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1、1反渗透净水机技术创新（1） 作者：杜弘道内容提示：针对传统家用反渗透净水机（纯水机）回收率低、废水量大浪费水资源，水源适应性差、适用面窄，压力贮水罐、活性炭存在二次污染风险，保护系统欠完善、存在安全隐患， “三化”水平低等问题进行深入地分析并提出以提高整体性能为目标的创新方案。（一） 、关于产水回收率 通常家用反渗透净水机回收率为 15%- 30%，余下的大量浓水很多彼当做废水排放掉，造成水资源严重浪费，已成为阻碍行业发展的瓶颈，亟待解决。按照反渗透系统水流量和物料平衡原理，在进水量和溶质含量不变的情况下，提高回收率则给水（浓水侧）量减少、溶质含量增高；反之则给水量增大、溶质含量减少。当回收
2、率为 15%时则给水被浓缩 1.18 倍（注：透过产水的盐分忽略不计） ，回收率为 20%时给水被浓缩 1.25 倍；回收率为 30%时给水被浓缩 1.43 倍；回收率为 40%时给水被浓缩 1.7 倍；回收率为 50%时给水被浓缩 2 倍；回收率为 75%时给水被浓缩 4 倍。产水溶质含量也随给水浓缩度的增高而增高。反渗透膜回收率、脱盐率是按照标准测试条件在产品出厂时就已经确定的。多数家用反渗透膜标准测试条件为：额定工作压力0.41-0.45MPa、水温 25、测试液(NaCl)浓度 250/L、pH 值 7.52时脱盐率 98%、回收率 15%。 （注：HY/T 068饮用纯净水制备系统环
3、保标准规定：一级反渗透设备测试溶液的总含盐量（TDS）应小150mg/L。比膜的标准测试条件要求更严）。照此条件，如果原水溶解性总固体（TDS）250/L，其产水盐含量多数能够达到纯净水标准（电导率10s/） ，并能保证膜的长期安全运行。反渗透装置的回收率受原水水质、膜的排列、给水流程长度等诸多因素影响。给水流程长回收率高；反之回收率低。工业反渗透装置一个膜壳可串联 6 支膜，由于膜数多、给水流程长，回收率达 75%。由 18 支膜串联的多段反渗透装置回收率达 90% ，已经到了极限。家用反渗透净水机通常只有一支膜，给水流程短，所以回收率低。反渗透装置无论膜数多少、怎样排列，单膜回收率都不应大
4、于标准回收率（低 TDS、低污染指数 SDI 的原水可适当放宽），否则会影响产品水质和膜的使用寿命。QB/T4144家用和类似用途反渗透净水机标准将回收率定为 30%，是参照 GB/T19249反渗透水处理设备标准按小型设备确定的。而该标准定义的小型设备是指日产水量100t 的工业设备，与家用净水机在用途和产品结构上迥然不同。前者日产量以吨位计，反渗透装置膜数多，采用多段排列可轻易达到 30%以上的回收率；后者日产量一般在几百升，多数为单膜配置，30%回收率已超过标准回收率一倍。如果原水 TDS250/L，多数不能达到纯净水标准要求。3回收率超过一定限度不仅影响到给水和产水溶质含量的增高，而且
5、会出现渗透压增高、产水量减少，工作压力上升、进水量减少（水泵进水流量随着工作压力上升而减少），浓差极化加重、膜面结垢倾向加大，设备负荷加重、运行工况恶化等情况。如果没有切实可行的措施断然提高回收率，必然会造成以降低水质、减少设备使用寿命、增加能耗为代价的后果。综上所述，如果家用反渗透净水机回收率超过限度将会对产水水质和膜的使用寿命产生不利影响；如果仅限于纯净水生产将大大缩小设备的适用范围。片面地追求纯度水中缺少人体需要的矿物质，不仅对改善饮水品质没有好处，而且对节能减排、节约用水、产品更新只会带来负面影响。显然，在提高净水机设计回收率的时候有必要对其技术性能和产水水质指标重新进行评估。提高回收
6、率是一个权衡利弊的系统工程。影响回收率的因素有原水水质、产水水质、水温、工作压力、泵膜配置、膜的排列、水流分配、水路阻力、冲洗方式、背压损失、预处理质量等。将这些相辅相成又相互制约的因素解决好了提高回收率就有希望。我们应用多年来在饮用水深度净化、水处理设备研制、饮用水生产、特别是膜法脱盐调控技术生产实践中积累的经验，在提高家用反渗透净水机回收率方面主要措施有：从安全性、健康性、舒适性综合考虑，合理确定产水纯度指标；多模串联、浓水部分循环，以提高回收率；加大横向流速、增强冲洗力度，以减小结垢頃向；4采用可调节装置替代废水比，优化运行参数；提高冲洗和预处理质量；改进水路减阻增流；硬水阻垢等。经过上
7、千次试验，以提高家用反渗透净水机整体技性能为目标的技术创新好于预期效果。单膜净水机回收率由传统机的 15-30%提高到 45-60%，双膜、多膜机回收率可达 60-70%，水、电、滤芯消耗量也相应降低。在水泵功率、滤料用量相同的条件下更新机比传统机产水量增加 25-100%。通过物理调质将饮水矿物质含量控制在合理水平，改善了健康舒适性，天然矿物质含量稳定均衡，比人工添加好。对水质和设备运行状况各项技术指标测试结果，重复性和再现性概率达到 95%以上，稳定性高、可靠性好、技术先进、经济可行。（二） 、节水方式的创新和防止二次污染产水量小、废水量大、压力水罐和后置活性炭污染是家用反渗透净水机突出问
8、题之一。家庭用户使用最多的 50 加仑净水机接一杯水要花一分钟，很不方便。为了解决快速用水的需要，现有净水机基本上都配有压力水罐。制水时将小流量的水集存在罐里，用水时由于气囊膨胀增大了流量，给用水带来方便。压力水罐是一个不能拆卸的密封容器，进水出水为同一通道存在死角，又无法清洗，贮水滞留时间长，容易滋生细菌，罐内橡胶气囊产生的异味也会溶入水体。为了消除异味，现有净水机均配置有后置活性炭。然而，活性炭虽有除臭效果却无灭菌功能，超期使5用反而会成为滋生细菌和产生亚硝酸盐的载体。不仅如此，试验证明，由于水罐气囊反作用力产生的背压使回收率降低 20-25%，增加电耗，降低泵、膜使用寿命。活性炭具有去除
9、有机物、化学毒物、余氯、致臭物等功能，是水处理重要材料，但使用方法一定要得当。通常水处理生产线均将活性炭配置在超滤、反渗透等具有除菌功能的净化单元之前，从不放在末尾。原因很简单，一是防止微生物污染，二是防止碳末进入水体。后置活性炭违背科学实践，带来负面后果，建议从净水机基本配置中取消。有的声称后置活性炭可以调节水的 pH 值，此言缺乏科学依据。解决节水、浓水利用和压力水罐污染的方法很多，列举于下：1、双罐双龙头贮水取水。这只是一种利用浓水措施，未能解决提高回收率和水罐污染问题。2、将浓水与自来水龙头连接，打开龙头时净水机工作制水，浓水随自来水流出利用，关闭龙头时净水机停止工作。由于两者工作时间
10、不同步，产水量很少，缺乏实用价值。3、将浓水排放由连续式改为间断式，制水时不排放浓水，定时冲洗。此方法用于低 TDS 水勉强可以，对于高 TDS、高硬水由于污堵严重，无法正常运行。4、将浓水注入净水机的进水侧循环利用，但给水浓缩度不能超过临界值（LSI 指数） ，回流量有限。有人声称开发出将浓水百分之百的循环利用的零排放纯水机，如果是这样反渗透膜将很快被堵死。65、将浓水注入自来水管与其混合稀释利用，这对于改善净水机的运行条件、节水肯定有好处。但与 “严禁自备水源的供水管道直接与自来水管网连接，无论自备水源的水质达到何种标准，这些和防止有害污染一样均属于不准发生倒流污染的场所”的国家法律、法规
11、相悖。6、用水桶、水壶、浴缸等容器将浓水贮存利用。简单经济，但需要查看以防水满溢出。7、将封闭式贮水罐改成可拆卸式，以便于清洗消毒。这只是减轻了污染，维护麻烦。8、用可更换的塑料袋取代压力水罐。较好地解决了污染和背压问题，但专用性强、通用性欠佳，未能同时解决浓水利用问题。通过上述方案对比发现一个共同特点，就是将浓水利用、水罐污染等具体问题孤立对待，因此陷入头痛医头，脚痛医脚，顾此失彼，难以两全其美的境地。吸取正反两个方面的经验教训，形成以提高产品整体性能为目标的一揽子解决方案，标本兼治，症结迎刃而解。以无压双桶节水型反渗透净水机为代表的多项专利技术不仅解决了提高回收率，实现浓水百分之百的利用，
12、还同时解决了贮水罐、后置活性炭污染等问题，其特征如下：1、用两只食品级标准塑料水桶，一只装产水，另一只装浓水，取代压力水罐。桶上带有把手和龙头，提水、取水都很轻便快捷，7还可与饮水机配套使用。如果用快热电水壶，几分钟就能喝上鲜开水，免除饮水机反复加热，喝“千滚水”之苦。 2、水桶敞口透明，便于清洗消毒，制水、用水情况一目了然。桶的规格有 3、5、10 升，便于携带，以满足家庭、单位、办公、旅游、车辆（人员、水箱）等用水需要。3、压力水罐取消后，气囊产生的异味已不复存在，后置活性炭也无存在价值，大大降低了污染风险，消除了背压，提高了回收率。4、用电子无压式控制系统取代由单向阀、压力开关和压力水罐
13、组成的压力式控制系统。当产水或者浓水任何一只水桶水满时都将自动关机，可按需设定产水量。不仅适合标准水桶使用，还适合普通水桶、洗衣机、浴缸等使用，具有同样功能，彻底消除水满外溢之虞。5、具有水满自动关机、产后自动冲洗停机、水源断水或水压不足自动停机、压力超限自动泄压、故障连锁保护等功能。6、控制系统灵敏、准确、稳定、耐用。启动、停机、断水、水位控制等过程不受水压变化、水面波动、电极结垢、浮球跳动等因素影响。制水过程中可随意取水，解决了传统方法取水时水泵频繁启动、开一次泵冲洗一次之不足，节水、节能，可靠性大大提高。7、具有 LED 声光显示功能。对电源、水源、制水、水满、冲洗、水压不足、压力超限、
14、活性炭使用超期、故障停机等状态发出声光显示。88、不用接下水管和鹅颈龙头，安装、使用更加方便。9、成本低于同类产品。三） 、新型分质供水无泵反渗透净水机利用自来水压力作为制水动力的无泵反渗透净水机，具有结构简单、节能、无噪声、成本低等优点但也存在不足，主要问题是：回收率低、废水量大，压力贮水罐、后置活性炭存在二次污染等问题依然存在；控制方法受原水压力影响可靠性差；无自动冲洗功能回收率比普通机型还要低等。无泵净水机的诸多优点毋庸置疑，但对其产水量小等技术性能也应该实事求是地坦诚对待。众所周知，反渗透膜分离原理是以压力差为推动力，产水量取决于给水压力高低，压力高产水量高；反之产水量低。多数家用膜标
15、准工作压力在 0.41-0.45Mpa 之间，市政自来水压力在 0.15-0.3Mpa 左右,显然多数自来水压力低于膜的标准工作压力，产量也就达不到标准产水量要求，因此无泵净水机通常采用大膜配置。有的将膜的标准产水量作为净水机的产水量，不实宣传，后患无穷。新型无泵反渗透净水机针对同类产品的不足对产品结构进行了更新，其特征是：1、采用上述无压双桶节水型反渗透净水机等专利技术，实现了浓水百分之百的回收利用，彻底消除了压力贮水罐、后置活性炭二次污染，消除了背压，提高了回收率。2、采用电子无压式控制系统取代由单向阀、四面阀、压力水罐9组成的压力式控制系统。不受原水压力影响，彻底解决了断水失控、水罐伫存
16、水量少等之不足。3、复合式净化单元，一机产三种水：反渗透水为柔润甘甜的舒适水；浓缩水可作为普通生活用水或生活杂用水；超滤水为大流量净化水。真正实现了按需分质供水，不浪费一滴水。4、双水路冲洗系统。在打开超滤水龙头用水时水流经反渗透膜对其进行冲洗，流量大效果好，延长了膜的使用寿命，回收率也得到提高。5、结构简单造型美观，故障率低，安装维护方便，具有漂亮的机罩和 LED 声光显示。6、节能，成本低于同类产品。（四） 、新型零压反渗透净水机无压力水源反渗透净水机与普通净水机最大的区别在于配置自吸增压泵。该机具有在不加引水的情况下（首次使用时滤瓶应加满水），自动将容器内的无压力水源吸上来的功能。零压净水机的性能质量不仅取决于自吸式隔膜泵，而且水路、电路设计也很独特。从理论上讲泵的最大吸程不会超过 1 个标准大气压。标准大气压为 0.1Mpa（101325pa）或 760 毫米汞柱（676mmHg），均低于正表压的自来水（表压是在一个大气压的基础上开始计
