01第1章 軟飲料用水及水處理

第2章軟飲料用水及水處理1本章內(nèi)容1軟飲料用水及水質(zhì)要求2水質(zhì)標準的主要指標3水處理方法21軟飲料用水及水質(zhì)要求水源的分類及其特點地表水江、河、湖等；雜質(zhì)和污染物多；礦物質(zhì)較少；3地下水井水、泉水和自流井等；雜質(zhì)和污染物相對較少；礦物質(zhì)含量豐富；4城市自來水地表水經(jīng)適當(dāng)?shù)乃幚砉に?，達到飲用水標準；水質(zhì)好，穩(wěn)定；水處理設(shè)備簡單，容易處理；水費高；51軟飲料用水及水質(zhì)要求水中雜質(zhì)類型懸浮物膠體物質(zhì)溶解物質(zhì)6

懸浮物粒度>200nm的雜質(zhì)，包括泥土、砂粒、浮游生物及微生物等。懸浮物對軟飲料品質(zhì)的影響呈現(xiàn)混濁可浮在瓶頸產(chǎn)生頸環(huán)靜置后可沉在瓶底，生成瓶底積垢或絮狀沉淀懸浮物質(zhì)會使液面高度不一致浮游生物和微生物導(dǎo)致產(chǎn)品變質(zhì)7

膠體物質(zhì)粒度為1－200nm的雜質(zhì)。膠體特性：1)丁達爾現(xiàn)象；2)穩(wěn)定性。丁達爾現(xiàn)象穩(wěn)定性8

膠體物質(zhì)水中膠體物質(zhì)包括無機膠體和有機膠體。硅酸膠體和粘土，是由許多離子和分子聚集而成的；是水混濁的主要原因。高分子物質(zhì)，一般是動植物殘骸經(jīng)過腐蝕分解的腐殖酸，腐殖質(zhì)等；導(dǎo)致水質(zhì)帶色。9

膠體物質(zhì)膠體物質(zhì)對軟飲料品質(zhì)的影響混濁變色影響水的味道和氣味H2S，NH2(動植物殘骸分解)10溶解物質(zhì)粒度<1nm的雜質(zhì)，以分子或離子狀態(tài)存在于水中。主要包括溶解氣體：O2、CO2、H2S、Cl2等溶解鹽類：溶解在水中的無機鹽，基本上以陽離子和陰離子形式存在，如鈣、鎂、鐵、碳酸根、硫酸根、氯根等，構(gòu)成水的硬度和堿度。11溶解物質(zhì)溶解物質(zhì)對軟飲料品質(zhì)的影響混濁變色影響水的味道和氣味H2S，Cl212軟飲料用水的水質(zhì)要求符合GB5749-85《生活飲用水衛(wèi)生標準》；P11，表2-1軟飲料用水不是飲用水，比飲用水要求更高；P12，表2-2

13軟飲料用水標準142水質(zhì)標準的主要指標濁度臭和味硬度堿度鐵、錳含量有機物溶解氧微生物15濁度濁度表示水中懸浮物對光線透過時的阻礙程度。1L蒸餾水中含有1mgSiO2時的濁度為1度。導(dǎo)致水混濁的主要雜質(zhì)是懸浮和膠體微粒。自來水濁度上限是5度；軟飲料用水濁度<2度；汽水生產(chǎn)用水濁度<1.6度。16臭和味水臭的發(fā)生主要是有機物的存在；水的異味主要是來自無機物；軟飲料用水的水質(zhì)應(yīng)無味、無臭。17硬度水的硬度是指水對于肥皂的離子沉淀能力。

硬脂酸鈉+鈣或鎂離子→硬脂酸鈣或鎂(肥皂的主要成分)(沉淀物)水的硬度主要由水中Ca2＋，Mg2＋的量所決定。Ca2＋，Mg2＋的鹽類含量越高，水的硬度越大。18硬度硬度包括暫時硬度永久硬度由鈣、鎂的碳酸鹽和重碳酸鹽產(chǎn)生的硬度。加熱煮沸生產(chǎn)沉淀，可去除。由鈣、鎂的硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽產(chǎn)生的硬度。加熱不能生成沉淀，不可去除。暫時硬度＋永久硬度＝水的總硬度19硬度硬度單位通常以相當(dāng)于1L水中含有的CaCO3或CaO的毫克數(shù)來表示。自來水的硬度<450mgCaCO3/L；飲料用水的硬度<100

CaCO3/L。各國所用硬度單位有所不同，水的各種硬度單位及換算，見P13表2-3。20堿度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。堿度大小取決于水中的OH-、CO32-和HCO3-的總含量高低。軟飲料用水的堿度<50

mgCaCO3/L。21堿度堿度過大，會對飲料產(chǎn)生不良的影響：形成水垢改變飲料酸甜比及風(fēng)味，使微生物易繁殖影響CO2的溶解量生產(chǎn)果蔬汁飲料時容易發(fā)生沉淀22鐵、錳含量鐵、錳含量過高引起飲料產(chǎn)生沉淀、變色、變味等現(xiàn)象。鐵對果蔬汁飲料的影響很明顯，軟飲料用水的鐵含量<0.1mg/L。軟飲料用水的錳含量<0.1mg/L。23有機物飲料用水存在有機物，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。利用有機物容易被氧化的特性，用高錳酸鉀的消耗量來反映水中有機物的總含量。軟飲料用水的高錳酸鉀消耗量<10mg/L。24溶解氧

在軟飲料生產(chǎn)中，氧氣的存在會加速氧化反應(yīng)，加速飲料劣變。軟飲料用水的水質(zhì)標準為對溶解氧規(guī)定具體指標，但在實際生產(chǎn)中，應(yīng)盡可能地降低水中溶解氧的含量。25微生物水中微生物主要指示菌是大腸桿菌群。軟飲料用水中的大腸桿菌群不允許超過3個/L。262軟飲料用水的水處理水處理的目的保持水質(zhì)的穩(wěn)定性和一致性；去除水中的懸浮物及膠體雜質(zhì)；去除有機物，消除異臭、異味和脫色；將水的堿度降至規(guī)定的限度以下；去除微生物，使微生物指標符合水質(zhì)要求此外，根據(jù)需求，還要除去Fe、Mn化合物和溶解于水中的氣體。272軟飲料用水的水處理水處理前了解水中雜質(zhì)種類、狀態(tài)，并確定用水量，以便決定水處理用的工藝、設(shè)備。常用的水處理方法混凝和過濾軟化消毒澄清，主要去除水中的懸浮物及膠體雜質(zhì)。降低水的硬度和堿度。抑制微生物。282.1混凝和過濾混凝：在水中加入混凝劑，使水中細小懸浮物及膠體物質(zhì)互相吸附結(jié)合成較大的顆粒，從水中沉淀出來的過程。29(一)混凝原理：利用混凝劑使膠體顆粒表面電荷被中和來破壞膠體的穩(wěn)定性，使小顆粒變?yōu)榇箢w粒而沉降，從而得到澄清的水。一般情況下，水中的天然膠體和懸浮物微粒表面帶負電荷，加入混凝劑使其電性中和。

混凝劑的作用：自身先溶解形成膠體，再以中和或吸附的形式使雜質(zhì)凝聚成大顆粒沉淀。分鋁鹽(明礬、硫酸鋁、堿式氯化鋁等)和鐵鹽(硫酸亞鐵、硫酸鐵及三氯化鐵等)兩類。30(一)混凝1)鋁鹽明礬：硫酸鉀鋁[KAl(SO4)2].12H2O或K2SO4.AL2(SO4)3.24H2O原理：Al3++3H2OAl(OH)3(膠體)+3H+

Al(OH)3的作用：帶正電，起電性中和；吸附。注意事項：環(huán)境pH值在6.5～7.5之間。用量：0.001～0.02%。31(一)混凝硫酸鋁(Al2(SO4)3.18H2O)的作用原理與明礬類似。硫酸鋁的用量：20~100mg/L水。同時每投1mg/LAl2(SO4)3.18H2O時需加CaO0.5mg/L水，來調(diào)節(jié)pH為6.5~7.5。32(一)混凝堿式氯化鋁[Al2(OH)nCI6-n]m，簡稱PAC。作用原理：羥基的架橋作用而和Al3＋生成多核絡(luò)合物，帶正電荷，同時還有架橋吸附作用。堿式氯化鋁用量：0.005～0.01%，pH為6~8。33(一)混凝2)鐵鹽鐵鹽主要是硫酸亞鐵(綠礬)(FeSO4.7H2O)和氯化鐵(FeCl3.6H2O)。原理與鋁鹽相同：FeSO4+Ca(HCO3)2→Fe(OH)2+CaSO4+2CO2↑4Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3Fe(OH)3的作用：帶正電，起電性中和；吸附。34(一)混凝2)鐵鹽注意：使用綠礬時，在Fe(OH)2→Fe(OH)3的反應(yīng)中，必須pH>8.0才能完成。在pH>6時，F(xiàn)e3＋與水中的腐植酸能生成不沉淀的有色化合物。可用石灰調(diào)節(jié)原水pH，并去除生成的CO2。鐵鹽不合適對于含有機物較多的水質(zhì)進行處理。35(一)混凝當(dāng)單用混凝劑不能取得良好效果時，可投加某些輔助藥劑以提高混凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。助凝劑的作用：加速沉淀過程助凝劑是用于調(diào)節(jié)或改善混凝條件，促進凝聚作用所添加的藥劑或為改善絮凝體結(jié)構(gòu)的高分子物質(zhì)。36(一)混凝常用助凝劑調(diào)節(jié)pH值：硫酸、磷酸、石灰、重碳酸鈉等改善絮體結(jié)構(gòu)：聚丙烯酰胺、活化硅酸、骨膠、海藻酸鈉、紅花樹等。助凝劑的添加是根據(jù)水質(zhì)的情況，對水質(zhì)的要求及添加的混凝劑來決定的。37混凝條件的確定原水的狀況：水溫、pH、理化性質(zhì)混凝劑的性狀、添加量助凝劑的性狀、添加量混凝沉淀的裝置混凝沉淀工藝：包括混凝劑、助凝劑等的添加順序、攪拌強度、時間等混凝反應(yīng)的條件要通過試驗確定。38(二)過濾過濾：借助網(wǎng)狀材料或球狀介質(zhì)截留水中雜質(zhì)，使水獲得澄清的過程。進一步去除經(jīng)過混凝沉淀后的水中的細小雜質(zhì)、有機物、細菌和病毒等。當(dāng)原水濁度比較低時，可直接過濾去除水中的懸浮雜質(zhì)。39(二)過濾原理：過濾時，含懸浮物和膠體雜質(zhì)的水流過具有一定孔隙率的過濾介質(zhì)，水中的這些雜質(zhì)被截留在介質(zhì)表面或內(nèi)部而除去，從而使原水得到凈化。水的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。40(二)過濾濾料是完成過濾租用的基本介質(zhì)。常見的濾料有：砂、石英砂、磁鐵礦石、無煙煤、活性炭等。自制簡易凈水裝置41(二)過濾濾料應(yīng)滿足條件(1)足夠的機械強度；(2)足夠的化學(xué)穩(wěn)定性；(3)過濾時不溶于水；(4)不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。42(二)過濾過濾形式池式過濾砂濾棒過濾活性炭過濾超濾膜過濾微濾膜過濾納濾膜過濾其它：鈦棒過濾、化學(xué)纖維蜂房式過濾、大孔離子吸附樹脂過濾等。43池式過濾指將濾料填于池中的過濾形式。原理：由于濾料顆粒之間存在孔隙，原水穿過一定深度的濾層，水中的懸浮物即被截留。濾池一般用鋼筋混凝土建造，池內(nèi)有排水槽、濾料層、墊料層和配水系統(tǒng)；池外有集中管廊，配有進水管、出水管、沖洗水管、沖洗水排出管等管道及附件。

44墊料層：設(shè)置在濾料層和配水系統(tǒng)之間。防止過濾時濾料進入配水系統(tǒng)，以及沖洗時能均勻布水。墊層材料：天然卵石或碎石，直徑2～32nm。池式過濾的工藝過程：過濾→沖洗過濾：生產(chǎn)清水的過程；沖洗：從濾料表面沖洗掉污物，使之恢復(fù)過濾能力的過程。多數(shù)情況下，沖洗和過濾的水流方向相反，因而一般把沖洗稱為反沖或反洗。45：·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·?！谩ぃ骸??！茫ぁぁぁ茫海海?。∶·?！??！ぃ??！?。∶。∶?！ぁ！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁ?。∶：：。：∶·∶··∶：：：∶∶·：·。∶·：…?！茫ぁぁぁ谩ぁ谩ぁぁ谩ぃ骸谩ぃ哼^濾過程過濾過程46：·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·?！谩ぃ骸??！茫ぁぁぁ茫海海??！谩ぁ！?。·：?！??！谩！??！??！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁ??！茫海?。：∶·∶··∶：：：∶∶·：·?！谩ぃ骸?。∶．···…∶·∶··∶·：∶·：過濾過程過濾過程47：·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·?！谩ぃ骸?。∶．···…∶：：：?！谩ぁ！??！ぃ??！??！?。∶。·。·∶··∶·∶··?！茫海?。：∶·∶··∶：：：∶∶·：·?！谩ぃ骸??！茫ぁぁぁ谩ぁ谩ぁぁ谩ぃ骸谩ぃ哼^濾過程過濾過程48過濾過程：·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·?！谩ぃ骸?。∶．···…∶：：：?！谩??！?。·：?！?。∶?！?。·?！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁぁ！茫海?。：∶·∶··∶：：：∶∶·：·?！谩ぃ骸??！茫ぁぁぁ谩ぁ谩ぁぁ谩ぃ骸谩ぃ哼^濾過程49過濾過程：·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·?！谩ぃ骸?。∶．···…∶：：：?！谩??！谩！ぃ??！??！?。∶?！ぁ！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁ??！茫海?。：∶·∶··∶：：：∶∶·：·?！谩ぃ骸??！茫ぁぁぁ谩ぁ谩ぁぁ谩ぃ骸谩ぃ哼^濾過程50：·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·?！谩ぃ骸！茫ぁぁぁ茫海海??！谩?。∶?！ぃ??！??！?。∶?！??！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁ??！茫海?。：∶·∶··∶：：：∶∶·：·?！谩ぃ骸?。∶．···…∶·∶··∶·：∶·：過濾過程過濾過程51：·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·?！谩ぃ骸??！茫ぁぁぁ茫海海??！谩??！谩！ぃ骸！??！??！谩！ぁ！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁぁ！茫海?。：∶·∶··∶：：：∶∶·：·?！谩ぃ骸??！茫ぁぁぁ谩ぁ谩ぁぁ谩ぃ骸谩ぃ哼^濾過程過濾過程52：·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·?！谩ぃ骸！茫ぁぁぁ茫海海?。∶·?！??！ぃ??！！谩！??！??！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁ??！茫海?。：∶·∶··∶：：：∶∶·：·?！谩ぃ骸??！茫ぁぁぁ谩ぁ谩ぁぁ谩ぃ骸谩ぃ哼^濾過程過濾過程53：·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·?！谩ぃ骸！茫ぁぁぁ茫海海骸！谩??！谩！ぃ?。…。∶。∶?！ぁ！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁ??！茫海骸＃骸谩ぁ谩ぁぁ茫海海骸谩谩ぃ骸??！谩ぃ骸??！茫ぁぁぁ谩ぁ谩ぁぁ谩ぃ骸谩ぃ哼^濾過程過濾過程54：·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·?！谩ぃ骸?。∶．···…∶：：：。∶·?！??！ぃ骸！?。∶?！谩！??！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁ??！茫海骸＃骸谩ぁ谩ぁぁ茫海海骸谩谩ぃ骸ぁ！谩ぃ骸！茫ぁぁぁ谩ぁ谩ぁぁ谩ぃ骸谩ぃ哼^濾過程過濾過程55：·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·?！谩ぃ骸！茫ぁぁぁ茫海海??！谩??！??！ぃ骸！??！??！??！?。·∶··∶·∶··?！茫海骸＃骸谩ぁ谩ぁぁ茫海海骸谩谩ぃ骸??！谩ぃ骸！茫ぁぁぁ谩ぁ谩ぁぁ谩ぃ骸谩ぃ悍礇_洗過程56：·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·?！谩ぃ骸！茫ぁぁぁ茫海海骸！谩?。∶?！ぃ??！！??！??！ぁ！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁ??！茫海?。：∶·∶··∶：：：∶∶·：·?！谩ぃ骸??！茫ぁぁぁ谩ぁ谩ぁぁ谩ぃ骸谩ぃ悍礇_洗過程57：·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·?！谩ぃ骸??！茫ぁぁぁ茫海海??！谩??！谩！ぃ?。…。∶?！谩！??！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁ??！茫海?。：∶·∶··∶：：：∶∶·：·?！谩ぃ骸！茫ぁぁぁ谩ぁ谩ぁぁ谩ぃ骸谩ぃ悍礇_洗過程58：·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·?！谩ぃ骸?。∶．···…∶：：：?！谩??！谩！ぃ??！??！??！谩！??！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁ??！茫海骸＃骸谩ぁ谩ぁぁ茫海海骸谩谩ぃ骸?。∶·：…。∶．···…∶·∶··∶·：∶·：反沖洗過程59：·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·?！谩ぃ骸??！茫ぁぁぁ茫海海骸！谩??！??！ぃ??！??！谩！??！??！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁぁ！茫海?。：∶·∶··∶：：：∶∶·：·?！谩ぃ骸??！茫ぁぁぁ谩ぁ谩ぁぁ谩ぃ骸谩ぃ悍礇_洗過程60：·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·。∶·：…?！茫ぁぁぁ茫海海??！谩ぁ！??！ぃ??！??！??！??！??！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁ??！茫海?。：∶·∶··∶：：：∶∶·：·。∶·：…?！茫ぁぁぁ谩ぁ谩ぁぁ谩ぃ骸谩ぃ悍礇_洗過程61：·：…···…·∶··：：：··：：··：·∶·：…∶．···…∶·∶··∶：：：∶·?！谩ぃ骸！茫ぁぁぁ茫海海?。∶·?！??！ぃ?。…。∶?！谩！??！ぁ谩ぁぁ谩ぁ谩ぁ??！茫海骸＃骸谩ぁ谩ぁぁ茫海海骸谩谩ぃ骸??！谩ぃ骸?。∶．···…∶·∶··∶·：∶·：反沖洗過程62池式過濾濾料層結(jié)構(gòu)應(yīng)具有含污能力大和產(chǎn)水能力高的特點。池式過濾的方式快速過濾慢速過濾先在原水中加入混凝劑預(yù)處理，絮凝沉淀除去大部分懸浮物和膠體，然后使上層澄清水通過砂濾過濾。過濾速度一般為5m/h。澄清效果稍差。將原水混凝沉淀處理后，讓上層澄清水以較慢的速度通過砂濾層。過濾速度一般為2.5~5m/h。澄清效果優(yōu)于快速過濾。63砂濾棒過濾器當(dāng)水中雜質(zhì)含量不多，只含有少量的有機物、細菌及其他雜質(zhì)時，可采用砂濾棒過濾。砂濾棒：是采用微細顆粒的硅藻土和骨灰等可燃性物質(zhì)，經(jīng)高溫下焙燒形成直徑0.002～0.004mm的小孔。棒狀砂濾棒64砂濾棒過濾器原理水在外壓(1~2MPa)下，由各砂芯濾棒上的毛細孔進入濾棒內(nèi)腔，水中的存在的少量有機物及微生物等雜物即被微孔吸附截留在在砂芯棒上。濾出的水，可達到基本無菌。65砂濾棒過濾器的結(jié)構(gòu)：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。6667注意事項1)使用時不能超過正常操作壓力壓力太小，過濾速度慢，水濾出量小；壓力太大，砂濾棒容易被損壞。2)長時間連續(xù)使用后，雜質(zhì)吸附過度會降低過濾效果，這時應(yīng)進行清洗、消毒。堵住砂芯出水嘴，浸泡在水中，卸出砂芯，用水砂紙輕輕擦洗至砂芯恢復(fù)原色；使用洗滌劑，作整機封閉沖洗；消毒處理，用75%酒精或0.25%新潔爾滅或10%漂白粉。68砂濾棒過濾常用的國產(chǎn)砂濾棒過濾器規(guī)格見P19，表2-4。69活性炭過濾器活性炭是具有多孔結(jié)構(gòu)的炭。表面布滿了平均直徑為2～3nm的微孔，表面積很大(500～1500m2/g)，具有很高的吸附能力。70活性炭過濾器活性炭過濾器的結(jié)構(gòu)與池式過濾器相似。原理：主要是利用活性炭的強吸附性能，去除水中的雜質(zhì)，使水體得到凈化。其吸附能力主要體現(xiàn)在以下幾方面：能吸附水中的有機物、膠體微粒、微生物；可吸附氯、氨、溴、碘等非金屬物質(zhì)；可吸附金屬離子，如：銀、砷、鉍、鈷、六價鉻、汞、銻、錫等離子；可有效去除色度和氣味。

71活性炭過濾器活性炭的清洗和再生方法反洗：用清水從器底部進入，反洗強度為8～10L/(m2·s)，反洗時間15～20min；蒸汽吹洗：打開器頂部排氣閥，在器底部通入0.3MPa的飽和蒸汽，連續(xù)吹洗15～20min；淋洗：用6～8%NaOH溶液(溫度40℃)，在器頂部通入洗滌，NaOH用量為活性炭體積的1.2～1.5倍；正洗：用原水自器頂部通入，沖洗至出水符合規(guī)定水質(zhì)要求，即可投入新運轉(zhuǎn)。

72超濾膜過濾超濾是以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力，以超濾膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)原液流過膜表面時，超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質(zhì)通過而成為透過液，而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質(zhì)則被截留在膜的進液側(cè)，成為濃縮液，因而實現(xiàn)對原液的凈化、分離和濃縮的目的。73超濾膜過濾74超濾膜過濾超濾工藝優(yōu)點去污率高有效除去病原微生物，無需消毒工序水廠占地面積小相對常規(guī)工藝，節(jié)省制水成本75微濾膜過濾又稱微孔過濾，微濾膜的孔徑范圍一般為0.1-10微米，介于常規(guī)過濾和超濾之間。微濾是能夠過濾微米級的微粒和細菌，能夠截留溶液中的沙礫、淤泥、黏土等顆粒和賈第蟲、隱孢子蟲、藻類和一些細菌等，而大量溶劑、小分子及大分子溶質(zhì)都能透過的膜的分離過程。76微濾膜過濾缺點：微濾對于水中離子、有機物、病毒等小分子物質(zhì)幾乎沒有去除效果。微濾需要與其他方法相結(jié)合。例：混凝、吸附+微濾微濾主要應(yīng)用處理污水中大顆粒雜質(zhì)。77納濾膜過濾納濾膜是介于反滲透和超濾之間的一種膜處理技術(shù)。納濾膜具有2個顯著特征：1)能截留的雜質(zhì)分子量為200-1000，介于反滲透和超濾之間。2)對無機鹽有一定的截留率。對多價離子效果更好。78納濾膜過濾納濾膜是介于反滲透和超濾之間的一種膜處理技術(shù)。納濾膜具有2個顯著特征：1)能截留的雜質(zhì)分子量為200-1000，介于反滲透和超濾之間。2)對無機鹽有一定的截留率。對多價離子效果更好。陰離子，截留率：NO3-<Cl-<OH-<SO42-<CO32-陽離子，截留率：H+<Na+<Ca2+<Mg2+79納濾膜過濾納濾膜應(yīng)用于水處理，可以降低水質(zhì)硬度；去除氟化物；去除鉻、鉛、汞等重金屬污染物；去除農(nóng)藥殘留物；去除三氯甲烷及其中間體；去除總有機碳。80(二)過濾過濾形式池式過濾砂濾棒過濾活性炭過濾超濾膜過濾微濾膜過濾納濾膜過濾其它：鈦棒過濾、化學(xué)纖維蜂房式過濾、大孔離子吸附樹脂過濾等。812.2硬水軟化軟飲料用水硬度<CaCO3mg/L軟飲料用水在使用前都必須進行軟化處理，使原水硬度下降。10082硬水軟化方法石灰軟化法離子交換法反滲透法電滲析法83石灰軟化法水中加入化學(xué)藥劑如石灰(CaO)等，可在不加熱的條件下除去Ca2＋、Mg2＋，使水質(zhì)達到軟化的目的。石灰軟化法主要包括兩種方式單純石灰法石灰－純堿法84單純石灰法反應(yīng)原理CaO+H2O→Ca(OH)2↓Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2OCa(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3↓+2H2OMg(HCO3)2+Ca(OH)2→CaCO3↓+Mg(OH)2↓2NaHCO3+Ca(OH)2→CaCO3↓+Na2CO3+2H2O本法適用于：碳酸鹽含量較多，非碳酸鹽硬度較低，不要求高度軟化的水，或用于離子交換水處理的預(yù)處理。僅除去暫時硬度85石灰－純堿法反應(yīng)原理1)同石灰法2)純堿反應(yīng)原理CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaClMgSO4+Na2CO3→MgCO3↓+Na2SO4MgCl2+Na2CO3→MgCO3↓+2NaClMgSO4+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaSO4MgCl2+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaCl2CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaClMgCO3+Ca(OH)2→Mg(OH)2+CaCO3↓86石灰－純堿法對具有暫時硬度和永久硬度的水都有效，但可溶性物質(zhì)如NaCl，Na2SO4增多，特別當(dāng)原水中永久硬度高時純堿不能降低原水中溶解固體的含量。因此，去除非碳酸鹽硬度(永久硬度)一般采用其它方法(離子交換法、電滲析法、反滲透法等。87離子交換法離子交換法是利用離子交換樹脂交換離子的能力，按需要交換水中的離子，從而使水質(zhì)符合使用要求的方法。

離子交換的實質(zhì)是不溶解的電解質(zhì)(樹脂)與溶液中的另一種電解質(zhì)所進行的化學(xué)反應(yīng)，即樹脂上可交換離子與溶液中的同性離子的交換反應(yīng)。88離子交換樹脂是一種球形網(wǎng)狀固體的高分子共聚物，不溶于酸、堿和水，但吸水膨脹。89離子交換樹脂的分類90離子交換樹脂的交換原理陽離子交換樹脂(R-H)：水處理時，水中陽離子如K＋，Na＋，Ca2＋，Mg2＋等吸附，樹脂上的H+被置換入水中。陰離子交換樹脂(R-OH)：水中陰離子如SO42-，CL-，HCO3-，HSiO3-等被交換，樹脂上的OH-置換到水中。91離子交換樹脂的交換性能交換容量交換選擇性離子交換樹脂的再生92交換容量指一定量的樹脂所具有的活性基團或可交換離子的總數(shù)量。表示方法：質(zhì)量表示法和體積表示法。質(zhì)量表示法：即單位質(zhì)量干樹脂的交換能力，以mg/g(干樹脂)表示；體積表示法，即單位體積濕樹脂的交換能力，以mg/mL(濕樹脂)表示。

93總交換容量(又稱全交換容量)：指樹脂交換基團所有可交換的離子全部被交換時的交換容量，其值等于交換基團中陰(陽)離子總數(shù)。單位為mg/mL(濕樹脂)或mg/g(干樹脂)。工作交換容量：是指樹脂在動態(tài)工作狀態(tài)下的交換容量。一般只有總交換容量的60%~70%。交換容量越大，處理的水量就越大。94交換選擇性離子交換樹脂對水中某種離子能優(yōu)先交換的性能。常溫下、低濃度下，離子所帶電荷越多，越容易被吸附交換；同價離子原子序數(shù)越大，則越易被吸附交換；在高濃度下，離子交換樹脂的選擇性消失。95樹脂再生當(dāng)離子樹脂處理一定水量后，樹脂逐漸達到飽和交換能力下降，通常稱為樹脂“失效”或“老化”。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。再生方式：1)順流再生：優(yōu)點是裝置簡單，操作方便；缺點是再生效果不理想。2)逆流再生：再生效果好，但工藝稍復(fù)雜，工廠多用此法。96反滲透法原理利用倒轉(zhuǎn)滲透的原理將水凈化。即向水施加壓力，使水分子通過半透膜，水中其它離子被截留，從而達到除鹽目的。半透膜：指一種對透過的物質(zhì)具有選擇性的薄膜。理想半透膜：只能通過溶劑(水)而不能透過溶質(zhì)的薄膜。97反滲透的壓力差為1~10MPa。淡淡98滲透：稀溶液的溶劑(水)透過半透膜進入濃溶液一側(cè)。反滲透：是在濃溶液一側(cè)提供比滲透壓差大的壓力，使?jié)馊芤喝軇?水)被迫通過半透膜到稀溶液一側(cè)。反滲透的作用結(jié)果是：濃溶液變得更濃，稀溶液變得更稀。99反滲透的特殊性，對膜的要求半透膜必須性質(zhì)穩(wěn)定，不會產(chǎn)生有毒物質(zhì)；牢固性；有較高的選擇性；具有高度的透水性。工業(yè)上常用的反滲透膜醋酸纖維素膜(CA膜)芳香聚酰胺纖維膜(PI膜)孔徑只有0.0001μm的反滲透膜可有效去除水中的細菌、毒素、重金屬離子等有害物質(zhì)。100電滲析法電滲析法與反滲透法都屬于膜分離。原理利用具有選擇透過性和良好導(dǎo)電性的離子交換膜，在外加電場的作用下，根據(jù)同性相斥，異性相吸的原理使水中陰陽離子通過交換膜而達到凈化的一項技術(shù)。交換膜的特點陰離子交換膜的固定交換基團帶正電荷，因此允許陰離子通過而阻擋陽離子。陽離子交換膜的固定交換基團帶負電荷，因此允許陽離子通過而阻擋陰離子。101＋－＋－＋－＋－＋－陰極水淡水濃水陰極(一)陽極(＋)原水原水陽膜陰膜陽膜陰膜陽膜陰膜陽極水極室極室淡室濃室淡室淡室濃室電滲析器工作原理示意圖102電滲析器進水水質(zhì)的要求1)水溫4－40℃2)混濁度<2mg/L3)化學(xué)耗氧量<3mg/L4)游離余氯<0.3mg/L5)鐵含量<0.3mg/L、錳含量<0.1mg/L6)非電解質(zhì)雜質(zhì)少1032.3水的消毒原水經(jīng)混凝沉淀、過濾、軟化處理后，仍有部分微生物存留在水中，特別可能殘留一些致病微生物(大腸桿菌)，為了保證飲用水的衛(wèi)生安全性，須進行嚴格消毒。常用的消毒方法氯消毒紫外線消毒臭氧消毒104氯消毒一般認為氯氣的消毒作用是通過它所產(chǎn)生的次氯酸。Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-HOCl

→H++OCl-

HClO是中性分子可以擴散到帶負電荷細菌表面，并通過細胞膜進入內(nèi)部，通過氯原子的氧化作用而破壞細菌的某些酶系統(tǒng)，最后導(dǎo)致細菌死亡。OCl-的不能穿過細胞壁進入細菌內(nèi)部，殺菌作用只有HClO的1/8。105幾種常用氯消毒法1)漂白粉：是氯氣與熟石灰作用而得到的一種復(fù)鹽，它的組成比較復(fù)雜，習(xí)慣上常用氧氯化鈣來表示(CaOCl2)。原理2CaOCl2＋2H2O→2Ca(OH)2+2HOCl+CaCl2

有效氯：漂白粉中與氧原子直接結(jié)合的氯。漂白粉的使用濃度：1～2%，也可以干投。106幾種常用氯消毒法2)氯胺：是