加工用水及处理课件.ppt

1、一、加工用水的水质要求 水是生产中最重要的原料之一，占85-95。水质的好坏，直接 影响成品的质量。 一、天然水分类及其特点 （一）地表水 1.分类 指地球表面所存积的天然水，包括江水、河水、湖水、水库水、池塘水和浅井水等。 2.特点 （1）水量丰富，矿物质含量较少，硬度为1-8mmol/L。 （2）水质不稳定，受自然因素影响较大。 （3）污染物主要有黏土、砂、水草、腐殖质、昆虫、微生物、无机盐等。 （二）地下水 1.分类 包括深井水、泉水和自流井水等。 2.特点 （1）水质较澄清、水温较稳定。 （2）矿物质含量较高，一般含盐量为100-5000mg/L。硬度为2-10mmol/L，有的高达1

2、0-25mmol/L。 （三）城市自来水 地表水经过适当的水处理 工艺，水质达到一定要求并贮 存在水塔中的水。 特点 （1）水质好且稳定，达到饮用水标准； （2）水处理设备简单，一次性投资小； （3）水价高，经常性费用大； （4）注意控制Cl- 、 Fe3+含量及碱度、 微生物量。 二、水中的杂质 （一）天然水中杂质的分类 悬浮物质 胶体物质 溶解物质 （二）天然水中杂质的特征 1.悬浮杂质 粒度200nm的杂质。 危害：沉淀； 影响CO2的溶解； 产品变味、变质。 2.胶体杂质 粒度1-200nm的杂质。 无机胶体：黏土和硅酸胶体，占多数； 有机胶体：高分子物质。如腐殖酸、腐殖质等。 3.水

3、溶性杂质 粒度1nm，以分子和离子状态存在。 （1）溶解气体：主要O2和CO2，还有H2S、Cl2等，影响碳酸饮料的溶解量并产生异味； （2）溶解盐类：地区差异很大，构成水的硬度和碱度。 （三）水的硬度 通常指水中钙离子和镁离子钙离子和镁离子盐类 的总含量。 1.暂时硬度（碳酸盐硬度）：主要化 学成分是钙、镁的重碳酸盐，其次是钙、 镁的碳酸盐，加热可分解。 Ca(HCO3)2CaCO3+CO2+H2O Mg(HCO3)2MgCO3+CO2+H2O MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2 2.永久硬度（非碳酸盐硬度） 水中钙和镁的氯化物（CaCl2、MgCl2）、硫酸盐（CaSO4、MgSO4

4、）、硝酸盐Ca(NO3)2, Mg(NO3)2等盐类的含量。 3.总硬度：等于暂时硬度+永久硬度。 Ca2+ Mg2+ 总硬度= + （mmol/L） 40.08 24.3 4.水的硬度的表示方法 （1）德国度（od）：1L水中含有相当于 10mg的CaO，其硬度即为1个德国度（1od）。 （2）美国度（mg/L）：1L水中含有相当 于1mg的CaCO3，其硬度即为1个美国度。 （3）法国度（of）：1L水中含有相当于 10mg的CaCO3，其硬度即为1个法国度 （1of）。 （4）英国度（oe）：1L水中含有相当于14.28 mg的的CaCO3，其硬度即为1个英国度（1oe）。 5.水的硬度

5、通用单位：mmol/L或od表示。 1mmol/L=2.804德国度（od） 6.饮料用水的水质要求：硬度8.5od。 （四）水的碱度 指水中能与H+结合的OH-, CO3 和HCO3的含量，以mmol/L表示。 OH-的含量：氢氧化物碱度； CO3的含量：碳酸盐碱度； HCO3的含量：重碳酸盐碱度； 水中OH-，CO3，HCO3的总含量：水的 总碱度。 2- - 2- - 2- - 三、加工用水的水质要求 符合GB5749-1985生活饮用水卫生标准 生活饮用水的水质卫生标准 项 目 标 准 感 官 性 状 色 混浊度 臭味 肉眼可见物 色度不超过 15度，并不得呈现其他异色 不超过3度，特

6、殊情况下不超过5度 不得有异臭、异味 不得含有 生活饮用水的水质卫生标准 项 目 标 准 化 学 指 标 pH 总硬度（以CaCO3计） 铁 锰 铜 锌 挥发酚类（以苯酚计） 阴离子合成洗涤剂 6.5-8.5 不超过450mgL-1 不超过0.3mgL-1 不超过0.1mgL-1 不超过1.0mgL-1 不超过1.0mgL-1 不超过0.002mgL-1 不超过0.3mgL-1 生活饮用水的水质卫生标准 项 目 标 准 毒 理 学 指 标 氟化物 氰化物 砷 硒 汞 镉 铬 铅 不超过1.0mgL-1 不超过0.05mgL-1 不超过0.05mgL-1 不超过0.01mgL-1 不超过0.00

7、1mgL-1 不超过0.01mgL-1 不超过0.05mgL-1 不超过0.05mgL-1 生活饮用水的水质卫生标准 项 目 标 准 细 菌 学 指 标 细菌总数 大肠菌数 游离余氯 不超过100个/ml 不超过3个/L 在与水接触30min后应不低于0.3mgL-1。集中式给水除出厂水应符合上述要求外，管网末梢水应不低于0.05 mgL-1 二、加工用水处理 目的： 1.去除固体物质，降低硬度和含盐量； 2.杀灭微生物及排除所含异气。 程序及方法：先过滤、软化，后消毒。 一、混凝沉淀 （一）混凝 1.定义 指在水中加入某些溶解盐类，使水中的细小悬浮物或胶体微粒互相吸附结合而成较大颗粒，从水中

8、沉淀下来的过程。 2.原理 中和电荷，破坏了胶体的稳定性。（二）混凝剂 1.明矾 明矾是硫酸钾铝KAl(SO4)212H2O或 K2SO4Al2(SO4)324H2O，是一种复盐。 （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）注意事项 水的pH值：6.5-7.5（中性范围） 水温：25 -35； 搅拌：刚开始，应快速搅拌；当絮凝物开始形成，不宜快速搅拌； 用量：一般为0.001-0.002。 2.硫酸铝 Al2(SO4

9、)3 （1）原理： 同明矾 （2）注意事项 pH：6.5-7.5，通过加CaO调节酸碱 性；CaO的加量：每投1mg/L Al2(SO4)3需加0.5mg/L 石灰（CaO）。 有效剂量：Al2(SO4)3.18H2O为20100mg/L. 3.碱式氯化铝（PAC），又称羟基氯化铝 或聚合氯化铝，分子式为： Al2(OH)nCl6-nm，其中n=1-5，m10。 （1）原理 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，因而与吸附的污物一起形成大的 凝聚体而沉淀被除去。 （2）注意事项 pH值：6-8； 温度：20 -30

10、； 用量：一般为0.005-0.01。 4.铁盐 常用的是硫酸亚铁，俗称绿矾（FeSO4H2O），也用氯化铁（FeCl36H2O）和硫酸铁Fe(SO4)3。（1）原理 FeSO4+Ca(HCO3)2Fe(OH)2+CaSO4+CO2 4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3 Fe2(SO4)3+3Ca(HCO3)22Fe(OH)3+3CaSO +6CO （2）注意事项 pH值：8.0； 用量：一般为0.05-0.25mmol/L，相当于14-70mg/L。 （三）助凝剂 1.定义 提高混凝效果，加速沉淀的一些辅助药剂。 2.种类 活性硅酸 、 海藻酸钠 、 羧甲基纤维素钠（CMC）、

11、聚丙烯酰胺（PMA）、聚丙烯和聚丙烯胺等化学合成的高分子助凝剂 （四）混凝条件的确定 1.原水的状况，包括水的温度、pH值及 其他物理、化学性质； 2.混凝剂的性状及添加量； 3.助凝剂的性状及添加量； 4.混凝沉淀的装置； 5.混凝沉淀工艺（包括混凝剂、助凝剂 等的添加顺序、搅拌强度及时间等。） 二、水的过滤 （一）原理 原水通过粒状滤料层时，其中一些悬浮物和胶体物质被截留在孔隙中或介质表面上，这种通过粒状介质层分离不溶性杂质的方法 。 1.阻力截留 当原水由上而下流过介质（也称滤料） 时，直径较大的悬浮杂质首先被截留在介 质孔隙间，使过滤介质表面滤层的孔隙越 来越小，从而拦截住更多的杂质，

12、以致于 在滤层表面逐渐形成一层主要由截留的颗 粒组成的膜状滤层，这层滤层同时也起到 过滤作用。 2.重力沉降 介质及其滤层有较大的沉淀面积。当原水流经过滤层时，水中的悬浮物因重力作用不断地沉降到滤料颗粒的外表面上。 3.接触凝聚 过滤介质表面事先已吸附的带电物质也有吸附作用，当原水流经时，水中微小的悬浮物、胶体及微生物因与其接触，可能被吸附，从而达到除去水中杂质的目的。 （二）过滤的工艺过程 过滤：为生产清水的过程； 冲洗（反冲或反洗）：冲洗掉滤料表面的污物，使之恢复过滤能力的过程。 2.常见的过滤介质 砂、石英砂、磁铁矿石、石头、无烟煤、活性炭、玻璃纤维、棉花、绢布、石榴石、石棉板、烧结材料

13、以及人工合成高分子物质等。 （四）过滤方式 1.池式过滤 指将过滤介质即滤料填于池中的过滤形式。 （1）过滤介质： 砂、石英砂、石头、无烟煤、磁铁矿、石榴石等。 （2）滤池形式 单层滤池：细砂、粗砂、砂石层、小 卵石、大卵石（由上到下），总厚度60- 70cm。未充分利用，使用周期短。 双层滤池：用相对体积质量轻而颗粒 大的无烟煤代替细砂层。 三层滤池：最下层加上粒径更小、密 度大的石榴石、磁铁矿石（悬浮物穿透得 更深，增加吸附表面积，发挥滤层的吸附 能力）。 （3）冲洗 对滤池经常进行清洗，使滤料吸附的悬浮物等杂质剥离下来以净化滤料和恢复产水能力。 （4）特点 优点 构造简单，处理能力大。

14、除去大部分悬浮物、胶体及微生物。 缺点 病原体不能被去除，需进一步消毒或过滤，如用砂芯棒进行精滤等。 2.砂滤棒过滤器 （1）定义 利用多孔陶瓷滤棒（砂滤芯）的作用，除去已处理水中残存微细杂质及大多数微生物。 （2）砂滤棒 用细微颗粒的硅藻土和骨灰等可燃性物质，成型后在高温下焙烧而成，其滤孔直径一般为0.002-0.004mm。滤出的水，可基本无菌，符合国家饮用水标准。 （4）砂滤棒形式 棒状：我国 板状：日本 （5）砂滤棒过滤器结构 外壳：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。 内层：容器内安装一根至数十根砂滤棒。 （5）使用注意事项 砂滤棒使用前需

15、消毒，一般用75酒精或0.25新洁尔灭，或10漂白粉； 操作压力正常； 使用一段时间需清洗。 3.活性炭过滤 （1）特性 活性炭具有多孔性，可以吸附异味，去除各种杂质。 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适宜的。 （2）原理 Cl2 + H2OHCl + O C + OCO2或氧化有机物 （3）使用注意事项 使用一段时间后就需要进行清洗再生；活恬炭具有腐蚀性，用铁制容器装活性炭时要涂上防腐蚀涂料。 4.其他过滤装置 （1）钛棒过滤器 钛棒过滤器的过滤原理与砂滤棒类似，不同之处在于用来烧结的原材料不同。钛棒的优点是处理量大，不易破裂， 可以做反冲清洗处理。 （2）

16、化学纤维蜂房式过滤器 又称线绕式蜂房芯过滤器，过滤层是用各种化学纤维线缠绕而成的中空管状过滤器，这种过滤器对去除胶体物质及除铁有很好的效果。 （3）大孔离子吸附树脂过滤器 是一种不溶于水的球状大孔聚合物，能利用吸附-解吸作用达到物理分离净化的目的。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。 水的软化 ?(一) 石灰软化法 ? 在水中加入石灰等化学药剂，在不加热的条件下除去水中的Ca2+、Mg2+ ，降低水的硬度，达到水质软化的目的。 ? 石灰软化法软化法适合于碳酸盐硬度较高。 ? 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。 (二) 离子

17、交换法 ?1. 原理 ?2. 再生 ?( (三) ) 反渗透法-简称 RO RO ?1.原理原理 如果在浓溶液一侧施加一个大于渗透压的压力时，溶剂就会由浓溶液一侧通过半透膜进入稀溶液中，这种现象称为反渗透。 反渗透作用的结果是，使浓溶液变得更浓，稀溶液变得更稀，最终达到脱盐。 ?2反渗透膜的性能 表1 反渗透膜对杂质的去除能力 离子 去除率/% 离子 去除率/% 离子(或杂质) 去除率/% Mn2+ 9599 SO42- 9099 NO2- 5075 Al3+ 9599 CO32- 8095 BO2- 3050 Ca2+ 9299 PO43- 9099 微粒 99 Mg2+ 9299 F- 8

18、595 细菌 99 Na+ 7595 HCO3- 8095 有机物 99 K+ 7593 Cl- 8095 相对(分子质量300) NH4- 7090 SiO2- 7590 ?3反渗透器对水质的要求 表2 反渗透器进口水的水质要求 项 目 取 样 点 聚酰胺中空纤维膜 卷式醋酸纤维膜 水温/ 反渗透进口 2035 2030 pH值 反渗透进口 411 46 浊度/度 反渗透进口 0.5 1 污染指数/FI 反渗透进口 3 5 余氯/mgL-1 反渗透进口 0.1 0.20.5 电学耗氧量(COD、Mn)/mgL-1 反渗透进口 2 2 Fe/mgL-1 反渗透进口 0.1 0.1 (Ca2+

19、,SO42-)/molL-10-4 10-4 利用反渗透法处理纯净水工艺流程图 ?(四) 电渗析法 1原理 电渗析是通过离子交换膜把溶液中的溶质(盐分)分离出来。以电位差为推动力，利用电解质离子的选择性传递，使膜透过电解质离子，把非电解质大分子物质截留下来的原理进行的。 2电渗析器对原水的水质要求 混浊度宜小于 2/L，以免杂质影响膜的寿命； 化学耗氧量不得超过 3mg/L，以避免水中有机物对膜的污染； 游离性余氯不得大于 0.3/L，以免余氯对膜的氧化作用； 铁含量不得大于0.3mg/L，锰含量不 得大于 0.1 mg/L ；非电解杂质少； 水温应在 440 范围内。 水的消毒 ?一.氯消毒

20、法 ?二.臭氧消毒法 ?三.紫外线消毒法 一.氯消毒法 1氯消毒的原理 Cl2 + H2O ? HOCl + H+ + Cl HOCl ? H+ + OCl- 2.方法和加氯量 3.几种常用的氯消毒剂 （1）漂白粉 （2）漂白精 （3）次氯酸钠 （4）氯胺 二、臭氧消毒法O3 1原理 臭氧在水中易分解成 O2 和一个氧原子O，O 具有很强的氧化能力，使水中的细菌及其它微生物的酶、有机物等发生氧化反应。 2特点 杀菌迅速而且彻底。 无化学残留。 发生装置简便，容易设计到饮用水生产线中。 臭氧消毒的缺点是：经过一段时间后，水中臭氧全部变为氧气。 三.紫外线消毒法 1原理原理 微生物经紫外线照射后，微生物的蛋白质和核酸吸收紫外线光谱能量，使微生物细胞内核酸的结构发生裂变。 2装置 多采用由可发射出波长为250260nm紫外线的高压汞灯和对紫外线透过率90%以上、污染系数小、耐高温的石英套管及外筒、电气设施等组成的紫外线杀菌器装置。 3使用的注意事项 （1）控制原水流量 （2）紫外灯周围介质温度的控制 （3）运行管理 （4）定期检查 （5）注意杀菌后水的卫生，防再污染。 4紫外线杀菌的特点 杀菌能力强； 速度快； 不改变水的性质； 不代理异味与杂质； 设备简单、操作和管理方便。 Thank you!