桶裝水、天然礦泉水生產(chǎn)最容易出現(xiàn)且最難控制的問題就是微生物污染問題、耗氧量、游離氯、溴酸鹽、亞硝酸鹽等質(zhì)量問題。盡管國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中允許存在一定量的細(xì)菌，但實(shí)踐證明，凡初檢有少量細(xì)菌存在但符合飲用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的礦泉水產(chǎn)品很難在保質(zhì)期內(nèi)保存，其次在其它理化指標(biāo)上都達(dá)不到理想的國(guó)標(biāo)品質(zhì)要求

桶裝水、礦泉水的微生物污染主要包括大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、霉菌、厭氧菌、糞鏈球菌、銅綠假單胞菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌、放線菌的污染，細(xì)菌可將礦泉水、純凈水中的硝酸鹽轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽，如果不用臭氧消毒，細(xì)菌就會(huì)超標(biāo)，其他東西無法取代臭氧，臭氧用在飲用水行業(yè)已經(jīng)過百年，不用臭氧消毒，這些細(xì)菌無法消滅，社會(huì)發(fā)展這么多年，要取代臭氧消毒暫時(shí)還做不到，臭氧沒有二次污染，直接還原氧氣。如果不用臭氧消毒，水中的霉菌和放線菌的菌絲體可形成白色絲狀漂浮物、白色絮狀物，這一問題就會(huì)困擾著許多礦泉水、桶裝水企業(yè)。許多水企業(yè)不知道改怎么辦，沒有用過臭氧消毒的企業(yè)，細(xì)菌都超標(biāo)！如果還在懷疑臭氧消毒的效果，那就不用開水廠了。

純凈水生產(chǎn)工藝常用到的消毒劑為何達(dá)不到高效品質(zhì)：

1）二氧化氯：  

（一） 物理性質(zhì)：

 ①、二氧化氯ClO2摩爾質(zhì)量為67.453g/mol常溫下是黃綠色或橘紅色氣體，ClO2蒸氣在外觀和味道上酷似氯氣，有窒息性臭味，當(dāng)溶液中ClO2濃度高于30%或空氣中大于10%，易發(fā)生 低水平爆炸，在有機(jī)蒸氣條件下，這種爆炸可能變得強(qiáng)烈  

 ②、二氧化氯不穩(wěn)定、受熱或遇光易分解成氧和氯   

 ③、二氧化氯氣體易溶于水，其溶解度約是Cl2的5倍，溶解中形成黃綠色的溶液，具有與Cl2近似的辛辣的刺激性氣味 

（二） 化學(xué)性質(zhì)：

 ①  二氧化氯系一強(qiáng)氧化劑，其有效氯是氯氣的2.6倍，與很多物質(zhì)都能發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，二氧化氯腐蝕性很強(qiáng)  

 ② 二氧化氯能與很多無機(jī)和有機(jī)污染物發(fā)生氧化反應(yīng)其中包括鐵、錳、硫化物、氰化物和含氮化物等無機(jī)物以及酚類、有機(jī)硫化物、多環(huán)芳烴、胺類、不飽和化合物、醇醛和碳水化物以及氨基酸和農(nóng)藥等有機(jī)物反應(yīng)

③ 受溫度影響明顯：在2-30℃內(nèi)測(cè)定亞硝酸鹽和4-甲基酚的阿累尼烏斯圖給出了很好的線性關(guān)系，每升高1℃其表現(xiàn)速率常數(shù)分別增加4%和7% 

二氧化氯被列入國(guó)家水廠生產(chǎn)的禁物。因此二氧化氯被市場(chǎng)淘汰！

2）臭氧  臭氧是一種高效殺菌消毒劑，其殺菌消毒能力在現(xiàn)有殺菌消毒劑中是最強(qiáng)的，是細(xì)菌的殺手。O3在自來水中的半衰期約為20min (20℃)，是水中消毒的最好東西，沒有二次污染

臭氧特點(diǎn)： 

①   臭氧對(duì)人沒有毒，至今沒有臭氧中毒事件

②臭氧為強(qiáng)氧化劑，濃度越高對(duì)物品損壞越重，可使銅片出現(xiàn)綠色銹斑、橡膠老化，變色，彈性減低，以致變脆、斷裂，使織物漂白褪色等。使用時(shí)應(yīng)注意。

③溫度和濕度可影響臭氧的殺菌效果：臭氧作水的消毒時(shí)，0℃最好，溫度越高，越有利于臭氧的分解，故殺菌效果越差加濕有利于臭氧的殺菌作用、要求濕度>60%，濕度越大殺菌效果越好。

            水溶臭氧濃度與保持時(shí)間是殺菌的必要條件

       軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院軍隊(duì)衛(wèi)生研究所馬義倫教授等經(jīng)過對(duì)炭疽桿菌，枯草桿菌黑色變種進(jìn)行臭氧處理試驗(yàn)，總結(jié)出殺菌動(dòng)力學(xué)經(jīng)驗(yàn)公式：

dN／dt=-KNtＭCＮ

        其中：  N：菌數(shù)  t：時(shí)間  C：水中臭氧濃度 m、n是t與c的指數(shù)  K：效率常數(shù)，也可表示細(xì)菌抗力。
        由以上公式可以看出單位時(shí)間的滅菌量是與水中臭氧濃度及處理時(shí)間的若十次療成止比，可見K與N在不變動(dòng)的情況下要達(dá)到殺菌的目的，必須保證臭氧在水中濃度與一定的接觸時(shí)間。
    2、保證水中臭氧濃度的必要性
    要保證臭氧在水中的濃度需要很多條件，大致有水溫、氣壓、氣液的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、臭氧氣作用在液體表面的分壓、臭氧氣的表面積、水的粘度、密度、表面張力等，其中有些因素，如水溫、氣壓、臭氧氣作用在液體表面的分壓至關(guān)重要。也有的，如水的密度、粘滯度、表面張力等，在某一具體條件下是不變的，就可以不予考慮，現(xiàn)將其中關(guān)系簡(jiǎn)單介紹如下：
    氣液兩相間的傳質(zhì)強(qiáng)度取決于分子與湍流的擴(kuò)散速度，可以用一般傳質(zhì)公式表示：
                                     u=dG／dt=KF·△C
    其中：  u：傳質(zhì)速度，可用在t時(shí)間內(nèi)從氣相傳入液相的臭氧量G確定，即dG／dt。 K：傳質(zhì)系數(shù)，F(xiàn)：氣相與液相的接觸表面積，△C傳質(zhì)過程中的動(dòng)力，可用臭氧在實(shí)際情況下與平衡時(shí)的濃度差決定(即水中臭氧濃度與臭氧源中臭氧濃度差別越大，傳質(zhì)速度越大)。
    分析一般傳質(zhì)方程式可以知道，首先要使臭氧盡多地溶入水中，就要盡量加大臭氧與水的接觸表面積F，而這是接觸裝置決定的。
    其次，△C說明臭氧發(fā)生器的濃度越高，越有利于水對(duì)臭氧的吸收·
    第三，傳質(zhì)系數(shù)K則與多種因素有關(guān)，K(總傳質(zhì)系數(shù))為氣相傳質(zhì)系數(shù)K氣與液相傳質(zhì)系數(shù)K液之和，而臭氧屬于低溶解度氣體，K氣可忽略不計(jì)．而根據(jù)亨利一道爾頓定律，K液是多種物理參數(shù)的復(fù)合函數(shù)。
                                  K液=f(T，P，u，w，p，ó)
    其中臭氧溶解量與氣體壓力P成正比而與水溫T成反比。
    隨著兩相相對(duì)線速度的增大，氣液兩相接觸表面積F及其更新速度也增大，但每個(gè)氣泡與液體接觸的時(shí)間會(huì)減小，因此從綜合效果來看，氣體-液體的相對(duì)線速度應(yīng)維持在一個(gè)范圍內(nèi)較好．
    液體的粘滯度u，密度p及氣液間介面表面張力。的提高可使相間表面更新速度降低，并相應(yīng)使K液減小，所以Km與u，p，o成反比，對(duì)于各種飲用水，此項(xiàng)可忽略不計(jì)。
    在應(yīng)用中，我們應(yīng)關(guān)注溫度、氣壓兩個(gè)參數(shù)，而在設(shè)計(jì)接觸裝置時(shí)則應(yīng)注意到水流、氣流的相對(duì)速度，尤其是其中的溫度，因?yàn)闇囟雀吡瞬坏顾畬?duì)臭氧的吸收效果下降，而且臭氧本身會(huì)因溫度過高而分解。國(guó)內(nèi)就曾發(fā)生過試圖用臭氧處理70·℃的水溫而沒有取得任何效果的例證。
    1894年梅爾費(fèi)特(Mailfert)根據(jù)前人的實(shí)驗(yàn)報(bào)告求出以下臭氧在水中的濃度：

    這組數(shù)據(jù)大致里線性，而且表明臭氧在水中的溶解度大約是氧的lO-15倍。
    威諾薩(venosa)與奧帕特金(Opatken)指出，決定臭氧(或任何氣體)在某液體中的溶解度的基本關(guān)系式是亨利定律．即在一定溫度下，任何氣體溶解于已知體積的液體中的重量，將與該氣體作用在液體上的分壓成正比。
    而且此定律可推導(dǎo)出結(jié)論：在標(biāo)準(zhǔn)溫度與壓力下，臭氧是氧溶解度的13倍。
    從亨利定律可以得出結(jié)論：要提高臭氧在水中的溶解度，必須提高臭氧氣在整個(gè)氣源中分壓，即提高臭氧源的濃度，如果臭氧源的濃度不夠，處理時(shí)間再長(zhǎng)，水中臭氧濃度也提不高(因已達(dá)到濃度平衡)。
    從以上論述，可以得到結(jié)論：
    1、為保證殺菌效果，必須保證水中臭氧的一定濃度與處理時(shí)間。
    2、為保證水中臭氧的一定濃度就需保證：
        a．臭氧源的濃度。
        b．一定的氣溫。
        c．水溫不能過高。
        d．投入水中臭氧氣的比表面積盡量大，使臭氧與水的接觸機(jī)會(huì)更多。
    根據(jù)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)一般水質(zhì)的飲用水消毒處理參數(shù)推薦為：水溶臭氧濃度O.4mg/L，接觸時(shí)間為4分鐘，即CT值為1.6。臭氧投加量1-2mg／L，水溫最好在25攝氏度以下。前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定飲用水中臭氧濃度不低于O.3mg/L。我國(guó)瓶裝水行業(yè)推薦灌裝時(shí)瓶?jī)?nèi)水臭氧濃度0.3mg/L.

三、目前常用的三種接觸裝置與其效果

    前節(jié)已提到接觸裝置的根本目的是保證臭氧在水中有盡量大的溶解度，為此，就需使臭氧氣與水的接觸面盡量大，有足夠的接觸時(shí)間，因而對(duì)接觸裝置的基本要求是：
    1、能保證最優(yōu)化的臭氧吸收效果。
    2、接觸裝置工作時(shí)，工藝參數(shù)控制容易，工作穩(wěn)定，安全性好。
    3、能耗(攪拌或輸送水、氣所需動(dòng)力)最低。
    4、最小的體積下有最大的生產(chǎn)能力。
    5、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用料便宜，制造與維修成本低。
    一般常用的接觸裝置有三種：鼓泡塔或池：水射器(文丘里管)與固定螺旋混合器(單用或合用)：攪拌器或螺旋泵：也有兩種以上串聯(lián)使用的，簡(jiǎn)介如下：
    l、鼓泡法：大型水處理用鼓泡池，小型水處理則常用鼓泡塔，它要求鼓泡器有小(幾個(gè)微米到幾十微米孔徑)的孔徑以增加臭氧的比表面積，而且要求孔徑布?xì)饩鶆?，以使水、氣全面接觸，尤其是在鼓泡池中用多個(gè)布?xì)馄鲿r(shí)，同時(shí)一般要求從水面到布?xì)馄鞅砻?，水深不小?-5m，以利于氣、水充分接觸。
    它的優(yōu)點(diǎn)是：操作方便，可以很容易改變運(yùn)行參數(shù)而不影響投加效果和工作的穩(wěn)定，動(dòng)力消耗少，鼓泡塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。
    但其體積過于龐大，池式占地面積大，塔式要求較高廠房成本較高。
    2、水射器(文丘里管)是利用高速水流在變徑管道中流動(dòng)造成的負(fù)壓區(qū)吸入臭氧氣，并形成湍流起到混合效果。
    而在文丘里管后設(shè)置固定螺旋混合器則可進(jìn)一步起攪拌水、氣作用，在較長(zhǎng)的距離內(nèi)保持湍流狀態(tài)以加強(qiáng)吸收。
    這種裝置由于混合時(shí)間很短，所以在其輸出管道后常常還需加設(shè)貯水罐，以增加水、氣接觸時(shí)間，并使水流速降低以使尾氣析出。
    它的結(jié)構(gòu)比鼓泡塔大大減小，生產(chǎn)成本低，但需加設(shè)水泵以保證水的噴射速度，而且工藝參數(shù)不易掌握，處理水量不能隨意調(diào)節(jié)，否則將發(fā)生氣、液兩相分離，影響吸收效果。
    3、攪拌法：早期生產(chǎn)的攪拌器類似單缸洗衣機(jī)，只是電機(jī)上置、外筒做成多角型，利用攪拌造成的渦流使氣泡打碎，溶入液體。此類攪拌法效果差，動(dòng)力消耗大，比鼓泡法體積小但成本并不低，由于有機(jī)械運(yùn)動(dòng)及臭氧腐蝕，所以機(jī)器壽命低，維修費(fèi)用高。
    近年有渦輪泵上市，混合效果很好，而且體積小巧，工r藝參數(shù)操作容易，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高，動(dòng)力消耗大，維修復(fù)雜，在它的管路后而也需設(shè)置貯水罐。

四、臭氧濃度測(cè)試

    由于臭氧是化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定的氣體，收集并短時(shí)間內(nèi)測(cè)量其在空氣中及在水中的含量就成為比較困難的問題。如前所述，要保證臭氧對(duì)水的凈化殺菌目的，需要控制種種參數(shù)，其中各項(xiàng)，只有臭氧濃度的量測(cè)是困難的。一些臭氧發(fā)生器生產(chǎn)廠家自己不會(huì)測(cè)試，也不知道自己的產(chǎn)品所產(chǎn)臭氧的濃度，更有個(gè)別廠家利用測(cè)試?yán)щy肆意夸大自己產(chǎn)品性能，造成極不好的影響，以至影響到人們對(duì)臭氧殺菌能力的信任。