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反渗透净水机组装(反渗透净水器组装图解)

注:本文主要用于交流DIY经验。玩家需要具备一定的基础知识和较强的动手能力。

背景:我家以前都是点怡宝的18.9升桶装水做饮用水。因为担心饮水机细菌污染,所以一直用小水泵。用水量少的时候还好。一旦每天用水的人多了,换水的频率马上就上来了。喊水的频率太高,可是家里老婆媳妇搬不动大桶水,每次都让我心疼。去年年底搬家后,终于下定决心造一台RO反渗透净水机,打算一劳永逸的解决饮水问题。于是就有了下面的磨难,这篇文章是我自己磨难的记录。

第一章:要解决什么问题?

作为张大妈的资深粉丝,决定从事RO净水器后的第一件事就是来找张大妈搜索关于RO净水器的好价格信息,直到系统持续给我推送相关爆料信息。价格好是一个关注点,更重要的是查看价值友的评论,在这里可以找到很多相关的知识点。当然,最多的信息还是来自其他有价值的朋友的DIY文章。

不管怎么说,第一件事就是总结你的需求。我家平时只有三口人,老人也不常来。饮用水的消耗量约为5-6L/天(除非特别说明,以下“用水量”均指饮用水)。计划搞各种RO净水器,解决喝水,做饭,做饭的问题。算下来,年用水量不到3吨。所以,什么水比清水比,用水效率都不是首先要关心的。很多品牌净水器都喜欢用这个对用户没什么实用价值的指标作为噱头,忽悠你多掏钱。

无桶机器在市场上很常见。通常这种净水器的特点是体积小,通量大(每转400G,800G)。有些互联网菜鸟喜欢搞一些花里胡哨的东西,比如wifi、蓝牙等无线功能。其实对于用户来说,最关心的就是两件事:成本和实用性。包括购买成本,滤芯成本,实用性主要包括体积成本,出水速度体验,净水效果(脱盐率)。

成本很容易计算。各大品牌的滤芯一般不能用,大多是复合滤芯。总之上了假船就得听他的。通常机器比较便宜,滤芯比较贵。这样综合成本就和用水量挂钩了(一般来说水质和用水量直接影响滤芯寿命)。以小米的400G为例,zdm最低价格在850左右,滤芯成本主要是RO膜,也就是3号滤芯,zdm好的价格可以在450左右,可能会低一点,但差别不会太大。如果前一阶段勤换,2年后换RO膜是没问题的。加上前一阶段的费用,两年下来大概是1400-1500元。按1500算,两年后平均2元/天,但也不贵。可是有一天,看到值友晒床单,脱盐率不到85%,瞬间就没有欲望了。作为一个技术洁癖患者,在别人的陶氏膜都能轻松做到95甚至98的脱盐率的背景下,这个指标无疑和吃苍蝇一样难受。(这可能与原RO膜测试中的原水TDS和回收率设置有关,但品牌机似乎无法设置回收率)。

BW60-1812-75陶氏膜的典型特性

BW60-1812-75陶氏膜的典型特性

另一方面,考虑到毕竟是家里人喝了很久的东西,用材料做这些东西还是有些顾虑的。然而,顶级品牌的价格令人望而却步。于是开始了自己的DIY之路。

第二章:方案选择

决定DIY后,完全不关注成品机,转而研究朋友发布的DIY安装贴。那段时间,我基本上把zdm的相关帖子都看了一遍。其中,Autumnnn发布的无桶DIY方案更为详细。我的方案基本上是参照他的思路设计的,只是有些地方根据自己的需要进行了简化。

净水方案的选择主要是有没有水桶。前者需要更大的空间,后者需要大通量的膜,也就意味着更贵。说白了就是时间和空之间成本变化的过程。具体区别请移至相关科普帖。我的厨房/房间相当宽敞。考虑到成本和复杂程度,我反复选择了水桶计划。

净水原理:其实挺简单的,就是让水在一定的压差下通过RO膜。在这个过程中,需要以一定的速率排放(即废水要控制在一定的比例排放,其数值会影响RO膜的使用寿命)。另外,前级设计可以过滤掉一些杂质,保护RO膜;RO膜冲洗是为了防止备用时盐扩散到纯化水侧。参考厂商数据表,可以看到陶氏1812的75G膜在70psi的条件下,每小时可以产生16L以上的水。您可以根据此表选择合适的增压泵并设置入口处的水压。在出水量满足需求的情况下,尽可能降低水压,这样可以尽可能减少接头的渗漏。

1812陶氏膜的规格书

1812陶氏膜的规格书

因为是国产RO纯化水,机器不可能一直开着。不管有没有水桶,都需要有一个RO膜冲洗的过程,否则第一杯水的TDS会偏高。我的想法是直接把储水桶里的水拿出来洗,这样可以简化净水器的零件,因为我打算把水桶放在冰箱里。还有一个原因是无滚筒机需要的400G以上的RO膜价格昂贵,本身洗用的小储水缸也不好买。方案对比的过程真的很费脑子,不仅要考虑成本差异,还要考虑家里的实际摆放,还要查看材料是否好买(强迫症认为所有涉水的都买NSF标准)。这时候一定要仔细检查你选择的材料参数,尤其是接口,2分还是3分,外齿还是内螺纹。写错了就拼不出来了。

我的经验是,一边从淘宝上截图,一边画水路,需要的关节都标注清楚了。想着前级活性炭进水速度尽量小,减少被冲走的碳粒,我选择了前级3点口径。然后,第二阶段的膜壳只有两个口...于是,3分和2分的嘴混在一起,我自己坑了自己。我要千算万算还是最后补一波料浪费一波料才凑在一起。

总体框图

总体框图

最终方案简述:厨房4点进来,经过3kg减压阀(我家在高楼层,半夜测得水压稳定在0.4Mpa左右,加减压阀是为了防止水锤效应损坏塑料件),一级1um pp棉(我装的是5um前置净水器,这里省略一级), 以及两级CTO碳棒(因为货架上有三个10寸的位置,一般标准用法是10或5um pp+ 1um pp+碳棒,或者10或5um PP+碳棒+1um PP),然后一路超滤引水用于洗菜洗碗(实测结果显示洗菜的水压略低,主要是减压阀造成的),另一路经过增压泵进入RO膜排出饮用水。 输出位置有一个3.2G的储水桶,桶里的水返回RO输入冲洗。

按照超滤的指标,可以过滤到0.1um,在这个尺寸下细菌和部分病毒会被拦截,所以洗菜、淘米、洗碗还是不错的选择。这个设计的思路是以健康为第一原则,所以水路没有水压表和TDS检测,因为我不确定这些东西会不会污染水。其实由于落地井本身有减压阀,所以进水的水压是比较稳定的。你只需要在第一次试水的时候测试水压,后面直接看水流就大概知道水压了。反而具体数值本身意义不大。需要测试实际脱盐率时,可将原水放入洗菜水中,制水时可将纯净水放入直饮水龙头中。

这个方案的一个特点是,为了减少储水桶滋生细菌,污染水质的问题,我在储水桶上加了一个低压开关,配合自己设计的控制面板,保证每次把桶里的水放出来回收,相当于每次用完都要洗桶的一面。桶的储水容量只有7-8L左右,基本上2天内就可以用完。最初的计划是每天使用一桶。

第三章:材料准备

这里主要涉及到水的材料有:水管接头、10寸瓶、超滤(一体式快接)、减压阀、水阀、高低压开关、增压泵、RO膜外壳、储水桶、直饮水龙头。按照我最后的计划,这些基本上都是容易买到的NSF或者相对安全的品牌。大钱主要花在RO膜、支架、大滤瓶上,但一般滤芯都不是很贵,总料大概在1200元以内。如果不追求材质的品牌,应该会少一些。这里不包括改造下水管道配件和控制箱的开发费用(这个单独写,占空间有点大)。因为我打算自己开发控制箱,材料成本比较低,软件也不复杂,所以基本上是有劳动力的。

主要物料的采购记录

主要物料的采购记录

我选择的泵是德尔塔的隔膜增压泵,典型的入口为30psi,出口为70psi。按照我的桶容量,应该不到半个小时就装满了。该时间可用于设置控制面板的超时保护。

水泵的规格书

水泵的规格书

第4章:组装和调试

这个方案涉及的部件不多,基本上很容易组装,就是第一次安装转角接头之类的要多采购几个,因为有些管道需要临时转换引水,特别是这里三管和二管混装。

此外,当带齿的塑料零件用原材料带包裹时,主要的控制力是当它们被拧到螺纹开口上时。下面是典型的杯子。带齿的快速接头在RO膜壳里断了,幸好是塑料的。我用小钻在外齿的壁上切了两个空,然后用一个字换刀把它们取出来...后来发现不用拧得太紧,在这种水压下也不会漏水。最后,1812的膜壳直径很小。这里出水口不能是两个90度弯头,否则会干扰,拧不上去。

接头已经断在膜壳里面了

接头已经断在膜壳里面了

半成品试水,顺便测试一下增压效果

半成品试水,顺便测试一下增压效果

提示:记得在半成品做好的情况下一步一步开始试漏(不要先装滤芯),否则会彻底拆下重新做。我的组装经验是,滤瓶处带齿的转接头,因为需要控制出水方向,所以容易漏水。实际操作时,我买了相应的橡胶垫片加进去(垫片可以快速从接头上拆下,也可以单独买)。

调试过程相对简单。首先,安装没有超滤的滤芯。冲洗前置滤芯约5分钟,以减少碳颗粒进入超滤。当水基本清澈时,可以装超滤。然后全开RO的废水阀,关闭储水桶,通电后再慢慢减少废水,直到饮用水和废水几乎相等,这样就可以得到1: 1的RO净水比。可以做两个被子同时接水,同时充水。注意RO膜第一次煮的时候脱盐率不要太高,泡一两天就正常了。

其他控制功能,如断水保护、自动供水、进水管气泡干扰处理(一般断水前后可能有空气进入空)、制水超时报警(防止忘记关水、储水桶漏水等。)、冲洗时间设置、储水启动检测等。都是在控制箱上模拟测试的,因为水路这边只有几个微动开关,基本上只有灵敏度的区别,逻辑上不会有什么。

因为我家是精装的,厨柜被一块木板挡住了,为了插这个净水器,我还锯掉了后面的小挡板。另一个小问题是:水桶侧的低压开关阈值太低,一开始开关放在比水龙头低的柜子里,水用完了也跳不动(因为水龙头和开关之间有一小段管道储水,如果这里是可调低压开关,也应该可以提高阈值, 但是接下来水桶里的水还没排完我就会跳),所以我最后选择把低压开关拿到高处。 将低压开关挂在储水桶的侧面,使其高于水龙头,这样当桶内的水排出时,在开关位置就可以形成零压触发开关。有点丑,但至少是用过的。

高度刚刚合适(请忽略盒子上丑陋的手写体)

高度刚刚合适(请忽略盒子上丑陋的手写体)

锯掉后面小木板后深度也能满足柜子关门

锯掉后面小木板后深度也能满足柜子关门

储水桶放在冰箱上,低压开关接在桶边上高于水龙头

储水桶放在冰箱上,低压开关接在桶边上高于水龙头

最后补充一下,这个电源,本来买的,是个不靠谱的产品。所以我建立了一个环境并测试了它。结果发现效果还可以,挺意外的。空负载和满载纹波小于50mV,电源负载调整率约为0.65%,是一个非常好的指标。

电源空载的时候

电源空载的时候

满载测试

满载测试

这里可以看到电源的开关频率是53kHz

这里可以看到电源的开关频率是53kHz

第五章:经验与总结

家里实测的取水量约为TDS 130,直饮水约为4,脱盐率达到96%,基本满意。没有所谓的滤芯来改善口感,因为我不知道这个滤芯会释放什么,释放多少。还不如老老实实喝纯净水。家里女主人瞎尝怡宝纯净水和净水器做水,没有明显区别。

总成本,考虑工具之类的,材料费应该在1300-1400左右,没仔细算过。组装大概需要半天时间,视安装场景而定。比如我临时打孔,从柜子上拆了一块板,坏了一个接头,都是意想不到的“惊喜”。设计控制板,装箱,写代码调试软件,花了几天时间。电路硬件修改了一次,焊接了大概半个小时。如果没有工具就更麻烦了。

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