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本章主要解决三个问题：（1）饮料生产用水为什么要处理？（2）饮料生产用水怎样处理？（3）处理后的水应达到什么标准？第一节：软饮料用水的水质要求第二节：软饮料用水的水处理第二节饮料加工用水的处理水处理的目的消除悬浮物、颜色、过高的碱度和硬度，脱盐，杀菌。澄清过滤混凝、絮凝和过滤石灰纯碱、离子交换、ED或RO悬浮杂质胶体溶解性杂质一混凝沉淀自然沉淀水的沉淀加药物（混凝）沉淀除去水中较大的不溶性悬浮性杂质溶解性或悬浮于水中的细小粒子(胶体)混凝机理胶体稳定的原因通过添加混凝剂后，胶体颗粒表面电荷被中和，破坏了胶体稳定性，促使小颗粒变成大颗粒而下降，从而得到澄清。同一种胶体的颗粒带有相同电性的电荷1常用的混凝剂常用的有铝盐和铁盐作用机理自身先溶解形成胶体，在与水中杂质作用，以中和或吸附的形式使杂质凝聚成大颗粒而沉淀。铝盐：明矾、硫酸铝、碱式氯化铝。铁盐：硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁。软饮料用水及水处理（1）明矾［KAl2(SO4)2]·12H2O或K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O；一种复盐，在水中Al2(SO4)3发生水解作用生成氢氧化铝Al2(SO4)3→2Al3++3SO42-Al3++H2O→Al(OH)2++H+Al(OH)2++H2O→Al(OH)2++H+Al(OH)2++H2O→Al(OH)3↓+H+Al（OH）3凝聚机理1在近中性的水中，氢氧化铝带正电荷，而天然水中的自然胶体，大多带负电荷，起电性中和的作用2氢氧化铝可吸附水中的自然胶体和悬浮物使用时的注意事项水的pH值水温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。（2）硫酸铝加入水中的反应原理同明矾；硫酸铝是强酸弱碱盐，水解时使水的酸度增加，会导致Al（OH）3溶解；因此硫酸铝往往和石灰、氢氧化钠或酸一起用，以调节水的pH最佳为6.5-7.5。一般每投入1mg/l的硫酸铝需加入0.5mg/l的石灰以调整水的pH值。（3）碱式氯化铝碱式氯化铝（PAC）或聚合氯化铝，[Al2(OH)nCl6-n]m其中：n=1-5，ｍ＜＝10碱式氯化铝是一种新型的混凝剂。作用机理在水中由于羟基的架桥作用而和铝离子生成多核络合物，能使微生物吸附沉淀。带大量正电荷，能有效地吸附水中带有负电荷的胶粒，因而与吸附的污物在一起形成大的聚体而沉淀除去。碱式氯化铝优点一般用量0.005-0.01%pH值范围为6-8（5-9）；温度适宜范围20-30℃，在相同的效果下，其用量仅为硫酸铝的25-50%。从目前发展情况来看，有代替前述明矾和硫酸铝而成为主要的无机凝聚剂的趋势。（4）铁盐常用的是硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，氯化铁(FeCl3·6H2O)和硫酸铁。国内用于水处理的是前两种，铁盐在水中发生水解产生了Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3作用过程与铝盐相似。铁盐使用时的注意事项②①Fe(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CO2。每投加１mg/LFeSO4，需要加0.37mg/L的CaO。用FeSO4·7H2O时有效剂量一般为14-70mg/l③pH值＞６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。2助凝剂为了提高混凝的效果，经常需要加入一些辅助药剂，称助凝剂。常用的助凝剂有很多如用来调节pH值的碱、酸、石灰等。有时水中的混浊度不稳定，为加快混凝，加入粘土以加快粒子间的碰撞机会。有机合成的絮凝剂可与其它混凝剂协同使用，也可单独使用，如藻酸钠、聚丙烯酸钠、CMC-Na等。二、水的过滤过滤是使水中的胶粒、悬浮物被截留在滤层的孔隙中或表面。过滤的方法适合于混浊度低、污染比较轻的水的处理。阻力截留（滤料表层）重力沉降（滤料深层）接触凝聚（滤料深层）过滤的原理（二）过滤的工艺过程过滤过程过滤冲洗生产清水滤料再生方法反冲1.砂滤池过滤法无烟煤细砂中砂粗砂小卵石大卵石滤料层垫层（三）过滤的形式①过滤池中滤层厚度为60-70cm,其中滤料层厚度45-50cm，垫层厚度20-30cm。②常用的滤料有：天然砂、人工破碎的石英砂、活性炭、磁铁矿石、大理石等；③滤料的作用：具有吸附悬浮颗粒的表面，是完成过滤作用的基本介质。④垫层的作用是防止过滤时滤料进入配水系统，冲洗时能平均布水。（1）滤料的选择足够的化学稳定性，过滤时不溶于水，不产生有害和有毒物质足够的机械强度适宜的级配和足够的孔隙率。级配：指滤料粒径的范围及在此范围内各种粒径的数量比例。级配的表示Ｋ＝d80/d10式中Ｋ―不均匀系数d80―80%滤料通过的筛孔直径d10―10%滤料通过的筛孔直径Ｋ越大，则粗细颗粒差别越大①各种粒径滤料互相掺杂，降低了孔隙率，对过滤不利。②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。我国规定，普通过滤池Ｋ＝2-2.2。Ｋ过大的缺点滤料层的孔隙率，是指滤料的孔隙体积和整个滤层体积的比例。石英砂滤料的孔隙率为0.42左右，无烟煤滤料的孔隙率为0.5-0.6左右。（２）滤料层的结构良好的滤料层结构应满足下列要求：（１）含污能力（kg/m3表示）大。（２）产水能力(m3/m2.h)或(m/h)高。过滤时水流方向多采用从上到下的下向流，在下向流条件下，有两种滤料结构:一种是滤料粒径上细下粗；另一种是上粗下细；理想的滤料层结构是粒径沿水流方向逐渐减小。（３）垫层②③①在高速水流反冲洗的情况下应保持不被冲动；要形成均匀的孔隙以保证冲洗水的均匀分布。材料坚固，不溶于水。垫层应具备的条件一般垫层采用天然卵石或碎石。（4）冲洗超声波扰动机械扰动水力表面冲洗压缩空气反冲逆流水力冲洗冲洗方法Contents2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。2砂滤棒过滤器适用于用水量较少，原水中只含少量有机物、细菌及其它杂质。砂滤棒又名砂芯；采用硅藻土和骨灰等可燃性物质，在高温下焙烧，溶化，可燃性物质变为气体逸散，形成直径2-4μm的小孔；（1）基本原理待处理水在外压作用下，通过砂芯，水中存在的少量有机物及微生物被微孔吸附截留在砂滤棒表面。滤出的水，可达到基本无菌。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800×500×20191500106型450×320×1012800112型400×300×106600（2）砂芯过滤器的结构外壳：金属铸成锅形的密封容器；内部：一至数根砂芯。内部分上下两层，中间以隔板隔开，隔板上（或下）为待滤水，隔板下（或上）为砂滤水。使用前需进行消毒处理：凡是与净水接触的部分都要进行消毒。使用中应密切注意压力表表压的变化：超压损坏砂芯棒；注意砂芯的定期清洗（3）使用中应注意问题A卸出砂芯，堵住滤芯出水嘴，浸泡在水中，用水砂纸轻轻擦去砂芯表面被污染层，至砂芯恢复原色，即可安装重新使用；B不卸砂芯，使用洗涤剂，进行封闭冲洗。（三）净水器1：特点①能除去水中的异色、异味；②能除去水中的汞、铅、镉、锌、铁、锰、铬等重金属物质，除去氢化物、硫化物、余氯等高分子有机化合物，除去锶、镭等放射性物质和其它一些致癌物质；③设备体积小，不耗能，效率高。主要用于除去水中的有机物、余氯、不良气味，降低色度等。2结构及工作原理采用活性炭为滤料。活性炭的比表面积很大（1克活性炭的表面积达1000m2）；活性炭表面布满平均直径为20-30Å的微孔，因此活性炭具有很高的吸附能力。活性炭的表面有大量的羟基和羧基等官能团，可以对各种性质的有机物质进行化学吸附以及静电引力作用。63-86%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（四）微孔过滤器（1）基本原理微孔过滤器是由折叠滤膜、支撑构件和塑料外壳构成。折叠滤膜可截留0.2um以上的微粒物质。(2)使用特点滤芯采用折叠滤膜结构，过滤面积大，流量大，工作压差低；可进行反冲、消毒，多次使用，产品寿命长，成本低；使用最高温度100℃；具有广泛的化学适应性，耐酸、碱且能够耐受大部分有机溶剂；截留孔径均匀、致密。（五）超滤1基本原理超滤是通过膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离的方法。当液体混合物在一定压力下流经膜表面时，溶剂及其它小分子溶质透过膜（超滤液），而大分子物质则被截留，使其在原液中的浓度逐渐提高（浓缩液），从而实现大、小分子间的分离、浓缩和净化。超滤分离物质的分子量范围为500-100万或尺寸近似为10-100Å（0.001-0.01um）。2超滤膜超滤膜通常采用中空纤维膜。中空纤维膜为非对称膜。其一侧为具有网络状微孔的致密层。致密层厚度很小，起分离作用；纤维的另一侧为海绵状结构，其作用是增强、支撑致密层。一定数量的中空纤维紧固成一束，两端粘结在有机玻璃或其它材质外壳内即成超滤器。超滤优点：水不需加热，不必经过相的转变，不用化学药品。3超滤流程回流原水粗、精滤系统泵压力表超滤器超滤液浓缩液4影响超滤的因素水溶液的浓度溶液中大分子物质可能在膜面形成次膜面影响小分子溶质的通过。溶质的分子量料液流速高，通量大温度高，粘度小，通量大pH值接近蛋白质的等电点时，通量低压力增高不一定能增加滤速，但在极稀的溶液中，增加压力，可使通量提高因素5注意事项①使用过的超滤膜不可再干燥，每次使用后应存放在含有防腐剂的水中（如1-2%甲醛溶液）；②操作温度不超过45℃；③水的回收率不低于85%。三硬水软化溶解性杂质包括：六种含量大的离子：Ca++、Mg++、Na+、HCO3-、SO4=、Cl-两种含量小的离子：Fe++SiO3=两种气体：O2CO2Ca++、Mg++含量的总和叫水的硬度；Ca++、Mg++、Na+、HCO3-、SO4=、Cl-等阴阳离子的总含量叫含盐量。饮料工业用水处理包含两个内容：第一：只降低水中Ca++和Mg++含量的处理，叫水的软化；第二：降低全部阴、阳离子含量的处理，叫水的除盐。（一）水的软化1热水软化法根据化合物在不同温度条件下，在水中溶解度不同而进行的软化方法。一般用加热法除去碳酸盐硬度。Ca(HCO3)2→CaCO3↓+H2O+CO2↑Mg(HCO3)2→MgCO3↓+H2O+CO2↑MgCO3+H2O→Mg(OH)2↓+CO2↑2.化学软化法化学软化法：石灰软化法、石灰-纯碱软化法及石灰-纯碱-磷酸三钠软化法（1）石灰软化法此法适合于碳酸盐硬度较高、非碳酸盐硬度较低，而且对水质不要求高度软化的水的处理。石灰软化的有关反应将生石灰CaO配制成石灰乳：CaO+H2O→Ca(OH)2用石灰乳除去水中重碳酸钙Ca(HCO3)2、重碳酸镁Mg(HCO3)2和CO2。CO2+Ca(OH)2→CaCO3↓+H2O除去CO2(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)与以上反应同时还进行下述反应：4Fe(HCO3)2+8Ca(OH)2+O2→4Fe(OH)3↓+8CaCO3↓+6H2OFe2(SO4)3+3Ca(OH)2→2Fe(OH)3↓+3CaSO4H2SiO3+Ca(OH)2→CaSiO3+2H2OmH2SiO3+nMg(OH)2→