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水處理技術

飲用水資料

水一向被視為最健康的飲品，但當中發現水於不同地方或地區，就有不一樣的質素。就讓我們來逐一了解整個水文循環中進入水中的雜質。
　

以下是水中常見的單位：

克 ( Gram ) = 1/28 司 ( Ounce )

克 ( Gram ) = 1000 毫克 ( Milligram )

加侖 ( Gallon ) = 3.785 公升 ( Liter )

PPM = 毫克 / 公升 ( Mg/L )

gpg ( 喱/加侖 ) = 17.1 PPM

	水質目錄
‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ ‧ 　 ‧	異色 ( Color ) 異味 ( Taste and Odors ) 濁度 ( Turbidity ) 酸鹼值 ( PH ) 腐蝕性 ( Corrosion ) 硬度 ( Hardness ) 總溶解固體量 ( TDS ) 鐵 ( Iron ) 錳 ( Manganese ) 硫化氫 ( Hydrogen Sulfide ) 鈉 ( Sodium ) 氯化物 ( Chlorides )　硫酸鹽 ( Sulfates ) 硝酸鹽 ( Nitrate ) 矽 ( Silica ) 鉛 ( Lead ) 鋅 ( Zinc ) 銅 ( Copper ) 氟化物 ( Fluoride ) 氯 ( Chlorine ) 　引致水質各種問題的成因和分析

	異色 ( Color )
	說明：
	水的異色主要來自溶解於水中的樹葉及水棲植物。這些腐敗的植物會在水中產生單寧酸致使咖啡及茶呈現黃棕黑色。地下水因為受到地層的過濾所以沒有異色現象,但是沼澤則仍然萃取腐敗的有機物質,夾帶異色滲入地下水源。美國的飲用水標準飲用水中異色的最大限制為 5 個 Color Units。也就是說 15 個 Color Units 的顏色強度相等一公升蒸餾水中所含 15 毫克鉑 (氯鉑化鉀) 所呈現的顏色強度。
	問題：
	水中有異色時會在餐飲設備或飲用水設備上產生斑點並且造成飲用不舒服的感覺。
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	異味 ( Taste and Odors )
	說明：
	水可以被嘗出酸、甜、苦、鹹等味道。亦會被聞出霉味、魚腥味、草味成泥土味,因為水裡包含了太多的物質。水中的異味來自於腐敗的有機物質或生物、銹蝕的金屬物質、工業廢物污染、加氯過程、礦物質含量過高及溶解氣體等。目前並無測量水中異味的標準,但在飲用時即可自然的感覺出來。
	問題：
	水中有異味會破壞食品及飲料的風味。
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	濁度 ( Turbidity )
	說明：
	濁度的產生是因為水中不同微位對光的吸收或反射。地面水的濁度來自於沙石、黏泥、灰塵、腐敗樹葉、未溶解的礦物質，鹽、矽土、鐵、錳、硫、碳酸鈣、工業廢棄物、微生物、動植物油、脂肪、油性物質、肥料及化學物質等。每當暴風雨、夏季或乾旱時均會因為水的沖流或底部沈澱受到激動而使得河溪流、湖泊或池塘等的濁度急速增加。地下水則因受到地層的過濾因此濁度較低。濁度的測量單位是比濁法(Nephelomertric Turbidity Unit, NTU )。美國的飲用水標準飲用水中的濁度最大限制為 1 NTU。
	問題：
	水中的濁度過高會導致飲料淡而無味,並且致使餐飲設備及飲用水設備的管路阻塞故障。
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	酸鹼值 ( PH )
	說明：
	PH 值是表示水中酸或鹼的強度。通常水中過酸時可使用碳酸鹽溶解於水中以中和水中的酸性。而碳酸鹽或重碳酸鹽就是水中的鹼度 (Alkalinity)。但是當它在水中的含量超過 300PPM 時會使得飲料淡而無味 , 甚至於飲用水設備形成石灰垢。PH 值的測量範圍由 0 到 14。中性水的 PH 值是 7 ,當 PH 值低於 7 時酸性增強 ; 當PH值高於 7 時鹼性增強。PH值每增加 1 或減少 1 代表水中的鹼性強度或酸性強度增強 10 倍。例如 PH 等於 4 的水其酸性比 PH 為 6 的水強 100 倍。
	問題：
	當水中的 PH 值低於 6.5 時將使飲料變酸並且會腐蝕餐飲設備或飲用水設備。當水中的 PH 值高於 8.5 時將使飲料變淡變苦 , 並且會造成餐飲設備或飲用水設備結垢。
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	腐蝕性 ( Corrosion )
	說明：
	腐蝕性是水中管路或飲用水設備所使用的金屬材料在水中進行電化學的過程而產生。當水中的 PH 值過低、水中有溶解氧、水溫升高或水中有導電物質均會增加水的腐蝕性。水中的 PH 值過低時會腐蝕它所接觸的金屬化合物。水與氧結合時亦提供良好的腐蝕環境。通常被腐蝕的金屬表面會有一層氫膜保護防止其繼續腐蝕，但氧會去除這層氫膜導致腐蝕繼續進行。水溫升高亦會增加腐蝕的速度，當水溫由15.5^。C 升高至 60^。C 時腐蝕速度將增加3.4 倍，若水溫高於60^。C 時，每增加20^。C 則腐蝕速度增加一倍。當水中兩個金屬互相接觸時會產生電流並且導電致使其中一個金屬溶解於水中產生被腐蝕現象。水中的導電性強度由溶解於水中各種不同之礦物質含量而定，水中的礦物含量愈高則電子反應愈快。若在兩個不同的金屬表面加一層絕緣物質則可避免腐蝕現象，將水中的 PH 值提高 (增強水的鹼性) 亦可降低水的腐蝕性。
	問題：
	如鋼鐵製品會被低 PH 的水腐蝕產生 "紅水" 導致水中有金屬味。而銅及黃銅製品會被低 PH 的水腐蝕產生藍斑導致水中有藥味。
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	硬度 ( Hardness )
	說明：
	水的硬度來自於水中溶解礦物質鈣、鎂的含量。當水流經地層時會溶解地層中的鈣及鎂產生硬度。水蒸氣在大氣中吸收空氣中的二氧化碳形成碳酸，當水蒸氣凝結並落至地面時又吸收了更多的二氧化碳使得水經過地層的石灰石、白堊及大理石將其內含量豐的鈣等礦物質解離出來。硬度的表示法走以喱/加侖 (gpg) 或毫克 / 公升 (ppm) 來表示。l gpg = 17.lppm 。硬度區分如下:
	問題：
	當硬水受到溫度變化(加熱或冷凍) 時會在餐飲設備或飲用水設備內形成白色粉狀的石灰質垢，不但降低加熱冷卻的能源傳送，浪費能源更會導致設備阻塞而故障。
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	總溶解固體量 ( TDS )
	說明：
	總溶解固體量是指水中溶解礦物質的含量。這些礦物質來自地表及地層中，地下水的TDS較高。通常硬度較高的水其 TDS 也會高。飲用水中的 TDS 以不超過 5OO ppm 為限。
	問題：
	水中的 TDS 超過 5OOppm 將使得飲水淡而無味或有苦味產生。當其經過自來水廠加氯處理後水將喝起來有鹼味及藥味。並且水中的硫酸鹽會使得水產生苦味，而水中的重碳酸鹽會導致水產生藥味。當水中的硫酸鹽過高時會使人產生腹瀉現象。此外水中 TDS 過高時不但會增加水中之導電性以及增加腐蝕性，並且當水受到加熱或冷卻的變化時會在飲用水設備產生石灰質垢。
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	鐵 ( Iron )
	說明：
	地殼成份中有 5% 以上是鐵，因此水中自然就含有少量的鐵。此外若水中 PH 值過低 (酸性較強) 也會腐蝕水管析出其中的鐵質。飲用水中鐵質的含量不得超過 0．3PPM。當鐵存在於無氧的地層中時，是三價的固態鐵。然後它溶解於地下水形成二價亞鐵並且隨地下水流出地面和空氣中的氧結合回復成原來的三價鐵。此二價鐵和水中的鹼類反應生成氫氧化鐵。這氫氧化鐵是紅棕色的沈澱，也就是鐵銹。鐵也會和有機物質結合形成鐵銹。
	問題：
	鐵同時也會在水中滋生鐵菌等致飲用水設備產生黏泥紅銹物質。要去除水中的鐵質則水的酸性必須先中和。也就走水中的鹼度最小須大於 1OOPPM ，PH 值須大於 6.5。通常自來水廠的加氯過程即會將水中的亞鐵氧化成鐵進而形成鐵銹。
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	錳 ( Manganese )
	說明：
	錳和鐵一樣存在於地下水中，當水經過地層時會將其中的錳溶解於水中。溶解於水中的鐵及錳原本走無色的，但當錳隨地下水流出地面後，和空氣中的氧反應產生灰黑的沈澱。飲用水中的錳不得超 0.05 PPM 。
	問題：
	微量的錳即會使得飲用水產生黑色的沈澱及濁度並且在飲用水設備上形成黑斑。錳也會導致飲料變苦，嘗起來有金屬味。錳還會和水中其他有機物質反應形成銹斑。此外錳菌和鐵菌一樣，會使得水管及飲用水設備阻塞。錳比鐵更難從飲用水中去除。因為溶解於水中的錳比溶解於水中的鐵難氧化。
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	硫化氫 ( Hydrogen Sulfide )
	說明：
	當硫化氫氣體溶解於水中時即產生硫磺水。硫化氫氣體含有臭蛋的味道。當地底的有機物殘骸分解時會產生硫化氫氣體。通常它的產生走導源於地下無氧水層中含硫的有機體受到某種細菌的分解而產生。硫化氫氣體極易溶於水所以很難從水樣中分析，但它的氣味就足以顯示它的存在。飲用水中的硫化氫含量不得超過 0．O5PPM。
	問題：
	當水中亦含有鐵時，會和硫化氫反應生成硫化鐵，也就走 "黑水"。硫化氫不論在水中或空氣中均具有高度的腐蝕性可腐蝕飲用水設備。硫化氫存在於飲料中會產生臭蛋味完全破壞飲料風味。
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	鈉 ( Sodium )
	說明：
	鈉鹽會天然存在於水中。鈉極易溶於水，並且溫度升高時溶解度愈大。靠近海邊的水源因受到海鹽的影響，鈉的含量較高。人的排泄物及家庭每日的垃圾中均含有高量的鈉。使用軟水器或利用蘇打灰 (用以中和水中的酸性) 亦會直接增加水的鈉含量。通常軟水處理器每處理lPPM的硬度會釋出 0．05PPM的鈉。飲用水中的鈉含量並無設限。
	問題：
	當飲用水中鈉含量超過180PPM將使飲料淡而無味，製造的冰塊光澤晦暗。過高的鈉含量也會增加水的腐蝕性。若水中同時含有鈉及氯化物則會使水中有鹼味，水中的硫酸鹽會和鈉反應產生苦味。此外鈉會導致汽水起泡沫、咖啡變苦。
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	氯化物 ( Chlorides )
	說明：
	幾乎所有的水源均含有氯化物。氯化物和氯是不同的物質。氯化物在水中通常是結合鹽類或溶解礦物質出現。海水因含鹽量高所以擁有高的氯化物。飲用水中的總溶解固體量 (TDS) 中有50% 是來自氯化物。飲用水中的氯化物不得超過 25OPPM。
	問題：
	過高的氯化物含量會使得使飲料淡而無味或有鹼味，亦導致餐飲設備產生腐蝕的問題。
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	硫酸鹽 ( Sulfates )
	說明：
	硫酸鹽亦天然存在於水中。當水中的硫酸鹽或氯化物的含量超過 513PPM會造成腹瀉。水中的硫酸鹽及氯化物提供了水中總礦物質的含量。硫酸鹽及氯化物也會增加水中的導電性。硫酸鹽在飲用水中的含量亦不得超過 25OPPM。
	問題：
	過高的硫酸鹽會使飲料及冰塊變苦。硫酸鹽和鈉反應或和酸反應會增加水中的腐蝕性。
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	硝酸鹽 ( Nitrate )
	說明：
	通常地下水均會含少量的硝酸鹽氮。硝酸鹽氮來自於含硝酸鹽的肥料透過土壤滲流至地下水。硝酸鹽亦來自於人畜的排泄物分解而產生。因此可用以指示水源走否遭到人畜糞便的污染。飲用水中的硝酸鹽含量不得超過10PPM。
	問題：
	硝酸鹽進入人體後會分解成亞硝酸鹽，而亞硝酸鹽會破壞血液輸送氧的能力，導致嬰兒窒息。
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	矽 ( Silica )
	說明：
	矽是地球中含量第二多的元素，因此地下水中均含有矽。地殼中80%~90%是矽鹽或其他矽化物。當水經過地層的砂石或礦物質即將矽溶解而出。矽在水中以兩種狀態出現，一種是膠體矽在水中呈現極微小的懸浮微粒 ; 另一種是晶體矽微溶於水。
	問題：
	膠體矽會磨損飲用水設備及其配件，晶體矽則含在飲用水設備內，產生堅硬的玻璃狀石灰質垢。
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	鉛 ( Lead )
	說明：
	鉛很少存在於飲用水中。飲用水中受到鉛污染主要來自含鉛的水管被腐蝕後將鉛析出。這些水管有銅管鍍鍚鉛及焊接時的溶劑、鉛管、含鉛接頭及鉛的合金管。通常硬度低的酸性水對鉛的溶解度較大。飲用水中的鉛含量不得超過 0.05PPM。
	問題：
	鉛是有毒的物質，會危害人體的大腦、神經系統、腎臟及紅血球。解決鉛污染一方面要降低飲用水中的酸性以防止水管被腐蝕。
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	鋅 ( Zinc )
	說明：
	鋅雖然存在於岩石及礦物質中但卻極微量的存在地下水源。因此存在水中的鋅主要來自於鍍鋅金屬管線或飲用水設備被腐蝕析出鋅。當這些鍍鋅金屬與酸性水接觸時會溶解出鋅鐵及微量的鉛及鎘。水中的總溶解固體量或氯化物過高亦會將鍍鋅的金屬溶解出鋅來。因為高TDS及氯化物會增加水的等電性因而提高了腐蝕的強度。飲用水中的鋅含量不得超過 5PPM。
	問題：
	若水中的鋅濃度超過 675PPM 會等致人體腸胃產生嘔吐。水中含鋅也會使得飲料變苦，嘗起來有藥味。若鋅超過 3OPPM 會使水面產生乳白狀並且當水受到加熱或冷卻時，水的表面會有一層油脂膜。解決飲用水中鋅的問題同鉛一樣，先降低水中的酸性以防止腐蝕。
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	銅 ( Copper )
	說明：
	銅也很少出現在天然的水源中。因此飲用水中主要的銅來自於銅管受到腐蝕。水中的酸性會腐蝕銅管而水中TDS過高時也會增加水的導電性加速銅管腐蝕。通常水管或飲用水設備常出現 "電流性腐蝕" (Galvanic Corrosion) 。因為我們常將兩種不同的金屬因某種需要而結合在一起時當兩種不同的金屬接觸即會產電流而產生腐蝕性。這類現象出現在銅製的零件或接頭和被電鍍的水管接合時。飲用水中銅含量不得超過 1 PPM。
	問題：

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	氟化物 ( Fluoride )
	說明：
	氟是地殼中第十三個普遍的元素。通常地面水的氟含量不高。但當地面水經過含氟化物的礦層而滲入地下時即會將氟化物溶解而出。氟化物常用於治療防治蛀牙。飲用水中的氟化物合量以不超過 2 PPM 為宜。
	問題：
	若常飲用含有 3PPM 以上氟化物的水會在牙齒上形成棕色的斑點。
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	氯 ( Chlorine )
	說明：
	氯是目前最廣泛被用來殺菌的物質。水中的餘氯若維持於 3PPM則可消滅水源病的病因---細菌及濾過性病毒。氯最普遍的來源是漂白液中的次氯酸鈉。但氯也會和水中其他的有機物化合物反應形成氯仿 THM (三氯甲烷)、溴仿 (三溴甲烷) 及氯苯等致癌性物質。
	問題：
	氯會腐蝕製冰機的不銹鋼，也會使飲料變苦，同時為了要改善飲料中氯的苦味，因而必須浪費更多的原料如糖漿、二氧化碳、咖啡及茶葉等。同時氯會傷害眼睛、漂白頭髮。
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引致水質各種問題的成因和分析

水中問題	來源或形成現象	最大含量限制	對飲料最響	對飲用水設備影響
異色	斑點	15鉑鈷單位	破壞飲料	斑點
異味	藥味	不得嘗或聞出	破壞飲料	形成異味
濁度	結塊	1 NTU	淡而無/味	結塊阻塞
低 PH 值	酸性	PH 等於或低於 6.5	酸味	腐蝕
高 PH 值	結垢	PH 等於或高於 8.5	淡而無味	結垢
腐蝕性	腐蝕	PH 等於或低於 6.5	酸味	腐蝕
硬度	結垢	120 PPM	無	結垢
總溶解固體量	結垢	500 PPM	淡而無味	冰塊暗淡
鐵	銹	0.3 PPM	金屬味	紅銹
錳	黑色	0.5 PPM	苦味	黑銹
硫	臭蛋味	0.05 PPM	臭蛋味	腐蝕
鈉	鹼味	180 PPM	淡而無味	冰塊暗淡
氯化物	海水味	250 PPM	淡而無味	腐蝕
硫酸鹽	石膏灰狀	250 PPM	苦味	冰塊易碎裂
硝酸鹽	肥料	10 PPM	苦味	冰塊暗淡
矽	沙狀	不得看出	污穢味	結塊阻塞
鉛	鉛管	0.05 PPM	金屬味	腐蝕
鋅	鍍鋅金屬	5 PPM	金屬味	腐蝕
銅	銅管	1 PPM	金屬味	藍綠銹
氯	漂白液	0.2-1.5 PPM	苦味	腐蝕

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