加工用水及處理

1、項目四 蔬菜加工前處理任務1 加工用水及水處理一、加工用水的水質要求 水是生產中最重要的原料之一，占85-95。水質的好壞，直接影響成品的質量。 一、天然水分類及其特點 （一）地表水 1.分類 指地球表面所存積的天然水，包括江水、河水、湖水、水庫水、池塘水和淺井水等。 2.特點 （1）水量豐富，礦物質含量較少，硬度為1-8mmol/L。 （2）水質不穩(wěn)定，受自然因素影響較大。 （3）污染物主要有黏土、砂、水草、腐殖質、昆蟲、微生物、無機鹽等。 （二）地下水 1.分類 包括深井水、泉水和自流井水等。 2.特點 （1）水質較澄清、水溫較穩(wěn)定。 （2）礦物質含量較高，一般含鹽量為100-5000mg

2、/L。硬度為2-10mmol/L，有的高達10-25mmol/L。 （三）城市自來水 地表水經過適當的水處理工藝，水質達到一定要求并貯存在水塔中的水。 特點 （1）水質好且穩(wěn)定，達到飲用水標準； （2）水處理設備簡單，一次性投資?。?（3）水價高，經常性費用大； （4）注意控制Cl- 、 Fe3+含量及堿度、微生物量。二、水中的雜質（一）天然水中雜質的分類 懸浮物質 膠體物質 溶解物質天然水中雜質的特征 1.懸浮雜質粒度200nm的雜質。危害：沉淀； 影響CO2的溶解； 產品變味、變質。2.雜質 粒度1-200nm的雜質。 無機膠體：黏土和硅酸膠體，占多數； 有機膠體：高分子物質。如腐殖酸、腐

3、殖質等。3.水溶性雜質 粒度1nm，以分子和離子狀態(tài)存在。（1）溶解氣體：主要O2和CO2，還有H2S、Cl2等，影響碳酸飲料的溶解量并產生異味；（2）溶解鹽類：地區(qū)差異很大，構成水的硬度和堿度。（三）水的硬度 通常指水中鈣離子和鎂離子鈣離子和鎂離子鹽類的總含量。 1.暫時硬度（碳酸鹽硬度）：主要化學成分是鈣、鎂的重碳酸鹽，其次是鈣、鎂的碳酸鹽，加熱可分解。 Ca(HCO3)2CaCO3+CO2+H2O Mg(HCO3)2MgCO3+CO2+H2O MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2 2.永久硬度（非碳酸鹽硬度） 水中鈣和鎂的氯化物（CaCl2、MgCl2）、硫酸鹽（CaSO4、MgSO

4、4）、硝酸鹽Ca(NO3)2, Mg(NO3)2等鹽類的含量。 3.總硬度：等于暫時硬度+永久硬度。 Ca2+ Mg2+總硬度= + （mmol/L） 40.08 24.34.水的硬度的表示方法 （1）德國度（od）：1L水中含有相當于10mg的CaO，其硬度即為1個德國度（1od）。 （2）美國度（mg/L）：1L水中含有相當于1mg的CaCO3，其硬度即為1個美國度。 （3）法國度（f）：1L水中含有相當于10mg的CaCO3，其硬度即為1個法國度（1f）。 （4）英國度（e）：1L水中含有相當于14.28 mg的的CaCO3，其硬度即為1個英國度（1e）。 5.水的硬度通用單位：mmol

5、/L或d表示。 1mmol/L=2.804德國度（d）6.飲料用水的水質要求：硬度8.5d。 （四）水的堿度 指水中能與H+結合的OH-, CO3 和HCO3的含量，以mmol/L表示。 OH-的含量：氫氧化物堿度； CO3的含量：碳酸鹽堿度； HCO3的含量：重碳酸鹽堿度； 水中OH-，CO3，HCO3的總含量：水的總堿度。2-2-2-三、加工用水的水質要求 符合GB5749-1985生活飲用水衛(wèi)生標準 生活飲用水的水質衛(wèi)生標準 項 目 標 準 感官性 狀 色混濁度臭味肉眼可見物 色度不超過15度，并不得呈現其他異色不超過3度，特殊情況下不超過5度不得有異臭、異味不得含有 生活飲用水的水質衛(wèi)

6、生標準 項 目 標 準 化學指標pH 總硬度（以CaCO3計） 鐵錳銅鋅 揮發(fā)酚類（以苯酚計）陰離子合成洗滌劑 6.5-8.5不超過450mgL-1不超過0.3mgL-1不超過0.1mgL-1不超過1.0mgL-1不超過1.0mgL-1不超過0.002mgL-1不超過0.3mgL-1 生活飲用水的水質衛(wèi)生標準 項 目 標 準毒理學指標 氟化物氰化物砷硒汞鎘鉻鉛 不超過1.0mgL-1不超過0.05mgL-1不超過0.05mgL-1不超過0.01mgL-1不超過0.001mgL-1不超過0.01mgL-1不超過0.05mgL-1不超過0.05mgL-1 生活飲用水的水質衛(wèi)生標準 項 目 標 準細

7、菌學指標 細菌總數大腸菌數游離余氯 不超過100個/ml不超過3個/L在與水接觸30min后應不低于0.3mgL-1。集中式給水除出廠水應符合上述要求外，管網末梢水應不低于0.05 mgL-1 二、加工用水處理 目的： 1.去除固體物質，降低硬度和含鹽量； 2.殺滅微生物及排除所含異氣。 程序及方法：先過濾、軟化，后消毒。一、混凝沉淀（一）混凝 1.定義 指在水中加入某些溶解鹽類，使水中的細小懸浮物或膠體微?；ハ辔浇Y合而成較大顆粒，從水中沉淀下來的過程。 2.原理 中和電荷，破壞了膠體的穩(wěn)定性。（二）混凝劑 1.明礬 明礬是硫酸鉀鋁KAl(SO4)212H2O或K2SO4Al2(SO4)32

8、4H2O，是一種復鹽。（1）原理 Al2(SO4)32Al3+ + 3SO42- Al3+ + H2OAl(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2OAl(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2OAl(OH)3+ H+ （2）注意事項 水的pH值：6.5-7.5（中性范圍）水溫：25 -35； 攪拌：剛開始，應快速攪拌；當絮凝物開始形成，不宜快速攪拌；用量：一般為0.001-0.002。 2.硫酸鋁 Al2(SO4)3（1）原理： 同明礬 （2）注意事項 pH：6.5-7.5，通過加CaO調節(jié)酸堿性；CaO的加量：每投1mg/L Al2(SO4)3需加0.5mg/L 石灰（C

9、aO）。 有效劑量：Al2(SO4)3.18H2O為20100mg/L. 3.堿式氯化鋁（PAC），又稱羥基氯化鋁或聚合氯化鋁，分子式為：Al2(OH)nCl6-nm，其中n=1-5，m10。（1）原理 由于羥基的架橋作用而和鋁離子生成多核絡合物，并帶有大量正電荷，能有效地吸附水中帶有負電荷的膠粒，電荷彼此被中和，因而與吸附的污物一起形成大的凝聚體而沉淀被除去。 （2）注意事項 pH值：6-8； 溫度：20 -30； 用量：一般為0.005-0.01。 4.鐵鹽 常用的是硫酸亞鐵，俗稱綠礬（FeSO4H2O），也用氯化鐵（FeCl36H2O）和硫酸鐵Fe(SO4)3。（1）原理FeSO4+Ca

10、(HCO3)2Fe(OH)2+CaSO4+CO2 4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3 Fe2(SO4)3+3Ca(HCO3)22Fe(OH)3+3CaSO4 +6CO2 （2）注意事項 pH值：8.0； 用量：一般為0.05-0.25mmol/L，相當于14-70mg/L。（三）助凝劑 1.定義 提高混凝效果，加速沉淀的一些輔助藥劑。 2.種類 活性硅酸 、 海藻酸鈉 、 羧甲基纖維素鈉（CMC）、 聚丙烯酰胺（PMA）、聚丙烯和聚丙烯胺等化學合成的高分子助凝劑 （四）混凝條件的確定 1.原水的狀況，包括水的溫度、pH值及其他物理、化學性質； 2.混凝劑的性狀及添加量； 3.助凝

11、劑的性狀及添加量； 4.混凝沉淀的裝置； 5.混凝沉淀工藝（包括混凝劑、助凝劑等的添加順序、攪拌強度及時間等。） 二、水的過濾 （一）原理 原水通過粒狀濾料層時，其中一些懸浮物和膠體物質被截留在孔隙中或介質表面上，這種通過粒狀介質層分離不溶性雜質的方法 。 1.阻力截留 當原水由上而下流過介質（也稱濾料）時，直徑較大的懸浮雜質首先被截留在介質孔隙間，使過濾介質表面濾層的孔隙越來越小，從而攔截住更多的雜質，以致于在濾層表面逐漸形成一層主要由截留的顆粒組成的膜狀濾層，這層濾層同時也起到過濾作用。 2.重力沉降 介質及其濾層有較大的沉淀面積。當原水流經過濾層時，水中的懸浮物因重力作用不斷地沉降到濾料

12、顆粒的外表面上。3.接觸凝聚 過濾介質表面事先已吸附的帶電物質也有吸附作用，當原水流經時，水中微小的懸浮物、膠體及微生物因與其接觸，可能被吸附，從而達到除去水中雜質的目的。 過濾：為生產清水的過程； 沖洗（反沖或反洗）：沖洗掉濾料表面的污物，使之恢復過濾能力的過程。（三）過濾介質 1.具備的條件 足夠的化學穩(wěn)定性； 足夠的機械強度； 過濾時不溶于水； 不產生有毒有害物質。 2.常見的過濾介質 砂、石英砂、磁鐵礦石、石頭、無煙煤、活性炭、玻璃纖維、棉花、絹布、石榴石、石棉板、燒結材料以及人工合成高分子物質等。 （四）過濾方式1.池式過濾 指將過濾介質即濾料填于池中的過濾形式。 （1）過濾介質：

13、砂、石英砂、石頭、無煙煤、磁鐵礦、石榴石等。 （2） 單層濾池：細砂、粗砂、砂石層、小卵石、大卵石（由上到下），總厚度60-70cm。未充分利用，使用周期短。 雙層濾池：用相對體積質量輕而顆粒大的無煙煤代替細砂層。 三層濾池：最下層加上粒徑更小、密度大的石榴石、磁鐵礦石（懸浮物穿透得更深，增加吸附表面積，發(fā)揮濾層的吸附能力）。（3） 對濾池經常進行清洗，使濾料吸附的懸浮物等雜質剝離下來以凈化濾料和恢復產水能力。 （4）特點 優(yōu)點 構造簡單，處理能力大。 除去大部分懸浮物、膠體及微生物。 缺點 病原體不能被去除，需進一步消毒或過濾，如用砂芯棒進行精濾等。 2.砂濾棒過濾器 （1）定義 利用多孔陶

14、瓷濾棒（砂濾芯）的作用，除去已處理水中殘存微細雜質及大多數微生物。 （2）砂濾棒 用細微顆粒的硅藻土和骨灰等可燃性物質，成型后在高溫下焙燒而成，其濾孔直徑一般為0.002-0.004mm。濾出的水，可基本無菌，符合國家飲用水標準。（4）砂濾棒形式棒狀：我國 板狀：日本 （5）砂濾棒過濾器結構 外殼：用鋁合金鑄成鍋形的密封容器，分上下兩層，中間以隔板隔開，隔板上（或下）為待濾水。 內層：容器內安裝一根至數十根砂濾棒。 （5） 砂濾棒使用前需消毒，一般用75酒精或0.25新潔爾滅，或10漂白粉； 操作壓力正常； 使用一段時間需清洗。3.活性炭過濾 （1）特性 活性炭具有多孔性，可以吸附異味，去除各

15、種雜質。 在用氯破壞水中的有機物、殺滅微生物時，以活性炭作為余氯的吸附劑是最適宜的。 （2）原理 Cl2 + H2OHCl + O C + OCO2或氧化有機物（3）使用注意事項 使用一段時間后就需要進行清洗再生；活恬炭具有腐蝕性，用鐵制容器裝活性炭時要涂上防腐蝕涂料。4.其他過濾裝置 （1）鈦棒過濾器 鈦棒過濾器的過濾原理與砂濾棒類似，不同之處在于用來燒結的原材料不同。鈦棒的優(yōu)點是處理量大，不易破裂，可以做反沖清洗處理。（2） 又稱線繞式蜂房芯過濾器，過濾層是用各種化學纖維線纏繞而成的中空管狀過濾器，這種過濾器對去除膠體物質及除鐵有很好的效果。（3）大孔離子吸附樹脂過濾器 是一種不溶于水的球

16、狀大孔聚合物，能利用吸附-解吸作用達到物理分離凈化的目的。不僅可以吸附有機大分子，而且具有良好的機械強度和化學穩(wěn)定性，易于再生，可反復使用。l(一一) 石灰軟化法石灰軟化法l 在水中加入石灰等化學藥劑，在不加熱的條件下除去水中的Ca2+、Mg2+ ，降低水的硬度，達到水質軟化的目的。l 石灰軟化法軟化法適合于碳酸鹽硬度較高。l 包括石灰軟化法、石灰純堿軟化法和石灰-純堿-磷酸三鈉軟化法。 (二二) 離子交換法離子交換法l1. 原理原理 l2. 再生再生 l( (三三) ) 反滲透法反滲透法-簡稱簡稱 RORO l1.原理原理 如果在濃溶液一側施加一個大于滲透壓的壓力時，溶劑就會由濃溶液一側通過

17、半透膜進入稀溶液中，這種現象稱為反滲透。 反滲透作用的結果是，使?jié)馊芤鹤兊酶鼭猓∪芤鹤兊酶?，最終達到脫鹽。 l2反滲透膜的性能 表1 反滲透膜對雜質的去除能力離子去除率/%離子去除率/%離子(或雜質)去除率/%Mn2+9599SO42-9099NO2-5075Al3+9599CO32-8095BO2-3050Ca2+9299PO43-9099微粒99Mg2+9299F-8595細菌99Na+7595HCO3-8095有機物99K+7593Cl-8095相對(分子質量300)NH4-7090SiO2-7590l3反滲透器對水質的要求表2 反滲透器進口水的水質要求項 目取 樣 點聚酰胺中空纖維

18、膜卷式醋酸纖維膜水溫/反滲透進口20352030pH值反滲透進口41146濁度/度反滲透進口0.51污染指數/FI反滲透進口35余氯/mgL-1反滲透進口0.10.20.5電學耗氧量(COD、Mn)/mgL-1反滲透進口22Fe/mgL-1反滲透進口0.10.1(Ca2+ ,SO42-)/molL-1濃縮水10-410-4l(四四) 電滲析法電滲析法1原理原理 電滲析是通過離子交換膜電滲析是通過離子交換膜把溶液中的溶質把溶液中的溶質(鹽分鹽分)分離出來分離出來。以電位差為推動力，利用電解質以電位差為推動力，利用電解質離子的選擇性傳遞離子的選擇性傳遞，使膜透過電使膜透過電解質離子解質離子，把非電解質大分子物把非電解質大分子物質截留下來的原理進行的質截留下來的原理進行的。 2電滲析器對原水的水質要求電滲析器對原水的水質要求 混濁度混濁度宜小于宜小于 2 2/L/L，以免雜質影響，以免雜質影響膜的壽命膜的壽命； 化學化學耗氧量耗氧量不得超過不得超過 3mg/L 3mg/L，以避免，以避免水中有機物對膜的污染水中有機物對膜的污染； 游離性游離性余氯余氯不得大于不得大于 0