C 第二章 软饮料用水及水处理2015.1.10

第二章软饮料用水及水处理2/1/20231第一节软饮料用水概述

2/1/20232（一）地表水来源：地表水包括河水、江水、湖水、水库水、池塘水、浅井水等。特点：水量丰富，矿物质含量低，硬度一般为1~8mmol/L；水质波动大；易遭受污染。一、水源的分类及特点2/1/20233（二）地下水

来源：深井水、泉水、自流井水等。特点：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。

含盐量为100~5000mg/L,硬度为2~10mmol/L2/1/202342/1/20235来源：主要指地表水或地下水经过适当的水处理工艺，水质达到要求并贮存在水塔中的水。

特点：水质好且稳定，达到饮用水标准。

使用时注意Cl－、Fe3＋含量及碱度、微生物含量

（三）城市自来水2/1/20236二、水中的杂质及其对饮料生产的影响

2/1/20237

天然水中的杂质分三类：溶解物质d<1nm胶体物质1nm<d<200nm悬浮物质d>200nm2/1/202381、悬浮物质

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。

影响：产生沉淀、影响CO2的溶解、变味变质2、胶体物质

多为包括黏土性无机胶体和高分子有机胶体影响：无机胶体产生使水质和饮料产生混浊，有机胶体使饮料带色。3、溶解物质

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

影响：影响CO2的溶解，产生异味，影响色泽2/1/20239三、软饮料用水的水质要求

首先要符合GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》，该标准规定了生活饮用水水质卫生要求、生活饮用水水源水质卫生要求、集中式供水单位卫生要求、二次供水卫生要求、涉及生活饮用水卫生安全产品卫生要求、水质监测和检验方法。

其次须符合GB1079-1989《软饮料用水质量标准》

2/1/202310项目名称GB5749-2006生活饮用水卫生标准GB1079-1989软饮料用水标准浊度/度＜3＜2色度/度＜15＜5味及臭无异臭、无异味无臭无味总固形物/（mg/L）＜1000＜500总硬度（以CaCO3计（mg/L）＜450＜100铁（以Fe计）/（mg/L）＜0.3＜0.1锰（以Mn计）/（mg/L）＜0.1＜0.1高锰酸钾消耗量/（mg/L）＜3＜10总碱度（以CaCO3计）/（mg/L）＜50游离氯/（mg/L）0.3～0.02＜0.1细菌总数/（个/ml）＜100＜100大肠菌群/（个/L）不得检出不得检出致病菌不得检出2/1/202311第二节水质标准的主要指标2/1/202312有机物溶解氧碱度浊度微生物臭和味硬度铁锰离子水质标准主要指标2/1/202313一、浊度

定义：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1L蒸馏水中含有1mgSiO2时的浊度规定为1度。

成因：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象。

2/1/202314

影响：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殖。因此在水消毒过程中，浊度低时才能保证其消毒效果。会使人感到厌恶。

措施：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、沉降或过滤、氯化等方法去除杂质。2/1/202315二、臭和味：要求：软饮料用水应当无臭和无味。成因：a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，有些则是工业污染造成的。b水的异味主要是来自无机物。c氯化过程出现余氯气味d硫磺、甲烷等物质使水产生异味。2/1/202316影响：

a影响饮料的滋味和气味。

b有时促使饮料产生沉淀。措施：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。活性炭吸附是行之有效的方法。2/1/202317三、硬度

定义：水的硬度是指水对于肥皂的离子沉淀能力。

成因：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。溶有较多Ca2＋和Mg2＋的水叫做硬水。相反，只溶有少量或不含Ca2＋和Mg2＋的水叫做软水。

2/1/202318硬度的分类：分为碳酸盐硬度（暂时硬度）、非碳酸盐硬度（永久硬度）

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。

Ca(HCO3)2

CaCO3+CO2+H2OMg(HCO3)2Mg(OH)2+2CO2

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，故而又被成为永久硬度。

总硬度＝暂时硬度＋永久硬度2/1/202319影响：a硬度过高，容易产生碳酸钙和有机酸钙沉淀b影响饮料的滋味c加热时，形成水垢沉淀物，影响工艺传热和设备清洗。措施：进行软化处理。采用石灰软化、离子交换、反渗透(RO)、电渗析等。2/1/202320计量方法：通常以相当于1L水中含有的CaCO3或CaO的毫克数来表示。德国度-1度相当于1L水中含有10mgCaO;英国度-1度相当于0.7L水中含有10mgCaCO3;法国度-1度相当于1L水中含有10mgCaCO3。我国的法定计量单位为mmol/L表示。范围划分：以德国度表示的软硬水范围0～4dH为特软水；4～8dH软水；8～15dH为中等硬度水；16～30dH为硬水；大于30dH为特硬水。饮料生产及设备清洗对水的硬度要求有区别。2/1/202321四、碱度定义：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mmol/L为单位。分类：水中的碱性物质有NaOH、Ca(OH)2、碳酸盐、碳酸氢盐、硅酸盐、磷酸盐等构成。

根据成分物质可分为三大类，即重碳酸盐碱度（HCO3-）、碳酸盐碱度（CO32-）和氢氧化物碱度（OH-）。水中这三类离子的总量为总碱度（以碳酸钙计量时，和暂时硬度值相吻合）。2/1/202322影响：a与金属离子形成水垢b消耗饮料的有机酸，影响糖酸比c影响CO2的溶解量d改变pH，容易滋生微生物f生产果汁型碳酸饮料时，与果汁中的某些成分发生反应，形成沉淀。措施：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。2/1/202323五、铁、锰含量铁的存在形式及特点：铁锰在地表水中的含量极低，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，Fe2+离子就被氧化成为Fe3+，容易形成Fe(OH)3的沉淀。

Fe2+→Fe3+→Fe(OH)3↓

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、着色或褪色。b当水中的铁的浓度超过0.3mg/L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。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于0.1mg/L。措施：铁含量高的水可用暴气和过滤,或凝聚沉淀过滤、离子交换等方法处理。2/1/202324锰在水中的存在状况：存在形式与铁极为相似，常与铁共存，但其含量一般比较低。锰含量为0.3mg/L左右的水，有时会由于氯化作用呈现淡褐色。锰的影响：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产生。2/1/202325六、有机物种类：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。2、已知该物质在水中含有相当的浓度。3、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5、该物质浓度可以进行控制。

[分析方法]

[水中的浓度][较为经常检出]

[毒理证据]

[控制浓度]2/1/202326影响：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。措施：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。2/1/202327七、溶解氧影响：a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—还原反应，这种反应会加速各类饮料品质的劣变。b营养成分损失，脂肪氧化，Vc损失。c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中CO2的溶解量，并产生异味。措施：必要时需进行水的脱气处理。2/1/202328八、微生物水中微生物指示菌：主要指示菌是大肠菌群或大肠菌总数。辅助性指示菌还有类链球菌和亚硫酸盐还原梭状菌等。饮用水微生物要求：理想的饮用水不应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。2/1/202329影响：a水中的微生物会影响饮料的质量，产生絮状沉淀。

b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。措施：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、臭氧灭菌和过滤除菌。2/1/202330

从感官方面综合分析，如果水质标准的主要指标不达标，会对饮料产生哪些影响?Question2/1/202331

第三节水处理方法2/1/202332水处理的目的a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c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e去除微生物，使微生物指标符合饮用水卫生标准f去除铁锰化合物和溶解于水中的气体g降低硬度。2/1/202333水处理的总体工艺流程

原水→净化（澄清、过滤）→软化→消毒→成品水2/1/202334一、混凝沉淀（澄清）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。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，可以吸附水中的胶体和悬浮物，随之凝聚成粗大絮状物而沉降，使水澄清。

2/1/202335水中胶体颗粒可分为憎水和亲水两大类水中黏土等无机物属于憎水性胶体，有机物如蛋白质、淀粉和胶质等属于亲水性胶体。

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、氢氧化铁等的微晶体都是带正电的胶体。2/1/2023362/1/202337混凝剂A明矾［KAl2(SO4)2]·12H2O或K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O

它是一种复盐。在水中Al2(SO4)3发生水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状物沉淀下来，在沉淀过程中，水逐渐变得澄清透明。

2/1/2023382/1/202339明矾使用的注意事项水的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,然后降低速度2/1/202340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。2/1/202341B硫酸铝Al2(SO4)3

作用原理类似于明矾，但其是强酸弱碱盐，使用时须加入生石灰等碱性物质调整pH。2/1/202342C碱式氯化铝

碱式氯化铝（PAC）又称羟基氯化铝或聚合氯化铝，其分子式为[Al2(OH)nCl6-n]m。其中n＝１~5，ｍ＜＝10。精品为白色或黄色固体，也有无色或黄褐色的透明液体。

碱式氯化铝是一种新型的混剂。在水中由于羟基的架桥作用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2/1/202343

2/1/202344D铁盐

常用的是硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，另外也用氯化铁(FeCl3·6H2O)和硫酸铁。铁盐在水中与碳酸氢盐作用，产生了Fe(OH)2胶体，然后氧化生成Fe(OH)3，再利用胶体微粒的电中和作用和吸附作用，沉淀水中的杂质微粒，从而使水澄清。

2/1/202345绿矾作为混凝剂的特点:①待处理水的pH偏高时,对绿矾的混凝作用影响不大;②沉降速度比氢氧化铝絮凝物快;③水温对Fe(OH)3影响不大使用2/1/202346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。2/1/202347

2、助凝剂

1）酸、碱类

2）大分子和高分子材料类

3）氧化剂类

2/1/2023481

—强制出水槽;2

—侧板;3—浓缩室;4—排泥管;5

—泄水管;6

—进水管;7

—反应罩;8

—第二反应室;9

—池体;10

—出水槽

悬浮澄清池2/1/2023491

—排泥及放空口;2

—第一反应室;3

—排泥及取样口;4

—隔板;5

—分离室;6

—清水出口;7—集水槽;8,12

—投药管;9

—第二反应室;10

—传动装置;11

—搅拌器;13

—三角形配水槽;14

—池体;15

—原水进口快速澄清池2/1/2023504.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、pH及其他物理、化学性质；

b混凝剂的性状及添加量

c助凝剂的性状及添加量

d混凝沉淀的装置

e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。2/1/202351二、水的过滤（一）

过滤原理及工艺过程1.过滤原理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、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，这一过程称为水的过滤。

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。

2/1/202352（１）阻力截留（２）重力沉降（３）接触凝聚

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作用，而阻力截留主要发生在滤料表层2/1/202353２、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2/1/2023543、过滤介质满足的条件

a足够的化学稳定性

b足够的机械强度

c过滤时不溶于水

d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

2/1/202355（二）池式过滤

1、定义过滤介质填于池中的过滤形式。池式过滤滤料的粒径大小及形状是决定去除杂质效果的关键因素之一，这种过滤需要有适宜的级配和足够的孔隙率2/1/202356

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比例。

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。2/1/2023572/1/202358通常用d10、d80和Ｋ作为控制指标。

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。Ｋ过大，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Ｋ＝2~2.2。

2/1/202359２、滤料层的结构

良好的滤料层结构应满足下列要求：

（１）含污能力大。

（２）产水能力高。2/1/202360

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:滤料粒径上细下粗，滤料粒径上粗下细.2/1/202361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，要达到使粒径上粗下细的结构，实际上是不可能的。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。

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。

2/1/2023622/1/202363

双层滤池中，上层无烟煤密度为1.4~1.7，

粒径选用0.8~1.8mm左右，

下层石英砂的密度为2.55~2.65，

粒径选用0.5~1.2mm，

2/1/2023642/1/202365３、垫层

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之间设置垫层（承托层）。垫层必须满足下列要求：

（１）在高速水流反冲洗的情况下应保持不被冲动；（２）要形成均匀的孔隙以保证冲洗水的均匀分布。

（３）材料坚固，不溶于水。2/1/202366

无烟煤细砂中砂粗砂小卵石大卵石滤料层垫层2/1/202367举例：垫层由上而下分为四层，具体规格见表层次(自上而下)粒径

(毫米)

厚度

(mm)１２３４2~44~88~1616~321001001001502/1/2023684、池式过滤分类快速过滤过滤速度一般为5m/h。快速过滤主要除去悬浮物,对于离子、胶体及微生物不能完全除去。慢速过滤过滤速度为2.5~5m/d,此法可除去水中悬浮物、胶体及大部分微生物,而且能改善水的味道。2/1/2023695、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。2/1/202370（三）砂滤棒过滤器

1、基本原理

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，使其溶化，可燃性物质变为气体逸散，形成直径160~410nm的小孔，待处理水在外压作用下，通过砂滤的微小孔隙，水中存在的少量有机物及微生物被微孔附截留在砂滤棒表面。滤出的水，可达到基本无菌。

2/1/2023712.砂滤棒过滤器结构

砂滤棒过滤器外壳是用铝合金铸成锅形的密封容器，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，容器内安装一至数十根砂滤棒。

2/1/2023722/1/2023733、使用中应注意问题（1）因为是加压过滤,使用时不能超过正常操作压力。（2）砂滤棒使用一段时间后，进行清洗（3）砂滤棒在使用前均需消毒处理。2/1/202374

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400×300×1066002/1/202375

（四）活性炭过滤（1）具有多孔性，比表面积达到500～1000m2/g，可以通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都有发生。

2/1/20237663-86%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2/1/202377C12+H2O→HCl+[O]C*+[O]→CO2或氧化有机物C12+H2O+C*→HOCl+H++ClˉC*+mHOCl→COm+mH++mClˉ式中：C*为活性炭;m=1~2。2/1/202378(五)其他过滤装置①钛棒过滤器②化学纤维蜂房式过滤器③大孔离子吸附树脂过滤器2/1/202379三、水的软化（一）石灰软化

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，也可用于离子交换水处理的预处理。

2/1/202380

1、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。

2/1/202381

CO2+Ca(OH)2→CaCO3↓+H2O(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)

2/1/202382

反应(a)先去除水中的CO2，CO2去除后才完成(b)→(d)软化反应，不然水中CO2会和CaCO3、Mg(OH)2这些沉淀物重新化合，会再产生碳酸盐硬度，反应如下：

Ca(CO3)2+H2O+CO2→Ca(HCO3)2

Mg(OH)2+CO2→MgCO3+H2OMg(CO3)2+H2O+CO2→Mg(HCO3)2

反应式(e)是当水中的碱度大于硬度时才出现的。如果化合物NaHCO3中的HCO3－没有被除去，这部分HCO3－仍然会和Ca++和Mg++生成碳酸盐硬度,反应(b)~(d)仍然不能完成。2/1/202383与以上反应同时还生产下述反应４Fe(HCO3)2+8Ca(OH)2+O2

→4Fe(OH)3↓+8CaCO3+6H2OFe2(SO4)3+3Ca(OH)2→

2Fe(OH)3+3CaSO4

H2SiO3+Ca(OH)2→CaSiO3+2H2O

mH2SiO3+nMg(OH)2→

nMg(OH)2.mH2SiO3。2/1/2023842、软化方法

A间歇法

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10~20分钟，静置沉淀4~5小时，在容器上部引出处理水，在锥底部排出沉淀。此法简单，石灰添加量容易控制，但处理时间长。B连续法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。

2/1/2023853、石灰添加量

软化时石灰添加量按下式计算：

G=28×D(H暂+HMg+CO2+0.35)(kg/h)

103×Ｋ

式中：

Ｇ―石灰消耗量，kg/h

D―软化水量，t/h

H暂―原水的暂时硬度毫克当量／l

HMg―原水的镁硬度毫克当量／l

CO2―原水中游离的CO2量，毫克当量／l

0.35―石灰过剩量

Ｋ―工业用石灰纯度，一般为60~80%

28―CaO的当量

根据经验每降低1m3水中暂时硬度１度，需加纯CaO10g，每降低1m3水中CO2的浓度为1mg/l时，需加纯CaO1.27g。

2/1/2023864、石灰软化后的水质

经石灰处理后，水中暂时硬度大部被除掉，残余暂时硬度可降至0.2~0.4mmol／l；残余碱度降至0.4~0.6mmol／l

；有机物除去25%；硅酸化合物降低30~35%；原水中铁残留量小于0.1mg/l2/1/202387（二）、离子交换法

离子交换法即用离子交换剂，把原水中人们所不需要的离子暂时占有，然后再将它释放再生液中，使水得到软化。

2/1/2023882、离子交换树脂的分类一般常用的离子交换树脂，按其所带功能基团的性质，通常分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。

离子交换树脂本体中带有酸性交换基团（如－SO3H，－COOH）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。离子交换树脂本体中带有碱性交换基团（如N+(CH3)3OH）的称阴离子交换树脂。2/1/2023893、离子交换树脂的选择原则

①、选择大容量、高强度的树脂②、根据原水中需要除去离子的种类选择

2/1/2023904、离子交换树脂软化水的原理

阳树脂:

RSO3H→RSO3－＋H＋

阴树脂：

R4NOH→R4N++OH－

若原水中含有K+、Na+、Ca++、Mg++等阳离子时，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H+被置换到水中：

RSO3－H++Na+→RSO3Na+H+

若原水中含有SO4－、Cl－、HCO3－、HＳiO3－等阴离子时，水中阴离子被吸附，树脂上的阴离子OH－置换到水中：

R≡N+OH－+Cl－→R≡NCl+OH－2/1/2023915、离子交换树脂的处理、转型及再生

（1）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。市售的阳树脂多为Na型，阴树脂多为Cl型，需分别用酸碱处理，将阳树脂转为H型，阴树脂转为OH型。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3/4。2/1/202392（2）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，通称为树脂“失效”或“老化”。须进行再生，其机理是水处理的逆反应。

用树脂重量2~3倍的5~7%HCl处理阳树脂，用2~3倍的5~8%NaOH溶液处理阴树脂。然后用去离子水分别洗至pH值为3.0~4.0和8.0~9.0，使树脂重新转变为H型和OH型。再生液应适当加温（不得超过50℃），再生效果更好。

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，并排除树脂中的气泡，以利再生。2/1/202393

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；缺点是再生效果不理想。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，但工艺稍复杂2/1/202394（三）、反渗透

1、原理渗透2/1/202395

半渗透2/1/202396反渗透2/1/2023972、反渗透膜的脱盐机理

１）氢键理论

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（如羰基等）形成氢键。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成过程。2/1/202398２）选择吸附-毛细管流

膜是由含有适当亲水活性基团的多孔材料组成。在盐溶液中，膜表面有选择性吸附能力，即吸附水分子而排斥盐分子。这样就在膜和溶液界面上形成了一个纯水层，在反渗透压力推动下，此水层的纯水通过膜的毛细作用而连续不断地流出。2/1/202399

3、反渗透器的工艺流程通常采用一级或二级反渗透。一级是通过一次反渗透就能达到水质要求。二级则是需要通过二次反渗透才能达到水质要求。此外还有多级法反渗透脱盐，但比较少用。

2/1/20231002/1/20231014、在运行过程中，由于水不断地透过膜，而水中所含的悬浮物、微生物、有机物等杂质易在膜表面结一层薄垢

，影响膜的透水性能及操作压力，因而对原水要进行预处理，如过滤、石灰软化或在水中添加柠檬酸、酒石酸来防止铁盐、碳酸盐等结垢的形成。2/1/2023102（四）、电渗析法

电渗析是在外加直流电场的作用下，利用阴膜和阳膜的选择透过性，使一部分离子透过离子交换膜迁移到另一部分水中去，从而使一部分水淡化，另一部分水浓缩。2/1/20231032/1/20231042/1/2023105

电渗析器通电以后，两端的电极表面上还有电化学反应发生。以含NaCl水溶液为例。反应如下：

在阳极在阴极2/1/2023106

目前常用的阳离子交换膜为磺酸基型，结构式为R-SO3--H+，在水中离解成R-SO3-，带负电荷，吸收水中的正离子，并让其通过该膜，而阻止负离子通过。

阴离子为季胺基型，即R-N+(CH3)3-OH-，在水中离解成R-N(CH3)3+，带正电荷，吸收水中的负离子并让其通过，而阻止正离子通过该膜。

2/1/2023107

电渗析器2/1/2023108对原水要求①混浊度宜小于1mg/L,以免杂质影响膜的寿命;②化学耗氧量不得超过3mg/L,以避免水中有机物对膜的污染;③游离性余氯不得大于0.3mg/L,以避免余氯对膜的氧化作用;④铁含量不得大于0.3mg/L,锰含量不得大于0.1mg/L;⑤非电解杂质少;⑥水温应在4~40℃范围内。2/1/2023109四、水的消毒（一）氯消毒

Cl2—HClO—细菌表面——深入细菌内部破坏酶系统

通常认为：氯的消毒作用是通过它产生的次氯酸HOCl的作用，而不是氯气的本身，也不是氢离子或次氯酸根（OCl－）的作用。2/1/2023110氯在水中的反应：

Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-

HOCl→H++OCl-2/1/2023111加氯方法和加氯量１、加氯方法

a滤前加氯：原水水质差，有机物多，可在原水过滤前加氯，可防止沉淀池中微生物繁殖，但加氯量要多。

b滤后加氯：原水经沉淀和过滤后加氯，加氯量可比滤前添加的少，且消毒效果好。２、加氯量