臭氧殺菌在飲用純凈水生產(chǎn)中的應用

摘 要 本文以飲用純凈水生產(chǎn)為例, 對臭氧的殺菌消毒作用進行了較系統(tǒng)的分析, 探討了影響生產(chǎn)的各種因素, 對實際生產(chǎn)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(chǎn)中, 殺菌消毒是保證產(chǎn)品衛(wèi)生質(zhì)量致關重要的一個環(huán)節(jié)。純凈水生產(chǎn)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(yè)中使用廠家逐漸減少。而新建廠家多采用臭氧殺菌法。 

一、 臭氧的產(chǎn)生方法 

    目前各種飲用純凈水和礦泉水的生產(chǎn)廠家所使用的臭氧發(fā)生器主要有二種: 一種是以空氣為氣源, 空氣經(jīng)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(huán)境中, 空氣中部分氧分子激發(fā)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。該法的主要缺點是會伴隨生成氮氧化物產(chǎn)生異味且噪聲大。另一種是以純氧作氣源, 經(jīng)硅膠干燥后進入放電管中, 產(chǎn)生臭氧氣體, 氧氣源發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧濃度高、純凈、無噪聲,并能克服空氣源發(fā)生器使用一段時間后易使處理水產(chǎn)生異味的缺點。（推薦：廣佳環(huán)制氧臭氧一體機，自帶氧氣源，無需外接氧氣瓶。） 

二、 臭氧與純凈水的混合方式 

    傳統(tǒng)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(nèi)可以充填一些填料, 以增加其傳質(zhì)系數(shù), 提高臭氧的濃度。另一種混合方式是: 產(chǎn)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(zhì)系數(shù)高, 水中臭氧濃度高, 占地面積小等優(yōu)點, 比較適合于以氧氣作氣源的設備。 

    如今臭氧混合第四代產(chǎn)品：混合機。因傳統(tǒng)混合方法效率低，導致臭氧系列設備大量浪費．因而臭氧混合效率是臭氧水系統(tǒng)關鍵設備．佳環(huán)臭氧系列臭氧水混合泵是在吸取國外技術基礎上，自己研發(fā)的系列產(chǎn)品．是全球首家在中國市場推出的低產(chǎn)量和高產(chǎn)量混合泵．混合效率是水射器的３－５倍．且管路采用衛(wèi)生級不銹鋼管件，耐壓力、耐腐蝕，符合QS認證需求。 

三、 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(chǎn)飲用純凈水企業(yè)的工藝流程有較高的要求。有些生產(chǎn)企業(yè)的工藝流程和生產(chǎn)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(jīng)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(nèi)的混合主要是以對流方式混合的, 塔內(nèi)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(nèi)的水位。因各種原因造成生產(chǎn)停止, 繼續(xù)生產(chǎn)前必須將罐內(nèi)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(nèi)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(jīng)過離心泵后, 臭氧濃度只有1.1mg/L, 顯然經(jīng)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。 

四、 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(chǎn)中, 灌入桶或瓶內(nèi)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(chǎn)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(fā)生器中的關鍵部件是放電管, 放電管的效率高, 產(chǎn)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(jīng)過嚴格的除水除油(由空壓機帶入) 處理, 也即在生產(chǎn)上必須不定期對氣體的預處理系統(tǒng)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(fā)現(xiàn)問題及時處理。 

五、 結 論

    在飲用純凈水生產(chǎn)中, 盡管經(jīng)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(xiàn)衛(wèi)生質(zhì)量問題的可能性。