1、科研实验室纯水供应
物理、机械类实验室的供水水质满足生活饮用水水质标准(自来水)即可。化学、生物、制药、电子等科研实验室对水质有特别要求,除常规用水外,还需供纯水去至超纯水。芯片、微电子等实验室使用的超纯水要求较高,一般需达到EW-1级电子级水,其电阻率要求为18MΩ·cm(25℃)以上,而普通生物、化学、药剂科研实验室的纯水达到0.5~1.0MΩ·cm(25℃)即可满足要求。可见水质要求相距悬殊,处理工艺要求和投资不可相提并论,需要和建设方或使用方认真讨论明确。
对于规模较小的科研实验室,可以采用未端处理设备供纯水。而对于类似于科研楼的大体量科研实验室的纯水和芯片、微电子实验室需求的超纯水,建议采用集中处理供系统。集中系统可以在线实时监测水质指标,确保比较可靠,受外部干扰较少,对供水水质质量要保证。较大的集中处理系统从造价上也比较具象多的未端处理设备更经济。
纯水的制备工艺主要以膜过滤、RO反渗透、电渗析、离子交换、EDI等工艺的组合(原水为市政自来水)。对于供0.5~1.0MΩ·cm级别纯水处理,可采用工艺:砂滤器→活性碳过滤器→精密过滤器→RO反渗透膜→离子交换混床(或EDI)。随着要求纯水水质的提高,可以增加一级反渗透,同时使用离子交换混床和 EDI,并增加杀菌和氮封水箱。对于供应 18MΩ·cm 级别超纯水处理,可采用工艺:砂滤器→活性碳过滤器→精密过滤器→1 级 RO 反渗透膜→2 级 RO 反渗透膜→EDI →离子交换混床→杀菌→氮封水箱。
纯水系统的管网设计需注重水质保持措施,充分利用同程布置和平衡阀,确保管网内的回水均衡,确保管网内水的更新。未端支管回水较为困难,应尽量短,可参考管道直饮水的 3m 内要求,但SICOLAB建议对于超纯水应更短,控制在 1 米内为妥。管网回水进入处理系统,一般不宜接入原水箱,回水水质相对较高,回至原水箱是浪费。而回水至纯水箱明显不利于水质控制,可采取回水至中间工艺水箱,如 RO 反渗透工艺与 EDI 工艺之间的水箱。
普通科研实验室的纯水取水点可以结合实验室台盆设置,但数量无需和实验水嘴保持一致,一间实验室 2 个取水点即可。为控制纯水浪费,可设置刷卡计费设施。
2、科研实验室排水设计
科研实验室内的排水管建议与生活排水管、通气管分开设置。实验室排水水质差别较大,相当一部分需处理后满足污水排入城市下水道水质标准方可排入市政管网。同时需避免实验废水中的有害气体混入生活排水管网。
目前我国的科研后勤服务比较完善,实验过程中的强酸强碱废液、腐蚀性废液,重金属废液可以收集后委托第三方处理,既有利于控制科研建筑排水水质控制,减轻环境污染,还可以统筹废液利用,提取回收有用物质,同时也可降低实验室废水处理系统的投资。
实验废水处理系统需根据废水水质确定,应由专业公司设计。对于普通生物、化学、药剂实验室废水以二级生化 + 深度处理为主,如有机物较多,需考虑生化工艺增加厌氧和缺氧或深度处理中采取化学药剂投加。
实验室排水管的敷设与给水管道的部分原则相同,应避免管道敷设带来的渗漏水及凝结水影响带来安全隐患或重大经济损失,避免排水管道直接敷设在实验室或重要实验室设备的上方,避免敷设在有能和水产生剧烈反应,引起燃烧、腐蚀的化学品区域。
3、科研实验室消防设计
科研实验室应按照《建筑防火通用规范》(GB55037)、《建筑设计防火规范》(GB50016)、《科研建筑设计标准》(JGJ91)及所在地区地方消防标准的有关规定设置灭火系统、气体灭火系统和灭火器等消防救援设施。
实验室内的数据中心、大型仪器室、洁净室(无尘室)应采用预作用自动喷淋系统,避免水渍损失。但对于特别重要的仪器设备和数据中心,可采用气体灭火系统。科研建筑的主要档案室建议采用高压细水雾系统或气体灭火系统。
实验室区域的消火栓应尽量布置在走廊、楼梯间等非实验的公共空间。确实因保护距离问题消火栓箱需进入实验区域的,消火栓管的敷设应参考前文实验室给水管道敷设的原则要求。
比较有争议的是存在能和水产生剧烈反应,引起燃烧、腐蚀的化学品区域的喷淋管道敷设。SICOLAB建议:
(1)该实验区应设置自动喷淋系统,可以采用预作用系统;(2)喷淋管道尽量不设置放置该药品的实验台正上方;(3)该实验室需考虑吊顶,可减少管道渗漏直接影响;(4)实验室管理中应明确此类化学药品的取用限量,防止该类化学品的器皿应放置在专用储柜的措施。
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