2019年5月20

先进的过滤器

作者/编译
Beat Stauffer (seecon international gmbh)
Dorothee Spuhler (seecon international gmbh)

执行摘要

各种设计、成本和效率的先进的使用点过滤系统今天在世界各地都很容易获得。虽然这些系统相当可靠,但它们是高科技的,在投资、操作和维护方面相当昂贵。重要的是,所选择的技术应适应水的污染水平,并正确地指导用户进行安装、操作和维护。这些过滤器中最常用的技术,无论是单独使用还是联合使用,都是沉降、活性炭、膜、陶瓷和紫外线辐射。它们适用于家庭、学校、小社区或医院。

优势
改善现场水质
一些便宜但有效的过滤器可用于发展中国家
如果有资金和电力,维护可以保证,可以安装在任何地方吗
缺点
一些引进的系统非常昂贵(如反渗透过滤器)
万一发生故障,备件不容易获得
正确的操作是必要的,维护往往很困难
通常需要电力
出去

降水,淡水

饮用水

介绍

字幕新闻块体

由于微生物和化学物质的原因,自来水往往不够安全污染物,这危及人类健康

今天,各种设计、成本和效率的先进的使用点过滤系统在世界各地都很容易获得,并且已经开发出几种小规模处理的可能性。虽然这些系统相当可靠,但它们是高科技的,而且对供应商或家庭本身来说,在投资、操作和维护方面相当昂贵。这些过滤器中最常用的技术,无论是单独使用还是联合使用,都是沉降、活性炭、膜、陶瓷和紫外线辐射。所有这些技术的目标都是一样的:确保世界各地的人们都能获得节约的饮用水。

基本设计原则、成本和处理

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反渗透过滤器

反渗透已成为许多家庭和装瓶厂饮用水净化的首选方法中央集权的反渗透) 遍及世界。这是一种非常有效的方法,可以从甚至非常小的分子净化水。有许多反渗透过滤装置提供商,但通常,治疗阶段是相同的。可以将逆转的渗透过滤器与UV,红外技术或消毒臭氧组合相结合(另见紫外线管臭氧化)。PUREPRO过滤器有4到6个不同的组合过滤阶段(PUREPRO 2012):

阶段1(5.微米沉淀筛选):清除污垢、铁锈和沙粒。

第二阶段(粒状活性炭筛选或碳块筛选):可去除99%的氯和有机化学物质,增强味觉、气味和颜色的减少。

第三阶段(1微米沉淀筛选):提供有效的过滤保护膜。

第四阶段(反渗透膜):一个薄膜复合(TFC)高质量的膜,每天处理80加仑(300升)。它可以去除水中可能存在的下列硬水污染物:铅、铜、钡、铬、汞、钠、镉、氟、亚硝酸盐、硝酸盐和硒。

额外的筛选阶段:

第五阶段(碳筛选):去除难闻的味道和气味,以提高饮用水的质量。

阶段6A(去离子(DI)筛选):通过用RO单元简单地连接这种方便的去离子过滤器,生产99.99%的纯水。方便的后柱过滤二单元(RO / DI单元)提供了关键的补充过滤,以除去大多数纯抛光产品水的杂质。含水硬水的良好区域。

阶段6C.(矿物筛选):这种过滤器通过添加对人体发育和健康必需的矿物质,如钙、镁、钠、钾和其他容易在许多天然矿泉水中找到的矿物质,来改善净水的质量。

阶段6 d(紫外线水消毒器):紫外线(UV),阳光的自然部分,被广泛接受为可靠,高效和环保的水消毒解决方案。紫外线灯可杀灭99.99%的细菌和病毒。

一个4级反渗透过滤器的可能设计:来源:PUREPRO(纽约州)
4阶段的可能设计逆转渗透过滤器:来源:PurePro(n.y.)

反渗透过滤系统对世界上某些地区来说可能过于昂贵。它们还需要电源(泵),不应用于超过45°C的水。过滤系统不应冻结,应提供理想的水压。三个预过滤器应每6个月更换一次(PUREPRO 2012)。

活性炭过滤器

活性炭过滤器通常具有预过滤器以去除沉积物并避免碳单元的损坏。它们非常适合于沉积物和颗粒状去除以及减少氯,氯消毒双产品,各种挥发性有机化合物,以及负责不良口味和气味的其他污染物。例如,过滤系统WH3是井水,湖水,流水和市(城市)水处理应用的好选择。这些过滤系统昂贵(高达200美元和更多),需要定期维护(滤波器组件的变化)(家庭水N.Y.)。

一种活性炭过滤器的原理图设计。来源:家庭用水(纽约州) 
一种活性炭过滤器的原理图设计。来源:家庭用水(纽约州)

自来水过滤器

水龙头过滤器是可以直接安装在水龙头上的过滤器。它们很容易处理,而且相当有效,因为它们可以清除病原体(例如:Cryptosporidium.贾第虫属)、污染物(如氯、铅、石棉)、沉积物及臭味。使用者可以通过开关一个小手柄来开关过滤器。大多数情况下,这些过滤器是基于活性炭的吸附)。过滤介质应经常更换(按供应商要求更换),以确保其有效性。费用在20至40美元之间(视国家和提供者而定)。过滤器不应在没有评估其性能和待处理的水质的情况下使用。

水通过活性炭过滤器。市场上有几个供应商,但系统是相似的。来源:碧然德(2012)
水通过活性炭过滤器。市场上有几个供应商,但系统是相似的。来源:碧然德(2012)

郁金香滤水器

郁金香水过滤器是一个蜡烛型水过滤器陶瓷烛形滤器),它利用重力虹吸压力迫使水通过一个高质量的陶瓷过滤元件。虹吸的创新使用导致了每小时4-5升的高流量。过滤器用银浸渍(另见)胶态微粒银过滤器),以提高滤池的细菌去除效率,降低存储过滤水的再污染风险。过滤器必须通过反冲洗来清洗,因为沉积物可能导致堵塞。陶瓷过滤器有效去除病原体。阅读由TULIPWATERFILTER(2012)提供的手册。一个过滤器的价格是29美元。

1.受污染水的上容器(70厘米以上的水壶);2.带有陶瓷过滤器元件的塑料罐和可洗净预过滤器;3.塑料连接器,用于调节所需的软管长度;4.橡胶灯泡开始过滤水的水并清洁陶瓷元件;5.打开和关闭水龙头;6.盖子的盖子盖住,然后挖掘饮用水的安全储存。资料来源:Tulipwaterfilter(2010年)
1.受污染水的上容器(70厘米以上的水壶);2.带有陶瓷过滤器元件的塑料罐和可洗净预过滤器;3.塑料连接器,用于调节所需的软管长度;4.橡胶灯泡开始过滤水的水并清洁陶瓷元件;5.打开和关闭水龙头;6.盖子的盖子盖住,然后挖掘饮用水的安全储存。资料来源:Tulipwaterfilter(2010年)

重力驱动膜(GDM)技术

改编自《EAWAG》(2011)

超滤是一种有效的水处理技术,原则上可以在分散的规模上应用。大多数超滤膜的孔都小于细菌和病毒的大小。因此,通过这些膜过滤的水在微生物上是安全的。在重力驱动膜(GDM)技术中,不使用反冲洗或清洗。将水压过膜所必需的压力是由两个储水罐之间不同的水位所产生的重力产生的。作为一种饲料,天然水(河流、泉水、水井或雨水)可以不经过预处理或后处理而使用。

虽然可以使用混浊的水,但如果水非常混浊,则需要进行预处理。GDM技术在家庭或社区饮用水处理方面具有很大的潜力。家用过滤器的最终生产成本估计约为30欧元。假设系统的寿命为几年,系统的运行成本应该是肯尼亚贫困家庭能够负担得起的。然而,初始投资成本可能是采用的一个重大障碍。应探索其他筹资机制,包括租用或租赁办法,以及可能扩大小额信贷。

各种水质可用于GDM系统。不需要反冲洗、清洗或添加化学品。资料来源:PETER-VARBANETS等人(2011)
各种水质可用于GDM系统。不需要反冲洗、清洗或添加化学品。资料来源:PETER-VARBANETS等人(2011)

尽管5个月的操作后形成了厚的生物膜,但GDM过滤器仍然很好。资料来源:Eawag(2011) 
尽管5个月的操作后形成了厚的生物膜,但GDM过滤器仍然很好。资料来源:Eawag(2011)

生命的稻草

(改编自VESTERGAARD FRANDSEN 2011)

VESTERGAARD FRANDSEN公司开发了生命吸管的概念。水过滤器已被证明是减少腹泻疾病的所有使用点水处理方法中最有效的干预措施。Cochrane(2006)综述表明,在水源处处理水是不够的;它在消费点也必须是安全的。LifeStraw®和LifeStraw®Family都是基于膜技术的点用式水过滤器。它们的开发是为了提供一种负担得起的工具来净化国内外的水。

LifeStraw®提供了方便的清洁和安全的饮用水远离家。它可以过滤至少1000升的污水,并非常有效地去除水中的细菌。它可以在没有任何化学物质或电力的帮助下降低浊度。根据来源不同,如HANLON (2012), LifeStraw®的价格约为2美元。

LifeStraw®被放置在水中,用户通过口器啜饮纯化水。饮用后定期用LifeStraw®吹气,保持过滤器清洁,防止堵塞。来源:VESTERGAARD FRANDSEN (2011)
LifeStraw®被放置在水中,用户通过口器啜饮纯化水。饮用后定期用LifeStraw®吹气,保持过滤器清洁,防止堵塞。来源:VESTERGAARD FRANDSEN (2011)

LifeStraw®家族是一种使用点的水处理系统,可立即进入清洁和安全的饮用水。它过滤最多18,000升水;足以提供一家五口,用微生物学上清洁饮用水三年。LifeStraw®系列可确保高流速和大量的净化水,而无需任何电源或运行管道,易于清洁。根据IRC(2008),它的价格约为20美元。

Lifestraw®Family的组件。来源:VESTERGAARD FRANDSEN (2011)
Lifestraw®Family的组件。来源:VESTERGAARD FRANDSEN (2011)

过滤器可以很容易地安装在墙上或树上。来源:VESTERGAARD FRANDSEN (2011)
过滤器可以很容易地安装在墙上或树上。来源:VESTERGAARD FRANDSEN (2011)

适用性

使用点高级过滤器可应用于家庭、学校、医院、办公室或小型社区。应该实施的技术取决于每种情况和地点,并应考虑诸如水中污染物的类型、可用的(电力)电源和用户的经济状况等因素。此外,正确地指导用户操作和维护特定的过滤器是非常重要的。

库引用

用户手册。Lux-106R-P

在水净化系统中,目标不是稀释盐溶液,而是将纯水与盐和其他污染物分离。当天然渗透流逆转时,通过施加压力,施用来自盐溶液的水在相反方向上通过 - 因此术语反渗透。通过该方法,可以通过筛选盐和其他污染物来生产纯水。

PUREPRO(2012):用户手册。lux - 106 r - p。伊利诺斯州:PurePro美国公司URL[访问:17.04.2012]

生命的稻草

在本手册中,描述了救生艇概念以及IT开发的原因以及如何运行和维护该过滤器。

弗朗森(2011):生命的稻草。洛桑:Vestergaard FrandsenURL[访问:20.05.2019]
进一步读物

综述:可饮用水分散系统及膜技术潜力

本综述着重于处理单一家庭(使用点系统)或社区(小规模系统)的饮用水(饮用和烹饪)的分散系统。对于发展中国家和转型国家的应用,分散式系统的重要边界条件包括低成本、易用性、可持续性、低维护和公用事业(能源)的独立性。虽然有一些低成本的系统可用,但它们的应用受限于耗时的日常操作和维护。其他系统对发展中国家和转型国家的贫穷人口来说过于昂贵,并且在大多数情况下不能满足上述系统的要求。基于膜的点使用系统在商业上是可获得的,并且被设计为在水龙头压力或重力下运行。

Peter-varbanets,M.;Zurbrügg,C.;Swartz,C.;Pronk,W。(2009):审查:可饮用水的分散系统和膜技术的潜力。在:水研究:第43卷,245-265。URL[访问:13.05.2019]

家用饮用水处理的重力驱动膜消毒

超滤(UF)已被证明是非常有效的处理水的颗粒,胶体和微生物的去除。然而,由于膜污染导致超滤系统复杂且维护密集,限制了超滤在家庭中的应用。在重力驱动膜消毒(GDMD)技术中,在24个月的超滤过程中,在相对较低的压力(水柱40-65 cm)下运行,在没有任何反冲洗、化学清洗或外部能源供应的情况下,观察到4-10 L.h-1m-2的稳定膜通量。这种在稳定通量条件下运行超滤系统的新方法可以被认为是膜技术的一个重要突破,因为它允许开发一个强大的、免维护的、低成本的和用户友好的家庭水处理系统,具有巨大的实施潜力。

张国强,张国强,张国强(2011):重力驱动膜消毒技术在家庭饮用水处理中的应用。拉夫堡,英国:第35届WEDC国际会议URL[访问:20.05.2019]

用户手册。Lux-106R-P

在水净化系统中,目标不是稀释盐溶液,而是将纯水与盐和其他污染物分离。当天然渗透流逆转时,通过施加压力,施用来自盐溶液的水在相反方向上通过 - 因此术语反渗透。通过该方法,可以通过筛选盐和其他污染物来生产纯水。

PUREPRO(2012):用户手册。lux - 106 r - p。伊利诺斯州:PurePro美国公司URL[访问:17.04.2012]

生命的稻草

在本手册中,描述了救生艇概念以及IT开发的原因以及如何运行和维护该过滤器。

弗朗森(2011):生命的稻草。洛桑:Vestergaard FrandsenURL[访问:20.05.2019]

住所的保护和特色

本实用指南提供了对家庭不同加工技术和充足的水资源保护的综述,并在选择合适的解决方案之前围绕应提出的10个关键问题。

DESILLE, D.(2013):住所的保护和传统。巴黎:团结计划(PSeau)URL[访问:06.06.2013]
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