净水器再净化处理生活饮用水水质的技术及进展

净水器再净化处理生活饮用水水质的技术及进展张亚平厦门市疾病预防控制中心2017.71内容一、饮用水卫生面临的问题二、净水器净化处理技术的一些概念术语三、净水器净化处理饮用水的常用技术四、部分市售净水器类型简介五、净水器有关问题的思考六、结语2一、饮用水卫生面临的问题随着工农业的迅速发展，水源污染程度也迅速加剧，生活饮用水多数采用化学消毒法进行处理，在水中加入化学消毒剂难免会生成消毒副产物，有些副产物对人体有害，再加上自来水在输送过程中部分管网及用户内部管道的材质不良，屋顶水箱的管理不周，都直接导致了饮用水水质问题日益受到人们的重视。经过多年饮水与健康知识的宣传和普及，人们逐步了解饮水水质对人体健康的影响，饮水健康越来越被人们重视。3一、饮用水卫生面临的问题（1）水源水质恶化，环境污染多样化（2）自来水厂常规水处理工艺受到挑战（3）消毒副产物带来新的污染（4）自来水管网污染（5）二次供水污染（6）突发饮用水卫生事件4在工业化和城市化尚不发达的时期，天然水体很少受到人类大规模活动的污染，饮用水水处理的主要对象是水体中的泥沙和胶体物质，以及少量的病原微生物。水源水经过常规处理后就可以得到透明、无色、无臭、味道可口的饮用水，那时饮用水处理的任务主要是去除水中的浊度和保证饮用者免受水传播疾病的危害。5随着工业和城市的发展，以及现代农业大量使用化肥和农药等，越来越多的污染物随着工业废水、生活污水、城市废水、农田泾流、大气降尘和降水、垃圾渗滤液等进入了水体，对水体形成了不同程度的污染，水中的有害物质的种类和含量越来越多。6图

以地表水为水源的自来水净水厂典型处理工艺流程7目前自来水的处理技术依然沿用一百年前的传统工艺即“混凝沉淀一过滤一消毒一净化”，将江河水或地下水简单加工成可饮用水。经过一百年的世纪洗礼，当代的水质现状与一百年前的水已经截然不同了，传统的水处理工艺对降低浑浊度，去除水中悬浮物有较好的净化消毒作用，但对目前以有机污染为主的微污染，则不能彻底去除有机污染物、农药、环境内分泌干扰物和藻毒素。8目前饮用水处理面临的问题，除了原有的泥沙、胶体物质和病原微生物外，主要有：有机污染物、消毒副产物等。对于有机污染物，常规水处理技术及其工艺的去除作用十分有限，国内外的研究结果和实际生产结果表明，以去除水中泥沙和胶体物质而发展起来的混凝、沉淀、过滤等常规处理工艺只能去除水中有机物的20%左右，特别是对于水中溶解状的有机物，除了极少量的有机物会被吸附在矾花和滤料表面上，常规处理工艺基本上没有去除效果。9氯化消毒是我国沿用多年且仍然普遍采用的自来水消毒技术。在氯化消毒的同时，会产生一系列消毒副产物，其中大部分对人体健康构成潜在的威胁。现已发现氯化消毒副产物300多种，其中许多氯化副产物在动物实验中证明具有致突变性和（或）致癌性，有的还有致畸形和（或）神经毒性作用。譬如三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷和三溴甲烷均对实验动物有致癌性，可引起肝、肾和肠道肿瘤。卤代乙酸类中的二氯乙酸、三氯乙酸、二溴乙酸等也能诱发小鼠肝肿瘤。我国许多研究证明，氯化饮用水的有机提取物具有致突变性；有的还证实具有潜在致癌性。10现阶段中国居民末端自来水面对4大“亚安全”风险1、杂质风险2、生物风险3、无机物风险4、有机物风险111、杂质风险：由于自来水厂的处理工艺或城市输水管网的陈旧材质及其老化脱落、二次供水水箱和输水管路老化等诸多问题，致使居民末端自来水中产生各种颗粒性杂质，如铁锈、泥沙、颗粒物、悬浮物、胶体等物质，值得提出的是，随着城市化的进程，新城区，新管路，杂质污染问题较轻。122、生物风险：饮用水中不断发现新的生物种群，如上世纪发现的O-157、军团菌、隐孢子虫、贾第鞭毛虫等水致传染微生物。对于不同种类的微生物需要的消毒条件不尽相同，不同的消毒剂其剂量与消毒时间有较大差异，如在目前水厂消毒条件下，加氯就很难杀灭隐孢子虫与贾第鞭毛虫。自来水中加注的活性氯足以杀灭几乎所有的细菌和病毒，而且按照国家标准，水中残留的氯在用户末梢必须大于0.05mg/L。因此，在具备足够有效管网余氯的前提下，在大多数城市供水中，生物风险（细菌、病毒等）系数是较低的。但二次供水的污染不可忽视。133、无机物风险污染物主要是重金属铅、镉、汞、铬等以及氰化物、氟化物、亚硝酸盐、硝酸盐等无机物。

4、有机物风险几乎所有的水质专家都认为，当前饮水安全的最大隐患来自有机污染。饮用水中有机污染的来源十分广泛，包括工业污染排放、化肥农药等农业污染以及人类的日常生活。还有各种消毒副产物。14饮用水的净化处理净水处理分为前端处理与末端处理。前端处理即为自来水厂的给水处理。末端处理即是居民末端的二次净化。针对居民末端净水处理，又分为集中式饮用水净化和分散式（点式）饮用水净化。分散式饮用水净化以家用为主的统称为净水器。15随着对于饮水与健康关系的研究的不断深入和生活水平的提高，人们对于饮用水水质的要求也在不断提高。好质量的家用净水器能更好的解决这些饮用水水质问题。净水器可再净化处理不良的饮用水水质，减除饮用水中潜在的对人健康不利的“杂质”。家用净水器再净化处理饮用水水质的技术有了多方面的进展。目前，净水器行业及市场概念“横飞”，家用净水器产品“五花八门”。我们公共卫生工作者有必要了解净水器再净化处理生活饮用水水质的有关技术及进展。16二、净水器净化处理技术的一些概念和术语净水器：是按对水的使用要求对水质进行深度过滤、净化处理的水处理设备。这里所讲的净水器，是指用作家庭使用的小型净水器。其技术核心为滤芯装置中的过滤材料。不同滤材的净水器可滤除水中的铁锈、浑浊物、胶体以及水中余氯、嗅味、异色、农药、其它有机物等；可去除水中的细菌、杂质、毒素、重金属等。17《GB/T30307—2013家用和类似用途饮用水处理装置》《GB/T30306-2013家用和类似用途的饮用水处理内芯》中的术语表述饮用水处理装置：由一个或若干个饮用水处理内芯组成的能改善水质的系统。饮用水处理装置按主要水处理功能分为：a)净水机（器）（J）：以改善饮水水质、去除水中某些有害物质为目的的饮用水处理装置，包括活性炭、粗滤、微滤、超滤、纳滤净水机等；18b)软水机（器）（R）：以离子交换为软化方法、能够提供软水的饮用水处理装置；c)纯水机（器）（C）：能够提供饮用纯净水的饮用水处理装置；d)矿化水机（器）（K）：以改善饮水水质、增加水中某种对人体有益成分为目的的饮用水处理装置；e)其他净水机（器）（Q）：除上述种类之外的饮用水处理装置。19饮用水过滤净化处理技术分为：过滤：通过滤料、滤膜或饮用水处理内芯滤除水中杂质的过程。粗滤：以压力为驱动力，分离大于1μm以上的颗粒的过程。微滤：以压力为驱动力，分离0.1μm至1μm的微粒的过程，简称为MF。超滤：以压力差为动力，分离分子量范围为几百至几百万，膜孔径约0.001μm～0.2μm的物理筛分过程，简称为UF。20纳滤：以压力为驱动力，用于脱除二价及二价以上的多价离子和分子量200以上的有机物的膜分离过程，简称为NF。反渗透：在膜的进水一侧施加比溶液渗透压高的外界压力，只允许溶液中水和某些组分选择性透过，其他物质不能透过而被截留在膜表面的过程，简称为RO。21其他处理矿化：向水中添加一种或若干种对人体有益矿物质成分的过程。离子交换：在溶液中存在的离子与离子交换固体介质之间有可逆性交换的化学作用，而对固体结构无任何改变的过程，简称为IE。再生：采用化学方法恢复介质的水处理功能的维护过程。22主要技术参数净水流量：在规定的运行条件下，制造商标称的单位时间内的产水量，单位为升每小时（L/h）。总净水量：在规定的运行条件下，饮用水处理装置的出水水质符合要求且净水流量不少于标称净水流量时，其任一净化单元进行再生或更换时的累积产水量，单位为升（L）。23GB/T30307—2013家用和类似用途饮用水处理装置5.6一般使用性能要求5.6.1净水水质饮用水处理装置的净水水质应符合国家卫生管理部门相关法规及GB5749要求。5.62总净水量总净水量应大于标称总净水量。5.6.3净水流量a）非连续式饮用水处理装置净水流量应不低于2L/h。b）连续式饮用水处理装置净水流量应不低于6L/h。c）净水流量均应不低于标称净水流量。24《GB/T30306-2013家用和类似用途的饮用水处理内芯》25《GB/T30306-2013家用和类似用途的饮用水处理内芯》26三、净水器净化处理饮用水的常用技术2728三、净水器净化处理饮用水的常用技术2930三、净水器净化处理饮用水的常用技术31三、净水器净化处理饮用水的常用技术32细菌有大有小，直径一般为1μm~10μm。多数病毒直径在20~200nm，较大的病毒直径为300~450nm，较小的病毒直径仅为18~22nm。反渗透膜孔径0.0001～0.001μm纳滤膜孔径0.0005～0.002μm超滤膜孔径0.001～

0.2μm微滤膜孔径0.5～10μm33复合型净水器：

当一种工艺难以去除水中有害物质时，采用二种或两种以上的工艺即为复合型。如活性炭吸附+反渗透、活性炭吸附+超滤、净化技术+消毒技术等组合。3435超滤净水器超滤膜的制水流程：自来水进入超滤膜管内，在水压差的作用下，膜表面上密布的许多0.01微米的微孔只允许水分子、有益矿物质和微量元素透过，成为净化水。而细菌、铁锈、胶体、泥沙、悬浮物、大分子有机物等有害物质则被截留在超滤膜管内(内压式)，在超滤膜进行冲洗时排出。超滤净水器：超滤膜过滤只需依靠自来水本身压力即可实现，不需要用电、加压。36一支超滤膜由成百到上千根细小的中空纤维丝组成，一般将中空纤维膜内径在0.6-6mm之间的超滤膜称为毛细管式超滤膜，毛细管式超滤膜因内径较大，不易被大颗粒物质堵塞。

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按进水方式的不同，

超滤膜净化水分为内压式和外压式两种：1、内压式：

即水原液先进入中空丝内部，经压力差驱动，沿径向由内向外渗透过中空纤维成为透过液——净化水，浓缩液则留在中空丝的内部，由另一端流出。3839

内压式过滤可以使用高压大流量的顺冲洗，使冲洗水流与膜孔成切向方向快速流过，从而可以将吸附在膜内孔表面上的污染物冲去，恢复膜的水通量，去污染物效果较好。超滤膜又分为内压式和外压式两种：2、外压式:

水原液经压力差沿径向由外向内渗透过中空纤维成为透过液，而截留的物质则汇集在中空丝的外部。40外压式超滤膜密封在膜壳内，水流的死角多，无法使用快速直冲的方法清除膜表面附着的污染物，去污染物效果下降。41反渗透净水机反渗透净水机是主要利用反渗透原理进行水处理的机器。一般性的自来水经过优良RO膜过滤后的脱盐率能达到99%以上（要求90%以上）。它的工作原理是对水施加一定的压力，使水分子和离子态的矿物质元素通过反渗透膜，而溶解在水中的绝大部分无机盐(包括重金属)，有机物以及细菌、病毒等无法透过反渗透膜，从而使渗透过的纯净水和无法渗透过的浓缩水严格的分开。反渗透净水机需要用电。42反渗透净水机反渗透纯水机（净水器）是一种集微滤、吸附、反渗透等技术于一体，将自来水直接转化为纯净水的装置。反渗透纯水机组核心元件反渗透（RO）膜。43前置PP棉滤芯、前置