反渗透净水机节水技术创新

1、1反渗透净水机节水技术创新反渗透净水机节水技术创新 在众多净水设备中以反渗透去除杂质精度等级最高，具有广谱性，对于物理性、化学性和生物性污染均有很好的去除效果，不仅可以高效去除有害成分，而且具有脱盐功能，感官舒适性最好。欧美等发达国家对自来水水质要求很高可直接生饮，但反渗透净水机普及率仍然在百分之七十以上，人们所取的就是口感好。 目前我国家用、商用反渗透水机约占净水设备总量的一半，已成为净水行业排头兵。但是，反渗透净水机尚存在回收率低耗水量大、消杀功能欠完善存在二次污染风险、监测保护功能不完善存在安全隐患、硬水处理太麻烦适用性差等先天不足，已成为多年来困扰行业发展的瓶颈。我国的水资源存在两大主

2、要问题：一是水资源短缺，二是水污染严重。我国人均淡水资源仅为世界平均水平的1/4、是全球人均水资源最贫乏的国家之一，节约用水是我国基本国策。 反渗透净水机是应对水污染的最佳利器，但却是个水老虎，产一杯水竟然要放掉48杯水，使人难以容忍。据行业资料全国在用的家用反渗透净水机约1500万台、商用机500万台，一年浪费约10亿吨水，与建设资源节约型环境友好型社会的基本国策相悖，必须下大力解决。 一、反渗透净水机主要问题剖析一、反渗透净水机主要问题剖析（一）提高回收率的主要障碍。（一）提高回收率的主要障碍。反渗透是饮用水膜分离技术中截留精度等级最高的，与其他膜法技术相比：反渗透（RO）属离子与小分子级

3、，可去除0.0001微米（m）的杂质；纳滤（NF）介于离子与分子级之间，可去除大小0.001m的杂质；超滤(UF)属分子级，可去除大小0.002-20.1m的杂质；微滤（MF）属大分子级，可除去0.1- 1m的杂质。由于反渗透膜的孔径极小分离过程中极易被水中截留下来的杂质所堵塞，因此它与只有进水口和出水口、截留精度较低的净水器不同，反渗透装置有一个进水口（专业术语又称“原水”，浓水侧的水称“给水”）两个出水口，分别为产水（专业术语又称“透过水”、“淡水”）和浓水（专业术语又称 “浓缩水”、“侧向液流”）。生产时产水从膜面垂直方向渗透，浓水从膜面横向流过将截留附着在膜面上的杂质污物冲刷掉。反渗透

4、膜“设计导则”规定，标准测试条件下单支膜回收率为15%。迄今家用反渗透净水机基本上是单膜配置，所以回收率在1520%（注：QB/T4144标准规定回收率为30%，建议明确标准测试条件，这样比较严谨）。回收率=产水量/进水量100%。有的在计算回收率时往往误将进水量=产水量+浓水量，而忽略了其他因素，即：（1）冲洗水，按3.2加仑压力储水罐（实际储水量6.5L）氺满为一个冲洗周期计算，冲洗水量略占产水量的15%；（2）水温，“设计导则”规定反渗透膜回收率标准测试条件水温为250C,每升降1度产水量增减2.53%，按此计算当水温下降到10度时回收率降至9%；（3）背压，由于压力储水罐反作用力造成的

5、背压使原有回收率降低10%；综合以上因素传统家用反渗透净水机产水量与进水量（产水+浓水+冲洗水）之比以1:51:8是比较符合实际的。就反渗透净水技术本身而言它不是低效高耗的象征，而是高效低耗的现代饮用水深度净化先进技术的代表，为国际所公认。工业反渗透装置基本上不采用单膜配置，而是采用多膜的级、段组合。3级，指将膜的产水进行重复过滤以提高脱盐率保证水质纯度，纯净水处理大多为一级，硬水水源可采用二级；段，指将前面膜排放的浓水作为后面膜的原水以提高回收率、节水，工业反渗透装置一个膜壳可串联6支膜，回收率75%，由18支膜串联的多段反渗透装置回收率达90%。串、并结合方式使各个膜的负荷相对均衡，无论膜

6、数多少、怎样排列单膜回收率都不应该超过“设计导则”规定。然而，提高回收率膜的进水侧给水溶质含量会相应增高。当回收率为15%时则给水被浓缩1.18倍（透过产水的盐份忽略不计）、20%时给水被浓缩1.25倍、 30%时给水被浓缩1.43倍、40%时给水被浓缩1.7倍、 50%时给水被浓缩2倍、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。回收率超过一定限度浓差极化加重，渗透压增高，水通量减少，脱盐率降低，结垢污堵倾向加大，从而影响产水质量和膜的使用寿命。串、并结合是提高反渗透回收率的基本方法之一，但有许多制约因素，污堵是最大难题。膜的污染性质和堵塞速度取决于多种因素，其中以硬度、

7、溶解性总固体（TDS）、PH值、污染密度指数（SDI）、难溶盐饱和指数（LSI）等原水水质特性和回收率影响最大，预处理、膜的排列方式、泵膜配置、工作压力、冲洗、水温、背压、运行参数稳定性等也都会造成不同程度的影响。为了解决提高回收率与膜的污堵矛盾，工业反渗透装置除了膜的优化组合外，还会采取阻垢、软化、物理冲洗、化学清洗、灭菌、加酸碱调节pH值等一系列技术措施。工业、民用两种反渗透装置虽然原理一样但在用途、水质要求、使用对象、复杂程度、体积大小、成本价格等方面差异很大。工业反渗透是根据原4水特性和产水要求量身定制的，属专用产品；家用净水机是面向千家万户的通用产品，对不同地区、不同环境、不同水源都

8、应该有很好的适应性，两者产品结构、工艺配置迥然不同，工业上成熟的技术不一定都适合民用，不能照搬。 由于现有家用、商用反渗透净水机膜、泵、电路、水路等基础件是按传统单膜、高纯度低回收率思路设计的，其产品结构、工艺配置、零配件供应等已形成一套固定模式。因此，要破旧立新实现产品升级换代其难度比设计一套大型工业反渗透水处理设备难得多。近年来不少人尝试采用增加膜数串联、浓水循环重复利用等措施，以提高家用反渗透净水机的回收率，虽然取得一定效果，但都因为不能有效地解决膜的污堵问题，难以取得突破性进展。有的声称其：单膜反渗透净水机回收率已达到70%而且适用于自来水水源。然而，自来水标准（GB 5749）规定：

9、硬度450mg/L，可溶性总固体（TDS）1000mg/L，水质从极软水到极硬水、极低盐水到高盐水覆盖面很宽。如果你的水源是软水、低盐水有这个可能；如果是硬度大于280 mg/L、TDS 大于500 mg /L的硬水，当回收率70%时难溶盐饱和指数(LSI)已超过临界点许多，结垢倾向严重，不可能正常运行。理论和实践均证明：单膜净水机用符合自来水标准的高硬水源，如果未采取软化、阻垢措施，回收率大于50%时连续运行十几二十个小时膜就会堵死。有的声称其：家用反渗透净水机95%以上的浓水回流利用，在水垢严峻的5条件下（笔者注：未提供原水水质参数）能保持两年稳定运行。照此计算该水机回收率已达95%以上，

10、远远超过膜的设计极限，如果没有别的技术诀窍令人难以置信。许多在计算回收率的时候只计算产水和浓水不计冲洗水，无意间将净水机的回收率虚增长15%。有的采用浓水循环加软化、阻垢等防垢防堵措施回收率有较大幅度提高，但传统硬水处理存在的化学污染和操作麻烦之不足依然存在。 有的将反渗透排放的浓水注入自来水管道，通过“体外循环”，节水效果达到“国际领先水平”。将浓水与自来水混合稀释，对于改善水机的运行条件、节水肯定有好处。但这与“严禁自备水源的供水管道直接与自来水管网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连接，无论自备水源的水质达到何种标准，

11、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不准发生倒流污染的场所”的法律法规相悖，是污染公共水源的违法行为。 诚然，多膜串联、浓水部分循环是提高反渗透装置回收率普遍采用的公知技术，但是科学技术的基本原理只有与实践紧密结合，针对不同情况采取符合客观规律的措施，才能经得起实践检验。（二）、浓水的正确利用。（二）、浓水的正确利用。解决反渗透净水机节水问题主要有两个途径：一是提高回收率（包括减少冲洗水量、消除背压损失、降低水温影响等）；二是浓水回收利用，前者属于产品结构性问题是主因；后者属副产物（浓水）利用问题是次因。只有牢牢地抓住主要矛盾，主次并举、相辅相成，标本兼治才能取得理想效果。提高回

12、收率涉及到反渗透净水机整体更新，制约因素多、难度大，而浓6水利用相对简单。勤劳节俭是中华民族的传统美德，在反渗透净水机废水问题成为社会关注热点之前，许多消费者早已将浓水管从下水道里拔出来，用盆接桶装等方式加以利用。其实对生产商而言解决浓水回收利用问题并不难，最简单实用的方法是在水槽上面装一个鹅颈龙头，将龙头固定在开启状态（最好是没有阀芯），放一个盆接水利用，水满顺下水道排放，不会溢出打湿地面，花上十几元钱，每个安装工都可完成。浓水回收利用的方式方法很多，主要是在浓水储存和水满自动停机上下功夫。对于符合卫生安全、设备安全、消费者乐于使用的方法都值得推广，但不管采用哪种方式方法浓水回收利用都应遵循

13、三条原则：1、不能减少、中断净水机设计的浓水流量；2、不能产生背压 ；3、不能造成二次污染。如何利用反渗透浓水不仅是个节水观念问题，更是关系到饮水、用水安全的大事，这方面还存在重大分歧，须要分清主次，辨明是非，真正做到既保证饮水、用水安全又节约水资源。对浓水水质有的称为“废水”，有的称为“净水”；有的认为浓水已经过纤维棉、活性炭三级处理，除了含盐量比自来水高，其他多数指标都比自来水好，是优于自来水的净水，可以用来淘米、洗菜、刷锅、洗碗、沐浴、洗衣服、做清洁等；有的认为反渗透净水机是分质供水，只产纯水和净水根本不存在废水；有的开发出无废水零排放双龙头净水机，一只龙头出反渗透水供饮用，另一只龙头出

14、净水（浓水）供洗水用等。通常反渗透净水机预处理由粗PP棉、活性炭，细PP棉组成。PP棉孔径15微米，只能去除泥砂、铁锈等大颗粒杂质；活性炭能有效地吸附截留悬浮物、胶体、余氯、致臭物、以及较大分子的有机物，无法去除小分子有机 7物，其微孔被悬浮物、微生物污染后成为细菌繁殖的温床，活性炭不但不能去除亚硝酸盐氮，而且一旦过期失效反而使亚硝酸盐升高，对人体健康构成危害。自来水经过净水机预处理其感官（浊度、色度、嗅和味、肉眼可见物）、余氯指标有明显改善，但其余指标未必比自来水好。再则，我们在分析判断浓水水质的时候不能只看到预处理带来的加分效果而忽视浓缩所造成的减分因素。原水经过反渗透浓缩，水中溶质含量大

15、幅度增加。溶质中含量最多的是盐类，除此之外重金属、化学毒物、细菌等也随浓缩度的增加而增高，有的就达不到自来水标准（比如浓缩度高的浓水TDS就很容易超标）。显然 “浓水是优于自来水的净水”之说既缺乏科学依据，也没有法律法规依据。关于反渗透浓水质定义。美国环境保护局（EPA条40CFR122.2）把反渗透浓缩水分类为二级工业过程废水。我国表征水质的标准术语水质词汇标准（GB6816）对废水的表述是：“生产过程中使用后排放的或产生的水，这种水对该过程无进一步直接利用的价值”，从广义讲反渗透浓水是否可以理解为废水？存在争议。对比生活杂用水水质标准（CJ 25.1）其定义及主要技术指标与反渗透浓水近似，

16、笔者建议可以参照该标准提示的用途，即，“适用于厕所便器冲洗、城市绿化、洗车、扫除等生活杂用水，也适用于有同样水质要求的其他用水”，对不同水质的反渗透浓水应该区别对待合理利用：对于原水硬度不高，经反渗透处理浓缩度也不高，加温后无明显水垢，感官知觉良好的浓水除生活杂用外还可以用来洗衣，但不适于淘米、洗菜、洗餐具、沐浴、更不可用于做饭、煲汤等直接与人体健康8相关的用途；对于高硬、高盐原水或经反渗透处理浓缩度高、水垢重、带苦涩异味的浓水，（有的TDS甚至超过了生活杂用水标准）用这种水沐浴时头发干涩伤害皮肤，洗衣浪费肥皂，洗车会留下白色水垢迹印，绿化花草树木经不起水碱而枯萎，利用时要谨慎行事，避免得不赏

17、识，对此笔者有切身体会。把浓水通过双水龙头当成“净水”使用的其用途应严加限定并告知消费者，但绝不能称为净水。只通过纤维棉、活性炭、超滤，而没有经过反渗透的非浓缩水则可以称为反渗透水+净化水的 “双水”净水机，但应符合生活饮用水水质处理器卫生安全功能评价一般水质处理器规范要求。 （三）、冲洗方式功效差，又费水。（三）、冲洗方式功效差，又费水。传统“废水比”缺乏调节功能，不能满足不同季节水温条件下运行冲洗的要求；产前冲洗不能及时彻底将截留在膜面上的污物冲刷干净；增压泵设计供水量普遍偏小，加上水路阻力、背压损失实际出力只有正常需要量的4870%，冲洗水量不足直接影响膜的使用寿命，而且增加了水秏。（四

18、）、压力储水罐、后置活性炭造成二次污染，产生背压危害。（四）、压力储水罐、后置活性炭造成二次污染，产生背压危害。由于传统家用反渗透净水机产水量小、出水慢不方便使用，基本上都配有压力水罐，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。然而，压力水罐是一个不能拆卸的密封容器，无法清洗，积水又放不干尽，滞留时间长了容易滋生细菌，罐内橡胶气囊产生的异味也会溶入水体。为了消除异味，传统水机均配置有后置活性炭，然而，活性炭虽有除臭9效果却无除菌功能，超期使用会成为滋生细菌的温床和产生亚硝酸盐的载体。不仅如此，水罐气囊反作用力产生的背压使产水量减少2832%，回收率降低10%，如果高

19、压开关、单向阀失效胀破水罐、撕裂膜片的事时有发生（膜片破损会污染水质，往往被忽视）。由于种种原因目前大都仍以压力控制储水方式为主。有的采用可拆卸清洗水罐，二次污染问题解决了但背压问题依然存在；有的采用“产水”、“ 浓水”双储水罐，这只是一种利用浓水措施，背压和污染问题并未解决；有的采用单支大流量膜去掉储水罐，取水慢和污染问题解决了但水秏电秏却增加了，顾此失彼，未从根本上解决问题。（五）、滤芯、膜使用寿命监测装置欠完善。（五）、滤芯、膜使用寿命监测装置欠完善。目前以提醒式居多，大多不具备强制控制功能，有的偏重于装饰性忽视实用性。（六）、安全保护功能欠完善。（六）、安全保护功能欠完善。传统水机大都

20、只有缺水和水满自动停机功能，存在漏水、漏电、超压、过载、失控等安全隐患。（七）、灭菌功能缺失或不完善，存在水质安全隐患。（七）、灭菌功能缺失或不完善，存在水质安全隐患。反渗透、超滤等膜法分离技术对细菌、病毒只有去除作用而无杀灭功能，由于水机自身污染细菌超标问题十分突出，现有消杀措施也存在不足，例如：臭氧，杀菌能力强但残留在水中有异味，不能现产现用，如果原水中溴含量较高还存在溴酸盐超标风险；载银炭、KDF、碘树脂属中、低效抑菌型，不仅杀灭效果欠佳，还存在载银炭银离子泄漏、KDF铜锌超标、碘树脂影响水的口感等问题；紫外线属物理灭菌，具有高效、广谱、无污染、不改变水的口味、使用寿命长等优点，适合家用

21、、商用净水机使用。但是，目前紫外灯基本上为过流式，紫外线照射水体时间约1秒钟上下，时间短杀灭霉菌、藻类、孢子等的剂量10不足，杀而不死存在光复活隐患。（八）、传统软化、阻垢硬水处理方法实用性差。（八）、传统软化、阻垢硬水处理方法实用性差。反渗透具有脱盐功能，是处理高硬水、苦咸水的克星，但在使用过程中本身也会受到污染，所以对于硬度较高的原水需进行软化或阻垢处理以保障设备正常运行。传统树脂软化工艺使用周期短，再生频繁、操作麻烦、耗费食盐、质量不易控制，难以在家庭使用，再生后钠含量增高无益健康。化学阻垢剂以“硅磷精”居多（主要成份是聚磷酸盐和聚硅酸盐）操作比软化简单，但也需要人工添加。剂量不足时效果

22、不好，溶解过度会造成管路堵塞或磷超标。进年来一种抗污染反渗透膜出现在家用水机上。它是通过改进膜表面粗糙度、电中性、高亲水性、宽给水流道等，可抑制微生物、有机物在膜表面的吸附，减少污染物沉积。这种膜对生物、有机物有很好的抗污性能，但对无机盐垢作用不大，不能替代硬水处理。二、抗污染节水型反渗透净水机十大核心技术二、抗污染节水型反渗透净水机十大核心技术近年来针对家用反渗透净水机存在的问题，利用本单位在测试实验方面的有利条件进行技术攻关。通过上千次试验，从局部改进到整体完善，由简到繁、由繁到简，一次次推倒重来，一步步走向成熟，历时四年有余，获得4项国家专利。在产品试制取得成功的基础上又通过一年多的试验

23、以反渗透膜自洗技术为代表的关键核心技术取得突破性进展，新一代抗污染节水型反渗透净水机应运而生，具有以下特征。（一）、采用双膜（多膜）串联、部分浓水循环，替代传统净水机的单（一）、采用双膜（多膜）串联、部分浓水循环，替代传统净水机的单膜、无浓水循环配置，通过浓水的重复利用提高回收率。膜、无浓水循环配置，通过浓水的重复利用提高回收率。核心技术是在进水量不变（或减少）的前提下保证运行时有足够大的冲洗水量，并通过反渗透11膜自洗等综合防堵措施为提高回收率创造了前提条件。（二）、用（二）、用“双向絮流冲洗双向絮流冲洗”替代替代“单向顺流冲洗单向顺流冲洗”；用；用“产后冲洗产后冲洗”、替代、替代“产前冲洗

24、产前冲洗”。比传统方法提高功效一倍以上，节约冲洗水65%。改善了运行条件，延长了膜的使用寿命。（三）、用无压力不锈钢水箱替代传统压力储水罐，取消后置活性炭。（三）、用无压力不锈钢水箱替代传统压力储水罐，取消后置活性炭。根除二次污染源，消除背压危害，只此一项产水量增加2832%，回收率提高10%，实现浓水、冲洗水百分之百回收，取水更加方便快捷。水箱为壁挂式，比同样规格压力水罐体积小、储水多，既适合柜内也适合柜外安装。（四）、创新水路、电路和无压力电子水位控制系统。（四）、创新水路、电路和无压力电子水位控制系统。通过对浮球、浮力、干簧、电子、电极、压差等各类水位控制器的筛选，攻克了纯净水电子水位控

25、制在技术、经济上的难题，创新无电极腐蚀、无重金属污染、可靠性高、实用价廉的反渗透专用水位控制系统。实现了制水水满关机冲洗鸣笛泄压自洗；取水、再次启动制水，生产过程自动循环。浓水回收与产水联动，水满自动停机。（五）、创新产水、浓水、回水自动分配系统。（五）、创新产水、浓水、回水自动分配系统。替代传统“废水比”，保持一年四季回收率、产水量相对稳定。通过调节产水、浓水分配比例保持产水矿物质含量适中，低盐、低硬、无垢，柔润甘甜，加热无水垢，泡茶无茶垢，具有国际优质饮用水特征，比人工添加矿物质好。（六）、由数显累计时（六）、由数显累计时+精密压差开关等构成净化单元智能监控系统。精密压差开关等构成净化单元智能监控系统。累计工作时间表征活性炭、纤维棉滤芯使用寿命，压力差反映反渗透膜污堵程度。当出现超期使用、污染堵塞、压力超限状况时发出声光报警，自动泄12压，强制停机，实现了由提醒监视型向监视控制型转换。（七）、创新停机自动断水泄压，漏水自动关闭水源。（七）、创新停机自动断水泄压，漏水自动关闭水源。防漏、治漏双重保险。 （八）、完善连锁保护八）、完善连锁保护功能功能。解决了缺水、超压、过载、失控、漏水、漏电等重大安全