一、概（gài）述

目前，在（zài）我國瓶裝飲用水市場上，主要有礦泉水和純淨水兩種飲用水。在飲料市場上，各（gè）種飲料的（de）主要成分均為水，稱為飲料用水。在此，就礦泉水和純淨水兩種飲用水及飲（yǐn）料用水的消毒殺菌工藝做以概述。

在水質處理過程中，大部分微生物已被去除，但即使是采用微濾、超濾等方法處（chù）理水時，水中的細菌物質也不能全被去除。而（ér）一般的水（shuǐ）質處理（lǐ）方法更（gèng）不能（néng）除盡微生物。為確保產（chǎn）品在保質期內合格，保證消費者的健康，在製造飲料，特別是製（zhì）造碳酸飲料、礦泉水、純淨水以及包裝後不再進行二次滅菌的果汁飲料時，必須對水進行消毒處理，並要注（zhù）意貯罐、管道、閥門等衛生狀態，防止對水產生二次汙染。

水消（xiāo）毒的目的是殺滅水中的致病（bìng）菌，並使（shǐ）水中的（de）細菌含量符合規定標準。常用的水消毒方法是氯（lǜ）消毒、紫（zǐ）外消毒和臭氧消毒。

二、消毒原（yuán）理

氯消（xiāo）毒包括液氯、漂白粉、次氯酸鈉、氯胺。其消毒原理是氯在水中會產生如下反應：

Cl2 + H2O → HCl + HOCl → 2H+ + Cl- + OCl-

反應生成（chéng）的次氯酸具有很強的穿透力，能迅速穿過微生物的細胞膜，進入微生物體內，破壞微生物體內的係統使之失去的活力而致死。另（lìng）一方麵，次氯（lǜ）酸性質很不穩定，即容易放出新生態（tài）氧[O]，新生態氧與銨鹽、硫化氫、氧化亞鐵、亞硝酸鹽（yán）以及有（yǒu）機物腐敗後產生的物質相結合，對水中有機物和一些無機物等起氧化作用，從（cóng）而抑製了依靠這些物質為營養的大部分微（wēi）生物的生長（zhǎng），因此一般（bān）認為次氯酸具有主要的滅菌（jun1）作用。而（ér）反應中生成的次氯酸根殺菌力較弱，不具有次氯酸穿透微生物細胞膜的（de）能力，因（yīn）此其消毒作用遠低於次氯酸。

紫外線消毒的原理是紫外線的光譜波長在490nm -140nm範圍內具有殺菌（jun1）能（néng）力。微生物受（shòu）到紫外線照射後，氣（qì）體內的核蛋白質會因吸收紫外線（xiàn）光譜能量而變性，引起新陳代謝障礙，從而喪失繁殖能（néng）力。當（dāng）照射劑量（liàng）增大一（yī）定量時，微生物細胞被破壞致死（sǐ）。紫外線對（duì）澄清透（tòu）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（shuǐ）中發生氧化還原反應，產（chǎn）生氧化能力極強的單原子氧（O）和羥基（OH），瞬間分解（jiě）水中的（de）有（yǒu）機物質、細菌和微生物。羥基（OH）是強氧化劑、催化劑，可使有機物發生連鎖反應，反應十分（fèn）迅速。羥基（OH）對各種致病微生（shēng）物有極強的殺滅（miè）作用。單原子氧（O）也具有強氧化能力，對（duì）頑強的微（wēi）生物如（rú）病毒、芽孢等有強（qiáng）大的殺傷力。

三（sān）、比較

自來水等飲用水在我國目前普遍使用氯劑消毒。而使用氯法有嚴重的二次汙染問題存在。1973年起，荷蘭、加拿（ná）大、美國等國（guó）相繼發現用氯消毒後的（de）自來水中會產生鹵代有機物（氯（lǜ）仿、氯胺等），經動物實驗證明（míng）有致癌危險。況且氯消毒易受溫度和PH值影響。餘氯還會影響飲用水的口感，特別對於飲料用水，餘氯會使碳酸飲料等飲料製品產（chǎn）生氯的臭味（wèi），並使飲（yǐn）料中的色素發生氧化，影響產品質量。

采用紫外消（xiāo）毒時，不同的對（duì）像菌致死（sǐ）所需的照射能量（liàng）差異較（jiào）大，另一方麵原水水（shuǐ）質對紫外殺（shā）菌效果也有影響，紫外線因在水中的（de）穿透能（néng）力有限而難以達到理想效果（guǒ）。而且紫外消毒不能像餘氯那樣維持消毒效（xiào）果。

臭氧具有比氯更強的氧化消毒能（néng）力，不但可以較徹底地殺菌消毒，而且可以（yǐ）降解水中含有（yǒu）的有害成分和去除重金屬離子以及多種有機物等雜質，如鐵、錳（měng）、硫化物、苯、酚、有機磷、有（yǒu）機（jī）氯、氰化物等，還可以使水除臭脫色，從而達到淨化水的目的（de）。臭氧適應能力強，受（shòu）水（shuǐ）溫、PH值影響較（jiào）小。臭氧適應範圍廣，不受菌種限（xiàn）製（zhì），殺（shā）菌效果（guǒ）比（bǐ）氯消毒和紫外消毒效果好。與氯不同的是殘餘臭氧可以自行分解為氧氣，不會產生二次汙染。臭（chòu）氧處理後的水無色（sè）無臭，口感（gǎn）好，能改善飲用水品質。

故此，為了提高瓶裝飲用水的質量和延長保質期，國際瓶裝水協會（IBWA）建（jiàn）議采用臭氧處理。在（zài）臭氧處理前，瓶裝水一般用反滲透、納濾、超濾去除（chú）天然水中99%的有機物，降低臭氧的用量。

五、臭氧消（xiāo）毒係統的（de）參數選擇

1. 消毒係統（tǒng）設計參數的選擇

臭氧（yǎng）投加量（liàng）為（wéi）1-5mg/L , 接觸（chù）時間為4-10min，保持0.1-1mg/L剩餘臭氧濃度。

2．主要（yào）設備的選擇

a．臭氧發生器

臭氧發生（shēng）器的產量應根據設計流量及臭氧投加量來確（què）定。

W = 0.001×Q×P

W --- 臭氧發（fā）生器的產量（liàng）（g/h）

Q --- 設計水（shuǐ）量（L/h）

P --- 臭氧投加量，一般采用1-5mg/L

0.001 --- 單位（wèi）換算係數

b．接觸氧化罐（guàn）

接觸氧化罐的尺寸應根據設計流量及流速來確（què）定。

S = Q/V

S --- 罐體截麵積（m2）

V --- 流速，一般采用8-10m/h

D = （4S/3.14）1/2

D --- 罐體直徑（m）

罐體高度的確定：

H = V×t + 0.2

H--- 罐體高度（m）

t --- 接觸時間，一（yī）般采用4-10min

0.2 --- 布（bù）水空間高度（m）

六、安裝運行

臭氧發生器（qì）一般采用噴射投加方式，即全部或部分水流與臭（chòu）氧通過噴射器混合後進入接（jiē）觸反應罐。連接水路和氣路。保持臭（chòu）氧發生器進（jìn）氣口與大（dà）氣（qì）相通。開啟水泵。調節進（jìn）水閥門（mén），調氣量開（kāi）關在*大位置。調節水射器旁（páng）的（de）水壓（yā）調節閥，使臭氧發生（shēng）器進氣口與氣瓶連接，調節（jiē）氣瓶減壓閥。接好電源線，按電源（yuán）開關，調功率調節開關至*大。工作（zuò）20分鍾後，用（yòng）水中臭氧濃度檢測（cè）儀（yí）檢查出水口臭氧（yǎng）濃度，應約為0.4mg/L。

七、設計舉例

某純淨水廠消毒工藝設計流量為10m3/h，選擇臭氧發生器（qì）及接觸氧化罐。

解：設臭氧投加（jiā）量（liàng）為2mg/L，則

W = 0.001×Q×P = 0.001×10×1000×2 = 20g/h

設罐（guàn）內流速為10m/h

S = Q/V = 10/10 = 1m

D = （4×1/3.14）1/2 = 1.13 m

取罐體直徑為1.15m。

H = V×t + 0.2 = 10×10/60 + 0.2 = 1.87m

取罐體高度為1.90m。

即罐體尺寸為（wéi）D×H =φ1150×1900（mm）