加工用水及處理

1、項(xiàng)目四 蔬菜加工前處理任務(wù)1 加工用水及水處理一、加工用水的水質(zhì)要求 水是生產(chǎn)中最重要的原料之一，占85-95。水質(zhì)的好壞，直接影響成品的質(zhì)量。 一、天然水分類(lèi)及其特點(diǎn) （一）地表水 1.分類(lèi) 指地球表面所存積的天然水，包括江水、河水、湖水、水庫(kù)水、池塘水和淺井水等。 2.特點(diǎn) （1）水量豐富，礦物質(zhì)含量較少，硬度為1-8mmol/L。 （2）水質(zhì)不穩(wěn)定，受自然因素影響較大。 （3）污染物主要有黏土、砂、水草、腐殖質(zhì)、昆蟲(chóng)、微生物、無(wú)機(jī)鹽等。 （二）地下水 1.分類(lèi) 包括深井水、泉水和自流井水等。 2.特點(diǎn) （1）水質(zhì)較澄清、水溫較穩(wěn)定。 （2）礦物質(zhì)含量較高，一般含鹽量為100-5000mg

2、/L。硬度為2-10mmol/L，有的高達(dá)10-25mmol/L。 （三）城市自來(lái)水 地表水經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)乃幚砉に?，水質(zhì)達(dá)到一定要求并貯存在水塔中的水。 特點(diǎn) （1）水質(zhì)好且穩(wěn)定，達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)； （2）水處理設(shè)備簡(jiǎn)單，一次性投資??； （3）水價(jià)高，經(jīng)常性費(fèi)用大； （4）注意控制Cl- 、 Fe3+含量及堿度、微生物量。二、水中的雜質(zhì)（一）天然水中雜質(zhì)的分類(lèi) 懸浮物質(zhì) 膠體物質(zhì) 溶解物質(zhì)天然水中雜質(zhì)的特征 1.懸浮雜質(zhì)粒度200nm的雜質(zhì)。危害：沉淀； 影響CO2的溶解； 產(chǎn)品變味、變質(zhì)。2.雜質(zhì) 粒度1-200nm的雜質(zhì)。 無(wú)機(jī)膠體：黏土和硅酸膠體，占多數(shù)； 有機(jī)膠體：高分子物質(zhì)。如腐殖酸、腐

3、殖質(zhì)等。3.水溶性雜質(zhì) 粒度1nm，以分子和離子狀態(tài)存在。（1）溶解氣體：主要O2和CO2，還有H2S、Cl2等，影響碳酸飲料的溶解量并產(chǎn)生異味；（2）溶解鹽類(lèi)：地區(qū)差異很大，構(gòu)成水的硬度和堿度。（三）水的硬度 通常指水中鈣離子和鎂離子鈣離子和鎂離子鹽類(lèi)的總含量。 1.暫時(shí)硬度（碳酸鹽硬度）：主要化學(xué)成分是鈣、鎂的重碳酸鹽，其次是鈣、鎂的碳酸鹽，加熱可分解。 Ca(HCO3)2CaCO3+CO2+H2O Mg(HCO3)2MgCO3+CO2+H2O MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2 2.永久硬度（非碳酸鹽硬度） 水中鈣和鎂的氯化物（CaCl2、MgCl2）、硫酸鹽（CaSO4、MgSO

4、4）、硝酸鹽Ca(NO3)2, Mg(NO3)2等鹽類(lèi)的含量。 3.總硬度：等于暫時(shí)硬度+永久硬度。 Ca2+ Mg2+總硬度= + （mmol/L） 40.08 24.34.水的硬度的表示方法 （1）德國(guó)度（od）：1L水中含有相當(dāng)于10mg的CaO，其硬度即為1個(gè)德國(guó)度（1od）。 （2）美國(guó)度（mg/L）：1L水中含有相當(dāng)于1mg的CaCO3，其硬度即為1個(gè)美國(guó)度。 （3）法國(guó)度（f）：1L水中含有相當(dāng)于10mg的CaCO3，其硬度即為1個(gè)法國(guó)度（1f）。 （4）英國(guó)度（e）：1L水中含有相當(dāng)于14.28 mg的的CaCO3，其硬度即為1個(gè)英國(guó)度（1e）。 5.水的硬度通用單位：mmol

5、/L或d表示。 1mmol/L=2.804德國(guó)度（d）6.飲料用水的水質(zhì)要求：硬度8.5d。 （四）水的堿度 指水中能與H+結(jié)合的OH-, CO3 和HCO3的含量，以mmol/L表示。 OH-的含量：氫氧化物堿度； CO3的含量：碳酸鹽堿度； HCO3的含量：重碳酸鹽堿度； 水中OH-，CO3，HCO3的總含量：水的總堿度。2-2-2-三、加工用水的水質(zhì)要求 符合GB5749-1985生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 生活飲用水的水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng) 目 標(biāo) 準(zhǔn) 感官性 狀 色混濁度臭味肉眼可見(jiàn)物 色度不超過(guò)15度，并不得呈現(xiàn)其他異色不超過(guò)3度，特殊情況下不超過(guò)5度不得有異臭、異味不得含有 生活飲用水的水質(zhì)衛(wèi)

6、生標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng) 目 標(biāo) 準(zhǔn) 化學(xué)指標(biāo)pH 總硬度（以CaCO3計(jì)） 鐵錳銅鋅 揮發(fā)酚類(lèi)（以苯酚計(jì)）陰離子合成洗滌劑 6.5-8.5不超過(guò)450mgL-1不超過(guò)0.3mgL-1不超過(guò)0.1mgL-1不超過(guò)1.0mgL-1不超過(guò)1.0mgL-1不超過(guò)0.002mgL-1不超過(guò)0.3mgL-1 生活飲用水的水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng) 目 標(biāo) 準(zhǔn)毒理學(xué)指標(biāo) 氟化物氰化物砷硒汞鎘鉻鉛 不超過(guò)1.0mgL-1不超過(guò)0.05mgL-1不超過(guò)0.05mgL-1不超過(guò)0.01mgL-1不超過(guò)0.001mgL-1不超過(guò)0.01mgL-1不超過(guò)0.05mgL-1不超過(guò)0.05mgL-1 生活飲用水的水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng) 目 標(biāo) 準(zhǔn)細(xì)

7、菌學(xué)指標(biāo) 細(xì)菌總數(shù)大腸菌數(shù)游離余氯 不超過(guò)100個(gè)/ml不超過(guò)3個(gè)/L在與水接觸30min后應(yīng)不低于0.3mgL-1。集中式給水除出廠(chǎng)水應(yīng)符合上述要求外，管網(wǎng)末梢水應(yīng)不低于0.05 mgL-1 二、加工用水處理 目的： 1.去除固體物質(zhì)，降低硬度和含鹽量； 2.殺滅微生物及排除所含異氣。 程序及方法：先過(guò)濾、軟化，后消毒。一、混凝沉淀（一）混凝 1.定義 指在水中加入某些溶解鹽類(lèi)，使水中的細(xì)小懸浮物或膠體微?；ハ辔浇Y(jié)合而成較大顆粒，從水中沉淀下來(lái)的過(guò)程。 2.原理 中和電荷，破壞了膠體的穩(wěn)定性。（二）混凝劑 1.明礬 明礬是硫酸鉀鋁KAl(SO4)212H2O或K2SO4Al2(SO4)32

8、4H2O，是一種復(fù)鹽。（1）原理 Al2(SO4)32Al3+ + 3SO42- Al3+ + H2OAl(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2OAl(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2OAl(OH)3+ H+ （2）注意事項(xiàng) 水的pH值：6.5-7.5（中性范圍）水溫：25 -35； 攪拌：剛開(kāi)始，應(yīng)快速攪拌；當(dāng)絮凝物開(kāi)始形成，不宜快速攪拌；用量：一般為0.001-0.002。 2.硫酸鋁 Al2(SO4)3（1）原理： 同明礬 （2）注意事項(xiàng) pH：6.5-7.5，通過(guò)加CaO調(diào)節(jié)酸堿性；CaO的加量：每投1mg/L Al2(SO4)3需加0.5mg/L 石灰（C

9、aO）。 有效劑量：Al2(SO4)3.18H2O為20100mg/L. 3.堿式氯化鋁（PAC），又稱(chēng)羥基氯化鋁或聚合氯化鋁，分子式為：Al2(OH)nCl6-nm，其中n=1-5，m10。（1）原理 由于羥基的架橋作用而和鋁離子生成多核絡(luò)合物，并帶有大量正電荷，能有效地吸附水中帶有負(fù)電荷的膠粒，電荷彼此被中和，因而與吸附的污物一起形成大的凝聚體而沉淀被除去。 （2）注意事項(xiàng) pH值：6-8； 溫度：20 -30； 用量：一般為0.005-0.01。 4.鐵鹽 常用的是硫酸亞鐵，俗稱(chēng)綠礬（FeSO4H2O），也用氯化鐵（FeCl36H2O）和硫酸鐵Fe(SO4)3。（1）原理FeSO4+Ca

10、(HCO3)2Fe(OH)2+CaSO4+CO2 4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3 Fe2(SO4)3+3Ca(HCO3)22Fe(OH)3+3CaSO4 +6CO2 （2）注意事項(xiàng) pH值：8.0； 用量：一般為0.05-0.25mmol/L，相當(dāng)于14-70mg/L。（三）助凝劑 1.定義 提高混凝效果，加速沉淀的一些輔助藥劑。 2.種類(lèi) 活性硅酸 、 海藻酸鈉 、 羧甲基纖維素鈉（CMC）、 聚丙烯酰胺（PMA）、聚丙烯和聚丙烯胺等化學(xué)合成的高分子助凝劑 （四）混凝條件的確定 1.原水的狀況，包括水的溫度、pH值及其他物理、化學(xué)性質(zhì)； 2.混凝劑的性狀及添加量； 3.助凝

11、劑的性狀及添加量； 4.混凝沉淀的裝置； 5.混凝沉淀工藝（包括混凝劑、助凝劑等的添加順序、攪拌強(qiáng)度及時(shí)間等。） 二、水的過(guò)濾 （一）原理 原水通過(guò)粒狀濾料層時(shí)，其中一些懸浮物和膠體物質(zhì)被截留在孔隙中或介質(zhì)表面上，這種通過(guò)粒狀介質(zhì)層分離不溶性雜質(zhì)的方法 。 1.阻力截留 當(dāng)原水由上而下流過(guò)介質(zhì)（也稱(chēng)濾料）時(shí)，直徑較大的懸浮雜質(zhì)首先被截留在介質(zhì)孔隙間，使過(guò)濾介質(zhì)表面濾層的孔隙越來(lái)越小，從而攔截住更多的雜質(zhì)，以致于在濾層表面逐漸形成一層主要由截留的顆粒組成的膜狀濾層，這層濾層同時(shí)也起到過(guò)濾作用。 2.重力沉降 介質(zhì)及其濾層有較大的沉淀面積。當(dāng)原水流經(jīng)過(guò)濾層時(shí)，水中的懸浮物因重力作用不斷地沉降到濾料

12、顆粒的外表面上。3.接觸凝聚 過(guò)濾介質(zhì)表面事先已吸附的帶電物質(zhì)也有吸附作用，當(dāng)原水流經(jīng)時(shí)，水中微小的懸浮物、膠體及微生物因與其接觸，可能被吸附，從而達(dá)到除去水中雜質(zhì)的目的。 過(guò)濾：為生產(chǎn)清水的過(guò)程； 沖洗（反沖或反洗）：沖洗掉濾料表面的污物，使之恢復(fù)過(guò)濾能力的過(guò)程。（三）過(guò)濾介質(zhì) 1.具備的條件 足夠的化學(xué)穩(wěn)定性； 足夠的機(jī)械強(qiáng)度； 過(guò)濾時(shí)不溶于水； 不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。 2.常見(jiàn)的過(guò)濾介質(zhì) 砂、石英砂、磁鐵礦石、石頭、無(wú)煙煤、活性炭、玻璃纖維、棉花、絹布、石榴石、石棉板、燒結(jié)材料以及人工合成高分子物質(zhì)等。 （四）過(guò)濾方式1.池式過(guò)濾 指將過(guò)濾介質(zhì)即濾料填于池中的過(guò)濾形式。 （1）過(guò)濾介質(zhì)：

13、砂、石英砂、石頭、無(wú)煙煤、磁鐵礦、石榴石等。 （2） 單層濾池：細(xì)砂、粗砂、砂石層、小卵石、大卵石（由上到下），總厚度60-70cm。未充分利用，使用周期短。 雙層濾池：用相對(duì)體積質(zhì)量輕而顆粒大的無(wú)煙煤代替細(xì)砂層。 三層濾池：最下層加上粒徑更小、密度大的石榴石、磁鐵礦石（懸浮物穿透得更深，增加吸附表面積，發(fā)揮濾層的吸附能力）。（3） 對(duì)濾池經(jīng)常進(jìn)行清洗，使濾料吸附的懸浮物等雜質(zhì)剝離下來(lái)以?xún)艋癁V料和恢復(fù)產(chǎn)水能力。 （4）特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 構(gòu)造簡(jiǎn)單，處理能力大。 除去大部分懸浮物、膠體及微生物。 缺點(diǎn) 病原體不能被去除，需進(jìn)一步消毒或過(guò)濾，如用砂芯棒進(jìn)行精濾等。 2.砂濾棒過(guò)濾器 （1）定義 利用多孔陶

14、瓷濾棒（砂濾芯）的作用，除去已處理水中殘存微細(xì)雜質(zhì)及大多數(shù)微生物。 （2）砂濾棒 用細(xì)微顆粒的硅藻土和骨灰等可燃性物質(zhì)，成型后在高溫下焙燒而成，其濾孔直徑一般為0.002-0.004mm。濾出的水，可基本無(wú)菌，符合國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。（4）砂濾棒形式棒狀：我國(guó) 板狀：日本 （5）砂濾棒過(guò)濾器結(jié)構(gòu) 外殼：用鋁合金鑄成鍋形的密封容器，分上下兩層，中間以隔板隔開(kāi)，隔板上（或下）為待濾水。 內(nèi)層：容器內(nèi)安裝一根至數(shù)十根砂濾棒。 （5） 砂濾棒使用前需消毒，一般用75酒精或0.25新潔爾滅，或10漂白粉； 操作壓力正常； 使用一段時(shí)間需清洗。3.活性炭過(guò)濾 （1）特性 活性炭具有多孔性，可以吸附異味，去除各

15、種雜質(zhì)。 在用氯破壞水中的有機(jī)物、殺滅微生物時(shí)，以活性炭作為余氯的吸附劑是最適宜的。 （2）原理 Cl2 + H2OHCl + O C + OCO2或氧化有機(jī)物（3）使用注意事項(xiàng) 使用一段時(shí)間后就需要進(jìn)行清洗再生；活恬炭具有腐蝕性，用鐵制容器裝活性炭時(shí)要涂上防腐蝕涂料。4.其他過(guò)濾裝置 （1）鈦棒過(guò)濾器 鈦棒過(guò)濾器的過(guò)濾原理與砂濾棒類(lèi)似，不同之處在于用來(lái)燒結(jié)的原材料不同。鈦棒的優(yōu)點(diǎn)是處理量大，不易破裂，可以做反沖清洗處理。（2） 又稱(chēng)線(xiàn)繞式蜂房芯過(guò)濾器，過(guò)濾層是用各種化學(xué)纖維線(xiàn)纏繞而成的中空管狀過(guò)濾器，這種過(guò)濾器對(duì)去除膠體物質(zhì)及除鐵有很好的效果。（3）大孔離子吸附樹(shù)脂過(guò)濾器 是一種不溶于水的球

16、狀大孔聚合物，能利用吸附-解吸作用達(dá)到物理分離凈化的目的。不僅可以吸附有機(jī)大分子，而且具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，易于再生，可反復(fù)使用。l(一一) 石灰軟化法石灰軟化法l 在水中加入石灰等化學(xué)藥劑，在不加熱的條件下除去水中的Ca2+、Mg2+ ，降低水的硬度，達(dá)到水質(zhì)軟化的目的。l 石灰軟化法軟化法適合于碳酸鹽硬度較高。l 包括石灰軟化法、石灰純堿軟化法和石灰-純堿-磷酸三鈉軟化法。 (二二) 離子交換法離子交換法l1. 原理原理 l2. 再生再生 l( (三三) ) 反滲透法反滲透法-簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng) RORO l1.原理原理 如果在濃溶液一側(cè)施加一個(gè)大于滲透壓的壓力時(shí)，溶劑就會(huì)由濃溶液一側(cè)通過(guò)

17、半透膜進(jìn)入稀溶液中，這種現(xiàn)象稱(chēng)為反滲透。 反滲透作用的結(jié)果是，使?jié)馊芤鹤兊酶鼭?，稀溶液變得更稀，最終達(dá)到脫鹽。 l2反滲透膜的性能 表1 反滲透膜對(duì)雜質(zhì)的去除能力離子去除率/%離子去除率/%離子(或雜質(zhì))去除率/%Mn2+9599SO42-9099NO2-5075Al3+9599CO32-8095BO2-3050Ca2+9299PO43-9099微粒99Mg2+9299F-8595細(xì)菌99Na+7595HCO3-8095有機(jī)物99K+7593Cl-8095相對(duì)(分子質(zhì)量300)NH4-7090SiO2-7590l3反滲透器對(duì)水質(zhì)的要求表2 反滲透器進(jìn)口水的水質(zhì)要求項(xiàng) 目取 樣 點(diǎn)聚酰胺中空纖維

18、膜卷式醋酸纖維膜水溫/反滲透進(jìn)口20352030pH值反滲透進(jìn)口41146濁度/度反滲透進(jìn)口0.51污染指數(shù)/FI反滲透進(jìn)口35余氯/mgL-1反滲透進(jìn)口0.10.20.5電學(xué)耗氧量(COD、Mn)/mgL-1反滲透進(jìn)口22Fe/mgL-1反滲透進(jìn)口0.10.1(Ca2+ ,SO42-)/molL-1濃縮水10-410-4l(四四) 電滲析法電滲析法1原理原理 電滲析是通過(guò)離子交換膜電滲析是通過(guò)離子交換膜把溶液中的溶質(zhì)把溶液中的溶質(zhì)(鹽分鹽分)分離出來(lái)分離出來(lái)。以電位差為推動(dòng)力，利用電解質(zhì)以電位差為推動(dòng)力，利用電解質(zhì)離子的選擇性傳遞離子的選擇性傳遞，使膜透過(guò)電使膜透過(guò)電解質(zhì)離子解質(zhì)離子，把非電解質(zhì)大分子物把非電解質(zhì)大分子物質(zhì)截留下來(lái)的原理進(jìn)行的質(zhì)截留下來(lái)的原理進(jìn)行的。 2電滲析器對(duì)原水的水質(zhì)要求電滲析器對(duì)原水的水質(zhì)要求 混濁度混濁度宜小于宜小于 2 2/L/L，以免雜質(zhì)影響，以免雜質(zhì)影響膜的壽命膜的壽命； 化學(xué)化學(xué)耗氧量耗氧量不得超過(guò)不得超過(guò) 3mg/L 3mg/L，以避免，以避免水中有機(jī)物對(duì)膜的污染水中有機(jī)物對(duì)膜的污染； 游離性游離性余氯余氯不得大于不得大于 0