C第二章软饮料用水及水处理

1、2022-6-201第二章 软饮料用水及水处理2022-6-202第一节 软饮料用水概述2022-6-203（一）地表水（一）地表水 来源：来源：地表水包括河地表水包括河水、江水、湖水、水水、江水、湖水、水库水、池塘水、浅井库水、池塘水、浅井水等。水等。 特点：特点：水量丰富，矿水量丰富，矿物质含量低，硬度一物质含量低，硬度一般为般为18m mol/L；水质波动大；易遭受水质波动大；易遭受污染污染 。一、水源的分类及特点一、水源的分类及特点2022-6-204（二）地下水（二）地下水 来源：来源：深井水、泉水、自流井水等。深井水、泉水、自流井水等。 特点：特点：水质较清，水温较稳定，但矿物质含

2、量较水质较清，水温较稳定，但矿物质含量较高，一般不易遭受污染。高，一般不易遭受污染。 含盐量为含盐量为1005000mg/L,硬度为硬度为210m mol/L2022-6-2052022-6-206 来源：来源：主要指地表水或地主要指地表水或地下水经过适当的水处理工下水经过适当的水处理工艺，水质达到要求并贮存艺，水质达到要求并贮存在水塔中的水。在水塔中的水。 特点：特点：水质好且稳定，水质好且稳定，达到饮用水标准。达到饮用水标准。 使用时注意使用时注意Cl、Fe3含量及碱度、微生物含量含量及碱度、微生物含量 （三）城市自来水（三）城市自来水2022-6-207二、水中的杂质及其对饮料生产的影响

3、二、水中的杂质及其对饮料生产的影响 2022-6-208 天然水中的杂质分三类：天然水中的杂质分三类：溶解物质溶解物质d 1nm胶体物质胶体物质1nm d 200nm2022-6-209 1、悬浮物质、悬浮物质 悬浮杂质主要是泥土、砂粒之类悬浮杂质主要是泥土、砂粒之类的无机物质、也有浮游生物及微生物等。的无机物质、也有浮游生物及微生物等。 影响：影响：产生沉淀、影响产生沉淀、影响CO2的溶解、变味变质的溶解、变味变质 2、胶体物质、胶体物质 多为包括黏土性无机胶体和高分多为包括黏土性无机胶体和高分子有机胶体子有机胶体 影响：影响：无机胶体产生使水质和饮料产生混浊，无机胶体产生使水质和饮料产生混

4、浊，有机胶体使饮料带色。有机胶体使饮料带色。 3、溶解物质、溶解物质 以分子和离子形态存在，溶解物以分子和离子形态存在，溶解物质主要是溶解性气体、溶解盐类和其他有机物质主要是溶解性气体、溶解盐类和其他有机物 影响：影响： 影响影响CO2的溶解，产生异味，影响色泽的溶解，产生异味，影响色泽2022-6-2010 三、软饮料用水的水质要求三、软饮料用水的水质要求 首先要符合首先要符合GB5749-2006生活饮用水卫生生活饮用水卫生标准标准，该标准规定了，该标准规定了 生活饮用水水质卫生要求、生活饮用水水质卫生要求、 生活饮用水水源水质卫生要求、生活饮用水水源水质卫生要求、 集中式供水单位卫生要求

5、、集中式供水单位卫生要求、 二次供水卫生要求、二次供水卫生要求、 涉及生活饮用水卫生安全产品卫生涉及生活饮用水卫生安全产品卫生要求要求、 水质监测和检验方法。水质监测和检验方法。 其次须符合其次须符合GB1079-1989软饮料用水质量标准软饮料用水质量标准 2022-6-2011项目名称项目名称GB5749-2006生活饮用水卫生标生活饮用水卫生标准准GB1079-1989软饮料用水标软饮料用水标准准浊度浊度/度度32色度色度/度度155味及臭味及臭无异臭、无异味无异臭、无异味无臭无味无臭无味总固形物总固形物/（mg/L）1000500总硬度（以总硬度（以CaCO3计（计（mg/L）4501

6、00铁（以铁（以Fe计）计）/（mg/L）0.30.1锰（以锰（以Mn计）计）/（mg/L）0.10.1高锰酸钾消耗量高锰酸钾消耗量/（mg/L）310总碱度（以总碱度（以CaCO3计）计）/（mg/L）50游离氯游离氯/（mg/L）0.30.020.1细菌总数细菌总数/（个（个/ml）100100大肠菌群大肠菌群/（个（个/L）不得检出不得检出不得检出不得检出致病菌致病菌不得检出不得检出2022-6-2012第二节第二节 水质标准的主要指标水质标准的主要指标2022-6-2013水质标准水质标准主要指标主要指标2022-6-2014一、浊度一、浊度 定义：定义：浊度又称混浊度，表示水中悬浮物

7、浊度又称混浊度，表示水中悬浮物对光线透过时的阻碍程度。一般将对光线透过时的阻碍程度。一般将1L蒸馏蒸馏水中含有水中含有1mgSiO2时的浊度规定为时的浊度规定为1度。度。 成因：成因：原水中所含的杂质是发生水混浊的原水中所含的杂质是发生水混浊的主要原因，导致水混浊的主要杂质是悬浮主要原因，导致水混浊的主要杂质是悬浮物质和胶体物质。季节和供水途径的变化，物质和胶体物质。季节和供水途径的变化，都有可能因原水中所含杂质而产生混浊现都有可能因原水中所含杂质而产生混浊现象。象。 2022-6-2015 影响：影响：浊度高时，能保护微生物免受消毒作用，浊度高时，能保护微生物免受消毒作用，同时能刺激细菌的繁

8、殖。因此在水消毒过同时能刺激细菌的繁殖。因此在水消毒过程中，浊度低时才能保证其消毒效果。程中，浊度低时才能保证其消毒效果。会使人感到厌恶。会使人感到厌恶。 措施：措施：饮料厂必须注意原水的浊度变化，饮料厂必须注意原水的浊度变化，同时根据水质情况，采用凝聚、沉降或过同时根据水质情况，采用凝聚、沉降或过滤、氯化等方法去除杂质。滤、氯化等方法去除杂质。2022-6-2016二、臭和味二、臭和味：要求：要求：软饮料用水应当无臭和无味软饮料用水应当无臭和无味。成因：成因：a水臭的产生主要是有机物的存在，某些水臭水臭的产生主要是有机物的存在，某些水臭是生物活性增加的表现，有些则是工业污是生物活性增加的表现

9、，有些则是工业污染造成的。染造成的。b水的异味主要是来自无机物。水的异味主要是来自无机物。c氯化过程出现余氯气味氯化过程出现余氯气味d硫磺、甲烷等物质使水产生异味。硫磺、甲烷等物质使水产生异味。2022-6-2017影响：影响： a影响饮料的滋味和气味。影响饮料的滋味和气味。 b有时促使饮料产生沉淀。有时促使饮料产生沉淀。措施：措施：进行脱臭和除味处理。由气体引起的进行脱臭和除味处理。由气体引起的可采取脱气方式，由还原物质引起的用氯可采取脱气方式，由还原物质引起的用氯和臭氧进行氧化。由金属离子引起的可采和臭氧进行氧化。由金属离子引起的可采用离子交换等方法处理。活性炭吸附是行用离子交换等方法处理

10、。活性炭吸附是行之有效的方法。之有效的方法。2022-6-2018三、硬度三、硬度 定义定义：水的硬度是指水对于肥皂的离子沉淀水的硬度是指水对于肥皂的离子沉淀能力能力。 成因成因：水的硬度是由多价金属离子，主要是水的硬度是由多价金属离子，主要是水中可溶性的钙和镁的量决定的。溶有较水中可溶性的钙和镁的量决定的。溶有较多多Ca2和和Mg2的水叫做硬水。相反，只溶的水叫做硬水。相反，只溶有少量或不含有少量或不含Ca2和和Mg2的水叫做软水。的水叫做软水。 2022-6-2019硬度的分类：硬度的分类： 分为碳酸盐硬度（暂时硬度）、非碳酸盐分为碳酸盐硬度（暂时硬度）、非碳酸盐硬度（永久硬度）硬度（永久

11、硬度） 碳酸盐硬度主要是由钙镁的碳酸盐和重碳酸盐产碳酸盐硬度主要是由钙镁的碳酸盐和重碳酸盐产生的硬度。其中的重碳酸盐经煮沸可以分解为溶解生的硬度。其中的重碳酸盐经煮沸可以分解为溶解性很小的碳酸盐，成为沉淀而从水中除去，故又成性很小的碳酸盐，成为沉淀而从水中除去，故又成为暂时硬度。为暂时硬度。 Ca(HCO3)2 CaCO 3 + CO2+H2O Mg(HCO3)2 Mg(OH)2 +2CO2 非碳酸盐硬度硬度主要是指钙镁的硫酸盐、硝酸非碳酸盐硬度硬度主要是指钙镁的硫酸盐、硝酸盐和氯化物。一般在煮沸时不会析出，故而又被成盐和氯化物。一般在煮沸时不会析出，故而又被成为永久硬度。为永久硬度。 总硬度

12、暂时硬度永久硬度总硬度暂时硬度永久硬度2022-6-2020影响：影响：a硬度过高，容易产生碳酸钙和有机酸硬度过高，容易产生碳酸钙和有机酸钙沉淀钙沉淀b影响饮料的滋味影响饮料的滋味 c加热时，形成水垢沉淀物，影响工艺加热时，形成水垢沉淀物，影响工艺传热和设备清洗。传热和设备清洗。措施：措施：进行软化处理。采用石灰软化、进行软化处理。采用石灰软化、离子交换、反渗透离子交换、反渗透(RO)、电渗析等。、电渗析等。2022-6-2021计量方法：计量方法：通常以相当于通常以相当于1L水中含有的水中含有的CaCO3或或CaO的毫克数来表示。德国度的毫克数来表示。德国度-1度相当于度相当于1L水中含有水

13、中含有10mg CaO;英国度英国度-1度相当于度相当于0.7L水中含有水中含有10mg CaCO3;法国法国度度-1度相当于度相当于1L水中含有水中含有10mg CaCO3。我国的法定计量单位为我国的法定计量单位为m mol/L表示。表示。范围划分：范围划分：以德国度表示的软硬水范围以德国度表示的软硬水范围04dH为特软水；为特软水；48dH软水；软水；815dH为中等硬度水；为中等硬度水；1630dH为硬水；大于为硬水；大于30dH为特硬水。饮料生产及设备清洗对水为特硬水。饮料生产及设备清洗对水的硬度要求有区别的硬度要求有区别 。2022-6-2022四、碱度四、碱度定义：定义：水的碱度是

14、指水中能与强酸发生中水的碱度是指水中能与强酸发生中和反应的物质的总量，以和反应的物质的总量，以m mol/L为单位。为单位。分类：分类：水中的碱性物质有水中的碱性物质有NaOH、Ca(OH)2、碳酸盐、碳酸氢盐、硅酸盐、磷酸盐等构碳酸盐、碳酸氢盐、硅酸盐、磷酸盐等构成。成。 根据成分物质可分为三大类，即重碳酸根据成分物质可分为三大类，即重碳酸盐碱度（盐碱度（HCO3-）、碳酸盐碱度（）、碳酸盐碱度（CO32-）和氢氧化物碱度（和氢氧化物碱度（OH-） 。水中这三类离。水中这三类离子的总量为总碱度（以碳酸钙计量时，和子的总量为总碱度（以碳酸钙计量时，和暂时硬度值相吻合）。暂时硬度值相吻合）。20

15、22-6-2023影响：影响：a 与金属离子形成水垢与金属离子形成水垢b消耗饮料的有机酸，影响糖酸比消耗饮料的有机酸，影响糖酸比 c影响影响CO2的溶解量的溶解量d改变改变pH，容易滋生微生物，容易滋生微生物f生产果汁型碳酸饮料时，与果汁中的某些成生产果汁型碳酸饮料时，与果汁中的某些成分发生反应，形成沉淀。分发生反应，形成沉淀。措施：措施：一般在设计产品配方时，采取多加一般在设计产品配方时，采取多加酸的方法来保证产品质量。酸的方法来保证产品质量。2022-6-2024五、铁、锰含量五、铁、锰含量 铁的存在形式及特点：铁的存在形式及特点：铁锰在地表水中的含量极低，铁锰在地表水中的含量极低，主要含

16、于地下水中。铁一般以无色重碳酸盐的形式存在于主要含于地下水中。铁一般以无色重碳酸盐的形式存在于地下水中。地下水被开采后，地下水中。地下水被开采后，Fe2+离子就被氧化成为离子就被氧化成为Fe3+，容易形成容易形成Fe(OH)3的沉淀。的沉淀。 Fe2+ Fe3+ Fe(OH)3 影响：影响：a大量铁的沉淀会使水呈现令人厌恶的红棕色，并导致沉淀、大量铁的沉淀会使水呈现令人厌恶的红棕色，并导致沉淀、着色或褪色。着色或褪色。b当水中的铁的浓度超过当水中的铁的浓度超过0.3mg/L时，会损害饮料的风味，时，会损害饮料的风味， c铁含量多的水还容易生长微生物，使水产生臭气。铁含量多的水还容易生长微生物，

17、使水产生臭气。 由于铁对饮料，特别是对果蔬汁饮料的影响，有必要限由于铁对饮料，特别是对果蔬汁饮料的影响，有必要限制水中铁的含量，为此，规定饮料用水中铁的含量必须低制水中铁的含量，为此，规定饮料用水中铁的含量必须低于于0.1mg/L。措施：措施：铁含量高的水可用暴气和过滤铁含量高的水可用暴气和过滤,或凝聚沉淀过滤、离或凝聚沉淀过滤、离子交换等方法处理。子交换等方法处理。2022-6-2025 锰在水中的存在状况：锰在水中的存在状况：存在形式与铁极为相似，存在形式与铁极为相似，常与铁共存，但其含量一般比较低。锰含常与铁共存，但其含量一般比较低。锰含量为量为0.3mg/L左右的水，有时会由于氯化左右

18、的水，有时会由于氯化作用呈现淡褐色。作用呈现淡褐色。 锰的影响：锰的影响：较高浓度锰也会使饮料风味不良，较高浓度锰也会使饮料风味不良，和铁一样，锰的存在可导致水中沉淀物的和铁一样，锰的存在可导致水中沉淀物的产生。产生。2022-6-2026六、有机物六、有机物 种类：种类：分为一般有机物和有机污染物分为一般有机物和有机污染物 国际饮用水标准对有机污染物评价时，一般应符国际饮用水标准对有机污染物评价时，一般应符合的条件：合的条件：1、具有足够证据表明该物质能引起急性或慢性疾病。、具有足够证据表明该物质能引起急性或慢性疾病。2、已知该物质在水中含有相当的浓度。、已知该物质在水中含有相当的浓度。3、

19、该物质能在水中较为经常地检出。、该物质能在水中较为经常地检出。4、具有能用于监测和控制目的的分析方法、具有能用于监测和控制目的的分析方法5、该物质浓度可以进行控制、该物质浓度可以进行控制。 分析方法分析方法 水中的浓度水中的浓度较为经常检出较为经常检出 毒理证据毒理证据 控制浓度控制浓度2022-6-2027影响：影响：饮用水中存在有机物，会导致碳酸饮饮用水中存在有机物，会导致碳酸饮料的充气困难，并产生异味、沉淀等现象。料的充气困难，并产生异味、沉淀等现象。措施：措施：去除水中有机物的方法可用氯化或组去除水中有机物的方法可用氯化或组合采用凝聚、沉淀、过滤等方法。合采用凝聚、沉淀、过滤等方法。2

20、022-6-2028七、溶解氧七、溶解氧影响：影响：a水中溶解的氧会对包括铁锰铜以及含有氮和水中溶解的氧会对包括铁锰铜以及含有氮和硫的化合物进行氧化硫的化合物进行氧化还原反应，这种反还原反应，这种反应会加速各类饮料品质的劣变。应会加速各类饮料品质的劣变。b营养成分损失，脂肪氧化，营养成分损失，脂肪氧化，Vc损失。损失。c发生酶促褐变发生酶促褐变d同时，氧气等气体的存在还会影响碳酸饮料同时，氧气等气体的存在还会影响碳酸饮料中中CO2的溶解量，并产生异味。的溶解量，并产生异味。措施：措施：必要时需进行水的脱气处理。必要时需进行水的脱气处理。2022-6-2029八、微生物八、微生物水中微生物指示菌

21、：水中微生物指示菌：主要指示菌是大肠主要指示菌是大肠菌群或大肠菌总数。辅助性指示菌还菌群或大肠菌总数。辅助性指示菌还有类链球菌和亚硫酸盐还原梭状菌等。有类链球菌和亚硫酸盐还原梭状菌等。饮用水微生物要求：饮用水微生物要求：理想的饮用水不应理想的饮用水不应含有已知的任何致病微生物，也应没含有已知的任何致病微生物，也应没有标志粪便污染的细菌有标志粪便污染的细菌。2022-6-2030影响：影响：a水中的微生物会影响饮料的质量，产水中的微生物会影响饮料的质量，产 生絮状沉淀。生絮状沉淀。 b有害的微生物影响饮料的风味有害的微生物影响饮料的风味 c有时还会导致饮料的变质败坏。有时还会导致饮料的变质败坏。

22、措施：措施：水中的微生物可以通过适当水处理，包水中的微生物可以通过适当水处理，包括凝聚、沉淀、过滤和消毒加以去除。微括凝聚、沉淀、过滤和消毒加以去除。微生物的灭菌以氯处理最为有效，而且简便。生物的灭菌以氯处理最为有效，而且简便。在现代饮料生产中还经常使用紫外线灭菌、在现代饮料生产中还经常使用紫外线灭菌、臭氧灭菌和过滤除菌。臭氧灭菌和过滤除菌。2022-6-2031 从感官方面综合分析，如果水质标从感官方面综合分析，如果水质标准的主要指标不达标，会对饮料产生哪准的主要指标不达标，会对饮料产生哪些影响些影响? ? 第三节第三节 水处理方法水处理方法2022-6-2033 水处理的目的水处理的目的a

23、保持水质的稳定性和均一性保持水质的稳定性和均一性b去除水中的悬浮物及胶体等杂质去除水中的悬浮物及胶体等杂质c去除有机物，以消除异臭、异味和脱色去除有机物，以消除异臭、异味和脱色d将水的碱度降至规定的限度以下将水的碱度降至规定的限度以下e去除微生物，使微生物指标符合饮用水卫生去除微生物，使微生物指标符合饮用水卫生标准标准f去除铁锰化合物和溶解于水中的气体去除铁锰化合物和溶解于水中的气体g降低硬度。降低硬度。2022-6-2034水处理的总体工艺流程水处理的总体工艺流程 原水原水净化（澄清、过滤）净化（澄清、过滤）软化软化消毒消毒成品水成品水2022-6-2035一、混凝沉淀（澄清）一、混凝沉淀（

24、澄清） 水中所含的胶体物质在水中能保持悬水中所含的胶体物质在水中能保持悬浮或分散不沉淀的原因是因为胶体微粒带浮或分散不沉淀的原因是因为胶体微粒带有相同的电荷，产生静电斥力的缘故，加有相同的电荷，产生静电斥力的缘故，加混凝剂中和胶粒表面所带的电荷，从而促混凝剂中和胶粒表面所带的电荷，从而促使其相互聚集，由小颗粒变成大颗粒，发使其相互聚集，由小颗粒变成大颗粒，发生沉淀，达到使水澄清的目的。生沉淀，达到使水澄清的目的。 与此同时，由于加入的某些混凝剂形成与此同时，由于加入的某些混凝剂形成的胶体吸附能力很强，可以吸附水中的胶的胶体吸附能力很强，可以吸附水中的胶体和悬浮物，随之凝聚成粗大絮状物而沉体和悬

25、浮物，随之凝聚成粗大絮状物而沉降，使水澄清。降，使水澄清。 2022-6-2036水中胶体颗粒可分为憎水和亲水两大类水中胶体颗粒可分为憎水和亲水两大类n 水中黏土等无机物属于憎水性胶体，水中黏土等无机物属于憎水性胶体，n 有机物如蛋白质、淀粉和胶质等属有机物如蛋白质、淀粉和胶质等属于亲水性胶体。于亲水性胶体。 胶体表面是带电的，其中黏土、细菌、胶体表面是带电的，其中黏土、细菌、病毒等均带负电，氢氧化铝、氢氧化铁病毒等均带负电，氢氧化铝、氢氧化铁等的微晶体都是带正电的胶体。等的微晶体都是带正电的胶体。2022-6-20372022-6-20381. 混凝剂混凝剂A A 明矾明矾 KAl2(SO4

26、)212H2O或或K2SO4Al2(SO4)324H2O 它是一种复盐。在水中它是一种复盐。在水中Al2(SO4)3发生水发生水解作用生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体解作用生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体带正电荷，而天然水中的胶体物质大都带带正电荷，而天然水中的胶体物质大都带负电荷，因此，两者发生电性中和作用。负电荷，因此，两者发生电性中和作用。同时，氢氧化铝的胶体又能吸附水中的自同时，氢氧化铝的胶体又能吸附水中的自然胶体和悬浮物，在中和与吸附的共同作然胶体和悬浮物，在中和与吸附的共同作用下，水中的胶体微粒逐渐凝聚成大的絮用下，水中的胶体微粒逐渐凝聚成大的絮状物沉淀下来，在沉淀过程中，水逐渐变状物

27、沉淀下来，在沉淀过程中，水逐渐变得澄清透明。得澄清透明。 2022-6-20392022-6-2040明矾使用的注意事项明矾使用的注意事项水的水的pH值值水温水温搅拌搅拌一般要求待处理水的pH为6.5-7.5；一般要求水温25-35；当温度高于40生成的絮凝物细小，不利于沉淀刚加入混凝剂时应快速搅拌,然后降低速度2022-6-2041明矾的加入量 一般为0.001-0.02，为了加速混凝，加入前需把明矾块弄碎，并在加入后用木棒搅1-2min。2022-6-2042B B硫酸铝硫酸铝AlAl2(SO4)(SO4)3 作用原理类似于明矾，但其是作用原理类似于明矾，但其是强酸弱碱盐，使用时须加入生石

28、灰强酸弱碱盐，使用时须加入生石灰等碱性物质调整等碱性物质调整pH。2022-6-2043C C碱式氯化铝碱式氯化铝 碱式氯化铝（碱式氯化铝（PAC）又称羟基氯化铝或聚合）又称羟基氯化铝或聚合氯化铝，其分子式为氯化铝，其分子式为Al2(OH)nCl6-nm。其中。其中n5，10。精品为白色或黄色固体，也有。精品为白色或黄色固体，也有无色或黄褐色的透明液体。无色或黄褐色的透明液体。 碱式氯化铝是一种新型的混剂。在水中由于碱式氯化铝是一种新型的混剂。在水中由于羟基的架桥作用羟基的架桥作用 而和铝离子生成多核络合物，并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带有大量正电荷

29、，能有效地吸附水中带有负电荷的胶粒，电荷彼此被中和，因而与吸附的污物在的胶粒，电荷彼此被中和，因而与吸附的污物在一起形成大的聚体而沉淀除去。另外它还有较强一起形成大的聚体而沉淀除去。另外它还有较强的架桥吸附性能，不仅能除去水中悬浮物，还能的架桥吸附性能，不仅能除去水中悬浮物，还能使微生物吸附沉淀使微生物吸附沉淀2022-6-2044 2022-6-2045D D 铁盐铁盐 常用的是硫酸亚铁常用的是硫酸亚铁(FeSO47H2O)，另外，另外也用氯化铁也用氯化铁(FeCl36H2O)和硫酸铁。铁盐在和硫酸铁。铁盐在水中与碳酸氢盐作用，产生了水中与碳酸氢盐作用，产生了Fe(OH)2胶体，胶体，然后氧

30、化生成然后氧化生成Fe(OH)3，再利用胶体微粒的电，再利用胶体微粒的电中和作用和吸附作用，中和作用和吸附作用，沉淀水中的杂质微粒，沉淀水中的杂质微粒，从而使水澄清。从而使水澄清。 2022-6-2046绿矾作为混凝剂的特点绿矾作为混凝剂的特点: :待处理水的待处理水的pH偏高时偏高时,对绿矾的混凝作用影对绿矾的混凝作用影响不大响不大;沉降速度比氢氧化铝絮凝物快沉降速度比氢氧化铝絮凝物快;水温对水温对Fe(OH)3影响不大使用影响不大使用2022-6-2047铁盐使用时的注意事项铁盐使用时的注意事项Fe(OH)2氧化产生Fe(OH)3的反应在pH值8.0时才能完成，故水处理时需要加石灰去除水中

31、CO2。每投加mg/L FeSO4，需要加0.37mg/L的CaO。用FeSO47H2O时有效剂量一般为14-70mg/lpH值时，铁离子与水中腐植酸生成不沉淀的有色化合物，所以铁盐不适合含有机物多的水质。2022-6-2048 2 2、助凝剂、助凝剂 1） 酸、碱类酸、碱类 2） 大分子和高分子材料类大分子和高分子材料类 3）氧化剂类）氧化剂类 2022-6-20491 强制出水槽强制出水槽; 2 侧板侧板; 3 浓缩室浓缩室; 4 排泥管排泥管; 5 泄水管泄水管; 6 进水管进水管; 7 反应罩反应罩; 8 第二反应室第二反应室;9 池体池体; 10 出水槽出水槽 悬浮澄清池悬浮澄清池2

32、022-6-20501 排泥及放空口排泥及放空口;2 第一反应室第一反应室;3 排泥及取样口排泥及取样口;4 隔板隔板;5 分离室分离室; 6 清水出口清水出口; 7集水槽集水槽;8,12 投药管投药管;9 第二反应室第二反应室; 10 传动装置传动装置;11 搅拌器搅拌器;13 三角形配水槽三角形配水槽;14 池体池体; 15 原水进口原水进口快速澄清池快速澄清池2022-6-20514.4.确定混凝沉淀条件时，需考虑事项确定混凝沉淀条件时，需考虑事项 a 原水的状况，包括水的温度、原水的状况，包括水的温度、pH及其他物及其他物理、化学性质；理、化学性质； b混凝剂的性状及添加量混凝剂的性状

33、及添加量 c助凝剂的性状及添加量助凝剂的性状及添加量 d混凝沉淀的装置混凝沉淀的装置 e混凝沉淀工艺，包括混凝剂、助凝剂的添混凝沉淀工艺，包括混凝剂、助凝剂的添加顺序、搅拌强度及时间等加顺序、搅拌强度及时间等。2022-6-2052 二、水的过滤二、水的过滤（一）（一） 过滤原理及工艺过程过滤原理及工艺过程1.过滤原理过滤原理 原水通过一种多孔性介质及由介质组成原水通过一种多孔性介质及由介质组成的具有孔隙结构的滤层时，水中一些悬浮物、的具有孔隙结构的滤层时，水中一些悬浮物、胶体杂质等被截留在孔口或孔隙以及介质的胶体杂质等被截留在孔口或孔隙以及介质的表面上，从而使原水得到净化，这一过程称表面上，

34、从而使原水得到净化，这一过程称为水的过滤。为水的过滤。 过滤过程是一系列不同过程的综合，包过滤过程是一系列不同过程的综合，包括阻力截留（筛滤）、重力沉降和接触凝聚。括阻力截留（筛滤）、重力沉降和接触凝聚。2022-6-2053（）阻力截留（）阻力截留（）重力沉降（）重力沉降（）接触凝聚（）接触凝聚 三种作用在同一过滤系统中是同时产生的。一般三种作用在同一过滤系统中是同时产生的。一般来说，接触凝聚和重力沉降是发生在滤料深层的过滤来说，接触凝聚和重力沉降是发生在滤料深层的过滤作用，而阻力截留主要发生在滤料表层作用，而阻力截留主要发生在滤料表层2022-6-2054 、过滤的工艺过程、过滤的工艺过程

35、 过滤过程过滤冲洗生产清水滤料再生方法反冲2022-6-20553、过滤介质满足的条件、过滤介质满足的条件 a足够的化学稳定性足够的化学稳定性 b足够的机械强度足够的机械强度 c过滤时不溶于水过滤时不溶于水 d不产生有毒和有害物质不产生有毒和有害物质 e需要有适宜的级配和足够的孔隙率需要有适宜的级配和足够的孔隙率 2022-6-2056（二）池式过滤（二）池式过滤 1、定义、定义 过滤介质填于池中过滤介质填于池中的过滤形式。池式过的过滤形式。池式过滤滤料的粒径大小及滤滤料的粒径大小及形状是决定去除杂质形状是决定去除杂质效果的关键因素之一，效果的关键因素之一，这种过滤需要有适宜这种过滤需要有适宜

36、的级配和足够的孔隙的级配和足够的孔隙率率2022-6-2057 所谓级配，就是滤料粒径的范所谓级配，就是滤料粒径的范围及在此范围内各种粒径的数量围及在此范围内各种粒径的数量比例。比例。 所谓滤料层的孔隙率，是指滤所谓滤料层的孔隙率，是指滤料的孔隙体积和整个滤层体积的料的孔隙体积和整个滤层体积的比例。比例。 石英砂滤料的孔隙率为石英砂滤料的孔隙率为0.42左右，无烟左右，无烟煤滤料的孔隙率为煤滤料的孔隙率为0.50.6左右。左右。2022-6-20582022-6-2059通常用通常用d10、d80和作为控制指标。和作为控制指标。 d80/d10 式中式中 不均匀系数不均匀系数 d80 80%滤

37、料通过的筛孔直径滤料通过的筛孔直径 d10 10%滤料通过的筛孔直径滤料通过的筛孔直径 越大，则粗细颗粒差别越大。过大，越大，则粗细颗粒差别越大。过大，各种粒径滤料互相掺杂，降低了孔隙率，对各种粒径滤料互相掺杂，降低了孔隙率，对过滤不利。另一方面反冲时，过大的颗粒可过滤不利。另一方面反冲时，过大的颗粒可能冲不动，而过小的颗粒可能随水流失。我能冲不动，而过小的颗粒可能随水流失。我国规定，普通快滤池国规定，普通快滤池22.2。2022-6-2060、滤料层的结构、滤料层的结构 良好的滤料层结构良好的滤料层结构应满足下列要求：应满足下列要求：（）含污能力大。（）含污能力大。 （）产水能力高。（）产水

38、能力高。2022-6-2061 过滤时水流方向多采用从上到下的下过滤时水流方向多采用从上到下的下向流，这样可以保持较大的过滤速度及较向流，这样可以保持较大的过滤速度及较好的反冲效果。在下向流条件下，有两种好的反冲效果。在下向流条件下，有两种截然不同的滤料结构截然不同的滤料结构:滤料粒径上细下粗，滤料粒径上细下粗，滤料粒径上粗下细滤料粒径上粗下细.2022-6-2062 理想的滤料层结构是粒径沿水流方向逐理想的滤料层结构是粒径沿水流方向逐渐减小。但是，就单一滤料而言，要达到使渐减小。但是，就单一滤料而言，要达到使粒径上粗下细的结构，实际上是不可能的。粒径上粗下细的结构，实际上是不可能的。因为在反

39、冲洗时，整个滤层处于悬浮状态，因为在反冲洗时，整个滤层处于悬浮状态，粒径大重量大，悬浮于下层，粒径小者重量粒径大重量大，悬浮于下层，粒径小者重量小，悬浮于上层。反冲洗停止后，滤料自然小，悬浮于上层。反冲洗停止后，滤料自然形成上细下粗的分层结构。形成上细下粗的分层结构。 为了改善料的性能，设计了采用两种或为了改善料的性能，设计了采用两种或多种滤料，造成具有孔隙上大下小特征的滤多种滤料，造成具有孔隙上大下小特征的滤料层。例如砂滤层上铺一层比重轻而粒径大料层。例如砂滤层上铺一层比重轻而粒径大的无烟煤滤层，这种结构称双层滤池。的无烟煤滤层，这种结构称双层滤池。2022-6-20632022-6-206

40、4 双层滤池中，双层滤池中， 上层无烟煤密度为上层无烟煤密度为1.41.7， 粒径选用粒径选用0.81.8mm左右，左右， 下层石英砂的密度为下层石英砂的密度为2.552.65， 粒径选用粒径选用0.51.2mm， 2022-6-20652022-6-2066、垫层、垫层 为了防止过滤时滤料进入配水系统，以为了防止过滤时滤料进入配水系统，以及冲洗时能均匀布水，在滤料层和配水系统及冲洗时能均匀布水，在滤料层和配水系统之间设置垫层（承托层）。之间设置垫层（承托层）。 垫层必须满足下列要求：垫层必须满足下列要求：（）在高速水流反冲洗的情况下应保持不（）在高速水流反冲洗的情况下应保持不被冲动；被冲动；

41、 （）要形成均匀的孔隙以保证冲洗水的均（）要形成均匀的孔隙以保证冲洗水的均匀分布。匀分布。（）材料坚固，不溶于水。（）材料坚固，不溶于水。2022-6-2067 无烟煤 细砂 中砂 粗砂 小卵石 大卵石滤料层滤料层垫垫 层层2022-6-2068举例：垫层由上而下分为四层，具体规格见表举例：垫层由上而下分为四层，具体规格见表 层层 次次(自上而下自上而下) 粒径粒径 (毫米毫米) 厚度厚度 (mm)244881616321001001001502022-6-20694、池式过滤分类、池式过滤分类快速过滤快速过滤 过滤速度一般为过滤速度一般为5m/h。快速。快速过滤主要除去悬浮物过滤主要除去悬浮

42、物,对于离子、胶体对于离子、胶体及微生物不能完全除去。及微生物不能完全除去。慢速过滤慢速过滤 过滤速度为过滤速度为2.55m/d,此法可此法可除去水中悬浮物、胶体及大部分微生除去水中悬浮物、胶体及大部分微生物物,而且能改善水的味道。而且能改善水的味道。2022-6-20705、冲洗、冲洗超声波扰动超声波扰动机械扰动机械扰动水力表面冲洗水力表面冲洗压缩空气反冲压缩空气反冲逆流水力冲洗冲洗方法Contents 2影响冲洗效果的因素：冲洗强度；冲洗强度过小，杂质不能剥离；强度过大，滤料层膨胀过度，减少了在反冲过程中互相碰撞的机会，还会造成细小粒料的流失和冲洗水的浪费等。有时截留的聚凝物和表面滤料在反

43、冲洗时形成“泥球”，在这种情况下，必须进行有效的辅助冲洗：表面冲洗、空气冲洗和机械冲洗。2022-6-2071 （三）砂滤棒过滤器（三）砂滤棒过滤器 1、基本原理、基本原理 砂滤棒又名砂芯，采用细微颗粒硅藻砂滤棒又名砂芯，采用细微颗粒硅藻土和骨灰等可燃性物质，在高温下焙烧，土和骨灰等可燃性物质，在高温下焙烧，使其溶化，可燃性物质变为气体逸散，形使其溶化，可燃性物质变为气体逸散，形成直径成直径160410nm的小孔，待处理水在外的小孔，待处理水在外压作用下，通过砂滤的微小孔隙，水中存压作用下，通过砂滤的微小孔隙，水中存在的少量有机物及微生物被微孔附截留在在的少量有机物及微生物被微孔附截留在砂滤棒

44、表面。滤出的水，可达到基本无菌。砂滤棒表面。滤出的水，可达到基本无菌。 2022-6-20722.砂滤棒过滤器结构砂滤棒过滤器结构 砂滤棒过滤器外砂滤棒过滤器外壳是用铝合金铸成锅壳是用铝合金铸成锅形的密封容器，分上形的密封容器，分上下两层，中间以隔板下两层，中间以隔板隔开，隔板上（或下）隔开，隔板上（或下）为待滤水，隔板下为待滤水，隔板下（或上）为砂滤水，（或上）为砂滤水，容器内安装一至数十容器内安装一至数十根砂滤棒。根砂滤棒。2022-6-20732022-6-20743、使用中应注意问题、使用中应注意问题（1 1）因为是加压过滤）因为是加压过滤, ,使用时不能超过使用时不能超过正常操作压力

45、。正常操作压力。（2 2）砂滤棒使用一段时间后，进行清洗）砂滤棒使用一段时间后，进行清洗（3 3）砂滤棒在使用前均需消毒处理。）砂滤棒在使用前均需消毒处理。2022-6-2075 国产砂芯过滤器的规格国产砂芯过滤器的规格 型号 规格 砂芯根数 压强2Kg/cm2 高*直径*厚度 （根） 流量Kg/h101型 800 500 20 19 1500106型 450 320 10 12 800112型 400 300 10 6 6002022-6-2076（四）活性炭过滤（四）活性炭过滤（1）具有多孔性，比表面积达到）具有多孔性，比表面积达到5001000m2/g，可以通过吸附去除各种杂质。，可以通

46、过吸附去除各种杂质。（2）去除余氯时，物理吸附和化学反应吸附）去除余氯时，物理吸附和化学反应吸附都有发生。都有发生。 2022-6-207763-86%的胶体物质50%左右的铁；47-60%的有机物；95%左右的细菌；97%左右的大肠菌群。活性炭可除去2022-6-2078C12+H2O HCl+OC*+OCO2或氧化有机物C12+H2O+C*HOCl+H+ClC* +mHOCl COm+mH+mCl式中：C*为活性炭;m=12。2022-6-2079(五五)其他过滤装置其他过滤装置钛棒过滤器钛棒过滤器化学纤维蜂房式过滤器化学纤维蜂房式过滤器大孔离子吸附树脂过滤器大孔离子吸附树脂过滤器2022

47、-6-2080三、水的软化三、水的软化（一）石灰软化（一）石灰软化 适用于碳酸盐硬度较高，非碳酸盐硬度适用于碳酸盐硬度较高，非碳酸盐硬度较低，不需高度软化的原水，也可用于离较低，不需高度软化的原水，也可用于离子交换水处理的预处理。子交换水处理的预处理。2022-6-2081 1、石灰软化的有关反应、石灰软化的有关反应 将生石灰将生石灰CaO配制成石灰乳：配制成石灰乳： CaO+H2OCa(OH)2 用石灰乳除去水中重碳酸钙用石灰乳除去水中重碳酸钙Ca(HCO3)2、重碳酸镁、重碳酸镁Mg(HCO3)2和和CO2。 2022-6-2082 CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2O (a) Ca(

48、HCO3)2+Ca(OH)2CaCO3+2H2O (b) Mg(HCO3)2+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCO3 (c) MgCO3+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCO3(d) 2NaHCO3+Ca(OH)2CaCO3+Na2CO3+2H2O (e)2022-6-2083 反应反应(a)先去除水中的先去除水中的CO2，CO2去除后去除后才完成才完成(b)(d)软化反应，不然水中软化反应，不然水中CO2会会和和CaCO3、Mg(OH)2这些沉淀物重新化合，这些沉淀物重新化合，会再产生碳酸盐硬度，反应如下会再产生碳酸盐硬度，反应如下： Ca(CO3)2+H2O+CO2Ca(HCO3)2M

49、g(OH)2+CO2MgCO3+H2O Mg(CO3)2+H2O+CO2Mg(HCO3)2 反应式反应式(e )是当水中的碱度大于硬度时是当水中的碱度大于硬度时才出现的。如果化合物才出现的。如果化合物NaHCO3中的中的HCO3没有被除去，这部分没有被除去，这部分HCO3仍然会和仍然会和Ca+和和Mg+生成碳酸盐硬度生成碳酸盐硬度,反应反应(b)(d)仍仍然不能完成然不能完成。2022-6-2084与以上反应同时还生产下述反应与以上反应同时还生产下述反应Fe(HCO3)2+8Ca(OH)2+O2 4Fe(OH)3+8CaCO3+6H2O Fe2(SO4)3+3Ca(OH)2 2Fe(OH)3+

50、3CaSO4H2SiO3+Ca(OH)2CaSiO3+2H2Om H2SiO3+n Mg(OH)2 n Mg(OH)2.m H2SiO3。2022-6-20852、软化方法、软化方法 A间歇法间歇法 需软化的水，注入圆柱形锥底容器内，加入所需软化的水，注入圆柱形锥底容器内，加入所需的石灰乳溶液，同时用压缩空气充分搅拌需的石灰乳溶液，同时用压缩空气充分搅拌1020分钟，静置沉淀分钟，静置沉淀45小时，在容器上部引出小时，在容器上部引出处理水，在锥底部排出沉淀。此法简单，石灰添处理水，在锥底部排出沉淀。此法简单，石灰添加量容易控制，但处理时间长。加量容易控制，但处理时间长。B连续法连续法 是石灰乳

51、按原水流量连续添加，经搅拌、是石灰乳按原水流量连续添加，经搅拌、澄清、过滤等一系列处理连续出水。澄清、过滤等一系列处理连续出水。2022-6-20863、石灰添加量、石灰添加量 软化时石灰添加量按下式计算：软化时石灰添加量按下式计算： G= 28D(H暂暂+H Mg+CO2+0.35) (kg/h) 103式中：式中：石灰消耗量，石灰消耗量，kg/h D软化水量，软化水量，t/h H暂暂原水的暂时硬度毫克当量原水的暂时硬度毫克当量l H Mg原水的镁硬度毫克当量原水的镁硬度毫克当量l CO2原水中游离的原水中游离的CO2量，毫克当量量，毫克当量l0. 35石灰过剩量石灰过剩量 工业用石灰纯度，

52、一般为工业用石灰纯度，一般为6080% 28CaO的当量的当量 根据经验每降低根据经验每降低1m3水中暂时硬度度，需水中暂时硬度度，需加纯加纯CaO 10g，每降低，每降低1m3水中水中CO2的浓度为的浓度为1mg/l时，需加纯时，需加纯CaO 1.27g。2022-6-20874、石灰软化后的水质、石灰软化后的水质 经石灰处理后，经石灰处理后，水中暂时硬度大部被除掉，残余暂时硬水中暂时硬度大部被除掉，残余暂时硬度可降至度可降至0.20.4m moll；残余碱度降至残余碱度降至0.40.6 m mol l ；有机物除去有机物除去25%；硅酸化合物降低硅酸化合物降低3035%；原水中铁残留量小于

53、原水中铁残留量小于0.1mg/l2022-6-2088（二）、离子交换法二）、离子交换法 离子交换法即用离子交换法即用离子交换剂，把原水离子交换剂，把原水中人们所不需要的离中人们所不需要的离子暂时占有，然后再子暂时占有，然后再将它释放再生液中，将它释放再生液中，使水得到软化。使水得到软化。2022-6-20892、离子交换树脂的分类、离子交换树脂的分类 一般常用的离子交换树脂，按其所带功能基团一般常用的离子交换树脂，按其所带功能基团的性质，通常分为阳离子交换树脂和阴离子交换树的性质，通常分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。脂两类。 离子交换树脂本体中带有酸性交换基团离子交换树脂本体中带有酸

54、性交换基团（如（如SO3H，COOH）的称阳离子交换树脂。即在交的称阳离子交换树脂。即在交换过程中，能与阳离子进行交换者。换过程中，能与阳离子进行交换者。 离子交换树脂本体中带有碱性交换基团离子交换树脂本体中带有碱性交换基团（如（如N+(CH3)3OH）的称阴离子交换树脂。的称阴离子交换树脂。2022-6-20903、离子交换树脂的选择原则、离子交换树脂的选择原则 、选择大容量、高强度的树脂、选择大容量、高强度的树脂 、根据原水中需要除去离子的种类选择、根据原水中需要除去离子的种类选择 2022-6-20914、离子交换树脂软化水的原理、离子交换树脂软化水的原理 阳树脂阳树脂: RSO3HRS

55、O3H阴树脂：阴树脂： R4NOHR4N+OH 若原水中含有若原水中含有K+、Na+、Ca+、Mg+等阳离子等阳离子时，当原水通过阳树脂层时，水中阳离子被吸附，时，当原水通过阳树脂层时，水中阳离子被吸附，树脂上的阳离子树脂上的阳离子H+被置换到水中：被置换到水中： RSO3H+Na+RSO3Na+H+ 若原水中含有若原水中含有SO4、Cl、HCO3、HiO3等阴离子时，水中阴离子被吸附，树脂上的阴离等阴离子时，水中阴离子被吸附，树脂上的阴离子子OH置换到水中：置换到水中： R N+OH+ClR NCl+OH2022-6-20925、离子交换树脂的处理、转型及再生、离子交换树脂的处理、转型及再生

56、 （1）新树脂的处理及转型）新树脂的处理及转型 新树脂往往混有可溶性的低聚物及夹杂在树新树脂往往混有可溶性的低聚物及夹杂在树脂中间的悬浮物质，影响树脂的交换反应。因此，脂中间的悬浮物质，影响树脂的交换反应。因此，新树脂在使用前必须进行预处理。新树脂在使用前必须进行预处理。 市售的阳树脂多为市售的阳树脂多为Na型，阴树脂多为型，阴树脂多为Cl型，型，需分别用酸碱处理，将阳树脂转为需分别用酸碱处理，将阳树脂转为H型，阴树脂型，阴树脂转为转为OH型。型。 转型处理后的阳、阴树脂装柱，要求树脂间没转型处理后的阳、阴树脂装柱，要求树脂间没有气泡，树脂量一般为柱容量的有气泡，树脂量一般为柱容量的3/4。2

57、022-6-2093（2）离子交换树脂的再生）离子交换树脂的再生 离子交换树脂处理一定水量后，交换能力下降，离子交换树脂处理一定水量后，交换能力下降，通称为树脂通称为树脂“失效失效”或或“老化老化”。须进行再生，。须进行再生，其机理是水处理的逆反应。其机理是水处理的逆反应。 用树脂重量用树脂重量23倍的倍的57%HCl处理阳树脂，处理阳树脂，用用23倍的倍的58%NaOH溶液处理阴树脂。然后用溶液处理阴树脂。然后用去离子水分别洗至去离子水分别洗至pH值为值为3.04.0和和8.09.0，使，使树脂重新转变为树脂重新转变为H型和型和OH型。再生液应适当加温型。再生液应适当加温（不得超过（不得超过

58、50），再生效果更好。），再生效果更好。 树脂再生前应先进行反洗，冲洗至松动无结树脂再生前应先进行反洗，冲洗至松动无结块为止。其目的是除去停留在树脂上的杂质，并块为止。其目的是除去停留在树脂上的杂质，并排除树脂中的气泡，以利再生。排除树脂中的气泡，以利再生。2022-6-2094 一种再生方法称顺流再生，即再生液由一种再生方法称顺流再生，即再生液由交换器上部进入，下部流出，其流向和运交换器上部进入，下部流出，其流向和运行时水的流向相同。这种再生方法的优点行时水的流向相同。这种再生方法的优点是装置简单，操作方便；缺点是再生效果是装置简单，操作方便；缺点是再生效果不理想。不理想。 另一种是逆流再生

59、，即再生液的流向和另一种是逆流再生，即再生液的流向和运行水和流向相反。出水的水质比较好，运行水和流向相反。出水的水质比较好，但工艺稍复杂但工艺稍复杂2022-6-2095（三）、反渗透（三）、反渗透 1、原理、原理 渗透渗透2022-6-2096 半渗透半渗透2022-6-2097反渗透反渗透2022-6-20982、反渗透膜的脱盐机理、反渗透膜的脱盐机理 ）氢键理论）氢键理论 醋酸纤维素是一种具有高度矩阵结构的聚醋酸纤维素是一种具有高度矩阵结构的聚合物，盐水中的水分子能与纤维膜上的极性基团合物，盐水中的水分子能与纤维膜上的极性基团（如羰基等）形成氢键。在反渗透压力作用下，（如羰基等）形成氢键

60、。在反渗透压力作用下，以氢键结合进入膜内的水分子由第一个氢键位置以氢键结合进入膜内的水分子由第一个氢键位置断裂而转移到另一个位置形成另一个氢键，这些断裂而转移到另一个位置形成另一个氢键，这些水分子通过一连串的氢键形成一断开过程，依次水分子通过一连串的氢键形成一断开过程，依次从一个极性基团移到下一个极性基团，直至离开从一个极性基团移到下一个极性基团，直至离开表面层，进入膜的多孔层。这就是脱盐淡水的形表面层，进入膜的多孔层。这就是脱盐淡水的形成过程。成过程。2022-6-2099）选择吸附）选择吸附-毛细管流毛细管流 膜是由含有适当亲水活性基团的多孔材料组成。在膜是由含有适当亲水活性基团的多孔材料