三络制冷

人们通常容易忽略水对人体的重要性。没有食物的供给，我们可以存活数週；然而没有水，我们活不过5天，显然水远比碳水化合物、维他命、蛋白质、矿物质对人类生命更重要。　　人体是由55%~70%的水组成，几乎人体内每一种化学反应都与水有关。水对下列过程相当重要：运送养分与氧气排除体内废物调节体温养分的消化与吸收健美的皮肤器官与关节的润滑人体平均每天损失2.5公升的水，而在极為酷热、耗费体力的天气，每小时损失2公升左右。　　通常我们藉各种不同的液体与食物来补充水份，但是水仍旧是最好且最有效的来源，因它能迅速被胃吸收并运送到血液中。　　每天饮用8到10杯的清水对於精神与肢体的功能巔峰极為重要；我所指的不是饮料、不是茶、不是果汁、更不是咖啡，仅只是水。　　人体需要水的有关资讯对在场各位而言丝毫不新奇，然而对於水质的了解呢？通常我们都视為理所当然，尤其是当水无嗅、无味时我们更不会质疑水质；反之，我们则易倾向选择代替品，及一些较不健康的饮料。事实上，对我们伤害最大的却是那些我们的知觉所无法分辨出来的物质。　　我们往往小心翼翼地检视食物，以确保我们与家人摄取最好的营养；但是一提到水，我发现不但一般民眾不了解我们所面临的问题，甚至连保健工作者也不例外。此外，即使其中有人了解有关问题，在处理方式上亦面对许多的困惑与不当的讯息。什麼是饮用水污染与其来源？饮用水污染源是由任何生物的、无机或有机的物质组成，而造成饮用上的安全及健康的顾虑。这些所谓”影响健康的污染”可能是天然形成的或人為，而其造成的危险可能有立即可见或长远的后果。水中同时也可能含有其他影响美味而令人不悦但不影响人体健康的杂质，它们使水口感不佳、有异味或杂质顏色等；也会使肥皂失去效果，或造成侵蚀，结垢或褪色等。以上这些不危及健康的因素在今天将不加以报告。在今日的环境状况中，水源污染的问题是相当难以避免的，几乎没有一处水源能逃过。水在纯净的状态下是极佳的溶解剂，可将构成土地的物质溶解；大部份形式為矿物盐量、微量金属、有机物与微生物；在污染较严重的地区也可能发现氟化物、硒、钠、及放射性物质。全球性的科技展现与工业化更带来了无法预期的新污染物质，而且持续地发生，数量不断成长中。从第二次世界大战至今，有超过60,000种化学物问市使用，而且七成以上被认為可能对健康有害。我们大量使用农业化学物来增加土地收成，保护作物及储藏食物；而為改善生活方式，人们製造了数不清的各种使用塑胶与合成化学的消费品；引进了喷剂与清洁剂使用在宠物、汽车、花园、家庭使用上，各种行业如洗衣店、照相馆、污水处理、石化工业、金属加工都必须排出可能污染水源的废弃物。仅就美国而言，估计有181,000工业物掩埋及危险物储存场，24,000,000採矿集中地、16,000城市填地、20,000卫生水箱及100,000地下石油储存槽，洩漏出毒素到我们的水井、湖泊及集水地；除此之外更有其他危险化学物因意外事件、都市杂草控制、道路除冰及工业违法倾倒；差不多每年產生6千万吨的危险化学废物。所有这些废弃物经由天然的渗透过程威胁地下与地面水源；雨水或溶雪流过垃圾处理场而被污染后直接渗入地下水或流进地面水源。在美国已有超过700 种化学物被确认存在饮用水中，而部份可能造成下列病因：癌症不孕症发育异常生育病变神经系统失调循环系统失调免疫系统失调现在让我们进一步了解各种饮用水污染源的来源与特性。微生物污染：在动物与人类排洩物中的微生物寄生虫是自然生态週期中，不可或缺的；当人类在邻近水源的地区聚集形成乡镇或都市时，人类废弃物处理的问题便扰乱了生物的平衡并污染了他们依赖的天然资源。对当今世界上大部份的工业国家而言，水生性的疾病已成為歷史名词－－尤其是对於居住於都市的人而言，定期用氯消毒与经常性的细菌生化检测已十分有效地控制了有害的微生物。因為致病性生物的影响相当迅速且难以抵抗，所以便成為处理人类用水主要的考量；根据世界健康组织资料显示，水生性疾病的威胁在开发中及第三世界持续存在著，且每天断送25,000生命。此类污染源涵盖了多种有害的细菌、病毒、寄生虫，而造成如伤寒、霍乱、A型肝炎、小儿麻痺症、感冒、痢疾等疾病。　　虽然水中加氯及其他消毒剂有效控制了疾病的蔓延，但是病毒及有些寄生虫有时确无法全部消灭。有利的证据怀疑那些存活的病毒导致伤风、感冒等传染性疾病；此外，一些原生型动物胞囊仍然在美国各地引发严重的肠胃性疾病。无机化学污染源(IOCs) 　　这类污染源主要由微量的有毒金属与矿物盐组成，这些化学物存在水源中的主要成因是工业与农业活动的结果。　　有些仅影响饮用水口感的无机化学物如钙、镁、铁、锰、硫化氢，必须与上述污染源加以区分。在水中所有影想口感的金属与盐类的总量称之為”总溶解固体量”(T.D.S)，且被用来测量水质的程度。要加以注意的有毒金属及矿物盐类有：铝　　氟砷　　铅石棉　水银钡　　硝酸盐鎘　　亚硝酸盐铬　　硒铜　　银　　其中以铅為饮用水中最危险的元素，即使微量(少於50PPB)使能伤亥孩童智能与神经系统，长久以后铅中毒会破坏肾臟、红血球细胞及再生功能。　　铅污染的主要成因是输送水到我们家中的水管，及一些接头与出水龙头，这使得自来水处理厂无法控制此危险且普遍的污染源。　　美国环保署一项研究估计，有超过4千万美国人口在饮用水中含铅量超过容许标準；而最近另一项研究显示，水中含铅最高容许量已从50PPB降到15PPB，同时正式宣称安全饮用水中不应含铅。　　铅与氟是无机化学污染源中最受争议的；英国科学家最近有强烈的证据发现铅与严重的神经系统失调有密切的关连。而在大眾饮水中加氟以减低孩童蛀牙的问题，在一些开发中国家一直是科学界与政治界争议的主题，反对加氟的人士指出，证据显示加氟对健康的影响弊多於利，并有以下顾虑－－骨骼破坏增加致癌危险降低免役能力胶原质退化酵素干扰併发症最近亦发现了另一问题，即是氟化物强烈地溶解厨具中的铝，差不多是无氟水的1,000倍。合成有机化学污染源(SOC) 包含：挥发性有机化学品(VOC) 非挥发性有机化学品(NVOC) 　　消毒副產品(DBP) 　　卤素有机化学品(HOC) 　　聚合香料碳氢物(PAH) 　　SOC包括60,000种以上的人造有机化学物，有石化產品、溶剂、可塑剂、油漆、防腐剂等；这些大部份含剧毒，而接触到微量亦能造成致癌、细胞突变、畸型、肿瘤以及多种神经及循环系统困扰。　　VOC更是危险，可能因為与水的直接接触而由皮肤吸收，此外VOC极义挥发到空气中，若在淋浴时吸入肺中亦对身体危害极大。　　其他在世界各国水中常见的SOC(登列在美国最高污染限制中者)－－三卤甲烷(THM) 一种已知的致癌物，经由水中餘氯与自然界有机物反应而成。(0.10mg/1) 四氯化碳(0.005mg/1) 存在於大部份的工业企油剂、冷媒、烘燻剂和化学生產，為已知致癌物。苯（0.005mg/1）存在於清洁剂、溶剂、抗爆性汽油，為已知致癌诱导物。二溴乙烯(EDB) 曾被用作汽油添加剂、杀虫剂、及烘燻剂处理，為已知致癌诱导物。(0.005mg/1) 三氯乙烷(TCA) 存在於溶剂、去油剂及杀虫剂，為已知致癌物。(0.002mg/1) 二溴氯丙烷(DBCP) 使用在农业直到被发现引起不孕症及癌症。(0.002mg/1) 氯乙烯(0.002mg/1) 使用在一种普遍製造的塑胶生產过程中，為已知致癌物。放射性污染源(放射性核种) 　　水中放射性污原一般以放设性矿物盐类或放射性气体存在；自然界存在的放射矿物包括铀、镭在地质运动及採矿过程中流入地下水；人為的污染源来自核能电厂，武器设施、废弃场、核能意外及实验室和医院使用的低放射废料，氯是土地中的镭元素衰减过程的副產品，此气体渗入地下水中而后在一般家庭用水时如洗澡、清洗餐具衣物、冲洗马桶、饮用时释出。检视饮用水污染之改善方案　　维持健康生活形态的目标之一是减少周遭环境中各种污染源，而水质是其中一项重要因素；与其接受所谓”安全”标準的污染，我们应明智地把它们减少到可能的最低水平。现在我们已比较了解存在饮用水中污染的类型与来源后，我们已準备好探究最佳的解答。包装水的变通考量　　许多人认為包装水是解决水污染问题万无一失的方法；事实上并非包装水都有最佳的品质。目前各国都没有一套完整的管理规章来确保包装水的品质；更何况其成本方便性及品质差异都值得我们顾虑。使用点(POU)及进入点(POE)水处理　　在你使用水的场所，处理你所需要用来烹调或饮用的水，应挨是最符合效率与成本考量的解决饮用水污染的方向，这称之為使用点(POU)处理法。既然一般家庭中只有少於10%的水用於饮用及烹调，而只处理这类用水应是合理的；除非，有严重的微生物污染或VOC或氯的存在，那麼就必须考虑处理全部用水的进入点(POE)系统。水中含有硬度，铁硫化氢、锰及单寧等，最好使用POE系统。　　今天的报告将集中在POU系统上，因為它们提供了金钱考虑之下对於潜在饮用水污染问题最佳的保护；不过，我们亦将介绍一些POE系统绝对必要的例子。　　在选择POU水处理系统时有下列几点重要事项须注意－－　　首先必须找出水源中实际已存在及可能发生的污染源。一套现代化、经过处理及最佳管制的水源通常对於潜在污染源的存在加以管制，并且进行定疑测试并提供给一般大眾；一般加以管制的污染源有铅、钙、氟、石棉、铝、TEM及其它杀菌过程之副產品，也可能有微病毒存在。在某些地区低浓度的硝酸盐或杀虫剂可能极為普遍，而且有时候也可能爆发有害的微生物体。儘量企了解水源是否有高分子凝剂，这种添加物已被肯定可致癌。取得供水单位的完整水质分析报告，有助於发现已测出之污染源。　　井水、水池、及小型社区水源通常都未定期测试，而他们受污染的程度决定於人畜数量、农业、工业废弃场、採矿、危险性地质组织，以及地下储存槽，这些水源极义感染高度的硝酸盐、杀虫剂、除草剂、放射性核种、毒性有机化学品、苯、氟、砷。各种微生物污染在当废物处理不当时，更是经常发生。所以，针对可能的微生物、重金属、硝酸污染进行完整的水质分析是极為重要的。　　在人口密集区、农业区及工业中心附近的地面水，一般是被视為地球上污染最严重的水；尤其是在环保政策不够落实或根本不存在的开发中国家或第三世界国家更是如此。各种污染源经由各种管道进如溪流、河川、及湖泊－－缺乏足够水处理程序的主要饮用水来源；这种情形对於不了解其危险或无财力使用适当处理方式的人们形成最大的健康威胁。　　在了解所面临的污染源之后，第二件事便是寻找有效的科技来去除它们。我们将考虑－－活性碳吸收蒸馏逆渗透及超微过滤紫外线臭氧卤素树脂杀菌微过滤　　我们必须决定如何应用一种或多种科技的适当系统来满足我们的需要并适於面临的状况。例如使活性碳的系统并不一定有效地去除THM，其设计、容量及系统的品质都是在选择最佳水处理应用时重要的考量。微生物污染处理系统　　处理这类污染必须极為谨慎；首先，这种对健康威胁的状况有许多种，例如旅行到第三世界国家或偏远地区所面临短期接触，即使晶莹透彻的山泉亦可能含有像梨形虫类的寄生虫，目前最实际且有效的处理方式為”净水器”，而依据美国环保署官方的定义必须”去除，杀死或抑制所有的致病的水生微生物” 。特殊的陶瓷微过滤器直接阻隔微生物与胞囊，其中最具效果者為内植高浓度含银化合物以抑制微生物滋长的材料，但却对病毒无效。结合微过滤材料阻隔胞囊，加上含碘树脂以抑制微生物与病毒。含碘树脂并不适合长久使用，因过量的碘或碘化物对某些人可能造成对健康的威胁。　　活性碳只能吸收碘而非碘化物；故假若打算长期使用碘树脂，使用结合碘化物树脂及活性碳是绝对必须的。此类携带式的装备一般都具备一手动的帮浦用来抽水再加以过滤。私人井水及小型郊区供水系统极易遭受微生物污染，為了一般家庭饮水安全，需要更完备的处理方式。不管使用何种处理系统，首要的目标便是使用适当的消毒药剂去除此类污染。建议使用的处理方式有：化学品消毒常用液态氯在水源流出时加入；另外可用定时装置投入乾燥氯到井中。一般水中建议大肠菌类含量不可超过1000/100ml；此外，若有原生动物胞囊存在，则至少要加上精密5微米或更好的滤材。当使用POE加氯消毒时，一般同时使活性碳吸收气味，同时也可去除因氯与有机物结合而產生的THM。紫外线杀菌系统UV 适当的设计与规划用量可几乎100%杀死具备高抵抗力的原生胞囊比外的所有微生物，而处理胞囊须加5微米或更细密的滤材；此外，為了发挥UV的效果，水的浊度必须低於1NTU。本人的极力建议使用此项產品时应配备附加警报与自动断水功能的UV强度监控器。臭氧使用适当的浓度与接触时间，能有效地处理所有的微生物问题，病主可能需要较长接触时间；但是其操作、监控、维护之技术，可能不是一般用户可具备。臭氧器在高湿度地区可能遭遇问题；此外，多餘的臭氧不可释放机体之外，因臭氧易侵蚀金属与塑胶，而且也应避免长期吸入体内。活性碳吸收过滤系统　　活性碳大概是POU水处理技术中最广泛应用，主因是它改善水中口味与气味的能力。活性碳製造的原料包括煤、石油、焦炭、核桃壳、水果桃；教高温缺氧活化后在其表面留下无树恐隙与接触面积。　　1公克活性碳可提供1000㎡的表面接触面积，吸收各种大小的分子颗粒。活性碳可有效去除与减少多种有机化学品，包括多中SOC；其中普遍存在於水中有：苯　　　　　　三卤甲烷三氯乙烯　　　四氯化碳对二氯苯　　　 1,1-二氯乙烯 1,1,1-三氯甲烷　1,2-二氯甲烷　一般而言，活性碳无法有效去除微粒、无机性污染源及微生物。　活性碳滤材的功效决定在於－－碳的种类碳的用量滤材的设计接触时间污染物的种类使用时间与用水处理量水的酸硷值、水温、TDS、浊度　活性碳的主要缺点是细菌的滋长，一旦有机物累积在内便為普遍存在水中少数细菌的食物；即仗少量的细菌被困在滤心中，亦能迅速地滋长扩大。儘管大部份的研究认為言些细菌并不影响大多数人的健康，但仍有专家认為有必要进一步研究深入了解其可能潜在的问题。基本上大家都同意為了避免大量细菌的摄取，最好将水流放30秒后再使用。有些製造商结合银化合物以抑制细菌成长；很不幸地，一些经由可靠化验室的实际使用测结果，这些银化合物既无明显效益亦不可靠，同时要注意的是那些低度的银化合物在一般水流之下并不如大眾所想像能有效杀菌。　　　　在目前市面上有三种不同组成方式的活性碳── 　传统颗粒状粉末组合式高压块状传统颗粒状能有效地处理一般的口味、气味、餘氯及低浓度的卤素有机物；其中有结合杂质过滤材质以防尘粒减低吸收效果并避免穿透，故高浊度的原水最好加装前置杂质过滤。粉末式矩阵滤心使用粉状碳与人造纤维组合，有效地去除餘氯及有机化学物和应粒；唯一缺点是只能放入有限的碳粉。高压并与塑胶材质结合而成一固态硬块；其复杂的组织能确实地与有机杂质接触而有效地排除，而因尘粒造成的穿透现象在块状活性碳不会发生。高品质的块状活性碳去除毒性有机物的能力是其他类似產品所不能相比，然而却较易因尘粒而堵塞，故而在应用时应加装前置5微米杂质过滤器。有些块状活性碳製造者声称其產品能排除细菌及铅；但是基於製造品质稳定性与封环可能的渗漏最好不要依赖此类產品排除细菌。活性碳排除铅的能力仍有许多争议，而此功能机构并不十分楚，何况酸值、硬度、硷度、TDS及其他金属的存在也影响其效果；所以，若不是在定期检视的情形下，我不建议如此应用。蒸馏大家可能都认為蒸馏是大自然的纯化方式，因為太阳不断地蒸发火份，而后再以下或降雪的方式提供我们清新的水源；人类复製此过程，并製造出比大自然的方式更有效率。由将容器内的水加热成水蒸汽后，经过冷却凝结為水；这其中的理论為水中的杂质、TDS、硝酸盐、纳盐、毒性金属及微生物并不随之蒸发而被留置在原来的水中，所以凝结的水汽应是极纯水；这的确是真的，一直到水被更多的毒性有机物污染，有些如THM及TCE具有比水较低的沸点，而与水一同蒸发和被收集，有些较进步的蒸馏器组合了活性碳先行吸收有机物，或者运用分段蒸馏使毒性汽自一特製气孔先行溢出。如此可能污染了空气，而同时仍可能有些污染物无法分离排除。　　　　儘管蒸馏原理单纯仍有其缺点── 　　蒸馏器在传统设计上不易维护及清洁，残留在热水箱中及电热管上的杂物及矿物形成了结垢，不仅难以清除更大大地影响了能源效益与蒸馏效果，蒸馏后的温度给予空气中的细菌再繁衍的机会，如此便造成了一些不便。许多人觉得蒸馏水口感平淡，其主因是因為水中溶氧（造成山泉水甘甜的口感！）在蒸馏过程中被赶跑了；这可用拌方式使空气溶入水中──另一不便之处。蒸馏水耗用大量能源，而且机器昂贵非一般家庭可负担，当能源费用上升时，蒸馏更不受欢迎了。逆渗透饮水系统逆渗透（RO）是在过去40年中最新发展的水处理科技，逆渗透运用合成塑胶的半透膜缓慢地将水与杂质分离，它被肯定為本世纪最伟大的科技成果之一。在应用上，长带状的半透膜精密地夹层在一起后，以一支空心管作中心捲成螺旋形，即一般所谓螺旋式半透膜元件。应用在饮水系统，它一般是5公分直径30公分长。在实际使用的情况下，是放置在一圆柆形容器中（高压容器）以保持整个半透膜表面水压，由此水压假使分子通过半透膜而留下杂质。最令人讶异的效果是留置的杂质会自动地被冲别到污水槽而不致於如一般滤材造成结垢；这是经由运用未透过之水将杂质带走保持半透膜清洁：这也是為适当使用及维护的RO能长久使用而不变质，同时使RO水的成本降低。一般而言，大约有25％的进水被处理纯化成高品质的净水。 RO膜也有它的缺点，它无法独自排除挥发性的有机化学物，如THM、和溶於水的气体如氯气和硫化氢。正因如此，它通都与活性碳结合使用，主要是运用RO去除大部份的杂质再以活性碳吸收，也同时延长活性碳的使用寿命。半透膜亦必须防范水中的浊度、铁、锰及硫化氢，这些都会缩短其寿命；通常加装前置杂质过滤器便能提供足够的保护。但有些特殊情况需要进一步的前置处理，如软化、气曝、除铁等。由於水以分子形态通过半透膜，所以水集结的速度极慢──通常是每24小时处理5到15加仑，因此，需要备储水槽存放纯水，以便随时使用。结合了半透膜，前置杂质过滤器及后置活性碳及储水槽，称之為逆渗透纯水系统。半透膜有多种材质，最常用的细胞膜式CTA、及薄膜式TFC。CTA只能使用在君氯的水源，pH值低於8.5，水不超过30℃，TDS小於1000PPM及至少40磅／平方英吋（2.8公斤／平方公分）的水压条件；如果水中不加氯（如井水）、CTA易受细菌破坏。反之，TFC可不受微生物干扰但会遭餘氯破坏；所以通常都在前置加装活性碳。TFC对恶劣水质具极佳抵抗力，承受pH值到11，43℃的水温，及2000PPM的TDS，但是假成整个过程的水压至少要2Bar。目前本公司正致力於开发业界第一套抗氯的TFC膜──逆渗透科技的极致成果。如此一来，RO系统在未来可以更可靠并易维护，并可直接更换到任何现的系统中。家庭用RO系统有各类桌上型及水槽下型的设计，一般包括了必需的滤材，半透膜及储水装置。為达最佳效果入水水压应该在2.5型6.5Bar之间；假如在水压太低的环境，便应该加装一加压马达以补水压之不足。高品质RO系统可减低短时期内直接微生物污染威胁的风除，或者在定期消毒下更长期地使用。但是，这些系统都不是设计在有细菌污染的水源中长期使用的。设计良好，细心製造的RO系统，期於下列几点原因，可具备更高的价值来代替自来水。过程简单，只需足够的水压；非使用压力马达，否则不须用电。可完全去除或大量地减少各类杂质一悬浮物、胶质、微生物、溶解无机物，毒性金属、放射性污染、天然有机物及毒性合成有机物。上属的系统极容易操作使用，并提供许多只有在其他高科技水处理设备才有的功能及便利。低於每公升$0.03美元的处理成本，是在所高科技水处理產品中最廉价的。结语基於以上的介与说明，已将水污染之来龙去脉与处理方式之比较作了明确的分析。然而，因為水质状况因地区而异，本人建议有关单位著手绘製全国水质图，并依水质现况定期条正，以便民眾作為饮水改善之参考。民眾在考虑改善饮水时，最好寻求专业水质人员之服务，依污染的情形对症下药，以免破了财而不消灾，甚至者更有其他副作用產生，得不偿失。至於水净化科技的发展趋势，已明显地指出以逆渗透分离技术為主的產品将会是未来的主流，在很短的时间内必然会有更多新颖、方便、高效能的產品上市，取代目前市面上混乱而功能不足的滤水器材。全文完作者介绍： Mr. Robert Slovak 美国纽约大学机械与流体力学博士。现任美国水质协会（W.Q.A.）教育委员，為著名之专业教育人才。 1970与其兄成立Water Factory Systems，目前為美国最大之逆渗透设备製造商，為业界之领导者，為国际若石1992年吉隆坡世界大会应邀主讲人。译者介绍：王腾谦先生私立大同工学院电机学士，主修控制与系统规划；美国水质协会与国际包装水协会（IBWA）成员。 1985年在亚洲各国从事饮用水处理工程，目前担任辉麟国际集团腾亚科技事业有限公司总经理，社团法人中华民国净水协会理事长。