專利名稱：去除水中溴酸鹽的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實(shí)用新型涉及一種簡(jiǎn)便去除水中溴酸鹽的裝置，特別是用于天然礦泉水或山泉水等天然水生產(chǎn)臭氧殺菌工藝后去除水中溴酸鹽，同時(shí)又保留符合要求的殘留臭氧。
背景技術(shù)：
天然原水中除了存在許多有機(jī)和無(wú)機(jī)物外，同時(shí)也存在ppb量級(jí)的溴化物 (bromides)。目前飲用天然礦泉水或山泉水等天然水生產(chǎn)深度處理殺菌工藝，較多采用臭 氧殺菌，并且對(duì)于瓶裝水要求有一定臭氧殘留，可同時(shí)對(duì)水和瓶蓋消毒。但用臭氧消毒時(shí)， 水中溴化物與臭氧反應(yīng)，會(huì)轉(zhuǎn)化成常規(guī)水處理工藝難以去除的溴酸鹽brOmate(Br03_)，裝 瓶后則留在水中。溴酸鹽國(guó)際上已被認(rèn)定為2B級(jí)潛在致癌物，世界衛(wèi)生組織和美國(guó)環(huán)保局所規(guī)定 的飲用水中，溴酸鹽最高允許濃度在0. 01mg/L以內(nèi)。臭氧是公認(rèn)的最有效的消毒方法，目 前生產(chǎn)生飲水尚未找到比臭氧更有效的殺菌方法，因此臭氧殺菌副產(chǎn)物——溴酸鹽客觀存 在。中國(guó)專利CN101327985公開(kāi)的催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方法，a、以流化 床或固定床形式將粒徑為Inm IOcm的固體催化劑放入臭氧催化氧化接觸反應(yīng)器中，其 中固體催化劑總的厚度控制在10 500cm ；b、以1 50m/h的水流速度將待處理水以順流 式、逆流式或混合式的方式引入反應(yīng)器，反應(yīng)器前或反應(yīng)器中采用鈦板微孔曝氣、立管曝氣 或周邊均勻曝氣進(jìn)行臭氧布?xì)?，臭氧的投加量? μ g/L 100mg/L，然后按臭氧投加量與 過(guò)氧化氫投加量的摩爾比1 0.1 1投加過(guò)氧化氫；C、控制臭氧、過(guò)氧化氫和待處理水的 接觸時(shí)間為1 300min，催化劑和含臭氧、過(guò)氧化氫的待處理水的接觸時(shí)間為1 180min。 達(dá)到解決過(guò)氧化氫剩余問(wèn)題，減少溴酸鹽的生成。此法雖可用于處理飲用水，但投加化學(xué)藥 劑量需精確控制，處理工藝復(fù)雜。中國(guó)專利CN101439900氧化還原去除水中溴酸鹽的方法，通過(guò)硫酸亞鐵還原性去 除水中溴酸鹽，方法為第一通過(guò)銨鹽和活性炭上微生物硝化作用控制水中溶解氧濃度處 于較低水平；第二通過(guò)硫酸亞鐵的還原性去除水中溴酸鹽；第三通過(guò)過(guò)濾單元去除水中過(guò) 量的鐵離子。系統(tǒng)包括控制水中溶解氧的預(yù)處理工作段、去除溴酸鹽的氧化還原工作段和 去除過(guò)量鐵離子的過(guò)濾處理工作段。對(duì)溴酸鹽的去除率可達(dá)60%以上。此法，處理工藝復(fù) 雜，需增加三段處理，并且為達(dá)到去除溴酸鹽通過(guò)硫酸亞鐵還原，此后還要再去除過(guò)量鐵離 子，處理成本增加較多，并且去除效果不理想，只能去除60%左右，不適用于水中高濃度溴 酸鹽的去除，難以穩(wěn)定達(dá)到飲用水對(duì)溴酸鹽允許含量標(biāo)準(zhǔn)。上述二個(gè)專利處理溴酸鹽，不僅皆為工藝復(fù)雜，需要投加化學(xué)藥劑，造成處理成本 加大，還會(huì)改變?cè)焚|(zhì)，以及易引起二次污染。美國(guó)專利US5609766公開(kāi)了一種用臭氧處理含溴化物水的處理方法，通過(guò)使水酸 化后不易轉(zhuǎn)化成溴酸鹽，抑制臭氧殺菌中溴酸鹽的產(chǎn)生，提出采用向水中投加二氧化碳?xì)?體，調(diào)節(jié)水的PH值小于6. 5。然而，生產(chǎn)水工藝中投加氣體工藝復(fù)雜，增加了制水成本，而且只能是抑制溴酸鹽生成，而不能完成阻斷其產(chǎn)生，生成的溴酸鹽提出可采用合適的活性碳 來(lái)吸附，但缺點(diǎn)是必須選擇特定的活性碳，而且活性碳處理易受被處理水的PH值和水溫等 因素影響，效果不穩(wěn)定，特別是活性碳吸附還同時(shí)將殘留的臭氧也去除了，不符合瓶裝礦泉 水工藝要求。再就是，此方法因使水呈酸性改變了水的品質(zhì)，一方面可能腐蝕制水管道及設(shè) 備，同時(shí)也不符合市場(chǎng)要求提供弱堿性健康飲用水的期望。仍有值得改進(jìn)的地方。

實(shí)用新型內(nèi)容實(shí)用新型目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種工藝簡(jiǎn)單，只增加一道工 序，處理成本低，去除效率高，不受濃度影響的去除水中溴酸鹽的裝置。實(shí)用新型的另一目的在于提供一種同時(shí)能保留水中所需臭氧殘留，不改變?cè)?質(zhì)的去除水中溴酸鹽的裝置。實(shí)用新型目的實(shí)現(xiàn)，經(jīng)申請(qǐng)人對(duì)去除溴酸鹽方法的試驗(yàn)研究，意外地發(fā)現(xiàn)紫外光 對(duì)溴酸鹽具有分解作用，發(fā)現(xiàn)水中溴酸鹽在波長(zhǎng)范圍150-250nm紫外光照射均會(huì)產(chǎn)生分 解，因此提出增加一采用波長(zhǎng)包含150-250nm紫外光照射分解溴酸鹽，從而克服了上述現(xiàn) 有技術(shù)的種種不足，實(shí)現(xiàn)實(shí)用新型目的。具體說(shuō)，實(shí)用新型去除水中溴酸鹽的裝置，其特征 是在處理水槽中放置一支或多支波長(zhǎng)介于150-250nm的紫外光燈。而鑒于紫外光對(duì)臭氧也有分解作用，進(jìn)一步研究溴酸鹽和臭氧的紫外吸收光譜， 發(fā)現(xiàn)臭氧在紫外波段150-210nm吸收截面很小，在210-310nm則有吸收分解，尤以在250nm 附近分解最厲害，而紫外波長(zhǎng)介于150-240nm，溴酸鹽能被高效分解，而臭氧不會(huì)被分解或 不會(huì)被完全分解，可以滿足保留水中所要求的臭氧殘留，因此對(duì)于飲用水，在制水工藝臭氧 消毒后，經(jīng)用150-240nm紫外光照射，檢測(cè)出水要求溴酸鹽含量不大于0.01mg/L。實(shí)用新型更好的紫外照射光譜為150-210nm波段，此波段范圍溴酸鹽被分解，而 臭氧幾乎沒(méi)有分解。從工業(yè)實(shí)際應(yīng)用角度，最佳波長(zhǎng)范圍為170-210nm，可以做成象普通燈 管那樣制作光源簡(jiǎn)單，如果波長(zhǎng)低于170nm，則透過(guò)能力相對(duì)較弱，給實(shí)際工業(yè)應(yīng)用帶來(lái)困 難。研究認(rèn)為紫外光照射分解溴酸鹽，機(jī)理可能是溴酸鹽在150-193nm波段，主要通 過(guò)水均裂反應(yīng)產(chǎn)生的活性中間體H ·和eaq(水合電子)的間接作用而分解；在193-240nm 波段則主要通過(guò)直接光解作用分解。實(shí)用新型紫外光照射時(shí)間或水流速度，可以根據(jù)處理后溴酸鹽濃度要求，以及照 射光強(qiáng)度、光照深度等綜合確定。例如用于飲用水，一個(gè)限制條件是滿足出水溴酸鹽含量不 大于 0. 01mg/Lo所述波長(zhǎng)介于150-250nm紫外光，特別是波長(zhǎng)介于150-240nm及170-210nm紫外 光，試驗(yàn)比較，一種更好為采用準(zhǔn)分子紫外燈，較其他紫外燈不僅波長(zhǎng)匹配性好，而且在此 輸出波長(zhǎng)范圍光強(qiáng)較高，分解去除水中溴酸鹽有更高的去除效率和/或處理能力，并可避 免對(duì)臭氧的完全分解。所說(shuō)處理水槽，主要用于安裝分解溴酸鹽紫外燈和容納處理流體(例如水)，根據(jù) 處理工藝，可以采用類似現(xiàn)有紫外水處理殺菌裝置結(jié)構(gòu)，例如開(kāi)放式、封閉式；水槽截面形 狀也不限，可以是圓形，也可以是其他幾何形狀；處理方式，可以采用浸沒(méi)式，也可以采用過(guò)流式。處理水槽，一種較好采用不銹鋼，可以通過(guò)對(duì)水槽內(nèi)壁拋光，成為具有反射紫外光 的鏡面，有利于提高處理效率。當(dāng)然本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也能夠理解到，還可以采用其他材 料或方式，在水槽內(nèi)壁面形成具有反射功能的鏡面。試驗(yàn)比較，紫外燈管管間距、以及燈管與水槽內(nèi)壁間距，以不超過(guò)4cm具有較好的 處理效果和處理能力，最佳尤以不大于2cm為好，具體可以通過(guò)檢測(cè)紫外光在處理流體中 的透入深度確定。紫外燈發(fā)光驅(qū)動(dòng)電源，可以是現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)對(duì)電極加電使其發(fā)出紫外光，也可 以采用2450MHz微波源，通過(guò)微波藕合傳輸能量使燈管發(fā)出紫外光。在處理量大時(shí)，本發(fā)明 優(yōu)先推薦后者，較易獲得大功率燈管和更高的紫外光強(qiáng)輸出，用于處理流體結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，操 作更簡(jiǎn)便安全。實(shí)用新型去除水中溴酸鹽的裝置，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，處理工藝更簡(jiǎn)單，且不外加任 何制劑，不改變?cè)扑に?，特別適合于處理制備天然礦泉水或山泉水等天然水生產(chǎn)，只需 在現(xiàn)有天然礦泉水生產(chǎn)線灌裝前增加一道150-240nm紫外光照射工藝，可選擇性高效分 解制水中產(chǎn)生的溴酸鹽，達(dá)到約束水中溴酸鹽含量，同時(shí)又能夠滿足灌裝保留臭氧殘留效 果，不需添加任何處理藥劑，也不改變?cè)焚|(zhì)例如PH，不改變礦泉水口味。試驗(yàn)樣水檢 測(cè)未經(jīng)介于150-240nm波長(zhǎng)紫外光照射，水中含溴酸鹽(以BrO3計(jì))510 μ g/L，經(jīng)介于 150-240nm波長(zhǎng)紫外光照射，水中含溴酸鹽(以BrO3計(jì))< 5 μ g/L，臭氧仍保持所需余量， 表明介于150-240nm波長(zhǎng)紫外光照射完全可以選擇性高效分解天然礦泉水中溴酸鹽，分解 產(chǎn)物不會(huì)相互反應(yīng)重新生成溴酸鹽，同時(shí)又不影響預(yù)留臭氧。實(shí)用新型裝置，不僅可用于制 備天然礦泉水或山泉水等天然水生產(chǎn)除去溴酸鹽，而且可以用于各種水中除去溴酸鹽。并 由于波長(zhǎng)150-250nm仍屬紫外光殺菌波段，因而還可以用于流體(水、氣)的殺菌消毒處 理。以下結(jié)合7個(gè)示例性實(shí)施例，示例性說(shuō)明及幫助進(jìn)一步理解實(shí)用新型，但實(shí)施例 具體細(xì)節(jié)僅是為了說(shuō)明實(shí)用新型，并不代表實(shí)用新型構(gòu)思下全部技術(shù)方案，因此不應(yīng)理解 為對(duì)實(shí)用新型總的技術(shù)方案限定，一些在技術(shù)人員看來(lái)，不偏離實(shí)用新型構(gòu)思的非實(shí)質(zhì)性 改動(dòng)，例如以具有相同或相似技術(shù)效果的技術(shù)特征簡(jiǎn)單改變或替換，均屬實(shí)用新型保護(hù)范 圍。

圖1為實(shí)用新型一種實(shí)施例處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為實(shí)用新型另一種實(shí)施例處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖1、2中截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 參見(jiàn)圖1、3，在內(nèi)徑123mm長(zhǎng)IOOOmm的封閉304#不銹鋼管1內(nèi)，并列設(shè)置多支波長(zhǎng)為222nm KrCl*準(zhǔn)分子燈管2，內(nèi)壁經(jīng)拋光處理成鏡面，燈管管間距以及燈管與 不銹鋼管腔體內(nèi)壁間距不大于15mm，準(zhǔn)分子紫外燈用高頻高壓電源3、通過(guò)硅橡膠導(dǎo)線4向 各準(zhǔn)分子燈管2供電1400W。處理水(經(jīng)臭氧殺菌的飲用天然礦泉水)由進(jìn)口 5進(jìn)入，經(jīng)出水口 6排出，流量為lOOL/min。檢測(cè)處理前溴酸鹽濃度為0. 51mg/L，處理后水中溴酸鹽濃 度低于所用離子色譜檢測(cè)儀最小檢測(cè)限0. 005mg/L，未能檢出，臭氧仍保持所需余量。實(shí)施例2 如實(shí)施例1，其中光源為波長(zhǎng)207nm KrBr*準(zhǔn)分子燈，檢測(cè)具有相近似結(jié) 果，臭氧濃度處理前后基本未變化。實(shí)施例3 如實(shí)施例1，其中光源為波長(zhǎng)190nm KrBr*準(zhǔn)分子燈，檢測(cè)具有相近似結(jié) 果，臭氧濃度處理前后基本未變化。實(shí)施例4 如實(shí)施例1，其中光源為波長(zhǎng)172nm Xe2*準(zhǔn)分子燈，檢測(cè)具有相近似結(jié) 果，臭氧濃度處理前后基本未變化。實(shí)施例5 如實(shí)施例1，光源為其輻射光譜中包含175-240nm波段部分的低壓氪閃 光管，分解溴酸鹽檢測(cè)具有相近似結(jié)果，只是處理后臭氧大部分被分解，可用于對(duì)臭氧殘留 無(wú)要求場(chǎng)合水處理。實(shí)施例6 如實(shí)施例1，光源為其輻射光譜中包含180-240 nm波段部分的中壓汞紫 外燈，分解溴酸鹽檢測(cè)具有相近似結(jié)果，只是處理后臭氧大部分被分解，可用于對(duì)臭氧殘留 無(wú)要求場(chǎng)合水處理。實(shí)施例7 參見(jiàn)圖2，如前述，其中使燈管發(fā)出紫外光工作電源為微波發(fā)射源，由磁 控管8產(chǎn)生2450MHz微波進(jìn)入諧振腔7，激發(fā)一端插入諧振腔的燈管2發(fā)光。磁控管發(fā)射微 波功率為800W。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在本專利構(gòu)思及具體實(shí)施例啟示下，能夠從本專利公 開(kāi)內(nèi)容及常識(shí)直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的一些變形，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識(shí)到也可采用其他 方法，或現(xiàn)有技術(shù)中常用公知技術(shù)的替代，以及特征間的相互不同組合，例如紫外光源的改 變，處理水槽的改變，處理水的改變，處理方式的改變，以及技術(shù)人員理解到的采取加大波 長(zhǎng)范圍(包含150-250nm紫外光)分解溴酸鹽，用于非瓶裝水的處理，等等的非實(shí)質(zhì)性改 動(dòng)，同樣可以被應(yīng)用，都能實(shí)現(xiàn)與上述實(shí)施例基本相同功能和效果，不再一一舉例展開(kāi)細(xì) 說(shuō)，均屬于本專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求去除水中溴酸鹽的裝置，其特征是在處理水槽中放置一支或多支波長(zhǎng)介于150-250nm的紫外光燈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述去除水中溴酸鹽的裝置，其特征是處理水槽中放置一支或多支 波長(zhǎng)介于150-240nm紫外光燈，檢測(cè)出水以溴酸鹽含量不大于0. 01mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述去除水中溴酸鹽的裝置，其特征是處理水槽中放置一支或多支 波長(zhǎng)介于170-210nm紫外光燈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述去除水中溴酸鹽的裝置，其特征是產(chǎn)生上述紫外光燈為 準(zhǔn)分子紫外燈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述去除水中溴酸鹽的裝置，其特征是處理水槽為不銹鋼。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述去除水中溴酸鹽的裝置，其特征是內(nèi)壁拋光成鏡面。
7.
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述去除水中溴酸鹽的裝置，其特征是燈管管間距以及燈管 與水槽內(nèi)壁間距不大于4cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述去除水中溴酸鹽的裝置，其特征是燈管管間距以及燈管與水槽 內(nèi)壁間距不大于2cm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述去除水中溴酸鹽的裝置，其特征是紫外燈發(fā)光用電源為 2450MHz微波源。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種簡(jiǎn)便去除水中溴酸鹽的裝置，其特征是處理水槽中放置一支或多支波長(zhǎng)介于150-250nm的紫外光燈，特別是用于天然水生產(chǎn)，使水經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)介于150-240nm紫外光照射，檢測(cè)出水以溴酸鹽不大于0.01mg/L。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，處理工藝更簡(jiǎn)單，不改變?cè)扑に嚕恍柙诂F(xiàn)有天然礦泉水生產(chǎn)線灌裝前增加一道150-240nm紫外光照射工藝，達(dá)到約束水中溴酸鹽含量，同時(shí)又能夠滿足灌裝保留臭氧殘留效果，不需添加任何處理藥劑，也不改變?cè)焚|(zhì)例如pH，不改變礦泉水口味。
文檔編號(hào)C02F1/32GK201567248SQ200920046248
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者余建軍 申請(qǐng)人:余建軍