纯净水包括超纯水、蒸馏水、太空水等,因其生产采用的原水水质不同,生产厂家使用的设备各异,生产工艺流程也有所区别。但基本上可分为预处理、脱盐和灭菌三部分。预处理包括物理方法、化学方法和电化学等方法。物理方法有澄清、砂滤、脱气、膜过滤、活性炭过滤等,化学方法有混凝、加药杀菌、消毒、氧化还原、络合、离子交换等,电化学方法有电凝聚等。脱盐工序包括电渗析、反渗透、离子交换和蒸馏等。灭菌工序包括紫外杀菌、臭氧杀菌等。以下为几种纯净水的生产工艺流程。

1.工艺流程

(1)一般纯净水工艺流程

原水→机械过滤→活性炭过滤→电渗析→反渗透→超滤→臭氧灭菌→灌装→质检→成品

(2)超纯水工艺流程

原水→砂滤→炭滤→精滤→超滤→反渗透→离子交换→脱气→离子交换→灭菌→灌装→检验→成品

(3)太空水工艺流程

原水→多介质过滤→活性炭过滤→精滤→反渗透→混合离子交换→臭氧灭菌→微孔过滤→灌装→质检→包装→成品

(4)蒸馏水工艺流程

原水→多介质过滤→活性炭过滤→离子交换→蒸汽压缩蒸馏→臭氧灭菌→灌装→质检→包装→成品

2.操作要点

(1)预处理

预处理主要先采用机械过滤或砂滤棒进行初滤,而后进行微孔过滤,从而达到降低水的色度和混浊度的目的。

机械过滤分为重力式和压力式两种过滤方式。通常采用压力式机械过滤,在一定的压力下,使水通过粒状滤料层,滤除水中的杂质。砂滤棒过滤外部为一铝合金或不锈钢密封圆筒,分上下两层,中间以隔板隔开,隔板上(或下)为待滤水,内置特制砂滤棒。在筒内,原水从砂滤棒外壁通过棒上的微孔进入棒的内部,滤出的水可达到基本无菌。容器内安装的砂滤棒数量随过滤器的型号而异。砂滤棒过滤器的过滤效果取决于操作压力、原水水质及砂滤棒的体积。

微孔过滤主要是利用过滤介质微孔将水中的杂质截留,从而使水净化。现多采用PE过滤管过滤器进行过滤作业。过滤时,水通过管外壁进入管内,杂质则被截留在管壁上,从而达到水净化的目的。

(2)脱盐(www.daowen.com)

①离子交换法。

离子交换法主要利用离子交换剂将原水中人们不需要的离子暂时占有,而后再将之释放到再生液中,使水得到软化。离子交换剂通常是一种不溶性高分子化合物,如树脂,纤维素,葡聚糖等,它的分子中含有可解离的基团,这些基团在水溶液中能与溶液中的其他阳离子或阴离子起交换作用。水处理中常用的离子交换剂主要有离子交换树脂。离子交换树脂是一种球形网状固体的高分子共聚物,不溶于水、酸和碱,吸水后会膨胀。按所带功能基团的性质,离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂,通过离子交换树脂解离出的阳、阴离子交换水中的钙镁等阳离子和硫酸根、氯离子等阴离子,使原水通过树脂层时,水中的阴阳离子被吸附,离子交换树脂中的氢离子和氢氧根离子进入水中,达到水质软化的目的。

②反渗透法。

经预处理后的水进入反渗透脱盐系统进行脱盐,主要去除水体中的无机离子及小分子有机物。反渗透也称逆渗透(RO),是用足够大的压力把原水中的纯水通过反渗透膜(半透膜)分离出来,从而达到脱盐的目的,因与自然渗透方向相反,故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压,就可以用大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。反渗透器中装有由有机材料制成的反渗透膜,其孔径很小,水在一定压力下透过反渗透膜,方可去除水中微小颗粒、无机盐和分子量很小的有机物,如细菌、病毒等,而后进行灭菌即可。为了适应不同水质的要求,减少净化设备的投资,在实际生产中可将离子交换与反渗透结合起来进行纯净水的生产。

反渗透膜按材质的不同分为聚酰胺膜、聚矾膜、醋酸纤维膜、复合膜等,按其结构分为中空式和卷式等类型。在生产中,反渗透膜对于水质也有一定的要求(参见表4-3-1)。

表4-3-1　国产和进口卷式复合膜对于水质的要求

反渗透作业时,如果一次操作达不到浓缩和淡化的要求效果,可将其产品水送到另一个反渗透单元进行再次淡化。

③电渗析。

电渗析是根据同性相斥、异性相吸的原理,在外加直流电场的作用下,使水中的阴阳离子在阴、阳离子交换膜中定向移动,水中的一部分离子迁移到另一部分水中,排出浓度高的水,引出需要的淡水,即可达到水净化。渗析器中插入阴、阳离子交换膜各一个,由于离子交换膜具有选择透过性,即阳离子交换膜只允许阳离子自由通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过,随着离子的定向迁移,离子迁移至靠近电极的阴、阳离子的浓缩室,使中间的淡化室内盐的浓度降低,从而达到脱盐的目的。

如果原水中悬浮物较多,沉淀结垢会增加隔板中的阻力,降低流量,因此电渗析对原水的水质也有一定的要求(参见表4-3-2)。

表4-3-2　电渗析处理水时对原水的要求

④蒸馏法。

蒸馏是将原水加热蒸发,使其变成水蒸气,而后水蒸气冷却凝结,即可得到蒸馏水。瓶装饮用蒸馏水的核心工艺即蒸馏纯化。为保证产品水的纯度要求,至少采取两次的蒸馏处理,即二次蒸馏或三次蒸馏,可有效地除去水中残留的微粒杂质和溶解性无机物,同时对水也起到极好的杀菌作用。缺点是能耗大,成本高。

(3)灭菌

主要通过紫外线、臭氧来完成。