臭氧在纯净水生产中的杀菌应用

TONGLIN
臭氧杀菌在饮用纯净水生产中的应用
同林写在前面：根据很新的国家标准GB28232-2011的规定：对生活饮用水的消毒，臭氧与水接触至少12min出厂，消毒后的水中臭氧残留量≤0.3mg/L。微生物指标符合GB5749的要求。
摘 要 本文以饮用纯净水生产为例,对臭氧的杀菌消毒作用进行了较系统的分析,探讨了影响生产的各种因素,对实际生产起到一定的指导作用。
关键词:纯净水,臭氧,杀菌消毒近几年来,饮用纯净水的市场越来越大。在饮用纯净水的生产中,杀菌消毒是保证产品卫生质量致关重要的一个环节。
纯净水生产中采用的杀菌方式主要有两种:一种是紫外线杀菌,另一种是臭氧杀菌。紫外线杀菌由于其杀菌强度较弱,无滞后杀菌作用。目前,在该行业中使用厂家逐渐减少。而新建厂家多采用臭氧杀菌法。
 1 臭氧的产生方法 目前各种饮用纯净水和矿泉水的生产厂家所使用的臭氧发生器主要有二种:一种是以空气为气源,空气经压缩、冷凝、过滤、干燥等预处理净化后,进入高压放电管,在高压放电环境中,空气中部分氧分子激发分解成氧原子,氧原子与氧原子(或氧原子与氧分子)结合生成臭氧。该法的主要缺点是噪音大。另一种是以纯氧作气源,经硅胶干燥后进入放电管中,产生臭氧气体,氧气源发生器产生的臭氧浓度高、纯净、无噪声,并能克服空气源发生器使用一段时间后易使处理水产生异味的缺点。缺点是需要经常更换氧气钢瓶。[北京同林专家表示：现在纯净水生产中，臭氧发生器更多使用制氧机产生臭氧，无需再更换氧气钢瓶]
2 臭氧与纯净水的混合方式 臭氧与纯净水的混合方式有两种:一种是塔式混合,臭氧在臭氧-水混合塔中与水混合形成灌装水。塔内可以充填一些填料,以增加其传质系数,提高臭氧的浓度。另一种混合方式是:产生的臭氧先进入-水射器(文丘里管),然后在一固定螺旋混合器中与水在湍流下充分混合。该方法具有传质系数高,水中臭氧浓度高,占地面积小等优点,比较适合于以氧气作气源的设备。
 3 臭氧与水混合后到灌装前的控制 臭氧与纯净水混合后在水中的半衰期主要取决于水温,水温高则半衰期短;水温低则半衰期长。一般在15～40min之间。这就对生产饮用纯净水企业的工艺流程有较高的要求。有些生产企业的工艺流程和生产控制不尽合理,是造成灌装水臭氧浓度较低的原因。如:臭氧与纯净水混合后,还经过过滤装置,然后再进入储存罐等,停留时间过长,通常有10～20min,造成臭氧浓度不必要降低。采用混合塔将臭氧与饮用纯净水混合时,臭氧与水在塔内的混合主要是以对流方式混合的,塔内水位太低,造成对流时间不够,从而臭氧浓度偏低。因此,采用塔式混合时,要控制好塔内的水位。因各种原因造成生产停止,继续生产前必须将罐内的臭氧混合水排放干净。灌装用水必须是新鲜的臭氧混合水。特别是在夏季,若臭氧混合水在罐内的停留时间较长,水中臭氧含量就会明显下降,这样的水无法对包装材料起到有效的杀菌作用。有些厂家在臭氧与水混合后,用泵泵入储存罐,储存罐后再用泵泵到灌装机中,两次使用泵输送。我们曾做过试验,若泵前的臭氧水浓度为1.7mg/L,经过离心泵后,臭氧浓度只有1.1mg/L,显然经过离心泵后水中臭氧含量下降了许多。究其原因,可能是在强离心力作用下,臭氧又从水中分离出来了。因此,臭氧与纯净水混合后,应该减少泵的使用。同时缩短臭氧水在灌体和管路中的停留时间。解决方法:可将汽水分离罐与罐装前的高位储存罐合二为一,将汽水分离罐的高度增加,即可达到目的。
4 臭氧的灭菌效果及其影响因素
臭氧与水混合后形成的臭氧水溶液具有很强的杀菌作用,它能够迅速广泛地杀灭多种微生物和致病菌,当其浓度达到2mg/L时,作用1min,即可将大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、细菌的芽孢、黑曲霉、酵母等微生物杀死。实际生产中,灌入桶或瓶内的臭氧水浓度应该在0.5mg/L以上,否则无法保证杀死包装材料上残留的微生物,很可能会造成这样的结果:产品入库检验时,由于低浓度臭氧的抑菌作用,活菌的检出率较低,但放置一周后,由于细菌的生长繁殖,复检时的检出率可能会很高。
臭氧的杀菌效果主要取决于水中臭氧的含量。水中臭氧的含量越高,杀菌的效果越佳。而水中臭氧的浓度又取决于进入水中的臭氧气体浓度、水温和臭氧在水中的分散程度。当通入的臭氧气体浓度越高,水温越低,臭氧在水中的分散程度越高。臭氧与水的混合越充分,水中臭氧含量越高,杀菌效果自然越好。
另外臭氧发生器中的关键部件是放电管,放电管的效率高,产生的臭氧气体浓度高,在实际使用过程中,若进入放电管中的气体含有水份和油污,会大大降低放电管的工作效率。因此,进入放电管中的压缩空气或氧气必须经过严格的除水除油(由空压机带入)处理,也即在生产上必须不定期对气体的预处理系统进行检验,也可从每天测定的臭氧水中臭氧的含量结果进行分析,发现问题及时处理。
5 结论
在饮用纯净水生产中,尽管经反渗透装置处理的水是基本无菌的,但作为包装材料的瓶(桶)和盖会或多或少带入一部分杂菌,纯净水本身没有抵御杂菌的能力,必须利用臭氧的特性,使水中臭氧浓度达到0.5mg/L以上,才能对包装材料有好的滞后杀菌效果,以大大减少出现卫生质量问题的可能性。
北京同林臭氧表示：本篇文章是1999年的文章，臭氧行业经过多年发展，臭氧设备和应用已经有了突飞猛进的发展，文中有些内容已经过时，但是该文对臭氧在纯净水中的应用首次做了详细的阐述，做出了积极的探索，为臭氧在纯净水中的快速应用做出了贡献。作为臭氧行业的开拓者，北京同林对作者深表感谢。