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[分享]最安全飲水處理篇 - RO逆滲透機

ADD400P 飲水處理前篇 - 水質TDS檢測筆一文中已簡單介紹簡易的水質鑑定方式,也簡略提及選用RO逆滲透做飲水處理的概念,雖說RO逆滲透機本身有一些缺點,但不可否認RO逆滲透水處理是目前市面上最安全有保障的水處理方式,基於這個初衷,本篇將對整個RO系統進一步說明,並針對其中一部份缺點:複雜、昂貴做各主要部件原理分解,其實RO水處理不是什麼複雜的高科技,只是商品化加上長期演進,演變成目前市售套件很龐大複雜,了解RO系統也是可以很簡單、如同積木般自行DIY組裝維護的家用品。

一般市售RO逆滲透機基本5道過濾起跳,總讓人覺得複雜加上5道濾芯各有更換週期,若未能自行檢測過濾水質,依照廠商最安全的週期做更換,那5道濾芯按時換下來,也是不小的開銷,這也是RO機很常被拿來攻擊的缺點之一,加上市面上濾芯品質、售價紊亂,什麼NSF認證、台製、美國原廠…等一堆術語,常常讓人不得把便宜肯定沒好貨擺在前頭,尤其會採用RO水處理的用戶是對水質比較要求的族群,很容易…

其實基礎的RO逆滲透很簡單,1個加壓馬達、1個RO膜、1個容納RO膜的膜殼,膜殼上一邊有一孔為進水端,另一邊兩孔出水端,其一為RO逆滲透純水、另一為RO逆滲透濃水(廢水),廢水端通常還會接一個增進產水效率的廢水筆/沖洗閥(左圖);再加上兩個保護開關(低壓:避免停水空轉、高壓:水滿斷電)跟電磁閥(水源開關)就足以稱作自動化的RO逆滲透處理機(右圖)。
RO主要核心 RO主要核心加保護裝置

以上真的不誇張如此就夠讓RO逆滲透系統運作,來看官方資料,RO逆滲透運作就如此單純,過濾能力包含:礦物質、細菌、重金屬、病毒…通通去除,只有水分子能夠通過RO膜產出趨近於純水的RO水,只是為了方便以及產水效率,通常要有加壓馬達(一般RO膜需50PSI的水壓)、高低壓開關(控制加壓馬達)、廢水筆(不是什麼神奇玩意,限制廢水流量,一個微調閥也能取代,讓純廢水比例降低更省水、使RO膜效率更佳),若條件許可除了RO膜與膜殼,其他通通可以省略不要。
RO逆滲透運作圖

至於什麼是條件許可?首先是水源造水壓力要夠,一般家用RO膜要求是50PSI大約是3.5kg/cm²,約十層樓高低差的水壓,這還是沒考慮造水同時有排水失壓的靜態壓力,若壓力不夠就需要加壓,加壓馬達腔壁很怕硬物造成刮痕氣密不足,就像引擎汽缸刮傷車子會沒力,所以進馬達前會先初步濾除固體硬物(左圖),至於有沒有必要這看2015年大台北濁水事件就知道台灣自來水品質;接著部份RO膜(如 polyamide)容易被氯與氯氨所侵蝕破壞,偏偏家用RO膜普遍採用這種膜為材質(反之工業用RO膜材質怕菌不怕氯,但家用要添加除菌藥劑恐怕更困難),所以進RO膜前會加一道活性碳濾芯濾除餘氯(右圖)。
RO源水過濾 RO前置除氯

至於RO膜前置為什麼普遍是三道三胞胎(左圖)?銷售手法會告訴你,活性碳難免有些碳粒、水質太硬用離子交換樹脂避免RO膜結垢、多加一道活性碳徹底除氯…等,不能完全說沒道理(但普遍是沒道理的胡亂配置,爾後有機會在探討),反正一切都是為了RO膜好,讓RO膜壽命更持久,但家家戶戶狀況都一樣嗎?何況濾芯更換週期盡然全國一致,這也太不科學太不符合"使用者"經濟效益了,餘氯測試劑很普遍,水族館就買得到,要經濟實惠化工行也有,基本上去自來水公司都能索取,RO膜前水定期測量是不是比較合理?個人推測會演變成三道,恐怕是受歷史更悠久的三胞胎淨水器(右圖)影響,畢竟三胞胎升級RO膜空間配置合理,且三胞胎生飲水(第三道陶瓷或中空絲膜濾芯)無法避免水垢,升級RO膜又需要另外的膜殼,拿掉原先第三道寬度不好配置,恐也有爽度降低的疑慮。
RO前置三胞胎 三胞胎

在繼續講RO膜後裝置前,有個問題還是要加以探討一下,更換頻率、濾芯品質這些攸關荷包的問題。
更換頻率:第一道基本上是看髒了就換,大多數第一道濾除懸浮固體微粒的濾芯膜殼是透明的設計,之後不透明的部份按照餘氯測試結果更換最準確,懶得測量按照廠商建議每月、每季更換也可以就參考廠商建議更換時間斟酌,通常這些濾芯都是能符合自來水質要由設計,且抓了很大的安全量。
濾芯品質:這永遠是見仁見智的問題,有認證應該有些保障,但回歸原點來看,RO膜的能力是連輻射物質都能濾除的,都達純水標準了,前面用哪些東西似乎也不需要太過在意不是?既然都是為了RO膜的壽命增設的,高品質撐得久就看您採不採信了。

接著到了RO膜之後,理論上就是純水了,為什麼還有其他裝置?首先會遇到的就是壓力桶(左圖),這跟RO膜效益設計有關,一般家用最普遍的RO膜規格是50G,也就是水壓50PSI情況下,每日造水量50加侖,怎樣一個概念:50加侖 = 50 * 3.78541178 = 189.270589 公升,一天189公升非常足以供應一個家庭所有成員日常飲水了,但是一天24小時有1440分鐘,換算下來每分鐘造水131㏄,站在飲水機前一分鐘裝了差不多一瓶小罐養樂多的水量,相信絕大多數人都會翻臉,因此有了壓力桶這個裝置,這個裝置可想成是一個氣球包著外桶,靠壓力差來儲水跟洩水,目的就是預先造水當使用時能快速供水,當然用一般容器也能代替儲水功能,但須注意密閉以及純水遭污染生菌問題,市面上也有開放式常壓儲水桶搭配紫外線殺菌燈的產品,至於要更大造水量的RO膜也是有的,但售價可就不太親民了。 ※壓力桶原理以及維護可參考:[DIY] RO逆滲透飲水處理-儲水壓力桶原理與維修護
RO壓力儲水桶 RO後置濾芯
再來就是RO後置過濾(右圖),這其實就是完全Fu的問題,畢竟RO膜出來的水幾近純水,之後濾芯除非設置晶圓級、核子級的絕對純水樹脂讓TDS降更低,其餘的濾芯恐怕只會讓TDS升高,這就關忽許多恐嚇性傳聞了(註),反正就是做後續的精緻處理,像是鹼性水好就加個竹炭、礦物質好就加個麥飯石、家境好加個珍珠來個珍珠鈣離子水、練氣功放個五行水晶做能量水…,對於廠商而言就是見招拆招,多賣多賺多多益善,對於使用者而言,口感也就是感覺信不信由你了。

註:最大RO膜製造廠陶式的使用手冊有提到,逆滲透膜無法過濾在水中的溶解的二氧化碳(二氧化碳會發生逆反應,水解為碳酸根離子與碳酸氫根離子),其實只要煮過就可去除水中氣體,恢復純水為中性,但暴露於空氣中長時間又會融入二氧化碳變回酸性,這點在其他純水中也有相同的狀況,並非RO水就是酸性水,除了煮沸還能經過後續精緻處理達成去酸目的,但又有人提出飲用碳酸水對人體有益,否則氣泡水怎賣得這麼貴?

針對RO後置過濾、精緻處理慎重提醒,不同於前置過濾有RO膜把關不需太計較,後置過濾所產生的任何物質都會直接下肚,所以任何濾殼管件都是老的好,畢竟濾殼絕大多數都是塑膠材質,勤於更新會不會變成魯夫很難說,也建議用填充式濾殼自行裝填有信心有把握的濾材,填充過程務必注意徹底除菌,否則莫忘初衷(喝乾淨水還是喝補身水)別裝了吧!

水處理的設備發展至今以相當成熟,各種設備設計經過長時間演化,都達到了相當實用且合理的程度,通用款的各式接頭、管件、濾瓶、填充濾芯…都很常見,花點心思了解一下,DIY 帶來的快樂與爽感無價!更可能激發出不同領域的應用,最顯而易見的就是節省相當大的耗材花費,畢竟單濾材與成品濾芯就有不小的價差,了解哪些部件是必須更換與可以回收再利用,不論是對荷包或環境有都是有正面助益的,最後秀一張個人發展了10年左右的RO機照片(主體現為ADD 400系列,原機可參考本文第一張圖,壓力桶改儲水桶+臭氧、增加入、膜前壓力錶、改後置N道…)
ADD 400 RO逆滲透
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