล่งน้ำในบริเวณกว้างปนเปื้อน; เนื่องจากน้ำที่ปนเปื้อนโลหะหนักดังกล่าวไม่มีความแตกต่างจากน้ำปกติทั้งด้านสีและกลิ่น เมื่อถูกนำไปใช้ชลประทาน ดินและพืชผลก็จะปนเปื้อนโลหะหนักอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ผู้ที่รับประทานพืชผลที่ปลูกในดินที่ปนเปื้อนโลหะหนักมักได้รับพิษโลหะหนักได้ง่าย

2. วิธีการบำบัดน้ำเสีย

โดยทั่วไปมีวิธีการบำบัด 3 ประเภท ได้แก่ วิธีทางกายภาพ วิธีทางเคมี และวิธีทางชีวภาพ วิธีทางกายภาพใช้การทำงานทางกายภาพเป็นหลักในการแยกสารแขวนลอยออกจากน้ำเสีย วิธีทางเคมีใช้ปฏิกิริยาเคมีเป็นหลักในการบำบัดสารที่ละลายน้ำหรือสารคอลลอยด์ในน้ำเสีย ส่วนวิธีทางชีวภาพจะกำจัดสารอินทรีย์คอลลอยด์และสารอินทรีย์ที่ละลายน้ำออกจากน้ำเสีย วิธีการบำบัดพื้นฐานทั้งสามแบบนี้แต่ละแบบมีลักษณะเฉพาะและเงื่อนไขการใช้งานของตัวเอง ก่อนที่น้ำเสียจะถูกปล่อยเข้าสู่เครือข่ายท่อระบายน้ำของเทศบาล จะต้องกำหนดระดับการบำบัดตามข้อกำหนดการปล่อยน้ำทิ้ง โดยคำนึงถึงความสามารถในการชำระล้างตัวเองของแหล่งน้ำรับน้ำทิ้ง ภาระที่ยอมรับได้ของแหล่งน้ำ กล่าวคือ ความเข้มข้นสูงสุดของสารที่ยอมให้ปล่อยลงสู่แหล่งน้ำ มักกำหนดจากดัชนีชี้วัดสารอันตรายและปริมาณออกซิเจนละลายน้ำ

2.1 การบำบัดน้ำเสียที่เป็นกรด

ทำให้เป็นกลางด้วยน้ำเสียที่เป็นด่าง เพื่อให้ค่าพีเอชของน้ำเสียผสมเข้าใกล้ภาวะเป็นกลาง เติมสารทำให้เป็นกลางลงในน้ำเสียที่เป็นกรด หรือกรองน้ำเสียที่เป็นกรดผ่านเตียงกรองด่างเพื่อทำให้เป็นกลาง

2.2 การบำบัดน้ำเสียที่เป็นด่าง

ทำให้เป็นกลางด้วยน้ำเสียที่เป็นกรด เติมสารทำให้เป็นกลางชนิดกรดลงในน้ำเสียที่เป็นด่าง

ฉีดก๊าซไอเสีย (ก๊าซกรด เช่น คาร์บอนไดออกไซด์หรือซัลเฟอร์ไดออกไซด์) เข้าไปในน้ำเสียที่เป็นด่าง หรือใช้คาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายในน้ำเพื่อทำให้น้ำเสียที่เป็นด่างเป็นกลาง

2.3 การบำบัดของเสียเหลวผสม

ใช้กระบวนการ “การทำให้คุณภาพน้ำเป็นเนื้อเดียวกัน + การกรองทำให้เป็นกลาง — การตกตะกอนทำให้เป็นกลาง — อิเล็กโทรไลซิสภายในแบบการแทนที่ — ถังดูดซับทางชีวภาพ — ถังตกตะกอนร่วมกับถังเก็บน้ำใส” ในการบำบัดน้ำเสีย เพื่อปกป้องระบบควบคุมพีเอชออนไลน์ ใช้เทคโนโลยีการกรองทำให้เป็นกลางเพื่อรับประกันว่าน้ำเสียกรดและน้ำเสียด่างจะเป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยน้ำทิ้งได้อย่างเสถียร และช่วยประหยัดการใช้สารเคมี ใช้วัสดุบรรจุแบบผสมในการยึดตรึงตะกอนน้ำเสีย ขั้นตอนการฆ่าเชื้อใช้เครื่องกำเนิดโอโซนรุ่นล้ำสมัย ส่วนการย่อยสลายตะกอนน้ำเสียใช้ตัวกระจายน้ำแบบพัลส์เพื่อลดปริมาณตะกอนน้ำเสีย กระบวนการนี้สามารถย่อยสลายสารอินทรีย์เชิงซ้อนและบำบัดผลกระทบของสารเคมีในน้ำเสียห้องปฏิบัติการได้อย่างเสถียร อีกทั้งกระบวนการนี้ยังมีค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานต่ำ การจัดการสะดวก และมีขอบเขตการใช้งานที่กว้าง

ผ่านการจัดวางอย่างสมเหตุสมผล ทำให้พื้นที่ใช้สอยมีขนาดเล็กที่สุด ด้วยการออกแบบภูมิทัศน์ที่ดี สถานีบำบัดน้ำเสียจึงถูกวางแผนอย่างสมเหตุสมผลให้กลายเป็นจุดเด่นภายในศูนย์ห้องปฏิบัติการ

2.4 การบำบัดน้ำเสียพิเศษ

น้ำเสียที่มีส่วนผสมของเรดิโอนิวไคลด์จะต้องแบ่งประเภทตามค่าครึ่งชีวิตของนิวไคลด์ เป็นน้ำเสียเรดิโอนิวไคลด์อายุครึ่งชีวิตยาวและน้ำเสียเรดิโอนิวไคลด์อายุครึ่งชีวิตสั้น ซึ่งจะต้องบำบัดแยกกัน สำหรับน้ำเสียที่มีเรดิโอนิวไคลด์อายุครึ่งชีวิตยาวที่มีความเข้มข้นกัมมันตรังสีค่อนข้างสูง จะต้องเก็บรวบรวมน้ำเสียแบบรวมศูนย์ เมื่อสะสมได้ปริมาณหนึ่งแล้ว จึงบำบัดด้วยวิธีการชำระบริสุทธิ์ และสารเข้มข้นปริมาณเล็กน้อยที่เกิดขึ้นระหว่างการชำระบริสุทธิ์สามารถบำบัดด้วยวิธีการทำให้เป็นของแข็ง น้ำเสียเรดิโอนิวไคลด์อายุครึ่งชีวิตสั้นจะต้องบำบัดด้วยวิธีการเก็บกัก การบำบัดน้ำเสียที่มีส่วนผสมของเรดิโอนิวไคลด์จะต้องสอดคล้องกับ GB 8703-88 กฎข้อบังคับว่าด้วยการป้องกันรังสี ฉบับปัจจุบัน น้ำเสียจากห้องปฏิบัติการระดับความปลอดภัยทางชีวภาพระดับ 4 และระดับ 3 จะต้องผ่านการฆ่าเชื้อ หลังการบำบัด น้ำเสียจะต้องสอดคล้องกับ มาตรฐานการปล่อยน้ำเสียโรงพยาบาล ดูรูปที่ 6-48 [รูป: แผนภาพกระบวนการบำบัดน้ำเสีย ลำดับกระบวนการคือ: น้ำเสียจากห้องปฏิบัติการ → ถังทำให้คุณภาพน้ำเป็นเนื้อเดียวกัน → ถังกรองทำให้เป็นกลาง → ถังทำให้เป็นกลาง (เชื่อมต่อกับโบลเวอร์ ทำหน้าที่เติมกรดและด่าง) → ถังตกตะกอน (ตะกอนถูกปล่อยไปยังถังย่อยสลายและข้นตะกอน) → ถังเปลี่ยนถ่ายอิเล็กโทรไลซิสภายใน → ถังดูดซับชีวภาพ → ถังฆ่าเชื้อ (โอโซนจัดหาโดยเครื่องกำเนิดโอโซน) → ถังน้ำใส → การปล่อยน้ำที่เป็นไปตามมาตรฐาน หมายเหตุในรูป: สิ่งคัดกรองและตะกอนจะถูกฆ่าเชื้อ จากนั้นขนส่งออกไปพร้อมกับของเสียอันตรายเพื่อกำจัดอย่างไม่เป็นอันตราย]

รูปที่ 6-48 กระบวนการบำบัดน้ำเสีย

IV. ข้อควรระวังในการออกแบบระบบประปาและการระบายน้ำ

1. ระบบประปาและการระบายน้ำของห้องปฏิบัติการต้องได้รับการออกแบบอย่างมีหลักวิทยาศาสตร์ เพื่อให้แน่ใจว่าแหล่งน้ำไม่ปนเปื้อน หากแหล่งน้ำของห้องปฏิบัติการและน้ำดื่มแตกต่างกัน ต้องติดฉลากแยกก๊อกน้ำดื่มและก๊อกน้ำห้องปฏิบัติการ เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน

2. อาคารห้องปฏิบัติการต้องมีแหล่งน้ำสำรอง เมื่อการประปาเทศบาลไม่เพียงพอหรือขัดข้อง แหล่งน้ำสำรองสามารถรับประกันการจัดหาน้ำเย็นสำหรับเครื่องมือต่างๆ น้ำสำหรับล้างตา น้ำสำหรับเครื่องกลั่น และน้ำสำหรับคอนเดนเซอร์ขวดกลั่นได้ตามปกติ

3. ระบบประปาและการระบายน้ำต้องสอดคล้องกับโมดูลห้องปฏิบัติการ จัดวางอย่างสมเหตุสมผล และบำรุงรักษาได้ง่าย เส้นทางเดินท่อต้องสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และหลีกเลี่ยงการไขว้กัน ท่อประปาและท่อระบายน้ำต้องเดินตามผนัง เสา ช่องท่อ ช่องว่างใต้โต๊ะทำงาน แผ่นบุด้านในตู้ดูดควัน และตำแหน่งที่คล้ายคลึงกัน ห้ามเดินท่อใกล้สิ่งของที่สลายตัวเร็ว ไฟไหม้ ระเบิด หรือเสียหายเมื่อสัมผัสกับน้ำ และห้ามเดินเหนือเครื่องมือและอุปกรณ์ที่มีค่า ท่อในห้องปฏิบัติการทั่วไปอาจติดตั้งแบบเปิดเผยได้ ในห้องปฏิบัติการที่มีข้อกำหนดความปลอดภัยสูงกว่า ควรติดตั้งแบบซ่อนไว้เท่าที่จะเป็นไปได้ และท่อซ่อนทั้งหมดต้องมีช่องเปิดที่วาล์วควบคุมเพื่อการบำรุงรักษา

4. ระบบประปาและการระบายน้ำต้องได้รับการออกแบบอย่างยืดหยุ่น โดยมีสิ่งอำนวยความสะดวกบางส่วนสำรองไว้ เพื่อรับประกันความน่าเชื่อถือและการดำเนินงานอย่างต่อเนื่องของห้องปฏิบัติการ

สำหรับระบบจากบนลงล่าง (ระบบป้อนน้ำขึ้น) ท่อประปาหลักแนวนอนควรวางเหนือทางเดินชั้นล่างสุดหรือบนเพดานห้องใต้ดินเป็นหลัก สำหรับระบบจากล่างขึ้นบน (ระบบป้อนน้ำลง) ท่อหลักแนวนอนควรวางในพื้นที่บริการท่อชั้นบนสุดหรือเหนือทางเดินชั้นบนสุดเป็นหลัก ในภูมิภาคที่ไม่เกิดน้ำแข็งอาจวางบนหลังคาได้ ต้องติดตั้งวาล์วบนท่อสาขาแต่ละเส้นที่แยกจากท่อประปาหลักเข้าสู่ห้องปฏิบัติการ

5. ตำแหน่งจุดใช้น้ำภายในห้องปฏิบัติการต้องได้รับการกำหนดตำแหน่งอย่างมีหลักวิทยาศาสตร์และติดตั้งล่วงหน้า จุดใช้น้ำควรวางชิดผนังเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่ออำนวยความสะดวกในการจัดวางจุดระบายน้ำและตอบสนองความต้องการปรับปรุงใหม่ในอนาคต

6. ในกรณีที่มีการวางเครื่องวิเคราะห์ชีวเคมีอัตโนมัติเต็มรูปแบบ เครื่องวิเคราะห์โลหิตวิทยา และเครื่องวิเคราะห์อิมมูโนแอสเซย์ในห้องปฏิบัติการ ต้องจัดเตรียมท่อระบายน้ำพื้นป้องกันกลิ่นเฉพาะ โดยระยะห่างสูงสุดระหว่างท่อระบายน้ำพื้นกับเครื่องมือต้องไม่เกิน 2 เมตร

V. ระบบน้ำบริสุทธิ์

ในห้องปฏิบัติการในปัจจุบัน สภาพแวดล้อมน้ำ ซึ่งเป็นสภาพแวดล้อมพื้นฐานที่สุดของห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่ ครอบครองตำแหน่งที่สำคัญอย่างยิ่ง คุณภาพน้ำมักกำหนดความแท้จริงและความสามารถทำซ้ำได้ของผลการทดลองหลายอย่าง สำหรับการทดลอง มักกำหนดให้ความเข้มข้นของธาตุเจือปนและสารประกอบในน้ำบริสุทธิ์อยู่ที่ระดับ ppb หรือต่ำกว่านั้น ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในห้องปฏิบัติการ จุดเริ่มต้นของการทำให้บริสุทธิ์คือน้ำประปา หากห้องปฏิบัติการมีน้ำกลั่น น้ำไดอิออน หรือน้ำรีเวิร์สออสโมซิสอยู่แล้ว ก็เพียงแค่ต้องใส่ใจในกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ขั้นสูงเท่านั้น ระบบน้ำบริสุทธิ์สำหรับห้องปฏิบัติการผลิตน้ำที่มีความบริสุทธิ์สูงอย่างยิ่ง — เป็นน้ำที่กำจัดตัวนำไฟฟ้าออกไปเกือบทั้งหมด ในขณะที่ก๊าซไม่แตกตัว คอลลอยด์ และสารอินทรีย์ (รวมถึงแบคทีเรีย) ก็ถูกกำจัดออกจนเหลือในระดับต่ำมาก โดยทั่วไปค่าความนำไฟฟ้าจะอยู่ที่ 0.1–0.055 μS/cm ค่าความต้านทานไฟฟ้า (ที่ 25°C) มากกว่า 10×10⁶ Ω·cm และปริมาณเกลือน้อยกว่า 0.1 มก./ล. น้ำบริสุทธิ์ในอุดมคติ (ตามทฤษฎี) มีค่าความนำไฟฟ้า 0.055 μS/cm และค่าความต้านทานไฟฟ้า (ที่ 25°C) 18.3×10⁶ Ω·cm ดูรูปที่ 6-49

[รูป: แผนผังระบบจ่ายน้ำบริสุทธิ์สำหรับห้องปฏิบัติการ (ภาพวาด CAD) แสดงผังชั้นของห้องปฏิบัติการทางการแพทย์ โดยสามารถมองเห็นพื้นที่รอคอย พื้นที่ประมวลผลตัวอย่าง ห้องปฏิบัติการหลายห้อง ทางเดิน และแกนบันได/ลิฟต์ที่ปลายทั้งสองด้าน; ท่อส่งน้ำบริสุทธิ์แสดงด้วยเส้นสีเพื่อบอกเส้นทางและจุดใช้น้ำ โดยมีขนาดระบุไว้รอบขอบเขต]

รูปที่ 6-49 ภาพวาดระบบจ่ายน้ำบริสุทธิ์สำหรับห้องปฏิบัติการ

1. วิธีการทำให้น้ำบริสุทธิ์และการประยุกต์ใช้ร่วมกัน

ในห้องปฏิบัติการทางการแพทย์ เช่น ห้องชีวเคมี ห้องแบคทีเรียวิทยา ห้องเพาะเลี้ยงเซลล์ ห้องภูมิคุ้มกันวิทยา และห้องโลหิตวิทยา มีการใช้น้ำบริสุทธิ์

น้ำบริสุทธิ์สำหรับห้องปฏิบัติการสามารถผลิตได้ด้วยวิธีต่อไปนี้ ส่วนน้ำบริสุทธิ์ยิ่งยวด (อัลตราเพียว) จำเป็นต้องใช้เทคนิคหลายอย่างร่วมกันเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดอย่างสมบูรณ์

1.1 การกลั่น

การกลั่นเป็นวิธีดั้งเดิมและเป็นวิธีที่นิยมใช้ในการผลิตน้ำบริสุทธิ์จากน้ำดื่ม แบ่งเป็นการกลั่นครั้งเดียว การกลั่นสองครั้ง และการกลั่นสามครั้งตามจำนวนรอบการกลั่น โดยความบริสุทธิ์ของน้ำจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนรอบการกลั่น

ข้อดีของการกลั่นคือมีขั้นตอนง่ายและการลงทุนอุปกรณ์ครั้งเดียวในจำนวนที่น้อย ส่วนข้อเสียคือใช้พลังงานค่อนข้างสูง และมีข้อจำกัดด้านความบริสุทธิ์และปริมาณผลผลิต

1.2 การกรอง

โดยทั่วไปแล้ววิธีนี้จะเริ่มต้นด้วยการกรองล่วงหน้าเพื่อกำจัดอนุภาคขนาดใหญ่และตะกอนดินออกจากน้ำ จากนั้นใช้ไส้กรองฝ้ายหยาบและละเอียด สุดท้ายคือการออสโมซิสผันกลับ (RO) โดยทั่วไปเมมเบรน RO ใช้กรองสิ่งปนเปื้อนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กถึง 1 นาโนเมตร กระบวนการออสโมซิสผันกลับมาตรฐานสามารถกำจัดสิ่งปนเปื้อนไอออนิกได้ 90% สารปนเปื้อนอินทรีย์ส่วนใหญ่ และสิ่งปนเปื้อนอนุภาคเกือบทั้งหมดออกจากน้ำ ออสโมซิสผันกลับมีความสามารถในการกำจัดสิ่งปนเปื้อนที่ไม่ใช่ไอออนิกที่มีมวลโมเลกุลต่ำกว่า 100 ดาลตันได้ต่ำ และความสามารถในการกำจัดของเมมเบรน RO จะเพิ่มขึ้นเมื่อมวลโมเลกุลของสิ่งปนเปื้อนเพิ่มขึ้น ตามทฤษฎีแล้ววิธีนี้สามารถกำจัดโมเลกุลที่มีมวลโมเลกุลมากกว่า 300 ดาลตันได้ 100% รวมถึงอนุภาคต่างๆ เช่น คอลลอยด์และจุลินทรีย์ แต่ไม่สามารถกำจัดก๊าซที่ละลายในน้ำได้

ในกระบวนการออสโมซิสผันกลับ น้ำป้อนจะถูกสูบด้วยแรงดันระดับหนึ่ง (โดยทั่วไป 4–15 บาร์, 60–220 psi) ไปยังด้านป้อนน้ำของเมมเบรน RO ในรูปแบบการไหลแบบสัมผัสผิว เมมเบรน RO โดยทั่วไปเป็นเมมเบรนโพลีอะไมด์ที่บางมาก มีความเสถียรในช่วง pH กว้าง แต่อาจได้รับความเสียหายจากสารออกซิไดซ์ เช่น คลอรีนในน้ำประปา ไส้กรองความลึกแบบมีรูพรุนขนาดเล็กและคอลัมน์กรองคาร์บอนแอคทิเวเต็ดที่ใช้ในการปรับสภาพน้ำป้อนล่วงหน้า จะทำหน้าที่ปกป้องเมมเบรน RO จากอนุภาคขนาดใหญ่ โลหะหนัก และคลอรีนอิสระ โดยทั่วไปแล้วน้ำป้อน 15%–25% จะกลายเป็นน้ำซึมผ่าน ส่วนน้ำเข้มข้นที่ถูกกักไว้ด้านต้นน้ำจะมีเกลือส่วนใหญ่ สารอินทรีย์ และอนุภาคเกือบทั้งหมดอยู่ อัตราส่วนปริมาตรของน้ำซึมผ่านต่อน้ำป้อนเรียกว่าอัตราการกู้คืน

ประสิทธิภาพของเมมเบรน RO ในระบบทำให้น้ำบริสุทธิ์โดยทั่วไปจะได้รับการตรวจสอบด้วยการวัดอัตราการกีดกันไอออน ซึ่งคำนวณจากผลต่างระหว่างค่าความนำไฟฟ้าของน้ำป้อนและน้ำซึมผ่าน หารด้วยค่าความนำไฟฟ้าของน้ำป้อน แสดงผลเป็นเปอร์เซ็นต์ อัตราการกีดกันไอออนและอัตราการกู้คืนขึ้นอยู่กับคุณภาพน้ำป้อน แรงดันน้ำป้อน อุณหภูมิน้ำ และสภาพของเมมเบรน RO เนื่องจากมีประสิทธิภาพการชำระล้างที่ยอดเยี่ยม ออสโมซิสผันกลับจึงเป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพอย่างมากในการกำจัดสิ่งเจือปนส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม อัตราการผลิตน้ำเพอร์มิเอตของกระบวนการนี้ค่อนข้างต่ำ จึงมักติดตั้งคู่กับถังเก็บน้ำเพื่อเก็บน้ำผลิตภัณฑ์ไว้ใช้งานหรือนำไปชำระล้างต่อ หน่วยออสโมซิสผันกลับจะปกป้องระบบดาวน์สตรีมจากปัญหาฟาวลิ่งหรือการปนเปื้อนจากคอลลอยด์และสารอินทรีย์ โดยระบบดาวน์สตรีมมักติดตั้งอุปกรณ์การแลกเปลี่ยนไอออนหรืออิเล็กโทรไดอิออไนเซชัน หากต้องการเข้าใจหลักการกำจัดเกลือของออสโมซิสผันกลับ ต้องทำความเข้าใจแนวคิดของ “ออสโมซิส” ก่อน ออสโมซิสเป็นปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์: เมื่อน้ำสองส่วนที่มีความเข้มข้นของเกลือต่างกันถูกแยกออกจากกันด้วยเมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้ โมเลกุลน้ำจากด้านที่มีเกลือน้อยจะซึมผ่านเมมเบรนเข้าไปยังน้ำด้านที่มีเกลือมากกว่า ในขณะที่เกลือจะไม่สามารถซึมผ่านได้ ด้วยกลไกนี้ ความเข้มข้นของเกลือทั้งสองด้านจะค่อยๆ เท่าเทียมกัน

(1) การกรองล่วงหน้า การกรองที่ใช้วัสดุซึ่งมีขนาดรูพรุนมากกว่า 5–8 ไมโครเมตร เรียกว่าการกรองล่วงหน้า โดยส่วนใหญ่จะติดตั้งที่ช่องทางเข้าของเครื่องมือชำระน้ำ เพื่อกำจัดอนุภาคขนาดใหญ่ที่ปนอยู่ในน้ำประปา

(2) อัลตราฟิลเตรชัน (UF) การกรองต่อเนื่องที่มีค่ากักเก็บน้ำหนักโมเลกุล 5,000 ดัลตัน เรียกว่าอัลตราฟิลเตรชัน โดยส่วนใหญ่จะใช้สำหรับชำระล้างมาโครโมเลกุลชีวภาพหรือกำจัดสิ่งเจือปน ในเครื่องมือผลิตน้ำบริสุทธิ์สูง อัลตราฟิลเตรชันมีหน้าที่หลักในการกำจัดมาโครโมเลกุลชีวภาพ เช่น นิวคลีเอสและเอนโดทอกซินออกจากน้ำบริสุทธิ์สูง เพื่อตอบสนองข้อกำหนดที่เข้มงวดของการทดลองทางชีวภาพที่มีต่อน้ำบริสุทธิ์สูง

(3) ไมโครฟิลเตรชัน (MF) การกรองที่ใช้วัสดุซึ่งมีขนาดรูพรุนระหว่าง 0.1 ไมโครเมตร ถึง 5 หรือ 8 ไมโครเมตร เรียกว่าไมโครฟิลเตรชัน ใช้กำจัดอนุภาคและจุลินทรีย์ออกจากน้ำที่ผ่านการชำระล้าง โดยสามารถเลือกติดตั้งไมโครฟิลเตอร์แบบอินไลน์ในเส้นทางการไหลของน้ำ หรือไมโครฟิลเตอร์จุดใช้งานที่ช่องทางออกน้ำได้

1.3 การดูดซับ

วิธีการดูดซับอาศัยความพรุนสูงของถ่านกัมมันต์ในการดูดซับและกำจัดจุลินทรีย์บางชนิด คลอรีนอิสระ และสิ่งเจือปนอื่นๆ

1.4 โฟโตออกซิเดชัน

โฟโตออกซิเดชันใช้แสงอัลตราไวโอเลตความยาวคลื่น 185 นาโนเมตร และ/หรือ 254 นาโนเมตรในการฆ่าและย่อยสลายจุลินทรีย์ในน้ำด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชัน ด้วยเหตุนี้จึงสามารถควบคุมระดับคาร์บอนอินทรีย์รวม (TOC) ของน้ำบริสุทธิ์สูงได้

1.5 การแลกเปลี่ยนไอออน

ด้วยการพัฒนาที่ต่อเนื่องของภาคการผลิตอุตสาหกรรม เรซินแลกเปลี่ยนไอออนก็ได้รับการพัฒนาอัปเกรดเช่นกัน เมื่อรวมกับเทคนิคอื่นๆ หลายอย่าง จึงเกิดเป็นเทคโนโลยีอิเล็กโทรไดอิออไนเซชัน ซึ่งเป็นวิธีการแลกเปลี่ยนไอออนที่สามารถสร้างสภาพเรซินใหม่แบบออนไลน์ได้

1.5.1 การแลกเปลี่ยนไอออนแบบคลาสสิก (SDI)

โดยทั่วไป เรซินแคทไอออนและเรซินแอนไอออนจะถูกบรรจุในภาชนะแยกกัน หลังจากใช้งานไประยะหนึ่ง เรซินจะอิ่มตัวเกือบทั้งหมด และสามารถนำไปสร้างสภาพใหม่แบบออฟไลน์ได้ ความบริสุทธิ์ของน้ำปราศจากไอออนที่ผลิตด้วยวิธีนี้อยู่ที่ประมาณ 1 เมกะโอห์ม-เซนติเมตร

1.5.2 การแลกเปลี่ยนไอออนด้วยเรซินเกรดนิวเคลียร์

นี่เป็นผลิตภัณฑ์เรซินแลกเปลี่ยนไอออนที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในปัจจุบัน น้ำที่ผ่านการบำบัดด้วยเรซินชนิดนี้สามารถมีค่าความบริสุทธิ์ถึง 18.2 เมกะโอห์ม-เซนติเมตร ซึ่งจัดเป็นน้ำบริสุทธิ์สูงเกรด I ในเครื่องมือผลิตน้ำบริสุทธิ์สูง เรซินแลกเปลี่ยนแคทไอออนและแอนไอออนเกรดนิวเคลียร์จะถูกผสมและบรรจุในภาชนะเดียวสำหรับการใช้งานครั้งเดียว เป็นแบบใช้แล้วทิ้งและไม่สามารถสร้างสภาพใหม่ได้

1.5.3 อิเล็กโทรไดอิออไนเซชัน (EDI)

นี่เป็นวิธีการแลกเปลี่ยนไอออนที่รวมเทคโนโลยีการแลกเปลี่ยนไอออน เมมเบรนเลือกผ่านไอออน และการสร้างสภาพใหม่ทันทีภายใต้สนามไฟฟ้าเข้าด้วยกัน EDI ถือเป็นรุ่นอัปเกรดของเทคโนโลยีการแลกเปลี่ยนไอออน ข้อดีที่ใหญ่ที่สุดของเทคโนโลยีนี้คือ ในทางทฤษฎีไม่มีวัสดุสิ้นเปลือง แต่ข้อเสียคือการลงทุนครั้งเดียวที่สูง และโมดูล EDI มีข้อกำหนดความบริสุทธิ์สูงต่อไอออนโลหะหนักและสารอื่นๆ ที่คล้ายคลึงในน้ำป้อน มิฉะนั้นเรซินจะเป็นพิษได้ง่าย อีกทั้งภายใต้สนามไฟฟ้าเรซินแลกเปลี่ยนไอออนแอคทีฟไม่สามารถสร้างใหม่ได้ จึงต้องเปลี่ยนโมดูล EDI ความสำคัญที่แท้จริงของ EDI อยู่ที่องค์กรเช่น โรงงานเภสัชกรรมที่มีข้อกำหนดการรับรองที่เข้มงวด ซึ่งสามารถรับประกันการผลิตต่อเนื่องได้ ในด้านห้องปฏิบัติการ การใช้โมดูล EDI ในการผลิตน้ำจะเพิ่มต้นทุนการจัดซื้อ และไม่ใช่ตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพสูงสุด สำหรับการแลกเปลี่ยนไอออน ยิ่งเส้นทางน้ำผ่านเรซินแลกเปลี่ยนไอออนยาวเท่าไร ผลการแลกเปลี่ยนก็จะยิ่งดีเท่านั้น

(1) ใช้การแลกเปลี่ยนไอออน กระบวนการมีดังนี้: น้ำดิบ → ปั๊มเพิ่มแรงดันน้ำดิบ → ตัวกรองมัลติมีเดีย → ตัวกรองคาร์บอนแอคทิเวเต็ด → ตัวทำให้น้ำอ่อน → ตัวกรองความละเอียดสูง → การกรองเรซินแคทไอออน → การกรองเรซินแอนไอออน → เรซินแคทไอออน/แอนไอออนเบดผสม → ไมโครฟิลเตอร์ → จุดใช้งาน (หรือถังเก็บน้ำ)

(2) ใช้รีเวิร์สออสโมซิสสองขั้นตอน กระบวนการมีดังนี้: น้ำดิบ → ปั๊มเพิ่มแรงดันน้ำดิบ → ตัวกรองมัลติมีเดีย → ตัวกรองคาร์บอนแอคทิเวเต็ด → ตัวทำให้น้ำอ่อน → ตัวกรองความละเอียดสูง → รีเวิร์สออสโมซิสขั้นที่หนึ่ง → การปรับค่า pH → ถังกลาง → รีเวิร์สออสโมซิสขั้นที่สอง → ถังน้ำบริสุทธิ์ → ปั๊มน้ำบริสุทธิ์ → ไมโครฟิลเตอร์ → จุดใช้งาน

(3) ใช้ EDI กระบวนการมีดังนี้: น้ำดิบของอุปกรณ์น้ำอัลตร้าบริสุทธิ์ → ปั๊มเพิ่มแรงดันน้ำดิบ → ตัวกรองมัลติมีเดีย → ตัวกรองคาร์บอนแอคทิเวเต็ด → ตัวทำให้น้ำอ่อน → ตัวกรองความละเอียดสูง → หน่วยรีเวิร์สออสโมซิสขั้นที่หนึ่ง → ถังกลาง → ปั๊มกลาง → ระบบ EDI → ไมโครฟิลเตอร์ → จุดใช้งาน

(4) น้ำดิบ → ตัวกรองมัลติมีเดีย → ตัวกรองคาร์บอนแอคทิเวเต็ด → ตัวทำให้น้ำอ่อน → ถังกลาง → ปั๊มแรงดันต่ำ → การปรับค่า pH → มิกเซอร์ประสิทธิภาพสูง → ตัวกรองความละเอียดสูง → รีเวิร์สออสโมซิสประสิทธิภาพสูง → ถังกลาง → ปั๊ม EDI → ระบบ EDI → ไมโครฟิลเตอร์ → จุดใช้งาน

1.6 การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีทำให้บริสุทธิ์ร่วมกัน

ซัพพลายเออร์น้ำบริสุทธิ์หรือน้ำอัลตร้าบริสุทธิ์สำหรับห้องปฏิบัติการมักจะรวมวิธีการหลายอย่างเพื่อเปลี่ยนน้ำประปาให้เป็นน้ำความบริสุทธิ์สูงที่ห้องปฏิบัติการต้องการ

2. การแบ่งเกรดน้ำบริสุทธิ์สำหรับห้องปฏิบัติการ

น้ำบริสุทธิ์สำหรับห้องปฏิบัติการสามารถแบ่งได้ 3 เกรดทั่วไป ได้แก่ น้ำบริสุทธิ์ น้ำบริสุทธิ์ห้องปฏิบัติการเกรด II และน้ำบริสุทธิ์ห้องปฏิบัติการเกรด III

2.1 น้ำบริสุทธิ์เกรด III โดยทั่วไปมีความบริสุทธิ์ทางกายภาพน้อยกว่า 50 μS/cm; น้ำกลั่นครั้งเดียว น้ำกลั่นสองครั้ง น้ำดีไอออไนซ์ทั่วไป และน้ำรีเวิร์สออสโมซิสทั้งหมดอยู่ในเกรดนี้ และโดยทั่วไปผลิตโดยการทำให้น้ำประปาบริสุทธิ์ วัตถุประสงค์หลักของน้ำบริสุทธิ์เกรด III ได้แก่ การล้างภาชนะแก้ว น้ำสำหรับหม้อนึ่งฆ่าเชื้อความดันสูง น้ำสำหรับสภาพแวดล้อมเทียม และน้ำป้อนสำหรับเครื่องมือน้ำอัลตร้าบริสุทธิ์

2.2 น้ำบริสุทธิ์เกรด II มักระบุเป็น 5–15 MΩ·cm แม้ว่าช่วง 1–17 MΩ·cm ก็สามารถถือเป็นน้ำบริสุทธิ์เกรด II ได้เช่นกัน; น้ำบริสุทธิ์เกรด II โดยทั่วไปผลิตโดยการนำน้ำบริสุทธิ์เกรด III ไปผ่านการแลกเปลี่ยนไอออนหรืออิเล็กโทรดีไอออไนเซชันเพิ่มเติม ใช้เป็นหลักในการเตรียมรีเอเจนต์ทั่วไป น้ำสำหรับการทดลองเคมีทั่วไป และน้ำป้อนสำหรับเครื่องมือน้ำอัลตร้าบริสุทธิ์

2.3 น้ำอัลตร้าบริสุทธิ์เกรด I หมายถึงน้ำที่มีความบริสุทธิ์ทางกายภาพมากกว่า 18 MΩ·cm; ค่าความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะ 18.2 MΩ·cm เป็นตัวบ่งชี้น้ำอัลตร้าบริสุทธิ์เกรด I น้ำอัลตร้าบริสุทธิ์เกรด I ผลิตโดยการทำให้น้ำบริสุทธิ์เกรด III หรือเกรด II บริสุทธิ์เพิ่มเติมผ่านเรซินแลกเปลี่ยนไอออนเกรดนิวเคลียร์ และใช้เป็นหลักสำหรับการทดลองวิเคราะห์ความแม่นยำสูงและการทดลองวิทยาศาสตร์ชีวิตที่มีข้อกำหนดความบริสุทธิ์ของน้ำสูงมาก

3. รูปแบบการจัดหาน้ำบริสุทธิ์สำหรับห้องปฏิบัติการ

น้ำบริสุทธิ์สำหรับห้องปฏิบัติการมีรูปแบบการจัดหา 2 แบบ ได้แก่ รูปแบบการจัดหาแบบรวมศูนย์และรูปแบบการจัดหาแบบกระจาย

3.1 รูปแบบการจัดหาน้ำบริสุทธิ์แบบรวมศูนย์

รูปแบบการจ่ายน้ำบริสุทธิ์แบบรวมศูนย์ หมายถึง การติดตั้งอุปกรณ์ผลิตน้ำบริสุทธิ์ไว้รวมกันที่จุดเดียว แล้วส่งน้ำใช้ในห้องปฏิบัติการผ่านท่อจ่ายน้ำไปยังจุดใช้น้ำของแต่ละห้องปฏิบัติการ ไม่ว่าจะเป็นห้องปฏิบัติการเดียวหรือทั้งอาคารห้องปฏิบัติการ ทำให้สามารถรับน้ำบริสุทธิ์หรือน้ำบริสุทธิ์พิเศษสำหรับห้องปฏิบัติการได้โดยตรงจากก๊อกน้ำบริสุทธิ์ที่จุดใช้งานแต่ละจุด

ข้อดีของรูปแบบการจ่ายน้ำบริสุทธิ์แบบรวมศูนย์:

(1) ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ และมีการจัดการแบบรวมศูนย์

(2) ใช้งานร่วมกัน ไม่มีโอกาสที่เครื่องจะว่างงาน

(3) ผลิตน้ำได้ปริมาณมาก การใช้น้ำเป็นระบบเครือข่าย มีจุดดึงน้ำหลายจุดในห้องปฏิบัติการเดียวกัน

ข้อเสียของรูปแบบการจ่ายน้ำบริสุทธิ์แบบรวมศูนย์: ระบบต้องรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยในระยะยาว มิฉะนั้นจะมีความเสี่ยงต่อการขาดแคลนน้ำ

3.2 รูปแบบการจ่ายน้ำบริสุทธิ์แบบกระจายศูนย์

รูปแบบการจ่ายน้ำบริสุทธิ์แบบกระจายศูนย์ หมายถึง การจัดเตรียมเครื่องผลิตน้ำบริสุทธิ์หรือน้ำสำเร็จรูปไว้ที่จุดใช้น้ำแต่ละจุดในห้องปฏิบัติการ

ข้อดีของการจ่ายน้ำบริสุทธิ์แบบกระจายศูนย์: เครื่องมือแต่ละเครื่องมีสิทธิ์การใช้งานเป็นของตัวเอง และมีอัตราการใช้งานสูง

ข้อเสียของการจ่ายน้ำบริสุทธิ์แบบกระจายศูนย์:

(1) ต้นทุนการดำเนินงานสูง การจัดการกระจายตัว และต้นทุนการบริโภคค่อนข้างสูง

(2) ติดตั้งแบบประจำที่ทั้งแบบตั้งพื้นหรือแบบตั้งโต๊ะ ดึงน้ำได้เฉพาะจุดที่กำหนด ผลผลิตและอัตราการไหลของน้ำจากเครื่องมีขนาดเล็ก และประสิทธิภาพการทำงานต่ำ

(3) หากกลุ่มทดลองแต่ละกลุ่มจัดซื้อแยกกัน การลงทุนรวมของเจ้าของในผลิตภัณฑ์ดังกล่าวจะสูงมาก และอัตราการว่างใช้งานของเครื่องอาจเพิ่มขึ้นเนื่องจากปริมาณงานของแต่ละกลุ่มแตกต่างกัน ซึ่งไม่เอื้อต่อการเพิ่มประสิทธิภาพการลงทุนให้สูงสุด

(4) คุณภาพน้ำแตกต่างกันไป

ด้วยการพัฒนาของอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการ การจ่ายน้ำในห้องปฏิบัติการแบบเครือข่ายและแบบรวมศูนย์ได้กลายเป็นแนวโน้มสำหรับน้ำบริสุทธิ์[ในอาคารห้องปฏิบัติการขนาดใหญ่]