饮用水杀菌净化是臭氧应用历史最长、应用规模最大的一个领域。目前世界臭氧产业的主要市场仍是饮水处理，在欧美、日本等发达国家臭氧化处理饮用水已占主导地位。原因在于臭氧处理可达到无微生物污染、无残余化学污染的高水平。

矿泉水已是大量消费的瓶装饮料，其保质期取决于微生物的彻底杀灭。常用的超滤加紫外消毒的方法难以达到质量标准，臭氧杀菌成为首选方法，即可以完全杀灭活微生物，达到双零指标，又可去除水中铁锰可溶性盐类而保存有益的碳氧化合物。

矿泉水臭氧溶解度在0.4～0.5mg/L时即可满足杀菌保质要求，合理的设计为臭氧投加量1.5-2.0g/m3。臭氧在水中的溶解度随温度降低、压力提高而提高。在实际生产条件下，保证臭氧气体浓度在10mg/L，臭氧与水接触时间5～10分钟，气-水混合接触良好的情况下即可达到要求。目前一些厂家用50g～100g/h臭氧发生器处理矿泉水(产水量10m3/h以下)是不负责任的。首先作为源水质量很好的矿泉水无需那么多臭氧，(只有污水由于严重的化学、生物污染才会吸收消耗大量臭氧)多余大量臭氧作为尾气排放反而增加尾气处理装置的容量和负担。其次，容易对矿泉水造成过氧化而产生有益微量元素成分损失。

矿泉水灌装间安装臭氧设备对空气杀菌净化，防止落下菌污染对于没有空气过滤净化设备的厂家是非常有益的。采用臭氧化工艺的矿泉水厂经常利用臭氧对贮水灌(池)、管道、过滤器消毒也是非常有效的，在国外的资料里作为经验推荐。

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