家用净水机及选购原则 .doc
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1、四 家用水处理设备人类始终在寻求最佳的饮用水,饮用水方式也随之发生了一次次的革命。发达国家已经完成了由自来水到桶装水再到家庭净水器的发展,而我国现在还基本处在饮用桶装水阶段,但随着人们生活水平的提高、健康环保意识的增强,家庭净水的概念也已经被国人所了解并接受。 膜技术是水处理的核心技术,随着膜技术的发展,饮用水方式也发生了很大的改变,近年来,以家用净水器为主的终端水处理的出现,带来了饮水方式的全新革命。终端净水设备的发展大致经历了以下几个阶段:PP棉滤材净水器是仅仅利用PP棉的过滤作用,将水经过简单的处理,滤除水中大颗粒杂质的一种产品,不能去除水质中有机物等,目前只作为净水器的预处理部件。其次
2、矿泉壶式净水器是目前市场上加装在饮水机上的产品,其结构简单,只是利用孔径较小的粗滤层对自来水悬浮杂质进行过滤,过滤流程短,精度不够,这类产品对水中的重金属、农药、有机物、细菌的去除效果有限。采用膜分离技术的早期净水器大致分为两种。反渗透膜净水器(RO机)和超滤净水器。以RO膜应用制水较多,市场上该类净水器由于其需增加压力,并且废水比例较多,水利用率仅30%,大量的浓缩水当作废水排掉,而且产品运行需耗电,成本较高。超滤净水器因对有机物及小分子物质,不能完全去除。它们均存在一定不足之处。1 家用反渗透纯水机家用反渗透纯水机在百姓心目中的地位以及其市场占有率都不能与强大的桶装水相提并论,但专业人士认
3、为它从卫生、便捷、安全等方面都有其可取之处。国外纯净水发展经历了瓶装水、桶装水后才步入家用纯水机阶段。目前家用反渗透纯水机以50GPD为主,系统配置多数为5级过滤。结构形式多种多样,有的是一体化。有的是五级组装。(1) 工作原理所谓纯水机,就是将反渗透膜与其他滤芯有机地组织在一起,并在其他水路元器件的配合下,构成完整的净水系统,以达到利用市政管网供水制取纯净水的目的。反渗透膜滤芯是纯水机净水系统的核心部件,只有使用了反渗透膜,才能称为纯水机。反渗透膜的实际应用中原水中一部分水分子通过反渗透膜,而原水的浓度随即上升,原水成为浓水,沿原水导水层流出膜体,这样就形成了废水,经过反渗透膜过滤到中心集水
4、管的水形成纯净水。由于反渗透膜工作原理上的特殊性,需要与专用外壳(一般称膜壳)配合使用。膜壳一般有三个连接口,分别为原水(进水)口、纯净水(出水)口、废水(排放)口。反渗透纯水机是采用了反渗透工艺原理制成的五级过滤纯净水设备。原水经三道前置预处理滤芯过滤。第一级:聚丙烯熔喷(PP)滤芯(也称沉淀滤芯),沉淀滤芯是对原水进行过滤,可以截留原水中的大颗粒杂质,一般肉眼可见杂质大约在5m以上,所以原水通过5微米沉淀滤芯的净化后,可达到基本无色,看上去原水干净了许多。通过沉淀滤芯可以滤除原水中的铁锈、泥沙、悬浮物、部分藻类等杂质, 第二级颗粒活住炭过滤芯和第三级压缩活性炭过滤芯将水中的气味及余氯、氯的
5、消毒副产物、致臭物质以及较大分子的有机物等除掉。经三级预处理后的水,进高压泵加压进入第四级RO反渗透膜。经反渗透膜过滤的纯净水进入带有压力的储水桶备用,用水时打开鹅颈龙头,纯净水经第五级后置活性炭芯过滤后流出。整个制水过程均为全自动,当原水水压低或压力桶内水满时系统自动停机,压力恢复时自动开机,无须人工操作。 (2 ) 工艺流程自来水聚丙烯熔喷(PP)滤芯颗粒活性炭滤芯压缩活性炭滤芯反渗透膜(RO) 压力桶 后置颗粒活性炭滤芯出水,纯水机的检验结果见表表 纯水机的进出水水质比较项目进水出水项目进水出水浊度(NTU)0.310.13砷(mg/L)0.2770.005溶解性总固体(mg/L)328
6、11氟化物(mg/L)8.350.03硫酸盐(mg/L)31.50.54铅(mg/L)0.140.005耗氧量(mg/L)2.40.4三氯甲烷(mg/L)3003.06pH7.57.05总大肠菌群(MPN/100ml)5400(3)影响反渗透膜的性能因素分析反渗透膜的性能受温度、压力、原水TDS影响显著。 温度的影响 原水温度对产水量有着非常大的影响:温度不同的水,其活性不同,通过反渗透膜的能力不同,所以,水温上升时,产水量会大幅上升,水温下降时,产水量也大幅下降。这样在不同的季节,原水温度会有很大的差异,反渗透膜的产水量也会在一个大的范围内变化,这都是正常现象,例如:在夏季,原水温度可能上升
7、到30左右,反渗透膜产水量有可能增加60%;在冬季,原水温度下降到4,此时的水活性极差,反渗透膜的产水量会降低50%左右。 压力的影响 压力提高,纯水产量大幅度提高,脱盐率提高,但是上升到一定值后,脱盐率维持基本恒定数值,不受压力变化的影响。 回收率的影响 纯废水比例对产水量无太多的直接影响。但是,在相同的净水系统中,提高纯废水比例,则总流量会下降,泵后压力上升,纯水产量上升,但反渗透膜的使用寿命会缩短;如果降低纯废水比例,则总流量上升,泵后压力下降,纯水产量下降,虽可延长反渗透膜的使用寿命,但水资源浪费严重,所以纯废水比例要固定在一个合理的范围之内,一般控制在3070左右。其调节方法靠选用不
8、同的限流阀。 原水水质 水质污染一般为两方面,无机污染和有机污染。无机污染包括絮状颗粒、结晶物等。有机污染大多是有机聚合物和微生物。应根据各地水质情况将滤芯有机组合在一起。如果污染物颜色较深,深黄色,有味,就是有机污染比较严重,应适当增加前置处理如PP滤芯。如果污染物为白色结晶体,难溶盐类,为无机污染物。此时应考虑更换水通量小的反渗透膜或增大限流阀的流量,以使流过膜表面水浓度降低,不致产生结晶物。 前置处理滤芯 如果前置处理滤芯过滤精度、滤芯材质达不到要求,将不能将原水中的大颗粒杂质、胶体、悬浮物、有机污染物进行有效截流,将造成进膜水水质的降低,增加反渗透膜的过滤压力,造成膜短时间之内堵塞,T
9、DS升高等故障。 废水阀 废水阀质量直接影响着反渗透的回收率,目前相应部分的废水阀不符合要求。根据反渗透膜原理,在制造纯净水的同时需要一定量的废水排放,因此在反渗透膜的废水口须连接有限流阀,限流阀的流量与反渗透膜的纯水流量密切相关,一般纯水和废水的比例设计为3070,如果废水量太高,一方面浪费了水资源,一方面会使进水压力降低,导致纯水出水量降低;如果废水量太低,则会使反渗透膜内的水浓度升高,当超过饱和浓度后,就会产生无机结晶物,结晶物会堵塞膜片,造成短期内膜出水量降低、堵塞。 单向阀 单向阀因制造工艺的原因,很多产品容易出现内部阀芯脱落,无反向截水性能,该部件发生故障,将直接影响反渗透膜的使用
10、寿命。在纯水机的设计中,还有一个不能够忽略的部件“单向阀”,因反渗透膜的产水量很小,一般为200ml/min,如此小的产水量远不能满足人们的生活需要,必须增加一个储水装置压力式储水桶,储水桶内部有一定的压力,其功效是用水时将桶内的纯水压出来,连接在反渗透膜纯水出水口端,在纯水口安装了单向阀,即水只能从反渗透膜流出到压力桶,不能反向流入。一旦单向阀出现问题,就会出现倒流现象,当纯水侧压力超过浓水侧压力5psi时,膜片可能被撕破,膜的破损通常发生在各条胶线的外缘,这种损伤是不可修复的。 增压泵 增压泵的作用是克服渗透压,为实现反渗透现象提供足够的压力。如果压力过大、超过膜的使用压力,容易使膜片受损
11、,造成膜不可修复的损伤。如果压力过小,达不到膜的使用压力,反渗透膜的产水量将大大减少。另外,增压泵的流量与压力必须与反渗透膜的流量相匹配。(4)纯水机卫生要求 以反渗透为主要处理组件制备饮用纯净水的水质处理器的卫生安全与功能要求应符合生活饮用水水质处理器卫生安全评价规范反渗透处理装置(2001)的要求,与饮用水接触材料应符合生活饮用水输配水设备与防护材料卫生安全评价规范,生产场所应符合涉及饮用水卫生安全产品生产企业卫生规范。 在纯水机销售前,须先进行卫生许可批件的申报,经过现场审核、样机检测、专家评审等相关环节后,才能取得卫生部颁发的卫生许可批件。用户采购纯水机时应了解该产品是否经过检验并取得
12、卫生部的涉及饮用水卫生安全产品卫生许可批件。2、家用纳滤净水器 经济的发展,生活水平的提高和伴随而来的环境污染的加剧,促使了人们对饮用水问题的关注。优质饮用水在去除原水中对人体健康有害物质的同时,适量保留了其中对人体健康有益的矿物质。与常规水处理技术相比,纳滤膜过滤技术具有占地面积小、操作简单、易于实现自动化等特点,具有广阔的发展和应用前景。纳滤膜的孔径介于反渗透膜和超滤膜之间,近年来在我国水处理中的应用刚刚开始,家用纳滤净水器在解决饮用水水质方面有其非常好的优越性,它对水中矿物质和溶解性有机污染物的总体去除效果非常明显,对总硬度及Ca2+、Mg2+、NH4+ 等阳离子和HCO3-、CO32-
13、、CI-、F-、SO42- 等阴离子也有去除效果。(1) 家用纳滤净水器的工作原理 纳滤的特征 作为一种新型分离技术,纳滤膜在其分离应用中表现出下列三个显著特征:一是其截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间,为1502000, 二是纳滤膜对无机盐有一定的截留率,因为它的表面分离层是由聚电解质所构成,对离子有静电相互作用。三是超低压大通量,即在超低压下(0.1MPa)仍能工作,并有较大的通量。纳滤膜分离过程无任何化学反应,无需加热,无相转变,不会破坏生物活性,不会改变风味、香味,因而被越来越广泛地应用于饮用水的制备和食品、医药、生物工程、污染治理等行业中的各种分离和浓缩提纯过程。 家用纳滤净水器 它
14、通过几种组合制成适合家庭使用的净水器,采用纳滤膜过滤技术,能有效去除自来水中余氯、重金属、农药、有机物、细菌、微生物等,达到饮用净水标准的要求。(2) 工艺流程及说明 常用工艺流程 市政自来水10m PP滤芯过滤活性炭滤芯过滤5m PP滤芯过滤纳滤膜过滤 出水 工艺说明a) 第一级:PP滤芯过滤(10m),对进入的自来水进行预处理,滤除水中之泥沙、悬浮物、胶体、杂质等,过滤面积和纳污量大,过滤效果好,使用寿命长。b) 第二级:活性炭滤芯过滤,吸附水中之异色、异味、余氯、卤代烃及有机物等对人体有害的物质。c)第三级:PP滤芯过滤(5m),对前处理的水质,再进一步滤除水中悬浮物、胶体、杂质等,保证
15、滤过水质达到纳滤膜进水的水质要求。 d)第四级:纳滤膜滤芯 常用家用型纳滤膜有三种,分别为过滤分子量100、200、300。纳滤膜透过物质大小约110nm ,能有效去除细菌、病毒、金属离子、低分子有机物,保留一定量的钾、纳、钙、铁等对人体有益的矿物质,科学家们推测纳滤膜表面分离层可能拥有纳米级(10nm以下)的微孔结构,故习惯上称之为纳滤膜,又叫纳米膜或纳米管。 3 纳滤的应用与特点.应用a)脱盐处理:部分地区的自来水由于水源影响,氯化物超标、水质有咸味。溶解性总固体几百几千mg/L,不适合人体饮用,需进行净化处理。b)井水除钙:许多地区的自来水以深井水为水源,水质中硬度较高,烧开水时壶面、壶
16、底常有白色结垢或沉淀,需进行净化处理。c)除微生物:自来水的二次污染导致微生物超标,影响人体健康,另外水源水中有许多病菌、隐球菌属孢子,氯气消毒不能完全杀死,在美国为此曾发生事故造成40万人感染痢疾病,所以美国以此事故为契机,开始采用膜过滤技术。在我国部分水厂,由于管理不严,往往容易造成出水带菌,也须深度净化处理。d)提高水质:我国自来水厂的水源,常常受工业废水,生活污水和农药、化肥污染,水厂出水水质不能全部去除这些有机物质和农药,需进行深度处理,可以提高水质,改善生活质量,保证人民身体健康。 特点 可直接饮用,也可与饮水机连接,与电热水器、茶炉相连接,解决水垢问题,从而延长电热水器、茶炉的使
17、用寿命。一般净水机进水、制水、反冲洗、停机均为全自动控制,无须人工操作。采用低压静音泵,噪声低、震动小,使用的环境温度:1535。纳滤水处理机可不用电源,家中有老人孩子无须担心安全问题,且安装无需大空间,美观省事。 系统出水的要求 出水水质达到国家饮用净水水质标准GJ 94标准。净水硬度适中(5070mg/L),能改善口感。 表 纳滤设备的进出水检验结果项目进水出水项目进水出水总硬度(mg/L)80.36.3耗氧量(mg/L)2.980.65溶解性总固体(mg/L)13210pH7.266.45硫酸盐(mg/L)24.310.74氟化物(mg/L)0.260.005氟化物(mg/L)7.870
18、.88三氯甲烷(mg/L)2.851.38浊度(NTU)0.350.15总大肠菌群(MPN/100ml)00注:某企业YMNF-1型纳滤装置。(4)纳滤使用中应注意问题 预处理 为了保证纳滤系统可以稳定运行,对给水的严格预处理就必不可少,预处理的目的就是去除给水中会对纳滤膜产生污染或导致劣化的物质。一旦预处理系统不能发挥作用,有污染物进入纳滤系统,这些物质可能会在膜表面堆积,若给水中含有微生物,它的繁殖会导致更严重的后果。正确把握原水的特性,设计并选择合适的预处理工艺是非常重要的,并且应及时更换预处理的滤料。 纳滤回收率 过滤精度介于超滤和反渗透之间,脱盐率比反渗透低,水的回收率较适中,一般为
19、40%70%。 3、家用超滤净水器 超滤是一种膜分离技术,能够将溶液净化、分离或者浓缩。超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程,它在家用净水器应用非常普及,是解决饮用水二次污染常用方法之一,它能过滤水中大分子物质(如细菌和胶体),保证终端饮用水安全。 超滤过程不须用电,因此不仅省能,且设备简单,占地面积小,操作压力低,能量消耗少。(1) 家用超滤净水器工作原理 超滤膜的截留分子量在5000150000道尔顿左右,如用膜孔径尺寸来划分,在0.010.1m的区间范围。 中空纤维膜如以进水方式分,原水从膜丝外进入,净水从膜丝内制取为外压式,反之则为内压式,一般而言,内压式的最低工作压力较外压式工作压力
20、要低一些。超滤膜在不同工作状态下所需的正常工作压力范围如下:UF组件工作状态: 内压式 外压式正常工作压力范围: 0.080.3MPa 0.120.4MPa 由于超滤膜的分离特性,能将水中绝大多数大于截留分子量的物质包括细菌、病毒等阻止在膜内(内压式)外(外压式),滤除性能优异,特别是净水器工作一段时间后,设备中存在较多的胶体状物质,利用超滤膜极好的截留胶体物质特性,使黏附在胶体微粒上的更多小分子有机物随着胶体物质的被阻挡分离而截留。这是一般非膜分离类净水器所无能为力的。通过对超滤膜出水水质的浊度能轻易达到0.10.2(NTU)的分析中,可间接反映出超滤膜对饮用水所起的深度净化作用。 超滤膜对
21、胶体类杂质截留明显去浊能力较强,对大于1m的细菌去除率几乎达到100%,对病毒也有一定去除效果,对原水中有机物小分子(分子量在1000道尔顿左右)截留率低,对COD的去除主要通过胶体类杂质的吸附作用,间接去除部分黏附在胶体上的溶解性有机物。因此,在超滤膜净水设备中,一般均采用多级滤材进行预处理后,再通过超滤膜进行终端净化处理。(2) 常用家用超滤净水器的工艺及说明 净水器的工艺流程 家庭终端饮用水的净化主要针对自来水中的悬浮杂质、铁锈、余氯、有机物等进行深度处理。超滤净水器的主要水处理工艺流程如下图所示: 自来水微滤处理(MF)活性炭吸附复合滤材超滤处理(UF)出水 工艺流程说明处理单元1:市
22、政自来水经过13m或510m熔喷PP(聚丙烯)滤芯过滤后,去除较大分子量的悬浮类杂质、铁锈等物质,明显改善原水的色度与浊度。并提高后级滤芯的过滤效率。处理单元2:活性炭吸附除去有害的较小分子量有机化合物及余氯,三致物质消毒副产物。并去除由挥发性氯胺(氯与水中氨氮的反应物)产生的异味。同时,活性炭还能进一步对原水去浊、超滤净水器第二级为优质净水细颗粒活性炭滤芯。处理单元3:在活性炭中添加具有抑菌作用的银离子等,进一步提高饮用水的安全和品质。处理单元4:通过前面几级处理后,再进入中空纤维超滤膜组件进行最终去浊处理。超滤净水器出水水质检验结果见表。表 超滤设备的进出水检验结果项目进水出水项目进水出水
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