0.2 - 布水空间高度（m）
图1-21 臭氧发生器
臭氧混合塔
4、杀菌（消毒）
❖ 反渗透除菌
反渗透膜截留范围0.0001m~0.001m，截留高分子、病毒、 细菌、胶体、悬浮物、无机盐、糖、蛋白质。
❖ 超滤除菌
0.001~0.1 m的超滤膜能有效去除水中细菌等微生物，压力 0.3~1.0MPa。
3O2
高压放电
O3
2O3 O2 + [O]
❖ 臭氧灭菌 参数选择
1、消毒系统设计参数的选择
臭氧投加量为1～5mg/L，接触时间为 4～10min，保持0.1～1mg/L剩余臭氧浓度。
2、主要设备的选择
a.臭氧发生器
臭氧发生器的产量应根据设计流量及臭氧投加量来确定。
W = 0.001×Q×P
W- 臭氧发生器的产量(g/h）
净化水
图1-6 砂滤器过滤示意图
图 7 反 渗 透 膜 壳
膜 滤 芯
图1-8 反渗透设备(纯净水)
净化水
含
杂
质
原水
水
净化水
图1-9 超滤示意图（中空纤维膜）
图1-10 中空纤维膜超滤设备
三、水处理
3、软化
通过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，使其达到饮料用水硬度标准。
硬度（mmol／L）
H非碳
H碳
H负
H总>A总
H总－A总
A总
0
H总=A总
0
H总=A总
0
H总<A总
0
H总
A总－H总
注：H表示硬度；A表示碱度； H负表示负硬度，主要含有NaHCO3、 Na2CO3、K2CO3、KHCO3。
天然水的总碱度常与水的暂时硬度大小相一致；
当H总>A总时，水中有Ca2+、Mg2+的氯化物，OH－、CO32－基本 不存在，水为非碱性水；
❖ 氯消毒
NaClO、Ca(ClO)2在水中生成HClO而起到杀菌作用。可用于
设备和其他用水消毒。
四、水质标准主要指标
1、色度 2、浊度
是对天然水或处理后的各种水进行颜色定量测定时的指标。 1度—1L水中含有1mg铂（Pt）时所产生的颜色。 饮料用水色度 ＜5。
表示水中悬浮物对光线透过时发生的阻碍程度。 1度— 指1L 蒸馏水中含有1mg SiO2时的浊度。 饮料用水浊度＜1。
＜ 450 ＜ 0.3
＜ 100 ＜ 0.1
高锰酸钾消耗量(以O2计)／ mg•L-1 总碱度(以CaCO3计)／mg•L-1 游离氯(以Cl-计) ／ mg•L-1
＜3 — ≥0.05
＜ 1.0 ＜ 50 ＜ 0.005
致病菌
不得检出
不得检出
溴酸盐(使用臭氧时)／ mg•L-1
＜ 0.01
＜ 0.01
1、澄清
—— 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程。
1、澄清
— 混凝澄清
混凝—— 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，从水中沉淀下来的过程。
混凝剂：常用铝盐和铁盐，如明矾、硫酸铝、碱式氯化铝、硫 酸亚铁、氯化铁、硫酸铁等。
3、碱度 4、硬度
由CO32-、HCO32-、OH- 引起，高的碱度会中和饮料 中的酸，改变饮料风味。 软饮料用水总碱度CaCO3 ＜ 50 mg/L。
由Ca2+、Mg2+引起，硬度过高使饮料产生沉淀，设备 产生水垢，饮料用水总硬度＜ 100mg/L(CaCO3计)。
四、水质标准主要指标
5、臭气与异味
❖ 反渗透
膜孔径为0.0001～0.001m，能有效脱除无机盐、
有机物、胶体、细菌及病毒等。
❖ 加热软化法、石灰软化法
原水
阴 Cl极 HCO3-
淡SO42化 室
浓 盐 水 浓 缩 室
Ca2+
Mg2+ Na+
淡 化 室
ClHCO3SO42-
阳离子交换膜 阴离子交换膜
软化水
浓 盐 水
浓 缩 室
Ca2+ 阳 Mg2+ 极
软 饮 料 第用 一水 章及 水 处 理
【教学目标】
❖ 了解水源的分类及软饮料对水质的基本要求； ❖ 了解水质标准的主要指标； ❖ 掌握水中杂质的类型及其对饮料品质的影响 ❖ 掌握软饮料水处理的基本原理和常用方法。
第一章 软饮料用水及水处理
一、自然界中水的分类
❖ 1.地表水 surface water
只有UV(200～280nm)波段为杀菌范围，具有杀菌能力。
30w紫外灯处理水流量：地下水<15 t/h，地表水<6 t/h。
紫外灯 水
紫外灯管 石英套管 水
图1-19 紫外线杀菌示意图
壳体
图1-20 紫外线杀菌器
4、杀菌（消毒）
❖ 臭氧灭菌
原理：臭氧发生器产生的臭氧分解出氧原子，氧化破坏微生 物膜的结构实现杀菌作用。臭氧首先作用于细胞膜，使膜成份受 损伤而导致新陈代谢障碍，继而穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多 糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。
(1德国度/0d：1升水中含10mg CaO)。
水的硬度—— 指水中离子沉淀肥皂的能力。水的硬
度取决于水中钙、镁离子的总含量。高硬度水使容器和 设备产生水垢，使饮料产生沉淀、出现盐味。
硬脂酸钠 + Ca2+/Mg2+ → 硬脂酸钙/镁↓
总硬度=
[Ca 2 ] [Mg 2 ] 40.08 24.3
澄清机理：混凝剂自身溶解形成胶体，再与水中杂质作用，以 电中和或吸附的形式使杂质凝聚成大颗粒而沉淀。
注意事项： ① 注意混凝剂的用量； ② 注意水温；③ 注意水 的pH值；④ 注意及时清理沉淀；
三、水处理
2、过滤
——通过机械方法除去水中的悬浮杂质、胶体物质、 水中的异味、颜色、铁、锰及微生物，获得品质优良 的饮料用水。
当H总<A总时，水中有OH－、CO32－，水为碱性水； 当H总=A总时，水中只有Ca2+、Mg2+的碳酸氢盐。
表1-2 生活饮用水与饮料用水指标标准
指标
饮用水
饮料用水
浊度／度
＜ 1 (3)
＜1
色度／度
＜ 15
＜5
溶解性总固体／mg•L-1
＜ 1000
＜ 500
总硬度(以CaCO3计)／mg•L-1 铁(以Fe计)／ mg•L-1
—— 江河水、湖泊水、海洋水、积雪。 特点： 矿物质少，硬度低，浮游生物、杂质多，水质不稳定，污染严重。
❖ 2.地下水 ground water
—— 泉水、井水等。 特点：矿物质多，硬度较高，杂质少，水质澄清，水质稳定 。
❖ 3.自来水 tap water
—— 经适当水处理工艺处理，水质达到国家生活饮用水标准的水。 特点：水质好且稳定，符合生活饮用水标准；水处理简单，费用低；水费 高；Cl-含量高。
Q- 设计水量（L/h）
P- 臭氧投加量，一般为1～5 mg/L
0.001- 单位换算系数
b.接触氧化罐
接触氧化罐的尺寸应根据设计流量及流速来确定。
S=Q/V
S- 罐体截面积（m2） V- 流速,一般为8～10m/h
Q- 罐体直径（m）
c.罐体高度的确定
H = V×t + 0.2
H- 罐体高度（m） t- 接触时间，一般为4～10min
（mmol/L）
1mmol/L = 2.804度(0d) = 50.045mg/L（以CaCO3表示）
水的碱度—— 指水中能与H+结合的OH-、CO32-和
HCO3-的含量(mmol/L)。高碱度水使饮料产生沉淀、改 变糖酸比和风味、影响CO2溶解和保质期。
表1－1 天然水中碱度与硬度的关系
分析结果
第一章 软饮料用水及水处理
二、天然水中的杂质
1.悬浮物质
直径大于0.2 m的大分子物质，如泥砂等无机物、 浮游生物、微生物。造成饮料的浑浊、沉淀、变色。
2.胶体物质
直径在0.001～0.2 m的大分子有机物、无机物， 如黏土和硅酸等无机胶体和腐殖质等有机胶体。造成 水及饮料的浑浊和变色。
二、天然水中的杂质
第一章 软饮料用水及水处理
五、水处理方案的确定
➢ 首先对饮料生产用水进行采样、检验，取得水质检验报告。 ➢ 根据饮料生产种类，明确不同饮料对水质的特殊要求。 ➢ 根据原水质量和水质要求的不同，选用不同的水处理方案。
五、水处理方案的确定
1、不进行软化的水处Байду номын сангаас方案
（1）过滤——紫外线或臭氧杀菌（矿泉水） （2）预氯化——凝聚沉淀——过滤—— 终氯化
❖ 暂时硬度 由Ca、Mg的碳酸氢盐和碳酸盐引起， 加热可大部分除去。
❖ 永久硬度 由Ca、Mg的氯化物、硫酸盐、硝酸盐 等盐类引起，加热不能除去。
三、水处理
3、软化
❖ 离子交换法 用阳离子交换剂将硬水中的Ca2+、Mg2+置换而 使水得到软化。常用阳离子为Na+、H+ 。
❖ 电渗析法 利用阴阳离子交换膜对水溶液中阴阳离子的选择 透过性，除去原水中的盐分和提高其纯度，从而降低水质硬度并 提高水的质量。
3.溶解物质
粒度小于0.001m的溶解物，包括溶解气体、溶解盐 类。影响水的硬度、碱度、酸度及水中气体的含量。
— 溶解气体：O2、CO2、H2S、Cl2 、NH3影响饮料风 味和色泽。
— 溶解盐类：Ca、Mg、Na、K 盐影响硬度和碱度， OH-、Cl- 影响水的酸度。饮料用水要求硬度<8.5度。