瓶装水菌落总数超标用臭氧杀菌消毒

                        2021-11-16 09:56:48| 发布者: 佳环

                        桶装水、天然矿泉水生产最容易出现且最难控制的问题就是微生物污染问题、耗氧量、游离氯、溴酸盐、亚硝酸盐等质量问题。尽管国家标准中允许存在一定量的细菌,但实践证明,凡初...

                        桶装水、天然矿泉水生产最容易出现且最难控制的问题就是微生物污染问题、耗氧量、游离氯、溴酸盐、亚硝酸盐等质量问题。尽管国家标准中允许存在一定量的细菌,但实践证明,凡初检有少量细菌存在但符合饮用卫生标准的矿泉水产品很难在保质期内保存,其次在其它理化指标上都达不到理想的国标品质要求

                        桶装水、矿泉水的微生物污染主要包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、霉菌、厌氧菌、粪链球菌、铜绿假单胞菌和产气荚膜梭菌、放线菌的污染,细菌可将矿泉水、纯净水中的硝酸盐转化成亚硝酸盐,如果不用臭氧消毒,细菌就会超标,其他东西无法取代臭氧,臭氧用在饮用水行业已经过百年,不用臭氧消毒,这些细菌无法消灭,社会发展这么多年,要取代臭氧消毒暂时还做不到,臭氧没有二次污染,直接还原氧气。如果不用臭氧消毒,水中的霉菌和放线菌的菌丝体可形成白色丝状漂浮物、白色絮状物,这一问题就会困扰着许多矿泉水、桶装水企业。许多水企业不知道改怎么办,没有用过臭氧消毒的企业,细菌都超标!如果还在怀疑臭氧消毒的效果,那就不用开水厂了。

                         

                        纯净水生产工艺常用到的消毒剂为何达不到高效品质:

                        1)二氧化氯:  

                        (一) 物理性质:

                         ①、二氧化氯ClO2摩尔质量为67.453g/mol常温下是黄绿色或橘红色气体,ClO2蒸气在外观和味道上酷似氯气,有窒息性臭味,当溶液中ClO2浓度高于30%或空气中大于10%,易发生 低水平爆炸,在有机蒸气条件下,这种爆炸可能变得强烈  

                         ②、二氧化氯不稳定、受热或遇光易分解成氧和氯   

                         ③、二氧化氯气体易溶于水,其溶解度约是Cl2的5倍,溶解中形成黄绿色的溶液,具有与Cl2近似的辛辣的刺激性气味 

                        (二) 化学性质:

                         ①  二氧化氯系一强氧化剂,其有效氯是氯气的2.6倍,与很多物质都能发生强烈反应,二氧化氯腐蚀性很强  

                         ② 二氧化氯能与很多无机和有机污染物发生氧化反应其中包括铁、锰、硫化物、氰化物和含氮化物等无机物以及酚类、有机硫化物、多环芳烃、胺类、不饱和化合物、醇醛和碳水化物以及氨基酸和农药等有机物反应

                        ③ 受温度影响明显:在2-30℃内测定亚硝酸盐和4-甲基酚的阿累尼乌斯图给出了很好的线性关系,每升高1℃其表现速率常数分别增加4%和7% 


                        二氧化氯被列入国家水厂生产的禁物。因此二氧化氯被市场淘汰!

                        2)臭氧  臭氧是一种高效杀菌消毒剂,其杀菌消毒能力在现有杀菌消毒剂中是最强的,是细菌的杀手。O3在自来水中的半衰期约为20min (20℃),是水中消毒的最好东西,没有二次污染

                         

                        臭氧特点: 

                        ①   臭氧对人没有毒,至今没有臭氧中毒事件

                        ②臭氧为强氧化剂,浓度越高对物品损坏越重,可使铜片出现绿色锈斑、橡胶老化,变色,弹性减低,以致变脆、断裂,使织物漂白褪色等。使用时应注意。

                        ③温度和湿度可影响臭氧的杀菌效果:臭氧作水的消毒时,0℃最好,温度越高,越有利于臭氧的分解,故杀菌效果越差加湿有利于臭氧的杀菌作用、要求湿度>60%,湿度越大杀菌效果越好。

                         

                                    水溶臭氧浓度与保持时间是杀菌的必要条件

                               军事医学科学院军队卫生研究所马义伦教授等经过对炭疽杆菌,枯草杆菌黑色变种进行臭氧处理试验,总结出杀菌动力学经验公式:

                        dN/dt=-KNtMCN

                                其中:  N:菌数  t:时间  C:水中臭氧浓度 m、n是t与c的指数  K:效率常数,也可表示细菌抗力。
                                由以上公式可以看出单位时间的灭菌量是与水中臭氧浓度及处理时间的若十次疗成止比,可见K与N在不变动的情况下要达到杀菌的目的,必须保证臭氧在水中浓度与一定的接触时间。

                           
                         2、保证水中臭氧浓度的必要性
                            要保证臭氧在水中的浓度需要很多条件,大致有水温、气压、气液的相对运动速度、臭氧气作用在液体表面的分压、臭氧气的表面积、水的粘度、密度、表面张力等,其中有些因素,如水温、气压、臭氧气作用在液体表面的分压至关重要。也有的,如水的密度、粘滞度、表面张力等,在某一具体条件下是不变的,就可以不予考虑,现将其中关系简单介绍如下:
                            气液两相间的传质强度取决于分子与湍流的扩散速度,可以用一般传质公式表示:
                                                          
                           u=dG/dt=KF·△C

                           
                         其中:  u:传质速度,可用在t时间内从气相传入液相的臭氧量G确定,即dG/dt。 K:传质系数,F:气相与液相的接触表面积,△C传质过程中的动力,可用臭氧在实际情况下与平衡时的浓度差决定(即水中臭氧浓度与臭氧源中臭氧浓度差别越大,传质速度越大)。
                            分析一般传质方程式可以知道,首先要使臭氧尽多地溶入水中,就要尽量加大臭氧与水的接触表面积F,而这是接触装置决定的。
                            其次,△C说明臭氧发生器的浓度越高,越有利于水对臭氧的吸收·
                            第三,传质系数K则与多种因素有关,K(总传质系数)为气相传质系数K气与液相传质系数K液之和,而臭氧属于低溶解度气体,K气可忽略不计.而根据亨利一道尔顿定律,K液是多种物理参数的复合函数。
                                                       
                           K液=f(T,P,u,w,p,ó)
                            其中臭氧溶解量与气体压力P成正比而与水温T成反比。
                            随着两相相对线速度的增大,气液两相接触表面积F及其更新速度也增大,但每个气泡与液体接触的时间会减小,因此从综合效果来看,气体-液体的相对线速度应维持在一个范围内较好.
                            液体的粘滞度u,密度p及气液间介面表面张力。的提高可使相间表面更新速度降低,并相应使K液减小,所以Km与u,p,o成反比,对于各种饮用水,此项可忽略不计。
                            在应用中,我们应关注温度、气压两个参数,而在设计接触装置时则应注意到水流、气流的相对速度,尤其是其中的温度,因为温度高了不但使水对臭氧的吸收效果下降,而且臭氧本身会因温度过高而分解。国内就曾发生过试图用臭氧处理70·℃的水温而没有取得任何效果的例证。
                            1894年梅尔费特(Mailfert)根据前人的实验报告求出以下臭氧在水中的浓度:

                        温度(摄氏度)

                        O

                        11.8 

                        15

                        19

                        27

                        40

                        55

                        60

                        溶解度(L气/L水)

                        0.64

                        0.5

                        O.456

                        0.381

                        O.27

                        0.112

                        O.031

                        O

                            这组数据大致里线性,而且表明臭氧在水中的溶解度大约是氧的lO-15倍。
                            威诺萨(venosa)与奥帕特金(Opatken)指出,决定臭氧(或任何气体)在某液体中的溶解度的基本关系式是亨利定律.即在一定温度下,任何气体溶解于已知体积的液体中的重量,将与该气体作用在液体上的分压成正比。
                            而且此定律可推导出结论:在标准温度与压力下,臭氧是氧溶解度的13倍。
                            从亨利定律可以得出结论:要提高臭氧在水中的溶解度,必须提高臭氧气在整个气源中分压,即提高臭氧源的浓度,如果臭氧源的浓度不够,处理时间再长,水中臭氧浓度也提不高(因已达到浓度平衡)。
                            从以上论述,可以得到结论:
                            1、为保证杀菌效果,必须保证水中臭氧的一定浓度与处理时间。
                            2、为保证水中臭氧的一定浓度就需保证:
                                a.臭氧源的浓度。
                                b.一定的气温。
                                c.水温不能过高。
                                d.投入水中臭氧气的比表面积尽量大,使臭氧与水的接触机会更多。
                            根据国内外应用经验一般水质的饮用水消毒处理参数推荐为:水溶臭氧浓度O.4mg/L,接触时间为4分钟,即CT值为1.6。臭氧投加量1-2mg/L,水温最好在25摄氏度以下。前苏联标准规定饮用水中臭氧浓度不低于O.3mg/L。我国瓶装水行业推荐灌装时瓶内水臭氧浓度0.3mg/L.

                        三、目前常用的三种接触装置与其效果

                            前节已提到接触装置的根本目的是保证臭氧在水中有尽量大的溶解度,为此,就需使臭氧气与水的接触面尽量大,有足够的接触时间,因而对接触装置的基本要求是:
                            1、能保证最优化的臭氧吸收效果。
                            2、接触装置工作时,工艺参数控制容易,工作稳定,安全性好。
                            3、能耗(搅拌或输送水、气所需动力)最低。
                            4、最小的体积下有最大的生产能力。
                            5、结构简单,用料便宜,制造与维修成本低。
                            一般常用的接触装置有三种:鼓泡塔或池:水射器(文丘里管)与固定螺旋混合器(单用或合用):搅拌器或螺旋泵:也有两种以上串联使用的,简介如下:
                            
                        l、鼓泡法:大型水处理用鼓泡池,小型水处理则常用鼓泡塔,它要求鼓泡器有小(几个微米到几十微米孔径)的孔径以增加臭氧的比表面积,而且要求孔径布气均匀,以使水、气全面接触,尤其是在鼓泡池中用多个布气器时,同时一般要求从水面到布气器表面,水深不小于4-5m,以利于气、水充分接触。
                            它的优点是:操作方便,可以很容易改变运行参数而不影响投加效果和工作的稳定,动力消耗少,鼓泡塔结构简单,维修方便。
                            但其体积过于庞大,池式占地面积大,塔式要求较高厂房成本较高。

                           
                         2、水射器(文丘里管)是利用高速水流在变径管道中流动造成的负压区吸入臭氧气,并形成湍流起到混合效果。
                            而在文丘里管后设置固定螺旋混合器则可进一步起搅拌水、气作用,在较长的距离内保持湍流状态以加强吸收。
                            这种装置由于混合时间很短,所以在其输出管道后常常还需加设贮水罐,以增加水、气接触时间,并使水流速降低以使尾气析出。
                            它的结构比鼓泡塔大大减小,生产成本低,但需加设水泵以保证水的喷射速度,而且工艺参数不易掌握,处理水量不能随意调节,否则将发生气、液两相分离,影响吸收效果。
                            
                        3、搅拌法:早期生产的搅拌器类似单缸洗衣机,只是电机上置、外筒做成多角型,利用搅拌造成的涡流使气泡打碎,溶入液体。此类搅拌法效果差,动力消耗大,比鼓泡法体积小但成本并不低,由于有机械运动及臭氧腐蚀,所以机器寿命低,维修费用高。
                            近年有涡轮泵上市,混合效果很好,而且体积小巧,工r艺参数操作容易,但结构复杂成本高,动力消耗大,维修复杂,在它的管路后而也需设置贮水罐。

                        四、臭氧浓度测试

                            由于臭氧是化学性质极不稳定的气体,收集并短时间内测量其在空气中及在水中的含量就成为比较困难的问题。如前所述,要保证臭氧对水的净化杀菌目的,需要控制种种参数,其中各项,只有臭氧浓度的量测是困难的。一些臭氧发生器生产厂家自己不会测试,也不知道自己的产品所产臭氧的浓度,更有个别厂家利用测试困难肆意夸大自己产品性能,造成极不好的影响,以至影响到人们对臭氧杀菌能力的信任。

                         


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