一、概述

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。在此，就矿泉水和纯净水两种饮用水及饮料用水的消毒杀菌工艺做以概述。

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完

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

料时，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。

二、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：

Cl 2 + H 2 O → 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

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、芽胞等

有强大的杀伤力。

三、比较

自来水等饮用水在我国目前普遍使用氯剂消毒。而使用氯消毒方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，

而且氯消毒易受温度和 PH 值影响。氯消毒还会影响饮用水的口感（特别对饮料用水），氯消毒会使碳酸饮料等饮料

制品产生氯的臭味，并使饮料中的 95 精、色素发生氧化，影响产品质量。

采用紫外消毒时，不同的对象均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氯消毒方法那样维持消毒效果。

臭氧具有比氯消毒方法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、醛、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。

四、工艺流程

五、臭氧消毒系统的叁数选择

1. 消毒系统设计叁数的选择

臭氧投加量为 1-5mg / L , 接触时间为 4-10min ，保持 0.1-1mg / L 剩余臭氧浓度。

2. 主要设备的选择

a ．臭氧发生器

臭氧发生器的产量应根据设计流量及臭氧投加量来确定。

W = 0.001×Q×P

W --- 臭氧发生器的产量（ g / h ）

Q --- 设计水量（ L / h ）

P --- 臭氧投加量，一般采用 1-5 mg / L

0.001 --- 单位换算系数

b. 接触氧化罐

接触氧化罐的尺寸应根据设计流量及流速来确定。

S = Q / V

S --- 罐体截面积（ m2 ）

V --- 流速，一般采用 8-10m / h

D =

D --- 罐体直径（ m ）

罐体高度的确定：

H = V×t + 0.2

H--- 罐体高度（ m ）

t --- 接触时间，一般采用 4-10min

0.2 --- 布水空间高度（ m ）

六、安装运行

臭氧发生器一般采用喷射投加方式，即全部或部分水流与臭氧通过喷射器混合后进入接触反应罐。连接水路和气路，

保持臭氧发生器进气口与大气相通。开启水泵，调节进水阀门，调气量开关在最大位置。调节水射器旁的水压调节阀，

使臭氧发生器进气口与气瓶连接，调节气瓶减压阀。接好电源线，按电源开关，调功率调节开关至最大。工作 20

分钟后，用水中臭氧浓度检测仪检查出水口臭氧浓度，应约为 0.4mg/L 。