家用及商用反滲透凈水機節水方案綜述

文/無錫市凈水協會 顧久傳

一、家用及商用反滲透凈水機節水的意義

（一）家用及商用反滲透凈水機的主要部件及其作用

這里以50G家用反滲透凈水機為例，介紹家用及商用反滲透凈水機的主要部件及其作用，其結構如圖1所示，其中：①三通球閥；②低壓開關；③PP熔噴濾芯；④進水電磁閥；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。其主要作用如表1所示。

（二）家用及商用反滲透凈水機節水的重要性和迫切性

家用及商用反滲透凈水機約占目前全部家用及商用凈水機產品總量的一半，是產量、銷售量、出口量和使用量最多的凈水機產品。家用及商用反滲透凈水機是一個分質供水的設備，自來水先經過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，進入后二級反滲透、后置活性炭濾芯。經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以家用機1500萬臺、商用機500萬臺計，每年約白白流失10億噸凈水。因此，凈水行業急需轉變觀念，提高節水意識，回歸反滲透凈水機“分質供水”的本質，把純水和凈水全部利用起來，盡快淘汰排廢水、浪費水的老式反滲透凈水機產品，開發和生產無廢水、零排放的新一代節水型反滲透凈水機產品，推動反滲透凈水機的技術進步和升級換代。

此外，調查數據顯示，在問及使用凈水器過程中常見問題，認為“浪費水現象嚴重”的消費者約占26.5%，名列第四位。因此，節水也是消費者的呼聲。

（三）有關標準

（1）GB/T 19249－2003 反滲透水處理設備

CJ/T 119－2000 反滲透水處理設備

（2）QB/T 4144－2010 家用和類似用途反滲透凈水機

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 回收率≥40%

5.7.3.2 純水機 回收率≥30%

二、家用及商用反滲透凈水機的凈水（RO濃水）

家用及商用反滲透凈水機是一個分質供水系統，進自來水（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的凈水（RO濃水）是好水，水質總體上比自來水質量好，可用于洗滌用水。

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

（2）我們可以進行一個實驗：

取二個大桶，一桶內盛放自來水，另一桶內盛放家用反滲透凈水機排放的RO濃水。取二臺品牌、規格、型號相同的50G家用反滲透凈水機，去除三級預處理，用自吸泵分別吸取自來水和RO濃水直接進入RO膜元件。觀察實驗結果。

圖1 家用及商用反滲透凈水機的結構

很快，進自來水的那臺反滲透凈水機就出水越來越小，直至不出水。而進RO濃水的那臺反滲透凈水機出水正常。關機后，分別從RO膜殼中取出RO膜元件觀察，進自來水的RO膜元件污染嚴重，而進RO濃水的RO膜元件污染相對要好得多。這個實驗充分證明，RO濃水水質在總體上要比自來水好得多。

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

三、家用和商用反滲透凈水機節水的兩條途徑

家用和商用反滲透凈水機節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，零排放的節水型反滲透凈水機就是把凈水（RO濃水）全部利用。凡是雙龍頭出水的無廢水，零排放的節水型反滲透凈水機，一只龍頭出純水供飲用，另一只龍頭出凈水供洗滌用。二只龍頭應分別標示出水為“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，也不應浪費。

1. 小膜有（純水）桶機

（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，箱內袋外儲濃水，雙龍頭出水。塑料袋和箱內袋外的容積比為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，純水區和濃水區的容積比為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、浴缸等。作者曾選用洗衣機作凈水容器，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

（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；關上純水龍頭，純水與凈水同時停止。在純水龍頭開和閉時，應各有10秒的清洗。當制滿1.8L純水（裝滿電水壺燒開水，灌滿一熱水瓶；或將純水加入飲水機中），關閉右邊純水龍頭，RO機停止運轉。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，充分體現家用反滲透凈水機是“分質供水”的本質。

（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. 非連續型（免安裝型）家用反滲透凈水機

非連續型家用反滲透凈水機由于不需要上、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。非連續型家用反滲透凈水機全部進行RO濃水回收，一般用作洗滌用水。

（1）臺式非連續型家用反滲透凈水機的濃水一般仍返回原水箱，當原水箱液面降到設定值（或水的電導率或TDS升高到設定值）后會報警并停止制水，此時應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的主要部件作用

（2）立柜式非連續型家用反滲透凈水機的濃水一般會流入下方專設的濃水箱，當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）根據自來水水質選用濃水比例器。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能自動檢測自來水電導率或硬度，并根據檢測到的自來水電導率或硬度自動調整濃水比例。

（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；純水水質下降；RO膜的使用壽命縮短。

RO膜的發展方向是：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行改進，現在有的膜廠已研發生產低濃水膜，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膜的產水量與進水壓力成正相關，同一支膜，進水壓力越大，產的純水量越大，如濃水不變，則純水回收率越大。

缺點：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

（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水，以提高水回收率。

特點：工業用可以。家用機膜管太長不行。

表2 自來水與RO濃水水質比較

表3 家用和商用反滲透凈水機節水二條途徑、二類技術的比較

表4 家用和商用反滲透凈水機的節水分級建議

（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的水回收率（從30%提高到76%），但問題在于：反滲透凈水機的系統脫鹽率降低（從90%降為85%），出水水質變差（從10ppm 降為15.10 ppm）；RO膜容易堵塞，特別是后面的RO膜更容易結垢，只能用于原水為低硬度水的地區；由于連接點增多，接頭接管（管接件）大大增多，漏水的概率增多。

特點：工業用可以，但要配合加阻垢劑阻垢。家用機要考慮負作用。

（2）脈沖式排濃水

與常規反滲透凈水機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，原先是電子工業純水制造用終端超濾設備中的作法，現移植到反滲透凈水機上來。

（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：只能回流部分濃水，仍應有部分濃水排放。回流點應在預處理之后，不能注入自來水供水管網。

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膜污堵和結垢的可能性會增加，并可能導致RO膜元件的使用壽命縮短。因此，一方面，必需采用適當措施來阻垢防垢；另一方面，原水硬度高的情況下濃水減排應慎用。

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

注意點：用作飲用水設備的阻垢劑，必須有衛生許可批件。

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

注意點：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RO膜的水（含從前三級預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：每支RO膜的“最大進水流量”是有規定限量值的，在膜廠的“說明書”或“膜手冊”上可以查到，進RO膜的水的流量不得超過膜廠規定的“最大進水流量”。

（4）磁化：讓進RO膜的水先進入強磁場進行磁化。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：磁化是一種水處理新工藝，必須取得衛生部頒發的“水處理新工藝衛生許可批件”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，應取得衛生部門的“新工藝衛生許可批件”才能實施。

（三）家用和商用反滲透凈水機節水二條途徑、二類技術的比較

二種技術列表比較如表3。

四、家用和商用反滲透凈水機節水的發展方向

（一）家用和商用反滲透凈水機的發展方向

（1）智能化：針對用戶，解決使用便利和安全。

（2）物聯網：針對服務體系，解決主動服務和及時服務。

（3）大膜無桶雙龍頭：解決二次污染和節水。

（4）元器件標準化：解決維修，通用互換。

（5）元器件集成化：解決產品體積緊湊、防漏水。

（6）元器件模塊式：解決適應不同的水質和用戶需要。

（二）家用和商用反滲透凈水機的節水要求

（1）節水效果好，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；不影響RO膜及泵的使用壽命；不影響純水水質和凈水器的性能。

（4）簡單易行，防止技術壁壘和市場壟斷；有利于舊機改造；有利于凈水行業的發展。

（5）家用和商用反滲透凈水機節水的最佳方案：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的“用水效率”及其節水分級

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

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

＝[（進水水量－白白排放的水量）÷進水水量] ×100%

無廢水、零排放的節水型反滲透凈水機的“用水效率”為100%。

（2）家用和商用反滲透凈水機的節水分級建議如表4。