水处理中的紫外线和臭氧灭菌技术

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1、水处理中的紫外线和臭氧灭菌技术食品工业用水的灭菌，历来使用以含氯为主的杀菌剂和热杀菌方法。除此以外，还有臭氧处理法、紫外线照射法、膜（UF/MF）处理法等新的处理方法。这些方法各有优缺点，必须仔细研究各种方法的性质、适用范围和注意事项之后，再根据具体条件灵活运用。一.食品工业用水处理过程中的臭氧所使用的水质必须符合饮用水标准。有的必须在水质极限浓度标准备范围之内，甚至，根据用途的要求需达到无菌纯水，由于食品工业最终成品的种类和工厂的规模不同，情况也是各种各样的。臭氧是强氧化剂。臭氧处理法是利用臭氧分

2、解时，生成的新生态氧的氧化作用和分解能力。臭氧处理法，除了灭菌作用以外，还有脱色、去臭，使难分解的物质变成容易分解的物质，絮凝作用的改善和提高净化能力等。因此，在工厂用水和处理方面，臭氧的应用范围很广，既可以用于处理原水系，生产用水，也可以处理排水，但是，作为生产用水使用的杀菌手段，臭氧处理法的复合作用，在有的场合也并不受欢迎。水的紫外线照射灭菌法不是在水中新加入任何不纯物，也不是使被处理的水发生任何化学变化，而是在极短的时间内存其设备之内完成灭菌过程。因此，紫外线杀菌方法大多适用于清洁的生产用水灭

3、菌。在仪器工厂用水的微生物控制方面，与制品的质量恶化、腐败有关的菌种有芽孢菌属的一般细菌，野生酵母类、丝状菌类等。二.臭氧灭菌法1.臭氧的灭菌机制和灭菌特性臭氧分解生成氧和新生态氧。此种新生态氧作用于细菌和病毒等的细胞壁和细胞膜，反应在脂质（类脂化合物）的双键。在进行这一作用时，细胞膜被破坏，而且酵素被破坏，从而达到灭菌的效果。对于芽孢杆（Bacillus）菌细菌孢子，用浓度0.3～0.5mg/L的臭氧灭菌剂即可达到灭菌效果。乳酸菌对臭氧的抵抗力很弱。据报告，初始菌数2.3～5.6×109/mL，经

4、臭氧处理30秒种，细菌大多数死去。臭氧的杀菌效果，因微生物种类的不同而有很大差异，这是由于的细胞壁或细胞膜的差异迁成的。用臭氧处理芽杆菌属的细菌孢子和酵母，需要较长时间，但是，若增加臭氧浓度可使反应时间适当的缩短。在实际使用过程中，可根据菌种确定臭氧的浓度和选定接触反应时间。按饮用水标准进行的臭氧灭菌法，接触反应时间性为5～8分种，臭氧发生器出口处的臭氧浓度为0.4mg/L以上（注入率为2～3mg/L），大多数实例以上述条件为运行管理目标。如果在同样的系统内，将臭氧的注入率增加至5mg/L，根据实验

5、结果，经过此种处理的水，一般来说，细菌是不能存活的。2.水的臭氧灭菌方法，不仅是一个灭菌装置，而应视为一个灭菌系统为了建立这样一个系统，须注意如下事项。A)选用具有稳定的臭氧生产能力的臭氧发生机。近年来，臭氧发生机的开发研制和技术水平显著提高。市场上出售的臭氧发生器，各种类型都有，如无声放电式玻璃管式，同极板式，陶瓷表面放电式等。从15g/h的小型机到40kg/h的大型机，均可于供臭氧原料的PSA制氧机配套，形成系列化产品。B)臭氧原料的精制：除了借助荧光灯制造臭氧或冷藏库使用的小型臭氧机外，对于工

6、业规模臭氧发生机，作为臭氧原料的空气精制处理，除尘、除湿是非常重要的。一般来说：用无声放电臭氧发生机产生臭氧的浓度，以空气为原料时为1～3%，以氧为原料时，为2～6%，如果这个精制处理过程不充分，那么，不仅臭氧的生产效率低，而且原料中的不纯物原封不动地，一部分以氮氧化物形式进入臭氧处理水系统。用于食品制造的生产用水的臭氧杀菌方法，最好采用纯氧或PSA制氧机来供给臭氧原料。C)水和臭氧的接触反应时间：臭氧注入量和接触反应时间，要根据作为杀菌对象的微生物的种类及目标灭菌率而定。这涉及建造费用的因素。D)

7、臭氧浓度的管理：为了使臭氧灭菌过程可靠的进行，监测臭氧注入浓度和臭氧溶解度是很重要的，要将他们控制在一个合适的范围内。现在，除了高精度的连续式臭氧浓度测定器，价格低廉的手提式测定器也已研制出来，所以定期进行臭氧浓度测试，并采取补救措施也是必要的。在水的灭菌过程中，不可避免地要将臭氧排到系统之外，所以必须进行除害处理，使排出的臭氧量在允许浓度之下。三.紫外线照射杀菌法1.紫外线杀菌机理和处理特性波长200～290mm的紫外线，可透过细菌或病毒的细胞膜对控制着遗传现象和生物机能核酸（DNA）造成损伤，使

8、它失去繁殖能力，从而达到杀菌的目地。核酸（DNA）对于波长250～260mm的紫外线，有特别容易吸收的倾向。这就是为什么这种波长的紫外线杀菌能力最强的缘故。按照要杀灭的微生物所需的紫外线照射量进行杀菌处理，而又不使水质发生任何变化，在极短时间内进行瞬间灭菌，效果良好。而且，这种处理是在直管流通型的装置内完成。在紫外线杀菌方面，杀菌能力的大小以相对于处理水时的紫外线照射量mw?s/cm2（紫外线照射强度[mw/cm2×时间]）来表示。紫外线照射击量的大小与杀菌率的大小有