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[實測] RO逆滲透飲水處理-廢水比大小的影響

RO逆滲透飲水處理-廢水比大小的影響 RO逆滲透飲水處理先前已經介紹過一些原理與相關部件,這次要介紹的部件:廢水比(限流器:Flow Restrictors)也是個謎樣的角色,規格大多是個數字,代表每分鐘多少㏄,目的是限制廢水流量,增加RO系統造水效率,廢水比對RO膜造水的影響是肯定有的,但是該用多少大小的規格,說法就很多種了,不外乎就是依據原水與RO膜造水量搭配,但從來沒固定公式,都是依據經驗判斷,甚至RO膜原廠的規格書都沒有提到這個零件,恰巧拿到一個可調整流量的廢水比,就直接來個實測比較看看廢水比流量大小對RO造水的影響吧!

原廠的規格書通常是最佳的建議,就以第一大品牌陶氏製造家用最廣的50G RO膜來說,官方網站確實找得到商品說明:DOW FILMTEC™ TW30-1812-50,內有規格書PDF檔可下載。

第1頁後段(左圖:外型規格、標準工作壓力與產水量…等);第2頁前段(右圖:壓力、溫度對滲透膜的影響、最大工作壓力、溫度…等)。
DOW FILMTEC™ TW30-1812-50 PRODUCT DATA SHEET DOW FILMTEC™ TW30-1812-50 PRODUCT DATA SHEET
然後…就沒了,總共3頁重點就以上部份,其他都是一些制式的介紹跟警語,只有第1頁測試條1件有提及15%的回收率,其他都沒提到廢水比。

依據官方規格書得知,對RO滲透膜影響最重要的部份為工作壓力與溫度兩項,其他限制也只有 "Maximum Feed Flow Rate",應該是最大原水流量,2.0gpm是每分鐘2加侖(箱對於7.6lpm是每分鐘7.6公升),這種流量基本上已經是商用RO機才有的規格,一般家用RO機加壓馬達的規格是1.0~1.6lpm,但很詭異的是官方其他型號從24G~500G都是這個數值,難不成一樣多的原水依據不同規格的滲透膜產出不同的純水?那買規格小的膜不就吃大虧了嗎?或許真是如此,廢水比這個限流器才會變成不能說的祕密,無論如何…既然有壓力錶又拿到可調廢水比,實際測試看看結果囉!

測試裝備條件如照片:配電腦自動控制盒的RO機、裝有兩個水壓錶(圖上:膜前壓力、下:進水壓力)、手動沖洗閥(圖中電腦控制盒下)、可調流量廢水比(圖中手洗閥下);水源:井水、TDS約200、壓力約40psi、室內溫度:26.2℃。
可調廢水比測試環境

測試方法:溫度固定26.2℃不變、造水時先打開手動沖洗閥1分鐘、調整廢水比流量為變數。
可調廢水比測試方法

移除壓力桶直接造水,造水滿1L後取RO純水(不經過後置濾芯)量測,量測工具:小米TDS筆(有溫度補償)、電腦控制盒內建水質檢測(無溫度補償)。
移除壓力桶直接造水1L後量測 RO機電腦控制盒內建量測

實驗結果製表如下:
RO廢水比對造水TDS影響
廢水比(cc) 膜前壓力(psi) TDS(ppm)
電腦控制盒盒 小米TDS筆 廢水 原水 累積(壓力↑) 累積(壓力↓)
100 130 5 9 451 198 10 10
140 124 5 8 396 198 8 9
220 115 5 8 333 198 8 7
300 106 5 8 303 199 8 7
400 96 5 8 279 199 8 7
500 90 5 8 265 198 8 7
600 80 5 8 248 197 8 7
650 75 5 8 245 199 8 8
700 71 5 8 240 198 8 8
720 70 5 8 241 199 8 8
手動調壓 60 5 8 230 197 8 8
55 5 8 225 197 8 8
52.5 5 9 223 197 9 9
最低工作壓力 50 5 9 222 198 9 9
40 7 10 215 198 10 10
30 9 13 206 198 13 13
沖洗(無廢水比) 23 13 15 205 197 15 15
1. 廢水比調整範圍100~720,因調到最大720還是沒有明顯差異,故之後改換微調閥手動調整至對應壓力(無刻度無段微調故無對應流量)。
2. 電腦控制盒因無溫度補償,固定於RO純水口亦無法量測其他目標,故為獨立項目,其餘項目皆為小米TDS筆量測結果。
3. "累積"為無洗膜連續調整廢水比數值,每個數值造水1公升後量測,(壓力↑)為壓力增加:廢水逐步減少、(壓力↓)為壓力減少:廢水逐步增加。

由實驗結果表可推斷出一些結論
1. 家用RO系統(1.X lpm馬達日造水量低於500G)廢水比限流器效果明顯且確為必要。
2. 規範的工作壓力內(50~150psi)應該都可以達到RO純水等級(TDS10)。
3. 調大廢水比不能產出更高品質的純水 - 範圍工作壓力內TDS8難再明顯下降。
原先沒有打算做累積壓力的測試,但打算用小廢水比220當RO機預設值時(反正能達TDS8),才正式造水半小時後TDS就有下降的現象,所以回頭再測,結果有意外發現:
4. 過低廢水比短時間就有有堵塞RO膜片的可能 - 累積(壓力↓)廢水比220起TDS下降極有可能是膜片已開始堵塞現象。
5. 沖洗(無廢水比)模式能快速排除膜片堵塞但時間不宜過長 - 當壓力嚴重不足時造水品質很差。
但不足壓的情況下TDS均未達標準,沖洗情況下更為嚴重,於是再次讓膜片堵塞後調大廢水比:
6. 調大廢水比有沖洗效果 - 75psi對照原廠數據為12lph(每分鐘200㏄):650廢水比,本系統純:廢水比1:3即有沖洗效果但時間很長(超過1Hr)。

所以普遍推薦廢水比用300這個規格應該是有道理的,只是人云亦云都是依據經驗,沒幾個人深入去了解與實際測試,以至為什麼都問不出個所以然出來,像是原水TDS高一般都建議要用大一點的廢水比,這點就可能不太正確了,應該是搭配沖洗膜片的機制會比較合理且有效益一點,不然每調大一點廢水比,造水效率就跟著小一點,一來一回純廢水比例就是好幾倍增了,至於沖洗機制應該就是市面上的所謂的電腦版全自動控制,但個人裝起來的感覺效益沒很好,主要功能就是:
1. 開機洗膜(最實用)
2. 濾芯使用天數更換提醒(若改為造水時數會實用些)
3. 造水後洗膜(馬達都關了洗啥?)
4. 造水後水質量測(沒溫度補償、不能即時監控)
5. 造水1小時洗膜再繼續(實用但不常用)
6. 狀態指示燈(停水、沖洗、造水、滿水…)
7. 部份款式有手動強制沖洗功能(本機沒有)
一般的半自動就是停水不啟動、滿水自動停,跟第6項差別在於電腦控制盒把開關當感應器不斷電好查修而已,真正差別在於會不會自動沖洗膜,但是像本機一般狀況有洗膜,造水滿一小時也會先洗再造,但缺乏第7項手動強制洗膜功能的全自動好像又不太靠譜,手洗膜片的機會也不算少,如上面實驗搞到膜片堵塞更換活性碳濾芯快速讓碳粉粒沖洗排出,就很需要手洗膜片的功能,但這兩個狀況電腦控制盒又不夠聰明到能判斷,所以總結來說,廢水比這個部份值得好好著墨,不論自動、半自動應加裝手洗閥,若再加上自動沖洗機制(如:自動沖洗電磁閥,跟著馬達啟動先清洗幾秒後自動關閉的電磁閥)免除忘記時常沖洗膜片就更理想了。
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