Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho máy chạy thận nhân tạo công suất 600 lít h

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM








LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP









Ngành : KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Chuyên ngành : KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG



GVHD : TS. NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG
SVTH :HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT
MSSV : 09b1080140 Lớp: 09HMT03

TP. Hồ Chí Minh, Tháng 09 năm 2011
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600lít/h.
LỜI CÁM ƠN

GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT_09b1080140




LỜI CÁM ƠN


Đầu tiên em xin gởi lời cám ơn chân thành nhất đến quý thầy, cô trường
Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP. HCM. Những người đã hết lòng dìu dắt
tận tình, đã truyền đạt cho em những kiến thức cũng như những kinh
nghiệm quý báo trong suốt thời gian em học tập ở trường.
Em cũng xin trân trọng cám ơn các thầy cô ở khoa môi trường đặt biệt là
thầy hướng dẫn luận văn của em TS. NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG người đã
tận tình chỉ bảo và hết lòng giúp đỡ em hoàn thành luận văn này.

TP. HCM, 09/ 2011
HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG.
- 1 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG

SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT_ 09b1080140

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, tuy
nhiên cũng đủ để Ngành Y tế Việt Nam đạt được những thành tựu to lớn rất đáng tự
hào trong sự nghiệp xây dựng và phát triển mặc dầu vẫn còn những yếu kém và
những thách thức cần được giải quyết.
- Nhìn một cách tổng quát ở mọi góc độ khác nhau, Ngành Y tế Việt Nam đã làm
biến 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 cùng
khó khăn và nan giải: HIV/AIDS, đại dịch cúm A/H1N1, các bệnh viêm phổi, suy
tim, 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 là
xin 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 chất
độc 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.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG.
- 2 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT_ 09b1080140

 Trong 3 phương pháp chữa trị: lọc máu_ chạy thận nhân tạo, lọc máu
màng bụng và cấy ghép thận thì lọc máu_ chạy thận nhân tạo được áp
dụng 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 các
chất 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 khoáng
chất 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 khá
quan trọng. Trung bình một bệnh nhân chạy thận nhân tạo cần tới 22.000 lít nước
siêu tinh khiết mỗi năm.
- Do thận hư không còn khả năng lọc các tạp chất, ion và vi khuẩn xâm nhập vào
máu 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 Trung
tâm thận nhân tạo.
- Chính vì vậy mà việc đề ra một dây chuyền công nghệ thích hợp để xử lý nước
cung cấp cho máy chạy thận nhân tạo vừa thõa mãn các vấn đề về kỹ thuật, điều
kiện 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.


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG.
- 3 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT_ 09b1080140

 Tổng quan về công nghệ xử lý nước tinh khiết_ các công nghệ xử lý bậc
cao.
 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.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 4 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140

Chương 2: TỔNG QUAN.

I. TỔNG QUAN VỀ BỆNH VIỆN QUẬN 9.
1. Tổng quan bệnh viện:
 

 


 

 
 
 
 
 
 
 
 - 
 - 
  Hành chính
- 


 xé- 


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 5 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140

 









 

2. Tổng quan về đơn vị Nội thận - Lọc máu của bệnh viện Quân 9:
 
 
 
 
 
  Continous Renal Replacement Therapies):
 
 
 
 
II. MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO.
1. Đặc điểm:
 
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 6 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140

 
 

 
 
 
 

 

 
 
o

 39
o

o

 


2. Hệ thống các thông số của máy thận nhân tạo:
2.1 Phần cài đặt chức năng:
 
 
 
 
 
 
 
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.

- 7 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140

2.2 Phần báo động:
 
3
- 
-285 mOsmol/kg/cm
2
.
 
 Arteriel pressure.
 
 
 
                

  quá

3. Các thiết bị của máy chạy thận nhân tạo:
3.1 Màng lọc:
 - 



m.
 
            


 
 

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 8 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140

 
 
 
 

 
 

 

 


    
-Diaphan.
 
các

 
 
 

 
 
 

Kuf  
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 9 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140

 













Hình 2.1: Nguyên lý lọc thẩm tách.
3.2 Dây lọc máu:
 

 

 
 

3.3 Dịch thẩm tách cho thận nhân tạo:
 
35
Dialysate Out
Dialysate In
Blood In
Blood Out
(to effluent)
(from patient)
(to patient)
HIGH CONC
LOW CONC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 10 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140

 Có ha


 
 
Bảng 2.1: So sánh giữa 2 loại dịch Bicacbonate và Acetate.
Bicarbonate (mEq/lít)
Acetate
- Sodium 135  145

- Potasium 0  4
- Calcium 2.5  3.5
- Magnesium 0.5  0.75
- Chloride 98  124
- Bicarbonate 30  40
- Dextrose 11
- pH 7.1  7.3
- Acetate 2  4
- pCO
2
40  100 mmHg
- 
acetate
- 
- 
- 

- 
- 




- 0

- 
- 35-38
- 0.5
- 
- 

- 

- 
- 
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 11 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140









Hình 2.2: Ảnh minh hoạ quá trình khuyếch tán của các chất trong lọc máu ngắt
quãng.
4. Các chú ý về kỹ thuật và lựa chọn vật tƣ cho lọc máu cấp cứu:
 -
40% (Kt/V 0,7-

-

 
 - màng
            


(Steam sterilized)
  

 
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 12 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140

 
           
            

 
    

III. HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG CHẠY THẬN NHÂN TẠO Ở MỘT SỐ BỆNH
VIỆN TẠI VIỆT NAM.
          

1995 - 
 BV Nhân dân 115
-6.000 người
 2.000 bệnh nhân      336 má     19 BV

 - BV Chợ Rẫy

700 bệnh nhân 
46 máy -

T
-
 BV Nhân Dân Gia Định 12 máy 
65 bệnh nhân

 Tại BV Nhân dân 115


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 13 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140

 BV đa khoa An Sinh, BV đa khoa tư nhân Vạn Xuân 

IV. NƢỚC CHO MÁY THẬN NHÂN TẠO.
 


 

 

 

 
 Trung bình 500 ml/phút x 60.
 
 

 
 
 
V. CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC TINH KHIẾT_ CÔNG NGHỆ BẬC
CAO.
1. Công nghệ thẩm thấu ngƣợc - RO (Reverse Osmosis):
1.1 Tổng quát:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 14 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140

 


 
 
 
 

 


 





 
Hình 2.3: Cơ chế thẩm thấu ngược.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 15 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140

             

 
 


- 

Hình 2.4: Màng lọc RO.
1.2 Các loại module RO trên thị trường:
1.2.1 Module dạng tấm (Plate type module):
 
 
  


2


 Ưu điểm: 

 Nhược điểm: 


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 16 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140




















Hình 2.5: Module lọc dạng tấm phẳng.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 17 -

GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140














Hình 2.6: Thành phần bên trong của module dạng tấm phẳng.
1.2.2 Module dạng ống (Tubular module):
 0.49mm(1/8


 

 Ưu điểm: 



THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 18 -

GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140

 Nhược điểm: h cao.







Hình 2.7: Module lọc dạng ống.
1.2.3 Kiểu sơi rỗng (Hollow fibre module):
 

bên trong.
 










THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 19 -

GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140


Hình 2.8: Module lọc dạng sợi rỗng.









Hình 2.9: Hình ảnh mô phỏng họat động của module màng sợi rỗng.
1.2.4 Kiểu xoắn (Spiral Wound Module):
 

Hình 2.10: Module lọc dạng cuộn.


THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 20 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140

2. Công nghệ trao đổi ion:
 


 



 


 
R
-
I
+
+ M
+
X
-
R
-
M
+
+ I
+
X
-

R
+
Y
-
+ M

+
X
-
R
+
X
-
+ M
+
Y
-

 R
-
I
+


 R
+
Y
-

 R
+
, R
-

 
3

-
, COO
-

 
 
+

+
hay Na
+


+
hay Na
+.

-
và OH
-
.
 

nhóm COO
-


2
.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 21 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140

 


 

ong


 
Bảng 2.2: Các dạng chất trao đổi.
Dạng chất trao
đổi
Mạng chất rắn
Điện tích nhóm
chức
Ion linh động
Cationit
Anionit




Âm




Âm


 

 
3
-
, _COO
-
, _PO
3
-
, _AsO
3
2-

NH
3
-
, -RNH
2
+
, -NR
2
H
+
, -NR
3

+


+

              
            

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 22 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140

 
               
0
C.

0
C.

Hình 2.11: Sơ đồ cấu tạo điển hình của hệ thống trao đổi ion.
 
 
 
 
 
 
 
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC CẤP CHO MÁY CHẠY THẬN NHÂN TẠO_ CÔNG SUẤT: 600 lít/h.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN.
- 23 -
GVHD: TS. NGUYỄN XUÂN TRƢỜNG
SVTH: HUỲNH PHAN TUẤN KIỆT _ 09b1080140

 
3. Công nghệ chƣng cất:

 
               

 

 
            

- 
4. Công nghệ điện thẩm tích ( Electrodialysis- ED):
 
-










Hình 2.12: Hình ảnh mô tả sự họat động của phương pháp ED.