陳杰明 朱吉興 皮小春 王利仁

佛山市順德區(qū)阿波羅環(huán)保器材有限公司 廣東佛山 528300

1 引言

飲用水處理裝置是以符合GB 5749-2006要求的市政自來(lái)水或其他集中式供水為原水，由一個(gè)或若干個(gè)飲用水處理內(nèi)芯組成的能改善水質(zhì)的系統(tǒng)。中國(guó)和美國(guó)對(duì)于市政飲用水都有強(qiáng)制執(zhí)行的法規(guī)，中國(guó)由GB 5749-2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范，美國(guó)由National Primary Drinking Water Regulations和National Secondary Drinking Water Regulations進(jìn)行規(guī)范。但以上法規(guī)是針對(duì)市政飲用水生產(chǎn)廠家的出水水質(zhì)和管網(wǎng)末梢進(jìn)行要求，而人們?cè)谌粘Ｊ褂眠^(guò)程中，飲用水經(jīng)過(guò)管道運(yùn)輸至千萬(wàn)家庭，再到人們飲用，這個(gè)過(guò)程的水質(zhì)很難實(shí)行監(jiān)控，從而使家用飲用水處理裝置進(jìn)入尋常百姓家，以保證人們的飲水更加安全、健康。本文清楚闡明了中美標(biāo)準(zhǔn)差異，明確產(chǎn)品適用市場(chǎng)的不同要求，以提升凈水市場(chǎng)產(chǎn)品的軟實(shí)力。

2 飲用水處理裝置的規(guī)范

美國(guó)在1973年制定第一份飲用水處理裝置標(biāo)準(zhǔn)，比中國(guó)早25年，并且持續(xù)完善標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)雖然起步較晚，但是對(duì)于指標(biāo)要求的設(shè)計(jì)很全面，兩國(guó)標(biāo)準(zhǔn)均涉及到飲用水處理裝置從生產(chǎn)到用戶使用的整個(gè)流程，標(biāo)準(zhǔn)都明確規(guī)定了設(shè)備材料、設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行方面的最低要求，實(shí)現(xiàn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，保障用戶安全。NSF/ANSI 42-2018 Drinking Water Treatment Units - Aesthetic Effects是美國(guó)飲用水處理裝置的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，作為代表與中國(guó)的GB/T 30307-2013《家用和類(lèi)似用途飲用水處理裝置》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，表1中列明中國(guó)和美國(guó)對(duì)飲用水處理裝置的技術(shù)要求比對(duì)，本文進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能、衛(wèi)生安全、一般使用性能要求測(cè)試比對(duì)。

表1 中國(guó)和美國(guó)對(duì)飲用水處理裝置技術(shù)要求比對(duì)

3 結(jié)構(gòu)性能比對(duì)

在中美兩國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中，濾芯均要求便于更換及維護(hù)，且管道牢固。美國(guó)提出凈水口呈向下方向安裝，凈水出口底部邊緣應(yīng)高于廢水容器溢流邊緣51 mm，需要做好防護(hù)裝置并且凈水口與防護(hù)裝置之間縫隙要便于清潔，防止使用人員直接接觸或者雜質(zhì)進(jìn)入凈水口，從而污染飲用水。

中國(guó)將飲用水處理裝置分成4類(lèi)，分別是整機(jī)、敞開(kāi)式飲用水處理裝置、金屬承壓容器和非金屬承壓容器，實(shí)際生活中供水管道壓力會(huì)因樓層、時(shí)段等因素產(chǎn)生變化，對(duì)飲用水處理裝置結(jié)構(gòu)安全的評(píng)價(jià)，實(shí)質(zhì)上是對(duì)飲水用處理裝置所用材料及部件質(zhì)量（力學(xué)方面）的綜合評(píng)價(jià)，主要體現(xiàn)在靜水壓力、循環(huán)壓力、破裂壓力試驗(yàn)[1]。美國(guó)根據(jù)飲用水處理裝置的大小、類(lèi)型等進(jìn)行細(xì)化分為10類(lèi)，測(cè)試包括靜水壓力和循環(huán)壓力試驗(yàn)，無(wú)需測(cè)試破裂壓力試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后檢查產(chǎn)品是否發(fā)生形變或漏水。圖1為結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的測(cè)試裝置示意圖。

圖1 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)裝置

3.1 靜水壓力試驗(yàn)

靜水壓力試驗(yàn)方法為通入13℃～24℃溫度下的水，將待測(cè)設(shè)備的空氣全部沖出來(lái)，壓力以一定的速度進(jìn)行提升，升到表2指定的試驗(yàn)壓力，保持15 min。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的靜水壓力試驗(yàn)指標(biāo)嚴(yán)格于中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求，表2中列出中國(guó)和美國(guó)靜水壓力試驗(yàn)方法要求，應(yīng)選擇表格中所提供的較大的壓力值進(jìn)行測(cè)試。

表2 靜水壓力試驗(yàn)方法比對(duì)

3.2 循環(huán)壓力試驗(yàn)

中國(guó)對(duì)敞開(kāi)式飲用水處理裝置的要求會(huì)高于美國(guó)，其他類(lèi)型飲用水處理裝置是一樣的測(cè)試條件。通入（20±3）℃溫度下的水，將待測(cè)裝置的空氣全部沖出來(lái)，壓力在一定時(shí)間內(nèi)升到表3指定的試驗(yàn)壓力，在進(jìn)行下一次壓力循環(huán)之前，待測(cè)試系統(tǒng)的壓力回歸到＜0.014 MPa，在試驗(yàn)周期期間內(nèi)定期檢查系統(tǒng)的密封性。表3中列出了中國(guó)和美國(guó)循環(huán)壓力試驗(yàn)方法比對(duì)，表格中提供選項(xiàng)應(yīng)選擇較大的壓力進(jìn)行測(cè)試。

表3 循環(huán)壓力試驗(yàn)方法比對(duì)

3.3 破裂壓力試驗(yàn)

中國(guó)對(duì)非金屬承壓容器需要進(jìn)行破裂壓力測(cè)試做了明確要求，測(cè)試方法為通入13℃～24℃溫度下的水，將待測(cè)設(shè)備的空氣全部沖出來(lái)，壓力以≤0.4 MPa/s的速度進(jìn)行提升，在70 s內(nèi)達(dá)到最高工作壓力的4倍或2.76 MPa，兩者選擇較大的壓力為破裂壓力值，壓力保持5 s后再進(jìn)行泄壓。檢查待測(cè)設(shè)備是否出現(xiàn)破裂、漏水、形變等現(xiàn)象，其他飲用水處理裝置不作要求。美國(guó)對(duì)破裂壓力試驗(yàn)不作要求。

4 衛(wèi)生安全

中國(guó)法規(guī)要求家用和類(lèi)似用途飲用水處理處置中與水接觸材料及部件需要符合《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料衛(wèi)生安全評(píng)價(jià)規(guī)范》，整機(jī)需要符合《生活飲用水水質(zhì)處理器衛(wèi)生安全與功能評(píng)價(jià)規(guī)范》，飲用水處理劑需要符合GB/T 17218《飲用水化學(xué)處理劑衛(wèi)生安全性評(píng)價(jià)》，中國(guó)的涉水產(chǎn)品衛(wèi)生許可制度為行業(yè)設(shè)立了準(zhǔn)入門(mén)檻，確保了產(chǎn)品的安全及基本功能[2]。美國(guó)同樣有萃取試驗(yàn)，針對(duì)金屬元素、靶向有機(jī)化合物、非靶向的有機(jī)化合物進(jìn)行評(píng)價(jià)，在認(rèn)證之前都需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行萃取試驗(yàn)，符合要求后才能開(kāi)始進(jìn)行認(rèn)證項(xiàng)目的開(kāi)展。

4.1 中國(guó)衛(wèi)生安全要求

浸泡水需要采用蒸餾水或去離子水，電導(dǎo)率要求＜2 μS/cm，通過(guò)調(diào)試，浸泡水符合pH：8；硬度：100 mg/L；有效氯：2 mg/L的指標(biāo)。檢測(cè)依據(jù)是GB/T 5750《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》。

4.1.1 飲用水處理裝置

使用市政自來(lái)水連續(xù)沖洗產(chǎn)品30 min，然后用浸泡水立即進(jìn)行浸泡，兩端用包有聚四氟乙烯薄膜的干凈木塞或橡膠塞緊，在25℃±5℃避光的條件下浸泡24 h±1 h，對(duì)空白浸泡水及產(chǎn)品浸泡水進(jìn)行檢測(cè)。表4中列出浸泡試驗(yàn)基本和增測(cè)項(xiàng)目的衛(wèi)生要求，1～16項(xiàng)為基本項(xiàng)目需要全檢，17～36項(xiàng)為增測(cè)項(xiàng)目可以根據(jù)裝置的材質(zhì)及材料進(jìn)行選擇。

表4 浸泡試驗(yàn)基本和增測(cè)項(xiàng)目的衛(wèi)生要求

4.1.2 與飲用水接觸的防護(hù)材料

用自來(lái)水沖洗干凈試樣涂層片，立即在密閉、避光25℃±5℃溫度下進(jìn)行浸泡，于浸泡后1、3、5、10、20和30天收集全部的浸泡水，用于檢測(cè)分析空白浸泡水及產(chǎn)品浸泡水溶出污染物濃度的衰減情況，第30天的浸泡水中污染物濃度用于評(píng)價(jià)是否符合衛(wèi)生要求。如表4中列出的衛(wèi)生要求。

4.1.3 生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的衛(wèi)生毒理學(xué)評(píng)價(jià)程序及方法

根據(jù)在水中溶出物質(zhì)的不同濃度，分為四個(gè)水平并對(duì)應(yīng)不同的測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行毒理學(xué)評(píng)價(jià)，表5中列出毒理學(xué)試驗(yàn)項(xiàng)目及結(jié)果評(píng)價(jià)。

表5 毒理學(xué)試驗(yàn)項(xiàng)目及結(jié)果評(píng)價(jià)

4.2 美國(guó)萃取試驗(yàn)

測(cè)試用水需要采用當(dāng)?shù)刈詠?lái)水，通過(guò)調(diào)試測(cè)試用水符合pH：6.75±0.25；總?cè)芙夤腆w：（50±5）mg/L；有效游離氯：（0.5±0.05）mg/L；溫度：（23±2）℃的指標(biāo)。在0.34 MPa壓力下通水，按照制造商要求進(jìn)行沖洗，通入測(cè)試用水在（23±2）℃溫度下，浸泡24 h。需要重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)3次，得到3份2 L水樣，混合后進(jìn)行金屬元素、靶向化合物、非靶向化合物檢測(cè)，需要用測(cè)試用水作為空白，如有檢出有目標(biāo)物濃度，需要扣除空白濃度。

4.2.1 金屬元素測(cè)試要求

檢測(cè)依據(jù)是采用EPA 200.8電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定水體與廢物中的微量元素能滿足14種金屬元素測(cè)定，也可以采用EPA 200.7電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定水和廢物中的金屬和微量元素標(biāo)準(zhǔn)，或者采用EPA 200.9恒溫石墨爐原子吸收法測(cè)定金屬和微量元素標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室情況進(jìn)行選擇測(cè)試方法，表6中列出金屬元素的指標(biāo)要求。

表6 金屬元素指標(biāo)要求

4.2.2 靶向化合物測(cè)試要求

半揮發(fā)性有機(jī)物（SVOC）的檢測(cè)依據(jù)是采用EPA 525.2飲用水中的有機(jī)化合物測(cè)定液-固萃取毛細(xì)管氣相色譜法質(zhì)譜分析標(biāo)準(zhǔn)能滿足36種SVOC測(cè)定，也可以選擇EPA 528固相萃取和毛細(xì)管柱氣相色譜/質(zhì)譜測(cè)定飲用水中的酚類(lèi)、EPA 625用氣相色譜/質(zhì)譜法分析在特制罐中收集的空氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物的測(cè)定、EPA 521固相萃取-毛細(xì)管柱氣相色譜-大容量進(jìn)樣-化學(xué)電離串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定飲用水中亞硝胺標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的條件選擇測(cè)試方法。

揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）檢測(cè)依據(jù)是采用EPA 524.2毛細(xì)管柱氣相色譜/質(zhì)譜法測(cè)定水中可吹掃的有機(jī)化合物標(biāo)準(zhǔn)能夠滿足63種VOC測(cè)定，除了丙烯腈以外，其他也可以選用EPA 524.3毛細(xì)管柱氣相色譜/質(zhì)譜法測(cè)定水中可吹掃的有機(jī)化合物標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的條件選擇測(cè)試方法。表7中列出靶向化合物指標(biāo)要求，1～36項(xiàng)為SVOC限值要求，37～99項(xiàng)為VOC限值要求。

4.2.3 非靶向化合物測(cè)試要求

通過(guò)特定配方審查之后確定有需要的，對(duì)產(chǎn)品部件進(jìn)行VOC、SVOC分析，包括全范圍質(zhì)譜庫(kù)，以監(jiān)測(cè)非靶向化合物。利用譜庫(kù)檢索“匹配度”對(duì)未知物進(jìn)行最佳匹配度定性，可以使用總離子峰面積與相近的已知濃度的物質(zhì)進(jìn)行濃度估算（半定量），應(yīng)報(bào)告≥3.0 ppb濃度所檢測(cè)到所有TIC，采用NIST 2007或最新的譜庫(kù)進(jìn)行檢索。針對(duì)未知的化合物進(jìn)行排查，經(jīng)過(guò)一系列排查重復(fù)檢查譜庫(kù)、反饋給制造商提供更多信息、配方復(fù)查成分及副產(chǎn)物等，仍無(wú)法識(shí)別的，產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)要求可以不予考慮。

美國(guó)通過(guò)GC/MS可以直接監(jiān)測(cè)產(chǎn)品中非靶向化合物，這樣能夠更加全面的監(jiān)控樣品的安全性，比中國(guó)更加完善。

5 一般使用性能要求

一般使用性能要求中，中國(guó)僅對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行最低要求，其他都不作限制，美國(guó)對(duì)于飲用水處理裝置的設(shè)計(jì)提出更多的硬性指標(biāo)，也可更好服務(wù)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

兩國(guó)測(cè)試試驗(yàn)裝置原理相同，通過(guò)攪拌添加污染物得到測(cè)試用水，在一定壓力下輸送至待測(cè)裝置，測(cè)試進(jìn)水污染物濃度和出水污染物濃度，通過(guò)計(jì)算得到凈化效率。圖2為試驗(yàn)裝置示意圖。

表7 靶向化合物指標(biāo)要求

圖2 試驗(yàn)裝置

5.1 凈水流量試驗(yàn)

凈水流量是指在整個(gè)額定總凈水量過(guò)程中都能達(dá)到的標(biāo)稱流量，在符合試驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì)要求下進(jìn)行凈水流量試驗(yàn)。表8中列出了中國(guó)和美國(guó)測(cè)試凈水流量試驗(yàn)的方法要求。

5.2 額定總凈水量試驗(yàn)

美國(guó)額定總凈水量是由制造商進(jìn)行規(guī)定，在功能測(cè)試上進(jìn)行驗(yàn)證，不單獨(dú)進(jìn)行測(cè)試。中國(guó)對(duì)額定總凈水量試驗(yàn)進(jìn)行了明確規(guī)定。

其測(cè)試方法為按照制造商說(shuō)明對(duì)飲用水處理裝置進(jìn)行沖洗，完成后通入市政自來(lái)水，在達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)額定總凈水量的0%、25%、50%、75%、100%時(shí)，進(jìn)行化合物的加標(biāo)試驗(yàn)。一般分為純凈水處理器（包括：反滲透凈水器、納濾凈水器、電滲析凈水器、蒸餾凈水器）和一般水質(zhì)處理器（包括：活性炭、膜過(guò)濾、另加消毒組件），根據(jù)具體條件和需求進(jìn)行確認(rèn)化合物的加標(biāo)項(xiàng)目，并且在額定總凈水量下去除率均達(dá)到要求，表9中列出不同飲用水處理裝置針對(duì)不同的化合物進(jìn)行加標(biāo)試驗(yàn)。

表8 凈水流量試驗(yàn)方法要求比對(duì)

表9 中國(guó)額定總凈水量試驗(yàn)方法

5.3 其他

（1）中國(guó)規(guī)定凈水水質(zhì)符合GB 5749標(biāo)準(zhǔn)要求，在運(yùn)行中噪聲≤65 dB（A），控制裝置靈敏可靠具有自動(dòng)保護(hù)和控制功能。

（2）美國(guó)針對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行了規(guī)定，表10為美國(guó)最低使用要求。

表10 美國(guó)最低使用要求

6 討論

（1）在結(jié)構(gòu)性能測(cè)試方法上，美國(guó)根據(jù)飲用水處理裝置的類(lèi)型和大小來(lái)制定承壓能力，裝置越大承壓能力也相應(yīng)提高。中國(guó)可以借鑒這種承壓能力評(píng)估方法，拓展現(xiàn)有承壓測(cè)試方法，并且對(duì)大型飲用水處理裝置加嚴(yán)要求。

（2）在衛(wèi)生安全測(cè)試上，中國(guó)覆蓋污染物種類(lèi)比較全面，而美國(guó)針對(duì)金屬和有機(jī)物，特別是有機(jī)物數(shù)量非常多，并且對(duì)污染物做了深度研究，不斷調(diào)整指標(biāo)。如：鋁元素、銅元素、鋇元素等，在微量攝入的條件下對(duì)人體是有益的，中國(guó)可以考慮適當(dāng)放寬指標(biāo)。

（3）在一般使用性能要求上，中國(guó)對(duì)使用性能要求進(jìn)行詳盡的說(shuō)明，從側(cè)面上看，各類(lèi)型的飲用水處理裝置都有污染物去除功能，保證產(chǎn)品的安全和基本功能。在這基礎(chǔ)上可以借鑒美國(guó)，考慮增加對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求，從而使流向市場(chǎng)的產(chǎn)品更加規(guī)范化。

（4）本文沒(méi)有對(duì)特殊使用性能要求展開(kāi)討論，目前美國(guó)在有性能指示（PID）的情況下要求達(dá)到額定總凈水量的120%，在沒(méi)有性能指示（PID）的情況下要求達(dá)到額定總凈水量的200%。中國(guó)對(duì)于特殊使用性能按照額定總凈水量100%進(jìn)行測(cè)試，后續(xù)仍有理念創(chuàng)新的空間。

目前生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料衛(wèi)生安全評(píng)價(jià)、生活飲用水水質(zhì)處理器衛(wèi)生安全與功能評(píng)價(jià)等標(biāo)準(zhǔn)已提交報(bào)批稿，在此版標(biāo)準(zhǔn)中增加了有機(jī)污染物、激素等監(jiān)控，刪除色度、pH、COD、顆粒物析出等指標(biāo)，但是出水水質(zhì)也應(yīng)該符合GB 5749標(biāo)準(zhǔn)要求。隨著我國(guó)科學(xué)的進(jìn)步，技術(shù)迭代，很多技術(shù)指標(biāo)都可以得到控制，逐步收窄監(jiān)控的種類(lèi)，并進(jìn)行更深入的研究。近期GB/T 30306和GB/T 30307、GB 34914的標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)進(jìn)行修訂，筆者將繼續(xù)研究探討。