去除水中溴酸鹽的裝置的製作方法

2023-05-01 04:10:36 2

專利名稱：去除水中溴酸鹽的裝置的製作方法
技術領域：
實用新型涉及一種簡便去除水中溴酸鹽的裝置，特別是用於天然礦泉水或山泉水等天然水生產臭氧殺菌工藝後去除水中溴酸鹽，同時又保留符合要求的殘留臭氧。
背景技術：
天然原水中除了存在許多有機和無機物外，同時也存在ppb量級的溴化物 (bromides)。目前飲用天然礦泉水或山泉水等天然水生產深度處理殺菌工藝，較多採用臭 氧殺菌，並且對於瓶裝水要求有一定臭氧殘留，可同時對水和瓶蓋消毒。但用臭氧消毒時， 水中溴化物與臭氧反應，會轉化成常規水處理工藝難以去除的溴酸鹽brOmate(Br03_)，裝 瓶後則留在水中。溴酸鹽國際上已被認定為2B級潛在致癌物，世界衛生組織和美國環保局所規定 的飲用水中，溴酸鹽最高允許濃度在0. 01mg/L以內。臭氧是公認的最有效的消毒方法，目 前生產生飲水尚未找到比臭氧更有效的殺菌方法，因此臭氧殺菌副產物——溴酸鹽客觀存 在。中國專利CN101327985公開的催化臭氧化去除水中有機汙染物的方法，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器，反應器前或反應器中採用鈦板微孔曝氣、立管曝氣 或周邊均勻曝氣進行臭氧布氣，臭氧的投加量為1 μ g/L 100mg/L，然後按臭氧投加量與 過氧化氫投加量的摩爾比1 0.1 1投加過氧化氫；C、控制臭氧、過氧化氫和待處理水的 接觸時間為1 300min，催化劑和含臭氧、過氧化氫的待處理水的接觸時間為1 180min。 達到解決過氧化氫剩餘問題，減少溴酸鹽的生成。此法雖可用於處理飲用水，但投加化學藥 劑量需精確控制，處理工藝複雜。中國專利CN101439900氧化還原去除水中溴酸鹽的方法，通過硫酸亞鐵還原性去 除水中溴酸鹽，方法為第一通過銨鹽和活性炭上微生物硝化作用控制水中溶解氧濃度處 於較低水平；第二通過硫酸亞鐵的還原性去除水中溴酸鹽；第三通過過濾單元去除水中過 量的鐵離子。系統包括控制水中溶解氧的預處理工作段、去除溴酸鹽的氧化還原工作段和 去除過量鐵離子的過濾處理工作段。對溴酸鹽的去除率可達60%以上。此法，處理工藝復 雜，需增加三段處理，並且為達到去除溴酸鹽通過硫酸亞鐵還原，此後還要再去除過量鐵離 子，處理成本增加較多，並且去除效果不理想，只能去除60%左右，不適用於水中高濃度溴 酸鹽的去除，難以穩定達到飲用水對溴酸鹽允許含量標準。上述二個專利處理溴酸鹽，不僅皆為工藝複雜，需要投加化學藥劑，造成處理成本 加大，還會改變原水品質，以及易引起二次汙染。美國專利US5609766公開了一種用臭氧處理含溴化物水的處理方法，通過使水酸 化後不易轉化成溴酸鹽，抑制臭氧殺菌中溴酸鹽的產生，提出採用向水中投加二氧化碳氣 體，調節水的PH值小於6. 5。然而，生產水工藝中投加氣體工藝複雜，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生，生成的溴酸鹽提出可採用合適的活性碳 來吸附，但缺點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，效果不穩定，特別是活性碳吸附還同時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，一方面可能腐蝕制水管道及設 備，同時也不符合市場要求提供弱鹼性健康飲用水的期望。仍有值得改進的地方。

實用新型內容實用新型目的在於克服上述已有技術的不足，提供一種工藝簡單，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。實用新型的另一目的在於提供一種同時能保留水中所需臭氧殘留，不改變原水品 質的去除水中溴酸鹽的裝置。實用新型目的實現，經申請人對去除溴酸鹽方法的試驗研究，意外地發現紫外光 對溴酸鹽具有分解作用，發現水中溴酸鹽在波長範圍150-250nm紫外光照射均會產生分 解，因此提出增加一採用波長包含150-250nm紫外光照射分解溴酸鹽，從而克服了上述現 有技術的種種不足，實現實用新型目的。具體說，實用新型去除水中溴酸鹽的裝置，其特徵 是在處理水槽中放置一支或多支波長介於150-250nm的紫外光燈。而鑑於紫外光對臭氧也有分解作用，進一步研究溴酸鹽和臭氧的紫外吸收光譜， 發現臭氧在紫外波段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，而紫外波長介於150-240nm，溴酸鹽能被高效分解，而臭氧不會被分解或 不會被完全分解，可以滿足保留水中所要求的臭氧殘留，因此對於飲用水，在制水工藝臭氧 消毒後，經用150-240nm紫外光照射，檢測出水要求溴酸鹽含量不大於0.01mg/L。實用新型更好的紫外照射光譜為150-210nm波段，此波段範圍溴酸鹽被分解，而 臭氧幾乎沒有分解。從工業實際應用角度，最佳波長範圍為170-210nm，可以做成象普通燈 管那樣製作光源簡單，如果波長低於170nm，則透過能力相對較弱，給實際工業應用帶來困 難。研究認為紫外光照射分解溴酸鹽，機理可能是溴酸鹽在150-193nm波段，主要通 過水均裂反應產生的活性中間體H ·和eaq(水合電子)的間接作用而分解；在193-240nm 波段則主要通過直接光解作用分解。實用新型紫外光照射時間或水流速度，可以根據處理後溴酸鹽濃度要求，以及照 射光強度、光照深度等綜合確定。例如用於飲用水，一個限制條件是滿足出水溴酸鹽含量不 大於 0. 01mg/Lo所述波長介於150-250nm紫外光，特別是波長介於150-240nm及170-210nm紫外 光，試驗比較，一種更好為採用準分子紫外燈，較其他紫外燈不僅波長匹配性好，而且在此 輸出波長範圍光強較高，分解去除水中溴酸鹽有更高的去除效率和/或處理能力，並可避 免對臭氧的完全分解。所說處理水槽，主要用於安裝分解溴酸鹽紫外燈和容納處理流體(例如水)，根據 處理工藝，可以採用類似現有紫外水處理殺菌裝置結構，例如開放式、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，可以採用浸沒式，也可以採用過流式。處理水槽，一種較好採用不鏽鋼，可以通過對水槽內壁拋光，成為具有反射紫外光 的鏡面，有利於提高處理效率。當然本領域普通技術人員也能夠理解到，還可以採用其他材 料或方式，在水槽內壁面形成具有反射功能的鏡面。試驗比較，紫外燈管管間距、以及燈管與水槽內壁間距，以不超過4cm具有較好的 處理效果和處理能力，最佳尤以不大於2cm為好，具體可以通過檢測紫外光在處理流體中 的透入深度確定。紫外燈發光碟機動電源，可以是現有技術中通過對電極加電使其發出紫外光，也可 以採用2450MHz微波源，通過微波藕合傳輸能量使燈管發出紫外光。在處理量大時，本發明 優先推薦後者，較易獲得大功率燈管和更高的紫外光強輸出，用於處理流體結構更簡單，操 作更簡便安全。實用新型去除水中溴酸鹽的裝置，相對於現有技術，處理工藝更簡單，且不外加任 何製劑，不改變原制水工藝，特別適合於處理製備天然礦泉水或山泉水等天然水生產，只需 在現有天然礦泉水生產線灌裝前增加一道150-240nm紫外光照射工藝，可選擇性高效分 解制水中產生的溴酸鹽，達到約束水中溴酸鹽含量，同時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，也不改變原水品質例如PH，不改變礦泉水口味。試驗樣水檢 測未經介於150-240nm波長紫外光照射，水中含溴酸鹽(以BrO3計)510 μ g/L，經介於 150-240nm波長紫外光照射，水中含溴酸鹽(以BrO3計)< 5 μ g/L，臭氧仍保持所需餘量， 表明介於150-240nm波長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 產物不會相互反應重新生成溴酸鹽，同時又不影響預留臭氧。實用新型裝置，不僅可用於制 備天然礦泉水或山泉水等天然水生產除去溴酸鹽，而且可以用於各種水中除去溴酸鹽。並 由于波長150-250nm仍屬紫外光殺菌波段，因而還可以用於流體(水、氣)的殺菌消毒處 理。以下結合7個示例性實施例，示例性說明及幫助進一步理解實用新型，但實施例 具體細節僅是為了說明實用新型，並不代表實用新型構思下全部技術方案，因此不應理解 為對實用新型總的技術方案限定，一些在技術人員看來，不偏離實用新型構思的非實質性 改動，例如以具有相同或相似技術效果的技術特徵簡單改變或替換，均屬實用新型保護範 圍。

圖1為實用新型一種實施例處理裝置結構示意圖。圖2為實用新型另一種實施例處理裝置結構示意圖。圖3為圖1、2中截面結構示意圖。
具體實施方式
實施例1 參見圖1、3，在內徑123mm長IOOOmm的封閉304#不鏽鋼管1內，並列設置多支波長為222nm KrCl*準分子燈管2，內壁經拋光處理成鏡面，燈管管間距以及燈管與 不鏽鋼管腔體內壁間距不大於15mm，準分子紫外燈用高頻高壓電源3、通過矽橡膠導線4向 各準分子燈管2供電1400W。處理水(經臭氧殺菌的飲用天然礦泉水)由進口 5進入，經出水口 6排出，流量為lOOL/min。檢測處理前溴酸鹽濃度為0. 51mg/L，處理後水中溴酸鹽濃 度低於所用離子色譜檢測儀最小檢測限0. 005mg/L，未能檢出，臭氧仍保持所需餘量。實施例2 如實施例1，其中光源為波長207nm KrBr*準分子燈，檢測具有相近似結 果，臭氧濃度處理前後基本未變化。實施例3 如實施例1，其中光源為波長190nm KrBr*準分子燈，檢測具有相近似結 果，臭氧濃度處理前後基本未變化。實施例4 如實施例1，其中光源為波長172nm Xe2*準分子燈，檢測具有相近似結 果，臭氧濃度處理前後基本未變化。實施例5 如實施例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，分解溴酸鹽檢測具有相近似結果，只是處理後臭氧大部分被分解，可用於對臭氧殘留 無要求場合水處理。實施例6 如實施例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，分解溴酸鹽檢測具有相近似結果，只是處理後臭氧大部分被分解，可用於對臭氧殘留 無要求場合水處理。實施例7 參見圖2，如前述，其中使燈管發出紫外光工作電源為微波發射源，由磁 控管8產生2450MHz微波進入諧振腔7，激發一端插入諧振腔的燈管2發光。磁控管發射微 波功率為800W。對於本領域技術人員來說，在本專利構思及具體實施例啟示下，能夠從本專利公 開內容及常識直接導出或聯想到的一些變形，本領域普通技術人員將意識到也可採用其他 方法，或現有技術中常用公知技術的替代，以及特徵間的相互不同組合，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，以及技術人員理解到的採取加大波 長範圍(包含150-250nm紫外光)分解溴酸鹽，用於非瓶裝水的處理，等等的非實質性改 動，同樣可以被應用，都能實現與上述實施例基本相同功能和效果，不再一一舉例展開細 說，均屬於本專利保護範圍。
權利要求去除水中溴酸鹽的裝置，其特徵是在處理水槽中放置一支或多支波長介於150-250nm的紫外光燈。
2.根據權利要求1所述去除水中溴酸鹽的裝置，其特徵是處理水槽中放置一支或多支 波長介於150-240nm紫外光燈，檢測出水以溴酸鹽含量不大於0. 01mg/L。
3.根據權利要求2所述去除水中溴酸鹽的裝置，其特徵是處理水槽中放置一支或多支 波長介於170-210nm紫外光燈。
4.根據權利要求1、2或3所述去除水中溴酸鹽的裝置，其特徵是產生上述紫外光燈為 準分子紫外燈。
5.根據權利要求4所述去除水中溴酸鹽的裝置，其特徵是處理水槽為不鏽鋼。
6.根據權利要求5所述去除水中溴酸鹽的裝置，其特徵是內壁拋光成鏡面。
7.
8.根據權利要求1、2或3所述去除水中溴酸鹽的裝置，其特徵是燈管管間距以及燈管 與水槽內壁間距不大於4cm。
9.根據權利要求8所述去除水中溴酸鹽的裝置，其特徵是燈管管間距以及燈管與水槽 內壁間距不大於2cm。
10.根據權利要求1、2或3所述去除水中溴酸鹽的裝置，其特徵是紫外燈發光用電源為 2450MHz微波源。
專利摘要本實用新型涉及一種簡便去除水中溴酸鹽的裝置，其特徵是處理水槽中放置一支或多支波長介於150-250nm的紫外光燈，特別是用於天然水生產，使水經過波長介於150-240nm紫外光照射，檢測出水以溴酸鹽不大於0.01mg/L。相對於現有技術，處理工藝更簡單，不改變原制水工藝，只需在現有天然礦泉水生產線灌裝前增加一道150-240nm紫外光照射工藝，達到約束水中溴酸鹽含量，同時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，也不改變原水品質例如pH，不改變礦泉水口味。
文檔編號C02F1/32GK201567248SQ200920046248
公開日2010年9月1日 申請日期2009年6月2日 優先權日2009年6月2日
發明者餘建軍 申請人:餘建軍