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    水廠設計規劃常識《重慶三邁2013-07-19》

    現代城市供水水質化驗室裝備和建設
    摘要:結合深圳市自來水(集團)有限公司新水質實驗室的建設,探討總結了建設滿足一類水司水質檢測及未來發展需要的現代城市供水水質實驗室,在儀器裝備、實驗環境、安全防護和建筑裝修等方面的實踐經驗。
    關鍵詞:城市供水水質檢驗實驗室裝備  
    城市供水是保障城市經濟發展、人民生活和身體健康的重要基礎設施。根據建設部《城市供水行業2000年技術進步發展規劃》要求,第一類水司(最高日供水量超過100m3)到本世紀末,能做到檢驗89個水質項目并達到規定的水質指標值,使我國第一類水司的供水水質接近國際先進水平。為此,必須加強各大水司的中心實驗室的工作,建立一個完善的現代化的供水水質實驗室,是落實第一類水司水質目標的基礎環節。
      深圳市自來水(集團)有限公司在1994年以公司中心實驗室為基礎組建了城市供水水質監測機構——國家城市供水水質監測站,并通過國家計量計證,獲得了提供檢測數據具有公證性的地位。19976月底,集團公司建成萬德大廈,位于大廈2022層的集團公司新化驗中心(監測站),于19987月正式啟用,共計建筑面積2 630m2,使用面積1 800m2
      新的化驗中心(監測站)的建設原則是功能既要滿足一類水司水質檢測的需要,又要考慮21世紀水質檢測的發展要求,要科學合理、先進實用、美觀大方。在儀器裝備、實驗環境、安全防護和建筑裝修等方面,體現出高起點、高水平、突破傳統化驗中心的模式。
    1.實驗室的設計檢驗能力
    (1)自來水水質檢驗項目共89項(包括Ames試驗)。
      (2)原水水質檢驗項目,按GB3838-8830項,按建設部要求與自來水一樣須檢驗88項(余氯不檢),但仍需補充4項:化學需氧量、凱氏氮、總磷、五日生化需氧量,故原水需檢92項。
      (3)因制水工藝試驗需要,另增11項,如藻類、總氮等。
      (4)水處理劑檢驗2項,如聚合氯化鋁、石灰。
      以上合計,總設計檢驗能力為106項。
    2.建設原則、功能區的劃分及科室設置
    2.1 建設原則
      按照國家設計監督局對實驗室認可規范中有關環境條件的要求,作為實驗室建設及功能區劃分的依據。
      a.根據檢測項目及不同種類的儀器設備的具體要求,建立相應的實驗室。
      b.實驗室應與辦公室隔開,與實驗室無關的物品,不得在實驗室內存放;與實驗無關的活動,不得在實驗室內進行。
      c.實驗室內,儀器室與預處理室應分開。
      d.在一間實驗室內,會造成相互干擾的檢測項目也要分隔開,等等。
      2.2 功能區設置及使用面積分配(見表1
    1 功能分區及使用面積分配
    功能分區
    樓層
    職能分類
    建筑面積
    (m2)
    使用面積
    (m2)
    分配比
    (%)
    行政管理
    22
    行政辦公
    630
    380
    21.11
    其它設施
    20
     
    小計
    400
    生物理化
    檢驗區
    21
    生物檢驗室
    1 000
    270
    15.00
    理化檢驗室
    350
    19.44
    其它設施
    80
     
    小計
    700
    大型儀器
    檢驗區
    20
    大型儀器室
    1 000
    550
    30.56
    其它設施
    150
     
    小計
    700
    建筑面積合計
    使用面積合計
    其中:(1)檢驗室合計
       (2)其它設施合計
    2 630

    1 800
    1 170
    250



    13.89
    注:其它設施屬中心管理;行政管理區的資料檔案室40m2
      2.3 科室設置及主要裝備、儀器配備(見表2
    2 科室設備及主要裝備、儀器裝備
    職能分類
    科室名稱
    間數
    使用面積
    /m2
    主要裝備及數量
    主要儀器設備
    辦公室
    (第22層)
    領導辦公室
    2
    80
     
     
    行政辦公室
    3
    08
     
     
    專業辦公室
    6
    190
     
     
    更衣室
    2
    30
     
     
    水樣管理室*
    1
    20
    化驗室1
     
    生物檢驗室
    (第21層)
    常規檢驗室
    1
    30
    通風柜()1套,化驗盆(實驗臺、儀器臺等略,下同)
     
    細菌檢驗室
    1
    40
    化驗盆1
     
    無菌1
    1
    25
    無菌、潔凈10萬級
     
    毒理室
    1
    30
    通風柜1套,化驗盆1
     
    Ames試驗室
    2
    40
    化驗盆2
    冷凍離心機、低溫冰箱等
    無菌2
    1
    25
    無菌、潔凈10萬級
     
    BOD5DO
    2
    35
    化驗盆1套,排風罩1
    生化培養箱、溶解氧儀
    藻類檢驗室
    3
    45
    化驗盆1
    雙目電光生物顯微鏡、倒置顯微鏡
    理化檢驗室
    (第21層)
    天平室
    1
    10
    天平臺(德)
    電子分析天平(瑞士)
    標物室(質控)
    1
    25
    活動排風罩1套,化驗盆1
     
    純水室
    1
    10
    排風罩1套,化驗盆1
    蒸餾水器,純水器(美)
    理化檢驗1
    2
    85
    通風柜1臺,排風罩1套,化驗盆3
    濁度儀,pH計,電導率儀等
    流動注射儀室
    1
    20
    活動排風罩2套,供氣站1
    流動注射分析儀(法)
    理化檢驗2
    1
    48
    通風柜2臺,排風罩1套,化驗盆2
     
    光度計室
    1
    20
     
    紫外可見分光光度計4
    自動滴定儀室
    1
    12
     
    多功能自動滴定分析2
    測汞儀室
    1
    30
    活動排風罩1
    測汞儀(美)
    理化檢驗3
    1
    40
    通風柜1臺,化驗盆2
     
    原材料檢驗室
    1
    30
    通風柜1臺,化驗盆1
     
    混凝試驗室
    1
    20
    化驗盆1
    燒杯試驗機2套,多功能檢測儀1
    技術培訓室*
    1
    80
     
     
    大型儀器室
    (第20層)
    純水室
    1
    24
    排風罩1套,化驗盆2
    蒸餾水器,純水器(美)
    天平室
    1
    10
    天平臺(德)
    電子分析天平(瑞士)
    預處理1
    1
    80
    通風柜2套,化驗盆2套,供氣站1
     
    氣相色譜儀室
    1
    34
    活動排風罩2套,用氣板1
    氣相色譜儀2臺(美)
    氣質聯用儀室
    1
    32
    活動排風罩1套,用氣板1
    氣質聯用儀(美),吹掃捕集裝置
    預處理2
    1
    80
    通風柜1臺,化驗盆2臺,供氣站1
     
    原子吸收儀室
    1
    42
    活動排風罩4套,用氣板1
    原子吸收分光光度計,設計共3臺,現有Z-5000()
    ICP儀室
    1
    20
    活動排風罩1套,用氣板1
    等離子體發射光譜-質譜聯用儀()
    預處理3
    1
    48
    通風柜1臺,化驗盆2套,供氣站1
    自動固相萃取工作站()
    液相離子色譜儀室
    1
    38
    排風罩1套,用氣板1
    液相色譜儀()、離子色譜儀()、毛細管電泳儀()
    總有機碳儀室
    1
    30
    活動排風罩1套,用氣板1
    總有機碳分析()
    總有機鹵儀器及預處理室
    1
    30
    通風柜1臺,化驗盆1套,用氣板1
    總有機鹵儀,顆粒計數儀
    放射性檢驗室
    4
    82
    通風柜2臺,化驗盆1套,用氣板1
    αβ放射性測定儀()電子分析天平(瑞士)
    其它
    (第20層)
    倉庫*
    3
    94
    排氣罩5套,化驗盆1
    安全柜()
    維修間*
    1
    20
    化驗盆1
     
    供水器材檢驗室*
    1
    36
    通風柜1臺,化驗盆3
     
    注:*為其它設施,不屬專業檢驗室管理。
    3 實驗室主要裝備設施及其選用
      實驗室裝備,是指為滿足實驗操作條件,創造優良檢驗環境,保障實驗人員人身安全和健康,而在實驗室中設置的基本裝備。
      3.1 實驗室裝備現狀
      隨著科學技術的發展和我國綜合國力、經濟實力的增強,我國現代實驗室的實驗裝備正在發生變化,即由原來主要以化驗盆、沙石、磚頭、木材、鋼鐵等原材料,在現場現做成水泥臺、通風柜等實驗裝備,轉變為直接采用組合式成套成型產品。
      組合式成套成型產品采用現代新型材料和現代化生產工藝,其優勢主要有:產品系列化、結構靈活、實驗室布局可調整,耐酸耐堿耐熱性能優良、美觀耐用、高檔豪華、整齊劃一、先進實用、安裝施工迅速等。
      3.2 實驗室裝備的主要項目
      (1)實驗臺柜包括中央實驗臺、實驗臺、邊臺、儀器臺、天平臺、藥品柜、毒品柜、玻璃器皿柜等。
      (2)空調通風設施。在新的化驗中心,所有的建筑面積均有空調。通風系統包括通風柜(毒氣柜)、排風罩(固定式)、活動式排風罩、排氣扇等。
      (3)用水設施包括化驗盆、洗滌池、化驗水龍頭等。
      (4)安全設施包括消防噴水滅火系統,惰性氣體滅火系統,安全柜,緊急事故淋洗器、洗眼器等。
      (5)供氣設施包括供氣站、供氣板、用氣板及其管路系統等。
      (6)電腦管理網絡系統。等等。
      3.3 實驗臺柜的選用
      據悉,目前國內外有多家不同的大公司分別主產不同品牌、層次、形式、系列的實驗臺柜,主要有:美國VWR Scientific公司的REDISHIP品牌;德國Kottermann品牌;法國的TESTLAB品牌;臺灣禮學社股份公司的LABTECH品牌;馬來西亞LSI公司的LABTEK品牌;深圳美加麗公司生產的美加麗品牌。
      這些產品分別代表著不同的檔次和水平,并各有特點。
      美國的VWR和德國的Kottermann實驗臺柜,除面板外,整體均為全鋼制造,設計科學、用料考究、做工精細、美觀大方、高檔實用;表面靜電噴涂特殊油漆,防火防水防酸堿,堅固耐用,不易刮傷。代表著最高檔次,但價格昂貴。香港水務署化驗所、香港特靈制藥廠和瑪麗醫院等單位都使用這類實驗臺柜。
      法國的TESTLAB品牌,設計、外觀、做工、用材都較好,代表著中等檔次。我國大亞灣核電站正在使用此款實驗臺柜。
      臺灣禮學社股份公司的LABTECH品牌實驗臺柜產品,除面板外,也是全鋼制造,除了有堅固、安全、防火、不生銹等優點外,其與眾不同的特點是其實驗臺柜系統以多功能及結構彈性為特點,可以在不改變主結構體的狀況下調整桌上的配件和桌下的柜子,以符合新的工作條件。也屬于中等檔次。目前,香港理工大學及香港牛奶公司化驗所都有使用。
      馬來西亞LSI公司的LABTEK品牌,其結構用鋼,其它部分用木。用材、設計式樣及做工都屬一般。屬一般檔次。香港海洋公園化驗所正在使用此款實驗臺柜。其優點是價格較低。
      深圳美加麗公司,是國內最早自行設計、制造生產實驗裝備的公司之一,其所生產的實驗室臺柜外觀大方穩重,設計實用;采用全鋼結構,堅固耐用;主體采用靜電噴涂,不易劃傷;面板選用多種優質進口材料,光滑平整,防水防酸防堿。代表著國內同類產品的較高水平,而且價格低廉。
      我單位實驗臺、天平臺等選用了德國Kottermann產品,主要裝備了全部化驗預處理室、天平室和部分儀器室;而儀器臺、設備臺等產品選用了深圳美加麗公司的產品,主要用來放置一些重的、大型的儀器設備。
      3.4 通風柜的選用
      國內外生產廠家和品牌也很多,但性能、價格、式樣各異。
      一流產品主要有:美國VWR SCIENTIFIC公司的REDSHIP牌和SUPREME AIR牌,美國LABCONCO公司的LABCONCO牌,德國Kottermann公司的Kottermann牌,臺灣禮學社有限公司的LABTECH牌。這些屬于一流產品,用料設計考究,性能和質量優良,耐腐蝕耐高溫,壽命長,氣流科學,風機平穩寧靜,風門開合開滑自如,外觀高檔豪華。但價格十分昂貴。
      深圳美加麗公司通風柜的性能、質量、抽氣效率和外觀設計還算可以,雖在某些方面還存在不足,但有物美價廉、售后服務好的優勢。
      我公司萬德大廈化驗中心通風柜選用了美國LABCONCO公司的LABCONCO牌通風柜,而下屬水廠實驗室則選用了深圳美加麗公司生產的通風柜。
      3.5 臺柜等臺面材料的種類及選用
      實驗臺、儀器臺及通風柜等臺面材料的選用十分重要,因為化驗工作主要是在臺柜的面板上完成的,而化驗工作通常需要加熱或用強酸強堿、有機溶劑等破壞性化學試劑,因此對于臺面材料有較高的、特殊的要求,一般要求對高溫及試劑腐蝕有一定的耐受力。
      國內常用的化驗臺面有木臺面、水泥臺面、水磨石臺面、貼瓷片臺面和大理石臺面等,均可根據工作需要適當選用。這里重點介紹一些國外流行的、性能優良的、可在現場切割安裝或可自由組合成型的臺面材料。
      3.5.1 TRESPA TOPLAB
      由荷蘭HOECHST公司生產,主要成分是(樹脂)。有灰色和黑色兩種顏色,灰色顯得亮麗、潔凈;黑色顯得沉實,與周圍環境對比度大,可使實驗室有一定的層次感。厚度有12mm18mm兩種,可根據需要選用。其優點是硬度高,抗撞擊,抗磨損,耐高溫180,耐強酸強堿。它的一個特點是承重量較大,因此可以放置中小型的設備或儀器,它的另一個特點是易切割,因此對于結構不規則的實驗室,可以根據環境的需要進行切割,使實驗臺和墻體之間沒有縫隙,使得實驗室整齊美觀,但價格較貴。
      3.5.2 EPOXY 
      它是世界上最著名的、最好的實驗臺面之一。由美國的DURCON公司生產。主要成分是樹脂。有白色、灰色和黑色三種顏色,低反光。DURCON公司的EPOXY RESIN臺面平整光滑,由單片整體制造,沒有容易產生鼓泡和縫隙的層疊結構,沒有容易滲透液體的氣孔。其臺面是惰性的,它的化學結構對酸堿和其它化學試劑有極高的耐受力。除此之外,它還耐高溫(180℃),不燃燒,耐刮傷和耐起泡。
      3.5.3 其它
      其它臺面材料有樹脂防火板臺面、三聚氰酰胺樹脂涂層木質臺面、陶瓷臺面、聚丙烯臺面和貼磚臺面等,可根據需要選用。
      我單位實驗臺和儀器臺臺面選用的是荷蘭產的黑色TRESPA TOPLAB,而通風柜則選用了DURCON公司的EPOXY RESIN臺面,大型儀器臺臺面則選用德國生產的樹脂防火板。
      3.6 化驗盆水龍頭的選用
      國內看到的化驗盆水龍頭基本上都是鐵的、不銹鋼的或表面鍍鉻的,這里向大家介紹一種外表亮麗、高檔豪華的國外優質水龍頭。
      該產品的品牌是“BROEN”,號稱老板實驗室設備,由馳名的丹麥BROENLAB集團公司制造。
      此產品除了具有方便、耐用、靈活、質優、外形美觀并有容易清洗玻璃器皿的水流設計等優點外,其最大的一個特點是:表面處理采用了彩色處理技術。即表面采用靜電噴涂名為BROEN POLYCOAT的粉沫漆,除了對大部分的化學試劑有極高耐腐蝕性能外,其顏色還有多種選擇,如藍、紅、黃、深綠、棕、黑、深灰和白色等十多種顏色,具有十分吸引人的外觀。
      其所有水龍頭的閥芯均采用優質瓷質球閥,具有操作性能優秀、壽命長和免于維護等優點。
      我單位化驗盆(包括通風柜內的水池)水龍頭選用了此款產品。
      3.7 排氣罩的選用
      在實驗室,排氣罩主要用于蒸餾裝置、電熱蒸餾水器和產生有害氣體的儀器設備(如原子吸收儀、測汞儀等)的排氣。按其局部排氣功能,可分為兩種,一種是固定式的排氣罩,另一種是活動式的排氣罩。活動式的排氣罩有一個可上下左右移動的活動臂,可根據需要在一定范圍內移到需要排氣的地方。國外馳名的兩種排氣罩分別為美國LABCONCO固定式排氣罩和丹麥活動式排氣罩。我公司購買了這兩種排氣罩。
      3.8 安全柜和緊急事故淋洗器的選用
      實驗室安全柜用于儲存易燃易爆劇毒化學物品,以確保實驗室和樓層公共安全。經過多方調研,我們選用了德國Kottermann公司的安全柜,該產品有毒氣排泄裝置、火警自動閉鎖裝置和特殊安全報警裝置,安全可靠,但價格較貴。
      緊急事故淋洗器是用于當有化驗事故發生時,特別是有毒或腐蝕性化學藥品試劑濺入眼睛或灑在人身上等時,進行緊急清洗。國內外有多種品牌可供選擇,我單位選購了美國SPEAKMAN公司的緊急事故淋洗器(兼有淋身和洗眼功能)。
      3.9 供氣站及其管路系統的選用
      實驗室里,有些實驗及儀器設備(如氣相色譜、氣質聯用、原子吸收、ICP、液相色譜等)需用到多種高純特殊氣體,如氬氣、氮氣、氦氣、乙炔、一氧化二氮和高壓空氣等,還有的在同一個儀器室如氣相色譜室里可能同時放置有34臺氣相色譜儀,而每一臺儀器或每個用氣點都配備一套獨立的供氣系統、一套高壓鋼瓶,不僅沒必要,也不安全、不整齊美觀。因此需要有一個集中供氣的供氣站及將所需氣體分配到各實驗室、各儀器的管路系統,一個典型的系統如圖1所示。         
    此主題相關圖片如下:
      供氣站及其管路系統一般包括以下幾部分:高壓氣瓶、供氣板,供氣管道及用戶端等。
      供氣站及其管路系統通常要求能夠優質、穩定、安全地供氣。對設備的要求多種多樣,有的要求較高,如:氣質聯用儀,要求氣體的純度極高;ICP儀用氣量很大,要求最好能不間斷供氣等等。下面介紹一下我們對此系統選配的設備。
      對于供氣板,根據不同的需要,選用了由法國Rotarex公司生產的單瓶供氣板和可自動在兩個氣瓶間切換、可連續不間斷供氣的雙瓶供氣板。
      對于用戶端,為了使氣點整齊、美觀,我們選用了同樣由法國Rotarex公司生產的用戶終端板,用戶只需將儀器的進氣管道連接,即可使用。
      供氣管道也有多種選擇,如不銹鋼管、銅管、塑管和特氟隆管等。
      銅管的優點是性能較好、價廉、易切割、易安裝等,缺點是暴露在空氣中容易氧化變黑,而且銅管也不能用于輸送乙炔氣。塑管易老化,還會析出雜質氣體,不適用于輸送高純氣體。特氟隆管性能優良,易彎曲、易安裝、不易老化,也可以用于輸送高純氣體,價格適中,是一種較好的選擇,缺點:如果沒有較好的隱藏措施,容易被老鼠咬破。
      內表面經過惰化處理的不銹鋼管(法國生產),除了價格較高外,可以克服上述管材的各種缺點,而且美觀耐用。我們實驗室選用的就是這種不銹鋼管。
      3.10 無塵無菌潔凈室的建設
      無塵無菌潔凈室是細菌、生物和毒理等生物學檢驗所必需的基本條件。我單位新建兩間潔凈室,一間用于普通水質生物學檢驗,另一間專用于Ames試驗。根據《藥物生產管理規范實施指南》(1992年版)的規范和檢驗工作的需要,我們選擇了十萬級的潔凈室(即要求沉降菌≤10菌落/皿,浮游菌≤500/m3)。按此要求,我們采取了以下工藝措施,如空調冷氣通過三級高效濾芯過濾,吊頂、隔墻和工作臺面采用聚苯乙烯噴涂雙面夾心板,門采用雙面密封彩鋼板,窗采用雙面斜壓密閉固定觀察窗,直角處采用弧面角料收邊,地面采用SEC環氧樹脂涂料等,真正做到不產塵、不積塵、易清潔的潔凈室要求。經測試,達到了十萬級的潔凈室要求。 

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