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1、 水是饮料生产主要原料之一，占水是饮料生产主要原料之一，占85859595；水质的好坏直；水质的好坏直接影响到产品的质量。接影响到产品的质量。一、水源及特点一、水源及特点 1.1.地表水地表水:地表水是指地球表面所存积的水，包括河水、江水、湖水、地表水是指地球表面所存积的水，包括河水、江水、湖水、水库水、池塘水和浅井水等。水库水、池塘水和浅井水等。由于地表水是在地面流动，其特点是水量丰富，溶解的矿物由于地表水是在地面流动，其特点是水量丰富，溶解的矿物质少，硬度约为质少，硬度约为1 1.0.08 8.0mmol/L.0mmol/L，但常有黏土、砂、水草、腐殖质、，但常有黏土、砂、水草、腐殖质、昆
2、虫、钙镁盐类、其它盐类及细菌类等。昆虫、钙镁盐类、其它盐类及细菌类等。江河水具有水源丰富，取水方便容易等优点，浊度和细菌含江河水具有水源丰富，取水方便容易等优点，浊度和细菌含量高；湖水浊度低于江河水，细菌含量高于江河水；同一江河，杂杂量高；湖水浊度低于江河水，细菌含量高于江河水；同一江河，杂杂质含量上游、下游、夏季和冬季、阴雨和晴天等均有不同。质含量上游、下游、夏季和冬季、阴雨和晴天等均有不同。近年来，由于工业的发展，大量含有有害成分的废水排入江近年来，由于工业的发展，大量含有有害成分的废水排入江河，也增加了饮用水和工业用水的困难。河，也增加了饮用水和工业用水的困难。第一节第一节 水水第1页/
3、共36页 2.2.地下水：地下水：地下水是经过地层的渗透、过滤，进入地层并存积在地层的地下水是经过地层的渗透、过滤，进入地层并存积在地层的天然水，主要包括深井水、泉水和自流井水等。天然水，主要包括深井水、泉水和自流井水等。由于它经过地层的渗透和过滤而溶入了各种可溶性矿物质，由于它经过地层的渗透和过滤而溶入了各种可溶性矿物质，其特点是水质较为澄清、水温较稳定，但矿物质含量较高。其含量其特点是水质较为澄清、水温较稳定，但矿物质含量较高。其含量取决于其流经的地质层中的矿物质含量。取决于其流经的地质层中的矿物质含量。一般含盐量为一般含盐量为1001005000 5000 mg/Lmg/L。硬度约为硬度
4、约为2 21010mmol/Lmmol/L，有，有的高达的高达10102525mmol/Lmmol/L。但水质澄清，泥沙、悬浮物质和细菌含量少。但水质澄清，泥沙、悬浮物质和细菌含量少。3.3.城市自来水：城市自来水：城市自来水主要是指地表水经过适当的处理工艺，水质达到城市自来水主要是指地表水经过适当的处理工艺，水质达到一定的要求并贮存在水塔中的水。一定的要求并贮存在水塔中的水。由于饮料厂多数设立在城市，以自来水为水源，故在此也作由于饮料厂多数设立在城市，以自来水为水源，故在此也作为水源考虑。其特点为：水质好且稳定，符合生活饮用水标准；水为水源考虑。其特点为：水质好且稳定，符合生活饮用水标准；水
5、处理设备简单，容易处理，一次性投资小；但水价较高，经常性费处理设备简单，容易处理，一次性投资小；但水价较高，经常性费用大；使用时要注意控制用大；使用时要注意控制CLCL-、FeFe3+3+含量及碱度、微生物量。含量及碱度、微生物量。第2页/共36页 二、水中的杂质二、水中的杂质 根据其状态可分为：悬浮物质、胶体物质、溶解物根据其状态可分为：悬浮物质、胶体物质、溶解物质。质。1.1.悬浮物质：悬浮物质：天然水中凡是粒度大于天然水中凡是粒度大于0.20.2mm的杂质统称为悬浮的杂质统称为悬浮物质。物质。如泥沙、黏土、无机矿物质、动植物尸体、微生物如泥沙、黏土、无机矿物质、动植物尸体、微生物（藻类、
6、细菌）；这类物质使液体呈浑浊状态，在静置时（藻类、细菌）；这类物质使液体呈浑浊状态，在静置时会自行沉降，在容器的底部形成积垢或絮状沉淀的蓬松性会自行沉降，在容器的底部形成积垢或絮状沉淀的蓬松性微粒。微粒。这类物质在成品饮料中能沉淀出来，生成瓶底积垢这类物质在成品饮料中能沉淀出来，生成瓶底积垢或絮状沉淀；影响或絮状沉淀；影响COCO2 2的溶解，造成装瓶时喷液；有害的微的溶解，造成装瓶时喷液；有害的微生物的存在不仅影响产品的风味，而且还会导致产品的变生物的存在不仅影响产品的风味，而且还会导致产品的变质。质。第3页/共36页 2.2.胶体物质：胶体物质：胶体物质的大小为胶体物质的大小为0.0010
7、.0010.20.2m,m,如硅、铁、铝等化如硅、铁、铝等化合物形成的胶体，以及动植物分解而形成的有机胶体。合物形成的胶体，以及动植物分解而形成的有机胶体。胶体物质具有两个重要特征：一是在光线照射下呈浑胶体物质具有两个重要特征：一是在光线照射下呈浑浊的浊的“丁达尔现象丁达尔现象”；二是因吸附水中大量的离子而带有电荷，；二是因吸附水中大量的离子而带有电荷，使颗粒之间产生电性斥力而不互相粘连，始终是微粒状而不能使颗粒之间产生电性斥力而不互相粘连，始终是微粒状而不能自行沉淀，即具有胶体的稳定性。自行沉淀，即具有胶体的稳定性。这类物质的存在，是造成水质混浊的主要原因；腐殖这类物质的存在，是造成水质混浊
8、的主要原因；腐殖质产生的有机胶体是造成水质带色的原因。它对成品饮料可能质产生的有机胶体是造成水质带色的原因。它对成品饮料可能造成同样的问题。造成同样的问题。第4页/共36页 3.3.溶解物质：溶解物质：这类杂质的粒度小于这类杂质的粒度小于0.0010.001mm，以离子、分子等状态形式以离子、分子等状态形式存在与水中。主要有溶解性气体、溶解性盐类和其他有机物。存在与水中。主要有溶解性气体、溶解性盐类和其他有机物。溶解性气体：溶解性气体：天然水中的溶解性气体主要是氧气和二氧化碳，此外还有天然水中的溶解性气体主要是氧气和二氧化碳，此外还有硫化氢和氯气等。硫化氢和氯气等。这类气体的存在会影响碳酸饮料
9、中二氧化碳的溶解量，并这类气体的存在会影响碳酸饮料中二氧化碳的溶解量，并产生异味，影响其他饮料的风味和色泽。产生异味，影响其他饮料的风味和色泽。溶解性盐类：溶解性盐类：天然水中常含有无机盐离子，如氢离子、钠离子、钾离子、天然水中常含有无机盐离子，如氢离子、钠离子、钾离子、铵离子、钙离子、镁离子、铁离子、锰离子、铝离子、氢氧根离子、铵离子、钙离子、镁离子、铁离子、锰离子、铝离子、氢氧根离子、氯离子、碳酸根离子、重碳酸根离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子、氯离子、碳酸根离子、重碳酸根离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子、硫酸根离子、硅酸根离子、酸式磷酸根离子等。所含溶解盐的种类硫酸根离子、硅酸根离子、酸式磷
10、酸根离子等。所含溶解盐的种类和数量，因地区不同差异很大。这些无机盐构成了水的硬度和碱度。和数量，因地区不同差异很大。这些无机盐构成了水的硬度和碱度。第5页/共36页 水的硬度：水的硬度：水的硬度是指水中离子沉淀肥皂的能力。水的硬度是指水中离子沉淀肥皂的能力。硬脂酸钠钙或镁离子硬脂酸钠钙或镁离子 硬脂酸钙或镁硬脂酸钙或镁 水中的硬度决定于钙、镁离子的总含量，即水的硬度大小，通常水中的硬度决定于钙、镁离子的总含量，即水的硬度大小，通常是指水中钙离子和镁离子盐类的含量。是指水中钙离子和镁离子盐类的含量。水的硬度分为总硬度、碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。水的硬度分为总硬度、碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。碳酸盐
11、硬度（暂时硬度）：碳酸盐硬度（暂时硬度）：主要是钙、镁的重碳酸盐，其次是钙、镁主要是钙、镁的重碳酸盐，其次是钙、镁的碳酸盐，加热即可除去。的碳酸盐，加热即可除去。非碳酸盐硬度（永久硬度）：非碳酸盐硬度（永久硬度）：钙、镁的氯化物、硫酸盐、硝酸盐等，钙、镁的氯化物、硫酸盐、硝酸盐等，加热不能去除。加热不能去除。总硬度：总硬度：碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和。碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和。用公式表示为：总硬度用公式表示为：总硬度 CaCa+/40.08 +Mg/40.08 +Mg+/24.3 (/24.3 (mmol/L)mmol/L)水的硬度的表示方法有多种，我国采用的表示方法与德国相同。水的硬度
12、的表示方法有多种，我国采用的表示方法与德国相同。德国度德国度：即即1 1L L水中含有水中含有1010mg CaOmg CaO为硬度为硬度1 1度，换算关系：度，换算关系：1 mmol/L 1 mmol/L 2.804 2.804德国度德国度 50.045 50.045 mg/Lmg/L（以以CaCOCaCO3 3表示）表示）第6页/共36页 碱度：碱度：水的碱度水的碱度是指水中能与是指水中能与H H结合的结合的OHOH、COCO3 3和和HCOHCO3 3的含的含量，以量，以mmol/Lmmol/L表示。其中表示。其中OHOH的含量称为氢氧化物碱度，的含量称为氢氧化物碱度，COCO3 3的的
13、含量称碳酸盐碱度，含量称碳酸盐碱度，HCOHCO3 3的含量称为重碳酸盐碱度，的含量称为重碳酸盐碱度，OHOH、COCO3 3和和HCOHCO3 3的总含量为水的总碱度。的总含量为水的总碱度。天然水中通常不含天然水中通常不含OHOH，又由于钙、镁碳酸盐的溶解度很小，又由于钙、镁碳酸盐的溶解度很小，所以当水中无钠、钾存在时，所以当水中无钠、钾存在时，COCO3 3的含量也很小。因此天然水中仅的含量也很小。因此天然水中仅有有HCOHCO3 3存在，只有在含有存在，只有在含有NaNa2 2COCO3 3或或K K2 2COCO3 3的碱性水中，才存在有的碱性水中，才存在有COCO3 3离子。离子。水
14、的硬度与碱度的关系：水的硬度与碱度的关系：天然水天然水总碱度总碱度通常与该水中的通常与该水中的暂时硬度暂时硬度大小相符合。大小相符合。总碱度大于总硬度时，总碱度大于总硬度时，说明水中存在说明水中存在OHOH、COCO3 3，属于碱，属于碱性水。性水。总碱度小于总硬度时，总碱度小于总硬度时，说明水中钙、镁的氯化物、说明水中钙、镁的氯化物、OHOH、COCO3 3基本上不存在，属于非碱性水。因钙、镁离子与基本上不存在，属于非碱性水。因钙、镁离子与OHOH、COCO3 3同同时存在，会产生沉淀。时存在，会产生沉淀。总碱度等于总硬度时，总碱度等于总硬度时，说明水中只含有钙、镁离子的碳酸氢说明水中只含有
15、钙、镁离子的碳酸氢盐。盐。第7页/共36页项项 目目单单 位位指指 标标感官性状和感官性状和一般化学指一般化学指标标色度色度浑浊度浑浊度臭和味臭和味肉眼可见物肉眼可见物pHpH总硬度（以总硬度（以CaCO3CaCO3计）计）总碱度（以总碱度（以CaCO3CaCO3计）计）溶解性总固体溶解性总固体铁铁(Fe(Fe计计)锰锰(Mn(Mn计计)铜铜锌锌挥发酚类（以苯酚计）挥发酚类（以苯酚计）阴离子合成洗涤剂阴离子合成洗涤剂硫酸盐硫酸盐氯化物氯化物高锰酸钾消耗量高锰酸钾消耗量游离余氯游离余氯mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L
16、mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L5 5（1515）2 2（3 3）无臭，无味无臭，无味不得含有不得含有6.5-8.56.5-8.5100100（450450）5050（）500500（10001000）0.10.1（0.30.3）0.10.11.01.01.01.00.0020.0020.30.32502502502501010（）0.10.1（0.30.3）毒理学指标毒理学指标氟化物氟化物氰化物氰化物砷砷硒硒汞汞镉镉铬（六价）铬（六价）铅铅银银硝酸盐（以氮计）硝酸盐（以氮计）氯仿氯仿四氯化氮四氯化氮苯并（苯并（a a）芘）芘滴滴
17、涕滴滴涕六六六六六六mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lg/Lg/Lg/Lg/Lg/Lg/Lg/Lg/Lg/Lg/L1.01.00.050.050.050.050.010.010.0010.0010.010.010.050.050.050.050.050.05202060603 30.010.011 15 5细菌学指标细菌学指标细菌总数细菌总数总大肠菌群总大肠菌群致病菌致病菌个个/ml/ml个个/L/L1001003 3不得检出不得检出放射性指标放射性指标总总放射性放射性
18、总总放射性放射性Bq/LBq/LBq/LBq/L0.10.11 1三、饮料用水的水质要求 选择饮料用水，首先基本上要求符合我国生活饮用水卫生标准，其次还有如下特殊要求。第8页/共36页项项 目目单单 位位指指 标标感官性状感官性状和和一般化学一般化学指标指标色度色度浑浊度浑浊度臭和味臭和味肉眼可见物肉眼可见物pHpH总硬度（以总硬度（以CaCO3CaCO3计）计）总碱度（以总碱度（以CaCO3CaCO3计）计）溶解性总固体溶解性总固体铁铁(Fe(Fe计计)锰锰(Mn(Mn计计)铜铜锌锌挥发酚类（以苯酚计）挥发酚类（以苯酚计）阴离子合成洗涤剂阴离子合成洗涤剂硫酸盐硫酸盐氯化物氯化物高锰酸钾消耗量
19、高锰酸钾消耗量游离余氯游离余氯mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L5 5（1515）2 2（3 3）无臭，无味无臭，无味不得含有不得含有6.5-8.56.5-8.5100100（450450）5050（）500500（10001000）0.10.1（0.30.3）0.10.11.01.01.01.00.0020.0020.30.32502502502501010（）0.10.1（0.30.3）第9页/共36页毒理毒理学指学指
20、标标氟化物氟化物氰化物氰化物砷砷硒硒汞汞镉镉铬（六价）铬（六价）铅铅银银硝酸盐（以氮计）硝酸盐（以氮计）氯仿氯仿四氯化氮四氯化氮苯并（苯并（a a）芘）芘滴滴涕滴滴涕六六六六六六mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lg/Lg/Lg/Lg/Lg/Lg/Lg/Lg/Lg/Lg/L1.01.00.050.050.050.050.010.010.0010.0010.010.010.050.050.050.050.050.05202060603 30.010.011 15 5第10页
21、/共36页细菌学指标细菌学指标细菌总数细菌总数总大肠菌群总大肠菌群致病菌致病菌个个/ml/ml个个/L/L1001003 3不得检出不得检出放射性指标放射性指标总总放射性放射性总总放射性放射性Bq/LBq/LBq/LBq/L0.10.11 1第11页/共36页第二节第二节 水的处理水的处理 目的：目的：除去水中的固体物质；降低硬度和碱度；杀灭微生除去水中的固体物质；降低硬度和碱度；杀灭微生物；排除所含气体。物；排除所含气体。由于软饮料用水要求极为严格，因此必须不符合软由于软饮料用水要求极为严格，因此必须不符合软饮料用水要求的水质进行改良，这个过程称为水处理。饮料用水要求的水质进行改良，这个过程
22、称为水处理。一、水处理的工艺流程一、水处理的工艺流程 根据水源及水质情况而定，一般有：根据水源及水质情况而定，一般有：若是地表水：若是地表水：地表水地表水混凝沉淀混凝沉淀 过滤过滤软化软化杀杀菌菌处理水处理水 若是地下水：若是地下水：地下水地下水过滤过滤软化软化杀菌杀菌处理水处理水 二、水的混凝沉淀二、水的混凝沉淀 混凝是对水中加入混凝剂，使水中细小悬浮物及胶混凝是对水中加入混凝剂，使水中细小悬浮物及胶体物质相互吸附结合成较大颗粒，从水中沉淀出来的过程。体物质相互吸附结合成较大颗粒，从水中沉淀出来的过程。第12页/共36页 1.1.混凝的原理混凝的原理 胶体物质在水中能保持悬浮或分散不易沉降的
23、稳定性，胶体物质在水中能保持悬浮或分散不易沉降的稳定性，其原因是同一种胶体颗粒带有相同电性的电荷，彼此间存其原因是同一种胶体颗粒带有相同电性的电荷，彼此间存在着电性斥力，使颗粒之间相互排斥，而不能互相接近并在着电性斥力，使颗粒之间相互排斥，而不能互相接近并结合成大的团粒，因而也就不易沉降。当加入混凝剂后，结合成大的团粒，因而也就不易沉降。当加入混凝剂后，胶体表面的电荷被中和，破坏了胶体的稳定性，促使小颗胶体表面的电荷被中和，破坏了胶体的稳定性，促使小颗粒变成大颗粒而下沉，从而使水得到澄清。粒变成大颗粒而下沉，从而使水得到澄清。2.2.混凝剂混凝剂 水处理中使用的混凝剂可分为水处理中使用的混凝剂
24、可分为铝盐铝盐和和铁盐铁盐两类。两类。铝盐铝盐有明矾、硫酸铝、碱式氯化铝等。有明矾、硫酸铝、碱式氯化铝等。铁盐铁盐有硫酸亚铁、硫酸铁及三氯化铁等。有硫酸亚铁、硫酸铁及三氯化铁等。它们的作用是自身先溶解成胶体，再与水中的杂质作它们的作用是自身先溶解成胶体，再与水中的杂质作用，以中和或吸附的形式使杂质凝聚成大颗粒而沉淀。用，以中和或吸附的形式使杂质凝聚成大颗粒而沉淀。明矾：明矾：硫酸钾铝硫酸钾铝KAl(SOKAl(SO4 4)2 212H12H2 2OO或或 KK2 2SOSO4 4 AlAl2 2(SO(SO4 4)3 3 24H24H2 2OO是一种复盐，在水是一种复盐，在水AlAl2 2(S
25、O(SO4 4)3 3中发生水解作用中发生水解作用生成氢氧化铝胶体。生成氢氧化铝胶体。第13页/共36页 氢氧化铝是溶解度很小的化合物，它经聚合，以胶体的状态从水氢氧化铝是溶解度很小的化合物，它经聚合，以胶体的状态从水中析出。在近乎中性的天然水中，氢氧化铝胶体带有正电荷，而天然中析出。在近乎中性的天然水中，氢氧化铝胶体带有正电荷，而天然水中的自然胶体杂质大都带有负电荷，它们间可起电性中和作用，同水中的自然胶体杂质大都带有负电荷，它们间可起电性中和作用，同时它可吸附水中的自然胶体和悬浮物。在这种中和作用和吸附作用下，时它可吸附水中的自然胶体和悬浮物。在这种中和作用和吸附作用下，水中的胶体微粒渐渐
26、凝聚成粗大的絮状物而下沉，在沉降的过程中，水中的胶体微粒渐渐凝聚成粗大的絮状物而下沉，在沉降的过程中，又将其他悬浮物裹入夹带在其中一起下沉，使水质澄清。又将其他悬浮物裹入夹带在其中一起下沉，使水质澄清。在使用明矾时要注意以下几点：在使用明矾时要注意以下几点：水的水的pHpH值一般在值一般在6.56.57.57.5（中性范围）。（中性范围）。pHpH值过高或过低都会值过高或过低都会使氢氧化铝溶解，致使水中铝离子残留量上升。使氢氧化铝溶解，致使水中铝离子残留量上升。水温一般要求在水温一般要求在25253535。在一定温度范围内，水温上升，混在一定温度范围内，水温上升，混凝剂溶解速度加快，混凝作用加
27、强，生成的絮凝物量增加，有利于水凝剂溶解速度加快，混凝作用加强，生成的絮凝物量增加，有利于水中的杂质沉淀去除；水温下降，则相反。但当水温高于中的杂质沉淀去除；水温下降，则相反。但当水温高于4040时，生成时，生成的絮凝物细小，不利于沉淀；水温高于的絮凝物细小，不利于沉淀；水温高于5050时，则根本失去混凝作用。时，则根本失去混凝作用。搅拌，搅拌，刚加入混凝剂时应快速搅拌，以利于氢氧化铝胶体的形成，刚加入混凝剂时应快速搅拌，以利于氢氧化铝胶体的形成，并扩散到水中各部位及时同水中的杂质作用。当絮凝物开始形成后，并扩散到水中各部位及时同水中的杂质作用。当絮凝物开始形成后，不宜快速搅拌，否则絮凝物被搅
28、散，不利于沉淀。不宜快速搅拌，否则絮凝物被搅散，不利于沉淀。使用明矾的用量为使用明矾的用量为0.0010.0010.020.02。第14页/共36页 硫酸铝：硫酸铝：硫酸铝硫酸铝AlAl2 2(SO(SO4 4)3 3 水溶液的水溶液的pHpH值为值为4.04.05.05.0，加，加入水中的反应原理与明矾相同。因为硫酸铝时强酸弱碱盐，它水解时入水中的反应原理与明矾相同。因为硫酸铝时强酸弱碱盐，它水解时会使水的酸度增加。而水解产物氢氧化铝是两性化合物，水中的会使水的酸度增加。而水解产物氢氧化铝是两性化合物，水中的pHpH值值过高或过低都会使氢氧化铝溶解，致使水中铝离子残留量增加。过高或过低都会使
29、氢氧化铝溶解，致使水中铝离子残留量增加。当水的当水的pHpH值为值为5.55.57.57.5时生成的氢氧化铝量最多，所以在使用时生成的氢氧化铝量最多，所以在使用AlAl2 2(SO(SO4 4)3 3作为混凝剂时，往往要用石灰、氢氧化钠或酸调节原水的作为混凝剂时，往往要用石灰、氢氧化钠或酸调节原水的pHpH值近中性，一般取值近中性，一般取pHpH值值6.56.57.57.5。一般采用一般采用AlAl2 2(SO(SO4 4)3 318H18H2 2O O时的有效剂量为时的有效剂量为2020100mg/L100mg/L。每投。每投1mg/L1mg/L的的AlAl2 2(SO(SO4 4)3 3中
30、需加中需加0.5mg/L0.5mg/L的石灰（的石灰（CaOCaO）。）。碱式氯化铝：碱式氯化铝：碱式氯化铝（碱式氯化铝（PACPAC）又称羟基氯化铝或聚合氯）又称羟基氯化铝或聚合氯化铝，其分子式为：化铝，其分子式为：AlAl2 2(HO)(HO)N NClCl6-n6-n m m，其中，其中n=1-5n=1-5，m10m10。碱式氯化铝在水中由于羟基的架桥作用而和铝离子生成多核络合碱式氯化铝在水中由于羟基的架桥作用而和铝离子生成多核络合物，并带有大量的正电荷，能有效地吸附带有负电荷的胶粒，电荷彼物，并带有大量的正电荷，能有效地吸附带有负电荷的胶粒，电荷彼此被中和，因而与吸附的污物一起形成大的
31、凝聚体而沉淀去除。另外此被中和，因而与吸附的污物一起形成大的凝聚体而沉淀去除。另外它还有较强的架桥吸附性能，不仅能除去水中的悬浮物，还能使微生它还有较强的架桥吸附性能，不仅能除去水中的悬浮物，还能使微生物吸附沉淀。物吸附沉淀。碱式氯化铝的一般用量为碱式氯化铝的一般用量为0.0050.0050.010.01，pHpH值值6 68 8，温度，温度适应范围为适应范围为20203030。碱式氯化铝是一种新型混凝剂，反应快，混。碱式氯化铝是一种新型混凝剂，反应快，混凝沉淀快，用量少。凝沉淀快，用量少。第15页/共36页 铁盐铁盐:常用的是硫酸亚铁，俗称绿矾常用的是硫酸亚铁，俗称绿矾FeSOFeSO4 4
32、7H7H2 2OO，也有用三氯化铁，也有用三氯化铁FeClFeCl3 36H6H2 2OO和硫酸铁和硫酸铁FeFe2 2（SOSO4 4)3 3。国内常用的是前两种。国内常用的是前两种。铁盐在水中发生水解产生了氢氧化铁胶体，氢氧化铁盐在水中发生水解产生了氢氧化铁胶体，氢氧化铁的混凝作用及过程与铝盐相似。铁的混凝作用及过程与铝盐相似。绿矾作为混凝剂主要有以下特点：由绿矾生成的氢绿矾作为混凝剂主要有以下特点：由绿矾生成的氢氧化铁胶体在碱性水中较稳定，故待处理水的氧化铁胶体在碱性水中较稳定，故待处理水的pHpH值偏高时，值偏高时，对绿矾的混凝作用影响不大；氢氧化铁比同体积的氢氧化对绿矾的混凝作用影响
33、不大；氢氧化铁比同体积的氢氧化铝胶体（絮凝物）重铝胶体（絮凝物）重1.51.5倍，因此比氢氧化铝絮凝物的沉倍，因此比氢氧化铝絮凝物的沉降速度快；水温对氢氧化铁影响不大。降速度快；水温对氢氧化铁影响不大。由于氢氧化亚铁氧化产生氢氧化铁的反应应在由于氢氧化亚铁氧化产生氢氧化铁的反应应在pHpH值值8 8时才能完成，故此在用绿矾处理水时，需要用石灰调时才能完成，故此在用绿矾处理水时，需要用石灰调节节pHpH值并除去水中的值并除去水中的COCO2 2。每投。每投1mg/L1mg/L的的FeSOFeSO4 4，需加，需加0.37mg/L0.37mg/L的石灰（的石灰（CaOCaO）。用）。用FeSOFe
34、SO4 47H7H2 2O O时的有效剂量为时的有效剂量为141470mg/L70mg/L。第16页/共36页 3.3.助滤剂助滤剂 为了提高混凝效果，加速沉淀，有时需加入一些辅助物质，称为了提高混凝效果，加速沉淀，有时需加入一些辅助物质，称为助滤剂。助滤剂本身不起凝聚作用，仅仅帮助絮凝的形成。常用为助滤剂。助滤剂本身不起凝聚作用，仅仅帮助絮凝的形成。常用的助滤剂有：活性硅酸、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠（的助滤剂有：活性硅酸、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠（CMCCMC）、及化）、及化学合成的高分子助滤剂，包括聚丙烯胺、聚丙烯酰胺（学合成的高分子助滤剂，包括聚丙烯胺、聚丙烯酰胺（PMAPMA）、聚丙）
35、、聚丙烯等。有时水中混浊程度不足，为了加速完成混凝过程，还可以投烯等。有时水中混浊程度不足，为了加速完成混凝过程，还可以投入黏土。入黏土。其中聚丙烯酰胺（其中聚丙烯酰胺（PMAPMA）是一种较新型的助滤剂，它是线型的）是一种较新型的助滤剂，它是线型的高分子聚合物，具有吸附架桥及电荷中和作用，主要靠氢键来吸附高分子聚合物，具有吸附架桥及电荷中和作用，主要靠氢键来吸附水中的混凝剂与杂质微粒所形成的絮凝团以及单独存在的杂质颗粒，水中的混凝剂与杂质微粒所形成的絮凝团以及单独存在的杂质颗粒，相互缠绕交联，形成复杂的聚合体并沉淀下来。相互缠绕交联，形成复杂的聚合体并沉淀下来。4.4.混凝条件的确定混凝条件
36、的确定 在确定混凝条件时，需考虑以下因素：即原水的状况，包括水在确定混凝条件时，需考虑以下因素：即原水的状况，包括水温、温、pHpH及其他物理性质、化学性质；混凝剂的性状及添加量；助滤及其他物理性质、化学性质；混凝剂的性状及添加量；助滤剂的性状及添加量；混凝沉淀的装置；混凝沉淀的工艺（包括混凝剂的性状及添加量；混凝沉淀的装置；混凝沉淀的工艺（包括混凝剂、助滤剂等的添加顺序、搅拌强度及时间）。总之，水处理时，剂、助滤剂等的添加顺序、搅拌强度及时间）。总之，水处理时，应先小试，以确定最佳的混凝沉淀条件。应先小试，以确定最佳的混凝沉淀条件。第17页/共36页 三、水的过滤三、水的过滤 1.1.水过滤
37、的原理水过滤的原理 原水通过粒状滤料层时，其中的一些悬浮物和胶体物质被截留在原水通过粒状滤料层时，其中的一些悬浮物和胶体物质被截留在空隙中或介质表面上，这种通过粒状介质分离不溶性杂质的方法称为空隙中或介质表面上，这种通过粒状介质分离不溶性杂质的方法称为过滤。过滤过程是一系列不同过程的综合，包括阻力截留（筛滤）、过滤。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。重力沉降和接触凝聚。阻力截留：阻力截留：水通过粒状介质或多孔性介质时，当杂质的颗粒直水通过粒状介质或多孔性介质时，当杂质的颗粒直径大于间隙或孔隙直径，杂质就被截留而分离。在这一过程中，直径径大于间隙或孔隙直径
38、，杂质就被截留而分离。在这一过程中，直径较大的悬浮杂质首先被截留在滤料层的间隙或孔隙间，从而使得表面较大的悬浮杂质首先被截留在滤料层的间隙或孔隙间，从而使得表面滤料的孔隙或间隙越来越小，拦截更多的杂质，在滤层的表面逐渐形滤料的孔隙或间隙越来越小，拦截更多的杂质，在滤层的表面逐渐形成一层主要由截留的颗粒组成的膜状滤层（滤饼），这层滤层同样也成一层主要由截留的颗粒组成的膜状滤层（滤饼），这层滤层同样也起到过滤作用，在过滤中，由截留的颗粒组成的膜状滤层起真正的过起到过滤作用，在过滤中，由截留的颗粒组成的膜状滤层起真正的过滤作用。滤作用。重力沉降：重力沉降：由于杂质与水的密度不同，利用两相密度差，而使
39、由于杂质与水的密度不同，利用两相密度差，而使杂质去除。当原水通过滤层时，众多的滤料颗粒提供了很大的沉降面杂质去除。当原水通过滤层时，众多的滤料颗粒提供了很大的沉降面积（如积（如1m1m3 3粒径为粒径为0.05cm0.05cm的球状砂粒，可提供悬浮物沉淀的有效面积约的球状砂粒，可提供悬浮物沉淀的有效面积约为为400m400m2 2），只要水流速度适宜，水中的悬浮物颗粒就会因重力而沉降），只要水流速度适宜，水中的悬浮物颗粒就会因重力而沉降在滤料颗粒的表面上。在滤料颗粒的表面上。第18页/共36页 接触凝聚：接触凝聚：构成滤料的砂粒等物质，具有巨大的表构成滤料的砂粒等物质，具有巨大的表面积，它和悬
40、浮物的微小颗粒之间有着吸附作用。据报道，面积，它和悬浮物的微小颗粒之间有着吸附作用。据报道，砂粒在水中带负电荷，能吸附水中带正电荷的微粒（铁、砂粒在水中带负电荷，能吸附水中带正电荷的微粒（铁、铝的胶体及硅酸），形成带正电荷的薄膜，因而能使带负铝的胶体及硅酸），形成带正电荷的薄膜，因而能使带负电荷的胶体（黏土及其他有机物）凝聚在砂粒上。当原水电荷的胶体（黏土及其他有机物）凝聚在砂粒上。当原水通过滤层时，水中带有电荷的微粒就被滤料颗粒吸附而达通过滤层时，水中带有电荷的微粒就被滤料颗粒吸附而达到除去水中杂质的目的。到除去水中杂质的目的。以上以上3 3种过滤作用在同一过滤系统中是同时发生的。种过滤作用
41、在同一过滤系统中是同时发生的。一般阻力截留主要发生在滤料的表面，重力沉降和接触凝一般阻力截留主要发生在滤料的表面，重力沉降和接触凝聚发生在滤料的深层。聚发生在滤料的深层。2.2.水过滤的方法水过滤的方法 水过滤的方法较多，目前每种方法都采用设备来完成水过滤的方法较多，目前每种方法都采用设备来完成过滤。过滤。砂过滤：砂过滤：是将砂粒填装在圆筒或池内形成滤层，原是将砂粒填装在圆筒或池内形成滤层，原水通过砂滤层即可将水中的悬浮物和胶体过滤除去。砂作水通过砂滤层即可将水中的悬浮物和胶体过滤除去。砂作为过滤介质，常用的有石英砂、无烟煤砂粒、砂石粒、磁为过滤介质，常用的有石英砂、无烟煤砂粒、砂石粒、磁铁矿
42、砂粒等。石英砂粒径铁矿砂粒等。石英砂粒径0.50.51.2mm1.2mm，无烟煤砂粒，无烟煤砂粒0.80.81.8mm1.8mm。通常是将粒径。通常是将粒径2 232mm32mm的天然卵石或碎石作为垫层的天然卵石或碎石作为垫层放在筛滤板上，然后填装上砂粒过滤介质进行过滤。如图放在筛滤板上，然后填装上砂粒过滤介质进行过滤。如图示：示：第19页/共36页 若填装为石英砂，则上粗下细，总厚度约若填装为石英砂，则上粗下细，总厚度约700mm700mm；若混料填；若混料填装，则上为无烟煤层，厚约装，则上为无烟煤层，厚约400400500mm500mm，下层为细石英砂，厚约，下层为细石英砂，厚约40040
43、0500mm500mm。垫层有垫层有4 4层组成，自上而下，第层组成，自上而下，第1 1层碎石粒径层碎石粒径2 24mm4mm，厚，厚100mm100mm；第；第2 2层碎石粒径层碎石粒径4 48mm8mm，厚，厚100mm100mm；第；第3 3层碎石粒径层碎石粒径8 816mm16mm，厚，厚100mm100mm；第；第4 4层碎石粒径层碎石粒径161632mm32mm，厚，厚150mm150mm。原水进原水进净水出净水出粗粗砂砂层层或或无无烟烟煤煤层层细细砂砂层层垫垫层层筛滤板筛滤板第20页/共36页 砂滤棒过滤：砂滤棒过滤：当原水中含有少量的有机物、细当原水中含有少量的有机物、细菌和杂
44、质时，可采用砂滤棒过滤。砂滤棒有棒状和板状形菌和杂质时，可采用砂滤棒过滤。砂滤棒有棒状和板状形式，我国多采用棒状的形式，日本和其他一些国家多采用式，我国多采用棒状的形式，日本和其他一些国家多采用板状。板状。砂滤棒又成砂芯，砂滤棒又成砂芯，是采用细微颗粒的硅藻土和骨是采用细微颗粒的硅藻土和骨灰等可燃物质，压制成型后在高温下燃烧，使其熔化，其灰等可燃物质，压制成型后在高温下燃烧，使其熔化，其中的气体逸出，形成直径为中的气体逸出，形成直径为0.0020.0020.004mm0.004mm的小孔。水处的小孔。水处理时，待处理的水在外压的作用下，通过砂滤棒的微细小理时，待处理的水在外压的作用下，通过砂滤
45、棒的微细小孔，水中的有机物和、细菌和杂质被微孔吸附截留在砂滤孔，水中的有机物和、细菌和杂质被微孔吸附截留在砂滤棒的表面，从而达到水过滤的目的。过滤出的水，可达到棒的表面，从而达到水过滤的目的。过滤出的水，可达到基本无菌，符合国家饮用水的标准。基本无菌，符合国家饮用水的标准。砂滤棒过滤器外壳是用铝合金铸成的锅形密封容砂滤棒过滤器外壳是用铝合金铸成的锅形密封容器，分上下两层，中间已隔板隔开，板上为待滤水，板下器，分上下两层，中间已隔板隔开，板上为待滤水，板下为砂滤水。容器内安装有一根至数十根砂滤棒。如图示：为砂滤水。容器内安装有一根至数十根砂滤棒。如图示：第21页/共36页原水进原水进净水出净水出
46、砂滤棒砂滤棒污水出污水出隔板隔板第22页/共36页 活性炭过滤：活性炭过滤：活性炭是木炭、木屑、果壳、焦活性炭是木炭、木屑、果壳、焦炭、煤等燃烧而成具有多孔性的物质。其过滤原理主要吸炭、煤等燃烧而成具有多孔性的物质。其过滤原理主要吸附除作用去水中的杂质和异味。特别是在用氯破坏水中的附除作用去水中的杂质和异味。特别是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。适宜的。活性炭过滤器的结构与基本砂过滤器结构相似。活性炭过滤器的结构与基本砂过滤器结构相似。其他过滤：钛棒过滤，其他过滤：钛棒过滤，基本与砂棒相似，不同基本与砂
47、棒相似，不同的是材料不同。的是材料不同。化学纤维蜂房式过滤，化学纤维蜂房式过滤，过滤层是用各种化过滤层是用各种化学纤维缠绕成中空管状进行过滤，去除胶体及铁效果很好。学纤维缠绕成中空管状进行过滤，去除胶体及铁效果很好。大孔离子吸附树脂过滤，大孔离子吸附树脂过滤，大孔离子吸附树脂是近几年才发大孔离子吸附树脂是近几年才发展起来的，它是一种不溶水的球状大孔聚合物，能利用吸展起来的，它是一种不溶水的球状大孔聚合物，能利用吸附解析作用达到物理分离净化的目的。其外观为小于附解析作用达到物理分离净化的目的。其外观为小于1mm1mm的白色球状颗粒，孔隙大于的白色球状颗粒，孔隙大于5um5um，比表面积大于，比表
48、面积大于5m5m2 2/g/g，不仅可以吸附有机大分子，而且具有良好的机械强度和，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。化学稳定性，易于再生，可反复使用。第23页/共36页 四、水的软化 水软化的目的是降低水中溶解性杂质。常用化学或物理的方法来处理，主要是降低水的硬度和碱度。1.石灰软化法 在水中加入石灰，在不加热的情况下除去水中的钙离子、镁离子，降低水的硬度，达到水质软化的目的，称为石灰软化法。石灰软化法是一种既简单又经济的水软化方法，此法不仅可以去除水中的二氧化碳和大部分的碳酸盐硬度，而且可以降低水的碱度和含盐量，同时还能去除水中铁和硅的化合物。
49、但此法不能去除水中的非碳酸盐硬度，在水处理反应中，过量的石灰能与镁永硬作用生成溶于水的氯化钙、硫酸钙（钙永硬），使永久硬度不变。因此，只适合含碳酸盐硬度较高、非碳酸盐硬度较低、对水软化要求不高的水处理中。此法包括石灰软化法、石灰纯碱软化法和石灰纯碱磷酸三钠软化法。第24页/共36页 投入石灰量时要准确，少了不能达到软化的目的，多投入石灰量时要准确，少了不能达到软化的目的，多了会增加钙永硬。其投入量可按下式计算：了会增加钙永硬。其投入量可按下式计算：G G56D56D（H HCaCa+H+HMgMg+CO+CO2 2+0.175+0.175）/K10/K103 3 (Kg/h)(Kg/h)G G
50、为石灰投入量为石灰投入量(Kg/h)(Kg/h)；D D为处理水量为处理水量(t/h)(t/h)；H HCaCa为为原水的钙硬度（原水的钙硬度（mol/Lmol/L）；）；H HMgMg为原水的镁硬度（为原水的镁硬度（mol/Lmol/L）；）；COCO2 2为原水中游离为原水中游离COCO2 2的量（的量（mol/Lmol/L）；）；0.1750.175为石灰的过剩为石灰的过剩量；量；K K为工业石灰的纯度（为工业石灰的纯度（60608585）；）；5656为石灰的摩为石灰的摩尔质量。尔质量。根据经验，每降低根据经验，每降低1M1M3 3水中的暂时硬度水中的暂时硬度1 1度，需要度，需要添加