本 科 畢 業 論 文針對于家用水質處理器的設計及改良的探究學院名稱： 專 業： 班 級： 學 號： 姓 名： 指導教師姓名： 指導教師職稱： 二一七 年 三 月I針對于家用水質處理器的設計及改良的探究摘要：水資源是人類了賴以生存的物質基礎。人體中百分之九十八的成分。生活中水對人體的意義非常重大。關系到人類的生存和發展，本文從水污染現狀出發，結合人類生活用水中遇到的一些問題，以及按照水質和用途的不同對家庭用水的劃分，來引出家用水質處理器的應用和人類水質生活的問題。家用水質處理器是目前家庭中用于凈水的主要設備，肩負著人們洗滌用水、澆灌用水、飲用水等的制作和保障工作，和人們的生活密切相關。家用凈水器得到了廣泛的推廣和使用，其穩定性得到了廣大群眾的普遍認可。但是，其傳統家用凈水器在成本控制、能源利用、結構維修等方面存在著一些問題，給人們日常的使用造成了一定的影響。對家用水質處理器的設計和改良對人類健康用水、節約用水、節能用水具有著非常深遠的意義。通過研究和改善現階段家用水質處理器能夠有效的對現有的水質處理器進行改進，實現其成本的降低以及廚房空間利用率的提升。從生活中的實踐出發，結合一些水質特點，結合家用水質處理器的設計原理，積極地探尋改良措施，讓家用水質處理器更好的為人類的用水安全保駕護航。關鍵詞：家用水質處理器；設計；改良；第 1 頁 共 29 頁目 錄目 錄 .1第 1 章 引言 .21.1 水污染 .21.1.1 我國水污染現狀 .31.1.2 水污染的處理方法 .41.2 家庭用水 .41.3 家用水質處理器 .51.3.1 家用水質處理器的發展 .51.2.2 家用水質處理器的分類 .6第 2 章 家用水質處理器使用的重要性 .62.1 水質和人體健康 .62.1.1 水是生命的重要組成部分 .62.1.2 水在人體的生理作用 .72.1.3 體液是生命控制系統之一 .82.2 供水現狀 .82.2.1 水資源嚴重短缺 .82.2.2 地下水超采態勢嚴峻 .92.2.3 水資源分布不平衡 .92.2.4 自來水浪費嚴重 .9第 3 章 常見的家用水質處理器原理 .103.1 家用水質處理器常見的問題 .103.1.1 一般家用水質處理器應用過程中的問題 .103.1.2 反滲透處理裝置 .11第 2 頁 共 29 頁3.2 普通家用處理器原理 .113.3 反滲透處理裝置 .12第 4 章 家用水質處理器的改良 .124.1 家用凈水器改良設計原理 .134.2 家用凈水器改良設計方案 .14第 5 章 家用水質處理器的發展趨勢 .17第 6 章 結論 .17參考文獻 .18致 謝 .21第 1 章 引言隨著經濟和社會發展，人們的生活水平的得到了質的改變。物質生活的極大豐富使人類更加注重自己的健康問題。但是，社會經濟的飛速發展和人口的第 3 頁 共 29 頁持續增加，對能源需求也在不斷增長，與此同時，人類的環境意識不強、片面的強調發展導致了很多的環境問題，嚴重影響和制約著人類社會的可持續發展。在諸多的環境問題中，水污染是和人體相關最為緊密的一種。水污染是環境污染中的重大問題，對社會發展和人民生活都帶來了不同程度的惡劣影響。水作為人體內醫必須的物質是人么賴以生存的根本。人們在日常的生活用水中也是存在著一定的問題，需要積極的改善和解決。家用水質處理器的應用對人們日常生活用水的凈化起到了關鍵的作用，是現在社會中最為重要的生活凈水方式之一。家用水質處理器的產生和普及，是人類解決生活用水問題的必然選擇。本文從日常生活用水中的問題出發，結合現階段家用水質處理器的結構原理來提出一些改良的建議和方法，在方便人類生活的同時來達到更好的水質凈化效果。1.1 水污染人類正面臨著一個全球性危機水污染。水污染日益嚴重，飲水質量越來越差。世界衛生組織公布的資料表明，全世界發展中國家 13 的城市人口得不到安全衛生的飲用水。全世界 8090的疾病與 33的死亡率與受污染的飲用水有關，平均每天有 2.5 萬人死于通過水傳染的疾病。因飲用受污染的水，全世界每年有 3500 萬人患心血管疾病、7000 萬人患膽結石、9000 萬人患肝炎病，3000 萬人死于肝癌、胃癌，500 萬 5 歲以上的兒童喪生。有國外媒體發表醫科教授文章，指出：全世界自來水中已測出 2221 種化學污染物”，美國自來水中有 767 種，其中 109 種為三致物質(致癌、致突變、致畸變)。美國國立癌癥研究所對自來水中 109 種物質進行了分類，確認的致癌物20 種，可疑致癌物 24 種，助癌物和促癌物 18 種，致突變物 47 種。1.1.1 我國水污染現狀我國沒有一處自來水可達標直接生飲。1996 年國務院發展研究中心、國家教委、衛生部等 13 個部委聯合簽發的文件指出：全國 79的人正在飲用有害的污染水。其中約有 7 億人飲用大腸桿菌超標水；1.7 億人飲用有機物污染水；0.7 億人飲用高氟水；0.35 億人飲用高氟化物水。第 4 頁 共 29 頁有媒體稱，今天“地球上的水已經成為各類病菌傳播的重要載體”。據估計，已有 96000 種有機物通過不同途徑進入人類環境，尤其是水環境。我國是世界上污水排放量最大、增加速度最快的國家之一。全國 90以上的城市水域受到了不同程度的污染，近 70的飲用水水源不符合國家規定的水源水標準。我國水資源總量雖然較多，但是我國的人均水資源占有量卻是比全球的平均值都要低。然而，我國的淡水資源是存在很多問題，第一，從我國的地理區域來看，長江以南的淡水分布較為豐富，可是我國大面積的耕地種植卻是在北方，耕地和人口也極其不均勻。第二，淡水資源在我國的使用率和使用效率不成正比，當然很多的過度開發是不可忽略的。第三，從灌溉方面來看，北方耕地種植大戶在灌溉方式上和南方相比比較傳統和落后，因此在利用率上較低，導致水資源浪費。目前自來水廠仍采用 200 多年前就采用的混凝、沉淀、過濾、氯氣消毒四段凈水工藝，這種工藝只能去除源水中懸浮物和病源微生物，但無法去除水中的有機污染物；并且在水的漫長輸送過程中，其中所含的有機污染物與氯氣反應生成多種具有三致作用的消毒副產品，如三氯甲烷、四氯化碳等鹵代烴化合物，致使自來水的致突變性比源水更強。現在城市自來水的標準雖然不斷提高，但是其基本工藝沒有改變。醫藥審批要求必須進行“三致試驗”，通過后才能進入市場，這是因為許多有機污染物具有致癌、致畸、致突變三致性。可怕的是，自然環境的水甚至一些自來水中含有這些三致物質。水污染上在化學污染和物理污染上也很嚴重。一些紡織，重金屬等一旦對水資源污染，很難在短期治理好。我們日常生活中，難免會造成很多生活污水來自日常的洗滌，在農業方面的農藥和化肥也是對造成水污染不可忽視的。一般來說，天然水體自己本身是有自凈能力，能夠將水體內的污染物進行分解，但是天然水體的凈化是有限的，若超出自凈能力，多余的污染物也會對本身的自凈能力有所影響，甚至會致使自凈能力有所下降，從而造成較為嚴重的水體污染。而今，我們的生活唯一不能缺少的便是水資源，它制約著全球的經濟發展，同樣，我們的生活質量也被制約著。第 5 頁 共 29 頁1.1.2 水污染的處理方法一般水污染的處理方法分為物理法和化學法。物理法主要是通過吸附作用，采用活性炭吸附，將水體內的污染物吸附，但是對膠體和溶解度低的污染物作用不大。而化學方法主要是氧化法，是用強氧化劑來氧化污染物，在水體內發生化學反應來降解污染。這兩種方法是常用的治理水污染的方法，被廣泛的應用到各個領域。但是，盡管有這些理論的治理方法。全球性水污染問題仍沒有得到有效的改善。對人類的生命威脅仍然很嚴重。1.2 家庭用水家庭用水是保障我們正常生活的基本用水，和人們的日常生活息息相關。家庭用水的種類劃分主要是依據其用途和對水中的不同要求來進行的。家庭用水主要分為三級，第一級：戶外用水，這個對水質的要求不高，不需要凈化，主要是用于澆灌花草等；第二級：生活用火，生活用水對水質有一定的要求，家庭用水中有 95%的水被應用于清潔人體、沖廁、以及室內衛生。這類水質的基本要求是出去水中的雜質和硬度，以有利于洗浴和各種洗滌工作的順利完成、有利于家庭用水設備的使用和維護為標準；第三極：飲用水，飲用水需要得到進一步的凈化，以達到健康、安全、衛生以及改善口感的目的。不少的家庭有許多的盆栽植物，需要澆水，可以將淘米水或者是洗菜的水來澆花，但是需要注意的是，廢水中不能夠帶油性物質。一般來講，淘米、洗菜的水澆花用不完可以積攢起來進行沖廁。通過這樣的方式來有效的減少污水的排放量。1.3 家用水質處理器家用水質處理器是我國目前普遍采用的家用水質處理裝置。家用水質處理器是一種終端保護裝置，直接安裝在家庭的廚房里。我國家用凈水器與 80 年代初始于上海，這與上海自來水水質有關。早期的水質處理器產品主要使用活性炭，或活性炭與微孔濾膜組合。活性炭能夠改善水的味道，吸附水中的氯消毒第 6 頁 共 29 頁副產物。由于活性炭凈水器使用一定時間后，污染物存留于凈水器中，形成微生物生長的溫床，使凈化后的水中細菌數增加。為了阻留細菌，在活性炭的后面加用了微孔過濾膜。早期的凈水器主要是利用活性炭去除水中令人厭惡的臭味，產品因結構簡單，存在過濾有害物質不徹底等缺點被逐漸淘汰。家用水質處理器以膜技術為主導，單獨以膜構成凈化水器，或與其他技術組合成凈化水器。如中空纖維超濾膜技術，它可以攔截水中的二次污染帶來的細菌、病毒、鐵銹、藻類、交替等有害物質。而且還可以保留水中的有益元素。再如反滲透技術，其將大型水深度凈化設備小型化，由 45 組不用的膜組成凈化水器，自帶小型高壓泵，可以再家庭方便使用，性能與大型設備相同。1.3.1 家用水質處理器的發展水質處理器是指獨立的水凈化裝置。水質處理器最早用于軍方，以解決戰爭時用水問題。20 世紀 70 年代，美國在飲用水中發現有害于人體健康的消毒副產物后，引起各國關注。作為人們的一種自我保護裝置，80 年代初水質處理器出現于美國家庭。根據當時的一些新聞媒介和調查機構透漏，在許多美國人日常飲用的水中，含氯消毒后產生的“三致”污染物以及鉛、氯、砷等有礙健康的物質，為了凈化飲用水，美國的許多家庭使用了小型水質處理器。為了加強水質處理器的管理，保護消費者權益，1998 年我國衛生部規定了水質處理器市場準入審批程序。審批程序制定中參考了美國、安德里亞等國家有關標準，根據我國生活飲用水水質衛生標準對水質處理器的安全性嚴格檢驗與評審。即水質處理器必須進行嚴格衛生評審規范。并不完善，于 2001 年衛生部正式頒布了一系列生活飲用水水質處理器衛生安全與功能評價規范。幾年來，得到了衛生部提出“申報涉及生活飲用水水質處理器”的產品數百件，截止到 2003 年 10 月，共批準了 839 件產品。準入制度的實施在規范凈水器市場，促進水質處理器質量與品種的全面提升。近年來，凈化水器工業的發展很快，已經迅速普吉島全國各地。據不完全同國際，目前全國已有近千家凈水器生產廠家，上海凈水器廠家曾多達 100 家。第 7 頁 共 29 頁市場商家用水質處理器品種很多，有多種形式與原理的終端小型凈化水器、微型化的水質深度處理裝置可供消費選擇。1.2.2 家用水質處理器的分類根據家用水質處理器處理工藝的差異，結合衛生部生活飲用水衛生規范（2001）中的分類，水質處理器可分為一般水質處理器和反滲透處理裝置。由于各類型家用水質處理器的產品性能差異，1.一般水質處理器一般水質處理器基本由粗濾、活性炭和微濾（或超濾）三部分組成。其中粗濾是借助于濾料（或濾材）以截留一定大小的粒子，常規濾芯可以截留大于1m 的粒子，微濾通常可截留大于 0.1m 粒子，而超濾可截留 0.001m 以上的粒子和大分子物質（如細菌）及膠體狀物質14。粗濾多選用聚丙烯纖維，微濾、超濾多選用聚砜或聚丙烯中空纖維等，前者多用于預過濾，后者多置于活性炭吸附之后，能夠有效去除懸浮顆粒、膠體和細菌等污染物15。2.反滲透處理裝置家用水質處理器中的反滲透處理裝置（俗稱純水機），是通過反滲透膜來進行選擇性透過的水凈化處理方式，可去除水中金屬離子，降低水中消毒副產物以及耗氧量等有機污染物21。純水機在制作純水的同時會產生相應比例的廢水，通常兩者之間的比例為 1：2-1：3。是常見的家用水質凈化裝置。第 2 章 家用水質處理器使用的重要性2.1 水質和人體健康2.1.1 水是生命的重要組成部分水是我們人體的重要組成部分，對人體的生命活動具有著重要的意義。水是生命三要素（能量，營養，水）之一，水是生命的源泉，沒有水就沒有生命。古人云：水為萬化之源，土為萬物之母，飲資于水，食之于土，飲食者，人之命脈也。水是人生命的重要組成部分。人體細胞的重要成分是水，水占人體比第 8 頁 共 29 頁重的 6070%。血液的 83也是水，水是構成人體的必不可缺的原料。明代醫學家李時珍在本草綱目中指出：“好水是百藥之王，壞水是萬病之源”。人體時刻都不能離開水，水是維持人體生命活動的重要組成成分。2.1.2 水在人體的生理作用人體一切的生命活動都離不開水。水在人的生理活動中起著決定性的作用。各種營養素都是必須溶解于水，才能被吸收人體都是借助充足的水來維持包括消化排泄，循環運動、調節體溫、潤滑等新陳代謝和生理活動的正常功能。1幫助消化吸收、排泄廢物食物，須經牙齒咀嚼和唾液的潤濕，經食道到腸胃才能完全消化而被吸收，如果缺少了水，消化吸收功能便無法完成。食物經消化吸收后所剩殘渣廢物，須經大便來排出體外，排泄都需要水分幫助才能順利進行。2維系新陳代謝和生理活動水可溶解各種營養物質，脂肪和蛋白質等