家用及商用反渗透净水机节水方案综述

前言：笔者从82年3月起使用大型工业反渗透设备制造电子工业超纯水，负责纯水制造和水质分析，工作单位中国华晶电子集团是我国最早使用反渗透的用户之一；本人从1991年起至今一直使用家用反渗透净水机，是我国最早使用家用反渗透机的消费者之一。并曾采用过多种节水方法，从未浪费过一滴水。

一、家用及商用反渗透净水机节水的意义

（一）节水的意义

习主席近期对保障国家水安全提出：“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的战略思想。

2011年中央1号文件：抓紧制定节水强制性标准，尽快淘汰不符合节水标准的用水工艺、设备和产品。

2012年国务院3号文件：制定节水强制性标准，逐步实行用水产品用水效率标识管理，禁止生产和销售不符合节水强制性标准的产品。

《北京市节约用水办法》第二十五条以水为原料的生产企业应当采用节水型生产工艺和技术，减少水资源的损耗。纯净水生产企业产水率不得低于原料水的70%。以水为原料的生产企业生产后的尾水应当回收利用，不得直接排放。第二十六条现场制、售饮用水的单位或者个人应当安装尾水回收设施，对尾水进行利用，不得直接排放。

我国水资源严重缺乏，节水就是硬道理！我国人口占世界的22%，淡水仅占世界的6%；我国人均水资源2200立方米，约为世界人均水平的1/4，美国的1/5。是13个人均水资源最贫乏的国家之一；我国六百多座城市中，四百多座缺水，一百十多座严重缺水；我国每年缺水六百多亿立方米。由于缺水，工业产值年损失2400亿元；农田受旱面积三亿多亩，年减产粮食280亿公斤。近年来，我国北方持续干旱，北京等城市严重缺水，节水具有十分重要的意义。

（二）家用及商用反渗透净水机的节水问题

1、家用及商用反渗透净水机的主要部件及其作用

以50G家用反渗透净水机为例：

三通球阀低压开关PP熔喷滤芯进水电磁阀颗粒活性炭滤芯活性炭棒滤芯高压泵变压器纯水出口RO膜壳RO膜元件浓水比例器排浓阀单向阀手动球阀储水压力桶后置活性炭滤芯鹅颈龙头阀门⒇高压开关

序号部件主要作用

1聚丙烯（PP）熔喷滤芯过滤，去除水中的泥砂、铁锈、悬浮物

2颗粒活性炭滤芯吸附，去除水中的重金属、农药、胶体、有机物（三氯甲烷、四氯化碳、卤乙酸、酚类、内分泌干扰素、抗生素等）、余氯，色度、浊度、臭和味等

3活性炭棒烧结滤芯过滤+吸附，去除水中炭粉，重金属、农药、悬浮物、胶体、有机物（三氯甲烷、四氯化碳、卤乙酸、酚类、内分泌干扰素、抗生素等等）、余氯，色度、浊度、臭和味

4泵加压，使水（小部份）通过反渗透

5反渗透（RO）膜元件反渗透，去除水中的细菌和盐分、硬度，以及前三道未除尽的杂质

6储水压力桶储水，由于反渗透膜元件出水慢，让水预先制好储存在桶中，用水时，打开龙头，储存的纯水由桶中被橡胶囊中的压缩空气压出。由高压开关控制，水满时自动关泵停止制水；水用完后自动启动泵制水

7后置颗粒活性炭滤芯吸附，去除储水压力桶橡胶囊造成的异味，改善口感

2、家用及商用反渗透净水机节水的重要性和迫切性

家用及商用反渗透净水机约占目前全部家用及商用净水机产品总量的一半，是产量、销售量、出口量和使用量最多的净水机产品。家用及商用反渗透净水机是一个分质供水的设备，自来水先经过PP滤芯、颗粒活性炭滤芯、炭棒滤芯的过滤和吸附三级处理，去除了水中大部分有害杂质，进入后二级反渗透、后置活性炭滤芯。经过上述五级处理的水（约占总水量的20%不到）是纯水，作饮用；经过前三级处理但未通过RO膜的水是净水（约占总水量的80%以上），作洗涤用。但目前这部份净水在大多数情况下被通入下水道，白白地排放掉。全国在用的反渗透净水机以家用机1500万台、商用机500万台计，每年约白白流失10亿吨净水。因此，净水行业急需转变观念，提高节水意识，回归反渗透净水机“分质供水”的本质，把纯水和净水全部利用起来，尽快淘汰排废水、浪费水的老式反渗透净水机产品，开发和生产无废水、零排放的新一代节水型反渗透净水机产品，推动反渗透净水机的技术进步和升级换代。

二、家用及商用反渗透净水机的净水（RO浓水）

家用及商用反渗透净水机是一个分质供水系统，进自来水（原水），出纯水（RO透过水，供饮用）和净水（RO浓缩水，供洗涤用），它是根本不存在“废水”的。所谓废水是指没有被利用（或无法利用）而白白排放掉的水，如果把自来水龙头开着让它白白排放，自来水也就成了“废水”。

家用及商用反渗透净水机的净水（RO浓水）是好水，水质总体上比自来水质量好，可用于洗涤用水。

（一）它已经过三道处理，水质总体优于自来水

家用及商用反渗透净水机有五级过滤，它的浓缩水已通过前三道处理，没能经过后二道。我打个比方，一个人念了小学、初中、高中，由于种种原因，高中毕业后没有进入大学，就踏上了社会、参加了工作，你能把这些人叫“废人”吗？他们同样可以发挥作用，同样可以作出贡献！可以作劳模，可以当老板！可以有发明创造！！此外，高中毕业生（相当于RO浓水）和未进过小学的人（相当于自来水），谁的文化程度高（水质好）呢？

人成长：

水净化：

∟浓水∟饮用纯净水

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天然水自来水厂自来水家用反渗透净水机饮用纯净水

（二）我们可以进行一个实验：

取二个大桶，一桶内盛放自来水，另一桶内盛放家用反渗透净水机排放的RO浓水。取二台品牌、规格、型号相同的50G家用反渗透净水机，去除三级预处理，用自吸泵分别吸取自来水和RO浓水直接进入RO膜元件。观察实验结果。

很快，进自来水的那台反渗透净水机就出水越来越小，直至不出水。而进RO浓水的那台反渗透净水机出水正常。关机后，分别从RO膜壳中取出RO膜元件观察，进自来水的RO膜元件污染严重，而进RO浓水的RO膜元件污染相对要好得多。这个实验充分证明，RO浓水水质在总体上要比自来水好得多。

（三）RO浓水是相对于RO进水和RO透过水，“浓”不是相对于自来水。下表为自来水与RO浓水水质比较

项目浓度大小比较原因

自来水RO浓水

浊度、SS、肉眼可见物大小PP熔喷滤芯和炭棒滤芯过滤

胶体、FI、SDI大小颗粒活性炭滤芯和炭棒滤芯吸附

色度大小颗粒活性炭滤芯和炭棒滤芯吸附

臭和味大小颗粒活性炭滤芯和炭棒滤芯吸附

氯、一氯胺、二氯胺、三氯胺大小颗粒活性炭滤芯和炭棒滤芯吸附

有机物、农药、COD、TOC、酚类、三氯甲烷、四氯化碳、卤乙酸、腐殖酸、富瓦酸大小颗粒活性炭滤芯和炭棒滤芯吸附

新型污染物：抗菌素、内分泌干扰素大小颗粒活性炭滤芯和炭棒滤芯吸附

重金属大小颗粒活性炭滤芯和炭棒滤芯吸附

一般无机盐、硬度、钾、钠、钙、镁，氯化物、重碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐等小大浓缩为

1.15（夏）～1.3（冬）倍

微生物、细菌小大颗粒活性炭滤芯和炭棒滤芯中繁殖

上表中10个大项，RO浓水水质占优的有8个大项，而自来水水质较好的仅有2个大项。三、家用和商用反渗透净水机节水的二条途径

家用和商用反渗透净水机节水有二条大的方向和途径，即：（1）无废水，全部利用，零排放；（2）小废水，部分利用，少排放。下面我们分别来予以阐述。

（一）无废水，全部利用，零排放

无废水，零排放的节水型反渗透净水机就是把净水（RO浓水）全部利用。凡是双龙头出水的净水机，一只龙头出纯水供饮用，另一只龙头出净水供洗涤用。二只龙头应分别标示出水为“纯水”、“净水”。此外，“说明书”上要写明“净水”用于洗涤用水，不得饮用，不得白白排放。

1、小膜有（纯水）桶机

（1）采用二只单室压力储水桶或一只双室压力储水桶，双龙头出水。二桶（或双室）的容积比为1：4，小桶（室）盛纯水，大桶（室）盛净水（RO浓水）。分别用二只高压开关控制制水泵的启、停。

（2）采用塑料挂壁水箱，中间塑料袋储纯水，箱内袋外储浓水，双龙头出水。塑料袋和箱内袋外的容积比为1：4。分别用二只浮球阀控制制水泵的启、停。

（3）采用双室不锈钢水箱，水箱中有隔板把水箱分成互不相通的二部分，纯水区和浓水区的容积比为1：4。分别用二只浮球阀控制制水泵的启、停。双龙头出水，用水时，打开龙头的同时启动该水的小泵把水箱中储水打入龙头并出水。

（4）由用户自备容器接收和储存净水。单龙头，出纯水。净水接入用户自备容器中。

水温每升高1℃，RO透过水量增加3%。设每次制纯水为4L，RO浓水在夏季水温高时约为纯水3倍即12L，在冬季约为6倍即24L，因此，必需用大容量的容器，可采用大桶、洗衣机、浴缸等。作者曾选用洗衣机作净水容器，春、夏、秋三季储水可直接用来作洗衣用；但到了冬季，一方面RO浓水量大增，另一方面洗澡洗衣服的周期变长，因此，需取部分水用来作他用，如冲马桶。

2、大膜无（纯水）桶机

（1）大膜无桶双龙头。其中净水龙头为特制无阀芯的常开龙头。

家中的无废水、零排放的节水型反渗透净水机

上右图是笔者家中的无废水、零排放的节水型反渗透净水机（RO膜为4支75G并联，无桶），已使用了三年多时间。上左图是使用时情景：左边是净水（洗涤用水）龙头（无阀芯常开龙头）；中间是自来水龙头；右边是纯水（饮用水）龙头。打开纯水龙头，纯水与净水同时流出；关上纯水龙头，纯水与净水同时停止。在纯水龙头开和闭时，应各有10秒的清洗。当制满1.8L纯水（装满电水壶烧开水，灌满一热水瓶；或将纯水加入饮水机中），关闭右边纯水龙头，RO机停止运转。左边正好接到半盆（冬季一盆）净水，用来淘米、洗菜、抹桌子。双龙头、零排放，充分体现家用反渗透净水机是“分质供水”的本质。

（2）大膜单（浓水）桶双龙头。RO透过水接至纯水龙头，出纯水供饮用；RO浓水接入压力储水桶，并用三通连接至净水龙头，出净水供洗涤用。这实际上是一种逆向思维方式，储水桶由以前的储存“纯水”改为储存“净水”。

3、非连续型（免安装型）家用反渗透净水机

非连续型家用反渗透净水机由于不需要上、下水，所以在有电源、但无水源及下水道的各种场所（如家居的客厅、卧室、书房，以及办公室、会议室、教室、走廊、车间、营房、商铺、餐厅等）都可适用，因此今后会越来越多。非连续型家用反渗透净水机全部进行RO浓水回收，一般用作洗涤用水。

（1）台式非连续型家用反渗透净水机的浓水一般仍返回原水箱，当原水箱液面降到设定值（或水的电导率或TDS升高到设定值）后会报警并停止制水，此时应将原水箱中的水倒出（用作洗涤用水）并更换成新的自来水。

（2）立柜式非连续型家用反渗透净水机的浓水一般会流入下方专设的浓水箱，当浓水箱水满后倒出用作洗涤用水。

立柜式非连续型家用反渗透净水机

（二）小废水，部分利用，少量排放

1、零部件采取措施：

（1）浓水比例器：RO膜进水压力为70Psi（约0.5MPa）时的浓水流量（mL/min）值，一般选用300，350，400。

（a）根据自来水水质选用浓水比例器。原水硬度高，选大些；原水硬度低，选小些。

（b）智能化浓水比例器：智能型反渗透净水机能自动检测自来水电导率或硬度，并根据检测到的自来水电导率或硬度自动调整浓水比例。

（2）RO膜元件：一般RO膜的浓水与纯水比例为3：1，或4：1。如把浓水比例减小，会带来后果：要求泵的压力升高、功率增大；纯水水质下降；RO膜的使用寿命缩短。

RO膜的发展方向是：低压大通量，耐氧化，抗污堵，长寿命，高脱盐，低浓水。通过对膜表面电荷、表面光洁度、抗菌、流道布及流道的选择等进行改进，现在有的膜厂已研发生产低浓水膜，膜的浓水与纯水比例为2：3。

2、装置采取措施：

（1）膜的串联（一管多支，一级多段）

支膜元件

（a）一管多支：在一支膜管中装多支膜元件，前一支膜元件排出的浓水成为后一支膜元件的进水，以提高水回收率；

纯水管膜壳膜元件间连接接头膜壳端盖

进水管膜元件浓水出水管

单支和多支串联RO膜的每支膜管的最高回收率见下表：

膜壳中膜元件串连数量123456

最高回收率（%）162938465359

（b）一级多段，以提高水回收率。下图为一级四段的家用或商用反渗透净水系统，水回收率可达50%。

一级四段的家用或商用反渗透净水系统

（2）脉冲式排浓水

与常规反渗透净水机RO浓水的排放采用固定流量不同，采用脉冲式（或称为“间断式”）大流量排浓水的方式，如每隔5分钟，排浓水5秒钟。由于采用脉冲式排浓水，使排放的浓水总量减少。

这种排浓水方式，原先是电子工业纯水制造用终端超滤设备中的作法，现移植到反渗透净水机上来。

（3）浓水部分回流

将RO出口浓水中的一部份回流到RO加压泵的前端，以减小最终排放的浓水流量。

注意点：只能回流部份浓水，仍应有部份浓水排放。回流点应在预处理之后，不能注入自来水供水管网。

3、阻垢：

无论是零部件还是装置采取措施，无论用什么方法，减少RO浓水排放量，RO膜污堵和结垢的可能性会增加，并可能导致RO膜元件的使用寿命缩短。因此，一方面，必需采用适当措施来阻垢防垢；另一方面，原水硬度高的情况下浓水减排应慎用。

（1）加阻垢剂：家用或商用的小型反渗透净水机，有的用带缓释剂的硅磷晶让水流过。

注意点：用作饮用水设备的阻垢剂，必须有卫生许可批件。

（2）软化：水在进反渗透前，先进软化器进行软化，水中的钙镁离子与钠型阳离子交换树脂上的钠离子进行交换。

注意点：树脂要及时再生，再生方式有手动再生、时间型自动再生、流量型自动再生，再生液用8～10%氯化钠溶液。

（3）高流速冲洗：让进RO膜的水（含从前三级预处理来的水及浓水回流水之和）的流量（流速）增大，使它不易生成水垢，即使生成，也被高速水流冲走而不至堵塞RO膜。

注意点：每支RO膜的“最大进水流量”是有规定限量值的，在膜厂的“说明书”或“膜手册”上可以查到，进RO膜的水的流量不得超过膜厂规定的“最大进水流量”。

（4）磁化：让进RO膜的水先进入强磁场进行磁化。磁化水不易生成水垢，即使生成，水垢也比较疏松，容易被水流冲走。

注意点：磁化是一种水处理新工艺，必须取得卫生部颁发的“水处理新工艺卫生许可批件”后才能使用于饮用水处理。

磁化水是前苏联最先发现并进行研究的，苏联科学家先是发现水经强磁场磁化后不易生成水垢，即使生成，水垢也比较疏松，容易清除。苏联人最早把磁化水技术用于低压锅炉的锅炉补给水的水处理，防止结垢。后来，苏联人进一步发现，经强磁场磁化后的水对植物的生长具有刺激作用，能使植物的种子发芽和生长增速加快。但是后来，美国科学家用小白鼠进行慢性毒理试验，把经强磁场磁化后的水和普通水同时喂养二组小白鼠，除饮水不同外，二组小白鼠的生活条件完全相同。一代一代培养并进行对比，发现饮用磁化水的小白鼠组的遗传变异明显增多，因此，美国科学家认为磁化水是不能喝的。

磁化水犹如转基因食品一样，是否能为人所饮用应取谨慎态度。近年来有缺陷婴儿、怪胎死胎、不育的增多，应与使用磁化杯喝水有密切关系。磁化技术能否应用于反渗透净水机的防垢，应取得卫生部门的“新工艺卫生许可批件”才能实施，否则，就是违反卫生部门的相关法律法规。一旦发生异常情况，如：喝此水后生怪胎、婴儿因遗传变异得病等，消费者有权起诉生产厂和经销商，犹如销售转基因食品及往牛奶中加入三聚腈胺一样，生产厂和经销商必需承担法律责任。

（5）超声波：与磁化相同，同样属于水处理新工艺，应取得卫生部门的“新工艺卫生许可批件”才能实施。

四、家用和商用反渗透净水机节水的发展方向

（一）家用和商用反渗透净水机的发展方向：智能化，物联网，大膜无桶双龙头，元器件标准化集成化模块化。

1、智能化：针对用户，解决使用便利和安全；

2、物联网：针对服务体系，解决主动服务和及时服务；

3、大膜无桶双龙头：解决二次污染和节水；

4、元器件标准化：解决维修，通用互换；

5、元器件集成化：解决产品体积紧凑、防漏水；

6、元器件模块式：解决适应不同的水质和用户需要。

（二）家用和商用反渗透净水机的节水要求：

1、节水效果好，最好做到：无废水、零排放；

2、成本低、性价比高；

3、不违反法律法规；不影响RO膜及泵的使用寿命；不影响纯水水质和净水器的性能；

4、简单易行，防止技术壁垒和市场垄断；有利于旧机改造；有利于净水行业的发展。

5、家用和商用反渗透净水机节水的最佳方案：大膜无桶双龙头，无废水零排放。

（三）家用和商用反渗透净水机的“用水效率”及其节水分级。

1、家用和商用反渗透净水机的“用水效率”：

家用和商用反渗透净水机是分质供水体系。反渗透净水机的用水效率是指反渗透净水机使用过程中，所产的供使用的水(饮用纯水和洗涤用净水之和，不含白白排放掉的水)水量与进水(原水)水量之百分比。

家用和商用反渗透净水机的用水效率＝（所产的供使用的水量÷进水水量）×100%

＝[（进水水量－白白排放的水量）÷进水水量]×100%

无废水、零排放的节水型反渗透净水机的“用水效率”为100%。

2、家用和商用反渗透净水机的节水分级建议

星级标识水利用率（%）水利用情况

一星级★30～50小废水，部分利用，部分排放

二星级★★50～70小废水，较大部分利用，较小部分排放

三星级★★★70～90小废水，大部分利用，小部分排放

四星级★★★★90～99微废水，绝大部分利用，很小部分排放

五星级★★★★★100无废水，全利用，零排放