引言

高校科研实验室用水存在非常鲜明的差异化特征：普通教学实验器皿清洗、仪器冷却只需要二级纯水；而精密理化分析、电子信息、智能制造方向高精度科研实验，必须用到18.2MΩ·cm一级超纯水。过去很多高校实验室，普遍采用各实验室单独摆放台式小型纯水机模式，会带来一系列问题：多台设备分散运维成本高，不同机器出水水质参差不齐，多楼宇实验室用水压力不稳定，耗材管理繁琐，占用大量实验台面。

天津大学佐治亚理工深圳学院，作为一所聚焦电子信息与智能制造方向的国际化高等院校，伴随新校区实验室全面启用，教学、科研并行的用水需求爆发，传统分散单机供水模式已经无法满足学院整体使用。东曦纯水承接本项目，打造1.25m³/h（日产量30m³）分质供水中央纯水系统，采用RO+EDI+超纯化柱完整工艺，实现一级18.2MΩ·cm超纯水与二级水分质输出，通过分布式管网供给多栋楼宇实验室，PLC智能自动化运行，解决高校科研教学复杂用水难题。本文结合该高校纯水工程项目，解析科研院校中央分质供水系统设计思路，给高校、科研院所、研发实验室纯水建设提供实践参考。

一、高校科研实验室用水痛点：教学与科研双重标准如何兼顾？

天津大学佐治亚理工深圳学院开设大量电子信息、智能制造相关教学课程与科研课题。不同实验项目，对纯水水质等级有着天壤之别。 日常教学实验，器皿冲洗、基础化学实验、灭菌设备补水，使用二级纯水即可；但是面向高精尖科研，例如痕量元素分析、材料合成、精密器件测试，必须使用电阻率≥18.2MΩ·cm的一级超纯水，一旦水中存在微量离子、杂质，就会造成实验数据漂移、实验结果无法复现，直接影响科研成果可靠性。

学院新校区有多栋实验楼宇，数十间实验室同步开展教学和科研，大量取水点同时用水。如果继续沿用传统台式单机纯水机方案，会暴露出诸多痛点：

第一，水质不统一：每台小型纯水机滤芯耗材更换周期不一致，不同实验室出水水质差异巨大，科研实验数据可比性差； 
第二，运维压力大：数十台设备分散在各个房间，需要分台巡检、更换耗材，实验中心运维人员工作量巨大； 
第三，供水不稳定：多台设备同时取水，末端水压波动，高峰用水水质容易下滑； 第四，占用实验空间，大量台式纯水机挤占宝贵的实验室台面，不利于实验室标准化管理。

综合新校区整体建设规划，学院提出四大核心建设诉求：
1、分质出水：同一套系统同时产出教学用二级水、科研级18.2MΩ·cm一级超纯水，适配不同实验场景；
2、多楼宇分布式供水，保障多实验室并行取水条件下，各个末端取水点水压、水质保持一致；
3、系统自动化程度高，支持低能耗运行，减少人工运维介入；
4、配套在线水质实时监测，方便运维人员随时掌握供水状态。

二、1.25m³/h分质供水中央纯水系统核心技术参数

分质供水中央纯水系统（RO+EDI+超纯化）
1.产水规模    1.25m³/h（30m³/d）
2.一级超纯水电阻率≥18.2MΩ·cm
3.二级纯水电阻率≥1MΩ·cm
4.核心工艺流程：多介质过滤 + RO反渗透 + EDI连续电去离子 + 超纯化柱
5.控制方式    PLC自动控制 + 全流程在线水质监测
6.供水模式    分布式管网循环供水
7.应用场景    高校教学实验、高精度科研、智能制造实验室

整套系统以市政自来水作为原水，经过多级净化处理，一套主机输出两种等级纯水，通过管网输送到各个实验楼宇终端取水口，从源头解决分散式单机供水的各类弊端。

三、东曦纯水针对性解决方案，适配国际化高校科研教学场景

针对学院多场景、多楼宇、分级用水的实际需求，东曦纯水从工艺路线、管网分配、智能控制系统三个维度完成整体方案设计。

1、多级净化工艺，一套系统实现分质供水

工艺路线依次为多介质过滤预处理、RO反渗透单元、EDI连续电去离子模块、末端超纯化柱单元。市政自来水先经过预处理去除泥沙、余氯、大颗粒杂质；RO反渗透作为核心脱盐环节去除绝大多数盐类、胶体、有机物；经过反渗透之后一部分产水作为二级纯水输出，满足教学实验基础用水需求；另一部分产水进入EDI深度脱盐，再经过超纯化柱进一步精制，产出电阻率≥18.2MΩ·cm的一级超纯水，供高精度科研实验使用。 分质供水架构，不需要建设两套独立纯水主机，设备集约化布置，减少机房占地面积，同时降低设备采购与后期运行能耗，一套系统兼顾教学与科研两大用水体系。

2、分布式管网循环供水，保障多楼宇末端水质一致性

很多中央纯水项目主机水质达标，但是输送到远端实验室取水点，水质就出现明显衰减，这是高校纯水工程常见坑点。 本项目采用分布式管网循环供水架构，中央纯水主机放置于专用机房，通过循环管网把二级纯水、一级超纯水输送至多栋实验楼，管路做专业抑菌设计，同时在各个楼宇末端取水点位布设水质、压力在线监测点位。运维端可以实时读取每一个取水点位电阻率、供水压力，有效抑制管路二次污染，就算多个实验室同时大量取水，依旧保证各个终端的水压稳定，避免远端点位水质下滑，实现多点用水水质均衡统一。

3、PLC自动化+远程运维，降低高校运维管理压力

高校实验中心运维人员往往并非水处理专业背景，复杂设备如果依赖大量人工操作，很容易出现误操作，带来水质风险。 系统搭载PLC自动控制系统，实现自动启停、故障异常报警，配套远程运维模块。系统可以根据实验室用水峰谷自动调节运行工况，无人值守状态稳定运行。当出现压力异常、水质超标等状况，系统自动报警提示，不需要运维人员24小时现场值守，契合高校实验室的管理模式。

四、项目落地成果与客户反馈

系统正式投运之后，完整实现项目建设预期，主要取得五大成果：

1、成功稳定产出两类水质，一级水电阻率稳定≥18.2MΩ·cm，二级水电阻率≥1MΩ·cm，教学实验、高精度科研用水需求全部得到满足；
2、系统日产30m³纯水，供水能力充足，支持多楼宇数十个实验室同时开展实验，用水高峰不出现水质、压力跳水；
3、分布式循环管网方案解决远距离输送难题，各个实验室末端取水点水质一致性表现优异；
4、全自动化运行模式，大幅降低人工巡检、设备维护工作量，减轻实验中心管理负担；  5、整套系统运行稳定，充分适配学院电子信息、智能制造方向教学与科研实验，保障各类实验数据可靠性。

实验中心运维负责人给出评价：“系统实现了教学与科研用水的分级供应，水质稳定性很好，多个实验室同时使用也没有波动，整体自动化程度非常高，极大减轻了管理压力。”

五、高校科研院所建设中央分质纯水系统，需要关注哪些关键点？

该项目对于新建、改扩建高校实验室纯水建设具备很强借鉴意义，很多院校在纯水项目选型阶段容易忽略下面几个要点：
第一，优先区分用水等级，不要全部统一供给最高等级超纯水，分质供水可以显著降低设备投资与运行能耗；
第二，不能只关注机房主机水质，一定要重视管网循环设计。超纯水在管路输送过程极易被二次污染，如果管网设计缺陷，主机指标再好，末端取水依旧达不到标准； 
第三，高校运维人员水处理专业能力有限，自动化、报警预警功能必不可少，减少人为操作失误带来的风险；
第四，需要评估用水峰值，按照多实验室同时取水的高峰工况核算产水流量，而不是简单看日常平均用水量，防止高峰供水不足。

分散台式纯水机模式适合少量实验室小体量使用，对于新校区、多楼宇大规模科研教学场景，中央分质供水纯水系统综合优势突出，水质统一、运维集中管理，长期来看可以降低整体运行成本。

结语

科研实验用水是科研工作的基础保障，水质一点点偏差，就有可能造成大量实验样本报废、实验数据失效。天津大学佐治亚理工深圳学院1.25m³/h分质供水中央纯水项目，通过RO+EDI+超纯化柱完整工艺，把一级18.2MΩ·cm超纯水和二级纯水集中制备，分布式输送到多栋实验室，解决高校教学科研双重用水矛盾。 高校、科研院所、检测研发机构在规划实验室纯水工程项目时，应当结合实验室规模、用水等级、楼宇布局，综合主机工艺、管网分配、智能控制系统做整体规划，选择具备完整工程落地经验的服务商，保障长期稳定的实验用水供给。