反滲透純水機是凈水器產(chǎn)品大家族中產(chǎn)量、銷量最大的一類，約占全部凈水器的30%以上。我國是凈水器包括反滲透純水機的生產(chǎn)大國，并大量出口到世界各地。反滲透純水機以其出水安全、衛(wèi)生、可口而深受消費者喜愛和青睞。但我國很多企業(yè)生產(chǎn)的反滲透純水機還有不少值得改進之處，特別是市場上魚龍混雜，那些低價劣質(zhì)產(chǎn)品，更是坑害消費者，也敗壞了反滲透純水機的名聲。

筆者從1980年起使用和研究大型反滲透純水設備（首套為81T/h日本進口的電子工業(yè)超純水設備，后又陸續(xù)從美國、英國、加拿大、新加坡進口，共五套每小時產(chǎn)五百多噸超純水的進口設備），并每天檢測它們的各級水質(zhì)，研究它們的運行規(guī)律；筆者從1991年起組織各種凈水器展會、技術(shù)研討會數(shù)十次，并從1991年起開始使用家用反滲透純水機，包括進口和國產(chǎn)的多個品牌；筆者從1990年起至今走訪了近千個凈水器生產(chǎn)企業(yè)和近千個凈水器經(jīng)銷商，傾聽他們的各種意見，關(guān)心和研討他們的產(chǎn)品，指導他們開發(fā)新品；筆者從1998年起協(xié)助四百多個凈水器產(chǎn)品申領(lǐng)了衛(wèi)生部衛(wèi)生許可批件，給這些凈水器起草了企業(yè)標準，修改和規(guī)范了產(chǎn)品說明書等一系列技術(shù)文件，其中不但有國產(chǎn)產(chǎn)品，也有大量美國、德國、以色列、日本、韓國、馬來西亞、新加坡和我國臺灣、香港地區(qū)生產(chǎn)的進口凈水器，其中很多是反滲透純水機。

本文將借鑒國內(nèi)外優(yōu)秀反滲透純水機的先進理念和設計，闡述反滲透純水機的改進與發(fā)展方向，對反滲透純水機生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)新品、提高質(zhì)量提供參考意見和建議，為經(jīng)銷商及消費者選擇反滲透純水機產(chǎn)品提供經(jīng)驗和知識。

一、零部件的簡約

零部件的簡約不能理解為僅僅是降低生產(chǎn)成本，而更重要的是提高產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和減少故障。反滲透純水機的零部件特別多，接頭也特別多，又是耗電帶泵高壓運行，很復雜，成本高，相對來說運行費用也比較高而且不可避免導致較高的故障率。

1、無泵

較早提出無泵技術(shù)并付諸實施的是若干年前上海某企業(yè)，但據(jù)用戶反映，效果并不理想。即使是新機，到了冬天水溫較低的時候，出水小得可憐，幾乎無法使用；如果是使用舊機，那么產(chǎn)水量毫無疑問會更糟糕。因此，雖然想法很好，但這種機并無多大實用價值。

反滲膜必須克服滲透壓才能工作，也就是說，必須施以比水的滲透壓更高的壓力才能使水透過RO膜流出。這一方面和膜的性能（種類及質(zhì)量）有關(guān)：在八十年代初期，筆者使用的反滲透膜還是醋酸纖維膜，工作壓力需要30kg/cm2（3MPa）；隨著芳香聚酰胺復合膜的應用，八十年代末，反滲透膜的工作壓力也降到了15.5kg/cm2；反滲透膜的工作壓力在九十年代又進一步降到了10.5kg/cm2；目前，家用RO機的RO膜的進口水壓僅為4.5～7kg/cm2。而且，出水水量與水壓成正比，水壓小了，產(chǎn)水量就小。

其次是水質(zhì)，剛才說過，要克服水的滲透壓，水的滲透壓與水中含鹽量成正比，海水含鹽量很高，滲透壓也很高，所以海水淡化的反滲透膜的工作壓力要60kg/cm2左右，一般小型海水淡化反滲透裝置（如船艦用）采用銅質(zhì)高壓柱塞泵，厚壁玻璃鋼膜殼。而我國西北部等地區(qū)有很多地方是苦咸水，滲透壓也比一般自來水高得多，需用較高壓力的泵。所以，適用無泵的RO純水機的地域是當?shù)刈詠硭甌DS（或電導率）較低的地區(qū)（如廣東、浙江、江西等省的某些地區(qū)有這樣的水質(zhì)）。在原水TDS高的地區(qū)是不宜推廣和使用無泵RO機的。

另一個是自來水水壓。在2000年時，我?guī)椭貞c一家凈水器廠做反滲透純水機的衛(wèi)生批件，我第一次接觸到不用泵的RO純水機，他們生產(chǎn)的純水機銷在當?shù)?，由于重慶的自來水壓力高，因此不用泵，RO純水機中也沒有泵。拿到北京去疾控中心檢測，還必需臨時另外加裝泵。因此，凡是自來水壓力高的地區(qū)，所使用的RO純水機是不需裝泵的。

再一個是水溫，由于RO膜的產(chǎn)水量不但與水壓成正比，而且與水溫成正相關(guān)，大約水溫每升高1℃，膜的產(chǎn)水量就增加2.7%左右，當然，如果水溫下降1℃，膜的產(chǎn)水量就降低2.7%左右。因此，不加泵的RO純水機適用于南方熱帶、亞熱帶地區(qū)。

RO機不用泵，（a）不用電，節(jié)約了能源；(b)不用電，安全性大大提高；（c）不用泵，無噪聲；（d）不用泵，少了接頭且降低了工作壓力，減少了漏水概率；（e）不用泵，降低了RO機生產(chǎn)成本和用戶制水運行成本?？傊锰幎喽?。我們寄希望于RO膜技術(shù)有進一步的突破（現(xiàn)在很多膜公司都在進行這方面的研究，有的聲稱已有新產(chǎn)品面世）。隨著膜技術(shù)的發(fā)展，RO膜工作壓力還會進一步下降，但超過滲透壓加膜元件本身的阻力是個底線，是不可突破的。此外，在現(xiàn)階段，就是采用多支大通量的RO膜，在自來水水壓下以膜的面積來換取較大的水通量，而且，這樣的無泵RO機只適用于南方自來水TDS較低的地區(qū)。

山窮水盡疑無路，柳暗花明又一村。正當大家為如何取消RO機的加壓泵一籌莫展時，突然傳來好消息，據(jù)消息靈通人士透露，浙江某著名凈水器生產(chǎn)企業(yè)已開發(fā)了一款采用普通RO膜，無泵無壓力罐的RO機，現(xiàn)已申請了專利。由于三大件中少了二大件，此外，低壓開關(guān)、高壓開關(guān)也都不需要了，RO機的成本大大降低。該機不用壓力罐，而采用無壓力的水箱，讓制得的純水慢慢流入水箱中，要用水時，從水箱中出水。如為廚下式，那還是要用泵把制得的純水從水箱中打出來（那就不是無泵了，只不過是把泵挪了個位置，從RO前挪到了RO后）；如是臺上式或掛壁式，可用龍頭讓水箱中的純水依靠本身重力流出。該企業(yè)與其合作伙伴計劃批量生產(chǎn)后以每月十萬臺的生產(chǎn)/銷售量投放市場，我們期待著這種新型凈水器早日與廣大消費者見面。

2、壓力罐的改進和無罐RO機

首先，要搞清楚RO機為什么要用壓力罐？以常用的采用50G膜的RO機為例，其RO膜的產(chǎn)純水量為7.88625L/h，換算一下，產(chǎn)1L純水需要7.6min，如需接一杯400mL的水喝，接水的時間需要3min，這是常人所不能忍受的，也就是說，出水太慢。怎么辦呢？前人想了一個辦法，讓水存放在壓力罐內(nèi)，需要用水的時候，打開出水龍頭，實際上也就是打開壓力罐閥門，水就從壓力罐中噴涌而出。這就解決了RO膜出水太慢的問題。

但其他問題又隨之出現(xiàn)了，增加了壓力罐，不光是增加了RO機的成本（膜、泵、罐是RO機材料中成本最大的三大件），更主要的是，壓力罐中有橡膠囊，貯水后特別是久貯后會有橡膠味，于是，在壓力罐之后、出水龍頭前又加裝了后置活性炭，以吸附去除水中的橡膠味，改善口感。但這樣一來，又有問題了，關(guān)機時細菌從龍頭處會慢慢進入后置活性炭濾芯，并在后置活性炭中大量繁殖，進而進入壓力罐，在桶壁上繁殖。一臺新的RO機使用了二個月后，出水菌落總數(shù)就會超標，鋸開壓力罐，桶壁上全是一層粘乎乎的生物膜，這是細菌、細菌尸體、細菌分泌物等集聚而成的粘液，令人惡心。

據(jù)說，國外RO機每年都要換一個壓力罐，他們已經(jīng)把壓力罐視作如同濾芯一樣的易耗品而定期更換。但這不符合國人的消費習慣以及國人節(jié)約、環(huán)保的優(yōu)良傳統(tǒng)。那么怎么辦呢？

（1）壓力罐的改進

壓力罐的改進，首先是把罐內(nèi)的膠囊從橡膠換成塑料袋，解決水中橡膠氣味問題，如果沒有橡膠味，后置活性炭也就不需要了。其次，把水盛放在塑料袋中，塑料袋做成可更換的，這樣，就不必更換整個壓力罐，只要定期更換塑料袋即可。第三，采用大膜小罐，使純水不久貯，常制常用，水質(zhì)新鮮少污染。第四，有的把壓力罐外殼做成透明或半透明的，塑料袋也是透明的，因此，還能看到罐中水位（水量），當然，要放在暗處（如櫥內(nèi)）以防藻類繁殖。這樣的壓力罐目前已有若干個企業(yè)在生產(chǎn)。

（2）無罐RO機

有的廠家做得更徹底，不是大膜小罐，干脆連小罐也不要了，徹底取消了壓力罐。壓力罐不要了，后置活性炭也沒有存在的理由了。不但降低了成本，也解決了細菌污染問題。一家這樣做了，其他廠家群起效仿，大膜無罐似乎已經(jīng)成了RO機的趨勢和潮流，眾多廠家爭相推出此類產(chǎn)品。

不用壓力罐，讓水直接從RO膜出口處流出取用，就必須加大RO膜面積。那么膜要用多大呢？中華人民共和國輕工行業(yè)標準QB/T4144－2010“家用和類似用途反滲透凈水機”（2011年4月1日實施）中規(guī)定：“5.4.1整機終端出水量：凈水機終端出水量應不小于48L/h。”按此計算，如使用50G的RO膜，需要6支；或75GRO膜4支；或100GRO膜3支；或300GRO膜1支。此時取1L純水需要1.27min；取一杯水（400mL）則需要0.5min（30sec），用戶勉強能承受。但請注意這是在水溫25℃時的流速，如水溫低，則流速要降低，取水時間則要延長。取消了壓力罐和后置活性炭后，純水隨制隨用，水質(zhì)會更好。但由于使用較多的RO膜，雖少了壓力罐和后置活性炭，總的成本還是會提高一些。順便說句，如要降低濃水比例，使用多支RO膜時可以采用一級多段設計。此外，無罐的RO機應選用流量較大的泵。

在RO膜面積不增多的情況下要革除壓力罐，那就只好采用另外的儲水容器。前述浙江某著名凈水器生產(chǎn)企業(yè)新開發(fā)的凈水器也是無罐的，并代之以水箱來盛放制得的純水。江蘇某著名凈水器生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)并大批量生產(chǎn)無壓力罐凈水器更早，并提出“無罐一身清”的理念，以此為賣點吸引用戶，RO出水流入稱之為“RO機伴侶”中的PE儲水袋中，該RO機伴侶放置在臺上，依靠重力自然出水，還有加熱罐，可出冷熱純水，PE儲水袋設計成可拆卸的，便于拆除和安裝，定期更換，其工藝流程圖見圖1。山東某凈水器生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)并批量生產(chǎn)無壓力罐凈水器更早，他是把RO純水流入掛壁水箱中的PE儲水袋中，后面我們還會詳細介紹。

圖1江蘇某著名凈水器生產(chǎn)企業(yè)RO純水機工藝流程圖

3、電氣元件集約化

元件的集約化，曾見過把進水電磁閥和加壓隔膜泵集成的，有幾個泵廠試過，但不知什么原因，最后都不了了之。最近又有一家臺灣企業(yè)把RO機的高壓開關(guān)、低壓開關(guān)、進水電磁閥三者集成在一起成為一個“三合一”元件，并據(jù)說今后還要把“濃水比例器（亦有稱“廢水比”）”、逆止閥等也集成在內(nèi)，組成“五合一”元件。但究竟實用價值如何？凈水器生產(chǎn)廠是否愿用？我征求了一些凈水器廠老板和技術(shù)人員的意見，見仁見智，眾說紛紜，看來此項改進需要經(jīng)過實踐的檢驗，需要經(jīng)過較大規(guī)模、較長時間的試用和考驗，和常規(guī)產(chǎn)品進行故障率對比，才能最后得出結(jié)論。

二、濃水利用與減少

1、濃水全利用

RO機是一個很好的分質(zhì)供水系統(tǒng)，自來水經(jīng)過PP熔噴濾芯過濾、顆?；钚蕴课竭^濾、壓縮活性炭過濾等三道預處理后（去除水中余氯，大部份懸浮物、鐵銹、膠體，以及部份有機物、嗅和味）制得凈化水，其中小部份凈水再經(jīng)過反滲透和后置顆粒活性炭進一步凈化后，制得飲用純凈水供飲用；而大部份水（濃縮水）則經(jīng)過了前三道而未能經(jīng)過后二級處理，成為凈化水流出作為洗用水。在家庭日常生活中，洗用水恰好需求量比飲用水大得多，如淘米、洗菜、刷鍋洗碗抹桌子、洗衣服、拖地板、沖廁所。。。。。。

依據(jù)建設部頒發(fā)的國家標準GB/T50331-2002《城市居民生活用水量標準》，居民家庭生活人均日用水量調(diào)查統(tǒng)計表數(shù)據(jù)，飲用水僅為廚房洗滌（淘米、洗菜、洗碗、抹桌等）用水的大約1/10（見下表）。因此，RO機的濃水（凈化水）作廚房洗滌用水還遠遠不夠呢！要環(huán)保，要節(jié)能，就必須把濃水全部利用起來！

居民家庭生活人均日用水量調(diào)查統(tǒng)計表 (L/d×人)

如何把RO濃水全部利用起來，做到零排放？

方法多多：

有的廚下式RO機，在柜中裝二個大小不同的壓力罐，大的盛濃水，小的盛純水。相應裝二個鵝頸龍頭，一個出純水，一個出濃水，分別連接壓力罐。并用二個高壓開關(guān)自動控制泵，任一個滿了后，泵就自動停止運轉(zhuǎn)。

一般的壓力罐中只有一個橡膠囊，現(xiàn)有公司生產(chǎn)的一種壓力罐，稱為“純濃水二合一儲水壓力罐”，橫躺著放，皮囊在壓力罐中部，左右二室分別為濃水室和純水室，濃水室的體積是純水室的二倍。二室都有出口，并分別用PE管接上鵝頸龍頭。分別用高壓開關(guān)自動控制泵，任一室水滿了后，泵就自動停止運轉(zhuǎn)。實際上是把二個壓力罐“合二為一”了。因此更緊湊了，占地面積更小了，見圖2。

還有更巧妙的辦法。筆者在山東某公司調(diào)研時看到一種十分巧妙的構(gòu)思。在墻上掛一個硬質(zhì)塑料水箱，水箱內(nèi)有一密閉的透明厚壁軟塑料袋。RO機產(chǎn)的純水進入塑料袋內(nèi)，而濃水進入塑料袋外的水箱內(nèi)，有二個龍頭分別把塑料袋內(nèi)的純水（飲用水）和水箱內(nèi)的濃水（洗用水）供用戶取用。用浮球閥自動控制泵：無論塑料袋內(nèi)的純水還是水箱中的濃水滿了后，頂起浮球閥，通過自控系統(tǒng)，泵就會自動停止運轉(zhuǎn)；水用去后，浮球閥跌落，通過自控系統(tǒng)，泵就會自動運轉(zhuǎn)制水。RO主機仍可放在廚下。這種方法還省卻了儲水壓力罐，降低了生產(chǎn)成本和售價。

另有人提出一種全新的方案，采用逆向思維，構(gòu)思了一個大膽奇特并切實可行的方案：它沒有純水壓力罐而設置濃水壓力罐，把濃水儲存于壓力罐中，并稱之為“凈化水”用作洗用水。它采用大通量膜（或多支膜），只要一開純水龍頭，通過自控系統(tǒng)，泵就會自動運轉(zhuǎn)制水，所產(chǎn)純凈水（供飲用）的水流量很大，無需壓力罐儲水而開機時可以直接取用純水。

2、濃水減少

減少濃水排放量，提高純水/排放濃水的比例，是業(yè)內(nèi)部份人孜孜不倦的研究方向，也有人為此申請了專利。

（1）“減少濃水量型”

該方案原理是：減小濃水比例，或?qū)⒅萍兯瑫r出濃水改為“制純水時不出濃水，定時脈沖沖洗”。這二種方式實質(zhì)是一樣的，就是減少RO機濃水量，另一個特征是這些人仍然把RO濃水當作“廢水”排放掉。

該方案問題是：RO機出濃水的目的是為了不斷沖洗RO膜，并把前三道過濾后尚存于水中的懸濁物、膠體、有機物和鹽類等等通過濃水排放，保證RO正常工作和出水水質(zhì)。減少了濃水的量，必然加重RO膜及泵的負擔，縮短RO膜及泵的壽命，并影響RO出水水質(zhì)。而把RO濃水當作“廢水”排掉，同樣是水資源的浪費。

（2）“廢水循環(huán)利用型”

該方案原理是：RO濃水返回進水、注入自來水管中，與自來水混合參與循環(huán)制水或當作生活用水使用。這樣有三種情況：

（a）RO機不工作不制水時，此時無RO濃水。如使用生活用水龍頭，此時無RO濃水，龍頭中流出的全是自來水。

（b）RO機工作制水時，如同時使用生活用水龍頭，此時RO濃水混入自來水一同被作為生活用水利用；

（c）RO機工作制水時，不使用生活用水龍頭，此時RO濃水進入RO機循環(huán)制水；濃水無法排出，且越來越濃；

該方案問題是：RO機工作制水同時使用生活用水龍頭，即情況（b），特別是在RO機制滿一桶水（12升水，約需1小時左右）的同時使用生活用水龍頭1小時的概率極低，幾乎為零。這樣，RO機工作時一般處于情況（c）的狀態(tài)，RO濃水無法排出，被反復循環(huán)濃縮，RO膜內(nèi)水的TDS值很快超過RO膜工作的許可范圍，不但導致RO機的產(chǎn)水TDS值超標，而且RO膜可能被堵塞，使用壽命短。進水濃度不斷升高，滲透壓也不斷升高，泵也受不了，泵的使用壽命也受影響。而且，把濃水注入自來水管中也是法律法規(guī)所不允許的。

（3）“使用生活用水時制純水型”

該方案原理是：RO濃水返回進水、注入自來水管中，與自來水混合。與前一種方案不同的是：利用電氣程序控制，使用生活用水龍頭時，RO機開始工作制水。停止使用生活用水時，RO機停止工作。這樣有三種情況：

（a）不使用生活用水龍頭時，RO機不工作不制水；

（b）使用生活用水龍頭時，RO機開始工作制水，此時RO濃水混合入生活用水一同被利用；

（c）停止使用使用生活用水龍頭時，RO機停止工作。

該方案問題是：

（a）首次使用時，為了能夠得到飲用純水，必須打開生活用水龍頭大量放水，以使RO機工作制水，此時將比常規(guī)的RO機浪費更多倍的自來水。

（b）使用生活用水龍頭時間不足，會造成沒有足夠的純水供飲用；

（c）家庭用水的特點為短時間多頻次，用水時間大多是幾分鐘，在短短的幾分鐘時間內(nèi)，水泵啟動達到RO膜制水工作壓力并開始制純水，實際制水量很少；

（d）由于家庭用水的特點是短時間多頻次，這將造成水泵的頻繁啟動，嚴重影響水泵的使用壽命。

（e）把濃水注入自來水管中也是法律法規(guī)所不允許的。

（4）江蘇某著名凈水器企業(yè)

該工藝的要點是把部份濃水排放掉，部份濃水回流到RO膜前。這樣，減少了濃水的排放量，增大了純水量/排放濃水量的比例。由于加大了進RO膜的總進水量（自來水+部份回流濃水），增加了對RO膜的沖刷清洗力度，減小了濃差極化，使RO膜不易受膠體、有機物等污染，并輔之以其他手段（如磁化）防止難溶鹽類的結(jié)垢。據(jù)該凈水器企業(yè)稱，用此工藝可以使RO機出水之純水量：排放濃水量從普通RO機的1：3，提高到2：1，RO膜的壽命亦未見縮短。

（5）某日資企業(yè)

該日資企業(yè)由于本身是RO膜生產(chǎn)企業(yè)，因此在膜上想辦法，改進RO膜的性能，使RO機出水之純水量：濃水量從普通RO機的1：3，提高到3：2。

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