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臭氧对矿泉水和纯净水两种饮用水，桶装水，饮料水等饮用水的消毒杀菌
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一、概述
1.1目前，在我国瓶装饮用水市场上，主要有矿泉水和纯净水两种饮用水。在饮料市场上，各种饮料的主要成分均为水，称为饮料用水。
在水质处理过程中，大部分微生物已被去除，但即使是采用微滤、超滤等方法处理水时，水中的细菌物质也不能全被去除。而一般的水质处理方法更不能除尽微生物。为确保产品在保质期内合格，保证消费者的健康，在制造饮料，特别是制造碳酸饮料、矿泉水、纯净水以及包装后不再进行二次灭菌的果汁饮料时，必须对水进行消毒处理，并要注意贮罐、管道、阀门等卫生状态，防止对水产生二次污染。
水消毒的目的是杀灭水中的致病菌，并使水中的细菌含量符合规定标准。常用的水消毒方法是氯消毒、紫外消毒和臭氧消毒。
1.2、消毒原理
氯消毒包括液氯、漂白粉、次氯酸钠、氯胺。其消毒原理是氯在水中会产生如下反应：
Cl2 + H2O → HCl + HOCl → 2H+ + Cl- + OCl-
反应生成的次氯酸具有很强的穿透力，能迅速穿过微生物的细胞膜，进入微生物体内，破坏微生物体内的系统使之失去的活力而致死。另一方面，次氯酸性质很不稳定，即容易放出新生态氧[O]，新生态氧与铵盐、硫化氢、氧化亚铁、亚硝酸盐以及有机物腐败后产生的物质相结合，对水中有机物和一些无机物等起氧化作用，从而抑制了依靠这些物质为营养的大部分微生物的生长，因此一般认为次氯酸具有主要的灭菌作用。而反应中生成的次氯酸根杀菌力较弱，不具有次氯酸穿透微生物细胞膜的能力，因此其消毒作用远低于次氯酸。
紫外线消毒的原理是紫外线的光谱波长在490nm -140nm范围内具有杀菌能力。微生物受到紫外线照射后，气体内的核蛋白质会因吸收紫外线光谱能量而变性，引起新陈代谢障碍，从而丧失繁殖能力。当照射剂量增大一定量时，微生物细胞被破坏致死。紫外线对澄清透明的水有一定的穿透力，因此能使水消毒。
臭氧消毒的原理是臭氧在水中发生氧化还原反应，产生氧化能力极强的单原子氧（O）和羟基（OH），瞬间分解水中的有机物质、细菌和微生物。羟基（OH）是强氧化剂、催化剂，可使有机物发生连锁反应，反应十分迅速。羟基（OH）对各种致病微生物有极强的杀灭作用。单原子氧（O）也具有强氧化能力，对顽强的微生物如病毒、芽孢等有强大的杀伤力。
1.3、比较
自来水等饮用水在我国目前普遍使用氯剂消毒。而使用氯法有严重的二次污染问题存在。1973年起，荷兰、加拿大、美国等国相继发现用氯消毒后的自来水中会产生卤代有机物（氯仿、氯胺等），经动物实验证明有致癌危险。况且氯消毒易受温度和PH值影响。余氯还会影响饮用水的口感，特别对于饮料用水，余氯会使碳酸饮料等饮料制品产生氯的臭味，并使饮料中的色素发生氧化，影响产品质量。
采用紫外消毒时，不同的对像菌致死所需的照射能量差异较大，另一方面原水水质对紫外杀菌效果也有影响，紫外线因在水中的穿透能力有限而难以达到理想效果。而且紫外消毒不能像余氯那样维持消毒效果。
臭氧具有比氯更强的氧化消毒能力，不但可以较彻底地杀菌消毒，而且可以降解水中含有的有害成分和去除重金属离子以及多种有机物等杂质，如铁、锰、硫化物、苯、酚、有机磷、有机氯、氰化物等，还可以使水除臭脱色，从而达到净化水的目的。臭氧适应能力强，受水温、PH值影响较小。臭氧适应范围广，不受菌种限制，杀菌效果比氯消毒和紫外消毒效果好。与氯不同的是残余臭氧可以自行分解为氧气，不会产生二次污染。臭氧处理后的水无色无臭，口感好，能改善饮用水品质。
故此，为了提高瓶装饮用水的质量和延长保质期，国际瓶装水协会（IBWA）建议采用臭氧处理。在臭氧处理前，瓶装水一般用反渗透、纳滤、超滤去除天然水中99%的有机物，降低臭氧的用量。
1.4、工艺流程
矿泉水的生产工艺流程：
臭氧在矿泉水、纯净水及饮料用水生产中的应用
纯净水的生产工艺流程：
臭氧在矿泉水、纯净水及饮料用水生产中的应用
饮料用水的工艺流程根据不同饮料的要求而定。
二、技术方案及配置
基本设计数据
设计工作时间： 24小时运行
设计每小时工作气量 见设备参数表
原料气 空气
处理水量 25T/H
臭氧投加量 200g/h
臭氧剩余浓度设计 0.4±0.05PPM
设备选型 一套制氧源200g/h
气液混合方式 采用主管道臭氧接触塔循环射流混合
运行方式 设计标准 24小时作业
发生量调节范围 10-100%
臭氧浓度 70-120mg/L
对应冷却水温度 <35℃
三、臭氧系统工艺
臭氧发生系统是由1台臭氧发生器、1台氧发生器、1台空气压缩机、1台冷冻干燥机、过滤器等组成的空气处理系统；
臭氧发生系统组成见《见下图》
压缩空气经主管到普通过滤后，经过普通精密过滤器，由流量计和压力变送器检测压缩空气的流量和供气压力，经吸附式干燥机进行深度除水，再经除油水过滤后进入，使气源露点达到要求的5--10℃，再经除尘过滤器使粉尘颗粒度小于1μm，成为合格的原料气源（达到食品级卫生许可要求）。
合格的原料气源经减压阀进入臭氧发生器，在臭氧发生器的中频高压电场内，空气中的部分氧气变成臭氧，产品气体为臭氧化气体，经流量、压力调节阀调节和涡街流量计、压力变送器及温度变送器检测流量、压力、温度，以及臭氧监控仪检测臭氧浓度后，臭氧发生器所产生的臭氧经涡街流量计和总管压力变送器检测总流量及压力后进入接触氧化踏。臭氧发生器在高频高压电场内，部分氧气（O2）电离成臭氧（O3），产品气体为臭氧化气体，经流量、压力调节阀调节和流量计、压力变送器及温度变送器检测流量、压力、温度，臭氧发生器所产生的臭氧经流量计和总管压力变送器检测总流量及压力后被射流器高效的吸气功能，把臭氧吸入水里，配合高效混合气液混，臭氧吸收效率70%。目前在世界范围内,纯净水、天然水（山泉水、矿泉水、地下水等经过过滤等工序制成），已普遍采用臭氧消毒。在自来水臭氧净化应用时,国际常规标准为0.4ppm的溶解度值保持4分钟,即CT值为1.6,我公司配备臭氧发生系统在水中可达到无菌，若将水制作为杀菌消毒水，建议做到≥0.8ppm。
臭氧装置包括臭氧源与气水混合装置两部分。臭氧发生器应提供足够浓度与产量的臭氧，混合装置以高效率使臭氧溶解在水中，即达到一定的臭氧溶解度。因此，一台好的臭氧发生器必须要有优良的气水混合装置，使臭氧能高效地和水混合，使水中的臭氧溶解度能满足完全杀菌。
几种常见的混合装置比较：
传统的曝气法
历史悠久的传统混合方法。（布气板法、鼓泡塔法同理）
运行方式---气水顺流、逆流或多级串联交迭逆顺流，连续运行或间断批量运行。优点：能耗较低。缺点：喷头堵塞时布气不均匀，混合差，需要大型空压机和昂贵的氧化反应塔。
著名的文丘里射流混合法
安全、高效的混合方法。
运行方式---气水强制混合。优点：投资少，混合好，接触时间短，经射流混合器后臭氧在水中的臭氧浓度可为曝气法的数倍。本公司生产的气水射流混合器采用坚固的耐臭氧PVDF材料加工成形，体积小，使用方便，而且配有单向阀。
气液强力混合腔
运行方式---充分利用水的紊流产生较大的负压，将臭氧吸入，在混合腔内产生涡流、旋转并相互碰撞。经实际使用证明，一级臭氧吸收率达90%以上，在相同臭氧发生系统的情况下，水中的臭氧溶解度为文丘里射流混合器的2倍左右。如利用本公司的SOZ-6G
臭氧发生系统处理2T水，水中的臭氧溶解度可达0.8--1.0mg/L以上。
气液强力混合腔外体采用304不锈钢制作，内腔采用316不锈钢和部分耐臭氧ABS材料制作，SSLW系列内腔采用不锈钢和耐臭氧PVDF材料制作，产品坚固耐用，无机械故障免维修，运行安装方便，为目前投资最少，混合效果最好的设备。
处理较大水量需定做。
气液混合泵
气液混合泵的吸入口可以利用负压作用吸入气体，高速旋转的泵叶轮将液体与气体混合搅拌，由于泵内的加压混合，气体与液体充分溶解，溶解效率高。一台气液混合泵即可进行气液吸引、混合、溶解并直接将高度溶解液送至使用点。但 需要气液混合罐、出水压力节等才能达到最佳效果，我公司的高浓度臭氧水机采用气液混合泵。
1.1目前，在我国瓶装饮用水市场上，主要有矿泉水和纯净水两种饮用水。在饮料市场上，各种饮料的主要成分均为水，称为饮料用水。
在水质处理过程中，大部分微生物已被去除，但即使是采用微滤、超滤等方法处理水时，水中的细菌物质也不能全被去除。而一般的水质处理方法更不能除尽微生物。为确保产品在保质期内合格，保证消费者的健康，在制造饮料，特别是制造碳酸饮料、矿泉水、纯净水以及包装后不再进行二次灭菌的果汁饮料时，必须对水进行消毒处理，并要注意贮罐、管道、阀门等卫生状态，防止对水产生二次污染。
水消毒的目的是杀灭水中的致病菌，并使水中的细菌含量符合规定标准。常用的水消毒方法是氯消毒、紫外消毒和臭氧消毒。
1.2、消毒原理
氯消毒包括液氯、漂白粉、次氯酸钠、氯胺。其消毒原理是氯在水中会产生如下反应：
Cl2 + H2O → HCl + HOCl → 2H+ + Cl- + OCl-
反应生成的次氯酸具有很强的穿透力，能迅速穿过微生物的细胞膜，进入微生物体内，破坏微生物体内的系统使之失去的活力而致死。另一方面，次氯酸性质很不稳定，即容易放出新生态氧[O]，新生态氧与铵盐、硫化氢、氧化亚铁、亚硝酸盐以及有机物腐败后产生的物质相结合，对水中有机物和一些无机物等起氧化作用，从而抑制了依靠这些物质为营养的大部分微生物的生长，因此一般认为次氯酸具有主要的灭菌作用。而反应中生成的次氯酸根杀菌力较弱，不具有次氯酸穿透微生物细胞膜的能力，因此其消毒作用远低于次氯酸。
紫外线消毒的原理是紫外线的光谱波长在490nm -140nm范围内具有杀菌能力。微生物受到紫外线照射后，气体内的核蛋白质会因吸收紫外线光谱能量而变性，引起新陈代谢障碍，从而丧失繁殖能力。当照射剂量增大一定量时，微生物细胞被破坏致死。紫外线对澄清透明的水有一定的穿透力，因此能使水消毒。
臭氧消毒的原理是臭氧在水中发生氧化还原反应，产生氧化能力极强的单原子氧（O）和羟基（OH），瞬间分解水中的有机物质、细菌和微生物。羟基（OH）是强氧化剂、催化剂，可使有机物发生连锁反应，反应十分迅速。羟基（OH）对各种致病微生物有极强的杀灭作用。单原子氧（O）也具有强氧化能力，对顽强的微生物如病毒、芽孢等有强大的杀伤力。
1.3、比较
自来水等饮用水在我国目前普遍使用氯剂消毒。而使用氯法有严重的二次污染问题存在。1973年起，荷兰、加拿大、美国等国相继发现用氯消毒后的自来水中会产生卤代有机物（氯仿、氯胺等），经动物实验证明有致癌危险。况且氯消毒易受温度和PH值影响。余氯还会影响饮用水的口感，特别对于饮料用水，余氯会使碳酸饮料等饮料制品产生氯的臭味，并使饮料中的色素发生氧化，影响产品质量。
采用紫外消毒时，不同的对像菌致死所需的照射能量差异较大，另一方面原水水质对紫外杀菌效果也有影响，紫外线因在水中的穿透能力有限而难以达到理想效果。而且紫外消毒不能像余氯那样维持消毒效果。
臭氧具有比氯更强的氧化消毒能力，不但可以较彻底地杀菌消毒，而且可以降解水中含有的有害成分和去除重金属离子以及多种有机物等杂质，如铁、锰、硫化物、苯、酚、有机磷、有机氯、氰化物等，还可以使水除臭脱色，从而达到净化水的目的。臭氧适应能力强，受水温、PH值影响较小。臭氧适应范围广，不受菌种限制，杀菌效果比氯消毒和紫外消毒效果好。与氯不同的是残余臭氧可以自行分解为氧气，不会产生二次污染。臭氧处理后的水无色无臭，口感好，能改善饮用水品质。
故此，为了提高瓶装饮用水的质量和延长保质期，国际瓶装水协会（IBWA）建议采用臭氧处理。在臭氧处理前，瓶装水一般用反渗透、纳滤、超滤去除天然水中99%的有机物，降低臭氧的用量。
1.4、工艺流程
矿泉水的生产工艺流程：
臭氧在矿泉水、纯净水及饮料用水生产中的应用
纯净水的生产工艺流程：
臭氧在矿泉水、纯净水及饮料用水生产中的应用
饮料用水的工艺流程根据不同饮料的要求而定。
二、技术方案及配置
基本设计数据
设计工作时间： 24小时运行
设计每小时工作气量 见设备参数表
原料气 空气
处理水量 25T/H
臭氧投加量 200g/h
臭氧剩余浓度设计 0.4±0.05PPM
设备选型 一套制氧源200g/h
气液混合方式 采用主管道臭氧接触塔循环射流混合
运行方式 设计标准 24小时作业
发生量调节范围 10-100%
臭氧浓度 70-120mg/L
对应冷却水温度 <35℃
三、臭氧系统工艺
臭氧发生系统是由1台臭氧发生器、1台氧发生器、1台空气压缩机、1台冷冻干燥机、过滤器等组成的空气处理系统；
臭氧发生系统组成见《见下图》
压缩空气经主管到普通过滤后，经过普通精密过滤器，由流量计和压力变送器检测压缩空气的流量和供气压力，经吸附式干燥机进行深度除水，再经除油水过滤后进入，使气源露点达到要求的5--10℃，再经除尘过滤器使粉尘颗粒度小于1μm，成为合格的原料气源（达到食品级卫生许可要求）。
合格的原料气源经减压阀进入臭氧发生器，在臭氧发生器的中频高压电场内，空气中的部分氧气变成臭氧，产品气体为臭氧化气体，经流量、压力调节阀调节和涡街流量计、压力变送器及温度变送器检测流量、压力、温度，以及臭氧监控仪检测臭氧浓度后，臭氧发生器所产生的臭氧经涡街流量计和总管压力变送器检测总流量及压力后进入接触氧化踏。臭氧发生器在高频高压电场内，部分氧气（O2）电离成臭氧（O3），产品气体为臭氧化气体，经流量、压力调节阀调节和流量计、压力变送器及温度变送器检测流量、压力、温度，臭氧发生器所产生的臭氧经流量计和总管压力变送器检测总流量及压力后被射流器高效的吸气功能，把臭氧吸入水里，配合高效混合气液混，臭氧吸收效率70%。目前在世界范围内,纯净水、天然水（山泉水、矿泉水、地下水等经过过滤等工序制成），已普遍采用臭氧消毒。在自来水臭氧净化应用时,国际常规标准为0.4ppm的溶解度值保持4分钟,即CT值为1.6,我公司配备臭氧发生系统在水中可达到无菌，若将水制作为杀菌消毒水，建议做到≥0.8ppm。
臭氧装置包括臭氧源与气水混合装置两部分。臭氧发生器应提供足够浓度与产量的臭氧，混合装置以高效率使臭氧溶解在水中，即达到一定的臭氧溶解度。因此，一台好的臭氧发生器必须要有优良的气水混合装置，使臭氧能高效地和水混合，使水中的臭氧溶解度能满足完全杀菌。
几种常见的混合装置比较：
传统的曝气法
历史悠久的传统混合方法。（布气板法、鼓泡塔法同理）
运行方式---气水顺流、逆流或多级串联交迭逆顺流，连续运行或间断批量运行。优点：能耗较低。缺点：喷头堵塞时布气不均匀，混合差，需要大型空压机和昂贵的氧化反应塔。
著名的文丘里射流混合法
安全、高效的混合方法。
运行方式---气水强制混合。优点：投资少，混合好，接触时间短，经射流混合器后臭氧在水中的臭氧浓度可为曝气法的数倍。本公司生产的气水射流混合器采用坚固的耐臭氧PVDF材料加工成形，体积小，使用方便，而且配有单向阀。
气液强力混合腔
运行方式---充分利用水的紊流产生较大的负压，将臭氧吸入，在混合腔内产生涡流、旋转并相互碰撞。经实际使用证明，一级臭氧吸收率达90%以上，在相同臭氧发生系统的情况下，水中的臭氧溶解度为文丘里射流混合器的2倍左右。如利用本公司的SOZ-6G
臭氧发生系统处理2T水，水中的臭氧溶解度可达0.8--1.0mg/L以上。
气液强力混合腔外体采用304不锈钢制作，内腔采用316不锈钢和部分耐臭氧ABS材料制作，SSLW系列内腔采用不锈钢和耐臭氧PVDF材料制作，产品坚固耐用，无机械故障免维修，运行安装方便，为目前投资最少，混合效果最好的设备。
处理较大水量需定做。
气液混合泵
气液混合泵的吸入口可以利用负压作用吸入气体，高速旋转的泵叶轮将液体与气体混合搅拌，由于泵内的加压混合，气体与液体充分溶解，溶解效率高。一台气液混合泵即可进行气液吸引、混合、溶解并直接将高度溶解液送至使用点。但 需要气液混合罐、出水压力节等才能达到最佳效果，我公司的高浓度臭氧水机采用气液混合泵。