(圖文)臭氧基本知識
發布時間:2021-03-15 09:08:48人氣：次
第一章 臭氧基本知識
什么叫臭氧：
臭氧(O3)，是氧氣(O2)的同素異形體，是由一個氧分子攜帶一個氧原子[O]組成，是一種暫存的狀態。常溫下臭氧是淡藍色，具有草腥味。它在滅菌、去污、漂白、除臭、分解化學物質的過程中，還原成(O2)或生成水(H2O)、二氧化碳(CO2)，不產生二次污染。在自然界中，主要由雷電所產生，它是"天賜的凈化劑"。
1ppm臭氧=1.963mg/m3，臭氧密度ρ=2.144g/I,，空氣密度=1.293 g/I。
臭氧在水中的溶解度大約是氧的10-15倍，在水中穩定性較差。
臭氧的還原性：
臭氧具有不穩定性和很強的氧化能力。臭氧與人們常用的幾種消毒物質還原電位的比較如下：
臭氧易分解，不穩定參比狀態下臭氧的半衰期為22~25分鐘，一個小時的衰退率為61%，在1%的臭氧水溶液中半衰期為16分鐘，且溫度越高，濕度越大，半衰期越短。國際衛生組織對其滅菌功效曾歸納比較，臭氧與其它性質殺菌劑對大腸桿菌的殺滅效果依次為： 臭氧—>次氯酸—>二氧化氯—>銀離子—>次氯酸根—>高鐵酸鹽—>氯胺
臭氧在各方面應用的濃度指標：
| [安全濃度] 臭氧工業衛生標準：國際臭氧協會：0.1 ppm，接觸10小時德、法、日本：0.1 ppm美國：0.1 ppm，接觸 8小時中國：0.15ppm臭氧家用衛生標準：臭氧毒性的起點濃度：0.3ppm，臭氧允許濃度的上限1.5～2.0ppm人對空氣中臭氧可嗅覺的濃度0.02～0.04ppm衛生部臭氧接觸最高允許濃度0.2mg/m3臭氧空氣中毒極限10ppm以上時為刺激范圍1-10ppm時為嗅覺臨界值，0.15ppm時感覺臨界值0.02ppm
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[水中應用濃度] 制消毒水臭氧溶解度在0.1mg/L～10mg/L低值為水消毒凈化，高值為“臭氧水消毒劑”自來水凈化國際常規標準臭氧為0.4mg/L的溶解度值保持4分鐘，即CT值為1.6水中消毒余臭氧濃度保持在0.1～0.5mg/L5～10min可達到消毒目的,清水需0.5～1分鐘肝炎病毒4mg/L，1分鐘內乙肝病毒滅活率為100%0.25～38mg/L時，幾分鐘完全滅活甲肝病毒大腸桿菌20℃時水中臭氧濃度達0.43mg/L時10℃時僅需0.36mg/L，大腸肝菌100%滅絕瓶裝水：0.3～0.5mg/L的溶解度，投加量水2g/m3實踐，臭氧發生器濃度高于8mg/L容易達到礦泉水：在0.4～0.5mg/L時可滿足殺菌保質要求合理的臭氧投放量為1.5～2.0mg/L
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醫用衛生行業： 碗、衣柜、冰箱及廁所消毒《允許臭氧濃度為0.12-0.20mg除封閉的外醫用臭氧消毒柜不小于40 mg/l，時間不小于60分鐘一周后殘留外泄小于0.2mg/l國際自來水廠處理規范為水溶臭氧濃度0.4mg/l, 接觸時間4分鐘。
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臭氧滅菌機理
臭氧具有功效：強氧化性，有四大功用：滅菌、氧化、脫色、除味；
臭氧滅菌特點：具有廣譜性、高效性、環保性、操作方便、使用經濟和性能穩定、壽命長等特點；
臭氧滅菌介紹：臭氧滅菌的過程屬于生物化學反應，臭氧滅菌有以下三種形式：
? 臭氧氧化分解了細菌內部氧化葡萄糖氧化酶；直接與細菌、病毒發生作用，破壞其細胞壁DNA和RNA，分解蛋白質、脂質類和多糖等大分子聚合物，使細菌的物質代謝生長和繁殖過程遭到破壞； ? 滲透細胞膜組織，侵入細胞膜內作用于外膜脂蛋白和內部的脂多糖，使細胞發生通透性畸變，導致細胞的溶解死亡，并且將死亡菌體內的遺傳基因，寄生菌種、寄生病毒粒子、噬菌體、枝原體及熱原（細菌病毒代謝產物、內毒素）等溶解變性滅亡。 ? 臭氧滅菌屬于溶菌，是一種滅菌方式中最徹底的形式。既然臭氧能殺死病毒、細菌，那么會不會也把健滿面的細胞殺死呢？不會，因為健康細胞具有強人的平衡酶系統，因而臭氧對健康細胞無害。 |
應用臭氧時注意事項：
1. 禁止在有導電氣體或爆炸性介質存在的環境中使用，因為臭氧發生器一般采用高頻高壓電源供電。 2. 臭氧發生器件在高溫或雜質油類含量較高的氣體環境下工作時，特別是開放型發生器器件容易沾污或衍生斑垢，多了會影響發生量，應及時清洗。 3. 要求使用環境：空氣濕度<95%。 4. 臭氧的發生用純氧氣源或光譜方法、水解方法時，臭氧的純正度較高。不會對人體健康產生危害，但如果用普通空氣發生臭氧，電介質材料或器件選用不當時會伴隨產生NOx。 5. 臭氧具有強氧化能力，使用時要注意使橡膠制品、鋼鐵等物品遠離它，以免被腐蝕。另外臭氧會刺激人的呼吸系統，嚴重會造成傷害。 |
臭氧的應用 
近年來，臭氧技術作為環保產業的一個重要組成部分，受到越來越多的人的重視。臭氧技術產業屬新興朝陽產業，應用范圍極廣。臭氧按用途分為水處理、食品加工、醫療與公共衛生四個應用領域，各領域應用研究與適用設備開發都達到了很高的水平。從技術上看，一些基本的關鍵技術已解決，只要開拓思路很容易開發一系列適銷對路的產品。臭氧產品功能強，屬高科技產品，市場幾乎尚未開發，潛力極大。因此，抓住時機必然獲得極大的投資收益。
一、水處理
（1）自來水生產：
目前使用臭氧代替氯消毒最主要的因素，也是傳統使用氯消毒的美國、日本等國家都在快速發展采用臭氧處理自來水的主要原因，在于隨著水源受有機化學工業產物污染，氯消毒后會產生氯仿、溴二氯甲烷、四氯化碳等氯化有機物（THM），這些物質具有致癌性，而臭氧處理中氧化作用不產生二次污染化合物。國內的昆明自來水公司、北京田村自來水廠、大慶、勝利、燕山石化等自來水公司，都相繼用臭氧代替氯氣消毒。
（2）礦泉水、純凈水、優質飲用水的消毒殺菌：
用0.1-1.5mg/L臭氧濃度的臭氧水對水生產線管路、容器、瓶、桶進行處理，對細菌、大腸肝菌、酵母菌、黑曲霉菌等具有良好的殺菌效果。
我國瓶裝水采用臭氧殺菌凈化工藝最為普遍，礦泉水、純水、潔凈水廠1000多家，約60%已采用臭氧殺菌工藝。由于技術監督、防疫部門已形成共識，沒有臭氧設備的瓶裝水廠很難在市場上競爭。其關鍵在于處理水應達到0.3~0.5mg/L的臭氧溶解度值，這首先要求投加臭氧量應滿足1m3水2g臭氧的條件，同時必須保證水----氣充分接觸并保持一定的時間。根據實踐經驗，臭氧發生濃度高于8%時容易達到溶解度要求。
（3）污水處理
污水處理包括城市污水、工業污水與醫療污水的處理，主要目的為殺菌消毒、去除污染物質并脫色、除味以達到排放標準。近幾年由于水資源匾乏，行業主管部門制定了工業、生活污水回用的法規，提高了處理標準。
工業污水臭氧用來對電鍍含氰污水氧化、紡織印染污水脫色、精煉污水去酚、烷類物質等。美、日、德、法等國近年都建立了大規模的污水處理廠，我國煉油、印染行業也有試驗性應用。
對工業含酚、氰、有機氨、腈、硝基染料、有機磷、有機氯化合物等的廢水處理。用臭氧水處理污水，可使水中酚、甲醛含量降低98%。用臭氧水處理含有氰化物的水溶液時，氰化物濃度可從15mg/L降到0.25mg/L。
（4）游泳池用水：
目前我國游泳池的水處理大都采用加氯消毒和加CuSO4 抑藻，常會出現因水中氯的含量過低而使細菌、病毒超標，或者水中氯的含量過高而刺激人的皮膚、眼睛、毛發等，難以達到國際游泳聯合會規定的游泳比賽的水質標準。在國際比賽所用的游泳館或一些高檔的水上樂園，均采用國際最先進的臭氧消毒技術，對循環水進行臭氧消毒凈化處理，以保證游泳池的水質標準。
（5）冷卻塔用水：
目前美國冷卻塔協會推薦臭氧處理冷卻循環水技術，可以達到阻垢、除垢、殺菌除藻、防腐蝕與穩定水質的目的，美國臭氧公司已有計算機控制檢測的臭氧冷卻循環水系統在運行，我國很多單位在進行實驗研究，總結經驗。
二、食品行業的應用
（1）冷庫：
臭氧對冷庫、氣調庫中的果品、雞蛋、魚、肉類食品的貯存起到了防霉保鮮之功效。1995年至1996年間，日本、法國和澳大利亞相繼立法，允許臭氧在食品工業中廣泛使用。而美國在食品加工企業的努力推動下，美國電力研究院（EPRI）于1996年組織了臭氧和食品界的科學技術專家委員會，開始調查并評估臭氧應用于食品工業的歷史背景、現狀與前途。委員會利用1年時間對臭氧應用，包括：殺菌、雞蛋消毒、果蔬貯藏、水產品保鮮、肉類保鮮、家禽加工等37個食品加工業所用的臭氧空氣處理進行了文獻檢索、論證及實驗表明，在1997年提出科學結論，明確了臭氧應用與食品加工業符合GRAS標準——這個結果成為美國食品加工業廣泛使用臭氧的基礎。隨后美國食品與醫藥管理局（FDA）放棄了以往在食品加工生產中使用臭氧的限制政策，承認臭氧應用于食品生產過程符合通用安全標準（GRAS）的要求。之后，專家們還對臭氧化水在食品工業上的應用、氣相臭氧在食品加工中的應用、臭氧處理食品的營養影響及處理食品的安全性和毒性等作了相關的研究，這些研究均表明：臭氧作為食品殺菌劑和消毒劑使用是安全無害的，在適宜的用量和良好的加工條件下使用符合GRAS要求。
（2）食品生產用水：
食品生產用水貫穿在產品從原料清洗至最終成形的每一個步驟之中，可以說是實現食品安全生產的最重要保證。資料顯示，我國部分食品生產企業的生產用水，在某種程度上來說，基本上處于沒有質量把關的狀態，也就是說，以不潔凈的水生產出來的食品成品或半成品，很難達到無菌或衛生合格達標的界限。食品生產用水、需要大量的潔凈水，在生產成本中也是一項較大的開支。目前食品生產企業普遍存在兩種狀況：一是使用已被污染的水源；二是加工用水回用或延長使用時間。
應用臭氧技術來保證食品生產用水的安全衛生，是從源頭上解決產品質量控制、從根本上杜絕產品質量問題的最好解決方案。也可生產高濃度臭氧水替代藥物對食品進行消毒。
（3）水產品加工：
臭氧具有強氧化性，能夠分解水中的有機物質、細菌和微生物。羥基（OH）是強氧化劑、催化劑，可使有機物發生連鎖反應，反應十分迅速。羥基（OH）對各種致病微生物有極強的殺滅作用。單原子氧（O）也具有強氧化能力，對頑強的微生物如病毒、芽孢等有強大的殺傷力。
（4）水產養殖：
隨著我國工業化進程的加快，海洋污染日益嚴重，近年來多次發生的赤潮、病毒，使魚、蝦、貝類大量死亡，海洋捕撈產量迅速下降，同時給水產養殖業帶來極大的技術困難和經營風險。在丹麥、美國、日本等水產科技發達的國家研制使用循環水處理技術，取得了明顯的效果和巨大的經濟效益。適于水產育苗、池塘養殖、工廠化養殖、種苗越冬和活海鮮儲運，并已在青島、錦州等地投入使用，使我國水產養殖、育苗業跨上一個新臺階，取得了顯著的經濟效益和社會效益。
應用臭氧可降解水中的有機物、氨氮、亞硝酸鹽等物質，并殺滅水中的致病菌和浮游生物。避免因周邊養殖池的污染、病毒而造成的交叉感染。大大提高魚、蝦、貝類育苗和養殖的成活率。
三、醫療應用
(1)病房的空氣消毒：
需要定期消毒的有隔離病房、放射科機房、病區值班室、更衣室、配餐室、病人電梯間、門診候診室、病區走廊等。病房有人的情況下，強調病房的通風，特別是強調自然風的通風對流，保持室內空氣與室外空氣的交換，自然通風不良則必須安裝足夠的通風設施(排氣扇)。病房無人的情況下，用臭氧氣體消毒，每次不少于1小時，每天2至3次。
(2)地面和物體表面消毒：
病房、走廊、檢查室、X光室、B超室、檢驗室、治療室、醫護人員辦公室等場所地面要濕式拖掃，可用18mg/L臭氧水拖地。桌子、椅子、凳子、床頭柜、門把手、病歷夾等可用18mg/L臭氧水擦拭消毒。病房門口、病區出入口可放置浸有2000mg/L有效氯的腳墊，不定時補充噴灑消毒液，保持腳墊濕潤。
（3）醫療污水處理：
醫療污水含有大量的病原細菌和病毒，是傳播疾病的危險污染源之一。醫療污水處理不當極易造成傳染病暴發。因此加強和完善醫療污水處理設施、提高醫療污水的無害化處理技術水平，對有效切斷傳染途徑，保障人民群眾身體健康具有極其重要的現實意義。
武漢康橋環保設備有限公司的醫療污水無害化處理設備統采用全封閉結構，徹底消除氣溶膠大分子攜帶病原微生物對空氣的污染，避免了病原微生物的擴散；不僅污水得到有效的處理達到無害化，而且排放和散發的廢氣都被進行高強度和長時間的消毒，保證從污水處理裝置排除的廢氣是安全無害的。
（4）治療：
A、高濃度臭氧水直接沖洗陰道，治療霉菌性、滴蟲性、細菌性陰道炎和由細菌感染所致的外陰炎、宮頸炎等常見婦科病癥等有奇效。從大量的臨床實踐和使用情況表明，使用高濃度臭氧劑沖洗陰道炎患處平均2.5次/人有效率達100%，治愈率達98%。
B、高濃度臭氧水綜合治療各種因細菌、真菌和病毒引發的皮膚病、性病和肛腸病同樣能收到理想的效果。湖北省軍區專科醫院利用高濃度臭氧水已經成功的進行了皮膚病、性病的治療。高濃度臭氧水直接沖洗傷口有迅速止痛、止癢功效，這對減輕皮膚病人痛苦，穩定病人情緒，避免引發其他病癥（諸如神經性及內分泌紊亂等其他疾病）有很好的輔助治療效果。
C、高濃度臭氧水對燒傷創面消毒殺菌能有效的預防和控制感染，加速創面愈合?！ ?/span>
D、對外科手術傷口、口腔手術、產婦會陰切口的消毒、以及創傷外科中的運用前景十分看好。
四、公共衛生
（1）中央空調領域的應用：
藥品生產及醫院手術室對其環境有嚴格的要求，在我國的GMP驗證中推薦了臭氧消毒的方法。利用中央空調凈化系統對空氣進行靜電除塵，并以中央空調系統的循環風作為臭氧的載體，擴散至所控制的整個潔凈區域和封閉空間，對空氣進行徹底殺菌消毒。替代令人頭痛的甲醛熏蒸消毒法，節約了藥劑費用和人力成本。清除積垢可使空調系統的運行效率明顯提高，泵和壓縮機的運行費用降低。同時還可延長設備壽命、改善設備性能。
（2）汽車空調：
用臭氧可以去除汽車內的甲醛味、汽油味、煙味、霉臭味；預防車內駕乘人員甲肝、乙肝、皮膚病等傳染病的交叉感染，消除空調??；消除車內沙發、地墊、羊毛墊上的霉菌、螨蟲細菌等。
（3）飲食、服務行業：
臭氧除了消毒滅菌外，它的去味能力很強，如空氣中的煙味、腥味、臭味等異味，使用臭氧都可以除掉，并能同時殺滅空氣中的細菌。通過調節臭氧的濃度亦適用于星級賓館、酒店、高檔公寓、寫字樓等場所空氣的凈化處理。
目前食堂及餐飲生、熟食品加工過程及用具的清洗、殺菌等環節按照衛生部門的衛生標準，均采用的是傳統的消毒方式（如紫外線、巴氏消毒液、甲醛等）效果都不是很理想，不是消毒不徹底，就是在消毒的同時制造新的污染源。
用臭氧水洗滌瓜果蔬菜，可去除、降解果蔬中的農藥、化肥等有害殘留物。適用于各種水果及生吃的蔬菜如黃瓜、西紅柿、蘿卜等，此方法降解殘余農藥90%以上,且不流失果菜營養。用臭氧水洗滌魚類、肉類、海鮮貝類，可除去腥味，殺滅其表面的細菌，洗滌后的肉質更鮮美，細嫩，有彈性，口感佳。洗滌夏日里的豆類制品（豆腐、豆干、豆絲、素雞、花干等）可延長保鮮時間。手及工作衣物是人體最易感染及傳播細菌的部位，臭氧水在短時間內可有效地殺滅大腸桿菌、蠟桿菌、巨桿菌、痢疾桿菌、傷寒桿菌、流腦雙球菌、金黃色葡萄菌、沙門氏菌以及流感病毒，肝炎病毒等多種微生物。
（4）家居裝修：
近幾年來裝修后的家居、寫字樓、高級賓館幾乎100%的發現室內有毒氣體揮發嚴重，如甲醛、苯系物、丙酮、氨氣、氡氣、超高頻、微波存在，濃度大大超過國家頒布的衛生標準。很多人在入住新裝修的住宅或寫字樓后，就感到頭疼、頭暈、惡心、嗓子干疼、發燒、全身無力、疲勞，各類皮膚病、肺心病、心肌炎等也相繼出現，不常出戶的老人、幼童進住后經常生病、住院、幾進幾出、重則誘發癌癥。專家們指出，上述癥狀均是由室內裝飾裝修后產生的有毒氣體造成的。
臭氧是一種強氧化劑，在酸性介質中，其還原電位為＋2.07V，僅次于氟（F2）而居第二位?？梢詫⒖諝庵械奈廴疚镞M行氧化分解。對主要污染物的氧化反應方程式如下：
甲醛 ?。常茫龋玻希玻希?/span>→３Ｈ２Ｏ＋２ＣＯ２
氨 ２ＮＨ３＋Ｏ３→Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ
苯 Ｃ６Ｈ６＋５Ｏ３→３Ｈ２Ｏ＋６ＣＯ２
臭氧在空氣污染治理中的應用：
A．清除由于裝修和建筑材料所帶來的室內ＴＶＯＣ（總揮發性有機化合物）、甲醛、苯、氨等有害污染物。
B．處理由于家具、玩具、皮件等含有甲醛、苯、氨等有害污染物，引起的空氣污染。
C．清除由于人群聚集，通風不良所產生的空氣污染，殺滅空調所產生的大量的各種細菌和病菌，提高、改善辦公室、酒店、室內娛樂場所、公交車廂內的空氣質量。
D．形態非常不穩定可逐漸自行分解為氧氣，所以不存在二次污染。
E．臭氧作用40分鐘，經檢測對甲醛的去除率達81.2%,對氨的去除率達70.7%,對苯的去除率達81.2%,可以除掉90%的有害氣體。
第一節 物理特性
臭氧的主要物理性質列于表1-1。臭氧在不同溫度下的水中溶解度列于表1-2。 表1-1 臭氧的主要物理性質
表1-2 臭氧在水中的溶解度
臭氧雖然在水中的溶解度比氧大10倍，但是在實用上它的溶解度甚小，因為他遵守亨利定律，其溶解度與體系中的分壓和總壓成比例。臭氧在空氣中的含量極低，故分壓也極低，那就會迫使水中臭氧從水和空氣的界面上逸出，使水中臭氧濃度總是處于不斷降低狀態。
化學性質
溫度，℃ | 溶解度，g/l |
0 | 1.13 |
10 | 0.78 |
20 | 0.57 |
30 | 0.41 |
40 | 0.28 |
50 | 0.19 |
60 | 0.16 |
臭氧的英文名字叫OZONE，分子式O3，分子量為48，是氧氣(O2)的同素異形體，由三個氧原子組成，常溫下臭氧是淡藍色，魚腥味氣體，1ppm臭氧=1.963mg/m3
臭氧密度ρ=2.144g/I,空氣密度=1.293 g/I。臭氧在水中的溶解度大約是氧的10-15倍，在水中穩定性較差。
臭氧具有不穩定性和很強的氧化能力。臭氧是由一個氧分子攜帶一個氧原子[O]組成，是一種暫存的狀態。臭氧與人們常用的幾種消毒物質還原電位的比較如下：
臭氧易分解，不穩定參比狀態下臭氧的半衰期為22~25分鐘，一個小時的衰退率為61%，在1%的臭氧水溶液中半衰期為16分鐘，且溫度越高，濕度越大，半衰期越短。臭氧比空氣重，是空氣的1.658倍；臭氧的密度 是2.14g·l (0°C,0.1MP)。沸點是-111°C,熔點 是-192°C。臭氧分子結構是不穩定的，它在水中比在空氣中更容易自行分解。
國際衛生組織對其滅菌功效曾歸納比較，臭氧與其它性質殺菌劑對大腸桿菌的殺滅效果依次為：
臭氧—>次氯酸—>二氧化氯—>銀離子—>次氯酸根—>高鐵酸鹽—>氯胺
臭氧雖然在水中的溶解度比氧大10倍，但是在實用上它的溶解度甚小，因為他遵守亨利定律，其溶解度與體系中的分壓和總壓成比例。臭氧在空氣中的含量極低，故分壓也極低，那就會迫使水中臭氧從水和空氣的界面上逸出，使水中臭氧濃度總是處于不斷降低狀態。臭氧有很強的氧化力，是已知最強的氧化劑之一。臭氧分子是逆磁性的，易結合一個電子成為負離子分子；臭氧在空氣中的半衰期一般為20-50分鐘，隨溫度與濕度的增高而加快；臭氧在水中半衰期約為35分鐘隨水質與水溫的不同而異。
項目 | 數值 | 項目 | 數值 | |
分子量 | 47.99828 | 粘度（液態），Mpa·S在90.2時 | 1.56 | |
熔點(760mmHg)°C | -192.5±0.4 | 表面張力，Mn/m在77.2K時 | 43.8 | |
沸點，°C | -111.9+(-)0.3 | 等張比容（90.2K） | 75.7 | |
臨界溫度°C | -12.1±0.1 | 介電常數（液態，90.2K）,F/m | 4.79 | |
臨界壓力atm | 5.46 | 偶極距，C·m(D) | 1.84*10 (0.55) | |
臨界體積cm3/mol | 111 | 熱容（液態，90-150K），cal/k | 0.425+0.0014*(T-90) | |
密度 氣態°C,0.1Mpa）,g/l | 2.144 | 生成熱，（氣體）在298.15K時 | 142.98 | |
密度 液態（90K），g/cm3 | 1.571 | 生成自由能（氣體），291.15K | 162.82 | |
密度 固態（77.4K）,g/cm3 | 1.728 |
臭氧在不同溫度下的水中溶解度列于表2-2
第二節 化學特性
一、強氧化性：
臭氧是一種強氧化劑，其氧化能力僅次于氟，比氧、氯、高錳酸鹽等常用的的氧化劑都高 。可見臭氧是常用氧化劑中氧化能力最強的。同時臭氧反應后生成的是氧氣，所以臭氧是高效而無二次污染的氧化劑。
二、易分解性：
臭氧很不穩定，在空氣中和水中即可分解為氧氣。其反應式為：2O3→3O2+285kJ
臭氧在空氣中會自行分解為氧氣，每摩爾的臭氧分解為3/2摩爾的氧氣，并放出144.45kJ的熱量，其分解速度隨溫度、PH值的升高而加快，故不易貯存，需邊生產邊用。
三、臭氧的氧化能力極強
表3-3氧化還原電位比較
名稱 | 分子式 | 標準電極電位 | 名稱 | 分子式 | 標準電極電位 |
氟 | F2 | 2.87 | 二氧化氯 | CIO2 | 1.50 |
臭氧 | O3 | 2.07 | 氯 | CI2 | 1.36 |
過氧化氫 | H2O2 | 1.78 | 癢 | O2 | 1.23 |
高錳酸鉀 | MnO4 | 1.67 |
四、臭氧與無機物的氧化反應
除鉑、金、銥、氟以外，臭氧幾乎可氧化元素周期表中的所有元素反應。臭氧可與K、Na反應生成氧化物或過氧化物，在臭氧化物中的陰離子O3實質上是游離基。臭氧可以將過渡金屬元素氧化到較高或最高氧化態，形成更難溶的氧化物，人們常利用此性質把污水中的Fe2+、Mn2+及Pb、Ag、Cd、 Hg、Ni等重金屬離子除去。此外，可燃物在臭氧中燃燒比在氧氣中燃燒更加猛烈，可獲得更高的溫度。
舉例: 1)、臭氧與亞鐵的反應 3Fe + 2O2 → 3Fe + 3O2
2)、臭氧與硫化物的反應 H2S + O3 → SO2 ↑ + H2O
五、臭氧與有機物反應
臭氧與有機物以三種不同的方式反應：一是普通化學反應；二是生成過氧化物；三是發生臭氧分解或生成臭氧化物。如有害物質二甲苯與臭氧反應后，生成無毒的水及二氧化碳。所謂臭氧分解是指臭氧在與極性有機化合物的反應，是在有機化合物原來的雙鍵的位置上發生反應，把其分子分裂為二。臭氧的氧化作用導致不飽和的有機分子的破裂為二。使臭氧分子結合在有機分子的雙鍵上，生成臭氧化物。臭氧化物的自發性分裂產生一個羧基化合物和帶有酸性和堿性基的兩性離子，后者不穩定，由于臭氧的氧化力極強，不但可以殺菌，而且還可以除去水中的色味等有機物，這是它的優點，然而它的自發性分解性、性能不穩，只能隨用隨生產，不適于儲存和輸送，這是它的缺點。當然，如果從凈化水和凈化空氣的角度來看，由于其分解快而沒有殘留物質存在，又可以說成是臭氧的一大優點。
六、殺菌機理
臭氧是一種極強的氣體氧化劑和殺菌、消毒劑，可有效的使微生物細胞由外及內產生多種氧化反應，直接破壞其核糖核酸(RNA)或脫氧核糖核酸（DNA）物質，徹底殺滅細菌、霉菌類微生物。臭氧首先作用于細胞膜，使膜構成成分受損傷，導致新陳代謝障礙，并抑制其生長，臭氧在滲透的同時，直到滲透到膜內組織并破壞其結構。因為在高濕度下細胞膜膨脹變薄，其組織很容易被臭氧破壞，臭氧殺菌時間短，效果明顯。
第二章臭氧消毒原理
第一節臭氧的消毒原理
①臭氧氧化分解了細菌內部氧化葡萄糖氧化酶；
②直接與細菌、病毒發生作用，破壞其細胞壁DNA和RNA，分解蛋白質、脂質類和多糖等大分子聚合物，使細菌的物質代謝生長和繁殖過程遭到破壞；
③滲透細胞膜組織，侵入細胞膜內作用于外膜脂蛋白和內部的脂多糖，使細胞發生通透性畸變，導致細胞的溶解死亡，并且將死亡菌體內的遺傳基因，寄生菌種、寄生病毒粒子、噬菌體、枝原體及熱原（細菌病毒代謝產物、內毒素）等溶解變性滅亡。由水落石出，臭氧滅菌屬于溶菌，是一種滅菌方式中最徹底的形式。既然臭氧能殺死病毒、細菌，那么會不會也把健滿面的細胞殺死呢？不會，因為健康細胞具有強人的平衡酶系統，因而臭氧對健康細胞無害。
臭氧具有的強氧化性，有四大功用：滅菌、氧化、脫色、除味；
臭氧滅菌具有廣譜性、高效性、環保性、操作方便、使用經濟和性能穩定、壽命長等特點；
臭氧作用機理 |
『殺滅微生物的機理』 Roy等以PV1作為模型病毒，研究了臭氧對腸道病毒的滅活機理。結果證明，臭氧可破壞病毒衣殼蛋白的四條多肽鏈，并使RNA受到損傷。Mudd報道，臭氧和對其敏感的氨基酸娥基（半胱氨酸殘基、色氨酸殘基、蛋氨酸殘基）發生反應可直接破壞蛋白質。Kim等報告，臭氧作用過程中,可使噬菌體中RNA被釋放出來，電鏡觀察還可見噬菌體被斷裂成小的碎片。Christensen等報告,嘌吟和嘧啶經臭氧作用后紫外吸收發生改變。有人還認為臭氧可與細菌細胞壁脂類雙鍵反應，穿入菌體內部，作用于脂蛋白和脂多糖，改變細胞的通透性，從而導致細胞溶解、死亡。 |
『除臭機理』 臭氧去除異味性能極好。依靠其強氧化性能可快速分解產生臭味及其它氣味的有機或無機物質，臭味的主要成分是胺R3N、硫化氫H2S，甲硫醇CH3SH等。臭氧對其氧化分解，生成物沒有氣味。 |
『水果保鮮機理』 臭氧在蔬菜水果儲藏中的應用除了具有殺滅或抑制霉菌生長防止腐爛作用之外，還具有防止老化保鮮作用，其機理是臭氧可以氧化分解果蔬生理代謝作用呼吸出的催熟劑——乙烯氣體C2H4。 其反應過程如下：H2C-CH2+O2→CO2+H2O 乙烯中間產物 C2H2O 也具有對霉菌等微生物的抑制作用。 |
『臭氧水滅菌凈化原理』 臭氧在水中時刻發生還原反應，產生氧化能力極強的單原子氧（O）和羥基（OH），瞬間分解水中的有機物質、細菌和微生物。羥基（OH），是強氧化劑、催化劑，使有機物發生連鎖反應。反應十分迅速，單原子氧（O）和羥基（OH），對各種致病微生物均有極強的殺滅作用，羥的氧化還原位為2.80V，與氟的氧化能力相當。 臭氧可以對水中的硫化物、氨、氰化物進行降解，有毒的硫化物，氨、氰化物通過與臭氧反應后，產生了無霉的H2SO4、CO2、N2等物質，從而達到凈化水的目的。 |
『臭氧的特性及凈化原理』 臭氧（O3）是氧（O2）的同素異構體，在水中的氧化還原電位為2.07V，高于氯(1.36V)二氧化氯（1.50），它能破壞或分解細菌的細胞壁，迅速擴散透人細胞里，氧化破壞了細胞內的酶而致死病原菌。 臭氧在水中分解的中間產物氫氧基（OH-）具有很強的氧化性，可以分解一般氧化劑難以破壞的有機物，而且反應完全速度快。 臭氧可以對水中的硫化物、氨、氰化物進行降解，進而達到凈化的目的。 |
第二節 三種消毒方式比較
一、采用氯劑消毒：
氯消毒在自來水應用很普遍，有嚴重的二次污染問題存在。1973年起，荷蘭、加拿大、美國等國相繼發現，用氯消毒後的自來水中會產生鹵代有機物（氯仿、氯胺、溴二甲烷、四氯化碳等THM），這些物質具有致癌性。況且氯消毒易受溫度和PH值影響。馀氯還會影響飲用水的口感，特別對於飲料用水，馀氯會使碳酸飲料等飲料制品產生氯的臭味，并使飲料中的95精、色素發生氧化，影響產品質量。
二、采用紫外消毒：
不同的菌致死所需的照射能量差異較大，并且水質對紫外殺菌效果也有影響，紫外線的因光譜波長只在490nm -140nm范圍內具有殺菌能力，因此在水中的穿透能力有限，而難以達到理想效果。微生物受到紫外線照射後，氣體內的核蛋白質會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。當照射劑量增大一定量時，微生物細胞被破壞致死。紫外線對澄清透明的水有一定的穿透力，因此能使水消毒。
三、采用臭氧消毒：
具有比氯更強的氧化消毒能力，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物等雜質，如鐵、錳、硫化物、苯、酚、有機磷、有機氯、氰化物等，還可以使水除臭脫色，從而達到凈化水的目的。臭氧適應能力強，受水溫、PH值影響較小。臭氧適應范圍廣，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，不會產生二次污染。臭氧處理後的水無色無臭，口感好，能改善飲用水品質。
故此，為了提高瓶裝飲用水的質量和延長保質期，國際瓶裝水協會（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%的有機物，降低臭氧的用量。
第三節 臭氧的功能特點
臭氧作為高效廣譜無殘余、無污染的氣體消毒劑，比食品行業常用的消毒劑具有特殊的優越性。
1、氧化能力強，對殺菌、除臭、脫色、去除有機物和無機物都有顯著的效果與過氧乙酸、高錳酸鉀、甲醛（福爾馬林）、二氧化硫（硫磺熏蒸）等化學消毒劑相比，其殺菌能力與過氧乙酸相當，高于其它消毒劑。
2、處理后臭氧會自行分解為氧氣，不產生二次污染，消毒后不需通風換氣。 常規消毒均需通風換氣或化學中和，麻煩而又降低消毒效果。臭氧可直接用于對食品殺菌或防霉保鮮。臭氧殺菌濃度對食品是極微弱的氧化濃度，提高食品質量。
3、臭氧不易貯存，宜邊生產邊用，使用方便。
4、與紫外線照射殺菌比較: 紫外線以光波輻射作用殺菌，照射到的位置且達到照射強度標準才有殺菌效果。食品加工車間很大，紫外線照射強度與距離平方成反比，強度不夠，照射易產生死角。臭氧作為氣體，擴散性好，無死角，濃度均勻。 紫外線殺菌在相對濕度60%以上時效果急劇下降，80%濕度以上時反可誘使細菌復活。臭氧則相反，濕度越高殺菌效果越好，對食品行業80%～90%高濕環境特別適合。 食品加工車間安裝臭氧設備投資與紫外燈投資相當，而運行費用由于臭氧設備省電、壽命長而大大降低，對于新建車間更為經濟。
第三章 臭氧的應用領域
第一節 臭氧應用的行業領域
我國瓶裝水采用臭氧殺菌凈化工藝最為普遍、積極。粗略估算，礦泉水、純水、潔凈水廠一千多家，約60%已采用臭氧殺菌工藝。
一 自來水的消毒
水是生命之源，人類時刻都離不開水，飲用水質的好壞是關系著每個人的身體健康長壽的基本條件之一，所以如何保證高質量的飲用水是至關重要的事情。傳統的自來水處理，普遍采和氯消毒法，氯在水中的殺菌速度較慢，是逐漸進行的，并且有異味，尤其是隨著水源受有機化合物的污染會產生氯仿，四氯化碳，溴二氯甲烷等氯化有機物對人體極為有害。
100年以前，即1902年西門子在德國帕德博恩建立第一個大規模臭氧飲用水處理廠以來，在世界上已有千幾百個臭氧水廠，在歐洲已達到普及的程度。據1977年的資料報導，法國就有593個；瑞士那樣一個人口僅有650萬，土地4萬平方公里的小國，竟有150座臭氧處理飲用水廠在運行。傳統使用氯消毒的美國，日本等國家都在快速擴大臭氧處理自來水。
二 污水處理
由于人類的活動和生活水平提高，城市生活污染水，醫療污水和工業污水的增多，并給環境帶來嚴重的污染，所以世界許多國家都制定污水排放標準。美國在70年代初，開始利用臭氧處理城市生活污水，其主要目的是清毒并除棄亞硝酸鹽，懸浮物及脫色，日本則采用臭氧進行循環處理后供給非飲用水使用。工業污水處理主要是對含有氰化物，石油產品，烷酚，苯的衍生物，鐵，錳，汞，鎳，鉛等等重金屬及農藥等強烈氧化而破壞其毒性。美，日，德，法等國近十幾年來都建立了大規模的臭氧污水處理廠。
三 食品行業的消毒保鮮
利用臭氧具有很強的氧化殺菌能力及其無污染性的消毒，除臭，保鮮的應用而日益廣泛。早在1904年就有利用臭氧保存牛奶，肉制品的報導，30年代美國80%冷蛋庫都裝有臭氧發生器，現已推廣到食品集裝箱，食品冷庫車，電冰箱等都在裝設臭氧發生器。
四 醫療方面的作用
臭氧的醫療方面的應用，除作為病房，手術室空氣消毒以外，還可以用于治病，一些國家利用臭氧治療燒傷感染，脈管炎潰爛，利用臭氧氣體溶于注射液治療瘺痔，靜脈曲張和對愛滋病患者血液消毒。有人利用直接吸入一定的濃度臭氧的空氣治療支氣管炎，鼻氧易溶于水，它對水的溶解度每升水可溶解臭氧0.64升，約等氧氣對水的溶解度的13倍，用于臭氧水浸洗腳氣病等皮膚病也有良好的療效。用這樣的臭氧水可以直接飲用，用于浸洗蔬菜，水果可以殺菌并能棄掉農藥的殘毒。
五 室內空氣凈化
在現實生活中，流行性傳染病時有發生，嚴重威脅著人們的身體健康，工作和學習。傳染病的傳播實際上是病毒和細菌的傳播，室內可以利用臭氧發生器產生的臭氧對其進行破壞而達到滅菌、消毒的作用。這?quot;室內"包括家庭及公共場所，例如，戲院，會議室，輪船艙，火車箱，轎車箱，地鐵，臭氧量調整得合適都能起到凈化消毒的作用。同時，還能起到除棄臭味保持空氣清新的作用。
臭氧的殺菌消毒效果 |
臭氧的氧化作用極強，常溫下即可使金屬及各種有機物氧化，因此，人們對臭氧在以下幾個方面的進行了大量研究，并取得了極其滿意的結果。 |
『殺菌消毒』：研究表明，臭氧是廣譜、高效、快速殺菌劑，一般的殺菌劑對人體有害。臭氧與一般殺菌劑有不同，因為多余的臭氧可以很快分解成氧氣，而氧氣對人體有益無害。臭氧的殺菌作用是急速的，當其濃度超過一定閾值后，消毒殺菌甚至可以瞬間完成。濕度的提高及溫度的降低可增強臭氧的消毒作用，當臭氧溶于水中后有更強、更快的殺菌消毒作用。利用臭氧殺菌消毒沒有二次污染，在處理過的水、空氣、食品、器具等中不殘存任何有害物質，這也是其他殺菌劑無法比擬的優點。 |
日常生活領域 |
日常生活是臭氧技術最廣泛應用的領域，發展極為迅速。西方市場上涌現出大量臭氧型家電，如臭氧冰箱，可使食品在冰箱內的保質期延長1-2倍，杜絕食品串味或腐化；臭氧型洗衣機可以洗凈除動植物脂肪以外的一切有機污垢，使洗凈度提高10%，臭氧型空調不僅可以帶來清涼世界，還可以同時消除室內異味、病菌，給人們潔凈清新的空氣； [空氣的除毒、除臭、殺菌] 由于臭氧殺菌徹底、迅速，臭氧水對某些皮膚感染引起的疾病有顯著的治療效果。例如經常用臭氧水洗、泡腳可以有效治療和預防腳氣、腳癬；經常用臭氧水沖洗真菌感染的皮膚病區可以收到顯著治療效果；經常用臭氧水沖洗傷口可以預防傷口感染，促進其愈合；用臭氧水漱口、刷牙可以殺滅口腔牙縫間滋生的細菌，起到保護牙齒、去除口臭的作用。 |
第二節 空氣中使用臭氧的參考濃度
用途 | 種 類 | 濃 度 | 使用方法（O3 l ppm=2.14mg/h） |
消毒
| 冷庫草 食品車間 病房、手術室 工作服消毒 | 6～10 1.0～1.5 2.5～5 10～20 | 根據庫容和污染程度連續開機，主要殺滅霉菌 每天班后開機送O3氣體 需要消毒時開機，按標準檢查細菌總數 相對濕度90%左右，衣服用衣架掛起 |
防霉保鮮
| 一般場所 雞蛋 香蕉 蘋果 葉綠素少的蔬菜 魚、干酪 | 1～2 2～2.5 2.5～3.5 2.0 1.5～1 0.5～1 | 定期開機 間斷供給O3氣體,每天開機2～3次 間斷供給O3氣體,每天開機2～3次
|
除臭凈化
| 停尸房 魚類加工廠 屠宰場 脂肪酸類工廠 橡膠廠 垃圾廢物處理廠 污水處理廠 | 3 3 2～3 10 3～10 10 1～2 | 有臭味即開機除臭
抽污染氣體進入處理管道。管道內加入O3氣體氧化除臭。車間內異味嚴重，應在車間進風口投加 O3氣體，以嗅不到O3氣體為止 |
第三節 臭氧應用的范圍
一、空間應用
飲食加工車間：果蔬、水產、肉類、制藥、乳品
冷 庫 保 鮮 ：蒜苔、蔬菜冷庫、肉類、魚類冷庫等
更 衣 室 ： 企業、醫院、商店等更衣清毒
無 菌 室 ：食品、 醫院、 化驗室、制藥廠
包 裝 間 ： 企業衛生要求嚴格的包裝間
除 味 凈 化：飲食加工車間、旅館、飯店
預 防 流 感：家庭、公共場所、汽車
二、水處理
工業用水： 飲食加工、肉類加工、蔬菜加工、海產品加工、油脂加工
飲 用 水： 自來水、純凈水、地下水、小區生活用水
游泳池水： 體育館、高級賓館、公共游泳池、公共洗浴池
沖瓶滅菌水：飲料業、果酒加工、乳制品加工、其它無菌加工、包裝行業
污水處理： 醫院污水、生活污水處理、回收用水（中水）
工序用水：食品加工沖洗用水、水果蔬菜用水、去除果蔬農殘
三、化工應用
氧 化 劑 ： 各種化工氧化工藝流程；
漂白脫色：紡織、 造紙
降解重金屬： 特殊工藝流程
第四章 臭氧的應用常識
第一節 跟臭氧有關的因素
1. 臭氧的應用主要以發生量來確定：
分為氣態下消毒和液態下消毒兩大類。臭氧發生量和使用量一般按照發生量的額定發生量乘以時間來確定，但在不同的用途和不同的場所應計出衰減量而后確定。
2、臭氧的消毒效果跟氣源有關：
氣源的配置直接影響臭氧的發生濃度、產量和純度，氣源一般分為普通氣源、干燥空氣源、富氧氣源和工業氧氣氣源四種，以上氣源的配置，在發生裝置相同的情況，濃度和產量依次遞增。分幾種：
1） 干燥氣源 ——空間消毒、自來水處理、游泳池水、養殖水、生產循環水、中水回用等
2） 富氧氣源 ——臭氧濃度需求較高的使用場所，如純凈水、礦泉水、污水處理、醫藥食品車間等
3） 工業氧氣源——純度要求較高、濃度需求較重要、小氣量應用場所等
3、注意其對金屬的氧化性：
用于大型空間的消毒應用，如醫藥、食品等行業車間的殺菌消毒，一般應安裝專門管路分通到車間內，使臭氧分布均勻，也有的通入中央空調風道管路，但這種方式有時會造成空調風道金屬件的腐蝕和臭氧消耗。
4、水處理方面應用形式：
主要配置臭氧溶于水的投加裝置，分為曝氣式（直接曝氣或氧化塔式）、文丘里射流器式、渦輪負吸式、尼可尼泵混合式等幾種，以上其溶于水效率可依次提高，尼可尼泵式效率可達95%以上。
1） 曝 氣 式：自來水、養殖水、生產循環水、生活污水、工業廢水等
2） 文丘里射流式：二次供水、純凈水、礦泉水、養殖水冷卻、游泳池水等
3） 負 吸 式：小水體應用
4）氣液混合泵式：小水體應用或臭氧消毒水應用
分析項目 | 樣品名稱及測定結果 | 檢測方法 | |
處理前水樣 | 處理后水樣(通3-10分鐘) | ||
色度 | 黑色不透光(加黑墨水) | <５度 | 比色法 |
渾濁度 | <１度 | <１度 | 比濁法 |
耗氧量 | 1.6mg/L | 1.9mg/L | 容量法 |
余氯 | 0.19mg/L | < 0.01mg/L | 光度法 |
五、臭氧處理飲用水效果
第二節 臭氧解毒效果
一、臭氧解毒機電器技術按照GB 4706.1-1998《家用和類似用途電器的安全通用要求》。
樣品名稱 | 臭氧解毒機工作20分鐘 后殘余細菌總數cfu/ml | 水樣細菌總數cfu/ml | 殺菌率% |
臭氧解毒機 | 63 cfu/ml | 2.80 X 104 cfu/ml | 99.775 |
二、臭氧解毒機降解農藥效果
分析項目 | 甲胺磷 | 敵敵畏 | 樂果 | 馬拉硫磷 |
臭氧處理前水中農藥濃度mg/L | 0.54 | 42.99 | 9.03 | 18.04 |
臭氧處理30分鐘后水中農藥濃度mg/L | 0.21 | 6.13 | 3.39 | 3.03 |
農藥去除率% | 61.11 | 85.74 | 62.46 | 83.20 |
三、懸液定量殺菌試驗效果試驗效果
試驗菌種（菌號） | 作用時間 min | 對照組菌均值 cfu/m | 試驗組菌均值 cfu/m | 平均殺滅率 % |
大腸桿菌 | 10 | 4 X 105 | 20 | 99.99 |
8099 | 20 | 4 X 105 | 10 | 99.99 |
金黃色葡萄球菌 | 20 | 8 X 105 | 10 | 99.99 |
（ATCC6538） | 10 | 8 X 105 | 10 | 99.99 |
第三節、臭氧在飲用水處理中的作用
處理水樣試驗 :
細菌消毒 溶解有機物的微凝聚作用（氧化）
病毒滅活 無機物氧化 洗滌劑 粒狀活性炭 農藥
可溶性鐵和（或）錳的氧化 氰化物 酚 無煙煤
去絡合有機物錳（氧化） 硫化物 有機物氧化 砂
除色（氧化） 亞硝酸鹽 除藻類 生物過程預處理（氧化）
除臭、除味（氧化） 去除懸浮固體或濁度（氧化）
3.何謂臭氧水:臭氧最適宜的方式是將臭氧溶解於水中，形成所謂“臭氧水”。歐美一些發達國家將“臭氧水”稱為“萬能水”。它的殺菌速度比氯快許多倍。
4.臭氧水有何作用:臭氧水可對婦女、兒童使用的內衣、內褲、尿布、包被等進行殺菌消毒處理，能起到特別明顯的保健作用。臭氧水可對瓜果蔬菜、海產品、肉類進行殺菌消毒，防腐保鮮，清除異味。同時具有降解瓜果、蔬菜表面殘留含磷農藥的功能?！ ±贸粞跛?，可以清潔皮膚、保養皮膚，減輕化妝品對皮膚的刺激。利用臭氧水冷敷、浸泡燙傷、割傷、撞傷，可加速傷口愈合，防止感染。 利用臭氧水洗泡，可以防止皮膚病及真菌引起的腳氣類疾病，同時還可以利用臭氧水洗頭，可以清除頭發毛細孔處的污垢，減少掉發。
第四節 臭氧機的選擇及應用實例：
英國食品冷藏船，其冷藏倉的設計為1000 m3的容積安裝10g/h臭氧發生器。
表2-3 1000 m3庫容需臭氧/（g/h）
食 品 名 稱 | 所 需 臭 氧 | 食 品 名 稱 | 所 需 臭 氧 | |
肥肉、奶制品、脂肪多的魚 冷藏蛋 | 1.0～2.0 1.5～3.0 | 瘦肉 蔬菜、水果(連續使用) | 3.0～5.0 2.0～1.0 |
不同用途的場合所要求的參考濃度見表2-4。
使用臭氧時注意事項：以上摘自現代生物技術與醫藥科技出版社《實用消毒滅菌技術》
1 作業現場空氣中臭氧質量濃度不能超過國家允許標準（0.2 mg/ m3）。
2 用臭氧進行空氣消毒必須在密閉空間，人不在現場的條件下進行；消毒后至少過30 min人才能進入。
3 對多種物品有氧化作用，用于物品消毒時，應充分考慮。
第五節 水處理的工藝流程
礦泉水的生產工藝流程： 原水 臭氧
↓ ↓
曝氣→砂濾→精濾→灌裝→密封
↓
檢驗
純凈水的生產工藝流程： 原水
↓
砂濾→碳濾→軟化→保安過濾→→反滲透
臭氧 → 純凈水
飲料用水的工藝流程根據不同飲料的要求而定。
第五章 臭氧應用舉例
根據一些應用于臭氧的資料，介紹幾種食品應用臭氧貯藏的情況，供參考：
5.1臭氧在水果儲存方面應用實例
Ⅰ 香蕉：
在臭氧濃度高的情況下，香蕉機關報陳代謝強烈。然而在低濃度下，例如3.21mg/m3(1.5ppm)，生理損害可能產生。如果臭氧濃度在53.5～64.2 mg/m3(25～30ppm)，8天后香蕉表皮會產生黑斑。臭氧濃度在64.2～192.6 mg/m3(30～90ppm)的范圍內呼吸過程加快，而成熟過程保持不變。使用臭氧貯藏香蕉的最佳條件是濕度12℃，濃度在3.21～3.64 mg/m3，在這樣的條件下，香蕉成熟不很快，呼吸強度變化也不大。
Ⅱ 柑橘：
柑橘對臭氧不敏感，甚至在85.64mg/m3的高濃度下。由于乙烯和其他的新陳代謝產物被臭氧氧化，柑橘的成熟減慢。
Ⅲ 漿果：
草莓、木莓、葡萄在貯藏期間，霉菌菌落特別可能發展。這可用4.28～6.42 mg/m3的臭氧，就可使霉菌的生長受到抑制，而對漿果的質量和香味沒有影響，貯藏期延長一倍。但包裝方式不能妨害臭氧與漿果接觸。
Ⅳ 蘋果：
在貯藏期間，視品種不同，在臭氧濃度4.28～23.54 mg/m3下，會出現生物損傷。美國所做的試驗表明，在4.28 mg/m3下冷藏5個月，大多數品種沒有受到損害。如果濃度稍許提高，某些品種的香味減弱，品質有些下降。去除乙烯對延長貯藏期有重大作用。新陳代謝產物的鈍化也降低了表皮褐變。據國內某單位介紹，用臭氧保鮮的冷藏蘋果，出庫后半個月仍保持保鮮作用。
Ⅴ 梨：
對某些特殊品種的梨所做的研究表明，在臭氧濃度6.42 mg/m3，溫度在5℃的情況下藏17天沒有變壞，呼吸強度也沒有增加。
5.2臭氧處理蔬菜方面的應用
Ⅰ 菜花：
在前蘇聯用臭氧處理菜花后貯藏，獲得很好效果。
Ⅱ 馬鈴薯：
其貯藏條件為溫度6～14℃，相對濕度90%以上。在臭氧濃度15～18 mg/m3，對馬鈴薯處理6～10h，可使馬鈴薯疫霉菌落停止生長，而馬鈴薯的顏色、味道、密度都沒有變化。在臭氧的作用下，馬鈴薯的淀粉和維生素C含量增加，糖分下降。
Ⅲ 蒜薹：
蒜薹的貯藏，除了溫度、濕度要求，氣體成分控制以外，應用臭氧的重點處在空庫消毒，入庫預冷殺菌和換氣前后的殺菌。蒜薹入庫預冷完成后，可用4.28～8.56 mg/m3濃度的臭氧，殺死蒜薹表面部分微生物，。日常防霉，對大帳和氣調庫來說，應與換氣同時進行，并要使臭氧均勻擴散，濃度應以有效去除蒜薹氣體而沒有明顯的臭氧味為宜。對氣調庫來說，應把臭氧發生器放在庫外。小袋包的防霉，應在每次換氣前后進行。換氣前使用臭氧的主要目的，是使換人氣體的微生物減少。換氣后則氧化乙烯去除氣味為主。臭氧不直接接觸蒜薹，濃度可適當高一些。臭氧發生器開、停的安排，應以開袋換氣時嗅不到明顯臭氧味為主。實際應用表時，臭氧可強烈抑制腐爛區擴展。如有腐爛發生，可使直接暴露于臭氧下，可得到很好效果。
Ⅳ 西紅柿：
用于貯藏的西紅柿，要先用皮厚、堅實的晚熟品種，五六成熟。分層單擺平放，按所帶的溫濕度或氣調條件控制。進庫前需對空庫用臭氧進行消毒。日常防霉以臭氧濃度8.56～10.7mg/m3兩天開機一次或以4.28～6.42 mg/m3每天開機一次，達到濃度即停臭氧發生器。貯藏一個半月，好果率達80%～90%。
Ⅴ 柿子椒：
采摘時應用剪刀剪斷果柄，因為果柄受損易腐爛。柿子椒在帳內要分層散放，便于與臭氧接觸，也有利于C O2、乙烯、熱量的擴散。一般的貯藏溫度為12～15℃，秋季采摘的為8～10℃，C O2＜3%，O2為10%左右。臭氧的充入，第一個月第天2～3次，濃度為10.7 mg/m3，以后可每天1～2次。貯藏70天，柿子椒商品率達80%以上。
Ⅵ 雞蛋：
1930年末，病因80%的貯藏雞蛋的冷庫，都裝有臭氧發生器，取得很好的效果。在貯藏雞蛋的冷庫中利用臭氧，有兩種方式：連續應用和間斷應用。連續應用的臭氧濃度為14.12 mg/m3，濕度為90%，貯藏8個月，質量很好。我國目前的冷庫，大多數還需人員入庫檢測溫度，所以采用間斷供臭氧方式。其做法是每天開臭氧發生器1～2次，濃度為3.21～5.35 mg/m3，開機時間要與查庫時間錯開，以便人員進入。每次臭氧殺菌后，空氣中細菌數下降70%左右，霉菌下降60%左右，雞蛋殼上細菌、霉菌數下降50%左右。目前我國已有30多家蛋品冷庫應用臭氧，都獲得了好的效果，減少了損失，經濟效益明顯。
Ⅶ 肉類：
臭氧主要用于肉類屠宰后的成熟、嫩化過程的殺菌保鮮。其做法是每天用臭氧處理1～2次，生次持續2h，臭氧的濃度是6 mg/m3（空氣），溫度20℃，相對濕度85%，在密閉的房間里可保持42～44 h。若是把溫度降低到6℃則可保持10天。牛肉在臭氧濃度10～20 mg/m3（空氣）的情況下，與單用冷卻相比，其貯藏期可提高30%～40%。牛肉表面微生物不超過103 /cm3。Billou對牛肉、小牛肉、羊肉、豬肉、雞和兔應用臭氧的貯藏期，進行了詳盡的研究，在通常情況下，各種肉類貯藏7天后，發現肉明顯受到微生物的污染。而在相同情況下，應用臭氧，14天以后才出現微生物污染?？偟那闆r是，在冷卻情況下，使用臭氧與不使用臭氧相比，表面微生物菌叢（假單胞菌屬、孢子，沙門氏菌、葡萄球菌）下降。如果污染程度早已很大，臭氧對表面微生物菌叢就沒有效果，但仍能使冷庫中的空氣感到新鮮。
Ⅷ 奶酪：
在熟化和貯藏過程中，應用臭氧的經驗很成功。溫度是15℃，相對濕度80%～85%，臭氧濃度是0.0428 mg/m3。結果在其表面生長孢子，在熟化期被殺滅，貯藏期增長到11周。試驗是在英國的一種奶酪上進行的。并且在貯藏室中存在異味，也由于臭氧的氧化作用而消除。
Ⅸ 鮮魚保鮮：
國外用含有臭氧的水制成冰塊來保藏鮮魚，使保鮮可延長50%。一般認為臭氧在0℃時相當穩定，不易自然分解。含有臭氧的冰，在融化時其冰水混合物中，會有臭氧存在。對微生物的生長起抑制作用，延長保鮮期。
第五章 臭氧在礦泉水、純凈水
——及飲料用水生產中的應用
第一節 臭氧應用的概述
目前，在我國瓶裝飲用水市場上，主要有礦泉水和純凈水兩種飲用水。在飲料市場上，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，水中的細菌物質也不能全被去除。而一般的水質處理方法更不能除盡微生物。為確保產品在保質期內合格,保證消費者的健康，在制造飲料，特別是制造碳酸飲料、礦泉水、純凈水以及包裝後不再進行二次滅菌的果汁飲料時，必須對水進行消毒處理，并要注意貯罐、管道、閥門等衛生狀態，防止對水產生二次污染。
采用臭氧對自來水進行消毒，對病毒，細菌等微生物能夠快速殺滅，比氯快百倍，幾乎是瞬時殺滅，比氯快百倍，幾乎是瞬時殺滅，并且殺滅效率很高。尤其是對有機化合物污染物質去除徹底而產生二次污染，對有毒化學物質，例如氰化物，酚類，苯酚等，對有害重金屬例如汞，鉛，鎘，錳等，對致癌物，例如苯并芘，苯并蒽等氧化成為無毒的物質，并且水質無異味，甘甜可口。
水消毒的目的是殺滅水中的致病菌，并使水中的細菌含量符合規定標準。常用的水消毒方法是氯消毒、紫外消毒和臭氧消毒。
第二節 臭氧在飲用水處理中的作用
自1902年在德國帕德博恩建立了第一大規模水廠以來，世界上已有數千個臭氧水廠，在歐洲已達到普及的程度，美國、加拿大、日本等國家都在大力發展臭氧處理飲用水工程。1980年加拿大蒙特利爾建成世界最大的臭氧水處理廠，日供水量230萬噸，臭氧用量300kg/h。最新資料介紹，臭氧發生器單產量已達300kg O3/h，足夠一個中等城市飲用水廠消毒使用。
我國由于經濟發展水平限制，自來水廠應用臭氧消毒工藝比較少，北京、上海、撫順等地在20世紀80年代建立了幾個水廠，以北京田村水廠規模最大，臭氧裝機總量15 kg/h，1997年昆明建成我國最大的臭氧水廠，臭氧裝機總量33 kg/h，對提高供水質量發揮了重要作用。我國一些大型企業自供水采用臭氧消毒工藝比較積極，如大慶、勝利油田、燕山石化等臭氧水廠都在運行。
我國瓶裝水采用臭氧消毒殺菌凈化工藝最為普遍，粗略估算，礦泉水、純水、潔凈水廠一千多家，約60%采用臭氧殺菌工藝。由于技術監督、防疫部門已形成共識，沒有臭氧設備的瓶裝水廠將很難在市場上競爭。隨著瓶裝水市場的發展，國內發展了一大批臭氧設備生產企業。臭氧發生器、投加混合設備品種繁多，質量參差不齊。其關鍵在于處理水應達到（2.7～4.5）×10-5mol/L(0.3～0.5mg/L)的臭氧溶解度值，這首先要求投加臭氧量應滿足1m3水2g O3的條件，同時必須保證水氣充分接觸并保持一定時間。根據實踐經驗，臭氧發生濃度高于8 mg/L時容易達到溶解度要求。
美國在20世紀70年代初開始利用臭氧處理生活污水，其主要目的為消毒并降低生物耗氧量（BOD）和化學耗氧量（COD），去除亞硝酸鹽、懸浮固體及脫色，已達到全國生產應用的水平。日本則在缺水地區進行污水臭氧處理后作為非食用水（即中水）循環使用。臭氧用來處理工業污水對電鍍含氰污水氧化、紡織印染污水脫色、精煉污水去除酚、烷類物質等。美、日、德、法等國近年來都建立了大規模的污水處理廠，我國煉油、印染行業也有試驗性應用。
游泳池水臭氧消毒應用已得到廣泛普及，其處理效果和優點已被公認，國外應用極為普遍。我國廣州天河游泳館、北京亞運村游泳館等采用后，池水清澈透明徹底解決了氯消毒刺激眼睛、皮膚及設施發黃的難題。
目前美國冷卻塔協會推薦臭氧處理冷卻循環水技術，可以達到阻垢、殺菌除藻、防腐蝕與穩定水質的目的，美國臭氧公司已有，計算機控制監測的臭氧冷卻塔冷卻循環水系統在運行，進行實驗研究總結經驗。
第三節 臭氧消毒系統的叁數選擇
3.1 消毒系統設計叁數的選擇：
臭氧投加量為1-5mg / L , 接觸時間為4-10min，保持0.1-1mg / L剩馀臭氧濃度。
3.2 主要設備的選擇：
a．臭氧發生器
3.3 臭氧發生器的產量應根據設計流量及臭氧投加量來確定。
W = 0.001×Q×P
W --- 臭氧發生器的產量（g / h）
Q --- 設計水量（L / h）
P --- 臭氧投加量，一般采用1-5 mg / L
0.001 --- 單位換算系數
b. 接觸氧化罐
3.4 接觸氧化罐的尺寸應根據設計流量及流速來確定。
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）
3.5 罐體高度的確定：
H = V×t + 0.2
H--- 罐體高度（m）
t --- 接觸時間，一般采用4-10min
0.2 --- 布水空間高度（m）
3.6 安裝運行
臭氧發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後進入接觸反應罐。連接水路和氣路。保持臭氧發生器進氣口與大氣相通。開啟水泵。調節進水閥門，調氣量開關在最大位置。調節水射器旁的水壓調節閥，使臭氧發生器進氣口與氣瓶連接，調節氣瓶減壓閥。接好電源線，按電源開關，調功率調節開關至最大。工作20分鐘後，用水中臭氧濃度檢測儀檢查出水口臭氧濃度，應約為0.4mg/L。
3.7 設計舉例：某純凈水廠消毒工藝設計流量為10m3/ h，選擇臭氧發生器及接觸氧化罐。
解：設臭氧投加量為2mg / L，
則 W = 0.001×Q×P = 0.001×10×1000×2 = 20g / h
設罐內流速為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）
第四節 二次加壓給水臭氧消毒系統
傳統的二次加壓供水系統一般設在住宅小區內，設施包括儲水池、泵房兩部分（平面示意圖見圖一）。供水的主要方式為水泵和高位水箱聯合供水、氣壓罐供水及變頻供水三種方式，現在主要的方式為變頻給水。儲水池通常有兩種方式，即地下式和半地下式。泵房一般由四部分組成：
儲水池 | 泵房 |
圖一：二次加壓平面示意圖
泵 室 | 控制室 | 衛生間 | 休息室 |
圖二：泵房平面示意圖
用臭氧消毒可根據原有泵房及管網狀況進行改造，有兩種情況，一種情況是，由於原有進戶管路為枝狀管路，且管材為普通鍍鋅管，該工藝宜采用臭氧消毒與活性炭吸附聯合去除有機物和細菌，還需設投加馀氯裝置以保證持續殺菌能力，避免再次污染，工藝流程見圖三。在采用循環管路或管材采用優質鋼管、PVC、鋁塑管情況下，可以采用活性炭過濾和臭氧消毒，直接進入管網，工藝流程見圖四。根據原有泵房情況，確定設備的合理安裝，氣水混合裝置和活性炭過濾罐宜設在泵室內，臭氧發生器最好安裝在控制室內，以便於操作管理，也可以設在泵室內。
圖三： 尾氣處理器
↑
儲水池 → 反應罐 → 活性炭吸附罐 → 調速泵
↑ ↑
臭氧發生器 加氯機
圖四 尾氣處理器
↑
儲水池→ 活性炭過濾罐 → 反應罐→ 調速泵
↑
臭氧發生器
一、工作原理
1.設計水量：
二次加壓供水儲水池水量按最大日用水量的30~40%計算，管道直飲水是新興事物，國家有關部門對居民的飲用水定額并沒有明確的規定。根據有關資料，確定本地區居民用水定額為： q=180L/人·d。并根據直飲水的用水相對集中的特點，確定最高日變化系數為Kd=1.2，日最高時變化系數為Kh=1.8
2.工藝特點
迅速殺滅水中的細菌，并且滅菌范圍更廣，可以殺死水中的細菌、病毒、芽孢等各種微生物。水質有更好的凈化功能 ，可以去除水中超標的鐵、錳和硬度，使有機物在臭氧和活性炭作用下去除，消除水中異味，同時水中含氧量增加，使水更加清澈透明。
有殘留物，臭氧消毒後分解為氧氣，克服了氯消毒的馀氯氣味和產生有機氯化物及紫外線無持續滅菌能力的缺點。工藝設計主要目的是去除水中殘留的有機污染物，增加水中的溶解氧，進一步改善水的口感。
3.系統優勢：工藝先進，采用臭氧+活性碳 結合技術運行維護十分方便。水質明顯提高
三、主要設備：
在原有的設備基礎上，主要設備增加了臭氧發生器、反應罐和活性炭罐，還需要氣水混合裝置、相應的水泵。并不需要再增加配電設施，運行維護十分方便。
四、系統工藝叁數：
一住宅小區共有16棟住宅樓，均為6層，每棟樓6個單元，每單元共計12戶,按每戶3人計。工藝系統如圖四，則該小區泵站各工藝環節叁數為：
1.儲水池容積：用水定額按每人200L/d計，日變化系數為1.2。則最大日供水量為：
Q=1.2×n×q=1.2×3456×0.2=829m3/h
n=16×6×12×3=3456
儲水池容積按最大日供水量的30%計算：
V=0.3×Q=0.3×829=248.7m3
2.最大時用水量：
時變化系數為1.8，最大時供水量：Q1=1.8×Q/24=1.8×829/24=62.2m3
3.活性炭過濾：采用 1400×3050的罐體4個，濾料選用化工廠生產的活性炭濾料，填裝厚度為1.5m。每罐流量：Q2=62.2/4=15.6m3/h
接觸時間：T=V/ Q2=60×0.7 2×3.14×1.5/15.6=8.8min
濾 速：v= Q2/S=15.6/(0.72×3.14)=10.1m/h
4.臭氧發生器：按每噸水投加1.5~2mg/L設計，
則最大時需臭氧量為：62.2×2=124.4g/h 選規格為100g/h的臭氧發生器。
5.反應罐： 選用 1400×3050的罐體。由射流泵和文丘里管及反應罐構成了臭氧混氣單元。
停留時間：T=V/ Q2=60×0.72×3.14×2/15.6=11.8min
空罐流速：v= Q2/S=15.6(0.72×3.14)=10.1m/h
6尾氣凈化器：選用我單位生產的尾氣凈化器。
第五節 游泳池循環水臭氧消毒的應用系統
一、臭氧消毒的特點：
1. 反應快投量少，臭氧能迅速殺滅擴散在水中的細菌、芽孢、病毒且在很低的濃度時既有殺菌滅活作用；
2. 適應能力強，在PH5.6-9.8，水溫0-37℃的范圍內，對臭氧的消毒性能影響很??；
3. 在水中不產生持久性殘馀，無二次污染；
4. 臭氧的半衰期很短，僅二十分鐘；
5. 能破壞水中有機物，進行脫色和去嗅去味作用，使水呈蔚藍色，而又不改變水的自然性質。
二、臭氧消毒的缺點：
1. 因臭氧不易溶於水中，且不穩定，故其無持續消毒功能，應設置氯消毒與其配合使用，
2. 臭氧有毒性，池水中不允許超過0.01mg/l；空氣中不允許超過0.001mg/l；
3. 臭氧消毒法設備費用高，耗電大。此乃限制或影響臭氧消毒廣泛推廣使用的主要原因。
三、列舉游泳池臭氧消毒凈化水工程實例：
某工程25×12.5標準游泳池為公共活動類，其平均水深按1.7m計算，每天循環次數按6次計算，附加系數按1.1考慮，其循環水量為25×12.5×1.7×6×1.1/24=146.1m3/h。 根據臭氧消毒用於游泳池凈化循環水系統，其投加量推薦范圍為0.2-2.0mg/l，可以看出其最小重量投加比0.2mg/l，其平均重量投加比1.1mg/l，其最大重量投加比2.0mg/l。
解：按最大投加量設計 計算臭氧投加量=2.0×146.1=292.2gO3/h，
1、選ZW-200型臭氧發生器一套，其單臺運行參數為：
臭氧發生量為 200.0g/h，額定電功率為2.0Kw，冷卻水量0.8-0.9m3/h，需氣量4.0 m3/h，
2、選ZW-100型臭氧發生器一套，其單臺運行叁數為：
臭氧發生量為 100.0g/h，額定電功率為1.0Kw，冷卻水量0.4-0.5m3/h，需氣量2.0 m3/h，
3、按實際投加比=300÷146.1=2.05mg/l。選LOD-2型制氧機三套，其單臺運行參數為：
供氧量2.0 m3/h，氧氣濃度92%±3，額定電功率為2.5Kw。
4、臭氧投加方式采用水射器，選25QY-2型水射器一臺，其單臺運行參數為：
進水214L/min，吸氣198L/min，進水壓力1.05kg/cm2，出水壓力0 kg/cm2；
5、配套水泵25QY-2型二套，其單臺運行參數為：
流量12.8 m3/h，揚程19.5m，配用功率1.5Kw。
由于采用的是"部分噴射"或稱"支流噴射"，故此再利用管道混合器加以充分混合，管道混合器采用玻璃鋼制品，并與管道同徑。選接觸反應罐一臺，其外形尺寸φ2200，H=2.4m，以滿足接觸反應時間的要求。對於接觸反應后多馀的臭氧利用尾氣處理器對臭氧催化分解為氧氣，達到無害化處理。
最后，利用活性炭過濾器進行深度處理，以將臭氧殺死的各種病原體以及其它普通過濾法難以去除的某些有機或無機污染物加以去除。選活性炭過濾器二臺，其外形尺寸φ2200，H=2.4m。
結論臭氧消毒系統一次投資偏高，尤其設備投資偏高，但處理水成本低、運行成本少、經濟指標好，這與以往水處理工作者頭腦中固有的臭氧消毒系統投資高、運行成本亦高的觀念有一定的區別.我公司臭氧消毒設備性能比以往的臭氧消毒設備的性能有了很大的提高，核心技術有了突破，有更大的實用價值和更廣闊的應用空間。
第六節 臭氧空氣消毒滅菌方案
在醫藥生產工藝中，對于無菌生產潔凈區域環境的微生物進行有效的控制，需要選擇適宜的消毒滅菌劑，殺滅潔凈環境內空氣中和浮在機械設備、模具、容器、建筑物表面上的雜菌，以保持"無菌藥品"生產所必須的相應潔凈度環境（無菌室）。臭氧消毒用于潔凈室消毒，不但能滿足生產要求，保持良好的工作環境，而且會產生可觀的經濟效益。
（一）采取臭氧消毒滅菌方式：
利用HVAC系統的循環風作為臭氧的載體，即將臭氧發生器生產的臭氧化氣體，由HVAC系統中凈化風機產生的壓力風源，擴散至所控制的整個潔凈區域，并且使空氣中臭氧濃度均勻，在潔凈區域的生產環境中不增加任何消毒設備，同時對HVAC系統起到殺滅雜菌和霉菌的效果，即可達到滅菌的目的，延長過濾器的使用壽命。
（二）臭氧發生器在HVAC系統中的安裝方法：
把臭氧用通過管道直接引到送風主管道中，利用HVAC系統中凈化風機S產生的壓力風源，擴散至所控制的整個潔凈區域，2、對沒有HVAC系統的房間，可以把臭氧直接通到房間內，利用內循環，把臭氧擴散至整個房間，同樣可以達到消毒滅菌目的。
（三）臭氧消毒的經濟效益分析:
GMP實施指南要求潔凈度100級，非連續運行的潔凈室，可在非生產時，上班前2小時左右，空調系統運行保持室內正壓。開風機消毒滅菌換空氣即可，實現了潔凈室的節能消毒。為保證潔凈度，對潔凈度要求10000級區域的空調宜連續運行，用臭氧對潔凈室進行消毒滅菌。
（1）臭氧消毒代替化學試劑薰蒸滅菌，實現了潔凈室空調系統節能；
（2）節約消毒劑減輕勞動強度，同時解決了消毒劑易燃易爆問題；
（3）避免化學藥劑產生的二次污染，延長過濾器尤其是高效過濾器的使用壽命，從而節約維護費；
（4）取消每月二次的大消毒，可延長生產周期，提高產量。 （注O3 l ppm=2.14mg/h）
（四）采用臭氧節能計算：
計算參數：空調系統送風量為10萬m3/h，風機總功率按100kw按12小時計；
運行時間：每天減小風機運行可節電10小時×27天×11月=100×10×27×11=297000 kw
電費計算：如電價為0.6元/ kw,全年節約電費: 297000×0.6=178200元
（五）臭氧設備選擇方法：
利用HVAC系統集中投加時，臭氧發生器選用按以下方法計算：首先計算實際臭氧消毒體積，實行體積由三部分組成V=V1+V2+V3，V1潔凈區空間體積，V2空氣凈化系統體積，V3循環時空氣損失體積，實際計算過程中V3等於循環系統總風量的1.1%。根據《消毒技術規范》的標準確定臭氧滅菌的投加量（g/h），對於空氣浮游菌，臭氧滅菌濃度為4-8mg/m3，對物體表面沉降菌落，投加量為20-30mg/m3.
1、實際選用臭氧發生器的產量
w=c*v/s w，單位為g/h。
c：單位體積投加量，
v：實際臭氧消毒體積，
s：臭氧衰退系數0.4208
如工廠為空氣滅菌，潔凈室所需臭氧濃度定為c=5ppm，但事實上，潔凈區的消毒不僅是對空氣的消毒，實際上還包括物體表面的消毒，所以，我們的設計濃度C為10ppm。
2、工程技術叁數：
消毒面積S=36*48=1728 m2
標高H=2.6 m
送風量為100000m3/h
3、根據工廠提供的工程參數：
V1=S*H=1728*2.6=4492.8m3
V2忽略不計
V3=100000*1.1%=1100m3
消毒體積: V=V1+V2+V3=4492.8+1100=5593m3
4、所需臭氧投加量 :
W=C*V/S
=10*2*5593/0.4208=266g/h
6、使用臭氧時注意事項：
作業現場空氣中臭氧質量濃度不能超過國家允許標準（0.2 mg/ m3）。
用臭氧進行空氣消毒必須在密閉空間，人不在現場的條件下進行；
消毒后至少過30 min人才能進入。
對多種物品有氧化作用，用于物品消毒時，應充分考慮。
醫療衛生領域
醫院是治療疾病的地方，但是由于到醫院就診的人很大部分是危重患者，其炎癥正處于高峰時期，來自病人身上的有害病菌極易散發于空氣中。因此，醫院又是容易感染疾病的場所。現在，由于到醫院就診引起交叉感染的事已司空見慣。醫院手術和護理操作前大夫或護士的雙手及手術器具的消毒問題也是亟待解決的課題之一。具有高效、迅速殺菌作用的臭氧在醫院環境消毒、術前消毒等方面大有用武之地。比如，日本科學家就研究過用于醫院的臭氧水消毒法。據其研究結果，用臭氧水對醫院手術前醫生、護士的雙手消毒，可殺死所有細菌，不僅時間極短，而且其消毒效果也是其他碘類消毒劑無法比擬的。傳統進行同樣的消毒操作至少需要10分鐘。在醫院中最易引起感染的黃色葡萄球菌和綠膿桿菌等在臭氧水中只需5秒鐘即可全部殺死，其殺菌力遠遠超過酒精和氯。而且臭氧水具有可靠的安全性，經常使用不會傷及肌膚，即使誤喝也不會中毒。
臭氧還可以用于治療。如俄羅斯研究出一種特殊的液壓液來治愈傷口，其基本方法就是在高壓下用霧狀富含臭氧的生理溶液沖洗傷口，水流就象手術刀一樣將傷口中的膿血、壞死組織及細菌分解物清除，同時殺死傷口表面的致病微生物。然后變換"臭氧刀"的結構，繼續增大液體的壓力，使臭氧化的溶液滲進發炎組織幾毫米至3厘米深，并增加氧氣，殺死更深層的致病細菌。據報道，用這種方法已治療過200例病人，他們都是一些糖尿病、膿毒病、血管動脈硬化及不宜施行通常外科手術的患者，結果這些病人的傷口全都完全愈合。
水果蔬菜保鮮領域
水果、蔬菜的運輸、貯藏一直是急需解決的問題，處理不當將帶來極大損失。據悉，我國每年有30-40%的蔬菜因儲運不當和局部積壓而成為垃圾。臭氧與負離子共同作用有極好的果蔬保鮮功能，因此利用臭氧技術可以大大延長果蔬的保鮮、貯存時間，擴大其外運范圍。另外，臭氧技術還可以用于凈菜處理中的殺菌消毒。日本川島播磨重工業公司開發了利用臭氧水自動對蔬菜進行殺菌的系統。據其研究，與目前用于蔬菜殺菌的次氯酸鈉相比，低濃度臭氧水殺菌迅速高效，沒有二次污染。通過實驗對比臭氧水和次氯酸鈉對很容易在蔬菜中繁殖的枯草菌的殺菌效果發現，用濃度為50ppm的次氯酸鈉殺菌2分鐘后細菌還沒有被殺死，而用濃度為5ppm的臭氧水殺菌20秒后99.9%的細菌被殺死。臭氧水將成為最佳的蔬菜殺菌劑。同時，臭氧水能有效氧化蔬菜水果表面農藥，降低農藥殘留量，保護身體健康。
天地壹號生產工藝消毒滅菌系統建設方案
前言:
江門市天地壹號飲料公司，是以生產飲料企業，對產品的衛生質量要求較高。廣州佳環電器科技有限公司，是國內生產臭氧消毒滅菌產品的專業性廠家，以技術的高起點、品種的系列化形成自己獨有的核心競爭力。為企業提高服務。
項目分析：
1、因為加工車間為包裝車間，采用紫外線消毒，消毒有死角，消毒時間長，耗電量高，滅菌不徹底。
2，原管道采用高溫消毒，耗電量高，耗水量大，消毒時間較長，。
3，原料用水采用層層過濾，減緩水流速，不適合大規模的生產，
4、臭氧處理水已有十幾年的歷史，被城市飲水廣泛采用，能夠增加水的口感，保留水中天然成份。
解決方案：特別為天地壹號飲料公司制定以下方案：
5、天地壹號設計方案：包裝車間消毒設計：
管道體積：v={長30m×[面積(0.06m/2)2×3.14]}+(1000×1.1%)=0.08 m3+11 m3=11.19 m3
取臭氧量：W=取臭氧濃度8mg/ m3×消毒體積11.19m3/衰退系數0.4208=212mg
罐 體 積：v=高6m×面積(2.5m/2)2×3.14+10000×1.1%=29.44 m3+110 m3=140 m3
取臭氧量：W=取臭氧濃度8mg/ m3×消毒體積140m3/衰退系數0.4208=2661mg/h=2.7g/h
方案一：將臭氧發生器安裝在生產車間解決管道污染問題；
名 稱 | 消毒對象 | 使用時間 | 數 量 | 單 價 | 合 計 |
臭氧機 | 稀釋罐 | 60分鐘 | 1臺 | 3600元/臺 | 3600 |
臭氧機 | 管道 | 30分鐘 | 1臺 | 348元/臺 | 348 |
導氣管 | 30米 | 3元/米 | 90 | ||
施工費 | 2人 | 50元/人 | 100 |
方案二：將臭發生器安裝在水處理工藝部分，對原料水進行無菌、除氯、增加口感處理
水總量為8~10小時60噸，流速為7.5噸/小時,
W=0.001×7.5噸/小時×1000升×2克/升=15克=5克×3臺
名 稱 | 消毒對象 | 使用時間 | 數 量 | 單 價 | 合 計 | ||
臭氧機 | 原料用水 | 5小時 | 3臺 | 4800元/臺 | 14400 | ||
導氣管 | 10米 | 3元/米 | 30 | ||||
射流器 | 3個 | 50元/個 | 150元 | ||||
方案三：將臭氧發生器安裝在包裝車間，對空間進行無菌消毒；
潔凈空間體積：V= 消毒體積+空氣凈化系統體積+循環時空氣損失體積
V1=50㎡×5m=250m3+V2(0)+V3(10000×1.1%)=110m3
臭氧量選擇：W=C×V/S×W
=取臭氧滅菌菌濃度×消毒體積/衰退系數
=6mg×360m3/0.4208=5g/h（消毒時間限30分鐘，要兩臺同時運行）
名 稱 | 消毒對象 | 使用時間 | 數 量 | 單 價 | 合 計 |
臭氧機 | 空間 | 30分鐘 | 2臺 | 3600元/臺 | 7200 |
導氣管 | 30米 | 3元/米 | 90 | ||
施工費 | 吸頂式 | 2人 | 100元/人 | 100 |
方案四：全程控制跟蹤消毒，由專人負責，對原料庫、車間、成品間的消毒防霉，早晚開機30分鐘。
名 稱 | 消毒對象 | 使用時間 | 數 量 | 單 價 | 合 計 |
臭氧機 | 空間 | 30分鐘 | 1臺 | 3600元/臺 | 3600 |
導氣管 | 30米 | 3元/米 | 90 |
由于分解時放出大量熱量，故當其含量在25%以上時，很容易爆炸。但一般臭氧化空氣中臭氧的含量很難超過10%，在臭氧用于飲用水處理的較長歷史過程中，還沒有一例關于臭氧爆炸的事例。
含量為1%以下的臭氧，在常溫常壓的空氣中分解半衰期為16h左右。隨著溫度的升高，分解速度加快，溫度超過100℃時，分解非常劇烈，達到270℃高溫時，可立即轉化為氧氣。臭氧在水中的分解速度比空氣中快得多。在含有雜質的水溶液中臭氧迅速回復到形成它的氧氣。如水中臭氧濃度為6.25×10-5mol/L(3mg/L)時，其半衰期為5~30min,但在純水中分解速度較慢，如在蒸餾水或自來水中的半衰期大約是非20min（20℃），然而在二次蒸餾水中，經過85min后臭氧分解只有10%，若水溫接的0℃時，臭氧會變得更加穩定。
2.2 環境對臭氧殺菌的影響
臭氧對微生物的殺滅主要受到濃度、溫度、有機物以及濕度等的影響，而與作用時間關系較小，一般臭氧對微生物達不到滅活劑量時，不能通過延長作用時間來補償。
（1）濃度的影響
濃度是決定臭氧消毒效果的重要因素，臭氧對微生物的殺滅程度與臭氧濃度有關，而與接觸時間關系不大。對于病毒和細菌芽孢，當余臭氧濃度達不到滅活劑量時，延長時間也不能提高殺滅率。
（2）濕度的影響
當臭氧消毒空氣或熏蒸消毒時，相對濕度較高，殺菌效果較好。有研究表明，相對濕度小于35%時，即使臭氧濃度較高，對空氣中細菌的殺滅率也很低。應用臭氧進行表面消毒，干燥表面的細菌較難殺滅。
（3）有機物的影響
有機物可顯著減弱臭氧對微生物的殺滅作用。應用臭氧消毒，可因有機物對微生物的保護作用而達不到要求的消毒效果。
（4）溫度的影響
隨著溫度的增加，臭氧的殺菌作用增強。但溫度增高，會使臭氧在水中的溶解度降低，因此實際上消毒過程中，溫度升高，反而會影響消毒效果。
（三） 臭氧消毒特點
臭氧消毒滅菌方法與常規消毒滅菌方法相比具有如下特點。
高效性 臭氧消毒是以空氣為媒質，不需要其他任何輔助材料和添加劑。消毒進行時臭氧發生器產生一定量臭氧，在相對密封的環境下，擴散均勻，包容性好，克服了紫外線殺菌存在的諸多死角的特點，可達到全方位快速高效的消毒滅菌目的。另外，它的滅菌譜廣，既可殺滅細菌繁殖體、芽胞、甲乙型肝炎病毒、真菌和原蟲胞體等多種病毒，還可以破壞肉毒桿菌和毒素及立克次氏體等，同時還具有很強的除霉、腥 、臭等異味的功能。
高潔凈性 臭氧快速自然分解為氧特性，是臭氧作消毒滅菌劑的獨特優點。臭氧是利用空氣中氧氣
產生的，消毒氧化過程中，多余氧（O）在30min后又結合成氧分子（O2），不存在任何殘留物，解決了消毒劑消毒方法產生的二次污染問題，同時省去了消毒結束后的再次清潔。
方便性 臭氧滅菌器一般安裝在潔凈室內或空氣凈化系統中或滅菌設備內（如臭氧滅菌柜、傳遞窗等）。根據調試驗證的滅菌濃度及時間，設置滅菌器的按時間開啟及運行時間，操作使用方便。而用甲醛熏蒸消毒時間長，而臭氧消毒可以天天定時開啟使用。
經濟性 通過臭氧消毒滅菌在諸多制藥行業及醫療衛生單位的使用及運行比較，臭氧消毒方法與其
他方法相比具有很大的經濟效益和社會效益。在當今工業快速發展中，環保問題特別重要，
而臭氧消毒卻避免了其他消毒方漢產生的二次污染。
以上摘自中國環境科學與工程出版社《臭氧技術與應用》
臭氧可用于消毒，包括飲用水、污水以及醫院診療用水的消毒；也可用于空氣消毒，物品表面
（1）飲用水消毒 臭氧用于消毒飲用水，作用速度快，效果可靠，能脫色除臭，降低水的渾濁度，去除水中的酚、鐵、錳等物質。一般加臭氧量0.5～1.5mg/L，水中余臭氧質量濃度保持在0.1～0.5mg/L、維持5～10min可達消毒目的。對于水質較差的水，加臭氧量應在3～6mg/L。
（2）污水消毒 與含氯消毒劑相比，臭氧消毒污水不僅消毒效果好，而且可改善水質，同時臭氧易于分解，不存在殘留毒性問題。用臭氧處理污水工藝流程是：污水先進入一級沉淀池，凈化后進入二級凈化池，通過污水臭氧在塔內充分接觸10～15min后排放。處理后的污水清亮透明，無臭味，細菌總數和大腸菌群數均可符合國家污水排放標準。
（3）空氣消毒 臭氧對空氣中的微生物有明顯殺滅作用，采用30mg/ m3質量濃度是臭氧作用15min，對自然菌的殺滅率可達90%以上。醫院兒科病房、婦科檢查室、注射室、換藥室、冶療室、供應區、急診室、化驗室、各類普通病房和房間，要求空氣中細菌總數≤500cfu/ m3，可采用臭氧消毒，要求達到臭氧質量濃度≥20mg/ m3，在相對濕度≥70%的條件下，消毒時間≥30min。
（4）物品表面消毒 將待消毒物品置于裝有臭氧發生器的密閉房間內，或利用內裝臭氧發生器的消毒柜進行消毒。臭氧對物品表面上微生物殺滅作用緩慢，一般要求臭氧質量濃度為60 mg/ m3、相對濕度≥70%、作用1～2h可用于飲食用具、食品加工工具、理發工具、衣物、票券、醫院化驗單的消毒，也可用于醫療器械的一般消毒。最近有報道應用臭氧對假牙進行消毒，效果良好。物體消毒也可用臭氧水進行浸泡、沖洗。
表2-1 臭氧在飲用水處理中的作用
細菌消毒 溶解有機物的微凝聚作用（氧化）
病毒滅活 無機物氧化
可溶性鐵和（或）錳的氧化 氰化物
去絡合有機物錳（氧化） 硫化物
除色（氧化） 亞硝酸鹽
除臭、除味（氧化） 去除懸浮固體或濁度（氧化）
除藻類 生物過程預處理（氧化）
有機物氧化 砂
酚 無煙煤
洗滌劑 粒狀活性炭
農藥
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