家用及商用反滲透凈水機(jī)節(jié)水方案綜述

文/無錫市凈水協(xié)會 顧久傳

一、家用及商用反滲透凈水機(jī)節(jié)水的意義

（一）家用及商用反滲透凈水機(jī)的主要部件及其作用

這里以50G家用反滲透凈水機(jī)為例，介紹家用及商用反滲透凈水機(jī)的主要部件及其作用，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中：①三通球閥；②低壓開關(guān)；③PP熔噴濾芯；④進(jìn)水電磁閥；⑤顆粒活性炭濾芯；⑥活性炭棒濾芯；⑦高壓泵；⑧變壓器；⑨純水出口；⑩RO膜殼；[11]RO膜元件；[12]濃水比例器；[13]排濃閥；[14]單向閥；[15]手動球閥；[16]儲水壓力桶；[17]后置活性炭濾芯；[18]鵝頸龍頭；[19]閥門；[20]高壓開關(guān)。其主要作用如表1所示。

（二）家用及商用反滲透凈水機(jī)節(jié)水的重要性和迫切性

家用及商用反滲透凈水機(jī)約占目前全部家用及商用凈水機(jī)產(chǎn)品總量的一半，是產(chǎn)量、銷售量、出口量和使用量最多的凈水機(jī)產(chǎn)品。家用及商用反滲透凈水機(jī)是一個分質(zhì)供水的設(shè)備，自來水先經(jīng)過PP濾芯、顆粒活性炭濾芯、炭棒濾芯的過濾和吸附三級處理，去除了水中大部分有害雜質(zhì)，進(jìn)入后二級反滲透、后置活性炭濾芯。經(jīng)過上述五級處理的水（約占總水量的20%不到）是純水，作飲用；經(jīng)過前三級處理但未通過RO膜的水是凈水（約占總水量的80%以上），作洗滌用。但目前這部分凈水在大多數(shù)情況下被通入下水道，白白地排放掉。全國在用的反滲透凈水機(jī)以家用機(jī)1500萬臺、商用機(jī)500萬臺計(jì)，每年約白白流失10億噸凈水。因此，凈水行業(yè)急需轉(zhuǎn)變觀念，提高節(jié)水意識，回歸反滲透凈水機(jī)“分質(zhì)供水”的本質(zhì)，把純水和凈水全部利用起來，盡快淘汰排廢水、浪費(fèi)水的老式反滲透凈水機(jī)產(chǎn)品，開發(fā)和生產(chǎn)無廢水、零排放的新一代節(jié)水型反滲透凈水機(jī)產(chǎn)品，推動反滲透凈水機(jī)的技術(shù)進(jìn)步和升級換代。

此外，調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在問及使用凈水器過程中常見問題，認(rèn)為“浪費(fèi)水現(xiàn)象嚴(yán)重”的消費(fèi)者約占26.5%，名列第四位。因此，節(jié)水也是消費(fèi)者的呼聲。

（三）有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

（1）GB/T 19249－2003 反滲透水處理設(shè)備

CJ/T 119－2000 反滲透水處理設(shè)備

（2）QB/T 4144－2010 家用和類似用途反滲透凈水機(jī)

5.4.6 回收率不小于30%。

（3）GB/T 30307－2013 家用和類似用途飲用水處理裝置

5.7.1.2 納濾凈水機(jī) 回收率≥40%

5.7.3.2 純水機(jī) 回收率≥30%

二、家用及商用反滲透凈水機(jī)的凈水（RO濃水）

家用及商用反滲透凈水機(jī)是一個分質(zhì)供水系統(tǒng)，進(jìn)自來水（原水），出純水（RO透過水，供飲用）和凈水（ RO濃縮水，供洗滌用），它是根本不存在“廢水”的。所謂廢水是指沒有被利用（或無法利用）而白白排放掉的水，如果把自來水龍頭開著讓它白白排放，自來水也就成了“廢水”。

家用及商用反滲透凈水機(jī)的凈水（RO濃水）是好水，水質(zhì)總體上比自來水質(zhì)量好，可用于洗滌用水。

（1）它已經(jīng)過三道處理，水質(zhì)總體優(yōu)于自來水。家用及商用反滲透凈水機(jī)有五級過濾，它的濃縮水已通過前三道處理，沒能經(jīng)過后二道。

（2）我們可以進(jìn)行一個實(shí)驗(yàn)：

取二個大桶，一桶內(nèi)盛放自來水，另一桶內(nèi)盛放家用反滲透凈水機(jī)排放的RO濃水。取二臺品牌、規(guī)格、型號相同的50G家用反滲透凈水機(jī)，去除三級預(yù)處理，用自吸泵分別吸取自來水和RO濃水直接進(jìn)入RO膜元件。觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖1 家用及商用反滲透凈水機(jī)的結(jié)構(gòu)

很快，進(jìn)自來水的那臺反滲透凈水機(jī)就出水越來越小，直至不出水。而進(jìn)RO濃水的那臺反滲透凈水機(jī)出水正常。關(guān)機(jī)后，分別從RO膜殼中取出RO膜元件觀察，進(jìn)自來水的RO膜元件污染嚴(yán)重，而進(jìn)RO濃水的RO膜元件污染相對要好得多。這個實(shí)驗(yàn)充分證明，RO濃水水質(zhì)在總體上要比自來水好得多。

（3）RO濃水是相對于RO進(jìn)水和RO透過水，“濃”不是相對于自來水。表2為自來水與RO濃水水質(zhì)比較。表2中10個大項(xiàng)，RO濃水水質(zhì)占優(yōu)的有8個大項(xiàng)，而自來水水質(zhì)較好的僅有2個大項(xiàng)。

三、家用和商用反滲透凈水機(jī)節(jié)水的兩條途徑

家用和商用反滲透凈水機(jī)節(jié)水有兩條大的方向和途徑，下面我們分別來予以闡述：

（一）無廢水，全部利用，零排放

無廢水，零排放的節(jié)水型反滲透凈水機(jī)就是把凈水（RO濃水）全部利用。凡是雙龍頭出水的無廢水，零排放的節(jié)水型反滲透凈水機(jī)，一只龍頭出純水供飲用，另一只龍頭出凈水供洗滌用。二只龍頭應(yīng)分別標(biāo)示出水為“純水”、“凈水”。此外，“說明書”上要寫明“凈水”用于洗滌用水，不得飲用，也不應(yīng)浪費(fèi)。

1. 小膜有（純水）桶機(jī)

（1）采用二只單室壓力儲水桶或一只雙室壓力儲水桶，雙龍頭出水。二桶（或雙室）的容積比為1:4，小桶（室）盛純水，大桶（室）盛凈水（RO濃水）。分別用二只高壓開關(guān)控制制水泵的啟、停。

（2）采用塑料掛壁水箱，中間塑料袋儲純水，箱內(nèi)袋外儲濃水，雙龍頭出水。塑料袋和箱內(nèi)袋外的容積比為1:4。分別用二只浮球閥控制制水泵的啟、停。

（3）采用雙室不銹鋼水箱，水箱中有隔板把水箱分成互不相通的二部分，純水區(qū)和濃水區(qū)的容積比為1:4。分別用二只浮球閥控制制水泵的啟、停。雙龍頭出水，用水時，打開龍頭的同時啟動該水的小泵把水箱中儲水打入龍頭并出水。

（4）由用戶自備容器接收和儲存凈水。單龍頭，出純水。凈水接入用戶自備容器中。

水溫每升高1℃，RO透過水量增加3%。設(shè)每次制純水為4L，RO濃水在夏季水溫高時約為純水3倍即12L，在冬季約為6倍即24L，因此，必需用大容量的容器，可采用大桶、洗衣機(jī)、浴缸等。作者曾選用洗衣機(jī)作凈水容器，春、夏、秋三季儲水可直接用來作洗衣用；但到了冬季，一方面RO濃水量大增，另一方面洗澡洗衣服的周期變長，因此，需取部分水用來作他用，如沖馬桶。

2. 大膜無（純水）桶機(jī)

（1）大膜無桶雙龍頭。其中凈水龍頭為特制無閥芯的常開龍頭。使用時左邊是凈水（洗滌用水）龍頭（無閥芯常開龍頭）；中間是自來水龍頭；右邊是純水（飲用水）龍頭。打開純水龍頭，純水與凈水同時流出；關(guān)上純水龍頭，純水與凈水同時停止。在純水龍頭開和閉時，應(yīng)各有10秒的清洗。當(dāng)制滿1.8L純水（裝滿電水壺?zé)_水，灌滿一熱水瓶；或?qū)⒓兯尤腼嬎畽C(jī)中），關(guān)閉右邊純水龍頭，RO機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。左邊正好接到半盆（冬季一盆）凈水，用來淘米、洗菜、抹桌子。雙龍頭、零排放，充分體現(xiàn)家用反滲透凈水機(jī)是“分質(zhì)供水”的本質(zhì)。

（2）大膜單（濃水）桶雙龍頭。RO透過水接至純水龍頭，出純水供飲用；RO濃水接入壓力儲水桶，并用三通連接至凈水龍頭，出凈水供洗滌用。這實(shí)際上是一種逆向思維方式，儲水桶由以前的儲存“純水”改為儲存“凈水”。

3. 非連續(xù)型（免安裝型）家用反滲透凈水機(jī)

非連續(xù)型家用反滲透凈水機(jī)由于不需要上、下水，所以在有電源、但無水源及下水道的各種場所（如家居的客廳、臥室、書房，以及辦公室、會議室、教室、走廊、車間、營房、商鋪、餐廳等）都可適用，因此今后會越來越多。非連續(xù)型家用反滲透凈水機(jī)全部進(jìn)行RO濃水回收，一般用作洗滌用水。

（1）臺式非連續(xù)型家用反滲透凈水機(jī)的濃水一般仍返回原水箱，當(dāng)原水箱液面降到設(shè)定值（或水的電導(dǎo)率或TDS升高到設(shè)定值）后會報警并停止制水，此時應(yīng)將原水箱中的水倒出（用作洗滌用水）并更換成新的自來水。

表1 家用及商用反滲透凈水機(jī)的主要部件作用

（2）立柜式非連續(xù)型家用反滲透凈水機(jī)的濃水一般會流入下方專設(shè)的濃水箱，當(dāng)濃水箱水滿后倒出用作洗滌用水。

（二）小廢水，部分利用，少量排放

1. 零部件采取措施

（1）濃水比例器：RO膜進(jìn)水壓力為70Psi（約0.5MPa）時的濃水流量（mL/min）值，一般選用300、350、400。

（a）根據(jù)自來水水質(zhì)選用濃水比例器。原水硬度高，選大些；原水硬度低，選小些。（b）智能化濃水比例器：智能型反滲透凈水機(jī)能自動檢測自來水電導(dǎo)率或硬度，并根據(jù)檢測到的自來水電導(dǎo)率或硬度自動調(diào)整濃水比例。

（2）RO膜元件：一般RO膜的濃水與純水比例為3：1，或4：1。如把濃水比例減小，會帶來后果：要求泵的壓力升高、功率增大；純水水質(zhì)下降；RO膜的使用壽命縮短。

RO膜的發(fā)展方向是：低壓大通量，耐氧化，抗污堵，長壽命，高脫鹽，低濃水。通過對膜表面電荷、表面光潔度、抗菌、流道布及流道的選擇等進(jìn)行改進(jìn)，現(xiàn)在有的膜廠已研發(fā)生產(chǎn)低濃水膜，膜的濃水與純水比例為2：3。

（3）泵：把泵的流量和壓力提高。RO膜的產(chǎn)水量與進(jìn)水壓力成正相關(guān)，同一支膜，進(jìn)水壓力越大，產(chǎn)的純水量越大，如濃水不變，則純水回收率越大。

缺點(diǎn)：泵增大，耗電增加，振動和噪音增大。易堵RO膜，膜的壽命縮短。

2. 裝置采取措施

（1）膜的串聯(lián)

（a）一管多支。在一支膜管中裝多支膜元件，前一支膜元件排出的濃水成為后一支膜元件的進(jìn)水，以提高水回收率。

特點(diǎn)：工業(yè)用可以。家用機(jī)膜管太長不行。

表2 自來水與RO濃水水質(zhì)比較

表3 家用和商用反滲透凈水機(jī)節(jié)水二條途徑、二類技術(shù)的比較

表4 家用和商用反滲透凈水機(jī)的節(jié)水分級建議

（b）一級多段，以提高水回收率。采用幾支小膜，一級多段，可提高反滲透凈水機(jī)的水回收率（從30%提高到76%），但問題在于：反滲透凈水機(jī)的系統(tǒng)脫鹽率降低（從90%降為85%），出水水質(zhì)變差（從10ppm 降為15.10 ppm）；RO膜容易堵塞，特別是后面的RO膜更容易結(jié)垢，只能用于原水為低硬度水的地區(qū)；由于連接點(diǎn)增多，接頭接管（管接件）大大增多，漏水的概率增多。

特點(diǎn)：工業(yè)用可以，但要配合加阻垢劑阻垢。家用機(jī)要考慮負(fù)作用。

（2）脈沖式排濃水

與常規(guī)反滲透凈水機(jī)RO濃水的排放采用固定流量不同，采用脈沖式（或稱為“間斷式”）大流量排濃水的方式，如每隔5分鐘，排濃水5秒鐘。由于采用脈沖式排濃水，使排放的濃水總量減少。

這種排濃水方式，原先是電子工業(yè)純水制造用終端超濾設(shè)備中的作法，現(xiàn)移植到反滲透凈水機(jī)上來。

（3）部分濃水回流

將RO出口濃水中的一部分回流到RO加壓泵的前端，以減小最終排放的濃水流量。

注意點(diǎn)：只能回流部分濃水，仍應(yīng)有部分濃水排放?；亓鼽c(diǎn)應(yīng)在預(yù)處理之后，不能注入自來水供水管網(wǎng)。

3.阻垢

無論是零部件還是裝置采取措施，無論用什么方法，減少RO濃水排放量，RO膜污堵和結(jié)垢的可能性會增加，并可能導(dǎo)致RO膜元件的使用壽命縮短。因此，一方面，必需采用適當(dāng)措施來阻垢防垢；另一方面，原水硬度高的情況下濃水減排應(yīng)慎用。

（1）加阻垢劑：家用或商用的小型反滲透凈水機(jī)，有的用帶緩釋劑的硅磷晶讓水流過。

注意點(diǎn)：用作飲用水設(shè)備的阻垢劑，必須有衛(wèi)生許可批件。

（2）軟化：水在進(jìn)反滲透前，先進(jìn)軟化器進(jìn)行軟化，水中的鈣鎂離子與鈉型陽離子交換樹脂上的鈉離子進(jìn)行交換。

注意點(diǎn)：樹脂要及時再生，再生方式有手動、時間型自動、流量型自動等，再生液用8～10%氯化鈉溶液。

（3）高流速沖洗：讓進(jìn)RO膜的水（含從前三級預(yù)處理來的水及濃水回流水之和）的流量（流速）增大，使它不易生成水垢，即使生成，也被高速水流沖走而不至堵塞RO膜。

注意點(diǎn)：每支RO膜的“最大進(jìn)水流量”是有規(guī)定限量值的，在膜廠的“說明書”或“膜手冊”上可以查到，進(jìn)RO膜的水的流量不得超過膜廠規(guī)定的“最大進(jìn)水流量”。

（4）磁化：讓進(jìn)RO膜的水先進(jìn)入強(qiáng)磁場進(jìn)行磁化。磁化水不易生成水垢，即使生成，水垢也比較疏松，容易被水流沖走。

注意點(diǎn)：磁化是一種水處理新工藝，必須取得衛(wèi)生部頒發(fā)的“水處理新工藝衛(wèi)生許可批件”后才能使用于飲用水處理。

（5）超聲波：與磁化相同，同樣屬于水處理新工藝，應(yīng)取得衛(wèi)生部門的“新工藝衛(wèi)生許可批件”才能實(shí)施。

（三）家用和商用反滲透凈水機(jī)節(jié)水二條途徑、二類技術(shù)的比較

二種技術(shù)列表比較如表3。

四、家用和商用反滲透凈水機(jī)節(jié)水的發(fā)展方向

（一）家用和商用反滲透凈水機(jī)的發(fā)展方向

（1）智能化：針對用戶，解決使用便利和安全。

（2）物聯(lián)網(wǎng)：針對服務(wù)體系，解決主動服務(wù)和及時服務(wù)。

（3）大膜無桶雙龍頭：解決二次污染和節(jié)水。

（4）元器件標(biāo)準(zhǔn)化：解決維修，通用互換。

（5）元器件集成化：解決產(chǎn)品體積緊湊、防漏水。

（6）元器件模塊式：解決適應(yīng)不同的水質(zhì)和用戶需要。

（二）家用和商用反滲透凈水機(jī)的節(jié)水要求

（1）節(jié)水效果好，最好做到：無廢水、零排放。

（2）成本低、性價比高。

（3）不違反法律法規(guī)；不影響RO膜及泵的使用壽命；不影響純水水質(zhì)和凈水器的性能。

（4）簡單易行，防止技術(shù)壁壘和市場壟斷；有利于舊機(jī)改造；有利于凈水行業(yè)的發(fā)展。

（5）家用和商用反滲透凈水機(jī)節(jié)水的最佳方案：大膜無桶雙龍頭，無廢水零排放。

（三）家用和商用反滲透凈水機(jī)的“用水效率”及其節(jié)水分級

（1）家用和商用反滲透凈水機(jī)的“用水效率”。家用和商用反滲透凈水機(jī)是分質(zhì)供水體系，反滲透凈水機(jī)的用水效率是指反滲透凈水機(jī)使用過程中，所產(chǎn)的供使用的水(飲用純水和洗滌用凈水之和，不含白白排放掉的水)水量與進(jìn)水(原水)水量之百分比。

家用和商用反滲透凈水機(jī)的用水效率＝（所產(chǎn)的供使用的水量÷進(jìn)水水量）×100%

＝[（進(jìn)水水量－白白排放的水量）÷進(jìn)水水量] ×100%

無廢水、零排放的節(jié)水型反滲透凈水機(jī)的“用水效率”為100%。

（2）家用和商用反滲透凈水機(jī)的節(jié)水分級建議如表4。