[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）。
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℃。


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。


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）。

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。