從水質分析到維護教育：打造精準、耐用的工業與家用淨水系統方案

規劃一個適合且經濟的水處理方案，有賴水質分析、系統水質的要求、流量資訊、確認系統必須去除的物質及使用哪種設備來將這些物質從水中去除、電源、安裝環境空間、材質要求、安裝後的告知與教育等等…許多因素的配合；進行方案規劃時能有一個可靠的依循法則。

水質分析是所有水處理的基礎；舉凡水質的軟化、去離子，或其他雜質的處理，也不管是工業用超純水系統或家用淨水系統，一個正確的水質分析將有助您規劃出合適的設備，不會有過大設計造成浪費或過小的設計造成日後使用上的不便等等問題。正確的水質分析也會有助於維修人員濾材更換時間的判斷。

不同用途的水有不同的水質要求；一般家庭飲水／用水的處理與電子廠超純水的水質要求絕對不會相同，而其處理方式也就不會相同。

所需正常流量及顛峰流量－工業用系統因為所有設備均有它固定的規範，所以一般很容易計算出所需的一般用水量以及顛峰用水量。而商用系統或中央供水系統因為界定模糊，例如一個抽水馬桶究竟應該用多少水量，在學校跟在一般家庭或公共場合其計算數字各不相同。

稍有經驗的水處理從業人員均知道要去除水中的異色、異味、有機物雜質可以用活性碳來處理，可是更進一步的計算如要用多大的活性碳槽、多久必須進行反洗、多久必須更換濾材等等資訊，都必須仰賴更精密的計算，更多的資訊才有辦法得出。

系統必須使用何種電源？安裝時的限制為何？空間上有無問題？門是否過得去？濾材桶使用鋼桶或FRP桶？用哪種控制？諸如此類安裝上的細節問題。

當系統出問題時，提供客戶足夠的資訊來做緊急處置。儘可能與客戶協調安排一位專職的系統保養人員並加以教育，若狀況發生且問題不太嚴重(大多數出狀況情形均不會太嚴重)，可透過電話或傳真、電子郵件等來聯絡處理，如此可避免許多在時效與人力上的浪費。

逆滲透系統的設計，操作及問題處理都與水質有密切關係，因此認識各水質項目的意義及相關的水質化學是非常重要的。
進水的水質分析資料對於如何選擇適當的前處理設備和逆滲透系統有直接影響，其水質項目主要有總溶解固體，鹼度、硬度、酸鹼值、溫度、濁度、淤泥密度指數、砂石、鐵、錳、鋁，餘氯及溶氧等，以下就是關於這些RO水處理系統設計相關的水質項目的介紹。

指水中溶解的無機物和有機物的總量，使用單位為ppm，或毫克/公升(mg/l)，目前使用測試儀器均是由導電度計算轉換而來。
總溶解固體是測量進水和產水水質最方便快速的方法，而且它和滲透壓及離子強度有密切的關係，因此是很重要的水質項目。

導電度與電阻值均用來表示水中導電物質的多寡。導電度的單位是 microSiemens / cm或 micronmhos/cm (前者為早期使用，今多用後者)，電阻值的表示單位是ohms.cm。
導電度與電阻兩者二者互為倒數。一般處理水的導電度較高因此水質可以用導電度來表示；至於純水，尤其是超純水，由於導電度極低，因此以電阻值來表示較方便。 純水和超純水並無明確的定義上通常一公升的水中其雜質含量低於一公克(1mg/L)即可稱為純水，至於超純水，則通常指電阻值在1OM.ohm.cm (=1x106ohm.cm) 以上的純水。
理論的純水在25℃時的電阻值為18.24MΩ.CM。 習慣上以18.24Mega(百萬)稱之，該位對溫度變化相當敏感，如溫度在35℃及15℃時，其電導值分別為 11.08及31.87MΩ.CM。
水中所含的有機物若為非導電溶質如膠體，微生物，淤泥等懸浮物這些成分通常不會影響導電度或電阻值，除非是非常高純度的水。 蒸餾水雖不含溶解性無機物，但因水中仍有溶存二氧化碳，因此電阻值並不高。

鹼度是指水中可以和酸中和之成分的含量，主要成分為氫氧根(OH-)，碳酸根(CO3,)及重碳酸根或稱碳酸氫根(HCO3-)，由於碳酸鈣是最主要的結垢來源，因此分析水中的鹼度對結垢預測是非常重要的。

傳統上，硬度是指水樣對肥皂消耗難易程度的一種指標。硬度最主要來源為鈣和鎂，因此在水質分析上鈣硬度和鎂硬度兩者的總和稱為總硬度，常用的硬度單位為ppm as CaCO3，或喱 / 加侖。(1 grain/gal=17.1 ppm as CaCO3)或德國硬度單位(od=17.8ppm as CaCO3)。
天然水依總硬度的高低大致分為軟水(<60)，中度硬水(61-120)，硬水(121-180)，高度硬水(180以上ppm as CaCO3)。 硬度成分依能否以加熱方式去除而被分為永久硬度和暫時硬度，永久硬度是指鈣，鎂的氯化物，矽酸鹽和硫酸鹽等，硬度成分在水被加熱的過程中不會沉澱下來，暫時硬度主要係指碳酸鈣，這些成分在加熱時會結晶析出形成沉澱物。
碳酸鹽，硫酸鹽及矽化物等無機鹽，因加熱或濃縮過程導致過飽和而結晶析出的現象稱為結垢。 其中以碳酸鈣為最主要來源，當結垢沉澱物附著在熱交換介質表面時，會影響熱傳效率，而附著在薄膜表面時，則會顯著降低膜的透水量，嚴重的薄膜結垢很難清洗去除。

酸鹼值是溶液中酸或鹼濃度的表示法，其定義為水中氫離子濃度的負對數值在25℃，中性水的酸鹼值為7.7以上至14為鹼性，7以下至0為酸性。pH值對水處理系統是非常重要的指標，pH值低的液體易造成設備的腐蝕而 pH值高時，則易形成結垢，pH值對碳酸鈣結垢的重要性更甚於硬度和鹼度，對矽石(Silica)溶解度也有很明顯的影響。
由於水中的溶存二氧化碳濃度和鹼度之比值會隨pH 值之增加而增加，而逆滲透膜對溶存二氧化碳幾乎完全沒有濾除率，而對鹼度有濾除率，因此RO的透過液會變的比進水酸，而濃縮液則變得較鹼。

濁度指水中引起光散射之懸浮顆粒的量；懸浮顆粒包括黏土(Clay)<2um，淤泥(Silt)2-20um及微生物等。 濁度單位依測量方法可分為三種：JTU、FTU以及NTU(Nephelometric Turbidity Unit)。NTU是唯一目前被美國環保署認可的方法，也是RO膜廠商一般使用的指標。

濁度和淤泥密度指數都是用來表徵懸浮顆粒含量的水質項目，濁度針對固體顆粒，懸浮密度指數則是針對不易過濾分離的膠體顆粒，因此SDI可用於預測RO膜受到膠體污垢 (Colloidal Fouling) 的潛在性。
膠體的形成是因為水溶液中的離子有聚集在固體顆粒周圍的特性，可形成膠體的顆粒包括黏土、矽化鋁、氧化鐵、氫氧化鋁、腐質酸、細菌、藻類及微生物碎片等、膠體的粒徑大約都在次微米以下，最小可達0.005um，當膠體形成時，固體顆粒表面的電荷為負而在表面外圍會形成一電層，內層為固定層，外層為擴散層，愈靠近固體顆粒表面的電荷為負而在表面外圍會形成一電雙層，內層為固定層，外層為擴散層，愈靠近固體表面的地方其淨正正電荷數愈高。

矽石在水中的溶解度和溫度及pH值有關，pH在大約8以上時，pH值愈高，則溶解度愈大，而在中性時，矽石的溶解度最低。 由於RO膜表面的矽石沉積幾乎不可能被清洗去除，所以RO系統濃縮液須注意不要超過矽石的最大溶解極限。

微量的鐵和錳即會造染色，結垢和味道等問題，鐵在還原狀態之環境下是以水可溶性的二價鐵形式存在，當和空氣接觸後會逐漸氧化成黃棕色膠體狀的三價鐵，最後沉澱為棕色的氫氧化鐵。 錳的特性和鐵類似，由於鐵、錳、鋁的氧化物也是RO膜結垢的原因之一，故有必要分析其含量。

RO系統的回收率愈高，濃縮液水中各種離子的濃度就愈高，因此對一些溶解度低的無機鹽，因過飽和而沉澱析出的可能性必須加以考慮。

餘氯(自由氯)是指氯加入水中後解離成具有強殺菌效力的HOCL(次氯酸)或OCL的形式，由於餘氯是一種強氧化劑，因此會破壞大多數聚醯胺類材質(RO膜的化學結構)，而溶氧僅對少數逆滲膜有不利之影響。

總有機碳又稱總可氧化碳，它是測定水中有機物置於燃燒室被分解成二氧化碳的量，對於高純度的純水，總有機碳的去除和控制非常重要。

微生物的水質項目主要有總生菌數及熱原菌(或稱發熱性物質或敗落菌-Pyrogen)熱原是指靜脈注射後會引起體溫上升的細菌物質，其中以Gram陰性細菌(一種大腸菌)的內毒素最重要，因為它的熱活性最高。
大腸菌密度的單位為最大可能數/百毫升(MPN/100ml)，在飲用水的檢驗報告上通常不計數量多寡而僅以陰性及陽性來表示為未檢測出和檢測出大腸桿菌。