针对于家用水质处理器的设计及改良的探究-本科毕业论.docx

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；I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113.2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。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。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。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，脂肪和蛋白质等成为悬浮于水中的胶体态才能被吸收，水在血管、细胞之间川流不息，把氧气和营养物质运送到组织细胞，再把代谢废物由汗、呼吸和小便来排出体外。都是靠水维持。3体温平衡调节的功能作用水与体温的关系非常密切。呼吸和出汗时都会排出一些水分，如炎热季节，人就靠出汗使水分蒸发带走部分热量来降低体温。天冷时，因水贮备热量的潜力很大，人体不会因外界温度低而使体温发生明显的波动。4皮肤体内器官关节的润滑剂滋润皮肤。皮肤缺水干燥失去弹性就显得苍老。一些关节囊液、浆膜液可使器官之间转动灵活免于摩擦受损。眼泪、唾液都是相应器官的润滑剂。人体关节之间靠润滑液活动灵活，水就是最好的润滑液的来源。5世间最廉价最有效的奇药优质健康水的保健和防病作用是众所周知的。主要因为水中含有对人体有益的成分。当感冒、发热时，多喝水能帮助发汗、退热、冲淡血液里细菌所产生的毒素；同时，小便增多有利于毒素的排出。2.1.3体液是生命控制系统之一每个人的健康、能力、命运与自己的生命控制系统有关。人体有三大生控系统：体液、经络、脑髓神经。人的健康、疾病的调理完全都是通过生命控制系统进行的。如药疗，无论是服药、注射、点滴等，都是通过体液系统调整的。绝大部分疾病及亚健康状态是人体的体液出现了问题，归根结底是体内污染无论是长期病人，或亚健康之人，其体液不仅为酸性，而且都相对粘稠，有些更为严重，成为鼻涕状的粘液，中医称为痰型体质，或粘液体质。它是由体液溶入大量人体垃圾而引起的。（健康人体液为碱性，与喝碱性水无关）现代人讲究营养补品、过量饮食、滥用药物、环境污染人体已成为杂物仓库堆满垃圾，形成了现代文明病、新疾病、不明原因之病因此，体内垃圾的集聚是现代疾病的特点。世界有名的长寿地区的特点为：地域偏僻，相对落后；环境美好，没有任何污染；水都是优质水，且口感良好从此方面看，人体内的水液质量决定了健康程度，也就是说：人体内的水质决定了人的体质。2.2供水现状水在我们的生活中占有着重要的地位，人们时刻都不能离开水。但是，从当前我国饮用水供应的实际情况来看，水资源的供应中存在的许多的问题，严重的影响了人们的日常生活。其中主要包括了水资源的短缺、地下水源的超采以及水资源的浪费等几个方面，下面我们就对着几个方面的内容进行介绍。2.2.1水资源严重短缺从当前我国水资源的分布总量来看，虽然我国的水资源总量很多大，但是由于我国人口繁多，这就使得人均水资源的占有量仅仅只达到了世界人均水平的1/4。而且因为我国的水资源的分布情况并不理想，有许多地区都长期处于在一个缺水的状态，这就对人们的日常生活有着十分严重的影响。此外，我们在对其水资源进行利用的过程中，其应用技术比较落后，这就容易使得我们在对水资源进行综合利用的过程中，其利用水平比较低，从而使得人们的生活质量受到一定的影响。然而，随着城市化进程的不断加快，人们的生活水平也在不断的提高，而饮用水的供应问题就阻碍了我国社会经济的发展，从而使得人们的生活压力之间的增大，所以我们在社会经济发展的过程中，就要采用先进的科学技术，来对其进行处理，进而使得人们的生活质量可以得到更好的保障。2.2.2地下水超采态势严峻从当中我国地下用水的发展情况来看，地下水的污染问题，不仅对人们的生活质量有着一定的影响，还对整个城市环境造成严重的污染，使得人们的生活质量受到降低。根据相关的数据调查，在我国部分地区中，地下水位的降落漏斗存在着不完善情况，其中有许多地下水都出现降落的情况，这不仅加大了地下水开发和利用的难度，还极有可能使得地下水质受到污染，从而使得人们的生活质量受到严重的影响。由此可见，我国地下水资源的超开采现象十分的严重，如果不对其进行质量，将会严重影响人们的生命财产安全。2.2.3水资源分布不平衡从当前我国水资源分布的实际情况来看，我国南北地区分布的相当不平衡，这不仅对人们的生活质量有着一定的影响，还阻碍了对社会经济的可持续发展。因此为了满足人们的正常供水要求，我们就要开展了“南水北调”的工程项目，来对水资源进行合理的利用，进而有效的促进我国社会经济的可持续发展，然而，由于水资源的利用率比较低，因此这并不能还好的解决我国水资源分布不平衡的问题。2.2.4 自来水浪费严重我国大多数城市因供水基础设施陈旧、老化，加之恶劣的冷冻气候条件，管道设施漏水现象十分普遍。特别是在城市供水中，直接或间接用于饮用的部分只有5%10%。绝大部分自来水用于工业、消防、建筑、市政及居民生活杂用上。而自来水厂不管用水要求的不同，一律采用饮用水标准来衡量出水水质，不仅增加了自来水加工处理的成本，而对没有必要达到饮用水标准的用户来说又是一种极大的浪费。在水源污染越来越严重的今天，饮用水处理的难度越来越大，成本也会越来越高。为了有效降低生活成本，提高生活饮用水的安全可靠性，分质供水已经势在必行。第3章 常见的家用水质处理器原理3.1家用水质处理器常见的问题在日常生活中，家用水质处理器成为净化家用水的主力军。其环保、稳定、便捷的操作使越来越多的家庭认识到了水质对人体健康的影响。但是，家用水质处理器在其日常的使用中会出现一些使用问题。正确的认识到问题，并解决问题不仅延长了净水机器的使用寿命，而且能够有效地减少对水质污染对人体造成的危害。对于家用水质处理器最常见的问题就是卫生问题，要注意其对滤芯的更换等事项。3.1.1一般家用水质处理器应用过程中的问题家用水质处理器的使用者多为普通市民，在维护和使用过程中缺乏相应的使用常识和卫生知识，有些用户会考虑到更换滤芯的经济费用问题，加之某些家用水质处理器的标识、说明书上的额定净水总量远大于其卫生许可批件上核准的参数，夸大了其产品功能。这些因素可能造成家用水质处理器的活性炭滤芯在使用过程中处理水量超过了其额定的净水总量而在被继续使用，使得其的净化能力下降或丧失。可以说卫生问题是一般家用净水机在使用过程中遇到的主要问题。目前应用最为广泛的水处理材料仍是活性炭，由于生产工艺和原料差异，不同类型的活性炭吸附能力也有一定区别。同时，家用活性炭净水器的吸附能力是有限的，随着处理水量的增加，如不及时更换活性炭滤芯，反而会使已吸附在活性炭上有害物质解析，造成出水水质二次污染。过滤膜长期使用不及时冲洗也有可能出现污垢沉积于膜表面，阻塞过滤滤芯，在降低产水量的同时，产生细菌的快速繁殖。活性炭吸附的有机物，会通过具有硝化作用的微生物硝化作用，同时反硝化菌将硝酸盐反硝化为亚硝酸盐的共同结果，会使出水中亚硝酸盐指标增加，影响饮用水水质卫生。同时，活性炭使用一定时间后，吸附了大量污染物，成为微生物生长的温床，使净化水中细菌数增加。厂商为了宣传直饮，往往增加了消毒组件。常规配套的消毒方式有紫外灯消毒和臭氧消毒，紫外灯对杀灭细菌非常有效，但对流经的水质及作用范围有一定要求，如果水质浑浊度高或含有一定悬浮物质，则会妨碍其杀灭作用，影响消毒效果。臭氧消毒可能使水中产生甲醛、溴酸盐等副产物，一旦超过饮用水卫生标准的限值也会对人体造成危害。同时臭氧稳定性较差，半衰期短，在室温下几小时内，又可完全转变为O2，使水中含氧升高变成富氧水，反而适宜细菌的生长。3.1.2反渗透处理装置反渗透处理装置又被称为纯水机。家用纯水机由于净水流量相对较为缓慢，为满足日常使用，一般需配置负压储水桶体，过滤产生的纯水先进入储水桶体中进行储存，用户需要使用之时就可以随时取用。但实际使用过程中净化出水可能在桶体中滞留时间过长，而储水桶因维持负压很难通过手工进行清洗，一旦桶体内部受到污染则可能使细菌增殖，二次污染了过滤净化后的饮用水，产生卫生隐患。这是影响家用反渗透处理装置出水水质的主要影响因素15。同时，一般纯水机为改善口感，减少储水桶体可能产生的橡胶异味，而在反渗透膜后安装后置活性炭滤芯，在经过反渗透膜后，水中余氯被去除，一旦细菌吸附于活性炭滤芯中，极易引起细菌大量繁殖。3.2普通家用处理器原理普通家用水质处理器在家庭中的人应用非常广泛。家用水质处理器一般是指独立的水净化装置，是一种终端保护装置。通常情况下水质处理器安装在厨房里。对于家用水质处理器来讲，早期是使用活性炭、或者活性炭和微孔膜相结合的结构来实现对水的味道的改变以及水中水质中氯消毒副产品的吸附。但是这种结构存在着一定的问题，活性炭净水器使用过一段时间后污染物就会存在与净水机中，形成微生物生长的温床，导致净化后的水中细菌数量增加。加用了微孔滤膜的净水机尽管有效的降低了细菌的产生，但是产品结构较简单，有害物质不能够彻底的过滤等缺点没有得到充分的改善，逐渐的被淘汰。随着科技的发展和进步，家用水质处理器也得到了快速的发展。膜技术的已经成为家用水质处理器的主导技术。单独以膜构成净水器或者和其他技术组合成净化水器。如中空纤维超滤膜技术就发展的非常成熟，可有效的过滤水中二次污染带来的细菌、病毒、铁锈、藻类、胶体等有害物质。通过膜技术在家用水质处理器中的应用，不仅改善了净水器的净水效果得到了很大的改观，同时，促进了我国净水行业的发展。3.3反渗透处理装置反渗透处理装置又被称为纯水机，纯水机依靠（RO膜）通过逆渗入手工艺，有效的去除水质中的泥沙、铁锈、余氯、杂质、异味、细菌、病毒、污染物、重金属、有机化合物等物质，让水能够达到直接引用的程度。可以说，纯水机满足了人们对水质更高的要求。纯水机具备五级过滤，第一级为PP滤芯，第二、三级为活性炭，第四级为RO逆渗入膜，第五级为缜密活性炭，其主要的组成部分有：电机、储水桶和上述的五级过滤结构。同时，想要增加和改善口感可采用增加渗透膜的方法来实现。通常情况下的结构特点是，有电机，需要电源，有储水罐。同时，人们可以根据自身对水质的需要来增加或者减少相应的过滤设备，达到理想的水质要求。如：想要纯水机中的水含有矿物质，可以加一个麦饭石滤芯，通过这个滤芯制出来的水就是矿泉水；想要让纯水机中的水是弱碱性，则可以通过另加一个托玛琳滤芯来实现。可以说，反渗透纯水机最大限度的满足了人们对水质的要求。第4章 家用水质处理器的改良在中国的很多地方，水质很差，有些地方甚至不能够直接饮用。这也是促进家用水质处理器得到快速发展的重要因素。在家用水质处理器的普及过程中，要结合当地水质的有些特点，合理的设计出适合当地水质的普通家用水质处理器。随着人们生活水平以及健康观念的不断增强，促使我国家用水质处理器得到了非常快速的发展。家用净水器已经逐渐的走进了人们的生活，大家对其并不陌生。在普通家用净水机以及反渗透技术的不断发展和带动下，净水器的发展和更新是非常迅猛的。很多的新产品、新技术得到了不断的应用和发展。在对普通家用净水机原理以及使用注意事项的研究上我发展了现阶段这些净水设备仍存在这一些严重的使用弊端，尽管在生活用水的净化方面起到了一定的作用，但是在经济实用性以及空间利用率方面仍然存在着一定的不足。我国的家用水质处理器一般的价格在3000元以上，而且相应的体积也比较大，很多的机器放在相对狭小的厨房空间内占有了非常多的地方，对厨房的功能性是一种极大的限制。就普通的家用净水机而言，很多的净水机的滤芯使用期限大概是一年的时间，这一年过后就要对净水机的滤芯进行及时的更换才能够有效的保障净水效果，但是每个滤芯更换的费用大概是一百元到上千元不等，家中使用净水机的成本比较高。很多家用净水器受到设计结构以及产品质量等多方面因素的影响，自身的净水效果并不明显，很多经过过滤之后的水质仍然存在不达标的现象。对人体的健康依然会产生威胁。同时，很多的净水器的安装位置在厨房的水源管道附近，被安置在橱柜的地柜里，而且家用净水器的体积较大在橱柜里占有一定的空间。但是龙头上水则是通过电机的运转来实现，电机的运转需要电能作为动力能源，无形中增加了净水机的日常使用成本，并且，像电机这种经常被使用的部件，其损耗也是存在的，更换一个电机的费用更是在几百到上千不等，这也无形中增加了净水机的使用成本。另外，家用净水机一般情况下都是安置在地柜里来实现供水，并且需要一个相对大小适中的储水罐作为储存制水的容器，待到用水时通过电机的工作来实现供水。这种设计结构在很大的程度上造成了厨房空间的浪费。现在的楼房设计都是围绕在小三居的结构上进行的，一般情况下厨房的面积相对较小，在有限的空间里需要安置的厨房设备非常多，家用净水机的这种设计结构在空间上造成了一定的浪费，使得本来就有效的厨房空间更加的拮据，考虑到一些厨电设备很难在这样的空间里实现安装，对人们的现代化生活品质造成了一定的影响。而且，现阶段这样的净水器设计在我国的大部分城市还是主要的结构方式，是我国现阶段家用净水器的主要存在结构。因此，对家用净水器的改革对人们生活水平的提升具有着非常重要的意义，要从设计结构和节能效果这两个方面共同的努力实现突破。对家用水质处理器的改良设计的出发点就是节约成本以及降低空间占用率。通过这两方面的努力来实现对家用水质处理器得到良好的改进和发展。在选择滤芯材料和结构空间设计方面做出积极的努力。4.1家用净水器改良设计原理综合现阶段家用净水器在结构上的缺陷和经济实用性上的不足来进行家用净水器的改良和设计，其设计的最终出发点就是：一方面通过采用新的结构以及过滤系统来实现对构造成本，在保障净水效果的前提下将使用成本以及维修成本得到充分的降低；另一方面，通过对净水器的安置地点以及整体的机器体积进行改良和优化，来实现其对厨房空间的有效节约。在充分的保障以上几点的设计思路外，还要保障家用净水器最基本的功能，那就是对家庭用水的净化。解决好家庭用水的净化问题其选择的净水材料是最直接的影响因素，不能仅仅因为要降低净水器生产成本一味地减少结构设计，选用质量以及过滤效果不理想的产品作为净水器滤芯。下面是针对净水器滤芯选择而做的实验对比，通过实验来实现对家用净水器材料的选择，从而保障良好的净水效果。现阶段较为常用的家用净水机滤芯有粗滤纤维、活性炭颗粒、离子交换树脂粒子、超滤膜、以及碳棒等。这些可作为净水器净化膜的材料其真实的水质净化效果是怎样的？下面是实验过程。实验目的：比较粗滤纤维、活性炭颗粒、离子交换树脂粒子、超滤膜、以及碳棒等作为净水器滤芯的净水材料的实际净水效果。实验原理：选择相同的水质水源来作为原材料，并进行编组。设立对照组合实验组。将粗滤纤维、活性炭颗粒、离子交换树脂粒子、超滤膜、以及碳棒等净水器滤芯制作成长度相等的滤芯结构并进行分组实验。用同等质量的水源在一定的时间里通过所制作的滤芯结构，并对经过过滤后的水质进行检测，对比实验结果。实验过程：选择同一水域中的苏州无锡常州市的城市用水，并按照相同的质量分别装入到6个体积相同且未被污染净水机水桶中，并标注为6组实验组。其中一组作为对照组，并用分光光度计进行测试并记录。将长度相等、截面面积相同且和净水器水桶出水口截面积相同的五种净水器滤芯材料制作成简易的滤芯，分别进行标注。标注好后，将水桶倒置，使水通过滤芯实现净化。待所有实验组都进行完过滤后来针对实验结果进行对比。对试验后的各组进行固体含量TDS的检测。得出实验结论。实验结果和分析：经过上述实验过程现统计实验结果如下表所示：组号滤芯组成原水样浊度计刻度原水样分光光度计刻度试验后水中固体含量TDS的变化1无2粗滤纤维3活性炭颗粒4离子交换树脂粒子5超滤膜6碳棒经上述数据分析可以得出，在5组实验的对比中，我们清晰的可以看出在净化水质方面，*比*净化效果良好，*比*净化效果良好。其水样浊度和分光度都呈现了明显的优势。通过实验结果对比可知，超滤膜是现阶段市面上净水效果最好的。因此，选择超滤膜作为家用净水器滤芯是非常理想的。（需要客户自己完善试验结果，并适当添加论述。体现超滤膜的优越性而引出下文设计内容）4.2家用净水器改良设计方案家用水质处理器的主要功能就是实现对水质的净化，解决人体用水安全问题。在对净水器进行设计和改良的时候，要充分的优化和保障家用净水器的净水作用，并在这个前提下实现净水器安装维修成本、制造成本以及使用成本的最大限度的降低，并在同时尽可能的减少净水器在厨房中所占的空间，实现厨房利用率的提升。为了实现净水效果的提升对家用水质处理器的设计要借鉴现阶段净水器现状，并通过增加过过滤的层数来实现对净水效果的有效提升。其设计思路为增加有效过滤层数，改变原来的水质处理器设计思路，实现五层物理过滤。从进水到出水的过滤层顺序依次为：PP聚丙烯熔喷滤芯、UDF颗粒活性炭滤芯、PP聚丙烯熔喷滤芯、UF超滤膜滤芯、T33后置活性炭滤芯。并在结构上省略储水罐和供水电机的设计，来实现对成本的有效控制。同时，设计过程中省略了储水罐以及供水电机，在成本上以及净水器整体体积上都实现了有效的降低，结构更加的简单明了，安装和维修不需要专业的师傅来负责，自己就可以实现安装，节省人工维修以及滤芯更换成本。其设计图如图1所示。图1净水器个过滤层功能设计：如图一所示，净水器按照图内标识的五层过滤分别为1是PP聚丙烯熔喷滤芯，2是UDF颗粒活性炭滤芯,3是PP聚丙烯熔喷滤芯，4是UF超滤膜滤芯，5是T33后置活性炭滤芯。按照从进水到出水的过程，水在经过PP聚丙烯熔喷滤芯时受到了预处理，水质中所含有的铁锈、泥沙、悬浮物、胶体、杂质等大于5微米肉眼可见的杂质得到了有效的去除。UDF颗粒活性炭滤芯的主要功能是实现改善水质口感的作用，并将吸附在水中的异味、异色大分子有机物、余氯以及部分的重金属有害物质进行过滤，保障水质提升。第三层PP聚丙烯熔喷滤芯的主要功效是深层去除水中1微米以上的杂质部分，并实现对超滤膜的保护，延长其使用时间。UF超滤膜滤芯的主要作用是利用其001微米的超高精度来更深层的去除水中的细菌、病毒、胶体大分子有机物等有害物质，并保留对人体有益的微量矿物质元素。T33后置活性炭滤芯的主要作用是更加有效地吸附净化水的残留异色异味，实现对水质口感的进一步净化和调整。经过了五层过滤，并且利用超滤膜进行水质的过滤实现了口感和水质的整体提升，使家用自来水水质得到了充分的优化，口感得到了良好的改善。研究表明，应用该五层过滤至少减少了每年1825ML杂质通过水质进入人体，其水质净化效果较为理想。设计采用的外压超滤膜设计，其原理图如图2所示。图2针对家用净水器体积结构的改良设计：在充分的考虑到现阶段使用的家用净器设备体积及安装位置的因素，考虑改良后的使用情况等，做出净水器体积结构改革具体方案，有效节约厨房占地，提升其空间利用率。其结构如图3所示。充分考虑设计材料的性能，有意识的减少厨下空间的占有量，将设计尺寸进行积极的调整，将净水器高度、厚度、宽度实现不同程度的减少，方面其在橱柜中的安装，将尺寸调整为：高525mm，宽430mm，厚160mm。对比之前的家用水质处理器尺寸实现了有效的降低，节省了厨下空间的占用。图3安装位置的设计与改良：净水器的安装设计实现了难度的有效降低，普通人即可完成，无需请教师傅，降低了安装成本。同时，在连接处采用螺旋丝扣式连接方式，更换滤芯操作简单，有效降低了维修成本。安装过程较为简单。安装位置可以是厨下或者是橱柜上方，连接好进水管和出水龙头就可以了，如图4所示。图4产品的生产和使用成本：经过设计和改良后的净水器在成本上实现了有效的降低。首先，改良后的净水器减去了储水罐和供水电机的设计，实现了产品成本的有效降低。其次，产品的体积结构得到了大幅度的改善，在用料数量上实现了有效的降低，且改良后的产品体积较小易于操作。最后，实现了传统滤芯的改良，经过改良后的产品应用超滤膜设计，对水质的净化效果实现了本质的提高。总结以上几个结构的特点，设计和改良后的产品其用料实现了大大的降低，但是其净水器的实效性得到了很大程度上的提升。产品的制作成本、维修成本、以及后期投入成本都得到了大幅度的降低，对产品的改良具有着非常重要的作用。产品推广方案：改良后的产品其成本实现了有效的降低，但是其净水功能得到了良好的提升。推广方案要结合当地的水质特点来进行净水器的制作和推广。可在小区进行驻点来实现推广，采用合理的营销方案进行净水器产品的推广。结合改良后产品的特点来实现有效的推广和普及。产品优势介绍：产品对水质实现了五层过滤，保障了过滤后的水质符合人体健康标准。改良和设计后的净水器在成本控制，空间利用率，结构等方面都体现着明显的优势。首先，成本控制方面，和传统的家用净水器相比设计和改良后的产品省略了其储水罐以及供水电机，在成本上实现了有效的控制。同时，改良后的净水器结构用料实现了大幅度的减少，有效的实现了成本的降低。另外，过滤系统的变革使得使用和维修的成本都得到了有效的降低，为产品的大批量生产打下了坚定的基础。其次，在空间利用方面，改良后的净水器体积更小，有效的节省了厨房的空间，提高了厨房的空间利用率。最后，改良后的净水器结构组成更加的简便，不需要专业的维修人员来进行专业的维修。结构简单，操作简便，对很多的普通人来说都能够实现操作，大大的降低了维修成本。第5章 家用水质处理器的发展趋势基于我国家用水质处理器的现状，未来我国的净水市场发展会更加的迅速和高端。对家用水质处理器实现基于本地水质的设计和改良对是家用净水器发展的重要考察因素。家用水质处理器的发展方向也会越发的朝着经济、实用、高性价比的方向快速的发展。也必将呈现出一下几个特点。首先，随着社会的进步，人们对健康的关注逐渐加强，家用水质处理器行业必将进入一个快速发展的阶段，未来的三到五年内呈现出爆发式快速增长。我国的终端净水设备在经过了一个相对快速的发展阶段后近两年呈现了减速放缓的趋势。目前，我国市场的中央水处理整机仍处在一个市场发展的引入期，市场正处在用户培育期。未来的三到五年里家用水质处理器会得到一个相对快速的发展过程。其次，区域化市场特点将更加明显。中国水质存在这严重的区域差异，这就使得生产厂商需要根据不同地区的水域特点来设计和制作出不同区域的产品。而不是所有在市场上流通的产品都一样。此外，在所属地为客户提供长期、持续的服务有助于维护良好的净水机产品的品质和品牌，因此，未来家用水质处理器行业会呈现出区域性的发展特点，不同区域的产品针对性较强，多个区域共同发展。最后，产品对水质的解决方案直接引导未来竞争的方向。家用水质处理器中的活性炭、过滤膜等都有固定的寿命。长时间使用净水器中会导致净水效果明显下降。这就迫使净水器里的过滤吸附部件要定期的进行维护和更换。未来对这些部件使用寿命以及吸附效果的研究将是未来净水器行业发展的主要方向。第6章 结论家用水质处理器的设计和改良，对人类的健康用水的意义非常重大。人口的急剧增长、工业发展以及生存环境的日益恶化，自然能源的不断减少，严重的威胁着人类的可持续发展。尽管水是可再生资源，但是其水质安全问题对人类的健康造成了严重的威胁。工业对水源的污染，人类节约用水观念不强等是造成水资源应用堪忧的直接原因。面对水质污染的加剧，家用水质处理器的出现很有效的保障了人类家用水的饮水安全，用水安全，对人类的健康起到了一定的保护作用。随着科技的发展，水质处理器也需要不断地进行改良和升级。尽管水质处理器的问世时间不是很久，却经历了几代产品的发展，其功能性和环保型得到了很大的改善。对家用水质处理器的设计和改良是一项需要长期坚持的研究，致力于保障人类的用水安全。通过改良后的水质处理器对水质的改善效果明显，对人体的健康更加有力。对水质处理器的改良要建立在对其原理有着充分认知的前提下进行，结合实际情况来进行改良。水质处理器有效的过滤了生活供水中的杂质，根据水的用途的不同来制出适合的水质，保障了人体健康的同时节约了水资源。参考文献1万肖利，于建利，刘菁. 水环境容量调查J. 科技信息（科学教研）. 2008（25）.2 World Health Organization.