同林寫在前面：根據最新的國家標準GB28232-2011的規定：對生活飲用水的消毒，臭氧與水接觸至少12min出廠，消毒后的水中臭氧殘留量≤0.3mg/L。微生物指標符合GB5749的要求。
本文以飲用純凈水生產為例,對臭氧的殺菌消毒作用進行了較系統的分析,探討了影響生產的各種因素,對實際生產起到一定的指導作用。
關鍵詞:純凈水,臭氧,殺菌消毒近幾年來,飲用純凈水的市場越來越大。在飲用純凈水的生產中,殺菌消毒是保證產品衛生質量致關重要的一個環節。
純凈水生產中采用的殺菌方式主要有兩種:一種是紫外線殺菌,另一種是臭氧殺菌。紫外線殺菌由于其殺菌強度較弱,無滯后殺菌作用。目前,在該行業中使用廠家逐漸減少。而新建廠家多采用臭氧殺菌法。
1 臭氧的產生方法 目前各種飲用純凈水和礦泉水的生產廠家所使用的臭氧發生器主要有二種:一種是以空氣為氣源,空氣經壓縮、冷凝、過濾、干燥等預處理凈化后,進入高壓放電管,在高壓放電環境中,空氣中部分氧分子激發分解成氧原子,氧原子與氧原子(或氧原子與氧分子)結合生成臭氧。該法的主要缺點是噪音大。另一種是以純氧作氣源,經硅膠干燥后進入放電管中,產生臭氧氣體,氧氣源發生器產生的臭氧濃度高、純凈、無噪聲,并能克服空氣源發生器使用一段時間后易使處理水產生異味的缺點。缺點是需要經常更換氧氣鋼瓶。[北京同林專家表示：現在純凈水生產中，臭氧發生器更多使用制氧機產生臭氧，無需再更換氧氣鋼瓶]
2 臭氧與純凈水的混合方式 臭氧與純凈水的混合方式有兩種:一種是塔式混合,臭氧在臭氧-水混合塔中與水混合形成灌裝水。塔內可以充填一些填料,以增加其傳質系數,提高臭氧的濃度。另一種混合方式是:產生的臭氧先進入-水射器(文丘里管),然后在一固定螺旋混合器中與水在湍流下充分混合。該方法具有傳質系數高,水中臭氧濃度高,占地面積小等優點,比較適合于以氧氣作氣源的設備。
3 臭氧與水混合后到灌裝前的控制 臭氧與純凈水混合后在水中的半衰期主要取決于水溫,水溫高則半衰期短;水溫低則半衰期長。一般在15～40min之間。這就對生產飲用純凈水企業的工藝流程有較高的要求。有些生產企業的工藝流程和生產控制不盡合理,是造成灌裝水臭氧濃度較低的原因。如:臭氧與純凈水混合后,還經過過濾裝置,然后再進入儲存罐等,停留時間過長,通常有10～20min,造成臭氧濃度不必要降低。采用混合塔將臭氧與飲用純凈水混合時,臭氧與水在塔內的混合主要是以對流方式混合的,塔內水位太低,造成對流時間不夠,從而臭氧濃度偏低。因此,采用塔式混合時,要控制好塔內的水位。因各種原因造成生產停止,繼續生產前必須將罐內的臭氧混合水排放干凈。灌裝用水必須是新鮮的臭氧混合水。特別是在夏季,若臭氧混合水在罐內的停留時間較長,水中臭氧含量就會明顯下降,這樣的水無法對包裝材料起到有效的殺菌作用。有些廠家在臭氧
與水混合后,用泵泵入儲存罐,儲存罐后再用泵泵到灌裝機中,兩次使用泵輸送。我們曾做過試驗,若泵前的臭氧水濃度為1.7mg/L,經過離心泵后,臭氧濃度只有1.1mg/L,顯然經過離心泵后水中臭氧含量下降了許多。究其原因,可能是在強離心力作用下,臭氧又從水中分離出來了。因此,臭氧與純凈水混合后,應該減少泵的使用。同時縮短臭氧水在灌體和管路中的停留時間。解決方法:可將汽水分離罐與罐裝前的高位儲存罐合二為一,將汽水分離罐的高度增加,即可達到目的。
4 臭氧的滅菌效果及其影響因素
臭氧與水混合后形成的臭氧水溶液具有很強的殺菌作用,它能夠迅速廣泛地殺滅多種微生物和致病菌,當其濃度達到2mg/L時,作用1min,即可將大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、細菌的芽孢、黑曲霉、酵母等微生物殺死。實際生產中,灌入桶或瓶內的臭氧水濃度應該在0.5mg/L以上,否則無法保證殺死包裝材料上殘留的微生物,很可能會造成這樣的結果:產品入庫檢驗時,由于低濃度臭氧的抑菌作用,活菌的檢出率較低,但放置一周后,由于細菌的生長繁殖,復檢時的檢出率可能會很高。
臭氧的殺菌效果主要取決于水中臭氧的含量。水中臭氧的含量越高,殺菌的效果越佳。而水中臭氧的濃度又取決于進入水中的臭氧氣體濃度、水溫和臭氧在水中的分散程度。當通入的臭氧氣體濃度越高,水溫越低,臭氧在水中的分散程度越高。臭氧與水的混合越充分,水中臭氧含量越高,殺菌效果自然越好。
另外臭氧發生器中的關鍵部件是放電管,放電管的效率高,產生的臭氧氣體濃度高,在實際使用過程中,若進入放電管中的氣體含有水份和油污,會大大降低放電管的工作效率。因此,進入放電管中的壓縮空氣或氧氣必須經過嚴格的除水除油(由空壓機帶入)處理,也即在生產上必須不定期對氣體的預處理系統進行檢驗,也可從每天測定的臭氧水中臭氧的含量結果進行分析,發現問題及時處理。
5 結論
在飲用純凈水生產中,盡管經反滲透裝置處理的水是基本無菌的,但作為包裝材料的瓶(桶)和蓋會或多或少帶入一部分雜菌,純凈水本身沒有抵御雜菌的能力,必須利用臭氧的特性,使水中臭氧濃度達到0.5mg/L以上,才能對包裝材料有好的滯后殺菌效果,以大大減少出現衛生質量問題的可能性。
純凈水生產中的殺菌應用表示：本篇文章是1999年的文章，臭氧行業經過多年發展，臭氧設備和應用已經有了突飛猛進的發展，文中有些內容已經過時，但是該文對臭氧在純凈水中的應用首次做了詳細的闡述，做出了積極的探索，為臭氧在純凈水中的快速應用做出了貢獻。作為臭氧行業的開拓者，北京同林對作者深表感謝。
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