一、概述

目前，在我國(guó)瓶裝飲用水市場(chǎng)上，主要有礦泉水和純凈水兩種飲用水。在飲料市場(chǎng)上，各種飲料的主要成分均為水，稱為飲料用水。在此，就礦泉水和純凈水兩種飲用水及飲料用水的消毒殺菌工藝做以概述。
    在水質(zhì)處理過程中，大部分微生物已被去除，但即使是采用微濾、超濾等方法處理水時(shí)，水中的細(xì)菌物質(zhì)也不能完全被去除。而一般的水質(zhì)處理方法更不能除盡微生物，為確保產(chǎn)品在保質(zhì)期內(nèi)合格，保證消費(fèi)者的健康，在制造飲料時(shí)，特別是制造碳酸飲料、礦泉水、純凈水以及包裝后不再進(jìn)行二次滅菌的果汁飲料時(shí)，必須對(duì)水進(jìn)行消毒處理，并要注意貯罐、管道、閥門等衛(wèi)生狀態(tài)，防止對(duì)水產(chǎn)生二次污染。
    水消毒的目的是殺滅水中的致病菌，并使水中的細(xì)菌含量符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。常用的水消毒方法是氯消毒、紫外消毒和臭氧消毒。
二、消毒原理

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

Cl 2 + H 2 O → HCl + HOCl → 2H+ + Cl- + Ocl-

反應(yīng)生成的次氯酸具有很強(qiáng)的穿透力，能迅速穿過微生物的細(xì)胞膜，進(jìn)入微生物體內(nèi)，破壞微生物體內(nèi)的系統(tǒng)，使之失去的活力而致死。另一方面，次氯酸性質(zhì)很不穩(wěn)定，即容易放出新生態(tài)氧 [O] ，新生態(tài)氧與銨鹽、硫化氫、氧化亞鐵、亞硝酸鹽以及有機(jī)物腐敗后產(chǎn)生的物質(zhì)相結(jié)合，對(duì)水中有機(jī)物和一些無機(jī)物等起氧化作用，從而抑制酸根殺菌力較弱，不具有次氯酸穿透微生物細(xì)胞膜的能力，因此其消毒作用遠(yuǎn)低于次氯酸。
   紫外線消毒的原理是紫外線的光譜波長(zhǎng)在 490nm -140nm 范圍內(nèi)具有殺菌能力。微生物受到紫外線照射后，氣體內(nèi)的核蛋白質(zhì)會(huì)因吸收紫外線光譜能量而變性，引起新陳代謝障礙，從而喪失繁殖能力。當(dāng)照射劑量增大一定量時(shí)，微生物細(xì)胞被破壞致死。紫外線對(duì)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發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的單原子氧（ O ）和羥基（ OH ），瞬間分解水中的有機(jī)物質(zhì)、細(xì)菌和微生物。羥基（ OH ）是強(qiáng)氧化劑、催化劑，可使有機(jī)物發(fā)生連鎖反應(yīng)，反應(yīng)十分迅速。羥基（ OH ）對(duì)各種致病微生物有極強(qiáng)的殺滅作用。單原子氧（ O ）也具有強(qiáng)氧化能力，對(duì)頑強(qiáng)的微生物如病毒、芽胞等有強(qiáng)大的殺傷力。
三、比較
    自來水等飲用水在我國(guó)目前普遍使用氯劑消毒。而使用氯消毒方法有嚴(yán)重的二次污染問題存在。 1973 年起，荷蘭、加拿大、美國(guó)等國(guó)相繼發(fā)現(xiàn)用氯消毒后的自來水中會(huì)產(chǎn)生鹵代有機(jī)物（氯仿、氯胺等），經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明有致癌危險(xiǎn)，而且氯消毒易受溫度和 PH 值影響。氯消毒還會(huì)影響飲用水的口感（特別對(duì)飲料用水），氯消毒會(huì)使碳酸飲料等飲料制品產(chǎn)生氯的臭味，并使飲料中的 95 精、色素發(fā)生氧化，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
    采用紫外消毒時(shí)，不同的對(duì)象均致死所需的照射能量差異較大，另一方面原水水質(zhì)對(duì)紫外殺菌效果也有影響，紫外線因在水中的穿透能力有限而難以達(dá)到理想效果。而且紫外消毒不能像氯消毒方法那樣維持消毒效果。
    臭氧具有比氯消毒方法更強(qiáng)的氧化消毒能力，不但可以較徹底地殺菌消毒，而且可以降解水中含有的有害成分和去除重金屬離子以及多種有機(jī)物等雜質(zhì)，如鐵、錳、硫化物、苯、醛、有機(jī)磷、有機(jī)氯、氰化物等，還可以使水除臭脫色，從而達(dá)到凈化水的目的。臭氧適應(yīng)能力強(qiáng)，受水溫、 PH 值影響較小。臭氧適應(yīng)范圍廣，不受菌種限制，殺菌效果比氯消毒和紫外消毒效果好。與氯不同的是殘余臭氧可以自行分解為氧氣，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。臭氧處理后的水無色無臭，口感好，能改善飲用水品質(zhì)。
    故此，為了提高瓶裝飲用水的質(zhì)量和延長(zhǎng)保質(zhì)期，國(guó)際瓶裝水協(xié)會(huì)（ IBWA ）建議采用臭氧處理。在臭氧處理前，瓶裝水一般用反滲透、納濾、超濾去除天然水中 99% 的有機(jī)物，降低臭氧的用量。
四、臭氧消毒系統(tǒng)的叁數(shù)選擇
1. 消毒系統(tǒng)設(shè)計(jì)叁數(shù)的選擇
臭氧投加量為 1-5mg / L , 接觸時(shí)間為 4-10min ，保持 0.1-1mg / L 剩余臭氧濃度。
2. 主要設(shè)備的選擇
a ．臭氧發(fā)生器
臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)流量及臭氧投加量來確定。

W = 0.001×Q×P
W --- 臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量（ g / h ）
Q --- 設(shè)計(jì)水量（ L / h ）
P --- 臭氧投加量，一般采用 1-5 mg / L
0.001 --- 單位換算系數(shù)
b. 接觸氧化罐
接觸氧化罐的尺寸應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)流量及流速來確定。
S = Q / V
S --- 罐體截面積（ m2 ）

V --- 流速，一般采用 8-10m / h

?D =
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(shí)間，一般采用 4-10min
0.2 --- 布水空間高度（ m ）
五、安裝運(yùn)行
    臭氧發(fā)生器一般采用噴射投加方式，即全部或部分水流與臭氧通過噴射器混合后進(jìn)入接觸反應(yīng)罐。連接水路和氣路，保持臭氧發(fā)生器進(jìn)氣口與大氣相通。開啟水泵，調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門，調(diào)氣量開關(guān)在最大位置。調(diào)節(jié)水射器旁的水壓調(diào)節(jié)閥，使臭氧發(fā)生器進(jìn)氣口與氣瓶連接，調(diào)節(jié)氣瓶減壓閥。接好電源線，按電源開關(guān)，調(diào)功率調(diào)節(jié)開關(guān)至最大。工作 20 分鐘后，用水中臭氧濃度檢測(cè)儀檢查出水口臭氧濃度，應(yīng)約為 0.4mg/L 。
六、設(shè)計(jì)舉例
某純凈水廠消毒工藝設(shè)計(jì)流量為 10m3 / h ，選擇臭氧發(fā)生器及接觸氧化罐。
解：設(shè)臭氧投加量為 2mg / L ，則
W = 0.001×Q×P
= 0.001×10×1000×2 = 20g / h
設(shè)罐內(nèi)流速為 10m / h ，
S = Q / V

= 10 / 10 = 1m D = = = 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 D×H =φ1150×1900 （ mm ）