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安全饮用水

本文共分成数个部分介绍安全饮用水,首先人介绍水中污染物的种类,进
入人体途径及自来水净水程序等之原理,然后说明常用於家庭或校园中之净水
器种类及其污染物之去除机制,最后并介绍净水器的设置时机及其维护管理应
注意的事项,以下分别说明.
一, 水中污染物的种类
水中污染物可分为微生物,有机物及无机物等几类,微生物包括细菌,病
毒,原生动物等;有机物包括挥发性有机物,合成有机物,消毒副产物,农药
等;无机物则包括重金属,硬度,盐类,氯盐,溶解性固体物等几类污染物.
微生物通常是以大肠杆菌群密度及总菌落数作为指标,大肠杆菌较一般病
菌存活率高可作为其他病菌存在与否之参考,总菌落数则可作为消毒效果好坏
之评估.原生动物主要以梨形鞭毛虫及隐孢子虫为主,一般人平均喝入数十个
以上会引起肠胃疾病,过去16年间,欧美等先进国家已有数十超过100人受感染
的案例,其中以1993年美国威斯康辛州密尔瓦基市隐孢子虫事件最为知名,共
有40万人受感染,4,000人住院,100人死亡.原生动物相关法规目前正研拟中,
加氯消毒对原生动物去除效果不佳,但可藉过滤程序有效去除,仅在表面水水
源中存在.
消毒副产物主要指三卤甲烷(CHCl3, CHCl2Br, CHClBr2, CHBr3),属於致癌
物,因加氯消毒所引起,一般而言加氯量愈多,水中有机物愈多,产生量也愈
大.挥发性有机物,合成有机物及农药等,则主要因水源受污染,藻类释放,
给水管线材料释出等所引起.
重金属目前管制包括砷, 铅等8种,主要因水源污染,地质状况以及管线材
料释出等因素所造成.硬度绝大部分是由钙,镁之盐类所引起,会造成开水中
之茶垢,对健康增进或危害无定论,主要是因为地质状况造成.其他无机盐类
会造成味觉之影响,如酸,甜,苦,咸等,其中包括钠,镁,铁,锰,铜,锌
等金属,硫酸盐,氯盐及硬度等溶解性固体.依美国加州相关研究指出溶解性
固体若小於450 mg/L ,则味道尚可接受.造成味觉不佳主要有地质原因,海水
入侵等.
前述水中污染物进入人体的途径主要为,微生物,无机物/重金属:喝,挥
发性有机物:喝及呼吸,合成有机物/农药:喝及皮肤接触.了解曝露途径方能
采取适当之减少曝露方法.
二, 净水程序介绍
净水程序可分为传统单元及高级净水单元,前者通常包括混凝/沉淀,过滤
及消毒,混凝/沉淀程序用於去除水中泥,砂等杂质,过滤则用於去除更小之粒
状物及原虫,消毒程序主要在去除致病细菌及病毒.高级净水单元中软化程序
在於去除水中硬度,臭氧则用於取代加氯消毒,并有去除部分有机物之效果,
活性碳之目的在於去除有机物,而薄膜法(逆渗透为其中一种)对大多污染物均
有其去除效果.
三,净水器的种类及设置时机
目前市面上贩售的净水器绝大多数是以自来水为原水,主要包括逆渗透(RO)
净水器,活性碳净水器,软水器,蒸馏水制造机等.本文仅说明对污染物具去
除效果之设备,至於仅具杀菌效果的设备,例如开饮机,则不在本文讨论范围
中.各种净水器的处理方法不同,目标污染物也有差异,购买成本及操作,维
护所需花费的时间,精力也不一,以下分别介绍.使用前必须注意,对於非自
来水或可能受微生物污染的水,除非经过严密的测试与维护,下列净水器均不
建议使用.
1. 软水器
水中若存有过高的硬度(主要是钙与镁离子),则煮开水会产生白色碳酸盐
沈淀物(即俗称的茶垢),软水器通常使用离子交换树脂,利用树脂中之阳离
子(通常是钠离子)交换水中之钙与镁等,达到软化硬水的目的.由於阳离子
交换树脂对电荷越多,分子量愈大的离子有越大的吸引力,因此软水器对水
中离子态的重金属也有去除效果.
离子交换树脂中的交换容量有限,因此接近饱和时,必须进行再生以确保
交换的能力.此外,使用钠离子交换树脂式的软水器会使水中钠离子浓度增
加,可能会影响人体循环系统.由於离子交换树脂软水器主要是以去除水中
硬度为主,因此对於水中硬度比较高,常出现茶垢的地区,例如南部地区,
比较适用.
2. 活性碳滤水器
活性碳具有多孔性的结构,表面积很多,每一公克的活性碳大约有好几个
篮球场大的面积,因此可提供许多污染物停留在表面上(称之为吸附).当自
来水通过活性碳滤水器时,水中有机物如农药,三卤甲烷,臭味分子等,均
会被活性碳吸附而达到净水的功能.由於活性碳的表面积大,因此自来水水
中造成氯味的物质也会与碳表面反应而达到降低氯味.此外,活性碳对於少
部分重金属亦有部分的去除效果.
活性碳滤水器并非万能,例如对水中阴离子型态的污染物,如硝酸盐则无
显著去除效果,对重金属的去除也有限,且细菌可附著於活性碳颗粒表面,
生长成生物膜,反而造成滤心中细菌数增加的情形.此外,对於水中硬度的
去除,活性碳则无明显效果.活性碳滤水器最佳使用时机是在氯味重及三卤
甲烷,农药及臭味等有机物含量高的地区.
3. 蒸馏水制造机
蒸馏水制造机(如图1)主要是利用加热煮沸的方法,将水蒸发后再凝结,
以达到去除水中杂质的目的.因此,一般水中沸点比水高的污染物,例如重
金属,农药及阴,阳离子(如造成硬度的金属离子)及溶解性固体等皆会留在
蒸馏水制造机内部,不会随蒸馏水进到收集桶中.且在煮沸的过程中,多数
细菌也会被杀死.
蒸馏水产生器虽然对於大多数的水中污染物可有效去除,但对於部分沸点
比水低的挥发性有机物,例如三卤甲烷等,可能会随著蒸馏水进到收集桶中.
此外,使用煮沸,冷凝的原理,其电力消耗往往比较高,且一般家庭用机型
之蒸馏水制造机制造水的速率大约为每天12公升(约为每8小时4公升),与
其他净水器相较而言,产水速率算是比较慢的.
4. 逆渗透(RO)净水器
在本文所讨论的各种净水器中,以逆渗透净水器操作最为复杂,所需技术
也最高.家庭用逆渗透净水器(如图2)一般包括了2,3个前置过滤器(第
一段为百万分之五公尺(5微米=5μm)的滤心,第二段为活性碳滤心,部分机
型有第三段1微米的滤心)及逆渗透膜,部分机型在清水储水桶出到水龙头前
并加装后置后性碳滤心.第一段滤心主要用於去除水中泥,砂等杂质颗粒,
前置活性滤心则用於去除水中有机物,臭味分子及氯等,逆渗透膜则可去除
大多数水中溶解性的杂质,后置活性碳则进一步除去逆渗透膜残留的污染物.
逆渗透净水器的主要作用单元是逆渗透膜,利用半透膜的原理,施加压力使
原水流过半透膜通到清水端,而将杂质留在膜的另一边,随废液流掉.
由於渗透膜多数为有机合成材质,因此为了保护渗透膜的寿命,在渗透膜
前端必须有去除水中余氯的单元,通常利用活性碳滤心完成.此外,为避免
水中悬浮微粒造成阻塞问题,通常在活性碳滤心前会再加一个5微米(百万分
之五公尺)的滤心.除掉水中较大的颗粒,余氯及部分有机物可由前置活性碳
及颗粒滤心去除外,其余如重金属,农药,细菌,病毒等对人体有害的物质,
及硬度,臭味等相关会影响口感的化学物质均可被逆渗透膜去除.



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逆渗透处理法虽然可以算是对各类净水器中对水中污染物最全面的的处理
方法,但由储水桶至出水水龙头端为最常受微生物污染的位置,因此有厂商
加装了紫外线杀菌灯,以避免病原微生物污染.逆渗透法维护也最复杂,每
一段滤心更损的时间不一,系统造价也最为昂贵,且尚须消耗电力费用,此
外每生产1公升的水需排放2公升的废水,对水质源而言是比较浪费的.
事实上,许多净水器是由前述几个单元组合而成,例如前述逆渗透净水系
统至少都包括前置滤心及活性碳滤心,而部份蒸馏水制造机亦有使用活性碳
作为后置滤心,市面上亦有出售活性碳及离子交换树脂混合的净水器,而一
般活性碳净水器或软水器前也多加装前置滤心,选择滤水器可能较前面所介
绍的更复杂.
前述四种净水器及两种辅助单元的主要功能,操作及维护等各种成本列如
表1中,对净水器有需要的民众,可参考表中各种净水器主要可去除之污染
物,再与当地自来水质比较,并考量本身拥有之预算,及维护的难易程度,
可选择最适己的净水器,使全家可享受到安全且品质良好的水.
四,净水器的维护管理注意事项
净水器种类繁多,但在国际上许多研究证明对水中污染物去除有效果,较
为大众采信的种类包括有滤水器,活性碳净水器,阳离子交换树脂软水器,紫
外光杀菌灯处理器,逆渗透净水系统,蒸馏水制造机等各种净水器.各种净水
器的设置时机请参考「净水器的种类及设置时机」一文中所介绍.一般而言,
在先进国家购买净水器时,厂商会随机附送安装及操作,维护手册,民众仅需
依照手册上所说明的事项操作即可.而认证单位(在美国是国家卫生基金会,
NSF)会依照净水器种类及其相关文件进行测试,合於标准的净水器才给予认证.
由於国内中国国家标准方法(CNS)仍在发展当中,目前民众应找具有完善操作
及维护手册及良好售后服务的净水器厂商购买净水器,未来当CNS国家标准方
法审议完成后,则应以通过CNS国家标准的认证才是好的净水器.
目前市面上销售的家庭用净水器绝大多数均是以自来水为原水,除非在严
密的测试及维护条件下,一般的净水器并不建议用於净化非自来水或可能含有
微生物的水.每一种净水器均非万能,购买前应先了解净水器功能与当地自来
水的水质状况,以免浪费金钱而又得不到预期的效果.例如某些水质并不适用
於逆渗透法,在水中含氯或铁过高,可能会造成薄膜受损.又如果水中含铁过
高,则会损及紫外线杀菌净水器的效果.此外,使用净水器时进水温度应避免
过高,许多净水器或滤心在温度高时,处理效果变差,材料也会受损并减少使
用寿命.在新使用的滤心型净水器或净水单元时(包括活性碳净水器及阳离子
交换树脂软水器)应先使用清水浸泡过至少15分钟以上,或以清水冲洗,以去
除滤心中之杂质.以逆渗透净水系统而言,前置活性碳滤心及逆渗透膜各约需
使用20公升左右的水冲洗,以去除碳粒及逆渗透膜保存液.
净水器滤心的更换频率,通常可由厂商提供的操作维护手册中得知,但必
须注意通常厂商所用的水质条件及产水量是在标准的状况下.使用者必须注意
当地的水质状况及每天用水量是否与厂商资料不同,如果原水中污染物浓度愈
高,用水量愈大,则更换滤心换频率应愈高.使用者必须特别注意,即使滤心
更换时间未到,但清水水质明显变化,口感变差或系统的产水量降低,则必须
检查可能造成的原因,例如管线连接不当,管线或滤心破裂,必要时必须更换
管线或滤心.此外,逆渗透净水器前置粒状物滤心更换时机除操作说明书上机
外,若由肉眼判断滤心已严重变成土黄色时,应考虑更换.一般软水器,活性
碳净水器及逆渗透净水器中滤心的更换周期由2个月到2年不等,典型逆渗透
净水器各单元更换周期及单价如表2所示.
部份类型的净水器,例如蒸馏水制造机,必须定期清洗,以维持良好的操
作状况.蒸馏水制造机在经过一定时间的使用后,必须将附著在不锈钢锅底部
及四周的沈积物,水垢等清洗乾净,以增加加热效率,并避免处理效果降低.
一般而言,自来水水质较硬的地区(如南部地区)其清洗频率要比软水地区为高.
部分厂牌的蒸馏水机有使用前置或后置活性碳滤心,此部分滤心也有一定使用
寿命,必须参考使用说明定期更换.为减少吸入过多水中挥发性气体,操作蒸
馏水机时在煮沸过程中,尽量避免接近机器的废气孔,在用一般开饮机或电热
水瓶,甚至於烧开水时,也必须注意这一点.
比较复杂的净水器,例如逆渗透净水器系统,可委托厂商三个月至半年维
护一次,自行维修或更换滤心耗材时,在拆下管线或零件时,可先在管线或零
件上作记号,以保证重新连接时可以接到正确位置.新逆渗透系统机器或刚更
换滤心的机器,应打开水龙头,使水流出并排放掉,时间约为1小时,避免污
染物进入储水桶.自行更换滤心时,必须注意取出滤心后,放置滤心的桶也必
须清洗,以免泥砂的累积.滤心装回去时,必须注意检查是否有漏水.
市面上出售的净水器,通常是由数种不同单元组合而成的系统,民众应找
具有完善操作及维护手册及良好售后服务的净水器厂商购买净水器,参考本文
说明重点,并依照操作及维护手册进行维护管理,使全家可享受到安全且品质
良好的水.
表1 各种净水器可去除之污染物及其购置,维护条件
可去除之污染物
净水器种类
三卤甲烷农药氯味臭味硬度重金属细菌/病毒
购置成本维护难易水回收率
软水器××××○○×低中~100
活性碳滤水器○○○○×低中~100
蒸馏水制造机○○○○○中易~100
逆渗透系统○○○○○○○高难~30
过滤器*×××××××低易~100
紫外光杀菌*××××××○中中~100
注:○表示去除效果良好,表示部分去除,×表示无法去除,*主要用於辅助设备.
购置成本:高= > 4000 元,中= 1000 - 4000 元,低= < 1000 元.
表2 典型逆渗透净水器各单元更换周期及单价
滤心更换周期价格(元)
5μm滤心3-12个月200-400
活性碳滤心6-12个月400-600
1μm滤心9-12个月200-400
逆渗透膜1-2年1200-2000
后置活性碳滤心8-12 个月400-600
PUMP
进水
5 μm 滤心(1)
前置活性碳
(2)
1 μm 滤心(部分机型)
(3)
逆渗透薄膜 (4)
废水流量阀
废水
蓄水压力桶
满水开关
后置活性碳(5)
清水
部分机型
4 公升不锈钢锅
加热装置
冷却风扇
冷凝管
活性碳装置
废气孔
清水

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标签:净水机分类净水器分类安全饮水饮水安全
分类:净水器知识| 发布:zhanfengwei| 查看: | 发表时间:2010/7/7
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