軟飲料用水及水處理

關(guān)于軟飲料用水及水處理第1頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1水資源的狀況

水是生命之源，地球雖然有70.8％的面積為水所覆蓋，但其中97.5％的水是咸水，無法飲用。在余下的2.5％的淡水中，有87％是人類難以利用的兩極冰蓋、高山冰川和永凍地帶的冰雪。人類真正能夠利用的水僅占地球總水量的0.26％。目前（2002）世界上有80個國家約15億人口面臨淡水不足，其中29個國家的4.5億多人口完全生活在缺水狀態(tài)中。此外，全世界每年排放的污水達(dá)4000多億噸，從而造成５萬多億噸水體被污染，致使地球上每年有700多萬人因飲水不凈引起的疾病而死亡?！袷澜绺鲊貐^(qū)按水資源量大小排隊(duì)，前幾名依次是：巴西、俄羅斯、加拿大、中國、美國、印度尼西亞、孟加拉國、印度。若按人口平均，中國人均水資源量只相當(dāng)于世界人均量的1／4?！癜臀鞑⒉蝗彼瑩碛械牡Y源約占世界淡水總量的13．8％。但巴西仍呼吁人們舉手之勞去節(jié)水，如縮短沖澡時間，隨手?jǐn)Q緊水龍頭等?！竦聡膊蝗彼S多德國家庭往往將煮面水省下刷油碗，洗衣服的水拿來再拖地。第2頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2001年3月22日，錢正英、張光斗等近300位專家在舉行的《中國可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究報告集》首發(fā)式上警告說，如果未來不解決洪水、缺水和水污染三大問題，水資源將成為我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最大“瓶頸”之一。

專家們預(yù)測到2030年人口增至16億時，人均水資源量將降到1760立方米。按照國際上一般承認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，人均水資源量少于1700立方米為用水緊張的國家。我國未來水資源的形勢是嚴(yán)峻的。防洪減災(zāi)、農(nóng)業(yè)用水、城市和工業(yè)用水、防污減災(zāi)、生態(tài)環(huán)境建設(shè)、水資源的供需平衡、北方的水資源問題、西部地區(qū)的水資源問題等八個方面實(shí)行戰(zhàn)略性的轉(zhuǎn)變。第4頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月解決辦法節(jié)水：主要是農(nóng)業(yè)節(jié)水：這樣一組數(shù)據(jù)，可以證明農(nóng)業(yè)節(jié)水才是節(jié)水的關(guān)鍵：美國年取水量不足5000億立方米，國民生產(chǎn)總值超過8萬億美元，而我國年取水量在6000億立方米以上，國民生產(chǎn)總值卻不到2萬億美元。我國用水總量中，70％屬農(nóng)業(yè)用水，北方還高達(dá)80％，農(nóng)業(yè)用水的90％是灌溉用水，這90％的灌溉用水，利用率僅45％左右，利用系數(shù)不到0.45，不足世界上最缺水國家———以色列的50％。防止水污染提高水的利用率節(jié)水1T花費(fèi)6元，開源1T花費(fèi)8元，制污1T花費(fèi)10元防洪：洪水災(zāi)害損失日趨嚴(yán)重。1993年—1998年全國洪災(zāi)的直接經(jīng)濟(jì)損失為9000億元，相當(dāng)于同期財政收入的1/5；1998年洪災(zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失2551億元。第5頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1閘口阻斷洪湖和長江的聯(lián)系，也切斷了湖泊的生命線圖2圍欄養(yǎng)殖削弱了水體自凈能力，藻化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重圖3從空中俯瞰，示范區(qū)植被恢復(fù)良好，其他區(qū)域是過度養(yǎng)殖后留下的一片白水茫茫，對比鮮明第6頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月

水是軟飲料生產(chǎn)中重要的原料之一，直接影響到成品的質(zhì)量。因此全面了解水的性質(zhì)具有重要意義。

2.2水源分類及其特點(diǎn)－－地表水：來源：包括江水、河水、降水、湖水、水庫水等，特點(diǎn)：常含有粘土、砂、腐殖質(zhì)、鈣鎂鹽類、其他鹽類及細(xì)菌，另外易受工業(yè)廢水污染。－－地下水：井水、泉水和自流井等。特點(diǎn)：硬度較大、鹽含量較大。一般鹽含量100--5000mg/L,硬度2-10mg當(dāng)量/升。－－城市自來水：是指地表水經(jīng)過適當(dāng)?shù)乃幚砉に?，水質(zhì)達(dá)到一定要求并儲存在水塔中的水。特點(diǎn)：水質(zhì)好、穩(wěn)定，符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)；水處理設(shè)備簡單，容易處理，一次性投資小；但水價高，使用時要注意控制氯、鐵離子含量及堿度、微生物量。第7頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3天然水中的雜質(zhì)（1）懸浮物質(zhì)d>0.2微米，主要有細(xì)菌--有致病的和對人體健康無妨的；藻類及原生動物--嗅、為、色、混濁；泥沙粘土--混濁。對飲料的影響：出現(xiàn)沉淀、影響二氧化碳的溶解、微生物的存在影響產(chǎn)品的風(fēng)味甚至敗壞。（2）膠體物質(zhì)在0.001~0.20微米，包括溶膠--如硅酸膠體（無機(jī)）；引起水渾濁，高分子化合物--腐殖質(zhì)、腐殖酸膠體（有機(jī)），造成水質(zhì)帶色。

第8頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3天然水中的雜質(zhì)（3）溶解物質(zhì)①鹽類--鈣鎂鹽、鈉鹽、鐵鹽及錳鹽—硬度H（總硬度、暫時硬度、永久硬度）、堿度A及其關(guān)系；A總>H總，水中存在OH-、碳酸根，屬于堿水；A總<

H總，水中存在鈣鎂離子的氯化物，基本沒有OH-、碳酸根，屬非堿性水；A總=

H總，水中只含有鈣鎂的碳酸氫鹽。H總過大，飲料出現(xiàn)沉淀、鹽味、增加洗滌劑的用量成本增加；A總過大，出現(xiàn)水垢、改變果汁糖酸比、影響二氧化碳的溶解、有利于微生物的繁殖、沉淀、②氣體--氧、二氧化碳、硫化氫、氮?dú)?。它們影響碳酸飲料中二氧化碳的溶解度、其它飲料的風(fēng)味和色澤。第9頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4飲料用水的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)高質(zhì)量的飲料就必須有高質(zhì)量的飲料用水。而飲料用水必須符合我國《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)GB5749--85》。除此以外還得滿足軟飲料用水的標(biāo)準(zhǔn)，二者的差別見表1。指標(biāo)飲用水飲料用水濁度/度<3<2色度/度<15<5溶解性總固體/mg/L<1000<500總硬度/以CaCO3計(jì)mg/L<450<100鐵/mg/L<0.3<0.1高錳酸鉀消耗量/mg/L--<10總堿度/mg/L--<50游離氯/mg/L0.3<0.1致病菌--不得檢出第10頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月

表2軟飲料用水標(biāo)準(zhǔn)第11頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.5飲料用水的水質(zhì)要求－－色度、濁度－－嗅和味－－堿度：－－硬度：水中離子沉淀肥皂的能力。美國1度＝1mg/L碳酸鈣，德國1度＝10mg/L氧化鈣，法國1度＝10mg/L碳酸鈣，英國1度＝14.28mg/L碳酸鈣，－－毒理學(xué)指標(biāo)：鉛、汞等－－細(xì)菌學(xué)指標(biāo)－－放射性指標(biāo)第12頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.6水的處理2.6.1混凝沉淀1.混凝是指在水中加入某些溶解鹽類，使水中的細(xì)小懸浮物或膠體微?；ハ辔浇Y(jié)合而成較大的顆粒，從水中沉淀下來的過程。2.混凝劑：明礬、硫酸鋁、硫酸亞鐵和堿式氯化鋁。（1）明礬：一般用量0.001~0.02%注意使用的條件--pH值，一般要求被處理的水pH值6.5-7.5，太高或太低都會使氫氧化鋁溶解，另外，換會影響它的帶電性，pH值<5，帶負(fù)電荷，>5帶正電荷。--溫度，水溫要求25~35度，>50度失去混凝作用。--攪拌，有利于混凝。第13頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.6水的處理2.6.1混凝沉淀2.混凝劑：明礬、硫酸鋁、硫酸亞鐵和堿式氯化鋁。（2）硫酸鋁：水溶液偏酸，使用時應(yīng)調(diào)pH值6.5-7.5，是生成的氫氧化鋁最多。根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定使用量。（3）硫酸亞鐵：對于富含有機(jī)質(zhì)的水不合適，因?yàn)楫?dāng)水的pH值<6，鐵離子和腐殖酸能生成不沉淀的有色物質(zhì)。氫氧化鐵的生成需要pH>8，所以，用綠礬處理水時，須用調(diào)pH。（4）堿式氯化鋁：一般用量0.005~0.01%，pH值6-8，溫度20~30度。第14頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.6水的處理2.6.1混凝沉淀3.助濾劑：能提高混凝效果，加速沉淀的輔助藥劑。主要有活性的硅酸、海藻酸鈉、CMC、聚丙烯胺、PMA、聚丙烯等混凝劑一般采用精制或粗制硫酸鋁、明礬或三氯化鐵等。用量為5-10毫克／升。如水中出現(xiàn)藻類，則可投加硫酸銅，用量為1-5毫克／升。為提高水中污物凝聚效果，應(yīng)適當(dāng)?shù)叵虺刂型都右欢康募儔A(NaOH)或堿性鹽(Na2CO3，)以維持水的PH值在7.2-7.6左右。用量為5—10毫克／升（泳池的水處理）第15頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.6水的處理2.6.2過濾：1.原理：阻力截流、重力沉降、接觸凝聚。2.池式過濾：濾料選擇原則，化學(xué)穩(wěn)定、不溶于水、無有害物、足夠的機(jī)械強(qiáng)度、適宜的級配和足夠的空隙率。級配濾料的粒徑范圍及在此范圍內(nèi)各種粒徑的數(shù)量比例，空隙率濾料的空隙體積和整個濾層體積的比例。3.砂濾棒過濾：用細(xì)微顆粒的硅藻土和骨灰等可燃性物質(zhì)，成型后在高溫下焙燒而成---砂芯（孔徑0.002-0.004微米）。4.活性碳過濾等：主要去處水中的余氯（吸附、催化）?；钚蕴加懈g性，存放時注意。第16頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.6水的處理2.6.2過濾鋼制重力式無閥過濾器（池式過濾）

廣泛應(yīng)用于地表水凈化、地下水除鐵除錳、循環(huán)水旁流過濾、生產(chǎn)廢水除懸浮雜質(zhì)、有機(jī)污水經(jīng)生化處理和二次沉淀池處理之后的后續(xù)過濾以及室內(nèi)游泳池水的過濾，是一種理想的水處理設(shè)備。原水由進(jìn)水管送入濾池，經(jīng)過濾層自上而下地過濾，清水即從連通管注入存水箱內(nèi)貯存，水箱充滿后，水通過出水管入清水池，濾層不斷截留懸浮物，造成濾層阻力的逐漸增加，因而促使虹吸管內(nèi)的水位不斷升高。當(dāng)水位達(dá)到虹吸輔助管管口時，水自該管中落下，通過抽氣管借以帶走虹吸下降管中的空氣，當(dāng)真空度達(dá)到一定值時，便發(fā)生虹吸作用。這時水管中的水自下而上地通過濾層，對濾料進(jìn)行反沖洗。當(dāng)沖洗水箱水面下降至虹吸破壞管時，空氣進(jìn)入虹吸管，破壞虹吸作用。濾池反沖洗結(jié)束，進(jìn)入下一周期工作，應(yīng)而無需象其它過濾器那樣，必須設(shè)置反沖洗水泵和反沖洗水塔。第17頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.6水的處理2.6.3軟化（Intenerate）：為什么？產(chǎn)品出現(xiàn)沉淀、洗滌液增多，噴嘴堵塞、玻璃瓶發(fā)暗、鍋爐爆炸。

1.石灰軟化法（石灰軟化法、石灰-純堿軟化法、石灰-純堿-磷酸三鈉軟化法三種）軟化方法：間歇法、渦流反應(yīng)器、連續(xù)法

2.離子交換(IonExcgange)：選擇原則，外觀、膨脹度、交聯(lián)度、顆粒度、交換容量；常見的裝置，固體床（單床、多床、復(fù)床、混合床、雙層床）和連續(xù)床（移動床、流動床）

3.反滲透（ReverseOsmosis）：反滲透脫鹽的機(jī)理（氫鍵理論、優(yōu)先吸附理論）分離溶劑（水）。

4.電滲析法(ElectroDialysis)：依靠電勢，把離子交換樹脂制成薄膜，阻斷溶質(zhì)，分離溶質(zhì)，缺點(diǎn)：水利用率低50%，出現(xiàn)極水和濃鹽水。第18頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月有機(jī)玻璃離子交換裝置時間型自動軟化器小型全自動復(fù)床純水系統(tǒng)水力驅(qū)動全自動軟化器離子交換裝置及全自動軟化器大型自動軟化器

第19頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1海水淡化圖2硬水軟化第20頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月反滲透膜第21頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月超濾上海正光和40T/h二級反滲透鈉濾第22頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.6水的處理2.6.3軟化5.膜分離技術(shù)及其特征膜分離法：用天然或人工合成的高分子膜，以外界壓力或化學(xué)位差為推動力，對雙組分或多組分的溶液進(jìn)行分離、分級、提純和富集的方法。常用來進(jìn)行水處理和純凈水的生產(chǎn)。常用的膜有4種：（1）微濾膜（microfilteration,MF）：孔徑0.1-10μm，主要去除微粒、細(xì)微物質(zhì)，能有效的去除細(xì)菌，對稱膜(孔徑大小相等)，操作壓力0.01-0.2MPa，靜態(tài)過濾.與一般深層過濾介質(zhì)相比具有的特征：--孔徑均勻，過濾精度高，一般作為反滲透的保安過濾。--空隙率高，流速快，微孔濾膜上有千百萬個微孔，微孔體積占膜總體積的70~80%。--膜薄（厚度0.1~0.15mm），吸附少--無介質(zhì)脫落，但易堵塞。第23頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.6水的處理2.6.3軟化5.膜分離技術(shù)及其特征（2）超濾膜(ultrafilteration,UF):孔徑0.001-0.1μm，主要去除分子量大于500μ的大分子和膠體，能去除全部的病毒和高分子物質(zhì)，非對稱膜（孔徑大小不等），操作壓力0.1-0.5MPa，動態(tài)過濾。理想的超濾篩分，應(yīng)盡量避免溶質(zhì)在膜的表面和膜孔壁上的吸附與阻塞，應(yīng)選擇與被分離溶質(zhì)之間相互作用弱的超濾膜。（3）反滲透膜(reverserosmosis,RO)

：孔徑0.0001-0.001μm，主要去除鹽分，對氯化鈉去除95%以上，操作壓力1-10MPa脫鹽的機(jī)理：氫鍵理論(1953,USA,Ried)、優(yōu)先吸附理論(20世紀(jì)60年代，Canada,Sourirajan)第24頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.6水的處理2.6.3軟化5.膜分離技術(shù)及其特征（4）鈉濾膜(nanofilteration,NF)：是由反滲透膜發(fā)展起而來的一種超低壓膜，分離范圍介于反滲透膜和超濾膜之間，操作壓力0.5-2.0MPa，對氯化鈉去除率50~70%，對鈣的去除率40~60%，對有機(jī)物的去除