净水机产水量异常的原因分析及解决方法

陈黄锰 詹 婷 周平发 吕剑明 陈 静

（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519060）

引言

随着水污染形势的日益严峻，净水机已经成为人们必不可少的一种家用电器。根据奥维云网数据显示，2021年上半年净水机销售规模达101.7 亿元[1]。随着净水机的用量逐年增加，各种各样的售后问题也日益凸显出来。而在众多的售后问题中，流量小、噪音大、寿命低等普遍存在，尤其是寿命期内产水量异常的问题尤为突出。本文针对净水机使用过程中产水量异常的问题进行原因分析，根据具体的原因采取针对性的解决方案，以期便于后续的净水机开发减少类似的售后问题。

1 实验材料和方法

1.1 实验材料与药品

卷式反渗透膜滤芯，膜面积2.0～3.5 m2；

外压式PVDF空纤维超滤膜，膜面积约2.0 m2；

冰乙酸，分析纯，天津大茂化学试剂厂。

1.2 实验仪器

SDI测试仪，上海华膜；

SDI膜片， 0.45 μm ，上海华膜；

压力表， 0～1.6 MPa，北崎；

水质测试笔；HM；

扫描电镜 QUANTA FEG250，美国FEI公司。

1.3 测试方法

常见的净水系统主要元器件包括：预处理滤芯、稳压泵、反渗透滤芯、后处理滤芯（活性炭、超滤膜等）、废水电磁阀、进水电磁阀、龙头等。本文主要采用图1所示净水系统进行测试及分析。

图1 常见净水机系统图

2 净水机产水量异常及解决方法

净水机产水量异常可能是预处理滤芯污堵、废水阀堵或者RO膜堵、泵性能异常等原因导致的，下面进行具体分析及讨论。

2.1 预处理滤芯污堵导致产水量异常

2.1.1 原因分析

作为净水机的第一道防线，预处理滤芯需要拦截悬浮物、泥沙、大分子颗粒物等杂质，当水中杂质含量较高时，预处理滤芯容易污堵，导致净水流量快速下降。图2显示水中杂质较多时，预处理滤芯（PP棉）污堵较为严重的情况。

图2 普通预处理滤芯污堵情况

目前市场上主要以大流量反渗透净水机（400 G及以上），进泵流量要求较高（通常需要大于1.5 L/min），当预处理滤芯净水流量低于进泵流量需求时，净水系统则表现出泵前压力、反渗透膜前压力或反渗透膜产水流量偏低甚至不出水的异常现象。图3结果显示，净水量约2 500 L时，预处理滤芯污堵严重，此时净水系统性能明显下降，产水量已偏低。表1数据可以看出，滤芯污堵后，泵前压力降至0 psi，此时稳压泵供水不足，膜前压力和产水量均明显下降。从图4也可以看出，当泵前压力降低时，泵出水流量明显下降。

图3 普通预处理产水量曲线

图4 稳压泵不同进水压力流量曲线

表1 预处理污堵时系统性能数据

2.1.2 解决方法

1）更换预处理滤芯。

2）使用抗污染的预处理滤芯或者可清洗重复利用的滤芯，如可清洗PVDF超滤膜滤芯。图5显示，超滤膜过滤孔径范围为1～100 nm，过滤精度高，不仅可以去除悬浮物、泥沙等大颗粒物，还可以去除胶体、细菌等小尺寸杂质，从而更好的保护和延长滤芯和净水机寿命[2]。

图5 超滤膜表皮SEM图

通过图3、图6流量曲线对比可知，使用超滤膜后，净水机产水量衰减变慢，滤芯寿命延长。图7还可以看出，超滤膜污堵后，可通过清洗去除膜表面的污染物，滤芯过滤性能恢复、寿命延长，从而使净水机产水量不受预处理污堵的影响。

图6 超滤膜预处理流量曲线

图7 超滤膜清洗前后对比图

2.2 RO膜堵或废水阀堵导致产水量异常

2.2.1 原因分析

作为净水机的重要核心部件，RO膜滤芯、废水阀受到水质的影响较大，水质越差，滤芯、阀越容易污堵。全国水质差异大，且存在许多水质的地方，表水质数据远高于标准水质指标要求，可见这些地方结垢倾向严重，对滤芯寿命影响较大[3]。

在这类恶劣水质下，RO膜原水侧、废水阀接触的是高浓缩的浓水，离子浓度高、容易产生晶核，从而导致RO膜堵、废水阀堵，影响净水机正常使用，如图8所示。表3为阀堵、膜堵前后的性能数据对比，可以看出，阀堵后浓水量明显降低，回收率逐渐升高，浓水不断浓缩，最后导致膜堵，产水量持续下降。

表2 不同地区与水效水水质数据对比表

图8 废水阀堵、RO膜堵示意图

表3 阀堵、膜堵前后性能数据对比

2.2.2 解决方法

1）降低回收率。这是比较有效的解决方法，是针对恶劣水质的常用售后方案。回收率降低，浓水浓缩倍数降低，膜表面的浓差极化减缓，从而减少结垢倾向，延长净水机寿命。但从节能角度考虑，高节水是净水机的发展趋势，表4是净水机的节水要求[4]，可以看出该方法使用范围有限。

表4 净水机节水要求

2）对阀、膜进行酸洗。水垢通常为碳酸盐类，通过酸液使水垢软化、溶解，使阀、膜恢复性能。

3）使用测流式RO膜。通过结构改进进水方式，提高膜表面流速，降低结垢的风险。

4）使用抗堵阀。通过在小孔设置钢针，废水阀启动、断电时，钢针的往复运动阻止水垢形成，达到抗堵的目的。

5）使用阻垢滤芯。通过抑制晶体的形成达到阻垢抗堵的目的。

2.3 其它原因导致产水量异常

1） 稳压泵性能异常。通过稳压泵对系统进行增压、稳定，使RO膜发挥强大的净化作用。表5数据可以看出，若泵增压功能异常时，泵增压功能变弱或丧失，出水压力会降低，从而导致流量降低。这种情况只能通过换泵解决。

表5 泵性能异常时系统性能数据

2）后处理滤芯气堵。净水机使用过程中，可能会由于停水导致泵空抽，此时系统中可能会存在大量气体导致憋压，使净水机产水量明显降低甚至不出水，此时需要给系统排气，使系统运行恢复正常。

3 小结

1）预处理滤芯易堵导致的产水量偏低，采用可清洗预处理滤芯的方法可以解决。

2）RO膜堵导致的产水量偏低，可以采用侧流式结构、降低回收率、增加阻垢滤芯等方法解决；废水阀堵导致的原因采用的是降低回收率、废水阀抗堵结构设计、增加阻垢滤芯等方法解决。

3）滤芯气堵需排气解决，泵异常则需要换泵。