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【净水】家庭使用净水产品技术发展方向的探讨

日期:2012-02-29人气:[2194]次

  家用净水产品这一行业的诞生缘于:一方面是水质污染日趋加重,自来水常规处理工艺对处理现代化工农业所产生的微污染水存在局限性;另一方面是人们对饮水影响健康这一认识的逐步深化。特别是近年来,这一行业发展迅猛,据不完全统计,国内大小整机制造企业超过千家。为使这一行业健康发展,需要逐步规范和明确技术发展方向。

  目前,国内有很多企业将新产品的研发方向主要放在外观和不顾成本地追求易拆装结构方面。笔者认为,这是不合适的。爱美之心人皆有之,使产品结构有利于拆装维护,这些都是无可非议的,是设计者追求的目标之一,而问题在于:这不应是技术发展方向的全部,更不应是技术发展的主攻方向。众所周知,净水产品是要解决水质污染问题,即向人们提供优质饮用水,笔者认为,当前技术发展的主攻方向应该是:

  1. 如何更彻底地去除水中对人体有害的物质,同时保留对人体有益的物质;

  2. 如何最大限度地减少或消除产品的二次污染问题;

  3. 如何最大限度地减少泄漏;

  4. 尽可能地降低产品的制造和维护成本,使广大的普通消费者都能从中受益。

  本文主要探讨两类典型净水产品的技术发展方向,其分别是家用超滤净水器和家用反渗透净水器。

  家用超滤净水器

  该类净水器典型的处理工艺是采用4支滤芯串连使用,依次分别为PP棉滤芯、粗颗粒活性炭滤芯、细颗粒活性炭滤芯和中空纤维滤芯,或者为韩式滤芯的组合方式:依次为PP棉滤芯、前置活性炭滤芯、中空纤维滤芯和后置活性炭滤芯。

  首先,当中空纤维滤芯设置在最后时,存在下述问题:

  1.因中空纤维是高分子有机物,而所有的有机物迟早都会被细菌分解(或称降解、腐烂),还可能会析出一些气味,中空纤维一旦在某个局部被细菌分解,就会导致滤除细菌不可靠。

  2.虽然水中的气味在经过粒状活性炭吸附后被除去,但活性炭往往被阻止流向中空纤维表面(因为活性炭的灰会很快使中空维上的微孔堵塞),即中空纤维表面往往是没有任何活性炭的,因此,如果用户长时间不使用净水器(即不放水),被中空纤维所截留的细菌就会在中空纤维的表面产生分泌物。虽然细菌不能透过中空纤维,但细菌的分泌物和高分子有机物析出的气味是容易透过中空纤维的,所以这种净水器的出水有时候会有异味,口感很差,喝这样的水不利于人体健康,这种情况可以将其称为中空纤维滤芯的二次污染。

  目前,解决上述问题普遍采用的办法有两个:一个办法是如果较长时间不使用净水器,再次使用时应将这些有异味的水作为废水排放;另一个办法是在中空纤维滤芯之后设置后置活性炭滤芯(如韩式滤芯的组合方式那样),将中空纤维滤芯产生的二次污染物再通过活性炭以吸附的方式予以去除。

  虽然第二个办法解决了中空纤维滤芯的二次污染问题,但并不圆满,因为活性炭滤芯是极易滋生细菌的。即便是生产管理十分规范的滤芯生产企业,工艺上做到了活性炭滤芯出厂时微生物不超标,但活性炭滤芯经用户使用一段时间后仍然存在微生物超标的可能,因此建议后置活性炭滤芯不宜使用太长时间。防止活性炭滋生细菌的办法还包括载银(用银离子抑制细菌繁殖)、碘树脂和溴树脂等办法,这些办法由于向水中加入了银(重金属)、碘或溴,也不能认为是人们乐于接受的办法。

  其次,许多企业都将超滤净水器设计成即时净化的机型(典型的产品是壁挂机),净水器的净水流量(或称制水流量)就等于净水器的出水流量。须知,活性炭吸附水中有毒有害物质是需要时间的,吸附的时间越长,去除水中的污染物就越彻底,净化效果就越好,如果水流从活性炭滤芯中快速地一穿而过,时间很短,其净化效果也就可想而知。虽然经过超滤净水器处理的水的口感比自来水有显著的改善,但一般的超滤净水器的出水口感大都仍显著劣于瓶装水(例如农夫山泉),如有对此怀疑者,可以自行亲口比对,这表明了超滤净水器在提升水质方面尚有较大的技术发展空间。

  对于上述中空纤维滤芯的二次污染问题,采用高精度微孔陶瓷取代中空纤维可以有效地将其消除,因为微孔陶瓷是在炉中经高温烧制而成,其物理、化学性能十分稳定,具有不会溶解、分解、挥发,耐酸、耐碱的优点,且不与水中任何物质反应,也不会老化,是让人放心的食品卫生级材料。但是,微孔陶瓷因过滤面积太小,容易堵塞,一直是影响其推广使用的主要障碍。现在,能够显著延缓微孔陶瓷堵塞的技术已经问世,其与现有技术相比,能够将微孔陶瓷的使用寿命提高20倍以上,比较遗憾的是市面上还没有这种产品。

  理想的超滤净水器应该具备下述特点:

  1.出水水质完全符合国家标准,出水口感与超市中的瓶装水相当(例如农夫山泉),并且任何时候从净水器出水口取得的水都不会出现微生物超标问题。

  2.密封可靠不会泄漏,即使万一发生泄漏给用户造成的损失也很小(甚至可以忽略),能够彻底杜绝"洪水"式泄漏。

  3.维护十分简单,普通用户就能操作,基本上不需要专业人员上门维护,并且维护成本(主要指更换滤料的成本)显著低于桶装水的费用,滤料如果能够从一般的超市中买到则最好。

  能够同时符合上述要求的产品笔者尚未在市场上见到。

  家用反渗透净水器

  家用反渗透净水器产品最早从美国引进,其典型的处理工艺是:先经三级预处理滤芯对原水进行预处理,再经反渗透滤芯深度净化后储存在压力储水罐内,在用户取水时再经设置在出水管路中的后置活性炭滤芯净化后流出,在原水压力不足的地方使用时,还需要在反渗透滤芯的进水管路中设置增压泵以提高水流动力。该产品在我国至少有十几年的历史,遗憾的是:该产品原来存在的问题,现在的市售产品中大多还继续存在,主要体现在以下几方面:

  1. 水的利用率太低,导致水资源浪费和预处理滤芯浪费;

  2. 压力储水罐不能清洗,时间长了就会滋生细菌,产生二次污染;

  3. 预处理滤芯中的滤料更换很费力,不方便;

  4. 出水中所含人体所需的矿物质太少,长期饮用不利于人体健康;

  5. 反渗透膜在我国北方地区使用极易堵塞。

  第一和第二个问题,已经有一些新技术报道,但市售产品中基本上都没有这些技术,即问题依然存在。

  对于第三个问题,市场上已经有采用抛弃式预处理滤芯的产品,其更换很方便,密封可靠性也不错,好像问题已经解决。但笔者认为,采用抛弃式预处理滤芯不是一个很好的解决方法,至少这种解决方法对于资金不宽裕的消费者是不能接受的,因为采用现在市场上那样的抛弃式滤芯会导致维护成本的显著上升,并且滤芯中所包含的滤料的量反而减少较多,说白了就是:为了使更换滤芯方便,就得花更多的钱买更少的东西。

  对于第四个问题,进展也不大。虽然业内人士认为采用纳滤膜取代反渗透膜,既可以将水中对人体有害的物质去除干净,又能够保留适量的对人体有益的矿物质,但采用纳滤膜的产品至今仍未大量面市。

  第五个问题是影响家用反渗透净水器产品大量推广使用的主要问题之一。通常认为,我国南方的水质中没有过多的矿物质,采用超滤机就可以满足使用要求;我国北方的水质中含有过多的矿物质(例如水中钙镁离子较多,水质较硬,容易结水垢),而超滤机没有任何去除矿物质的功能,所以反渗透净水器在我国北方有较大市场,然而反渗透膜又不适应这种水质,容易堵塞。现在的处理办法有:先对原水进行离子交换使其软化,再采用反渗透技术进行深度处理。虽然这样能够显著延长反渗透膜的使用寿命,但这样做成本较高,而且离子交换需要再生处理,再生时排出的废水会污染环境,因此仍需要更加合理的解决方法。

  结语

  家用净水产业是一个年轻的产业,需要解决的技术问题很多,决不是只剩下需要解决外观和拆装方便性两个问题,希望有志之士、有志之企业共同努力,在水质健康、安全卫生方面多下功夫。本文仅代表笔者个人观点,不妥之处还望同行的专家批评指正。