TW200516059A - Water treatment system and method - Google Patents

Description

200516059 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係關於流體之處理或淨化系統和方法，尤指 水處理系統，加設電化裝置，有貯槽系統，供輸送處理水至 使用點。 【先前技術】 含有諸如鈣和鎂等硬度物類之水，在工業、商業和家居 應用方面的若干用途不良。水硬度分級的典型方針是，以碳 酸鈣計，每公升〇至60毫克(mg/1)為軟水、61一12〇 mg/1 為猶硬水、121-180 mg/1為硬水、18〇哗/丨以上為甚硬 水。 硬水可藉除去硬離子物類加以處理。除去如此物類的系 統，例如包含使用離子交換床者。在此系統中，硬離子變成 以離子方式結合於在離子交換樹脂表面混合的相反電荷之離 子性物類。離子交換樹脂終致成為飽和以離子方式結合硬離 f物類，而必須再生。再生典型上涉及把結合硬離子物類改 為更具可雜子性物類，諸域侧。結合於軒交換樹脂 =度物類’關離子取代，卿子交換麟又備妥供後續 水軟化步驟。 ，他纽已告揭知。例如⑽⑪在美國知3 148687號 中教不-觀衣機’包含水軟化配置，使麟子錢樹脂。 f理’ Gadmi等人在國際專利申請案公告WO 00/64325號 ^ 料’有改進裝置以降低水硬度。 Ϊ ^ 示的家庭用具，具有控制系統、外源的供水系 統’和具有電化電池之軟化系統。McMah〇n在美國專利 號巾教示—種水軟化過程，以塩水驗將離子交換 樹脂再生。 』用===== 200516059 媒體有媒體和餘，以影轉子傳送。電氣活性 傳送離子。edi裝置可包含具有永久性或暫 ί進g it並可操作以造成電化反應，設計來達成或 亦可包含電氣活性機制，諸如半透性離 ㈣ϊΐί雌托（CEDI)難魏離子舰通過電氣活 性媒體或電活性舰。典型的CEDI裝置包含歸電活 ，陰離子和陽離子選賴。隔賴之空麗成產生液流室， 有進口和出口。利用外界電源通過在室壁的電極，賦予橫越 DC電場。在若干造型巾，設有電極室，故電極的反應生成 物，可從其他流動室分離。賦予電場時，在一室（即離子消 耗室）内待處理液體内的離子，即被吸向相吸電極。離子移 動通過選擇性透膜，進入相鄰室，故相鄰增濃室内的液體變 成離子增濃。消耗室以及若干具體例中的增濃室内容積，含 有電活性媒體，在CEDI裝置中，電活性媒體可包含密切混 合的陰離子和陽離子交換樹脂粒。此等電活性媒體典型上增 進室内離子傳送，並可做為基質參予控制下的電化g應。^ 脫離子化裝置已載於例如Giuffiida等人的美國專利 4,632,745、4,925,541 和 5,211，823 號，Ganzi 的美國專利 5,259,936 和 5,316,637 號，Oren 等人的美國專利 5，1548〇9 號，以及Kedem的美國專利5,240,579號。 可用來將水脫礦物質之其他系統，已有記載。例如 Gaysowski在美國專利3,407,864號内教示一種裝置，涉及離 子交換和電透析。Johnson在美國專利3,755,135號内教示一 種脫礦物質裝置，使用DC電位。 【發明内容】 本發明係針對水淨化或處理系統，包括與進入點流體相 連的加壓貯槽系統、與加壓貯槽系統流體相連的水處理裝 200516059 置、與加壓貯槽系統流體相連 系統液體相連的至少一使用點。刀怖系統，以及與水分佈 在本發明另一要旨中，設 ^ 體相連的貯槽系統，與貯槽李έ 包括與進人點流 槽系統流體相連的使用點，電化裝置，與貯 辅助使用。 〃電化裝置下游流體連接的 引進;=:::¾ 轉移至足水處理裝置 佈於使用點。 處理水從加麼貯槽系統分 從使==二=:=口=方法，包括把水 去至少一部_ 匕裝置内的貯槽系統水中除 點。助用途，把一部份處理水從貯槽系統分佈至使用 人點食ίΠί:要旨中，提供一種水分佈系統’包括與進 =·、沾抓體相連的第一預處理系統、與第一 二= 系Ϊ連槽系統、與加壓貯槽流體相連的第處ϊ :電化i置在第二預處理系統下游與加壓貯槽系統液體連接 力在另一要旨中’提供一種水處理系統，包括從壓 之電化裝置社水源積水機構，以及與積水機構液體相連 自進要旨中’提供—種水處理方法，包括將來 口 X除去一部份任何不良物類，以生成處理水，並 7 200516059 將一部份混合水分佈於使用點。 在本發明另-要旨中，提供一種水處理方法 來自使用點的水，從電化學裝置内的水一、 不良成處理水，並供應至少一部份處Giil 1=3力高於大氣壓力之水，提供電化裝置H 1=，，以生成處理水，並調節 _力相通的:二，本J ’包括與熱交換 理裝置。 與流體貯槽流體相連之流體處 ，另-具體例中，本發明提供—種方便 i流體相連之可加壓貯槽系 體相連之糸統流體相連，並且可與水分佈系統流 附圖ίίΐΐϊ優點、新穎特點和目的，由本發明以下參昭 TJ'V ° 二貝土相似組件，由举一數字或符號標示。 每—組件 水、==== 硬度之物魅，而钽加士 r 七伤任何造成 處理食物和飲料、糖系==用在於 200516059 加以況明，惟不限於此。例如就處理水而言，咸信其他流體 可按照本發明處理。此外，就系統組件或本發明調節、改 麦/則虽或操作水或水性能之方法而言，咸信本發明亦可應 用、。因此，待處理的流體可為包括水之混合物。因此， 可為包括水之液體。 ； 曰按照本發明一或以上具體例之水淨化或處理系統，业型 水源或進入點接水，把處理水送到使用點之前，把含至 夕若干不良物類之水加以淨化。處理系統典型上 置、電透析裝置、電容性脫離子=: j包=測器，以測量水之至少一性能或處理系 ^ -.ί

入點i4，以及典型上在進人點下游之淨化或焱原广J 上气含使用點18,典型上流體相i於貯槽ί ^ 12下游。在一些具體例中，處理系統1〇亦具 哭 ，和控制器22，以控制或調整供電給處、: 24。處理裝置16典型上從待處理液體除去至5= 原 不良物類，以生成處理液，諸如處理水，或儲何 3 ’而終於輸送到使用點18。又處理裝置去3 = 類’可轉移到輔助用途或排放口 26。 ㈣之不良物 在本㈣-些频射，處理魏1() 處理系、统28 ’典型上流體相連至貯槽Λ ί 戍處理裝置16上游。此外，處_統1() 以上流體控制組件，諸如泵30和閥32。 1上方3有一或 本發明鑑於以下定義會更加明瞭。本文所用「加壓」指 200516059 内壓或所施壓力超過大氣壓力的純或組件。例如，加麗貯 槽系統12具有超過大氣壓力之内屢。加壓貯齡統内之壓力 可由各種方法和技術產生，例如以水泵將水加壓，或 即產生落差㈣。此外，關於「處理」水或流體，處 理水可為軟水、低Langelier飽和指數（LSI)水，或低 係數水。於此所用低LSI係指LSI比约2低，宜比約！為 更好是約0以下。於此所用「處理裝置」或「淨 、會^辭’才曰可用來從待處理流體除去或減少任何不良物類 3度i任何裝ϊ，此等處理裝置包含但不限於依賴各種技 i 離子交換樹脂逆滲透、電脫離子化、電透析、超 Ίίΐ、電容性脫離子化。此外，就電化裝置而言，諸如 πϊϊί子化裝置16」，指所例舉和其他電化裝置，諸如但 U置利用同樣原理，但如此裝置可按照本發明一或以上 糸、、充^技術，單獨或組合做為處理裝置。 流體本發明電脫離子化裝置一具體例的 i’i離子增滚（增濃）室36，位於消耗室 室40為界。S上厂電f質室38和陰極電解質 上未示），>陆、^4〇4^^(圖上未示）位於鄰接端板（圖 内陽極2和陰極44包容在各室内。在一此呈體例 内，啫室含陽離子選擇膜46釦隹二，、骽例 擇膜和陰離子選擇膜❿陽離子選 合劑和甘油潤滑劑。 括離子父換粉末、聚乙烯粉黏 刑，ΐ，本發明—或以上具體例’陽離子和陰離子選擇膜业 型上為非均質聚_質膜，典型上利用熱塑==== 200516059 入ϊΐ胳產ΐ，片材。然而，本發明構想使用他種膜，包 ί 性ΐ用離子選擇膜包含例如使用具有猶或 本乙烯二乙烯基苯承载之網材、使用苯乙烯二 j巧本，聚偏二紅_合_承載之晴，以及未有承 載的石頁化本乙烯和四級乙縣节基胺接枝於聚乙婦片材上。 so，ϋίίίΐ上裝電活性媒體，諸如陽離子交換樹脂粒 ±肩#至4 /、型上裝陽離子交換樹脂粒5〇和陰離子交 52之混合物。在某些具體例中，陽離子交換和陰離 ^父換織粒可分層配置於任何消耗、增濃和電極室内，故 了組合在各獅置内。雜本發日聪_可有其他造 型=/或配置’例如包含在任何消耗、增濃和電極室内使用 脂粒，在陰離子和陽離子交換樹脂粒層床 视用緣树脂’使用各種類型和配置之陰離子和陽 脂粒，包含但不限於DiMasdo等人在美國專利5 858，⑼號 内所述，此專利在此全部列入參考。 操作時’典型上來自上游水源之待處理液體％，在進入 點14進入處理系統，有溶解的陽離子和陰離子成份 離子物類，^經多岐管60引進消耗室内，至此陽離子成^ 型上被吸至陽軒交換概粒5〇,而麟子成倾吸至卜離 子交換樹齡52。跨魏脫離子化裝置16職電場，^ 典型上位於電脫離子化裝置16兩端之陽極42和陰極44，业 型上相對於流體流動方向垂直通過。在電場影響下 的陽離子和_子成份，傾向餘#於其所吸電極之方2 ，％碭離子成份可移騎獨離子選義46，進人相鄰增濃 位於增濃室36對立侧的陰離子選擇膜你，防止移 入相鄰室，因而把陽離子成份捕集於增濃室内。同理，降 子成份移動通過軒選賊，但是按陽離子成份移動方g之 相反方向。陰離子成份移動通過陰離子選擇膜48，從消耗室 200516059 34，進入相鄰增濃室36。位於增濃室36另一側的陽離子選 ，膜46防止繼續移動，因而把陰離子成份捕集在增濃室内。 淨效果是，離子成份從流入消耗室34中的液體54除去或消 耗，而集於增濃室36内，成為處理水生成物流56和增濃液 或廢液流58。 按照本發明若干具體例，對電脫離子裝置16所施電場， 產生極化現象，典型上導致水解離成氫和羥離子。氫和羥離 子在消耗室34内再生離子交換樹脂粒5〇和52，在若干^體 例内，是在增濃室36内為之，故可連續除去溶解的離 份，不需分離步驟才能再生用過的電活性媒體。 對電脫離子化裝置16所施電場，典型上為直流電。秋 而，在-電極和另-電極間產生偏流或電位差之任何所施g 流，可用來促進離子性物類被離子吸引而移動。所以， 電位差，足以把陽離子和陰離子物類吸 引電極。在又一具體例中，交流電可利用二極體或 電橋式整流雜流，把錢錢換成脈衝電流 布 以吸引帶電荷物流。 凡刀罨位 離子消耗室34内典型上利用之電活性媒體，離子 脂粒50和52，在其表面區具有各種官能團，包含但不限於 二級炫減和二甲基乙此等物料亦可與在其表且 J各，官能團的物料’諸如季錄基組合使用。電脫離子心、 置的其他改變和等效物，做為所揭示水處_統之一部、 為精於此道之士所知，朗不外是浙實驗。例如 他?電，性媒體，諸如非均質和均魏型。同此 : 增k室的，他配置變化，咸信在本發明精神和範圍内。粍和 貯槽系統12用來貯積來自進入點14或水源之 來自電脫離子化裝置16的生成物流56水S 由處統對使用點18提供水，典型上為處理水 進入點14的水混合之處理水。 ”术自 12 200516059 按照本發明若干具體例，貯槽系統12包括加壓容器，或 具有流體流動出入口之容器，諸如進口 62和出口 64。進口 =2典型上與進入點14流體相連，而出口 64典型上與水分佈 系統或使用點18流體相連。貯槽系統12可有若干容器，各 · 容器從而具有若干進口，位於各種位置。同此，出口 64可位 於各谷裔之各種位置，特別視至使用點〗8的流量、電脫離子 巧裝置16的容量或效率、貯槽系統12容量或滯留量而定。 貝丁槽系統12可進一步包括各種組件或元件，進行所需功能或 ，免不良後果。例如貯槽系統12可具有容器，設内部組件， 諸如阻板，位於阻斷貯槽系統12的容器内之任何内部流動。； 在若干具體例中，貯槽系統12可包括有加熱線圈之容器，具拳 1加熱流體，其溫度較容器内流體溫度為高。加熱流體可為 路流動中的熱水，以爐或其他加熱發生單位操作，使加熱 流?溫度在爐紅升。加熱流體從而姻熱傳送提高容器流: 體/J12L度。輔助或附加組件之其他例，包含但不限於釋壓閥， =來釋放任何容||之_，並避免或至少減少容器易破， 並^熱脹桶，雜縣所需操作壓力。熱麵的尺寸和容量 喊，包含但不限於水的齡量、_^操作溫， ^照本發明-或以上具體例，貯齡統與熱交換器連接： 二、雜ίΓί需要接通至流體處理裝置。流體處理裝置可· 裝置、逆渗透裝置、離子交換樹脂床、電透析 裝置、電谷性脫離子裝置，或其組合。 7 例如槽系統12典型上接到進入點14下游，並以 在線上流體相連’於電脫離子化裝置。例 所，水可流人進σ 62 ’並與貯槽系統12内 可弓。散裝水可經出口64離開貯槽系統12’並 ’或經泵3G進人舰離子化裝置’以供處 或除去任何不良_。關電脫離子化裝置16的處理水， 13 200516059 可與來自進入點14的水混合，而經進口 62進入貯槽系統 =。如此一來，貯槽系統12和電脫離子化裝置16間可形成 裱路，而來自進入點14的進料水，可以補充流至使用點18 所產生的需水量。 、 點14把來自水源的水提供或接至水處理系統。水源 可為飲用水源，諸如都市用水源或井水，亦可為非飲用水 源，諸如鹹水或塩水源。在若干情況下，中間處理或處理系 統典型上是姻達進人點14之前，將人㈣⑽水加以淨 化。水典型上含有溶化塩、離子性或可離子化物類，包含 鈉、氣化物、氣、舞離子、鎂離子、碳酸塩、硫酸塩， ，不溶性或半溶性物類，或溶化氣體，諸如氧化矽和二氧化 石厌。此外，水可含添加物，諸如氟化物、氯酸塩和溴酸塩。 ，本^另-具體例，處理系統1G包含流體分佈系統 連接^使用點。分佈系統可包括組件、流體 巧，供例如水’典S上為處理水，從貯槽系統12到使 18。分佈系統可包括管、閥、τ頭、系和多岐管之任= 貯槽系統12提供水至—或若干使賴18，或處 ίίΐΓ八件^一具體例中，分佈系統包括家庭或 ^用水刀料統’包含但秘於接至―或以上制點 + 龍頭、淋蓬頭、洗衣機和洗碗機。例如， 糸、，先10可接至减冷水或熱水分佈纽，或二者 理系統10亦包括感測器，諸如水性質感 '、'水處 統10中之至少—錄—^ 可測戛處理系 水導雷碰、Η種物理性質。例如’感測器20可為能測量 哭20可^」二溫度、壓力、組成份或流量之裝置。感測 二^ 疋位於處理系、統1〇 Θ，以測量特別水性ί : 恤’感測裔2〇可為水導電係數感測器，安裝在貯槽系統 200516059 12内，故感測态20測量水的導電传數 可用皮夕口皙。尤X目遍，Γ电你数以才曰不在使用點^ T用水。在另-具體例中，感測器2〇可 -組感測ϋ，在處理系統1G内呈任何各種 ? ^ 器組I構造、配置或連接至控制器22，使控3 2 = ，連績監視例如貯齡統U内之水f。在如此 ^ 最佳。其他具 處糸/Ϊ 1〇之各種位置。例如，感測器20可 ，，組成份分析儀、溫度和壓力感測器之 g 處理系統10之操作條件。 ^ /按照本發明另-具體例，水處理系統10又可包括預處理 =統28 ’ ^設計是在水引進例如賴系統12錢脫離子化 裝前，除去水中任何不良物類之—部份。預處理系統 =例:3但不限於逆渗透裝置，典型上絲將鹹水或塩水脫 ，。奴或焦碳過濾器用來除去任何氯之一部份，包含活性 氯，，會污穢或干擾電脫離子化裝置16操作之任何物類。預 處理系統28可定位在水處理系統1〇内之任何處。例如，預 處理系統28可位於貯槽系統12上游，或系統12下游但在電 脫離子化裝置16上游，使至少有些氯物類會留在貯槽系統 12内，但在水進入電脫離子裝置16之前除去。按照本發明 又一ί體例、，處理系統可利用消毒和/或清潔裝置或系統。 此等消毒或清潔系統可包括任何裝置，使積在處理系統任何 組巧内，細菌等任何微生物至少部份消滅或失效。此等清潔 或消毒系統包含可引進消毒劑或消毒化學化合物，諸如_ 素、鹵素給予體、酸或鹼，以及令處理系統的潮濕組件暴露 於溫度可以殺菌之熱水者。按照本發明又一具體例，處理系 統可包含最後階段或後處理系統或副系統，在流體輸送到使 用點之前’可提供最後淨化。如此後處理系統之例，包含但 不限於把流體暴露於光化輻射或紫外線輻射，和/或臭氧， 15 200516059 =用微餘或域法除去不良化合物。因此，按照本發明 上具，例’處理系統可利用於家庭使用，並安裝在例 提供處理水，在輸送至水龍頭等使用點之前， 猎暴，於紫外線輻射加以處理。 处奶明具體例’處理系統ig又可包括控制器22， ^ imuti1〇及其組件之操作狀況。控制器 护制哭微處盗為基礎的裝置，諸如程式規劃性邏輯 或分佈之控制系統’接送輸入和輸出訊號至 上之，在一具體例中，控制器22可包括 楹供邙至電源24 ’後者供電給電脫離子化裝置16，或 押二12 j給泵30的馬達控制中心。在-些具體例中， 開路或閉路控制計劃調整水處理系統10之操作 系統，進^大^器22在開路控制中，可提供訊號至水處理 以閉路^7 4處理’不需糧任何操作狀況。控制器22可 20測量狀f’/操作參數可視例如感測器 可又作/狀 周郎。在又一具體例中，控制器22 賴狀參:訊裝置’以傳輸或輸送所測 理李Utr月另一具體例，控制器22可提供訊號以作動處 進閥32 ’可雜各種錄，包含料限於來自 ϋ 點18的水質、送至使用點㈣ 操作狀況的，或容量，或任何各種 力和流量，誓_^電係數、PH、濁度、組成份、溫度、壓 控制器的流體流動。在—具體例中， 器，設在f如，感測器20可為水導電係數感測 利用控制器2曰2監視。^制内的水導電傭可 質，控制電源24，對^感测器2〇測得水 代脫離子化裝置16提供電場。故操作 16 200516059 時j制器22可增減或調節由電源24供 的電壓和電流或二者。控制器22典型上包曾 統内流動體之-或以上測得性f，改變處理二:根，系 參數。因此，在本剌若干具體例* ====作 節電脫離子化裝置16操作猶環間之 電場和相關流體流動之循環。 不限於逆施 按照本發明另一具體例，控制器22 如树雜够轉作纽， /16的電流反向逆轉。極佳逆轉已载於t 的美國專利4,95_號，全文於此歹二參“。 丌==可構成或彻料規觸成或自賴節，使1 2 =用壽命和效率最大化，或降低處_=之= 制$22可包括微處理機，具有使用者可選擇 自式設定點’以調節應電離子化«置16 ϊΐ 處理系統或二者至排放口26之排放Ά 修飾和等2物，是3經驗，就可知控制器有其他 水自ί 2!器，基於各種輸入參數，諸如用 神範圍$ 夠改變操作參數’咸信是在本發明精 以明另一具體例’控制器22可計算控制參數，用 入變數:可*二糾’用於另—或同一控制環路，做為輪 整水5理系;充比您’發生輸出訊號、作動、調節或調 ί制ί可按關如ASTM D 3739計算。 或死帶控制’以減少容易不穩定啟閉控制 帶（dead band)指感測器不一定觸發反應性控制 17 200516059 afl3虎的訊號乾圍。在草此愔況下 或程式規劃為控制在感測器内， iii理r?^不必要的嗔操作。此等控制技術 ΐΐΐϊίΐ件故障之前’延長操作生命或平均時間。 技術包含使用表決、時間順暢或時間平均測量， 认祕”發明另—具體例，典型上從廢水流％至辅助使用 的’可时提簡外敎制益。伽廢水流58 3 tLf田而是用來提供例如灌_水，給任何住宅、商業 或工業使用’諸如供灌瓶、再循環或回收所集或声= 又-具體例中，處理系統包含混合系統 统: 及與進人點流體相連。混合系 ί 流體混合，生成公用水，可在使用點供 用糸統可包含至少一 Τ頭和混合桶，或二者鮝借， 貯，系統出Π和進人點流體相連。在某 ιτ, :預iCr閥可為比例閥’把處理水和未處理水 比率心。在另-具體例中’閥可利用控制器作動， 篁、水性質，尤其是與使用點相關之用途，任 水合未處水（如有），以閉路控制方式調整未 且脚7的流量，以感測器測量混合水流的導電係數。在另-閥可按照制點的需要調整可縣處理水混合之處 it置。在另一具體例内’處理裝置可操作以到達各種使 要還低的設定點，使處理水與未處理水的任何混 水二滿足各使用點的特殊需要。凡精於此道 ^均知本雜理祕可卿以應付需要的起伏林， 水貝要求之變化。例如本翻可提供—種水處理系統，生成 200516059 低LSI水，為延長空轉期當中，整個系統所可得。在若干具 ，例中，低LSI水可用來沖洗處理系統的潮濕組件，以減$ 容易結垢，並個別增加組件之使用壽命，以及整體處理系 統。按照某些具體例，本發明提供一種系統，供生成低導電 係數之處理液體，諸如水。本案所稱低導電係數液體，具有 導電係數在約300 pS/cm以下，以約220 pS/cm以下為佳， 更好是在200 gS/cm以下。 處理系統可包括流體迴路，對電脫離子化裝置等處理裝 置之電極室，提供處理水，在某些情況為軟化，而其他情^ 為低導電係數水或低LSI水。流體迴路可包括從處理水源至 電，離子化裝置電極室之流體連接。流體迴路亦可包括預處 理單位，諸如碳過濾器，可除去會干擾電脫離子化裝置操作 之物类員，諸如氯。流體迴路亦包含流體連接至電脫離子化裝 置之消耗室和增濃室，例如在預處理單位下游。按照本發^ 一或以上具體例，流體迴路連接可供離開電極室之流體，可 例如混合在一起或與在消耗室内待處理流體混合。流體迴路 亦可^括泵和閥，引導流體流動進出電脫離子化裝置，以及 進出貯槽系統。在若干情況下，流體迴路配置提供流體連 接，以產生並行流路，通過電脫離子化裝置之電極室。其他 配置和造型視為在本發明範圍内，例如包含電極 流路，使料―、複數或專㈣處理單位，以及複數或2 處理單位，包含但不限於在流體迴路内之逆渗透 電脫離子化裝置，或其組合。 又谀矛 處理系統可包括流體迴路，具有從消耗室至電脫離子化 裝置至少一電極室之流體連接。如此配置可對電極 理水，最好是紅SI《低導電係數之水，或二者兼備 迴路可配置使流體流路串聯或並行通過電極室。流體迴路亦 可，括流體連接，使流體可離開電極室，經由例如水分佈系 統送至使用點，或貯齡統，或二者兼具。在若干配置中’，、 19 200516059 括接’使未處理流體可與離開任一電極 #可送至使用點°在另—具體例中，流 ，即可傳送至貯槽系統，並與來自進入點== 二:ίίί:ί至使用點’並視需要’以並行或串聯流 至電脫離子化裝置之電極室，其他配置和組合包含 二、目與未處理水混合’生成混合電極室沖洗流體，亦 可視為在本發明範圍内。 發日肢下列實關進—步制其性質，並雜制本發 明範圍。 實施例1 以第3圖所示本發明-或以上具體例之系統和技術中的 線上加壓水處理系統，評估其效能。水處理系統1〇具有電脫 離子化模組16，含預處理糸統（圖上未示）和加壓貯槽ο。 來自進入點14的水，引進到加壓容器12，循環通過^脫離 子化模組16。水處理系統根據加壓容器12的進口 62上游和 出口 64下游的感測器20b和20c測得水導電係數，以程式規 劃性控制器（圖上未示）加以控制。 電脫離子化裝置16由10個電池成對成堆組成，有13忖 流程。各電池裝約40% Amberlite® SF 120樹脂，和約6〇% Amberlite ® IRA 458樹脂，均為美國賓州費城羅門哈斯公司 產αα。電脫離子化裝置具有擴張欽電極，塗佈氧化舒。預處 理系統由通氣型鐵過濾器組成，有25微米柵格，2〇叶Χ4'τι寸 >儿積物過滤益’和20对χ4对碳黑過濾器。加壓容器12有直 徑約10吋的玻纖容器，容量約17加侖。加壓容裝闕頭和 中央多岐管。 離開電脫離子化裝置的增濃液流，利用調整闕32b，32c 32e532f532g，32h532j和32卜部份循環而部份排至排放口 26 來自進入點14的補充水，給入循環流内，以補償按適當順序 200516059 d細#放口 26之任何水。處理水離開電 =子化裝置16 ’並經具有液體管道和目32i和32k的回程 流體迴路回到容器12。 ，理水從加壓容器12的出口料到使用點18之流量，利 if節閥323調整。測量操作狀況和水性能之若干感測器， ^裝在整個水處理系統1〇，包含壓力指示器2〇d2〇f2〇g2〇h oLt、流置指不器施，2〇_和施，以及導電係數感測器 屬，20c，201。 控制器是Micrologix™ 1_程式規劃性控制器，為美國 f斯康辛”丨密瓦齡A!len_Bradley公料品，絲控制闕順 ^，以及監視和記錄系統之操作狀況。到達設定點時，控制 器與電脫離子化裝置流體隔絕。控制器啟動電脫離子化裝 置，視流動切換訊號是否觸發操作，或離開加壓容器的出口 ML之水導電係數何時高於設定點而定。來自脫離子化裝置的 進料，從加壓容器經第二進料泵循環，施於電脫離子化裝置 的電場極性，每15分鐘利用控制器逆轉。 水處理系統操作到達成設定點為止。施於電脫離子化裝 置之電壓約50伏特。通過電脫離子化裝置的流量保持約 ^000 ml/mm。表1和表2分別綜列測試開始和結束時水處理 系統之諸水流測得性能。表1所列資料明顯表示起初進料水 流進入電脫離子化裝置16 ,其導電係數約462 gS/cm，經處 理生成起初稀釋水流的導電係數約374 gS/cm，pH實質上不 變。運轉終了，進料水經處理從導電係數約225 pS/cm，'生成 稀釋流導電係數約158 pS/cm。顯然，測試運轉結束時進料流 降低導電係數’反映出循環效果，經通過數次有效除去不良 物料。 21 200516059 表1 :測試運轉開始之水流性質

表2 :測試運轉結束之水流性質

料運轉#中，水料鶴數連同通電脫 ，ΐίϋ不到約45分鐘内，降到約⑺gS/cm 以下弟4圖亦表示生成水流（可在諸如使用 和之導電係數，降到約3〇〇 MS/cnT: ΐ降而二2 = 斤施電流如所預計，隨硬度物類濃度 下降而降低目此，本發明水處理系統由導 天輸送約80加命時，硬度降低約7〇%。 '、彳' ' 實施例2 圖簡例上加壓水處理系統，如第5 加壓貯= 入加壓貯槽12内，使収30a和3〇b 22 16 ° 200516059 電脫離子化裝置16由10個電池成對成堆組成，流程長 約7.5叶，寬約2.5对。各電池裝約40% Amberlite® SF 12〇 樹脂和約60% Amberlite ® IRA 458樹脂，二者均為美國賓 州費城羅門哈斯公司產品。電脫離子化裝置具有擴^鈦電 極，塗以氧化釘。 控制器為Micrologix™ 1000程式規劃性控制器，美國咸 斯康辛州密瓦基市Allen-Bradley公司產品。電脫離子化裝置 利用流動切換訊號，或在離開加壓容器出口流之水導電^數 鬲於設定點時，即設定於開始。電脫離子化裝置操作到導電 係數達設定點。來自電脫離子化裝置的進料，從加壓容器經 由第二進料泵循環。施加於電脫離子化裝置的電場極性11，每 15分鐘逆轉。除控制電脫離子化裝置16之組件外，pLC收 集、儲存和傳輸來自感測器20a，20b，20c，20d所測量資料。 壓容器12是10吋直徑的玻纖容器，容量3〇加侖。加 壓容Is 12安裝閥頭和中心多岐管。離開電脫離子化裝置之辦 濃液流’藉調整閥32c，32d，32e,32f和32g，部份循^和部 排除至排放口 26。來自進入點14的補充水，加料到循環 ，，以補充被排除到排放口 26之任何水。預處理系統包括^ 軋鐵過濾态，有25微米栅格、20吋χ4吋沉積物過濾器，和 20吋χ4吋碳黑過濾器。 ^ α 旱於’來自加愿容11 12的水’在引進到電脫離 〜抑1'、胃的消耗室（圓上未示）之前，利用泵30a從加壓 ΐί d 栗送到預處理單位28a。處理水從電脫離子 用粟0b循環通過預處理單位烈b、電 裝 之增濃和電極室（圖上未示），以及=

3〇= i定逆f時’流動方向經相對應調節，使系 物類’同時流經電脫離子化裝置之增濃==子J 23 200516059 處理水使用泵30b從加壓容器12，每详妞、風卩日 ，位28b ’織引進到電脫離子化裝置'理 處理水利用閥32e從電脫離子化裝置16，弓!導=壓=。 由T指示H—2Gd測得，從加壓容器12出口 64 ^使用 产進入點的水用二= 排放口 26的>”L體。水處理系統操作到標的設 ，並穩定約！分鐘。對電脫離子化裝 電壓 ，。進人^耗和增濃室内之流量’維持每分鐘約4約4 = 控制在約每％秒排出約27毫升增濃流。容器 内壓力約15psig至約20psig。 第6圖表不水處理系統内諸水流測得導電係數， 時間而變化。表3和表4分別綜列測試開始和結束時， 理系統諸水流所測得性質。表3所列資料表示起初進料流， 在第6圖内標誌桶出導電係數，進入電脫離子化裝置16 ^導 電係數約412 gS/cm，經處理生成起初稀釋流，在第6圖俨社 堆出導電係數，其導電係數約312 pS/cm，pH實質上不^了 同理，在測試運轉結束時，導電係數約221 pS/cm的水’，經 處理生成約164 pS/cm的較低導電係數水，pH實質上不變。 同樣如實施例1所述，測試運轉結束時進料流的較低導 電係數，反映出循環效果，經數次通過有效除去不良物類。 因此’此實施例表示本發明處理系統，如第5圖簡略表示， 可處理適於家庭或住宅使用之水。 ^ 表3 :測試運轉開始時之水流性質 進料流 排除流 稀釋流 pH 8.19 8.3 8.02 導電係數 (“S/cm) 412 944.9 312.0 24 200516059 表4:測試運轉結束時之水流性質 排除流 ——. pH 8.37 導電係數 (MS/cm) 221 833.8

七精於此道之士容易明白上述所有參輿 而實際參數和造型視使用本發明系統和% 。凡精於此道之士不過使用例行經驗， 用’而實際參數和造醜使財發明純和舉例 :明，定具體例之許多等效物。例如，精於忍 =明還可包括祕醜或系驗件，諸如家庭或住宅管理 、圍;，須知前料賴僅供展示，而麵附t請專利範 fi，、等效翻内’本發明可哺定所述财卜實施。本發明 子上，各單獨特點、系統或方法。此外，上述特點、系統 1*=法一項或以上之任何組合，只要該特點、系統或方法沒 有彼此不合，均包含在本發明範圍内。 25 200516059 【圖式簡單說明】 第1圖為水處理祕之製絲糊，表示線上系統有本 發明一或以上具體例之加壓貯槽系統和處理裝置； 第2圖為本發明一或以上具體例之典 面圖二表示通過雜和增濃室之_和離子流動方向；1斷 ^ 3圖為實補1所述本發明—或以上具體例的水處理 糸統簡略流程圖； 第4圖為實施例1所述和第3圖所示水處理系統内 理水之導電係數； ^ 第5圖為實施例2所述本發明一或以上具體例的水處理 系統簡略流程圖； 弟6圖，實施例2所述和第5圖所示水處理系統内所處 理水之導電係數。 【主要元件符號說明】 10 處理系統 14 進入點 18 使用點 22 控制器 26 排放口 30,30a，30b 果 34 離子消耗室 38 陽極電解質室 42 1¼極 46 陽離子選擇膜 50 陽離子交換樹脂粒 54 待處理液體 58 增濃液 62 進口 12 貯槽系統 16 淨化處理裝置 20,20a-l感測器 24 控制電源 28,28a，28b 預處理系統 32,32a-l 閥 36 離子增濃室 40 陰極電解質室 44 陰極 48 陰離子選擇膜 52 陰離子交換樹脂粒 56 生成物 60 多岐管 64 出口 26

Claims (1)

1. 200516059 十、申請專利範圍： 1·一種水處理系統，包括·· 加壓貯槽系統，與進入點流體相連，· 水處理裝置，與加壓貯槽系統流體相連； 水分佈系統，與加壓貯槽系統流體相連；以及 至少一使用點，與水分佈系統流體相連者。 2·如申請專繼财1項之核_統，又包括賊理系 統，與水處理裝置上游流體相連者。 3·如申請專利範圍第2項之水處理系統，其中預處理系統 包括逆滲透裝置者。 4·如申睛專利範圍第3項之水處理系統，其中預處理系統 又包括碳過濾器者。 5·如申請專利範圍第4項之水處理系統，又包括至少一水 性質感測器者。 抑6_如申請專利範圍第5項之水處理系統，其中水性質感測 ，可為導電係數感測器、流量感測器、溫度感測器、壓力感測 器'pH感測器、濁度感測器、組成份分析器之任一，及豆组 合者。 …、 7.如申請專利範圍第6項之水處理系統，又包括控制器， 可供根據水性質感測器之測量，調水處理系統之操作狀況者。 8·如申請專利範圍第7項之水處理系統，其中控制器調整 對水處理裝置所施電流和所施電壓至少其一者。 9·如申請專利範圍第8項之水處理系統，又包括遙控通訊 裝置，與控制器通訊者。 1〇_如申請專利範圍第9項之水處理系統，其中使用點包 括用具者。 11·如申請專利範圍第7項之水處理系統，又包括在控制器 内之演算，可根據水性質感測器之測量，計算LSI者。 12·如申請專利範圍第1項之水處理系統，其中水貯槽内 27 200516059 之水包括氣者。 彻，又包括熱交換 水性1 質 ==_第1項之水處理纽，又包括至少一 器 況者 ，=二?專利範圍第1項之水處理系統，又包括控制 y供根據水性賊繼之測量’ _水處理祕之操作狀 又包括輔助用 又包括灌慨系 其中水分佈系 其中處理水之 其中水處理系 16·如申請專利範圍第1項之水處理系統 途，與水處理裝置下游流體相連者。 ，、、'、 17·如申請專利範圍第1項之水處理系統 統，與水處理裝置下游流體相連者。 〜 ，18·如申請專利範圍第i項之水處理系 統係家庭水分佈系統者。 '''' 如申請專利範圍第1項之水處理系統， 導電係數在約220 pS/cm以下者。 、 2〇·如申請專利範圍第1項之水處理系 統包括電脫離子化裝置者。 ’ 21·—種處理系統，包括·· 貯槽系統，與進入點流體相連； 電化裝置，與貯槽系統流體相連； 使用點，與貯槽系統流體相連； 辅助使用，與電化裝置下游流體相連者。 加壓2者2.如申請專_第21項之_、統，其中貯槽系統經 又包括預處理系 其中預處理系統 23·如申請專利範圍第21項之處理系統， 統，與電化裝置上游流體相連者。 — 24.如申請專利範圍第21項之處理系統， 包括逆滲透裝置者。 ^ 28 200516059 〜2f·如、Γί專利範圍第23項之處理系統，其中預處理系統 包括石反過據器者。 Μ 申清專利範圍* 21項之處理系統，又包括控制器， 供調郎處理系統之至少一操作參數者。 田目ΐ·如申請專利範圍第21項之處理系統，其中使用點包括 用具看。 n, ㈣峨，又包括熱交換 括灌專利範圍第21項之處理系統’其中輔助使用包 30· —種水處理方法，包括： 把水引進加壓貯槽系統内； ^一部份水從加壓貯槽系統，轉移到水處理裝置； ，水處理裝置_加壓貯财統水巾除去 何不良物類，以生成處理水； 丨伪任 把處理水從水處理裝置轉移到加壓貯槽系統；以及 ^把士部份處理水從加壓貯槽系統分佈到使用點者。 子物類ΐ請私獅第3g項之方法，其+不良物類似硬離 後，3才mm3 w，又包括把水預處理 3〇H^r, ^ ah*導電係數、pH、壓力和溫度之任一項者。 35·如申請專利範圍第30項 槽系統内加熱者。 、疋万决又包括把水在加動宁 36·如申請專利範圍第3〇項法， 置之操作循環者。 歹凌又包括凋卽水處理裝 29 200516059 電脫^專;範圍第30項之方法，其令水處理裝置包括 置，mm®第3g項之方法，从括絲水處理# 把水從使用點引進至貯槽系統； 物類，少—部份任何不良 處理從電化裝置轉移至貯槽系統； f邛伤排放水轉移至辅助用途；以及 41 貯槽系統分佈至使用點者。· 者。.如申明專她圍第40項之方法，其中貯槽系統經加壓 分佈奴方法，料-部赠理水之 輔助ίΐ申==J，第二?之方法，其中把排放水轉移至 ，如申=7:==二者預處理 f5 ^^至^一部份任何不良物類者 之操作參數^。利範圍第⑽項之方法，又包括調節電化裝置 46.:種水分佈系統，包括·· 理系統’與進入點流體相連； 第二，與第一預處理系統下游流體相連； 電與域貯槽系統流體相連；以及 相連者。、〃第一預處理系統下游和加壓貯槽系統流體 30 200516059 47.如申請專利範圍第46項之分佈系統，又包括控制器， 供調整對電化裝置所施電流和所施電壓至少其一者。 48·如申請專利範圍第46項之分佈系統， 器，與加壓貯槽系統熱力相連者。 又包括熱交換 49·如申請專利範圍第46項之分佈系統，又包括傳送系 統，與加壓貯槽系統和使用點流體相連者。 μ 50.如申請專利範圍第49項之分佈系統，又包括後處理系 統，與電化裝置下游和使用點上游流體相連者。 、 51·—種水處理系統，包括： 集水機構，積集來自壓力高於大氣壓力的水源之水；以 及 電化裝置，與集水機構流體相連者。 52·如申請專利範圍第51項之系統，又包括流體輸送機 構，把一部份水送至使用點者。 53·如申請專利範圍第51項之系統，又包括預處理系統， 與集水機構上游流體相連者。 54·如申請專利範圍第51項之系統，又包括調節機構，以 調節電化裝置、集水機構和一部份水流體輸送機構至少其一之 操作參數者。 55·如申請專利範圍第51項之系統，又包括水加埶機構 者。 μ 56·—種水處理方法，包括： 將來自進入點的水，與處理水混合，生成混合水； 在電化裝置内，從一部份混合水除去一部份任何不良物 類；以及 把一部份混合水分佈至使用點者。 57·如申請專利範圍第56項之方法，又包括將至少一部份 混合水加以預處理者。 58·如申請專利範圍第56項之方法，又包括調節對電化裝 31 200516059 置所施電壓和電流之至少其一者。 59·如申凊專利範圍第56項之方法，又包括把至少一部份 混合水加熱者。 60·—種水處理方法，包括·· 從使用點集水； 在電化裝置内水中除去至少一部份任何不良物類；以及 供應至少一部份處理水至家庭者。 61·=ι申請專利範圍第6〇項之方法，其中來自使用點的 水，在高於大氣壓之壓力積集者。 62·—種水處理方法，包括·· 從壓力高於大氣壓的使用點集水； 提供電化裝置； ，至少一部份集水轉移到電化裝置； 水；以^電化裝置内水巾除去至少—部份集水，以生成處理 調節電化裝置之至少一接作糸盤古。 理水6至3家如庭申；fi範圍第62項之=又包括供應一部份處 用具 65·如申請專利範圍第62 f ? 所需性能者。 項之方法，又包括计算處理水之 66·如申請專利範圍第62項之古土 置所施電場錄祕者。項方法，又包括將跨越電化裝 67·如申請專利範圍第62項之方、丰、a以田— 間之時間延遲者。 頊之方法，又包括调節逆轉循環 68·—種系統，包括： 流體貯槽，與熱交換器呈埶力 流體處理裝置’與流體貯槽連; 32 200516059 69·如申請專利範圍第68項之系統，其中流體處理裝置包 括電化裝置'逆滲透裝置、離子交換裝置、電透析裝置和電容 性離子化裝置至少其一者。 70· —種方便水處理之方法，包括： 提供一種系統，包括可加壓貯槽系統，與進入點流體相 連；和電化裝置，與可加壓貯槽系統流體相連， 系統流體相連者。 I、艰分佈 33