THIẾT kế hệ THỐNG xử lý nước cấp CHO máy CHẠY THẬN NHÂN tạo CÔNG SUẤT 600 líth

- Hiện nay, Ngành Y tế Việt Nam đã và đang đứng trước những thách thức vô cùngkhó khăn và nan giải: HIV/AIDS, đại dịch cúm A/H1N1, các bệnh viêm phổi, suytim, suy thận, nhiễm khuẩn huyết

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG.

I ĐẶT VẤN ĐỀ.

- Từ ngày đất nước được độc lập cho đến nay, một chặng đường không quá dài, tuynhiên cũng đủ để Ngành Y tế Việt Nam đạt được những thành tựu to lớn rất đáng tựhào trong sự nghiệp xây dựng và phát triển mặc dầu vẫn còn những yếu kém vànhững thách thức cần được giải quyết

- Nhìn một cách tổng quát ở mọi góc độ khác nhau, Ngành Y tế Việt Nam đã làmbiến đổi một cách sâu sắc về tất cả các mặt, từ nhận thức tư tưởng cho đến tổ chức

bộ máy, phương thức hoạt động, từ y tâm, y thuật cho đến y đức

- Hiện nay, Ngành Y tế Việt Nam đã và đang đứng trước những thách thức vô cùngkhó khăn và nan giải: HIV/AIDS, đại dịch cúm A/H1N1, các bệnh viêm phổi, suytim, suy thận, nhiễm khuẩn huyết, …

- Luận văn xin được đề cập đến một trong những thách thức đó_ suy thận:

 Khi mà hai quả thận hoàn toàn mất tác dụng thì chỉ còn hai cách: một làxin một quả thận của người khác để ghép vào mình, hai là cứ tuần vài lần

đi đến trung tâm chuyên môn để lọc máu, mục đích là để thải những chấtđộc và nước dư thừa ra ngoài

 Bệnh thận thường diễn biến âm thầm nên có khi phát hiện được bệnh thì

đã ở giai đoạn suy thận và cần phải tiến hành sự điều trị phức tạp hơn

 Gần 6 triệu người dân đang bị bệnh suy thận (chiếm 6,73% dân số), trong

đó 80.000 người đã chuyển sang giai đoạn cuối, Việt Nam đang chịu gánh

nặng rất lớn từ bệnh nhân đè lên xã hội

 Theo Phó Giáo sư Nguyễn Nguyên Khôi, BV Bạch Mai - Hà Nội cho biết

qua điều tra nghiên cứu cho thấy tại Việt Nam trong gần 80.000 bệnh nhân suy thận giai đoạn cuối cần lọc máu, thì chỉ 10% trong số đó được đáp ứng điều trị, 90% còn lại đều tử vong

 Trong 3 phương pháp chữa trị: lọc máu_ chạy thận nhân tạo, lọc máumàng bụng và cấy ghép thận thì lọc máu_ chạy thận nhân tạo được ápdụng dễ dàng và rộng rãi hơn cả

- Chạy thận nhân tạo sẽ lọc máu của bạn bằng một cái máy để tạm thời loại bỏ cácchất thải ra khỏi cơ thể, bao gồm các chất độc hại, muối dư và nước

- Lọc máu giúp kiểm soát huyết áp và giúp cơ thể bạn cân bằng được các khoángchất quan trọng như Kali, muối, Canxi và Carbonate Axit

- Trong hệ thống chạy thận nhân tạo, sau dịch thẩm tách thì nước là một nhân tố kháquan trọng Trung bình một bệnh nhân chạy thận nhân tạo cần tới 22.000 lít nướcsiêu tinh khiết mỗi năm

- Do thận hư không còn khả năng lọc các tạp chất, ion và vi khuẩn xâm nhập vàomáu từ nước truyền nên rất dễ có những rủi ro bất ngờ, kể cả tử vong Các nguyên

tố vô cơ như nhôm, thuỷ ngân, đồng, chì kẽm và các độc tố hữu cơ như nitơrat,nitrit, amoniac, chloramine, vi khuẩn, tảo, nấm đều gây tai biến

- Nước dùng cho thận nhân tạo cần phải được xử lý nghiêm ngặt: phải đạt tiêu chuẩn

do Hiệp hội thiết bị y tế công nghệ cao (AAMI) qui định áp dụng cho các Trungtâm thận nhân tạo

- Chính vì vậy mà việc đề ra một dây chuyền công nghệ thích hợp để xử lý nướccung cấp cho máy chạy thận nhân tạo vừa thõa mãn các vấn đề về kỹ thuật, điềukiện kinh tế và cả khía cạnh môi trường là rất cần thiết!

II NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN.

Nhiệm vụ của Luận văn là thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho 09 máy chạy thận nhân tạo tại bệnh viện Quận 9 với công suất là 600 lít/h

III NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN.

- Luận văn sẽ thực hiện những nội dung sau đây:

 Tổng quan về nước tinh khiết dùng cho máy chạy thận nhân tạo

 Tổng quan về công nghệ xử lý nước tinh khiết_ các công nghệ xử lý bậccao

 Phân tích ưu điểm_ nhươc điểm của các công nghệ xử lý

 Đề xuất công nghệ xử lý phù hợp_ thuyết minh công nghệ

 Tính toán công nghệ

 Khái toán giá thành

 Quản lý và vận hành hệ thống

 Nhận xét_ kết luận về các yếu tố: kinh tế_ kỹ thuật_ môi trường

Chương 3: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ.

Sau khi đưa ra những công nghệ xử lý nước bậc cao và đánh giá ưu_ nhược điểm của từng công nghệ thì RO được xem là công nghệ thích hợp nhất áp dụng trong việc xử lý nước cấp cho máy chạy thận nhân tạo!

I YÊU CẦU THIẾT KẾ.

Về vị trí lắp đặt:

 Lắp đặt tại Bệnh viện Quân 9.

 Điện thế sử dụng là cả 1 pha và 3 pha.

Về mặt kỹ thuật:

 Nước nguồn cấp vào là nước thủy cục TP HCM.

 Chất lương nước thành phẩm phải đạt tiêu chuẩn do Hiệp hội thiết bị y tế công nghệ cao (AAMI) qui định áp dụng cho các Trung tâm thận nhân tạo

 Hệ thống dễ vận hành, dễ bảo dưỡng.

 Diện tích lắp đặt tối thiểu - Số nhân công vận hành ít.

Về mặt kinh tế:

 Chi phí đầu tư tiết kiệm.

 Chi phí vận hành, bảo dưỡng thấp.

Về mặt môi trường:

 Sản xuất không phát sinh chất thải, hoặc nếu có thì không gây ảnh hưởng đến môi trường, không làm ô nhiễm môi trường.

 Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, thân thiện với môi trường.

 An toàn sức khỏe.

 Hệ thống được lắp đặt theo công nghệ tiên tiến của mỹ và sử dụng các thiết

bị mới hoàn toàn nên trong quá trình hoạt động không gây ra tiếng ồn.

II ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ.

1 Tính chất nguồn nước đầu vào:

 Nguồn nước ban đầu là rất quan trọng vì nó quyết định chi phí đầu tư thiết

bị, hoá chất xử lý và từ đó ảnh hưởng đến chi phí của cả hệ thống.

 Nước nguồn cấp vào là nước thủy cục Tp HCM.

Bảng 3.1: Tính chất nước nguồn.

Chỉ tiêu Đơn vị

Chuyên luận Dược điển Việt Nam

III

Thông số thiết kế

TDS * mg/l 15 120

 (*): tiêu chuẩn do Hiệp hội thiết bị y tế công nghệ cao (AAMI) qui định

áp dụng cho các Trung tâm thận nhân tạo

 Nước tinh khiết đạt tiêu chuẩn để cấp cho máy chạy thận nhân tạo phải

là chất lỏng trong suốt không màu, không mùi, không vị, độ pH từ 5 –

7, kim loại nặng và các độc tố phải nhỏ hơn 0.2 phần triệu, cặn sau khi bay hơi phải nhỏ hơn 0.001%, tổng số vi khuẩn hiếu khí phải nhỏ hơn

100 Cfu/ml và các vi sinh khác bằng 0.

Phân phối đến máy lọc thận nhân tạoCột trao đổi Mixbed

3 Thuyết minh sơ đồ cơng nghệ:

 Nước thủy cục cần được xử lý được trữ tại bồn chứa nước thơ, sau đĩ dược bơm áp lực của hệ thống tiền lọc sẽ đẩy nước từ bồn này đẩy qua 3 cột lọc

cĩ tác dụng khác nhau cụ thể như sau:

 Cột lọc than hoạt tính cĩ tác dụng khử hàm lượng clorin dư và các tạp chất cĩ nguồn gốc hữu cơ trong nước máy làm cho nước cơ bản được loại

bỏ một phần các căn bẩn cĩ kích thước lớn hạn chế khả năng tắt nghẽn cột lọc làm mềm nước phía sau do các căn bẩn này gây ra

 Cột lọc mềm nước cĩ tác dụng trao đổi ion để khử hàm lượng Ca2+, Mg2+ (độ cứng của nước).

 Bình lọc tạp chất cơ học 5 micron cĩ khả năng khử các tạp chất vơ cơ, cặn lơ lửng dạng nhỏ nhằm bảo vệ màng RO.

 Sau đĩ nước được đẩy vào màng lọc thẩm thấu ngược RO Tại đây hầu hết các ion kim loại nằm dưới dạng các gốc muối đều bị khử và thốt ra đường xả.

 Để nâng cao chất lượng nước cấp cho máy chạy thận nhân tạo nhằm khử triệt để các ion kim loại ra khỏi nước ta có thể thiết kế thêm bộ lọc trao đổi ion với nguyên liệu là hỗn hợp các hạt nhựa cation và anion (mixbed) Sau cơng đoạn lọc thẩm thấu ngược nước được đưa qua cột trao đổi ion dạng tổng hợp (mixbed) nhằm khử khống triệt để cho nước thành phẩm đạt tiêu chuẩn gần như vơ khống và được trữ tại bồn chứa nươc sạch.

 Trước khi cấp đến các máy lọc thận nhân tạo, nước phải qua đèn cực tím

và lọc 0.2 micron để tiệt trùng và lọc lại các tạp chất có kích thước siêu nhỏ kể cả xác vi khuẩn.

Chương 5: TÍNH TOÁN KINH TẾ.

IV CHI PHÍ ĐẦU TƯ.

A PHẦN THIẾT BỊ

ST

T Tên thiết bị - Quy cách ĐV SL Đơn giá Thành tiền

1 Bồn lọc than hoạt tính cái 01 10.000.000 10.000.000

2 Cột trao đổi ion cái 01 10.000.000 10.000.000

3 Cột lọc Mixbed cái 01 7.000.000 7.000.000

4 Thiết bị R.O bộ 01 60.000.000 60.000.000

5 Bộ đèn UV bộ 01 15.000.000 15.000.000

6 Bồn chứa nước thô - 1500 lít cái 01 8.000.000 8.000.000

7 Bồn chứa nước sau Mixbed -

12 Hệ thống điện điều khiển bộ 01 50.000.000 50.000.000

13 Hệ thống van và phụ kiện kết nối bộ 01 50.000.000 50.000.000

14 Van tự động Model 700 cái 2 15.000.000 30.000.000

15 Van hai ngã cái 1 8.800.000 8.800.000

B PHẦN VẬT LIỆU

T Tên thiết bị - Quy cách ĐV SL Đơn giá Thành tiền

1 Bơm cao áp Ebara 4HP

Model: EVM 4 16N/3.0 cái 1 20.000.000 20.000.000

Thời gian làm việc (h / ngày)

Điện năng tiêu thụ

Thành tiền

1 Bơm cao áp Ebara 4HP

chất /

lần

gian thay / lần

lần thay / năm

8.500 3.400

3 HCl 32

% kg 1.3

6tháng 2

10.000 25.000

4 H2O2 50

% lít 0.9

6tháng 2

20.000 36.000

G CHI PHÍ THAY THẾ NGUYÊN LIỆU

ST

Đ V

SL sử dụn

g / lần

Thời gian thay / lần

Số lần thay / năm

Lõi lọc 5 µm

10’’ - USA

cái 2 0.5

năm 2 100.000 400.0006

VI CHI PHÍ NHÂN CÔNG _ VẬN CHUYỂN.

− Số lượng nhân công : 2

− Tiền công : 1.500.000/ người

→ Chi phí nhân công (bao gồm cả bảo trì 1 năm/ lần) = 1.500.000 2

10 = 30.000.000

− Vận chuyển : 5.00.000

VII CHI PHÍ XỬ LÝ CHO 1 M 3 NƯỚC THÀNH PHẨM

− Niên hạn thiết kế là 10 năm

→ Lưu lượng xử lý d0ược trong 1 năm = 3.285 m3

→Tổng chi phí / năm = ((chi phí đầu tư + nhân công + vận chuyển) / (niênhạn) + chi phí quản lý và vận hành)

Bước 1: Lựa chọn lượng nhựa trao đổi.

- Cho vào hệ thống lượng nhựa trao đổi Ở đây lượng nhựa được tính toán là 75lít

- Dùng phím UP hoặc DOWN để lựa chọn lượng nhựa

- Lựa chọn chính xác lượng nhựa của hệ thống cần.

- Lựa chọn chu kỳ điều khiển - nhấn phím DOWN cho đến khi xuất hiện chữ

“F”

- Nhấn phím SET để chấp nhận những lựa chọn

- Nếu chương trình được lựa chọn không đúng, sẽ nhìn thấy dòng

“RESETTING THE CONTROL” ở dưới

Bước 2: Cài đặt thời gian trong ngày.

- Trong khi số “12:00” nhấp nháy, hãy lựa chọn thời gian theo yêu cầu

- Sử dụng UP hoặc DOWN để lựa chọn

- Chỉ hiển thị “P.M” còn “A.M” thì không hiển thị

- Nhấn SET để chấp nhận thời gian và để thuận tiện cho các thông số tiếp theo

Bước 3: Cài đặt ngày trong tuần.

- Nhấn phím SET để các mũi tên sáng lên

- Dùng UP và DOWN để mũi tên đi đến ngày trong tuần theo yêu cầu

- Nhấn phím SET để chấp nhận

Bước 4: Cài đặt thời gian tái sinh.

- 2:00 là thời gian tái sinh mặc định, nếu chấp nhận thì nhấn phím DOWN đểsang bước 5

- Nếu thay đổi thì nhấn phím SET, số “2:00” sẽ nhấp nháy

- Dùng phím DOWN và UP để lựa chọn thời gian tái sinh theo yêu cầu Theo

hệ thống đã tính toán thì thời gian tái sinh là 30 phút

- Dùng phím SET để chấp nhận lựa chọn

Bước 5: Cài đặt ngày tái sinh.

- Thời gian mặc định là 3 ngày

- Thời gian có thể điều chỉnh từ đến 99 ngày Theo như tính toán thì ngày

tái sing của hệ thống là 3.5 ngày

- Nếu thay đổi thì nhấn SET để số “3” nhấp nháy

- Dùng phím UP và DOWN để lựa chọn số ngày mong muốn

- Nhấn SET để chấp nhận thời gian thường xuyên tái sinh

Bước 6: Cài đặt lượng muối tái sinh.

- Lượng muối mặc định là “S”

- Có 3 loại cài đặt:

- S: lượng muối tiêu chuẩn (120 g / lít nhựa)

- H: lượng muối cao (200 g / lít nhựa)

- S: lượng muối thấp(40 g / lít nhựa)

- Chọn chữ “H” theo yêu cầu tính toán của hệ thống

IV THIẾT BỊ LỌC TINH 5µm.

1 Chế độ lọc:

- Mở van nước vào và ra để tiến hành chế độ lọc

2 Quá trình rửa lõi lọc:

- Lõi lọc sau một thời gian sử dụng sẽ bám nhiều cặn làm tổn thất áp lực tăng.Khi tổn thất này tăng đến khoảng 5 m nước ta sẽ tiến hành tháo lõi lọc và rửalõi lọc

- Quá trình được tiến hành như sau:

 Bước 1 : Ngâm lõi lọc vào 50 lít dung dịch HCl 0.2 % trong 10 phút sau

đó rửa lại bằng nước sạch

 Bước 2 : Tiếp tục ngâm lõi lọc vào 50 lít dung dịch NaOH 0.1 % trong

10 phút sau đó lại rửa bằng nước sạch

 Bước 3 : Tiếp tục ngâm lõi lọc vào dung dịch H2O2 0.2 – 0.25 % trong

10 phút rồi lấy ra

 Bước 4 : Rửa lõi lọc bằng nước sạch lần cuối và lắp lõi vào lại như cũ

- Xoay công tắc thuận chiều kim đồng hồ sang vị trí “OPERATION”

- Bật công tắc mở bơm cao áp

- Điều chỉnh V2, V3 để điều chỉnh lưu lượng dòng thấm

2 Tắt hệ thống:

- Tắt bơm cao áp

- Xoay van chỉnh áp V2, V3 ngược chiều kim đồng hồ (giảm áp)

- Tắt công tắc điện nguồn

3 Vệ sinh màng:

- Thực hiện vệ sinh màng khi:

 Lưu lượng dòng thấm giảm 10% so với ban đầu

 Tổn thất áp lực tăng vượt quá 15% so với thiết kế trong suốt 48 h hoạtđộng

 Nồng độ muối trong dòng thấm tăng 5%

- Các bước vệ sinh màng:

 Bước 1: Rửa bằng dd NaOH 0.1 %

 Cho 250 lít nước vào bồn HC2

 Cho tiếp 0.25 kg NaOH rắn vào khuấy cho NaOH tan đều

 Dung dịch HCl 0.2 %:

- Chuẩn bị 250 lít dd HCl 0.2 % cho mỗi lần rửa (cần khoảng 1.5625 kg HCl 32

%)

- Cách pha hóa chất:

 Cho 250 lít nước vào bồn HC2

 Cho tiếp 1.5625 kg HCl 32 % vào khuấy cho tan đều

 Dung dịch H 2 O 2 0.2 %:

- Chuẩn bị 250 lít dd H2O2 0.2 % cho mỗi lần rửa (cần khoảng 1 kg H2O2 50 %)

- Cách pha hóa chất:

 Cho 250 lít nước vào bồn HC4

 Cho tiếp 1 kg H2O2 50 % vào khuấy cho tan đều.

 Điều chỉnh pH của dd: pH = 3 – 4

1 Các bước rửa màng:

 Dung dịch NaOH 0.1 %:

 Bước 1: Chuẩn bị

- Bật công tắc mở bơm hoá chất.

- Điều chỉnh van V4 để điều chỉnh tốc độ dòng thấm (khoảng 1.4 –1.6 m3/h)

- Điều chỉnh van V3 để điều chỉnh áp lực thấp (khoảng 1 – 3 bar saocho nước không thấm qua màng)

 Bước 3: Ngâm màng (khoảng 1 giờ)

- Tắt bơm hóa chất

- Đóng van V4, V7

- Ngâm màng trong 1 giờ

 Bước 4: Rửa tốc độ nhanh

- Mở van V4, V7

- Xả bỏ dung dịch rửa:

o Bật công tắc mở bơm hóa chất

o Dùng van V4 điều chỉnh lưu lượng dòng vào cao (2.7 – 3.2

o Đóng van V3.

o Tuần hoàn dunh dịch rửa vào bồn khoảng 30 – 60 phút

 Bước 5: Đẩy hoá chất (10 – 15 phút)

- Bật công tắc mở bơm hoá chất

- Điều chỉnh van V4 để điều chỉnh tốc độ dòng thấm (khoảng 1.4 –1.6 m3/h)

- Điều chỉnh van V3 để điều chỉnh áp lực thấp (khoảng 1 – 3 bar saocho nước không thấm qua màng)

 Bước 3: Ngâm màng (khoảng 1 giờ)

- Tắt bơm hóa chất

- Đóng van V4, V7

- Ngâm màng trong 1 giờ

 Bước 4: Rửa tốc độ nhanh.

- Mở van V4, V7

- Xả bỏ dung dịch rửa:

o Bật công tắc mở bơm hóa chất

o Dùng van V4 điều chỉnh lưu lượng dòng vào cao (2.7 – 3.2

o Tuần hoàn dunh dịch rửa vào bồn khoảng 30 – 60 phút

 Bước 5: Đẩy hoá chất (10 – 15 phút)

- Bật công tắc mở bơm hoá chất.

- Điều chỉnh van V4 để điều chỉnh tốc độ dòng thấm (khoảng 1.4 –1.6 m3/h)

- Điều chỉnh van V3 để điều chỉnh áp lực thấp (khoảng 1 – 3 bar saocho nước không thấm qua màng)

 Bước 2: Ngâm màng (khoảng 2 giờ)

- Tắt bơm hóa chất

- Đóng van V4, V9

- Ngâm màng trong 1 giờ

 Tuần hoàn dung dịch rửa:

o Mở van V14, V10

o Đóng van V3

o Tuần hoàn dunh dịch rửa vào bồn khoảng 20 phút

 Bước 5: Đẩy hoá chất (10 – 15 phút)

 Công nghệ xử lý được lựa chọn bao gồm các bước tiền xử lý như : cột lọc than hoạt tính, cột lọc làm mềm nước và bình lọc tạp chất 5µm trước khi được xử lý bằng hệ thống R.O, trao đổi mixbed và khử trùng bằng đèn UV, cuối cùng là bình lọc 0.2µm.

 Hệ thống được tính toán thiết kế mang tính khả thi cao về mặt kinh tế, kỹ thuật

và môi trường…

 Chi phí đầu tư cho hệ thống là 392.000.000 VNĐ và chi phí xử lý cho 1m3nước thành phẩm là 45.000 VNĐ Với chi phí này thì hoàn toàn hợp lý cho bệnh viện áp dụng cho các bệnh nhân suy thận cần phải chạy thận nhân tạo trước hiện trạng số lượng bệnh nhân ngày một gia tăng như hiện nay

 Về mặt kỹ thuật toàn bộ hệ thống có những đặt tính sau :

 Toàn bộ hệ thống được lắp ráp trên các khung inox có kích thước phù hợp với thiết bị, tạo kiểu dáng công nghiệp và thẩm mỹ

 Hệ thống tủ điện và dây điên điều khiển được lắp đặt gọn gàng, có vỏ bọc và các đầu nối cách điện đảm bảo an toàn cho người sử dụng

 Hệ thống được thiết kế tự động hoàn toàn từ khâu vận hành đến khâu xúc rửa tái sinh định kỳ cho các bồn lọc chính và xả màng tự động cho

hệ thống R.O

 Các chế độ hoạt động và chỉ báo điều được kiểm soát cụ thể

 Trong toàn bộ hệ thống ngoài việc sử dụng dung dịch NaCl khá loãng (10%) đểhoàn nguyên và dung dịch HCl (0.2%), H2O2 (0.2%) để rửa màng R.O thì không sử dụng thêm bất kỳ hóa chất nào khác Tuy nhiên dòng thải của dung dịch rửa trên điều được pha loãng rồi mới thải ra môi trường chính vì thế hệ thống rất đảm bảo an toàn về mặt môi trường

 Nói tóm lại toàn bộ hệ thống xử lý nước cấp dùng cho y tế này đáp ứng được những yêu cầu về mọi mặt cả về kỹ thuật, kinh tế lẫn môi trường để áp dụng cho các trung tâm thận nhân tạo tại các bệnh viện hiện nay