CN101720307B - 采用次溴酸盐溶液的水处理 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于处理水，特别是用于生产超纯水的方法，在该方法中水流经过多个处理级，在该多个处理级中将存在于水中的无机物和/或有机物分离，其中，在这些级的至少一个中将次溴酸盐水溶液添加到水流中。而且，还描述了一种用于实施这种方法的水处理系统，该水处理系统包括一个或多个用于从水流中分离无机物和/或有机物的机构，其特征在于至少一个用于生成次溴酸盐溶液的装置，该装置经由至少一个次溴酸盐输入管线被连接至该水流。

Description

采用次溴酸盐溶液的水处理

技术领域

本发明涉及一种处理水的方法，特别是生产超纯水的方法，在该方法中使水流经过多个处理级，水中存在的无机物和/或有机物在这些处理级中被分离。此外，本发明还涉及一种用于实施这种方法的水处理系统。

背景技术

当前，水处理的重要性正日益增加，特别是在获取饮用水的领域中，以及在高纯度方法用水的生产中。尤其是在后者的情形中，对于水的纯度有着特别高的要求，例如，在半导体生产所需方法用水的情形中。举例而言，在半导体生产中，需要具有极其高纯度的水来冲洗硅片，特别是在蚀刻方法之后。

生产所需高纯度水的起始点就是常见的地表水，例如，江水。地表水在多级方法中被净化，该多级方法包括预处理段，被称作“补充处理(make-up)”段，以及被称作“精处理”段。具体地，预处理一般包括：用于去除微粒的一个或多个过滤操作、用于去除胶状物质及非常微小的尘埃颗粒的絮凝步骤、原水的消毒、软化和除盐。随后，被这样处理后的水在补充处理段中被除气，去离子，并采用紫外线(UV)进行处理。在精处理期间可以提供进一步的UV处理。此外，精处理一般包括进一步的去离子方法，并且还包括至少一个超滤步骤。

待处理的原水一般都包含有有机成分或杂质，这些有机成分或杂质在处理期间必需被尽可能去除。偶尔地，原水中有机成分的总含量甚至可能会超过5ppm(百万分率)的数值。

对于打算被用在半导体生产中的水而言，所要求的总有机碳(TOC)一般是最大数值为大约1ppb(十亿分率)的有机结合的碳。这里要特别注意去除含氮有机化合物，特别是尿素和尿素衍生物，这是因为这些物质已经被证实在半导体生产中是特别有妨碍的。然而，经验已经显示在常规水处理方法中仅专门去除低分子量含氮有机化合物有着巨大的难度。

地表水常常具有非常高浓度的含氮有机化合物，特别是在大规模用于农业的区域中。在这些区域中，地表水中含氮有机化合物的浓度的增加主要是由于氮基肥料的大规模使用。

Rydzewski等人(Ultrapure

2003年11月，第20～26页)提出将溴化钠和臭氧添加到水流中以便去除含氮有机化合物，特别是去除尿素。通过臭氧，一部分所添加的溴化钠被氧化，并形成次溴酸盐，次溴酸盐又能够与含氮有机化合物反应，因此将这些含氮有机化合物转变到其更加易于被从水流中去除的状态。为此，将臭氧与溴化钠独立添加到水流中，其中，根据Rydzewski等人所述，必需在臭氧添加点的上游添加溴化钠，以便在水流中实现这两种组分的最佳混合。Rydzewski等人发现，以这种方式水流中含氮有机化合物的一部分在实际中可以被有效减少。然而，在他们的研究中他们得到的结论是，只有通过非常高的次溴酸盐浓度(为了将尿素从25ppb分解至5ppb，推荐大约20ppm的次溴酸盐浓度)才能够实现这部分的有效减少。相应地，他们提出以非常高的量向水流中添加溴化钠和臭氧，这当然非常不利地增大了水流的总离子量。离子装载会特别地、间或地、以及显著地损害下游的分离级。而且，高浓度的强氧化剂次溴酸盐可能导致相当多的材料问题。特别是在臭氧的情形中，臭氧是一种相对昂贵的反应物，必需在使用前被新鲜生成，并且对设备资源具有较高的要求。因此，由Rydzewski等人提出的程序从经济方面还能够被优化。

通过次溴酸盐从水流中分离含氮有机化合物也是JP 09094585的主题。从该文献中可知，向待处理的水流中添加溴化钠和次氯酸钠并结合以絮凝剂。像臭氧一样，次氯酸钠能将溴化钠氧化成次溴酸盐。在第一步骤中，絮凝剂和溴化钠被添加到水流中。直到通过过滤器已将絮凝出的物质分离之后，才在另一步骤中将次氯酸钠单独加入到该水流中。然而，因为在水处理方法中絮凝步骤一般在非常早期的级中被执行，即在预处理范围中(参见上文所述)，所以该程序并不是最佳的。在该早期的级中，待处理的水流还具有由于各种类型杂质所致的多的污染物。因此，有机含氮杂质与次溴酸盐的定向反应是不可能的，这意味着必需以非常高的浓度来生成次溴酸盐以便确保对有机含氮杂质的有效去除。

发明内容

本发明的目的是提供一种处理水特别是生成超纯水的技术方案，在该技术方案中特别考虑到了含氮有机化合物定向分解的方面。与现有技术中已知的程序相比，根据本发明的方案在具有至少相同效率的情况时是更加经济的。

通过具有如权利要求1所述特征的方法，以及通过具有如权利要求14所述特征的水处理系统，该目的得以实现。在从属权利要求2至从属权利要求13中是根据本发明的方法的优选实施例。在从属权利要求15至从属权利要求20中是根据本发明的水处理系统的优选实施例。所有权利要求的措辞均通过引用被结合到说明书的内容中。

根据本发明的方法用来处理水，并且特别适合于生成超纯水。在该方法中，使水流经过多个处理级，水中存在的无机物和/或有机物在这些处理级中被分离。

特别地，根据本发明的方法用作对含有作为杂质的含氮有机化合物例如尿素的水进行处理。

特别地，根据本发明的方法的不同之处在于，将次溴酸盐水溶液在这些级的至少一个中添加到水流中。因此，根据本发明的方法与上述现有技术的不同之处在于，并不向待处理水流中添加单独组分，该单独组分在水流中混合之后仅在彼此之间发生反应以形成次溴酸盐。作为替代，将已经包含有次溴酸盐的溶液添加到水流中。优选地，在次溴酸盐溶液中已经基本上完全完成了次溴酸盐的形成。优选地，紧随添加次溴酸盐溶液之后，可以在水流中确定次溴酸盐的最大浓度，该最大浓度在下游中将不会被超过。次溴酸盐溶液优选被连续添加到水流中。

令人惊喜的是，已经证明与现有技术的已知方法相比，通过引入该措施使得用于降解含氮有机化合物的化学品化学计量比显著减小，而在有关从水流中分解含氮有机化合物方面却具有至少相同的效率。这可以归因于这样的事实，即，在独立添加单独组分的情形中，例如根据Rydzewski等人所述该单独组分为溴化钠和臭氧或者根据JP09094585所述该单独组分为溴化钠和次氯酸钠，因为单独组分在水流中大多以稀释物存在，所以生成次溴酸盐的反应以非常迟缓的方式进行(或者说进行得非常不完全，特别是在低pH值时更是如此)。在上述现有技术的两种情形中，紧随在单独组分被添加后，次溴酸盐的浓度仍然为零，并且次溴酸盐的形成也相应进行得缓慢且不完全。相比而言，根据所描述的本方法是将立刻有效的次溴酸盐溶液添加到水流中。

在本申请的上下文中，次溴酸盐溶液一般被理解为包括了OBr离子和/或HOBr的水溶液。相应地，在当前情形中，措辞“次溴酸盐”被理解为HOBr和/或OBr^-离子。

优选地，根据本发明，通过溴化物离子与氧化剂的反应来生产次溴酸盐溶液，其中溴化物离子来自至少一种无机溴化物，而氧化剂能够氧化该溴化物离子。与至少一种氧化剂的反应优选在水中进行。所用的无机溴化物在原理上可以是能溶解在水中且形成溴化物离子的所有无机溴化合物，也就是说，还例如溴化氢。优选地，该至少一种无机溴化物是至少一种盐类型的溴化物，特别是至少一种碱金属溴化物和/或碱土金属溴化物。在特别优选的实施例中，该至少一种碱金属溴化物和/或碱土金属溴化物是溴化钠。该至少一种氧化剂优选是次氯酸盐化合物，特别是次氯酸钠。因为和例如臭氧相比次氯酸钠相对便宜，所以特别还由于成本原因，次氯酸钠是优选的。

优选地，尽可能就在添加到水流中之前生产次溴酸盐溶液。这是特别有利的，因为从化学方面来看次溴酸盐不是非常稳定的。在水溶液中，次溴酸盐能够非常迅速地歧化成溴化物和溴酸盐。

正如在开始时已经描述的那样，通过被添加到水流中的次溴酸盐，存在于水中的含氮有机杂质被至少部分氧化，并且随后能够很容易地被从水流中去除。特别是，尿素可以很容易地与次溴酸盐反应。特别是在这种情形中形成了氮分子以及二氧化碳，该氮分子和二氧化碳作为气体可以相对容易地被去除(参见反应式I)：

CO(NH₂)₂+3OBr^-→N₂+CO₂+3Br^-+2H₂O    (反应式I)

反应中形成的溴化物离子类似地能够在随后的处理级中被很容易地去除(任选地，与结合次溴酸盐处理被引入水流中的另外的离子一起，例如，来自所用无机溴化物的剩余溴化物离子，以及来自所用次氯酸盐的剩余氯离子)。

优选在次溴酸盐水溶液被添加到水流中之前，在适于次溴酸盐生成的反应容器中生产该次溴酸盐水溶液，所述反应容器将在下文中被更加详细地描述。来自例如独立的水储存器的水可以被送至反应容器中，水、至少一种无机溴化物、以及至少一种氧化剂被添加到该反应容器中。至少一种无机溴化物和/或至少一种氧化剂可以从例如独立的存储容器来进行添加，在该独立的存储容器中这些反应物作为水溶液存在。在各种情形中，作为固体添加也是可以设想的，而在氧化剂情形中，还可任选地作为气体添加。

然而，在根据本发明的方法的特别优选实施例中，被添加到待处理水流中的次溴酸盐水溶液是一种含有溴化物离子的载体流，在它被送至待处理水流中之前将至少一种氧化剂添加到其中。像上述方法变型一样，氧化剂的添加优选在适于次溴酸盐生成的反应容器中或在该反应容器上游进行，存在于载体流中的溴化物离子在该反应容器中被至少部分氧化成次溴酸盐。

优选载体流至少部分地尤其完全地从布置在将次溴酸盐溶液添加到水流中的至少一个级的下游的处理级供应。

特别优选地，从上述下游处理级中的至少一个来供应载体流，在所述处理级中再次去除被引入水流与次溴酸盐处理相结合的离子。优选地，该处理级为至少一个反渗透级。

在一种改型中，优选使用来自于至少一个反渗透级的滞留物供应载体流。将被去除的离子集中在滞留物中，在当前情形中该离子还特别包括溴化物离子。相应地，在本实施例中溴化物离子无需被强制独立添加到载体流中。作为替代，载体流已经具有一部分溴化物离子，这些溴化物离子可任选地仅需要通过添加至少一种无机溴化物来进行补充。该至少一种无机溴化物的总消耗能够相应地被保持成非常低，这对根据本发明的方法的经济效率能够具有非常有益的影响。

在根据本发明的方法的另外的优选实施例中，还能够采用来自至少一个反渗透级的滞留物来供应载体流，其中在装有Br^-离子的阴离子交换器中对该滞留物进行处理。在阴离子交换器中，存在于滞留物中的例如氯离子能够被去除，并且被溴化物离子取代。例如，当所用的氧化剂是次氯酸盐时，这是有利的。

根据本发明，特别优选的是在添加次溴酸盐溶液后水流具有＞8优选在8到11之间、尤其在8.5到9.5之间的pH值。已经证明，存在于水流中的氮化合物的分解在所述pH值范围内能特别有效地进行。水流的pH值优选通过添加相应量的次溴酸盐溶液来专门控制。当然，通过定向添加额外的氢氧化物溶液或者酸来改变pH值也是可能的。

在添加次溴酸盐溶液之前，水流一般优选具有基本上中性的pH值或者碱性的pH值，这取决于在添加之前该水流已经过了哪个工作级。

次溴酸盐溶液本身的pH值一般是相对并不关键的因素。优选地，次溴酸盐溶液本身的pH值是处于碱性范围，特别是在11.5到13之间，但是也可以设想其它的偏离，例如，在将溴化氢用作至少一种无机溴化合物的情况中。

优选地，以在1∶10到1∶30000之间、优选在1∶100到1∶10000之间、尤其在1∶300到1∶3000之间的体积比将次溴酸盐溶液添加到水流中。

为了生产次溴酸盐溶液，以优选在0.1到10之间的化学计量比使至少一种氧化剂与来自至少一种无机溴化物的溴离子混合并发生反应，特别地，该化学计量比在0.5到2之间，特别优选地在0.8到1.5之间。特别地，当所用无机溴化物是碱金属溴化物特别是溴化钠且所用氧化剂是次氯酸盐特别是次氯酸钠时，这些范围是优选的。

在原理上，试图生成具有尽可能高的“游离溴”部分的次溴酸盐溶液。“游离溴”在当前情形中应当被理解为溴的量，特别是以HOBr和/或OBr^-形式的溴的量，其能够通过被称作DPD的方法(参见下文)来确定。不过，应当注意以确保溶液中游离溴的浓度不会超过值40g/l。

为了采用次氯酸盐作为氧化剂来生产次溴酸盐溶液，游离氯(类似于上文中“游离溴”的定义，“游离氯”在当前情形中应当被理解为氯的量，特别是以HOCl和/或OCl^-形式的氯的量，其能够通过上述的DPD方法来确定)的浓度在氧化剂和至少一种无机溴化物的混合物中被优选设定成位于0.12g/l至120g/l之间的值，特别是在0.3g/l至30g/l之间的值，特别优选的是在1g/l至15g/l之间的值。一般来说，游离氯的量与所添加的次氯酸盐的量直接相关。

DPD方法是本领域中技术人员所公知的。根据该方法，为了确定溶液中游离氯或游离溴的浓度，使该游离溴和游离氯与DPD(N，N-二乙基-1，4-苯二胺)发生反应。得到的化合物的浓度能够被光度地确定，例如，使用来自瑞士Swan Analytische Instrumente AG公司的“Swan Chematest 20s”型光度计。在添加DPD之前游离氯能够被化学掩蔽，因此所添加的DPD仅与(未掩蔽的)游离溴发生反应。游离溴的浓度能够以这种方式被直接确定，同时通过随后差异的形成能够实现对游离氯的浓度的确定。

优选地，在次溴酸盐生产中，特别是在上述适于次溴酸盐生成的反应容器中，允许至少一种氧化剂在一时间内与来自至少一种无机溴化物的溴离子发生反应，所述时间在30秒至3000秒之间，优选在60秒至600秒之间，特别是在120秒至300秒之间。在该时间到期后，一般会在反应物与生成的次溴酸盐之间已经形成平衡，并且由此基本上完成次溴酸盐的形成。

根据本发明，原理上倾向于在水流本身中保持尽可能低的游离溴的浓度。然而，由于动力学原因，所以建立足够高的次溴酸盐浓度是必需的。当然，所需的浓度值并不仅仅依赖于水流中将被去除的氮化合物的浓度。一般来说，优选通过添加次溴酸盐溶液以便在水流中建立起不大于10mg/l的游离溴浓度，优选在1mg/l至10mg/l之间，特别是在2mg/l至5mg/l之间。以这些浓度，根据反应式(I)进行的反应一般都足够迅速。此外，在这些浓度时，一般不会预期由于溴化合物可能氧化而引起的材料问题。

优选地，根据本发明，水流中游离溴对含氮有机化合物的化学计量比被设定成大于2∶1且小于50∶1的值，优选在2∶1至20∶1之间，特别是在2∶1至10∶1之间，特别优选地在5∶1至10∶1之间。以这样低浓度的游离溴实现含氮有机化合物的有效去除对于现有技术而言不是已知的。

优选地，在作用时间之后向已经与次溴酸盐溶液混合的水流中添加还原剂，特别地，该还原剂能够还原次溴酸盐离子和次氯酸盐离子。特别地，还原剂的添加意在将过量的次溴酸盐和次氯酸盐还原成溴离子和氯离子。这些离子不再具有腐蚀作用，特别是对聚合物材料，并且在下游的处理级中能够很容易地被去除。

所提及的作用时间是指允许被添加到水流中的次溴酸盐对包含在该水流中的含氮有机化合物发生反应的时间。优选地，该作用时间在1分钟至1小时之间，特别是在2分钟至30分钟之间，特别优选地在10分钟至20分钟之间。

在特别优选的实施例中，还原剂是过氧化氢。因为作为非离子化合物，过氧化氢能够以实质上“无残余”方式与次溴酸盐或次氯酸盐完成反应，所以过氧化氢是特别合适的。可任选地，在随后的级中通过例如UV照射能去除过量的过氧化氢而不会有任何问题。

替代过氧化氢或者除了过氧化氢之外，例如还原硫化合物例如硫代硫酸盐、或者特别地还有亚硫酸氢钠(Na₂S₂O₅)也能够被作为还原剂添加到水流中。

根据本发明的方法的一个重要方面是次溴酸盐处理级在整个水处理方法中的定位。优选地，根据本发明的方法包括预处理段、补充处理段以及精处理段，正如在一开始时已经描述的那样。在该链路中，优选在预处理段终点处或者在补充处理段起点处将次溴酸盐水溶液添加到待处理的水流中。优选地，在次溴酸盐溶液添加处的上游作为处理级布置有使用了多介质过滤器(特别是用于分离絮凝杂质)的至少一种水流过滤，和/或使用了活性碳过滤器的至少一种水流过滤，和/或至少一种在离子交换器中的处理，和/或至少一个反渗透级，特别是，所有这些级都位于预处理段内。在次溴酸盐溶液添加处的下游(并且优选也在至少一种还原剂的添加处的下游)优选布置有至少一个反渗透级(正如上文已经提到的那样)、和/或至少一种除气处理、和/或至少一种UV处理、和/或至少一种在离子交换器中(特别是在混合床离子交换器中)的处理、和/或至少一种超滤。这样的定位确保了在次溴酸盐溶液添加的时间点处，待处理的水流已经没有了原来存在于该水流中的大部分杂质。优点在于，包含在水中的含氮有机化合物与次溴酸盐的反应能够基本上不受另外的离子成分或非离子成分损害地进行，所以次溴酸盐浓度能够被保持得相对较低。

根据本发明的水处理系统特别用于实施上述方法。该水处理系统包括一个或多个用于将无机物和/或有机物从水流中分离的机构。特别地，根据本发明的水处理系统的不同之处在于经由至少一个次溴酸盐输入管线被连接至该水处理系统的至少一个生成次溴酸盐溶液的装置。

用于生成次溴酸盐溶液的装置优选包括：至少一个适于生成次溴酸盐的反应容器，和/或用于至少一种无机溴化物的至少一个存储容器，和/或用于至少一种氧化剂的至少一个存储容器，其中该至少一种氧化剂具有氧化该至少一种无机溴化物的特性。存储容器经由一个或多个输入管线被连接至反应容器。关于至少一种无机溴化物和至少一种氧化剂的优选实施例，可以参考上述中相应的细节。优选地，该至少一种无机溴化物和至少一种氧化剂以它们的水溶液的形式存在于存储容器中。该至少一个反应容器优选包括用于将这些水溶液混合的机构。

在至少一个反应容器内将至少一种无机溴化物氧化成次溴酸盐。无机溴化物和氧化剂在反应器中的停留时间优选在30秒至3000秒之间，正如上文中已经限定的那样。

优选地，根据本发明的水处理系统包括用于至少一种还原剂的至少一个存储容器，特别是能够还原次溴酸盐和次氯酸盐的还原剂。在该情形中，用于还原剂的至少一个存储容器优选经由位于至少一个次溴酸盐输入管线下游的至少一个还原剂输入管线被连接到水流。关于至少一种还原剂的优选实施例，同样可以参考上文中相应的细节。

特别优选地，根据本发明的水处理系统包括氧化反应器，氧化反应器被布置在次溴酸盐输入管线的下游，并且被布置在还原剂输入管线的上游。上述含氮有机化合物与被添加到水流中的次溴酸盐的反应实质上在该氧化反应器中进行。在上述限定的作用时间上，在氧化器内允许次溴酸盐对氮化合物发生反应。该至少一个氧化器可以包括用于混合水流以便确保氮化合物有效降解的机构。

优选地，根据本发明的系统作为用于从水流中分离无机物和/或有机物的机构包括被布置在次溴酸盐输入管线上游的至少一个过滤单元、和/或至少一个离子交换单元、和/或至少一个反渗透单元。

此外，优选的是，根据本发明的系统作为从水流中分离无机物和/或有机物的机构包括被布置在次溴酸盐输入管线下游的至少一个反渗透单元、和/或至少一个除气单元、和/或至少一个UV处理单元、和/或至少一个离子交换单元、和/或至少一个超滤单元。

在当前情形中，特定的多介质过滤器和活性碳过滤器被用作过滤单元。至少一个离子交换单元不仅可以包括阳离子交换器及阴离子交换器，还可以包括混合床离子交换器。

特别优选地，根据本发明的水处理单元包括至少一个反渗透单元，其被布置在至少一种还原剂的输入管线的下游，并且经由回流管线被连接到至少一个用于生成次溴酸盐溶液的装置。优选地，含有溴的滞留物可以作为载体流经由回流管线从至少一个反渗透单元传送到至少一个用于生成次溴酸盐的反应容器。通过将氧化剂引入到反应容器中，载体流中的溴可以被氧化。如此获得的含有次溴酸盐的载体流里随后可以被添加到待处理的水流中。

过滤单元特别以筒式过滤器为形式的过滤单元可以被连接至布置在至少一种还原剂输入管线下游的至少一个反渗透单元的上游，在该过滤单元中过量的还原剂、和/或氯、和/或溴能够被分解。同样地，特定的活性碳过滤器也是合适的。

此外，优选的是，根据本发明的系统包括装有Br^-离子的阴离子交换器，以用于净化来自反渗透单元的滞留物，该反渗透单元被布置在至少一种还原剂输入管线的下游。阴离子交换器被有利地布置在反渗透单元与至少一个用于生成次溴酸盐溶液的装置之间。在载体流到适于生成次溴酸盐的反应容器的引入处的上游，可以通过装有Br^-离子的阴离子交换器对该载体流进行处理，由此，包含在该载体流中的例如Cl离子和/或OH^-离子可以被Br^-离子替换。

从以下对结合了从属权利要求的优选实施例的描述中可以获得本发明的其它特征。在本案中，单独的特征在所有情形中均能够被分别实施，或者彼此组合在一起被实施在本发明的实施例中。所描述的特定实施例仅用于说明本发明以及更好地理解本发明，而决不被认为是对本发明的限制。

附图说明

在附图中：

图1示出了通过当前现有技术用于超纯水生产的标准方法的流程图(具有两级反渗透的方法变型)。

图2示出了根据本发明用于生产超纯水的方法的实施例的方法段的流程图。

图3示出了根据本发明用于生产超纯水的方法的实施例的方法段的流程图(该变型具有来自反渗透级的滞留物的局部再循环以及经由装填以Br^-离子的交换器的离子交换)。

具体实施方式

图1示出了根据当前现有技术，用于超纯水生产的标准方法。该方法被细分为三段，也就是说，是预处理、补充处理、以及精处理。

关于预处理，待处理的水从储存器101经由过滤水箱102传送到用于去离子水的水箱103。在储存器101与过滤水箱102之间，待处理的水流动穿过多介质过滤器104和活性碳过滤器105。在被引入到多介质过滤器104中之前，可经由输入管线106将絮凝剂添加到水中，并且在被引入到过滤水箱102之前，可经由输入管线107将抗微生物剂添加到水中。阳离子交换器108和阴离子交换器109被布置在过滤水箱102的下游。在用于去离子水的水箱103的下游，水被引入到反渗透单元110中以便完成预处理。经由输入管线111、112和113，按照需要添加酸(111)或者氢氧化物溶液(112和113)。经由输出管线114，去除来自反渗透单元110的滞留物。随后将经过预处理的水传送到水储存器115。

关于补充处理，将水从清洁水储存器115送到另一个反渗透单元116(所示出的是具有两级反渗透的方法变型；在具有单级反渗透的方法变型中，仅提供了反渗透单元110)。经由输出管线117，去除来自反渗透单元116的滞留物。在反渗透单元116的下游，水在除气单元118、UV处理单元119、以及混合床离子交换器120中被处理。经由输入管线121，按照需要添加酸和/或氢氧化物溶液。随后将水传送到水储存器122。

关于精处理，经由UV处理单元123以及混合床离子交换器124，该水最终被传送至超滤单元125。随后，能够将该水供以使用。

在图2中，示出了根据本发明用于生产超纯水的方法的实施例的方法段。将NaOCl作为氧化剂从存储容器201供应到载体流203，将NaBr从存储容器202供应到载体流203，其中从未示出的储存器供应载体流203，而载体流203又被送到适于生成次溴酸盐的反应容器204中。反应容器204的输出流经由次溴酸盐输入管线205被连接至从离子交换器208出来的待处理水流206。该水流已经基本上去离子化，并且已没有自然有机化合物例如腐殖酸、黄腐酸(fluvic)、以及其它有机酸，但仍然具有部分含氮有机化合物。在氧化反应器207内通过与次溴酸盐的反应，这些含氮有机化合物被大量分解。可经由还原剂输入管线210将H₂O₂作为还原剂从存储容器211添加在氧化反应器207的输出流中。随后，该水流被传送通过反渗透单元212、渗透物水箱213、UV氧化单元214、以及混合床离子交换器215。在这些中可以去除含氮有机化合物的降解产物以及在次溴酸盐处理环境中被引入到水流中的离子负载(Ionenfracht)。支流216从混合床离子交换器215的输出流被再循环至渗透物水箱213。结果是，在UV氧化单元214入口处的水流是相对弱离子化的，因此实现了UV辐射的最佳透射。

在图3中，示出了根据本发明的用于生成超纯水的方法的另一个实施例的方法段。该实施例与图2中所示的实施例的区别之处仅在于局部方面。没有从独立的容器供应载体流303，而是采用来自反渗透单元312的滞留物来供应载体流303。将NaOCl作为氧化剂从存储容器301添加到该载体流，将NaBr从存储容器302供应到该载体流。随后，所述载体流被送至用于生成次溴酸盐的反应容器304。生成物次溴酸盐溶液经由次溴酸盐输入管线305被计量供至从离子交换器308出来的待处理水流306中。在氧化反应器307中进行次溴酸盐与存在于水流中的含氮有机化合物的反应。可将H₂O₂作为还原剂从存储容器311经由还原剂输入管线310添加到氧化反应器307的输出流309中。在被连接至氧化反应器307下游的反渗透单元312以及混合床离子交换器315中，可以去除含氮有机化合物的分解产物以及在次溴酸盐处理环境中被引入到水流中的特定离子负载。UV氧化单元314特别用于水流中TOC含量的进一步减小。在原理上，像图2中所示的那样对来自反渗透单元312的渗透物进行相同的处理。来自反渗透单元312的滞留物尤其包含溴离子和氯离子(来自NaOCl和NaBr)。在可任选的离子交换器318中，该氯离子可以被去除，并且被溴离子替换，可任选的离子交换器318装填有Br^-离子。在离子交换器318的下游，载体流303因而基本上仅包括溴离子。根据溴离子的浓度，需要更少的NaBr从存储容器302被添加到载体流303。

Claims (19)

1.一种用于处理水的方法，在所述方法中使水流经过多个处理级，存在于水中的无机物和/或有机物在所述多个处理级中被分离，其中，在水流经过至少一个过滤级、和/或至少一个离子交换级、和/或至少一个反渗透级之后，次溴酸盐水溶液被添加到所述水流中，且其中在添加所述次溴酸盐溶液之后，所述水流经过至少一个反渗透级，且其中通过添加次溴酸盐溶液，所述水流中游离溴对含氮有机化合物的化学计量比被设定成大于2∶1且小于50∶1的值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过来自至少一种无机溴化物的溴离子与至少一种氧化剂的反应来生产所述次溴酸盐溶液，所述至少一种氧化剂能够氧化所述至少一种无机溴化物。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，被添加到所述水流中的所述次溴酸盐水溶液是含有溴离子的载体流，在所述载体流被供应到所述水流中之前将所述至少一种氧化剂添加到所述载体流中。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述载体流至少部分地从布置在将所述次溴酸盐溶液添加到所述水流中的至少一个级的下游的处理级供应。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，采用来自至少一个反渗透级的滞留物来供应所述载体流。

6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，采用来自至少一个反渗透级的滞留物来供应所述载体流，所述滞留物在装填有Br^-离子的阴离子交换器中被处理。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在添加所述次溴酸盐溶液之后，所述水流具有位于8至11之间的pH值。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以在1∶10至1∶30000之间的体积比将所述次溴酸盐溶液添加到所述水流中。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过添加所述次溴酸盐溶液，在所述水流中将游离溴的浓度建立在1mg/l至10mg/l之间。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在一定的作用时间之后，将还原剂添加到已与所述次溴酸盐溶液混合的水流中，所述还原剂能够还原次溴酸盐离子和次氯酸盐离子。 

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述还原剂是过氧化氢。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在添加所述次溴酸盐溶液之后，所述水流经过至少一个除气级、和/或至少一个UV处理级、和/或至少一个离子交换级、和/或至少一个超滤级。

13.一种用于处理水的系统，在所述系统中包括多个处理级，水流经过所述多个处理级，存在于水中的无机物和/或有机物在所述多个处理级中被分离，其中所述水处理系统包括：

用来从所述水流中分离无机物和/或有机物的第一机构，包括至少一个过滤单元、和/或至少一个离子交换单元、和/或至少一个反渗透单元，

用来从所述水流中分离无机物和/或有机物的第二机构，包括反渗透单元，以及

至少一个用于生成次溴酸盐溶液的装置，所述至少一个用于生成次溴酸盐溶液的装置经由至少一个次溴酸盐输入管线被连接至所述水流，

其中所述第一机构布置在所述次溴酸盐输入管线的上游，以及所述第二机构布置在所述次溴酸盐输入管线的下游。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述用于生成次溴酸盐溶液的装置包括至少一个适于生成次溴酸盐的反应容器、和/或用于至少一种无机溴化物的至少一个存储容器、和/或用于至少一种氧化剂的至少一个存储容器。

15.根据权利要求13或14所述的系统，其特征在于，所述系统包括用于还原剂的至少一个存储容器，所述还原剂能够还原次溴酸盐离子和次氯酸盐离子，并且所述容器经由至少一个还原剂输入管线被连接至所述水流。

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述系统包括氧化反应器，所述氧化反应器被布置在所述至少一个次溴酸盐输入管线的下游，并且被布置在所述至少一个还原剂输入管线的上游。

17.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统作为用来从所述水流中分离无机物和/或有机物的机构包括被布置在所述次溴酸盐输入管线的下游的至少一个除气单元、和/或至少一个UV处 理单元、和/或至少一个离子交换单元、和/或至少一个超滤单元。

18.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述系统包括被布置在所述至少一个还原剂输入管线下游的至少一个反渗透单元，所述反渗透单元经由回流管线被连接到至少一个用于生成次溴酸盐溶液的装置。

19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述系统包括装填有Br^-离子的阴离子交换器，所述阴离子交换器被布置在所述反渗透单元与所述至少一个用于生成次溴酸盐溶液的装置之间。 

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