家用水质处理器的设计及改良

本 科 毕 业 论 文针对于家用水质处理器的设计及改良的探究学院名称： 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 二一七 年 三 月I针对于家用水质处理器的设计及改良的探究摘要：水资源是人类了赖以生存的物质基础。人体中百分之九十八的成分。生活中水对人体的意义非常重大。关系到人类的生存和发展，本文从水污染现状出发，结合人类生活用水中遇到的一些问题，以及按照水质和用途的不同对家庭用水的划分，来引出家用水质处理器的应用和人类水质生活的问题。家用水质处理器是目前家庭中用于净水的主要设备，肩负着人们洗涤用水、浇灌用水、饮用水等的制作和保障工作，和人们的生活密切相关。家用净水器得到了广泛的推广和使用，其稳定性得到了广大群众的普遍认可。但是，其传统家用净水器在成本控制、能源利用、结构维修等方面存在着一些问题，给人们日常的使用造成了一定的影响。对家用水质处理器的设计和改良对人类健康用水、节约用水、节能用水具有着非常深远的意义。通过研究和改善现阶段家用水质处理器能够有效的对现有的水质处理器进行改进，实现其成本的降低以及厨房空间利用率的提升。从生活中的实践出发，结合一些水质特点，结合家用水质处理器的设计原理，积极地探寻改良措施，让家用水质处理器更好的为人类的用水安全保驾护航。关键词：家用水质处理器；设计；改良；第 1 页 共 29 页目 录目 录 .1第 1 章 引言 .21.1 水污染 .21.1.1 我国水污染现状 .31.1.2 水污染的处理方法 .41.2 家庭用水 .41.3 家用水质处理器 .51.3.1 家用水质处理器的发展 .51.2.2 家用水质处理器的分类 .6第 2 章 家用水质处理器使用的重要性 .62.1 水质和人体健康 .62.1.1 水是生命的重要组成部分 .62.1.2 水在人体的生理作用 .72.1.3 体液是生命控制系统之一 .82.2 供水现状 .82.2.1 水资源严重短缺 .82.2.2 地下水超采态势严峻 .92.2.3 水资源分布不平衡 .92.2.4 自来水浪费严重 .9第 3 章 常见的家用水质处理器原理 .103.1 家用水质处理器常见的问题 .103.1.1 一般家用水质处理器应用过程中的问题 .103.1.2 反渗透处理装置 .11第 2 页 共 29 页3.2 普通家用处理器原理 .113.3 反渗透处理装置 .12第 4 章 家用水质处理器的改良 .124.1 家用净水器改良设计原理 .134.2 家用净水器改良设计方案 .14第 5 章 家用水质处理器的发展趋势 .17第 6 章 结论 .17参考文献 .18致 谢 .21第 1 章 引言随着经济和社会发展，人们的生活水平的得到了质的改变。物质生活的极大丰富使人类更加注重自己的健康问题。但是，社会经济的飞速发展和人口的第 3 页 共 29 页持续增加，对能源需求也在不断增长，与此同时，人类的环境意识不强、片面的强调发展导致了很多的环境问题，严重影响和制约着人类社会的可持续发展。在诸多的环境问题中，水污染是和人体相关最为紧密的一种。水污染是环境污染中的重大问题，对社会发展和人民生活都带来了不同程度的恶劣影响。水作为人体内医必须的物质是人么赖以生存的根本。人们在日常的生活用水中也是存在着一定的问题，需要积极的改善和解决。家用水质处理器的应用对人们日常生活用水的净化起到了关键的作用，是现在社会中最为重要的生活净水方式之一。家用水质处理器的产生和普及，是人类解决生活用水问题的必然选择。本文从日常生活用水中的问题出发，结合现阶段家用水质处理器的结构原理来提出一些改良的建议和方法，在方便人类生活的同时来达到更好的水质净化效果。1.1 水污染人类正面临着一个全球性危机水污染。水污染日益严重，饮水质量越来越差。世界卫生组织公布的资料表明，全世界发展中国家 13 的城市人口得不到安全卫生的饮用水。全世界 8090的疾病与 33的死亡率与受污染的饮用水有关，平均每天有 2.5 万人死于通过水传染的疾病。因饮用受污染的水，全世界每年有 3500 万人患心血管疾病、7000 万人患胆结石、9000 万人患肝炎病，3000 万人死于肝癌、胃癌，500 万 5 岁以上的儿童丧生。有国外媒体发表医科教授文章，指出：全世界自来水中已测出 2221 种化学污染物”，美国自来水中有 767 种，其中 109 种为三致物质(致癌、致突变、致畸变)。美国国立癌症研究所对自来水中 109 种物质进行了分类，确认的致癌物20 种，可疑致癌物 24 种，助癌物和促癌物 18 种，致突变物 47 种。1.1.1 我国水污染现状我国没有一处自来水可达标直接生饮。1996 年国务院发展研究中心、国家教委、卫生部等 13 个部委联合签发的文件指出：全国 79的人正在饮用有害的污染水。其中约有 7 亿人饮用大肠杆菌超标水；1.7 亿人饮用有机物污染水；0.7 亿人饮用高氟水；0.35 亿人饮用高氟化物水。第 4 页 共 29 页有媒体称，今天“地球上的水已经成为各类病菌传播的重要载体”。据估计，已有 96000 种有机物通过不同途径进入人类环境，尤其是水环境。我国是世界上污水排放量最大、增加速度最快的国家之一。全国 90以上的城市水域受到了不同程度的污染，近 70的饮用水水源不符合国家规定的水源水标准。我国水资源总量虽然较多，但是我国的人均水资源占有量却是比全球的平均值都要低。然而，我国的淡水资源是存在很多问题，第一，从我国的地理区域来看，长江以南的淡水分布较为丰富，可是我国大面积的耕地种植却是在北方，耕地和人口也极其不均匀。第二，淡水资源在我国的使用率和使用效率不成正比，当然很多的过度开发是不可忽略的。第三，从灌溉方面来看，北方耕地种植大户在灌溉方式上和南方相比比较传统和落后，因此在利用率上较低，导致水资源浪费。目前自来水厂仍采用 200 多年前就采用的混凝、沉淀、过滤、氯气消毒四段净水工艺，这种工艺只能去除源水中悬浮物和病源微生物，但无法去除水中的有机污染物；并且在水的漫长输送过程中，其中所含的有机污染物与氯气反应生成多种具有三致作用的消毒副产品，如三氯甲烷、四氯化碳等卤代烃化合物，致使自来水的致突变性比源水更强。现在城市自来水的标准虽然不断提高，但是其基本工艺没有改变。医药审批要求必须进行“三致试验”，通过后才能进入市场，这是因为许多有机污染物具有致癌、致畸、致突变三致性。可怕的是，自然环境的水甚至一些自来水中含有这些三致物质。水污染上在化学污染和物理污染上也很严重。一些纺织，重金属等一旦对水资源污染，很难在短期治理好。我们日常生活中，难免会造成很多生活污水来自日常的洗涤，在农业方面的农药和化肥也是对造成水污染不可忽视的。一般来说，天然水体自己本身是有自净能力，能够将水体内的污染物进行分解，但是天然水体的净化是有限的，若超出自净能力，多余的污染物也会对本身的自净能力有所影响，甚至会致使自净能力有所下降，从而造成较为严重的水体污染。而今，我们的生活唯一不能缺少的便是水资源，它制约着全球的经济发展，同样，我们的生活质量也被制约着。第 5 页 共 29 页1.1.2 水污染的处理方法一般水污染的处理方法分为物理法和化学法。物理法主要是通过吸附作用，采用活性炭吸附，将水体内的污染物吸附，但是对胶体和溶解度低的污染物作用不大。而化学方法主要是氧化法，是用强氧化剂来氧化污染物，在水体内发生化学反应来降解污染。这两种方法是常用的治理水污染的方法，被广泛的应用到各个领域。但是，尽管有这些理论的治理方法。全球性水污染问题仍没有得到有效的改善。对人类的生命威胁仍然很严重。1.2 家庭用水家庭用水是保障我们正常生活的基本用水，和人们的日常生活息息相关。家庭用水的种类划分主要是依据其用途和对水中的不同要求来进行的。家庭用水主要分为三级，第一级：户外用水，这个对水质的要求不高，不需要净化，主要是用于浇灌花草等；第二级：生活用火，生活用水对水质有一定的要求，家庭用水中有 95%的水被应用于清洁人体、冲厕、以及室内卫生。这类水质的基本要求是出去水中的杂质和硬度，以有利于洗浴和各种洗涤工作的顺利完成、有利于家庭用水设备的使用和维护为标准；第三极：饮用水，饮用水需要得到进一步的净化，以达到健康、安全、卫生以及改善口感的目的。不少的家庭有许多的盆栽植物，需要浇水，可以将淘米水或者是洗菜的水来浇花，但是需要注意的是，废水中不能够带油性物质。一般来讲，淘米、洗菜的水浇花用不完可以积攒起来进行冲厕。通过这样的方式来有效的减少污水的排放量。1.3 家用水质处理器家用水质处理器是我国目前普遍采用的家用水质处理装置。家用水质处理器是一种终端保护装置，直接安装在家庭的厨房里。我国家用净水器与 80 年代初始于上海，这与上海自来水水质有关。早期的水质处理器产品主要使用活性炭，或活性炭与微孔滤膜组合。活性炭能够改善水的味道，吸附水中的氯消毒第 6 页 共 29 页副产物。由于活性炭净水器使用一定时间后，污染物存留于净水器中，形成微生物生长的温床，使净化后的水中细菌数增加。为了阻留细菌，在活性炭的后面加用了微孔过滤膜。早期的净水器主要是利用活性炭去除水中令人厌恶的臭味，产品因结构简单，存在过滤有害物质不彻底等缺点被逐渐淘汰。家用水质处理器以膜技术为主导，单独以膜构成净化水器，或与其他技术组合成净化水器。如中空纤维超滤膜技术，它可以拦截水中的二次污染带来的细菌、病毒、铁锈、藻类、交替等有害物质。而且还可以保留水中的有益元素。再如反渗透技术，其将大型水深度净化设备小型化，由 45 组不用的膜组成净化水器，自带小型高压泵，可以再家庭方便使用，性能与大型设备相同。1.3.1 家用水质处理器的发展水质处理器是指独立的水净化装置。水质处理器最早用于军方，以解决战争时用水问题。20 世纪 70 年代，美国在饮用水中发现有害于人体健康的消毒副产物后，引起各国关注。作为人们的一种自我保护装置，80 年代初水质处理器出现于美国家庭。根据当时的一些新闻媒介和调查机构透漏，在许多美国人日常饮用的水中，含氯消毒后产生的“三致”污染物以及铅、氯、砷等有碍健康的物质，为了净化饮用水，美国的许多家庭使用了小型水质处理器。为了加强水质处理器的管理，保护消费者权益，1998 年我国卫生部规定了水质处理器市场准入审批程序。审批程序制定中参考了美国、安德里亚等国家有关标准，根据我国生活饮用水水质卫生标准对水质处理器的安全性严格检验与评审。即水质处理器必须进行严格卫生评审规范。并不完善，于 2001 年卫生部正式颁布了一系列生活饮用水水质处理器卫生安全与功能评价规范。几年来，得到了卫生部提出“申报涉及生活饮用水水质处理器”的产品数百件，截止到 2003 年 10 月，共批准了 839 件产品。准入制度的实施在规范净水器市场，促进水质处理器质量与品种的全面提升。近年来，净化水器工业的发展很快，已经迅速普吉岛全国各地。据不完全同国际，目前全国已有近千家净水器生产厂家，上海净水器厂家曾多达 100 家。第 7 页 共 29 页市场商家用水质处理器品种很多，有多种形式与原理的终端小型净化水器、微型化的水质深度处理装置可供消费选择。1.2.2 家用水质处理器的分类根据家用水质处理器处理工艺的差异，结合卫生部生活饮用水卫生规范（2001）中的分类，水质处理器可分为一般水质处理器和反渗透处理装置。由于各类型家用水质处理器的产品性能差异，1.一般水质处理器一般水质处理器基本由粗滤、活性炭和微滤（或超滤）三部分组成。其中粗滤是借助于滤料（或滤材）以截留一定大小的粒子，常规滤芯可以截留大于1m 的粒子，微滤通常可截留大于 0.1m 粒子，而超滤可截留 0.001m 以上的粒子和大分子物质（如细菌）及胶体状物质14。粗滤多选用聚丙烯纤维，微滤、超滤多选用聚砜或聚丙烯中空纤维等，前者多用于预过滤，后者多置于活性炭吸附之后，能够有效去除悬浮颗粒、胶体和细菌等污染物15。2.反渗透处理装置家用水质处理器中的反渗透处理装置（俗称纯水机），是通过反渗透膜来进行选择性透过的水净化处理方式，可去除水中金属离子，降低水中消毒副产物以及耗氧量等有机污染物21。纯水机在制作纯水的同时会产生相应比例的废水，通常两者之间的比例为 1：2-1：3。是常见的家用水质净化装置。第 2 章 家用水质处理器使用的重要性2.1 水质和人体健康2.1.1 水是生命的重要组成部分水是我们人体的重要组成部分，对人体的生命活动具有着重要的意义。水是生命三要素（能量，营养，水）之一，水是生命的源泉，没有水就没有生命。古人云：水为万化之源，土为万物之母，饮资于水，食之于土，饮食者，人之命脉也。水是人生命的重要组成部分。人体细胞的重要成分是水，水占人体比第 8 页 共 29 页重的 6070%。血液的 83也是水，水是构成人体的必不可缺的原料。明代医学家李时珍在本草纲目中指出：“好水是百药之王，坏水是万病之源”。人体时刻都不能离开水，水是维持人体生命活动的重要组成成分。2.1.2 水在人体的生理作用人体一切的生命活动都离不开水。水在人的生理活动中起着决定性的作用。各种营养素都是必须溶解于水，才能被吸收人体都是借助充足的水来维持包括消化排泄，循环运动、调节体温、润滑等新陈代谢和生理活动的正常功能。1帮助消化吸收、排泄废物食物，须经牙齿咀嚼和唾液的润湿，经食道到肠胃才能完全消化而被吸收，如果缺少了水，消化吸收功能便无法完成。食物经消化吸收后所剩残渣废物，须经大便来排出体外，排泄都需要水分帮助才能顺利进行。2维系新陈代谢和生理活动水可溶解各种营养物质，脂肪和蛋白质等