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臭氧消毒技術研究及在鐵路給水的應用效果

根據多年從事臭氧消毒技術的應用研究與生產實踐，現將臭氧消毒技術研究及在鐵路給水的應用效果以及發展前景闡述如下：
一、前言
人類發現臭氧已經有一百多年的歷史。早在1840年德國科學家舒貝因（Schonbein）宣告了臭氧的發現，他在電解和火花放電試驗過程中曾聞到有一種特殊的氣味，在閃電過后亦可聞到同樣的氣味。他將此異味確定為O3，而命名為OZONE（臭氧），取自希臘字“Oaein”一詞，意為“難聞”。自此以后，歐洲的科學家率先開始研究臭氧的特性和功用，發現它的廣譜滅菌效果之后，開始工業應用。由于技術條件和成本的原因，臭氧技術沉睡了較長一段時間，真正的商業應用是20世紀70年代，臭氧被廣泛應用于水的消毒、空氣的消毒、物體表面的消毒、消毒水及環境的除臭異味等領域。隨著臭氧技術應用的發展，臭氧技術的研究及應用在國際上已形成了獨立的產業，其發展前景十分廣闊。
二、臭氧技術的主要應用領域
由于臭氧的強氧化性，具有消毒、滅菌、除臭、矯味、脫色等作用。可廣泛用于各個領域。
1.      日常生活領域
（1）      生活飲用水消毒、解毒。水是傳染疾病的主要媒介，隨著經濟及科學技術的發展，生活飲用水的質量并沒有獲得令人滿意的提高。有關研究表明，用氯處理的自來水含有三氯甲烷、鹵代有機化合物等多種致癌物。用臭氧處理生活飲用水則可以杜絕以上所有危害，使人們飲用真正潔凈、安全的水。因為水中的臭氧不但可以殺死所有病菌及其他微生物，還可以有效去除水中有毒物，同時不會產生因用氯氣消毒產生的鹵代烴，從而徹底斷絕因飲用水致病的途徑。
（2）      廚房用具、餐具、衣物等的殺菌消毒。用臭氧水洗滌、浸泡可以徹底殺菌消毒，并且可以抑制各種微生物的滋生，達到防菌的效果。同時，臭氧水洗滌衣物，可提高洗滌效果。
（3）      魚肉、果蔬及其他食品的消毒、解毒、保鮮。用臭氧水消毒、浸泡魚肉、果蔬及其他食品，可殺滅附著在上面的細菌及其他微生物并抑制其滋生繁衍，延長其貯存、保鮮時間。
（4）      室內空氣的除毒、除臭、殺菌。用臭氧型空氣凈化器或空調可以除去空氣中絕大部分有毒物質和臭味，如一氧化碳、涂料發物等，同時可以殺滅空氣中各種傳染病菌病毒。
（5）      治療某些皮膚病、消除口臭、促進傷口愈合等。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。
（6）      臭氧還有很好的美容作用。有些美容設備就用含有臭氧的蒸氣對皮膚進行熏蒸。經常用臭氧水洗臉，也可以改善干燥、蒼白、缺乏光澤、有暗瘡的皮膚，使其細嫩光滑，延緩衰老。
2、醫療衛生領域
醫院是治療疾病的地方，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，由于到醫院就診引發交叉感染的事時有發生。所以，具有高效、迅速殺菌作用的臭氧消毒技術，特別適用于在醫院環境消毒、術前消毒等方面。
3、果蔬保鮮領域
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。低濃度臭氧水用于水果、蔬菜，殺菌迅速高效，沒有二次污染。可以大大延長果蔬的保鮮、貯存時間。另外，臭氧水能有效氧化水果、蔬菜表面農藥，降低農藥殘留量。臭氧水已成為水果、蔬菜最佳的殺菌保鮮劑。
4、環保化工領域
用臭氧可將工業廢水、廢氣中的氰鉻鹽、酚、有毒碳氫化合物等迅速氧化分解，并能去除重金屬離子。這種方法在染料業廢水處理中應用，已取得95%的凈化率。用臭氧處理后的工業及生活污水可以循環使用或中水回收再用，避免了水土污染，節約了用水。同時，臭氧可用于化工有機染料的脫色。
三、臭氧消毒滅菌的特點
臭氧消毒滅菌屬于生物化學氧化反應，臭氧能氧化分解細菌內部的酶，也可以直接與細菌病毒發生作用，破壞其細胞壁和核糖核酸，分解細菌的DNA，RNA蛋白質，脂質類和多糖等聚和物，使細菌的物質代謝生長和繁殖過程遭到破壞，從而達到殺滅細菌的目的。臭氧消毒滅菌有以下特點：
1、 廣譜性
當水中臭氧含有的濃度0.3mg/L~0.6mg/L時，對細菌、病毒等微生物的內部結構有極強的氧化破壞性，可達到殺滅細菌的效果。如果水中的臭氧濃度達到1mg/L以上，便能殺滅芽胞、病毒、真菌、原蟲胞囊等一切有害的微生物。
2、 高效性
臭氧是一種高效的滅菌劑，臭氧和其它殺菌劑對細菌的殺滅效果依次為：臭氧（O3）、次氯酸（HCLO）、二氧化氯（CLO2）、紫外線等。臭氧能殺滅氯所不能殺滅的病毒和胞囊等。
3、 快速性
臭氧消毒殺菌都具有快速的特點。臭氧滅菌速度比氯快600~3000倍，水中臭氧濃度在0.3mg/L以上，便能在1min內全部殺滅細菌繁殖體。
4、 潔凈性
臭氧和其它滅菌劑相比，具有高度的潔凈性。如用含氯消毒劑消毒，其生成物對人體有害的物質，而臭氧滅菌最終的生成物只有氧氣、水和二氧化碳等無毒害物質，這是臭氧消毒最獨特的優點。
四、臭氧消毒機改進的主要特點
臭氧（O3）由三個氧原子組成，它是以干凈的空氣或氧氣為氣源，經過無聲放電法產生的一種帶有特殊的氣味淡蘭色的氣體。生產臭氧的裝置，叫做臭氧發生器也稱臭氧消毒機，按供氣的氣源區分，有空氣源和氧氣源消毒機兩類，按使用用途區分，有生產用和家用臭氧消毒機兩類。
臭氧消毒機經過改進后的主要特點有：
1.      器件儀表齊全，有氣源、進氣管、高頻高壓電源、臭氧發生單元、出臭氧氣管、風冷散熱系統及電器開關、指示燈、電流表等。
2.      改進的高頻高壓電源和高效臭氧管，熱耗少，電耗小。采用模塊化一體設計，可靠性高，互換性強，維修便捷；
3.      獨特雙極風冷強冷卻方式，不需要用冷卻水，可達到良好的散熱效果；
4.      空氣型的氣源，采用氣泵或空壓機供空氣。操作簡單，使用方便。以空氣為氣源，用于開放式臭氧發生器，對室內空氣及食品、水果表面消毒滅菌；
5.      氧氣型的氣源，采用氧化瓶或制氧機供氧氣，氧氣中的氧的含量大，臭氧濃度高，產量增加，電耗降低。氧氣不會生成氮氧化物，質量可靠。
6.      一機多用，通過管道設置，可對水質消毒滅菌，也可對空氣消毒滅菌，還可對物體表面消毒滅菌及設備內部的清洗消毒。
五、臭氧消毒在鐵路給水的應用效果
鄭州鐵路北區生產生活用水，水源主要來自來水，由于自來水供水壓力較低，只有0.1~0.15Mpa，不能滿足鐵路用水的需要。故在鄭州和平新村增設了二次加壓站，供水能力200m3/h，修建一座1000m3貯水池。自來水流入貯水池，通過水泵二次加壓，將水輸送到供水管網。二次加壓后，供水壓力提高一倍左右，供水量得到了保證。但運用一個時期后，發現二次供水水質細菌超標，分析其主要原因是貯水池內的水受到二次污染。經過調查研究與比較，確定采用臭氧消毒，往貯水池投加臭氧進行水質消毒處理，安裝了一組臭氧產量200g/h空氣型臭氧消毒機，投加混合方式選用管式混合器，由于負壓作用，臭氧氣被吸入算來水出水管，在管式混合器中，臭氧與自來水充分混合后流入貯水池，達到消毒滅菌的目的。工藝流程如下力所示：
220V電源→臭氧消毒機→臭氧氣
自來水→自來水出水管→管式混合器→貯水池→加壓水泵→供水管網→用水戶
臭氧投加混合工藝流程圖
根據原水水質，參照有關規定，臭氧投加量采用1.0mg/L（即1.0g/m3水），貯水池中水的臭氧濃度為0.2mg/L~0.4mg/L，出廠水經衛生檢驗，水中細菌<100 CFU/mL，符合要求。
六、臭氧消毒在鐵路給水的發展前景
我國2007年7月1日實施的GB 5749-2006國家標準《生活飲用衛生標準》，臭氧已被列入飲用水中消毒劑之一，這充分說明了臭氧消毒的優越性和可靠性。對鐵路而言，在大中城市的鐵路地區生產生活用水，水源當然是采用經過水質消毒的城市自來水。但遠離城市和鐵路沿線的鐵路生活用水，水源大都是鐵路自身解決。由于，每日用水量一般不大，水質消毒采用臭氧消毒，安裝一組臭氧產量50~100g/h的空氣型臭氧消毒機，只要有220伏照明用電就可生產臭氧。所以，臭氧消毒在鐵路給水大有用武之地。