第一章软饮料用水及水处理.ppt

第一章第一章 软饮料用水及水料用水及水处理理请在此输入您的文本。2021/9/211第一章第一章 软饮料用水及水料用水及水处理理一、自然界中水的分一、自然界中水的分类1.自来水自来水 经适当水适当水处理工理工艺处理，水理，水质达到国家生活达到国家生活饮用用水水标准的水。准的水。特点：水特点：水质好且好且稳定，符合生活定，符合生活饮用水用水标准；水准；水处理理简单，费用低；水用低；水费高；高；Cl-含量高。含量高。2021/9/212 2.地表水地表水 江河水、湖泊水、海洋水、江河水、湖泊水、海洋水、积雪。雪。特点：特点：矿物物质少，硬度低，浮游生物、少，硬度低，浮游生物、杂质多，多，水水质不不稳定，定，污染染严重。重。3.地下水地下水 泉水、井水等。泉水、井水等。特点：特点：矿物物质多，硬度多，硬度较高，高，杂质少，水少，水质澄澄清，水清，水质稳定定。2021/9/213 二、天然水中的二、天然水中的杂质1.悬浮物浮物质粒度大于粒度大于200nm的大分子物的大分子物质，如泥砂等无机物、浮，如泥砂等无机物、浮游生物、微生物。造成游生物、微生物。造成饮料的料的浑浊、沉淀、沉淀、变色。色。2.胶体物胶体物质胶体物胶体物质的大小大致的大小大致为1nm200nm、无机物，如黏、无机物，如黏土和硅酸等无机胶体和腐殖土和硅酸等无机胶体和腐殖质等有机胶体。造成水及等有机胶体。造成水及饮料料的的浑浊和和变色。色。2021/9/214 二、天然水中的二、天然水中的杂质3.溶解物溶解物质 粒度小于粒度小于1nm的溶解物，包括溶解气体、的溶解物，包括溶解气体、溶解溶解盐类。影响水的硬度、碱度、酸度及水中。影响水的硬度、碱度、酸度及水中气体气体的含量。的含量。溶解气体溶解气体：O2、CO2、H2S、Cl2、NH3影响影响饮料料风味和色味和色泽。溶解溶解盐类：Ca、Mg、Na、K 盐影响硬度和影响硬度和碱度，碱度，OH-、Cl-影响水的酸度。影响水的酸度。饮料用水要求硬度料用水要求硬度A总时，水中有，水中有Ca2+、Mg2+的的氯化物，化物，OH、CO32基本不存在，水基本不存在，水为非碱性水；非碱性水；当当H总A总时，水中有，水中有OH、CO32，水，水为碱性水；碱性水；当当H总=A总时，水中只有，水中只有Ca2+、Mg2+的碳酸的碳酸氢盐。2021/9/218 请在此输入您的文本。2021/9/219 三、水三、水处理理水水处理理 对不符合不符合软饮料用水要求的水料用水要求的水进行水行水质改改良的良的过程。程。目的目的 除去除去悬浮物浮物质和胶体物和胶体物质；降低硬度；排除；降低硬度；排除水中的气体；水中的气体；杀灭微生物；使水微生物；使水质符合符合饮料用水料用水标准。准。处理方法：澄清、理方法：澄清、过滤、软化、脱气、化、脱气、杀菌菌2021/9/2110 1、澄清、澄清 通过物理和化学方法将水中的悬浮物、带电粒子、通过物理和化学方法将水中的悬浮物、带电粒子、大分子无机物、砂粒等沉降下来，获得澄清透明水质的过大分子无机物、砂粒等沉降下来，获得澄清透明水质的过程。程。混凝澄清混凝澄清 混凝混凝 在水中加入某些溶解盐类，使水中的细小悬在水中加入某些溶解盐类，使水中的细小悬浮物质或胶体微粒互相吸附结合成较大颗粒，从水中沉淀浮物质或胶体微粒互相吸附结合成较大颗粒，从水中沉淀下来的过程。下来的过程。2021/9/2111 混凝混凝剂：常用：常用铝盐和和铁盐，如明，如明矾、硫酸、硫酸铝、碱式、碱式氯化化铝、硫酸、硫酸亚铁、氯化化铁、硫酸、硫酸铁等。等。澄清机理：混凝澄清机理：混凝剂自身溶解形成胶体，再与水中自身溶解形成胶体，再与水中杂质作用，以作用，以电中和或吸附的形式使中和或吸附的形式使杂质凝聚成大凝聚成大颗粒而沉粒而沉淀。淀。注意事注意事项：注意混凝注意混凝剂的用量；的用量；注意水注意水温；温；注意水的注意水的pH值；注意及注意及时清理沉淀；清理沉淀；2021/9/2112 2、过滤通通过机械方法除去水中的机械方法除去水中的悬浮浮杂质、胶体物、胶体物质、水、水中的异味、中的异味、颜色、色、铁、锰及微生物，及微生物，获得品得品质优良的良的饮料料用水。用水。过滤方法：方法：砂砂滤 砂砂滤棒棒过滤 活性炭活性炭过滤 超超滤 反渗透反渗透2021/9/2113 请在此输入您的文本。2021/9/2114 请在此输入您的文本。2021/9/2115 请在此输入您的文本。2021/9/2116 请在此输入您的文本。2021/9/2117 钛棒过滤器 化学纤维蜂房式过滤器2021/9/2118 大空离子吸附树脂过滤器 微孔膜过滤器2021/9/2119 请在此输入您的文本。2021/9/2120 请在此输入您的文本。2021/9/2121 请在此输入您的文本。2021/9/2122 请在此输入您的文本。2021/9/2123 3 3、软化化通通过物理或化学方法部分去除引起水硬度的物理或化学方法部分去除引起水硬度的Ca2+、Mg2+，降低水的硬度，使其达到降低水的硬度，使其达到饮料用水硬度料用水硬度标准。准。暂时硬度硬度 由由Ca、Mg的碳酸的碳酸氢盐和碳酸和碳酸盐引起，加引起，加热可可大部分除去。大部分除去。永久硬度永久硬度 由由Ca、Mg的的氯化物、硫酸化物、硫酸盐、硝酸、硝酸盐等等盐类引起，加引起，加热不能除去。不能除去。2021/9/2124 3 3、软化化石灰石灰软化法使用石灰化法使用石灰软化硬水的方法称化硬水的方法称为石灰石灰软化法，又化法，又称石灰称石灰纯碱碱软化法，在硬水中加入消石灰，使水中的化法，在硬水中加入消石灰，使水中的镁生成生成氢氧化氧化镁沉淀，沉淀，这样，加入碳酸，加入碳酸钠使水中的使水中的钙生成碳酸生成碳酸钙而沉淀，而沉淀，硬水即硬水即变为软水。水。离子交离子交换法法 用阳离子交用阳离子交换剂将硬水中的将硬水中的Ca2+、Mg2+置置换而使水得到而使水得到软化。常用阳离子化。常用阳离子为Na+、H+。2021/9/2125 电渗析法渗析法 利用阴阳离子交利用阴阳离子交换膜膜对水溶液中阴阳离子水溶液中阴阳离子的的选择透透过性，除去原水中的性，除去原水中的盐分和提高其分和提高其纯度，从而降低度，从而降低水水质硬度并提高水的硬度并提高水的质量。量。反渗透法反渗透法 膜孔径膜孔径为0.00010.001 m，能有效脱，能有效脱除无机除无机盐、有机物、胶体、有机物、胶体、细菌及病毒等。菌及病毒等。加加热软化法、石灰化法、石灰软化法化法 2021/9/2126 请在此输入您的文本。2021/9/2127 请在此输入您的文本。2021/9/2128 请在此输入您的文本。2021/9/2129 请在此输入您的文本。2021/9/2130 请在此输入您的文本。2021/9/2131 请在此输入您的文本。2021/9/2132 4、杀菌（消毒）菌（消毒）杀灭水中有害微生物。水中有害微生物。紫外紫外线灭菌菌 微生物吸收紫外光微生物吸收紫外光导致致DNA突突变、蛋白、蛋白质变性，微生性，微生物物细胞胞结构构发生裂生裂变，最，最终导致微生物死亡。致微生物死亡。只有只有UV(200280nm)波段波段为杀菌范菌范围，具有，具有杀菌能菌能力。力。30w紫外灯紫外灯处理水流量：地下水理水流量：地下水15 t/h（吨每小（吨每小时），地表水，地表水6 t/h。2021/9/2133 请在此输入您的文本。2021/9/2134 臭氧臭氧灭菌菌 原理：臭氧原理：臭氧发生器生器产生的臭氧分解出氧原子，氧化破坏微生的臭氧分解出氧原子，氧化破坏微生物膜的生物膜的结构构实现杀菌作用。臭氧首先作用于菌作用。臭氧首先作用于细胞膜，使膜胞膜，使膜成份受成份受损伤而而导致新致新陈代代谢障碍，障碍，继而穿透膜而破坏膜内脂而穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，胞的通透性，导致致细胞溶解、死亡。胞溶解、死亡。2021/9/2135 臭氧臭氧灭菌菌 参数参数选择 1 1、消毒系、消毒系统设计参数的参数的选择 臭氧投加量臭氧投加量为为1 15mg/L5mg/L，接触，接触时间为 4 410min10min，保持，保持0.10.11mg/L1mg/L剩余臭氧剩余臭氧浓浓度。度。2 2、主要、主要设备的的选择 a.a.臭氧臭氧发生器生器 臭氧臭氧发发生器的生器的产产量量应应根据根据设计设计流量及臭氧投加量来确定。流量及臭氧投加量来确定。W=0.001QP W=0.001QP W-W-臭氧臭氧发发生器的生器的产产量量(g/h(g/h）Q-Q-设计设计水量水量（L/hL/h）P-P-臭氧投加量臭氧投加量，一般，一般为1 15 mg/L 0.001-5 mg/L 0.001-单单位位换换算系数算系数 2021/9/2136 b.b.接触氧化罐接触氧化罐 接触氧化罐的尺寸接触氧化罐的尺寸应应根据根据设计设计流量及流速来确定。流量及流速来确定。S=Q/V S=Q/V S-S-罐体截面罐体截面积积（m m2 2）V-V-流速流速,一般一般为8 810m/h 10m/h Q-Q-罐体直径（罐体直径（m m）c.c.罐体高度的确定罐体高度的确定 H=Vt+0.2 H=Vt+0.2 H-H-罐体高度（罐体高度（m m）t-t-接触接触时间时间，一般，一般为4 410min 10min 0.2-0.2-布水空布水空间间高度（高度（m m）2021/9/2137 图1-21 臭氧臭氧发生器生器 臭氧混合塔臭氧混合塔2021/9/2138 4、杀菌（消毒）菌（消毒）反渗透除菌反渗透除菌 反渗透膜截留范反渗透膜截留范围0.0001 m0.001 m，截留高分子、，截留高分子、病毒、病毒、细菌、胶体、菌、胶体、悬浮物、无机浮物、无机盐、糖、蛋白、糖、蛋白质。超超滤除菌除菌 0.0010.1 m的超的超滤膜能有效去除水中膜能有效去除水中细菌等微生物，菌等微生物，压力力0.31.0MPa（千帕）。（千帕）。氯消毒消毒NaClO(次次氯酸酸钠）、）、Ca(ClO)2（次（次氯酸酸钙）在水中生成在水中生成HClO（次（次氯酸）而起到酸）而起到杀菌作用。可用于菌作用。可用于设备和其他用水消和其他用水消毒。毒。2021/9/2139 四、水四、水质标准主要指准主要指标1、色度、色度 是是对天然水或天然水或处理后的各种水理后的各种水进行行颜色定量色定量测定定时的指的指标。1度度1L水中含有水中含有1mg铂bo（Pt）时所所产生的生的颜色。色。饮料用水色度料用水色度 5。2、浊度度 表示水中表示水中悬浮物浮物对光光线透透过时发生的阻碍程度。生的阻碍程度。1度度 指指1L 蒸蒸馏水中含有水中含有1mg SiO2(二氧化硅）二氧化硅）时的的浊度。度。饮料用水料用水浊度度1。2021/9/2140 3、碱度、碱度 由由CO32-、HCO32-、OH-引起，高的碱度引起，高的碱度会中和会中和饮料料 中的酸，改中的酸，改变饮料料风味。味。软饮料用水料用水总碱度碱度CaCO3 50 mg/L。4、硬度、硬度 由由Ca2+、Mg2+引起，硬度引起，硬度过高使高使饮料料产生生沉淀，沉淀，设备 产生水垢，生水垢，饮料用水料用水总硬度硬度 100mg/L(CaCO3计)。5、臭气与异味、臭气与异味 无机物的腥臭、腐无机物的腥臭、腐败臭、碳臭、碳氢化合化合物臭、硫磺或物臭、硫磺或氯臭，影响臭，影响饮料香气和滋味。料香气和滋味。饮料用水要料用水要求无臭无味。求无臭无味。2021/9/2141 6、微生物、微生物 影响影响饮料料风味并味并导致其致其败坏、坏、产生生污垢，垢，缩短保短保质期。大期。大肠杆菌杆菌3个个/L，细菌菌总数数100个个/L，致病，致病菌不菌不得得检出。出。7、Fe、Mn含量含量 含量含量过高高饮料料产生沉淀、褪色生沉淀、褪色现象。象。含量均小于含量均小于0.1mg/L。8、氧气、氧气 O2使使饮料色料色泽、风味味发生生变化。可脱气化。可脱气处理。理。2021/9/2142 五、水五、水处理方案的确定理方案的确定首先首先对饮料生料生产用水用水进行采行采样、检验，取得水，取得水质检验报告。告。根据根据饮料生料生产种种类，明确不同，明确不同饮料料对水水质的特殊要求。的特殊要求。根据原水根据原水质量和水量和水质要求的不同，要求的不同，选用不同的水用不同的水处理方案理方案2021/9/2143 1、不、不进行行软化的水化的水处理方案理方案（1）过滤紫外紫外线或臭氧或臭氧杀菌（菌（矿泉水）泉水）（2）预氯化化凝聚沉淀凝聚沉淀过滤 终氯化化（3）预氯化化凝聚沉淀凝聚沉淀过滤活性炭活性炭过滤臭氧或臭氧或氯化化2021/9/2144 2、进行行软化的水化的水处理方案理方案（1）阳离子交）阳离子交换阴离子交阴离子交换脱气脱气（2）预处理理电渗析渗析离子交离子交换消毒消毒(纯水制造水制造)（3）砂）砂滤阳离子交阳离子交换微微滤反渗透反渗透(超超滤)氯化化活性炭活性炭过滤（4）预处理理微微滤反渗透（超反渗透（超滤）阳离子交阳离子交换除除CO2 _阴离子交阴离子交换紫外紫外线杀菌菌2021/9/2145 六、常用水六、常用水处理理设备（一）（一）净水器水器（二）砂（二）砂滤器器（三）活性炭（三）活性炭过滤器器（四）（四）烧结管微孔管微孔过滤器器（五）蜂房（五）蜂房过滤器器（六）离子交（六）离子交换器器（七）（七）电渗析器渗析器（八）超（八）超滤和反渗透装置和反渗透装置（九）紫外（九）紫外线消毒器消毒器（十）臭氧消毒器（十）臭氧消毒器2021/9/2146 请在此输入您的文本。2021/9/2147 请在此输入您的文本。2021/9/2148 本章小本章小结 重点掌握：重点掌握：天然水中天然水中杂质种种类及及对饮料品料品质的影响；的影响；水水质标准的主要指准的主要指标；软饮料水料水处理的基本原理和水理的基本原理和水处理工理工艺。2021/9/2149 请在此输入您的文本。2021/9/2150