加工用水及处理

1、项目四 蔬菜加工前处理任务1 加工用水及水处理一、加工用水的水质要求 水是生产中最重要的原料之一，占85-95。水质的好坏，直接影响成品的质量。 一、天然水分类及其特点 （一）地表水 1.分类 指地球表面所存积的天然水，包括江水、河水、湖水、水库水、池塘水和浅井水等。 2.特点 （1）水量丰富，矿物质含量较少，硬度为1-8mmol/L。 （2）水质不稳定，受自然因素影响较大。 （3）污染物主要有黏土、砂、水草、腐殖质、昆虫、微生物、无机盐等。 （二）地下水 1.分类 包括深井水、泉水和自流井水等。 2.特点 （1）水质较澄清、水温较稳定。 （2）矿物质含量较高，一般含盐量为100-5000mg

2、/L。硬度为2-10mmol/L，有的高达10-25mmol/L。 （三）城市自来水 地表水经过适当的水处理工艺，水质达到一定要求并贮存在水塔中的水。 特点 （1）水质好且稳定，达到饮用水标准； （2）水处理设备简单，一次性投资小； （3）水价高，经常性费用大； （4）注意控制Cl- 、 Fe3+含量及碱度、微生物量。二、水中的杂质（一）天然水中杂质的分类 悬浮物质 胶体物质 溶解物质天然水中杂质的特征 1.悬浮杂质粒度200nm的杂质。危害：沉淀； 影响CO2的溶解； 产品变味、变质。2.杂质 粒度1-200nm的杂质。 无机胶体：黏土和硅酸胶体，占多数； 有机胶体：高分子物质。如腐殖酸、腐

3、殖质等。3.水溶性杂质 粒度1nm，以分子和离子状态存在。（1）溶解气体：主要O2和CO2，还有H2S、Cl2等，影响碳酸饮料的溶解量并产生异味；（2）溶解盐类：地区差异很大，构成水的硬度和碱度。（三）水的硬度 通常指水中钙离子和镁离子钙离子和镁离子盐类的总含量。 1.暂时硬度（碳酸盐硬度）：主要化学成分是钙、镁的重碳酸盐，其次是钙、镁的碳酸盐，加热可分解。 Ca(HCO3)2CaCO3+CO2+H2O Mg(HCO3)2MgCO3+CO2+H2O MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2 2.永久硬度（非碳酸盐硬度） 水中钙和镁的氯化物（CaCl2、MgCl2）、硫酸盐（CaSO4、MgSO

4、4）、硝酸盐Ca(NO3)2, Mg(NO3)2等盐类的含量。 3.总硬度：等于暂时硬度+永久硬度。 Ca2+ Mg2+总硬度= + （mmol/L） 40.08 24.34.水的硬度的表示方法 （1）德国度（od）：1L水中含有相当于10mg的CaO，其硬度即为1个德国度（1od）。 （2）美国度（mg/L）：1L水中含有相当于1mg的CaCO3，其硬度即为1个美国度。 （3）法国度（f）：1L水中含有相当于10mg的CaCO3，其硬度即为1个法国度（1f）。 （4）英国度（e）：1L水中含有相当于14.28 mg的的CaCO3，其硬度即为1个英国度（1e）。 5.水的硬度通用单位：mmol

5、/L或d表示。 1mmol/L=2.804德国度（d）6.饮料用水的水质要求：硬度8.5d。 （四）水的碱度 指水中能与H+结合的OH-, CO3 和HCO3的含量，以mmol/L表示。 OH-的含量：氢氧化物碱度； CO3的含量：碳酸盐碱度； HCO3的含量：重碳酸盐碱度； 水中OH-，CO3，HCO3的总含量：水的总碱度。2-2-2-三、加工用水的水质要求 符合GB5749-1985生活饮用水卫生标准 生活饮用水的水质卫生标准 项 目 标 准 感官性 状 色混浊度臭味肉眼可见物 色度不超过15度，并不得呈现其他异色不超过3度，特殊情况下不超过5度不得有异臭、异味不得含有 生活饮用水的水质卫

6、生标准 项 目 标 准 化学指标pH 总硬度（以CaCO3计） 铁锰铜锌 挥发酚类（以苯酚计）阴离子合成洗涤剂 6.5-8.5不超过450mgL-1不超过0.3mgL-1不超过0.1mgL-1不超过1.0mgL-1不超过1.0mgL-1不超过0.002mgL-1不超过0.3mgL-1 生活饮用水的水质卫生标准 项 目 标 准毒理学指标 氟化物氰化物砷硒汞镉铬铅 不超过1.0mgL-1不超过0.05mgL-1不超过0.05mgL-1不超过0.01mgL-1不超过0.001mgL-1不超过0.01mgL-1不超过0.05mgL-1不超过0.05mgL-1 生活饮用水的水质卫生标准 项 目 标 准细

7、菌学指标 细菌总数大肠菌数游离余氯 不超过100个/ml不超过3个/L在与水接触30min后应不低于0.3mgL-1。集中式给水除出厂水应符合上述要求外，管网末梢水应不低于0.05 mgL-1 二、加工用水处理 目的： 1.去除固体物质，降低硬度和含盐量； 2.杀灭微生物及排除所含异气。 程序及方法：先过滤、软化，后消毒。一、混凝沉淀（一）混凝 1.定义 指在水中加入某些溶解盐类，使水中的细小悬浮物或胶体微粒互相吸附结合而成较大颗粒，从水中沉淀下来的过程。 2.原理 中和电荷，破坏了胶体的稳定性。（二）混凝剂 1.明矾 明矾是硫酸钾铝KAl(SO4)212H2O或K2SO4Al2(SO4)32

8、4H2O，是一种复盐。（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）注意事项 水的pH值：6.5-7.5（中性范围）水温：25 -35； 搅拌：刚开始，应快速搅拌；当絮凝物开始形成，不宜快速搅拌；用量：一般为0.001-0.002。 2.硫酸铝 Al2(SO4)3（1）原理： 同明矾 （2）注意事项 pH：6.5-7.5，通过加CaO调节酸碱性；CaO的加量：每投1mg/L Al2(SO4)3需加0.5mg/L 石灰（C

9、aO）。 有效剂量：Al2(SO4)3.18H2O为20100mg/L. 3.碱式氯化铝（PAC），又称羟基氯化铝或聚合氯化铝，分子式为：Al2(OH)nCl6-nm，其中n=1-5，m10。（1）原理 由于羟基的架桥作用而和铝离子生成多核络合物，并带有大量正电荷，能有效地吸附水中带有负电荷的胶粒，电荷彼此被中和，因而与吸附的污物一起形成大的凝聚体而沉淀被除去。 （2）注意事项 pH值：6-8； 温度：20 -30； 用量：一般为0.005-0.01。 4.铁盐 常用的是硫酸亚铁，俗称绿矾（FeSO4H2O），也用氯化铁（FeCl36H2O）和硫酸铁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）注意事项 pH值：8.0； 用量：一般为0.05-0.25mmol/L，相当于14-70mg/L。（三）助凝剂 1.定义 提高混凝效果，加速沉淀的一些辅助药剂。 2.种类 活性硅酸 、 海藻酸钠 、 羧甲基纤维素钠（CMC）、 聚丙烯酰胺（PMA）、聚丙烯和聚丙烯胺等化学合成的高分子助凝剂 （四）混凝条件的确定 1.原水的状况，包括水的温度、pH值及其他物理、化学性质； 2.混凝剂的性状及添加量； 3.助凝

11、剂的性状及添加量； 4.混凝沉淀的装置； 5.混凝沉淀工艺（包括混凝剂、助凝剂等的添加顺序、搅拌强度及时间等。） 二、水的过滤 （一）原理 原水通过粒状滤料层时，其中一些悬浮物和胶体物质被截留在孔隙中或介质表面上，这种通过粒状介质层分离不溶性杂质的方法 。 1.阻力截留 当原水由上而下流过介质（也称滤料）时，直径较大的悬浮杂质首先被截留在介质孔隙间，使过滤介质表面滤层的孔隙越来越小，从而拦截住更多的杂质，以致于在滤层表面逐渐形成一层主要由截留的颗粒组成的膜状滤层，这层滤层同时也起到过滤作用。 2.重力沉降 介质及其滤层有较大的沉淀面积。当原水流经过滤层时，水中的悬浮物因重力作用不断地沉降到滤料

12、颗粒的外表面上。3.接触凝聚 过滤介质表面事先已吸附的带电物质也有吸附作用，当原水流经时，水中微小的悬浮物、胶体及微生物因与其接触，可能被吸附，从而达到除去水中杂质的目的。 过滤：为生产清水的过程； 冲洗（反冲或反洗）：冲洗掉滤料表面的污物，使之恢复过滤能力的过程。（三）过滤介质 1.具备的条件 足够的化学稳定性； 足够的机械强度； 过滤时不溶于水； 不产生有毒有害物质。 2.常见的过滤介质 砂、石英砂、磁铁矿石、石头、无烟煤、活性炭、玻璃纤维、棉花、绢布、石榴石、石棉板、烧结材料以及人工合成高分子物质等。 （四）过滤方式1.池式过滤 指将过滤介质即滤料填于池中的过滤形式。 （1）过滤介质：

13、砂、石英砂、石头、无烟煤、磁铁矿、石榴石等。 （2） 单层滤池：细砂、粗砂、砂石层、小卵石、大卵石（由上到下），总厚度60-70cm。未充分利用，使用周期短。 双层滤池：用相对体积质量轻而颗粒大的无烟煤代替细砂层。 三层滤池：最下层加上粒径更小、密度大的石榴石、磁铁矿石（悬浮物穿透得更深，增加吸附表面积，发挥滤层的吸附能力）。（3） 对滤池经常进行清洗，使滤料吸附的悬浮物等杂质剥离下来以净化滤料和恢复产水能力。 （4）特点 优点 构造简单，处理能力大。 除去大部分悬浮物、胶体及微生物。 缺点 病原体不能被去除，需进一步消毒或过滤，如用砂芯棒进行精滤等。 2.砂滤棒过滤器 （1）定义 利用多孔陶

14、瓷滤棒（砂滤芯）的作用，除去已处理水中残存微细杂质及大多数微生物。 （2）砂滤棒 用细微颗粒的硅藻土和骨灰等可燃性物质，成型后在高温下焙烧而成，其滤孔直径一般为0.002-0.004mm。滤出的水，可基本无菌，符合国家饮用水标准。（4）砂滤棒形式棒状：我国 板状：日本 （5）砂滤棒过滤器结构 外壳：用铝合金铸成锅形的密封容器，分上下两层，中间以隔板隔开，隔板上（或下）为待滤水。 内层：容器内安装一根至数十根砂滤棒。 （5） 砂滤棒使用前需消毒，一般用75酒精或0.25新洁尔灭，或10漂白粉； 操作压力正常； 使用一段时间需清洗。3.活性炭过滤 （1）特性 活性炭具有多孔性，可以吸附异味，去除各

15、种杂质。 在用氯破坏水中的有机物、杀灭微生物时，以活性炭作为余氯的吸附剂是最适宜的。 （2）原理 Cl2 + H2OHCl + O C + OCO2或氧化有机物（3）使用注意事项 使用一段时间后就需要进行清洗再生；活恬炭具有腐蚀性，用铁制容器装活性炭时要涂上防腐蚀涂料。4.其他过滤装置 （1）钛棒过滤器 钛棒过滤器的过滤原理与砂滤棒类似，不同之处在于用来烧结的原材料不同。钛棒的优点是处理量大，不易破裂，可以做反冲清洗处理。（2） 又称线绕式蜂房芯过滤器，过滤层是用各种化学纤维线缠绕而成的中空管状过滤器，这种过滤器对去除胶体物质及除铁有很好的效果。（3）大孔离子吸附树脂过滤器 是一种不溶于水的球

16、状大孔聚合物，能利用吸附-解吸作用达到物理分离净化的目的。不仅可以吸附有机大分子，而且具有良好的机械强度和化学稳定性，易于再生，可反复使用。l(一一) 石灰软化法石灰软化法l 在水中加入石灰等化学药剂，在不加热的条件下除去水中的Ca2+、Mg2+ ，降低水的硬度，达到水质软化的目的。l 石灰软化法软化法适合于碳酸盐硬度较高。l 包括石灰软化法、石灰纯碱软化法和石灰-纯碱-磷酸三钠软化法。 (二二) 离子交换法离子交换法l1. 原理原理 l2. 再生再生 l( (三三) ) 反渗透法反渗透法-简称简称 RORO l1.原理原理 如果在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时，溶剂就会由浓溶液一侧通过

17、半透膜进入稀溶液中，这种现象称为反渗透。 反渗透作用的结果是，使浓溶液变得更浓，稀溶液变得更稀，最终达到脱盐。 l2反渗透膜的性能 表1 反渗透膜对杂质的去除能力离子去除率/%离子去除率/%离子(或杂质)去除率/%Mn2+9599SO42-9099NO2-5075Al3+9599CO32-8095BO2-3050Ca2+9299PO43-9099微粒99Mg2+9299F-8595细菌99Na+7595HCO3-8095有机物99K+7593Cl-8095相对(分子质量300)NH4-7090SiO2-7590l3反渗透器对水质的要求表2 反渗透器进口水的水质要求项 目取 样 点聚酰胺中空纤维

18、膜卷式醋酸纤维膜水温/反渗透进口20352030pH值反渗透进口41146浊度/度反渗透进口0.51污染指数/FI反渗透进口35余氯/mgL-1反渗透进口0.10.20.5电学耗氧量(COD、Mn)/mgL-1反渗透进口22Fe/mgL-1反渗透进口0.10.1(Ca2+ ,SO42-)/molL-1浓缩水10-410-4l(四四) 电渗析法电渗析法1原理原理 电渗析是通过离子交换膜电渗析是通过离子交换膜把溶液中的溶质把溶液中的溶质(盐分盐分)分离出来分离出来。以电位差为推动力，利用电解质以电位差为推动力，利用电解质离子的选择性传递离子的选择性传递，使膜透过电使膜透过电解质离子解质离子，把非电解质大分子物把非电解质大分子物质截留下来的原理进行的质截留下来的原理进行的。 2电渗析器对原水的水质要求电渗析器对原水的水质要求 混浊度混浊度宜小于宜小于 2 2/L/L，以免杂质影响，以免杂质影响膜的寿命膜的寿命； 化学化学耗氧量耗氧量不得超过不得超过 3mg/L 3mg/L，以避免，以避免水中有机物对膜的污染水中有机物对膜的污染； 游离性游离性余氯余氯不得大于不得大于 0