饮料概论3水处理

饮料概论 第三章水及水处理 水源水中杂质水质标准水处理瓶装水生产 一 水源 地球的水循环 大气降水 蒸发 蒸发 含水层 生物用水 废水 地表水流 海洋 渗入 1 大气降水 雨 雪 雹等 降落过程中吸附CO2 O2 烟雾 尘土等杂质大量收集较困难 2 地表水 河流 湖泊 水库中的水 与土壤 岩石相接触 溶解有一定量的矿物质而有异味悬浮有泥沙 植物颗粒而显混浊与动植物及其残体接触 溶有或悬浮有机杂质 有颜色 异嗅 异味易受污染 生活污染 工业污染 3 地下水 井水 泉水等 地表水通过岩石缝隙 土壤层渗入地下含水层渗入过程中 土壤滤除了悬浮物和微生物 吸附了有机物 澄清 卫生与岩石 土壤密切接触 溶解有较多的矿物质 异味 4 咸水 海水 咸水湖水 含盐量 1000 3000mg L 异味浓海水淡化前景看好5 极地水6 古潜水 冰山 二 水中杂质 现实中不存在 纯水 水中含有各种杂质水溶性杂质悬浮杂质胶体性杂质 1 水溶性杂质 低分子 CO2 O2 H2S Cl2等气体分子阳离子 H K Na NH4 Ca2 Mg2 Fe2 Mn2 Al3 等阴离子 OH Cl HCO3 CO32 NO3 NO2 SO42 PO43 等这些分子或离子分散在水中形成真溶液 不能靠过滤等机械方法分离出来 水溶性杂质对水质的影响 碱度咸度硬度有机物含量其它 1 碱度 能与H 强酸 作用的物质含量酸式碳酸盐碱度 HCO3 碳酸盐碱度 CO32 氢氧化物碱度 OH 碱度中和饮料中的酸 使饮料的口味改变 并增加微生物繁殖的可能性 2 咸度 又称含盐量 即水中溶解性物质含量可以品尝出来的咸度 300mg L 3 硬度 钙盐和镁盐的含量 总硬度 碳酸盐硬度 非碳酸盐硬度碳酸盐硬度 Ca HCO3 2 Mg HCO3 2 加热时会分解沉淀 硬度降低 又称暂时硬度Ca HCO3 2 CaCO3 CO2 H2O非碳酸盐硬度 钙 镁的氯化物 硫酸盐 硝酸盐等 在水煮沸时不会析出 又称永久硬度 3 硬度 续 硬度的表示德国度 1 10mg L CaO 每升毫摩尔 1mmol L 2 8 硬度的影响 产生碳酸盐沉淀 外观质量 口味饮料工艺用水要求 硬度 85mg L CaO 4 有机物含量 表示污染程度特征 三氮增高和酸度增高氨基氮硝基氮亚硝基氮影响 色泽 嗅 味 卫生 5 其它 溶解气体H2S Cl2 刺激性气味金属离子Fe2 Cu2 锈味重金属离子Cu Ag Au Cd Cr As等 中毒 2 悬浮物质 粒度 0 2 的杂质 由泥土 砂粒等无机物及一些藻类和微生物组成混浊状放置一段时间后 聚集上浮形成瓶颈结垢 或下沉形成瓶底结垢或絮状沉淀造成碳酸饮料装瓶时的CO2气体外溢不仅微生物的活动可导致产品变质 其残体也可影响到产品的风味和色泽 3 胶体物质 粒度在0 001 0 2 之间的杂质胶体粒子的特性 光散射现象 混浊感粒子吸附离子而带电荷 粒子之间因同性相斥而不互相聚集 稳定性水中主要的胶体粒子 无机硅化物 混浊感有机大分子 呈色 三 水质标准 饮水安全与人类健康水质标准的发展历程水质标准解读 1 饮水安全与人类健康 WHO调查表明 在发展中国家 各类疾病有8 是因饮用不卫生的水而传播的 每年大约有2000万人死于饮用不卫生的水 我国农村有3亿多人饮水不安全 其中约6300多万人饮用高氟水 200万人饮用高砷水 3800多万人饮用苦咸水 1 9亿人饮用水有害物质含量超标 血吸虫病区约1100多万人饮水不安全 我国的相当一部分城市水源污染严重 威胁到饮水水质 2 我国生活饮用水卫生标准的发展历程 生活饮用水卫生标准的引用标准 GB3838地表水环境质量标准GB T14848地下水质量标准GB T5750生活饮用水标准检验方法GB17051二次供水设施卫生规范GB T17218饮用水化学处理剂卫生安全性评价GB T17219生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准CJ T206城市供水水质标准SL308村镇供水单位资质标准 3 水质标准解读 水质标准 通过必要的处理后达到用户要求的各项水质指标的总和分为生活用水标准和特殊用水标准GB5749 2006 生活饮用水卫生标准 GB17051 1997 二次供水设施卫生规范 QB926 84 汽水 工艺用水水质要求 生活饮用水卫生标准 的保障范围确保饮用水感官性状良好 防止介水传染病的暴发 防止急性和慢性中毒以及其他健康危害 水质常规指标 38项 感官指标 色度 混浊度 异臭异味 肉眼可见物化学指标 pH值 铝 铁 锰 铜 锌 氯化物 硫酸盐 溶解性总固体 总硬度 耗氧量 挥发酚类和阴离子合成洗涤剂毒理学指标 砷 镉 铬 铅 汞 硒 氰化物 氟化物 硝酸盐 氯仿 四氯化碳 溴酸盐 甲醛 亚氯酸盐 氯酸盐细菌学指标 菌落总数 总大肠菌群 耐热大肠菌群 大肠埃希氏菌放射性指标 总 放射性 总 放射性 1 感官指标 感官性状不良的水 会使人产生厌恶感和不安全感 我国的饮用水标准规定 饮用水的色度不应超过15度 也就是说 一般饮用者不应察觉水有颜色 而且也应无异常的气味和味道 水呈透明状 不浑浊 也无用肉眼可以看到的异物 如果发现饮用水出现浑浊 有颜色或异常味道 那就表示水被污染 2 一般化学指标 化学指标包括pH值 铝 铁 锰 铜 锌 氯化物 硫酸盐 溶解性总固体 总硬度 耗氧量 挥发酚类和阴离子合成洗涤剂 这些指标都能影响水的外观 色 嗅和味 因此规定了最高允许限值 例如饮用水中硫酸盐过高 易使锅炉和热水器内结垢并引起不良的水味和具有轻泻作用 故规定其在饮用水中的限值不应超过每升250毫克 3 毒理学指标 指由于长期接触可引起健康问题的某些化学物质 特别是蓄积性毒物和致癌物质的含量 为保障饮用水的安全 依据化学物质的毒性 在饮用水中含有的浓度和检出频率以及是否具有充分依据来确定需要限制最大允许浓度的化学物质种类及其在饮用水中的最大允许限值 4 细菌学指标 水是传播疾病的重要媒介 饮用水中的病原体包括细菌 病毒以及寄生型原生动物和蠕虫 其污染来源主要是人畜粪便 理想的饮用水不应含有已知致病微生物 也不应有人畜排泄物污染的指示菌 标准 中规定的指示菌是总大肠菌群 标准 中还规定了消毒剂的指标 消毒剂常规指标及要求 5 放射性指标 人类某些活动 核能发展 同位素新技术应用 可能使环境中的天然辐射强度有所增高 造成放射性物质对环境的污染 需要对饮用水中的放射性指标进行常规监测和评价 标准 中规定了总 放射性和总 放射性的参考值 当这些指标超过参考值时 需进行全面的核素分析以确定饮用水的安全性 四 水处理 澄清净化消毒除嗅除味软化除盐 1 澄清净化 目的 除去水中的悬浮杂质化学法 加明矾 石灰等 过滤法 砂滤碳滤砂棒滤精滤 又称除菌过滤 微滤 0 02 10 m超滤 0 001 0 02 m 2 消毒 处理对象 致病微生物 通常在过滤后进行 物理法 加热 紫外线 直流电场等 化学法 氯 臭氧 氧化剂 KMnO4 等 3 除嗅除味 藻类繁殖 加硫酸铜 植物腐烂 曝气法 有机物 加氧化剂 活性炭过滤 溶解离子 除盐 4 软化除盐 软化 除去水中的钙 镁离子 除盐 除去水中所有的阴 阳离子 软化除盐的方法 蒸馏法离子交换法 电渗析法 反渗透法 冷冻分离法 离子交换法 离子交换树脂在水中解离 RSO3H RSO3 H R4NOH R4N OH 水中阳 阴离子分别与H OH 交换 RSO3 H Na RSO3Na H R4N OH Cl R4NCl OH 电渗析法 溶液中的阴 阳离子在外电场的作用下 选择性地通过离子交换膜 从而与溶剂分离的过程 在电渗析器的两极间交替排列有多组阴 阳离子交换膜 阳膜只允许阳离子透过而阴膜只允许阴离子透过 通电后 阳离子向阴极移动 阴离子向阳极移动 因为膜的透过选择性 产生了交替排列的淡水室和浓水室 反渗透法 利用半透膜只能透过溶剂的性质 对溶液侧施加压力以克服渗透压 使溶剂通过半透膜而从溶液中分离出来的过程 反渗透设备主体由反渗透膜组件和泵及连接管道组成 反渗透膜组件形式有 板框式 管式 螺旋式和中空纤维式 反渗透原理 反渗透水处理装置 反渗透水处理装置 二级反渗透装置 螺旋卷式反渗透膜组件 管束式反渗透组件 反渗透可截留与溶剂 水 分子大小同一数量级的溶质 获得相当纯净的溶剂 膜的孔经应限制在水分子厚度的两倍以内 约1 2nm 方可不使盐类通过 这称为膜的临界直径 五 瓶装水生产流程简介 纯净水生产流程图 矿泉水生产线 原水 原水加压泵 活性炭过滤器 全自动软水器 精密过滤器