C 第二章 軟飲料用水及水處理2015.1.10

第二章軟飲料用水及水處理2/1/20231第一節(jié)軟飲料用水概述

2/1/20232（一）地表水來源：地表水包括河水、江水、湖水、水庫水、池塘水、淺井水等。特點：水量豐富，礦物質(zhì)含量低，硬度一般為1~8mmol/L；水質(zhì)波動大；易遭受污染。一、水源的分類及特點2/1/20233（二）地下水

來源：深井水、泉水、自流井水等。特點：水質(zhì)較清，水溫較穩(wěn)定，但礦物質(zhì)含量較高，一般不易遭受污染。

含鹽量為100~5000mg/L,硬度為2~10mmol/L2/1/202342/1/20235來源：主要指地表水或地下水經(jīng)過適當(dāng)?shù)乃幚砉に?，水質(zhì)達到要求并貯存在水塔中的水。

特點：水質(zhì)好且穩(wěn)定，達到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

使用時注意Cl－、Fe3＋含量及堿度、微生物含量

（三）城市自來水2/1/20236二、水中的雜質(zhì)及其對飲料生產(chǎn)的影響

2/1/20237

天然水中的雜質(zhì)分三類：溶解物質(zhì)d<1nm膠體物質(zhì)1nm<d<200nm懸浮物質(zhì)d>200nm2/1/202381、懸浮物質(zhì)

懸浮雜質(zhì)主要是泥土、砂粒之類的無機物質(zhì)、也有浮游生物及微生物等。

影響：產(chǎn)生沉淀、影響CO2的溶解、變味變質(zhì)2、膠體物質(zhì)

多為包括黏土性無機膠體和高分子有機膠體影響：無機膠體產(chǎn)生使水質(zhì)和飲料產(chǎn)生混濁，有機膠體使飲料帶色。3、溶解物質(zhì)

以分子和離子形態(tài)存在，溶解物質(zhì)主要是溶解性氣體、溶解鹽類和其他有機物

影響：影響CO2的溶解，產(chǎn)生異味，影響色澤2/1/20239三、軟飲料用水的水質(zhì)要求

首先要符合GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生要求、生活飲用水水源水質(zhì)衛(wèi)生要求、集中式供水單位衛(wèi)生要求、二次供水衛(wèi)生要求、涉及生活飲用水衛(wèi)生安全產(chǎn)品衛(wèi)生要求、水質(zhì)監(jiān)測和檢驗方法。

其次須符合GB1079-1989《軟飲料用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》

2/1/202310項目名稱GB5749-2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB1079-1989軟飲料用水標(biāo)準(zhǔn)濁度/度＜3＜2色度/度＜15＜5味及臭無異臭、無異味無臭無味總固形物/（mg/L）＜1000＜500總硬度（以CaCO3計（mg/L）＜450＜100鐵（以Fe計）/（mg/L）＜0.3＜0.1錳（以Mn計）/（mg/L）＜0.1＜0.1高錳酸鉀消耗量/（mg/L）＜3＜10總堿度（以CaCO3計）/（mg/L）＜50游離氯/（mg/L）0.3～0.02＜0.1細菌總數(shù)/（個/ml）＜100＜100大腸菌群/（個/L）不得檢出不得檢出致病菌不得檢出2/1/202311第二節(jié)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的主要指標(biāo)2/1/202312有機物溶解氧堿度濁度微生物臭和味硬度鐵錳離子水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)主要指標(biāo)2/1/202313一、濁度

定義：濁度又稱混濁度，表示水中懸浮物對光線透過時的阻礙程度。一般將1L蒸餾水中含有1mgSiO2時的濁度規(guī)定為1度。

成因：原水中所含的雜質(zhì)是發(fā)生水混濁的主要原因，導(dǎo)致水混濁的主要雜質(zhì)是懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)。季節(jié)和供水途徑的變化，都有可能因原水中所含雜質(zhì)而產(chǎn)生混濁現(xiàn)象。

2/1/202314

影響：濁度高時，能保護微生物免受消毒作用，同時能刺激細菌的繁殖。因此在水消毒過程中，濁度低時才能保證其消毒效果。會使人感到厭惡。

措施：飲料廠必須注意原水的濁度變化，同時根據(jù)水質(zhì)情況，采用凝聚、沉降或過濾、氯化等方法去除雜質(zhì)。2/1/202315二、臭和味：要求：軟飲料用水應(yīng)當(dāng)無臭和無味。成因：a水臭的產(chǎn)生主要是有機物的存在，某些水臭是生物活性增加的表現(xiàn)，有些則是工業(yè)污染造成的。b水的異味主要是來自無機物。c氯化過程出現(xiàn)余氯氣味d硫磺、甲烷等物質(zhì)使水產(chǎn)生異味。2/1/202316影響：

a影響飲料的滋味和氣味。

b有時促使飲料產(chǎn)生沉淀。措施：進行脫臭和除味處理。由氣體引起的可采取脫氣方式，由還原物質(zhì)引起的用氯和臭氧進行氧化。由金屬離子引起的可采用離子交換等方法處理?；钚蕴课绞切兄行У姆椒?。2/1/202317三、硬度

定義：水的硬度是指水對于肥皂的離子沉淀能力。

成因：水的硬度是由多價金屬離子，主要是水中可溶性的鈣和鎂的量決定的。溶有較多Ca2＋和Mg2＋的水叫做硬水。相反，只溶有少量或不含Ca2＋和Mg2＋的水叫做軟水。

2/1/202318硬度的分類：分為碳酸鹽硬度（暫時硬度）、非碳酸鹽硬度（永久硬度）

碳酸鹽硬度主要是由鈣鎂的碳酸鹽和重碳酸鹽產(chǎn)生的硬度。其中的重碳酸鹽經(jīng)煮沸可以分解為溶解性很小的碳酸鹽，成為沉淀而從水中除去，故又成為暫時硬度。

Ca(HCO3)2

CaCO3+CO2+H2OMg(HCO3)2Mg(OH)2+2CO2

非碳酸鹽硬度硬度主要是指鈣鎂的硫酸鹽、硝酸鹽和氯化物。一般在煮沸時不會析出，故而又被成為永久硬度。

總硬度＝暫時硬度＋永久硬度2/1/202319影響：a硬度過高，容易產(chǎn)生碳酸鈣和有機酸鈣沉淀b影響飲料的滋味c加熱時，形成水垢沉淀物，影響工藝傳熱和設(shè)備清洗。措施：進行軟化處理。采用石灰軟化、離子交換、反滲透(RO)、電滲析等。2/1/202320計量方法：通常以相當(dāng)于1L水中含有的CaCO3或CaO的毫克數(shù)來表示。德國度-1度相當(dāng)于1L水中含有10mgCaO;英國度-1度相當(dāng)于0.7L水中含有10mgCaCO3;法國度-1度相當(dāng)于1L水中含有10mgCaCO3。我國的法定計量單位為mmol/L表示。范圍劃分：以德國度表示的軟硬水范圍0～4dH為特軟水；4～8dH軟水；8～15dH為中等硬度水；16～30dH為硬水；大于30dH為特硬水。飲料生產(chǎn)及設(shè)備清洗對水的硬度要求有區(qū)別。2/1/202321四、堿度定義：水的堿度是指水中能與強酸發(fā)生中和反應(yīng)的物質(zhì)的總量，以mmol/L為單位。分類：水中的堿性物質(zhì)有NaOH、Ca(OH)2、碳酸鹽、碳酸氫鹽、硅酸鹽、磷酸鹽等構(gòu)成。

根據(jù)成分物質(zhì)可分為三大類，即重碳酸鹽堿度（HCO3-）、碳酸鹽堿度（CO32-）和氫氧化物堿度（OH-）。水中這三類離子的總量為總堿度（以碳酸鈣計量時，和暫時硬度值相吻合）。2/1/202322影響：a與金屬離子形成水垢b消耗飲料的有機酸，影響糖酸比c影響CO2的溶解量d改變pH，容易滋生微生物f生產(chǎn)果汁型碳酸飲料時，與果汁中的某些成分發(fā)生反應(yīng)，形成沉淀。措施：一般在設(shè)計產(chǎn)品配方時，采取多加酸的方法來保證產(chǎn)品質(zhì)量。2/1/202323五、鐵、錳含量鐵的存在形式及特點：鐵錳在地表水中的含量極低，主要含于地下水中。鐵一般以無色重碳酸鹽的形式存在于地下水中。地下水被開采后，F(xiàn)e2+離子就被氧化成為Fe3+，容易形成Fe(OH)3的沉淀。

Fe2+→Fe3+→Fe(OH)3↓

影響：a大量鐵的沉淀會使水呈現(xiàn)令人厭惡的紅棕色，并導(dǎo)致沉淀、著色或褪色。b當(dāng)水中的鐵的濃度超過0.3mg/L時，會損害飲料的風(fēng)味，c鐵含量多的水還容易生長微生物，使水產(chǎn)生臭氣。由于鐵對飲料，特別是對果蔬汁飲料的影響，有必要限制水中鐵的含量，為此，規(guī)定飲料用水中鐵的含量必須低于0.1mg/L。措施：鐵含量高的水可用暴氣和過濾,或凝聚沉淀過濾、離子交換等方法處理。2/1/202324錳在水中的存在狀況：存在形式與鐵極為相似，常與鐵共存，但其含量一般比較低。錳含量為0.3mg/L左右的水，有時會由于氯化作用呈現(xiàn)淡褐色。錳的影響：較高濃度錳也會使飲料風(fēng)味不良，和鐵一樣，錳的存在可導(dǎo)致水中沉淀物的產(chǎn)生。2/1/202325六、有機物種類：分為一般有機物和有機污染物國際飲用水標(biāo)準(zhǔn)對有機污染物評價時，一般應(yīng)符合的條件：1、具有足夠證據(jù)表明該物質(zhì)能引起急性或慢性疾病。2、已知該物質(zhì)在水中含有相當(dāng)?shù)臐舛取?、該物質(zhì)能在水中較為經(jīng)常地檢出。4、具有能用于監(jiān)測和控制目的的分析方法5、該物質(zhì)濃度可以進行控制。

[分析方法]

[水中的濃度][較為經(jīng)常檢出]

[毒理證據(jù)]

[控制濃度]2/1/202326影響：飲用水中存在有機物，會導(dǎo)致碳酸飲料的充氣困難，并產(chǎn)生異味、沉淀等現(xiàn)象。措施：去除水中有機物的方法可用氯化或組合采用凝聚、沉淀、過濾等方法。2/1/202327七、溶解氧影響：a水中溶解的氧會對包括鐵錳銅以及含有氮和硫的化合物進行氧化—還原反應(yīng)，這種反應(yīng)會加速各類飲料品質(zhì)的劣變。b營養(yǎng)成分損失，脂肪氧化，Vc損失。c發(fā)生酶促褐變d同時，氧氣等氣體的存在還會影響碳酸飲料中CO2的溶解量，并產(chǎn)生異味。措施：必要時需進行水的脫氣處理。2/1/202328八、微生物水中微生物指示菌：主要指示菌是大腸菌群或大腸菌總數(shù)。輔助性指示菌還有類鏈球菌和亞硫酸鹽還原梭狀菌等。飲用水微生物要求：理想的飲用水不應(yīng)含有已知的任何致病微生物，也應(yīng)沒有標(biāo)志糞便污染的細菌。2/1/202329影響：a水中的微生物會影響飲料的質(zhì)量，產(chǎn)生絮狀沉淀。

b有害的微生物影響飲料的風(fēng)味

c有時還會導(dǎo)致飲料的變質(zhì)敗壞。措施：水中的微生物可以通過適當(dāng)水處理，包括凝聚、沉淀、過濾和消毒加以去除。微生物的滅菌以氯處理最為有效，而且簡便。在現(xiàn)代飲料生產(chǎn)中還經(jīng)常使用紫外線滅菌、臭氧滅菌和過濾除菌。2/1/202330

從感官方面綜合分析，如果水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的主要指標(biāo)不達標(biāo)，會對飲料產(chǎn)生哪些影響?Question2/1/202331

第三節(jié)水處理方法2/1/202332水處理的目的a保持水質(zhì)的穩(wěn)定性和均一性b去除水中的懸浮物及膠體等雜質(zhì)c去除有機物，以消除異臭、異味和脫色d將水的堿度降至規(guī)定的限度以下e去除微生物，使微生物指標(biāo)符合飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)f去除鐵錳化合物和溶解于水中的氣體g降低硬度。2/1/202333水處理的總體工藝流程

原水→凈化（澄清、過濾）→軟化→消毒→成品水2/1/202334一、混凝沉淀（澄清）水中所含的膠體物質(zhì)在水中能保持懸浮或分散不沉淀的原因是因為膠體微粒帶有相同的電荷，產(chǎn)生靜電斥力的緣故，加混凝劑中和膠粒表面所帶的電荷，從而促使其相互聚集，由小顆粒變成大顆粒，發(fā)生沉淀，達到使水澄清的目的。與此同時，由于加入的某些混凝劑形成的膠體吸附能力很強，可以吸附水中的膠體和懸浮物，隨之凝聚成粗大絮狀物而沉降，使水澄清。

2/1/202335水中膠體顆?？煞譃樵魉陀H水兩大類水中黏土等無機物屬于憎水性膠體，有機物如蛋白質(zhì)、淀粉和膠質(zhì)等屬于親水性膠體。

膠體表面是帶電的，其中黏土、細菌、病毒等均帶負電，氫氧化鋁、氫氧化鐵等的微晶體都是帶正電的膠體。2/1/2023362/1/202337混凝劑A明礬［KAl2(SO4)2]·12H2O或K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O

它是一種復(fù)鹽。在水中Al2(SO4)3發(fā)生水解作用生成氫氧化鋁膠體，氫氧化鋁膠體帶正電荷，而天然水中的膠體物質(zhì)大都帶負電荷，因此，兩者發(fā)生電性中和作用。同時，氫氧化鋁的膠體又能吸附水中的自然膠體和懸浮物，在中和與吸附的共同作用下，水中的膠體微粒逐漸凝聚成大的絮狀物沉淀下來，在沉淀過程中，水逐漸變得澄清透明。

2/1/2023382/1/202339明礬使用的注意事項水的pH值水溫攪拌一般要求待處理水的pH為6.5-7.5；一般要求水溫25-35℃；當(dāng)溫度高于40℃生成的絮凝物細小，不利于沉淀剛加入混凝劑時應(yīng)快速攪拌,然后降低速度2/1/202340明礬的加入量一般為0.001％-0.02％，為了加速混凝，加入前需把明礬塊弄碎，并在加入后用木棒攪1-2min。2/1/202341B硫酸鋁Al2(SO4)3

作用原理類似于明礬，但其是強酸弱堿鹽，使用時須加入生石灰等堿性物質(zhì)調(diào)整pH。2/1/202342C堿式氯化鋁

堿式氯化鋁（PAC）又稱羥基氯化鋁或聚合氯化鋁，其分子式為[Al2(OH)nCl6-n]m。其中n＝１~5，ｍ＜＝10。精品為白色或黃色固體，也有無色或黃褐色的透明液體。

堿式氯化鋁是一種新型的混劑。在水中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電荷的膠粒，電荷彼此被中和，因而與吸附的污物在一起形成大的聚體而沉淀除去。另外它還有較強的架橋吸附性能，不僅能除去水中懸浮物，還能使微生物吸附沉淀2/1/202343

2/1/202344D鐵鹽

常用的是硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)，另外也用氯化鐵(FeCl3·6H2O)和硫酸鐵。鐵鹽在水中與碳酸氫鹽作用，產(chǎn)生了Fe(OH)2膠體，然后氧化生成Fe(OH)3，再利用膠體微粒的電中和作用和吸附作用，沉淀水中的雜質(zhì)微粒，從而使水澄清。

2/1/202345綠礬作為混凝劑的特點:①待處理水的pH偏高時,對綠礬的混凝作用影響不大;②沉降速度比氫氧化鋁絮凝物快;③水溫對Fe(OH)3影響不大使用2/1/202346鐵鹽使用時的注意事項②①Fe(OH)2氧化產(chǎn)生Fe(OH)3的反應(yīng)在pH值＞8.0時才能完成，故水處理時需要加石灰去除水中CO2。每投加１mg/LFeSO4，需要加0.37mg/L的CaO。用FeSO4·7H2O時有效劑量一般為14-70mg/l③pH值＞６時，鐵離子與水中腐植酸生成不沉淀的有色化合物，所以鐵鹽不適合含有機物多的水質(zhì)。2/1/202347

2、助凝劑

1）酸、堿類

2）大分子和高分子材料類

3）氧化劑類

2/1/2023481

—強制出水槽;2

—側(cè)板;3—濃縮室;4—排泥管;5

—泄水管;6

—進水管;7

—反應(yīng)罩;8

—第二反應(yīng)室;9

—池體;10

—出水槽

懸浮澄清池2/1/2023491

—排泥及放空口;2

—第一反應(yīng)室;3

—排泥及取樣口;4

—隔板;5

—分離室;6

—清水出口;7—集水槽;8,12

—投藥管;9

—第二反應(yīng)室;10

—傳動裝置;11

—攪拌器;13

—三角形配水槽;14

—池體;15

—原水進口快速澄清池2/1/2023504.確定混凝沉淀條件時，需考慮事項

a原水的狀況，包括水的溫度、pH及其他物理、化學(xué)性質(zhì)；

b混凝劑的性狀及添加量

c助凝劑的性狀及添加量

d混凝沉淀的裝置

e混凝沉淀工藝，包括混凝劑、助凝劑的添加順序、攪拌強度及時間等。2/1/202351二、水的過濾（一）

過濾原理及工藝過程1.過濾原理原水通過一種多孔性介質(zhì)及由介質(zhì)組成的具有孔隙結(jié)構(gòu)的濾層時，水中一些懸浮物、膠體雜質(zhì)等被截留在孔口或孔隙以及介質(zhì)的表面上，從而使原水得到凈化，這一過程稱為水的過濾。

過濾過程是一系列不同過程的綜合，包括阻力截留（篩濾）、重力沉降和接觸凝聚。

2/1/202352（１）阻力截留（２）重力沉降（３）接觸凝聚

三種作用在同一過濾系統(tǒng)中是同時產(chǎn)生的。一般來說，接觸凝聚和重力沉降是發(fā)生在濾料深層的過濾作用，而阻力截留主要發(fā)生在濾料表層2/1/202353２、過濾的工藝過程

過濾過程過濾沖洗生產(chǎn)清水濾料再生方法反沖2/1/2023543、過濾介質(zhì)滿足的條件

a足夠的化學(xué)穩(wěn)定性

b足夠的機械強度

c過濾時不溶于水

d不產(chǎn)生有毒和有害物質(zhì)

e需要有適宜的級配和足夠的孔隙率

2/1/202355（二）池式過濾

1、定義過濾介質(zhì)填于池中的過濾形式。池式過濾濾料的粒徑大小及形狀是決定去除雜質(zhì)效果的關(guān)鍵因素之一，這種過濾需要有適宜的級配和足夠的孔隙率2/1/202356

所謂級配，就是濾料粒徑的范圍及在此范圍內(nèi)各種粒徑的數(shù)量比例。

所謂濾料層的孔隙率，是指濾料的孔隙體積和整個濾層體積的比例。石英砂濾料的孔隙率為0.42左右，無煙煤濾料的孔隙率為0.5~0.6左右。2/1/2023572/1/202358通常用d10、d80和Ｋ作為控制指標(biāo)。

Ｋ＝d80/d10

式中

Ｋ―不均勻系數(shù)

d80―80%濾料通過的篩孔直徑

d10―10%濾料通過的篩孔直徑

Ｋ越大，則粗細顆粒差別越大。Ｋ過大，各種粒徑濾料互相摻雜，降低了孔隙率，對過濾不利。另一方面反沖時，過大的顆?？赡軟_不動，而過小的顆?？赡茈S水流失。我國規(guī)定，普通快濾池Ｋ＝2~2.2。

2/1/202359２、濾料層的結(jié)構(gòu)

良好的濾料層結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足下列要求：

（１）含污能力大。

（２）產(chǎn)水能力高。2/1/202360

過濾時水流方向多采用從上到下的下向流，這樣可以保持較大的過濾速度及較好的反沖效果。在下向流條件下，有兩種截然不同的濾料結(jié)構(gòu):濾料粒徑上細下粗，濾料粒徑上粗下細.2/1/202361理想的濾料層結(jié)構(gòu)是粒徑沿水流方向逐漸減小。但是，就單一濾料而言，要達到使粒徑上粗下細的結(jié)構(gòu)，實際上是不可能的。因為在反沖洗時，整個濾層處于懸浮狀態(tài)，粒徑大重量大，懸浮于下層，粒徑小者重量小，懸浮于上層。反沖洗停止后，濾料自然形成上細下粗的分層結(jié)構(gòu)。

為了改善料的性能，設(shè)計了采用兩種或多種濾料，造成具有孔隙上大下小特征的濾料層。例如砂濾層上鋪一層比重輕而粒徑大的無煙煤濾層，這種結(jié)構(gòu)稱雙層濾池。

2/1/2023622/1/202363

雙層濾池中，上層無煙煤密度為1.4~1.7，

粒徑選用0.8~1.8mm左右，

下層石英砂的密度為2.55~2.65，

粒徑選用0.5~1.2mm，

2/1/2023642/1/202365３、墊層

為了防止過濾時濾料進入配水系統(tǒng)，以及沖洗時能均勻布水，在濾料層和配水系統(tǒng)之間設(shè)置墊層（承托層）。墊層必須滿足下列要求：

（１）在高速水流反沖洗的情況下應(yīng)保持不被沖動；（２）要形成均勻的孔隙以保證沖洗水的均勻分布。

（３）材料堅固，不溶于水。2/1/202366

無煙煤細砂中砂粗砂小卵石大卵石濾料層墊層2/1/202367舉例：墊層由上而下分為四層，具體規(guī)格見表層次(自上而下)粒徑

(毫米)

厚度

(mm)１２３４2~44~88~1616~321001001001502/1/2023684、池式過濾分類快速過濾過濾速度一般為5m/h?？焖龠^濾主要除去懸浮物,對于離子、膠體及微生物不能完全除去。慢速過濾過濾速度為2.5~5m/d,此法可除去水中懸浮物、膠體及大部分微生物,而且能改善水的味道。2/1/2023695、沖洗超聲波擾動機械擾動水力表面沖洗壓縮空氣反沖逆流水力沖洗沖洗方法Contents2影響沖洗效果的因素：沖洗強度；沖洗強度過小，雜質(zhì)不能剝離；強度過大，濾料層膨脹過度，減少了在反沖過程中互相碰撞的機會，還會造成細小粒料的流失和沖洗水的浪費等。有時截留的聚凝物和表面濾料在反沖洗時形成“泥球”，在這種情況下，必須進行有效的輔助沖洗：表面沖洗、空氣沖洗和機械沖洗。2/1/202370（三）砂濾棒過濾器

1、基本原理

砂濾棒又名砂芯，采用細微顆粒硅藻土和骨灰等可燃性物質(zhì)，在高溫下焙燒，使其溶化，可燃性物質(zhì)變?yōu)闅怏w逸散，形成直徑160~410nm的小孔，待處理水在外壓作用下，通過砂濾的微小孔隙，水中存在的少量有機物及微生物被微孔附截留在砂濾棒表面。濾出的水，可達到基本無菌。

2/1/2023712.砂濾棒過濾器結(jié)構(gòu)

砂濾棒過濾器外殼是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，隔板上（或下）為待濾水，隔板下（或上）為砂濾水，容器內(nèi)安裝一至數(shù)十根砂濾棒。

2/1/2023722/1/2023733、使用中應(yīng)注意問題（1）因為是加壓過濾,使用時不能超過正常操作壓力。（2）砂濾棒使用一段時間后，進行清洗（3）砂濾棒在使用前均需消毒處理。2/1/202374

國產(chǎn)砂芯過濾器的規(guī)格

型號

規(guī)格

砂芯根數(shù)壓強2Kg/cm2

高*直徑*厚度（根）流量Kg/h101型800×500×20191500106型450×320×1012800112型400×300×1066002/1/202375

（四）活性炭過濾（1）具有多孔性，比表面積達到500～1000m2/g，可以通過吸附去除各種雜質(zhì)。（2）去除余氯時，物理吸附和化學(xué)反應(yīng)吸附都有發(fā)生。

2/1/20237663-86%的膠體物質(zhì)50%左右的鐵；47-60%的有機物；95%左右的細菌；97%左右的大腸菌群?；钚蕴靠沙?/1/202377C12+H2O→HCl+[O]C*+[O]→CO2或氧化有機物C12+H2O+C*→HOCl+H++ClˉC*+mHOCl→COm+mH++mClˉ式中：C*為活性炭;m=1~2。2/1/202378(五)其他過濾裝置①鈦棒過濾器②化學(xué)纖維蜂房式過濾器③大孔離子吸附樹脂過濾器2/1/202379三、水的軟化（一）石灰軟化

適用于碳酸鹽硬度較高，非碳酸鹽硬度較低，不需高度軟化的原水，也可用于離子交換水處理的預(yù)處理。

2/1/202380

1、石灰軟化的有關(guān)反應(yīng)

將生石灰CaO配制成石灰乳：

CaO+H2O→Ca(OH)2

用石灰乳除去水中重碳酸鈣Ca(HCO3)2

、重碳酸鎂Mg(HCO3)2和CO2。

2/1/202381

CO2+Ca(OH)2→CaCO3↓+H2O(a)

Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→CaCO3↓+2H2O(b)Mg(HCO3)2+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaCO3↓

(c)

MgCO3+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaCO3↓(d)

2NaHCO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+Na2CO3+2H2O(e)

2/1/202382

反應(yīng)(a)先去除水中的CO2，CO2去除后才完成(b)→(d)軟化反應(yīng)，不然水中CO2會和CaCO3、Mg(OH)2這些沉淀物重新化合，會再產(chǎn)生碳酸鹽硬度，反應(yīng)如下：

Ca(CO3)2+H2O+CO2→Ca(HCO3)2

Mg(OH)2+CO2→MgCO3+H2OMg(CO3)2+H2O+CO2→Mg(HCO3)2

反應(yīng)式(e)是當(dāng)水中的堿度大于硬度時才出現(xiàn)的。如果化合物NaHCO3中的HCO3－沒有被除去，這部分HCO3－仍然會和Ca++和Mg++生成碳酸鹽硬度,反應(yīng)(b)~(d)仍然不能完成。2/1/202383與以上反應(yīng)同時還生產(chǎn)下述反應(yīng)４Fe(HCO3)2+8Ca(OH)2+O2

→4Fe(OH)3↓+8CaCO3+6H2OFe2(SO4)3+3Ca(OH)2→

2Fe(OH)3+3CaSO4

H2SiO3+Ca(OH)2→CaSiO3+2H2O

mH2SiO3+nMg(OH)2→

nMg(OH)2.mH2SiO3。2/1/2023842、軟化方法

A間歇法

需軟化的水，注入圓柱形錐底容器內(nèi)，加入所需的石灰乳溶液，同時用壓縮空氣充分?jǐn)嚢?0~20分鐘，靜置沉淀4~5小時，在容器上部引出處理水，在錐底部排出沉淀。此法簡單，石灰添加量容易控制，但處理時間長。B連續(xù)法是石灰乳按原水流量連續(xù)添加，經(jīng)攪拌、澄清、過濾等一系列處理連續(xù)出水。

2/1/2023853、石灰添加量

軟化時石灰添加量按下式計算：

G=28×D(H暫+HMg+CO2+0.35)(kg/h)

103×Ｋ

式中：

Ｇ―石灰消耗量，kg/h

D―軟化水量，t/h

H暫―原水的暫時硬度毫克當(dāng)量／l

HMg―原水的鎂硬度毫克當(dāng)量／l

CO2―原水中游離的CO2量，毫克當(dāng)量／l

0.35―石灰過剩量

Ｋ―工業(yè)用石灰純度，一般為60~80%

28―CaO的當(dāng)量

根據(jù)經(jīng)驗每降低1m3水中暫時硬度１度，需加純CaO10g，每降低1m3水中CO2的濃度為1mg/l時，需加純CaO1.27g。

2/1/2023864、石灰軟化后的水質(zhì)

經(jīng)石灰處理后，水中暫時硬度大部被除掉，殘余暫時硬度可降至0.2~0.4mmol／l；殘余堿度降至0.4~0.6mmol／l

；有機物除去25%；硅酸化合物降低30~35%；原水中鐵殘留量小于0.1mg/l2/1/202387（二）、離子交換法

離子交換法即用離子交換劑，把原水中人們所不需要的離子暫時占有，然后再將它釋放再生液中，使水得到軟化。

2/1/2023882、離子交換樹脂的分類一般常用的離子交換樹脂，按其所帶功能基團的性質(zhì)，通常分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。

離子交換樹脂本體中帶有酸性交換基團（如－SO3H，－COOH）的稱陽離子交換樹脂。即在交換過程中，能與陽離子進行交換者。離子交換樹脂本體中帶有堿性交換基團（如N+(CH3)3OH）的稱陰離子交換樹脂。2/1/2023893、離子交換樹脂的選擇原則

①、選擇大容量、高強度的樹脂②、根據(jù)原水中需要除去離子的種類選擇

2/1/2023904、離子交換樹脂軟化水的原理

陽樹脂:

RSO3H→RSO3－＋H＋

陰樹脂：

R4NOH→R4N++OH－

若原水中含有K+、Na+、Ca++、Mg++等陽離子時，當(dāng)原水通過陽樹脂層時，水中陽離子被吸附，樹脂上的陽離子H+被置換到水中：

RSO3－H++Na+→RSO3Na+H+

若原水中含有SO4－、Cl－、HCO3－、HＳiO3－等陰離子時，水中陰離子被吸附，樹脂上的陰離子OH－置換到水中：

R≡N+OH－+Cl－→R≡NCl+OH－2/1/2023915、離子交換樹脂的處理、轉(zhuǎn)型及再生

（1）新樹脂的處理及轉(zhuǎn)型

新樹脂往往混有可溶性的低聚物及夾雜在樹脂中間的懸浮物質(zhì)，影響樹脂的交換反應(yīng)。因此，新樹脂在使用前必須進行預(yù)處理。市售的陽樹脂多為Na型，陰樹脂多為Cl型，需分別用酸堿處理，將陽樹脂轉(zhuǎn)為H型，陰樹脂轉(zhuǎn)為OH型。轉(zhuǎn)型處理后的陽、陰樹脂裝柱，要求樹脂間沒有氣泡，樹脂量一般為柱容量的3/4。2/1/202392（2）離子交換樹脂的再生

離子交換樹脂處理一定水量后，交換能力下降，通稱為樹脂“失效”或“老化”。須進行再生，其機理是水處理的逆反應(yīng)。

用樹脂重量2~3倍的5~7%HCl處理陽樹脂，用2~3倍的5~8%NaOH溶液處理陰樹脂。然后用去離子水分別洗至pH值為3.0~4.0和8.0~9.0，使樹脂重新轉(zhuǎn)變?yōu)镠型和OH型。再生液應(yīng)適當(dāng)加溫（不得超過50℃），再生效果更好。

樹脂再生前應(yīng)先進行反洗，沖洗至松動無結(jié)塊為止。其目的是除去停留在樹脂上的雜質(zhì)，并排除樹脂中的氣泡，以利再生。2/1/202393

一種再生方法稱順流再生，即再生液由交換器上部進入，下部流出，其流向和運行時水的流向相同。這種再生方法的優(yōu)點是裝置簡單，操作方便；缺點是再生效果不理想。另一種是逆流再生，即再生液的流向和運行水和流向相反。出水的水質(zhì)比較好，但工藝稍復(fù)雜2/1/202394（三）、反滲透

1、原理滲透2/1/202395

半滲透2/1/202396反滲透2/1/2023972、反滲透膜的脫鹽機理

１）氫鍵理論

醋酸纖維素是一種具有高度矩陣結(jié)構(gòu)的聚合物，鹽水中的水分子能與纖維膜上的極性基團（如羰基等）形成氫鍵。在反滲透壓力作用下，以氫鍵結(jié)合進入膜內(nèi)的水分子由第一個氫鍵位置斷裂而轉(zhuǎn)移到另一個位置形成另一個氫鍵，這些水分子通過一連串的氫鍵形成一斷開過程，依次從一個極性基團移到下一個極性基團，直至離開表面層，進入膜的多孔層。這就是脫鹽淡水的形成過程。2/1/202398２）選擇吸附-毛細管流

膜是由含有適當(dāng)親水活性基團的多孔材料組成。在鹽溶液中，膜表面有選擇性吸附能力，即吸附水分子而排斥鹽分子。這樣就在膜和溶液界面上形成了一個純水層，在反滲透壓力推動下，此水層的純水通過膜的毛細作用而連續(xù)不斷地流出。2/1/202399

3、反滲透器的工藝流程通常采用一級或二級反滲透。一級是通過一次反滲透就能達到水質(zhì)要求。二級則是需要通過二次反滲透才能達到水質(zhì)要求。此外還有多級法反滲透脫鹽，但比較少用。

2/1/20231002/1/20231014、在運行過程中，由于水不斷地透過膜，而水中所含的懸浮物、微生物、有機物等雜質(zhì)易在膜表面結(jié)一層薄垢

，影響膜的透水性能及操作壓力，因而對原水要進行預(yù)處理，如過濾、石灰軟化或在水中添加檸檬酸、酒石酸來防止鐵鹽、碳酸鹽等結(jié)垢的形成。2/1/2023102（四）、電滲析法

電滲析是在外加直流電場的作用下，利用陰膜和陽膜的選擇透過性，使一部分離子透過離子交換膜遷移到另一部分水中去，從而使一部分水淡化，另一部分水濃縮。2/1/20231032/1/20231042/1/2023105

電滲析器通電以后，兩端的電極表面上還有電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。以含NaCl水溶液為例。反應(yīng)如下：

在陽極在陰極2/1/2023106

目前常用的陽離子交換膜為磺酸基型，結(jié)構(gòu)式為R-SO3--H+，在水中離解成R-SO3-，帶負電荷，吸收水中的正離子，并讓其通過該膜，而阻止負離子通過。

陰離子為季胺基型，即R-N+(CH3)3-OH-，在水中離解成R-N(CH3)3+，帶正電荷，吸收水中的負離子并讓其通過，而阻止正離子通過該膜。

2/1/2023107

電滲析器2/1/2023108對原水要求①混濁度宜小于1mg/L,以免雜質(zhì)影響膜的壽命;②化學(xué)耗氧量不得超過3mg/L,以避免水中有機物對膜的污染;③游離性余氯不得大于0.3mg/L,以避免余氯對膜的氧化作用;④鐵含量不得大于0.3mg/L,錳含量不得大于0.1mg/L;⑤非電解雜質(zhì)少;⑥水溫應(yīng)在4~40℃范圍內(nèi)。2/1/2023109四、水的消毒（一）氯消毒

Cl2—HClO—細菌表面——深入細菌內(nèi)部破壞酶系統(tǒng)

通常認(rèn)為：氯的消毒作用是通過它產(chǎn)生的次氯酸HOCl的作用，而不是氯氣的本身，也不是氫離子或次氯酸根（OCl－）的作用。2/1/2023110氯在水中的反應(yīng)：

Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-

HOCl→H++OCl-2/1/2023111加氯方法和加氯量１、加氯方法

a濾前加氯：原水水質(zhì)差，有機物多，可在原水過濾前加氯，可防止沉淀池中微生物繁殖，但加氯量要多。

b濾后加氯：原水經(jīng)沉淀和過濾后加氯，加氯量可比濾前添加的少，且消毒效果好。２、加氯量