TW201305062A - 用於純化及分配水且具有消除細菌污染之分離障壁之系統及裝置 - Google Patents

用於純化及分配水且具有消除細菌污染之分離障壁之系統及裝置 Download PDF

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Abstract

本發明係關於處理水純化系統(18)，其包含封閉水流環路(107)，該環路包含至少一個處理水供應點(A)、至少一個純化水使用點(U)、幫浦構件(101)、滅菌構件(106)及過濾構件(103)，該系統之特徵在於區域(106)包含該供應點(A)及位於該供應點(A)上游之水提取點(P)，且在於該提取點(P)及該供應點(A)二者均位於該滅菌區域(106)之區段(106B)中，該區段(106B)藉由該區域(106)之另兩個區段(106A、106C)與該環路(107)與該區域(106)之兩個連接點(RM、RV)隔開。本發明係關於使用此一系統之方法。

Description

用於純化及分配水且具有消除細菌污染之分離障壁之系統及裝置
本發明係關於用於純化及分配水之系統，其特定而言裝配有經純化水流環路。本發明亦係關於使用該系統純化及分配水之方法。
特定而言，分析化學及分析生物學實驗室中之諸多應用需要使用純水或甚至超純水。該等系統亦用於醫學治療(例如透析)或用於需要極高純化程度之生物分析儀(用於血液、尿液等)。
人們已設計出水純化系統來產生具有期望品質之水。
因此，專利文件US 2008/0230450、US 7,250,619、US 5,259,954、US 4,495,067、US 4,810,388及EP 1 875 818闡述使用若干在包括紫外燈及可棄式過濾器之線路中處理水之步驟產生純化水之方法。
專利文件JP 3 223 660特定而言闡述在80℃下將純化水儲存於槽中，隨後經由超濾過濾器分配於線路中。
圖1、圖2及圖3根據最新技術狀態圖解說明用於純化及分配純水或甚至超純水之系統13、13'及13"。
系統13及13'通常用於分析生物學及分析化學實驗室中之應用。該等系統亦用於醫學治療(例如透析)，或用於供應生物分析儀。
在圖1中，用於純化及分配水之系統13與處理水產生系統10關聯，該處理水產生系統以熟習此項技術者已知之方 式(例如藉由逆滲透及電去離子)自(例如)自來水EV產生處理水。處理水產生系統10通常呈稱為一級迴路之迴路形式。
系統13產生準備分配至該處理水之使用者之純純化水或超純純化水。系統13主要係由迴路100構成，該迴路係用於純化水流之封閉環路。迴路100通常稱為二級迴路。
系統10藉由管道11將處理水供應至流動環路100，該管道於供應點20處進入環路100中。在水流方向上於供應點20下游，環路100包含幫浦101、通常在254 nm下發射之紫外(UV)燈105及過濾組件103，該過濾組件通常為包含過濾薄膜3之微濾過濾器103。幫浦101使流動環路100內能維持流並補償不同水純化組件及液壓迴路中之水頭損失。將過濾器103安裝於環路100之引水道(diversion)上。
使用者自系統13抽出純化水之使用點104係位於過濾器103下游。使用者未抽出之純化水繼續在封閉環路100中經由閥102流向幫浦101之入口。閥102於過濾器103之入口處產生足夠回壓以於分配點104處獲得流動。在閥之開放壓力下，自幫浦101之流動使純化水能夠在環路100中流動。閥102屬於校準閥或排放閥類型。
水純化及分配系統13可藉由用於水處理之至少一個組件12完成。組件12通常屬於離子交換樹脂柱類型及/或含有用於吸附有機物質之材料之柱類型及/或超濾類型。組件12較佳置於幫浦101與UV燈105之間(如圖1中所示)。根據未顯示之變化形式，組件12亦可置於UV燈105與過濾器 103之間。組件12可使得能消除由系統10產生之水中含有之殘餘離子、有機物質、粒子或致熱原。組件12在圖1中以虛線表示。若不存在組件12，則簡單管道將幫浦101連接至UV燈105。
圖2之系統13'表示圖1之系統13之變化形式，其中環路100'包含槽17代替簡單供應點20。系統13'主要係由迴路100'構成，該迴路係用於純化水流之封閉環路。槽17係由以下二者供應：藉由處理水產生系統10經由管道11產生之水及未於使用點104處提取之純化水，該純化水經過閥102後到達槽17上游側。幫浦101係連接至該槽17之出口。
此外，系統13'使得能藉由環路100'中之循環使水自槽17間歇性再循環且使用者不進行任何抽出。例如，此使得可使水在使用者不進行抽出之時段期間不在槽17中滯留過長時間。
根據未表示之變化形式，可消除環路100'之在過濾器103與槽17間之部分中的水流，其中在需要時在線路中於使用點104處分佈水。
圖3圖解說明闡述於專利US 4,969,991 A中之特定系統13"，其包括闡述於圖2中之系統之組件，只是存在以下事實：UV燈能對兩個不同迴路滅菌。系統13"構成生產線，且不包含用於純化水流之實際封閉環路，如將於下文解釋，但槽17中含有之處理水可經由環路26流動且使用者不進行任何提取，以藉助其經過UV燈105'來純化。
在圖3中，UV燈105'具有兩個單獨且獨立之液壓迴路 105'A及105'B。藉由系統10處理之水經由管道21、22及23藉由經過UV燈105'之迴路105'A填充槽17。槽17中儲存之水可藉由使用幫浦101'及管道26在迴路105'A中流動。管道26及21進入供應迴路105'A之單一管道22中。藉由純化組件12純化來自槽17及幫浦101之水，然後藉由管道24經過UV燈105'之迴路105'B並經由管道25到達使用點。不提供該水之循環。
因此，藉由圖3圖解說明之專利US 4,969 991闡述在線使用具有兩個單獨流之UV燈105'，其中一個流用於處理填充槽17之水且另一流用於在使用點25處直接分配水。
根據此組態，UV燈僅係在水提取及間歇性循環週期期間使用(開啟)。產生系統10與槽17間之管道26並不能消除產生迴路與分配迴路間發生回流污染或交叉污染之所有可能性。此外，此組態複雜且花費高，此乃因其需要諸如兩個幫浦及一個單獨流UV燈等硬體。
先前技術之系統13、13'及13"均需要對流動環路及線路進行規律去污，例如每隔1至3個月。此去污通常藉由用熱水或用至少一種選自氯、過氧化物或任何其他氧化組份之化學產品清潔來實施。此去污染必須由合格技術人員實施，此會使水純化系統之使用變得複雜，同時顯著增加成本。
存在其他使用過濾器之方法，該等過濾器實際上係單用過濾器。該等過濾器在每次使用後或在極少使用次數後替換。
此外，UV燈之存在不能解決所有污染問題，例如因潛在「污染」之水引起之交叉污染或回流污染。此外，在使用期間，尤其在水滯留於迴路(例如槽)中時，極難恆定地維持極低量之細菌，此乃因使用者不再提取純化水且燈已熄滅。此即使在來自槽之水間歇地在UV燈中流動時亦如此，此乃因凝結水滴存在於槽之上部上，該等水滴富含細菌且當其下落時會污染槽中之水，此意味著，到達槽內之新滅菌之水再次受到污染。
因此，所產生之問題係設計並製造水純化系統，其能夠分配純化水，同時確保最低微生物(通常小於100 CFU/L)且同時適應使用者所期望純化水之處理水產生流之速率及使用速率二者。CFU意指「菌落形單位」。
確切而言，無論自純化迴路提取純化水之頻率如何，使用者必須隨時可獲取純化水。此外，必須盡可能少地停用去污用系統。
本發明系統有利地使得能提供有效解決方案，且能緩解先前技術裝置之缺點。
為此，本發明態樣中之一者係關於處理水純化系統，其包含用於水流之封閉環路，該環路包含至少一個處理水供應點、至少一個純化水使用點、至少一個幫浦構件、至少一個藉由UV輻射滅菌之構件(其界定藉由UV滅菌之區域)及至少一個過濾構件， 該系統之特徵在於藉由UV滅菌之該區域包含供應點及 此外在環路中之流動方向上位於供應點上游之至少一個純化水提取點，且在於該提取點及該供應點二者均位於該UV滅菌區域之區段中，該區段藉由該UV滅菌區域之另兩個區段與環路與該滅菌區域之兩個連接點隔開。
純化水提取點通常與至少一個提取構件關聯。如將於下文解釋，其亦可用於使水在環路中再循環，此係供應環路之另一手段。
藉由UV滅菌之構件通常係UV燈。最通常地，UV滅菌區域係包含含有UV燈之包殼或套管的裝置。此裝置通常在其長度上裝配有4個連接點，藉由界定3個滅菌區段。最通常地，UV輻射滅菌區域在環路中水之流動方向上位於使用點上游。
幫浦構件通常係至少一個幫浦。
過濾構件通常係至少一個位於且極靠近使用點上游之過濾器，較佳為最終過濾器，例如微孔或超濾過濾器。
環路與滅菌區域之兩個連接點通常係上游點(M)及下游點(V)，上游連接點在環路中水之流動方向上在下游連接點之前。
因此，本發明藉助UV滅菌區域中之不同區段以及提取點及供應點之組態及定位巧妙地使得可產生二級流動環路，在該環路內不具有死角或不與未針對細菌污染加以保護之處理水供應迴路連接。位於純化水流動環路與供應迴路或甚至處理水再循環迴路之間之邊界處的持續活動(開啟)UV障壁之存在使得在二級環路中流動之水能保持極低 程度之細菌污染(在環路中小於1 CFU/mL且在使用點處小於100 CFU/L)，同時特定而言避免回流污染或交叉污染。
根據本發明，「處理水」意指來自處理一級環路之水之方法的水且「純化水」意指藉由純化第二環路之水之方法處理的水。
此外，「去污」意指消除可存在之活組份或致熱原組份之作用。此作用通常係在特定時間下實施。在本發明上下文中，所用「藉由UV滅菌」意指藉助一或多次紫外輻射通常以連續操作對活要素之破壞作用。
最後，根據本發明，「純化」意指可係微粒污染物、離子污染物、有機污染物或活污染物之污染物之消除。如熟習此項技術者已知，根據污染物類型，純化技術可極為不同：逆滲透(離子或有機污染物)、離子交換樹脂(用於離子污染物)、活性炭(用於有機污染物用於)、過濾(用於粒子污染物及/或用於活污染物)、超濾(用於活污染物及/或細菌副產物及/或致熱原)、UV(用於污染物，若紫外輻射係在254 nm下，此係最通常情形；及用於有機污染物，若紫外輻射係在185 nm下)。
本發明用於純化水流之封閉環路亦稱為二級環路或在本文中更簡單地稱為環路。本發明系統係在環路中設計有連續水流之真正封閉環路系統。由於在環路中流動及進入環路中之水始終經過滅菌區域，因此在環路中流動之水經連續純化。
在本發明上下文中，至少一次自環路之提取點處提取純化水。若需要，亦可補充水，該水將藉由經過滅菌區域來滅菌。最後，亦可較佳於單獨時間提取純化水並於該相同提取點補充水。因此，端視供應環路之處理水之流量與由使用者抽出水之流量二者來使用不同可能性。
環路中之流量通常大於或等於使用者所期望之純化水之流量。使用者所提取之水之流量通常可變，且可將其定序。
進入本發明系統中以供應環路之處理水之產生速率可等於或大於所分配純化水之流量。在此情形下，根據本發明，通常將過量產生之處理水儲放或使其於(例如)產生處理水之迴路中再循環。
進入本發明系統中以供應環路之處理水的產生速率通常亦可小於所分配純化水之流量。在此情形下，根據本發明實施例，通常可藉由添加藉由該系統純化且儲放之水來增加供應環路之水之流量。此將過量純化水於(例如)槽中儲放以使得之後能使用其作為補充之可能性係本發明系統之一較佳實施例之一優點。
無論以過量模式還是以補充模式，在不同於處理水之供應點之UV滅菌區域中之提取點處將水儲放，且使得能對純化水滅菌。
因此，水提取點使得可將儲放之過量純化水輸送至槽及/或輸送至處理水產生系統之入口，無論其是否供應環路。
根據第一實施例，提取點適於使得能將純化水通常在至 少一個槽中儲放，其中該純化水預先經過滅菌區域之區段，從而降低槽中造成細菌污染之可能性。因此，本發明系統進一步包含至少一個儲存槽。此一槽通常連通大氣，且能由提取構件供應。此有利地使環路能連接至大氣。因此，與槽中純化水之大氣連接有利地使得可將在滅菌區域中流動之任何殘餘氣體排放至該大氣，該殘餘氣體最通常來自對環路之過濾構件之清洗。
在此一情形下，較佳地，該系統包含用於對槽實施UV滅菌之至少一個額外構件，其較佳置於該槽中或甚至浸沒於槽中。此額外滅菌構件適於對潛在地存在於該槽之至少一部分中之液體以及該槽之潛在地受來自該液體之凝結污染的非浸沒壁滅菌。
根據第二實施例，提取點適於使水能至少部分地在處理水產生系統中、較佳在供應本發明系統之一級迴路中再循環。此係藉助預先經過滅菌區域之區段來實施，從而可降低一級迴路造成細菌污染之可能性。在此情形下，本發明系統包含至少一個能由提取構件供應且適於供應至少一個處理水產生系統之再循環管道。
有利地，根據本發明，流動環路較佳藉助UV滅菌區域中不同區段以及提取點及供應點及視情況使用點之組態及定位而不具有死角或不與未針對細菌污染加以保護之處理水供應迴路連接，且其中該UV區域係位於純化水流動環路(二級迴路)與供應迴路(一級迴路)間之邊界處之持續活動UV障壁，其使在二級迴路中流動之水能保持在環路中 小於1 CFU/mL且在使用點處小於100 CFU/L之極低程度之細菌污染。
根據本發明，藉由組合第一及第二先前實施例，提取構件亦可用於同時供應槽及供應處理水產生系統。
幫浦構件及過濾構件通常在環路中水之流動方向上依次佈置於環路上自供應點至提取點之環路部分、較佳自供應點至使用點之環路部分中。
因此，本發明藉助在UV滅菌區域中建立三個不同區段巧妙地使得可產生二級流動環路，在該環路中不具有死角或不與未針對細菌污染加以保護之處理水供應迴路連接。
置於環路上之每一滅菌構件及可置於槽之上及/或之中之額外滅菌構件通常包含至少一個UV燈(亦即汞蒸氣燈或放電燈(例如氙燈))或者至少一個LED(發光二極體)。滅菌構件發射紫外輻射具有殺菌性質。根據本發明，滅菌構件通常持續活動(開啟)以在用於處理水之(一級)產生迴路與用於純化水之(二級)迴路或環路之間建立防止生物污染物(基本上為細菌)傳遞之連續障壁。
此外，通常不可能發生回流污染或交叉污染，此乃因UV滅菌區域中始終發生二級迴路之流體與處理水產生迴路之流體間之交換。此係本發明優點中之一者。
滅菌區域之區段之組態有利用地亦能使環路中流動之流體冷卻。確切而言，流體主要係藉由UV燈耗散之能量加熱至通常25-40℃，此有利於細菌之產生。根據本發明，有利地藉由在至少一個區段中與供應水混合來冷卻此流 體。
因此，根據本發明，可藉由使熱水或化學產品以遠低於先前技術之頻率(通常僅每隔6至12個月)經過來將環路去污。
幫浦構件最通常係幫浦。此外，幫浦構件較佳與存在於環路上之止回構件關聯，該止回構件較佳係止回閥(或釋放閥)。幫浦構件藉由補償針對過濾及液壓迴路組件之水頭損失有利地使得能於使用點處提供期望量之純化水並在封閉流動環路內維持流。
過濾構件通常係過濾器組件或過濾器，最通常較佳為包含至少一個薄膜之絕對過濾器，例如包含孔徑為0.22 μm或0.1 μm之薄膜之過濾器。此過濾器較佳係位於使用點處。此過濾器較佳與連接至環路之引水管道關聯，該管道係清洗管道。當過濾器包含薄膜時，該管道係在環路中水之流動方向上位於該薄膜上游。
當過濾構件係包含薄膜之過濾器時，其通常包含用於連接至環路之兩個管道。第一連接管道通常係位於過濾器薄膜上游。當自使用點之抽取已結束時，該第一連接管道使環路中流動之全部純化水能沖洗該薄膜，此有利地消除位於該薄膜上游且位於該薄膜上之滯留體積之水，該滯留體積之水再藉由通常連接至環路下游側之第二連接管道排出，該滯留體積之水自該環路返回，從而使得能清洗(即自動抽空)存在於該薄膜處之任何殘餘氣體。
過濾構件較佳係位於純化水分配環路上之引水道上。此 有利地使得能將環路與使用點之間完全分開。過濾構件亦可位於環路上之線路中，環路中流動之水經過該過濾器，且使用點係位於該過濾器下游之環路上。然而，在此一情形下，使用點並不藉由(例如)薄膜與環路分開，且抽取點處之水存在回流污染之風險。
使用點通常係位於一個過濾構件之位置處，且仍更佳地位於一個過濾構件上。過濾構件則稱作「最終」。當過濾器係薄膜過濾器時，使用點較佳係位於薄膜下游。
根據本發明，系統可另外包含額外過濾構件，其較佳為包含至少一個薄膜之超濾過濾器。此超濾過濾器根據本發明定義為包含截止臨限值通常在1,000 Da至1,000,000 Da之間變化之薄膜之過濾器。截止臨限值係由熟習此項技術者根據所尋求之效能來選擇。此超濾過濾器通常保留存在於流體中之分子，其中該等分子可或可不溶解，分子量因薄膜之選擇而構成保留之確定因素。在本發明上下文中，保留臨限值通常經選擇以使得能去除純化水之熱原。
過濾構件亦可係帶正電絕對過濾器，其組合0.1 μm或0.22 μm特性之最終過濾器之性質與超濾過濾器之性質。確切而言，其正電荷使得能藉由親和力吸收致熱原。此過濾器可用作過濾構件，而不存在額外過濾構件。
額外過濾構件較佳係位於該幫浦構件下游及該過濾構件上游，從而使得引水管道將該額外過濾構件連接至環路中位於滅菌區域上游之點。此引水管道通常係用於清洗氣體之管道且當額外過濾構件係包含至少一個薄膜之過濾器 時，其連接一或多個薄膜上游與環路中位於滅菌區域上游之點。
因此，根據本發明之較佳實施例，額外過濾構件進一步包含引水管道，其係清洗管道，通常連接過濾構件(當該額外過濾構件係薄膜過濾器時，在位於薄膜上游之點處)與環路中位於使用點下游及UV滅菌區域上游之點。
有利地，此引水管道使得可清洗(亦即抽空)所存在之殘餘氣體。
此引水管道之存在使得能實施自動清洗，此極為有利。實際上，現有純化系統僅能實施手動清洗。然而，該手動清洗操作難以實施，尤其在使用者並非合格技術人員時。
引水管道通常經組態以使得可以該管道中自環路提取之水之較低流速有效地抽空氣體。此通常暗示在環路之不同管道中維持足夠線速度，以避免在其壁上形成任何生物膜。
因此，引水管道通常且較佳經組態以藉由經過該引水管道之水運輸過濾構件或額外過濾構件中所含任何殘餘氣體，藉此將該氣體抽空至(例如)槽中之大氣中。即使在本發明上下文中極不佳，對於引水管道而言亦可能地，亦可在引水管道中部分地抽空任何殘餘氣體。在此情形下，引水管道包含至少一個氣體抽空構件。可藉由(例如)使用限制性構件或藉由減小構成引水管道之管之直徑有利地限制引水管道中之流動。
較佳地，根據本發明，在交付使用前，本發明系統之所 有過濾構件之完整性已經測試，達成100%。
在實施例中，本發明系統包含用於加熱環路之至少一部分之至少一個構件，其通常適於加熱在環路中流動之水。此加熱構件可係(例如)包圍UV滅菌構件之加熱套筒，例如當該滅菌區域係由含有UV燈之不銹鋼套管構成時。加熱構件可係電阻型加熱元件。最通常地，此一元件係浸沒且位於環路上。加熱構件亦可係由至少一個位於環路上之加熱元件構成。此加熱構件有利地使得能使用預定週期通常在大於85℃之溫度下利用熱水將環路去污。
根據本發明，另外較佳地，本發明系統之一部分且更具體而言環路中包含過濾構件及鄰接迴路組件之部分為消耗性組件之套件。根據本發明，「消耗性組件」意指效能適於使用點處產生/分配之純化水之特定壽命或特定體積的可棄式組件。
消耗性組件通常係由過濾構件及鄰接管道構成。
該套件通常形成單一部分且若可能，在藉由輻照或其他技術滅菌或去污之條件下在其包裝中遞送。此使得能使用簡單機械連接構件快速且容易地改變該消耗性套件，從而降低污染環路或一或多個過濾組件之風險。該套件具有有限壽命或有限水處理能力，以在其使用時段期間確保其效能之完整性。該套件亦可包含檢測及識別用構件，從而使得能分析其於環路上之存在並追蹤其壽命或處理水體積。檢測構件可呈以下形式：RFID標籤、條形碼、記憶電路或光學或機械偏振裝置或其他構件。
供應本發明水純化系統之處理水產生系統通常包含逆滲透處理裝置，其中可添加離子交換樹脂型去離子步驟或電去離子模組。
所產生處理水在其到達環路中時於供應點流入滅菌區域中，此有利地使得可顯著地減少在其達到環路中時對處理水之細菌污染。
有利地，本發明系統使得可避免微生物對處理水及純化水之共同污染。
為降低對水處理系統之水及能量之消耗及/或避免在兩次抽取操作間之長時段期間環路中之水溫上升之問題，有時需要終止處理水產生系統以及環路之分配幫浦。然而，本發明滅菌區域之滅菌構件通常必須持續活動，以使處理水產生迴路與環路之間之障壁保持活動。此外，可有利地提供返回環路中之產生及循環之規律性週期以避免形成生物膜及構成系統之水處理組件及液壓迴路中產生微生物。實際上，最通常構成本發明滅菌構件之UV燈通常連續開啟。
因此，藉由本發明純化系統所獲得純化水中含有之細菌、細菌副產物及生物污染物含量符合AAMI(Association for the Advancement of Medical Instrument)及EP(「European Pharmacopeia」)設定對水產生限制之規定：‧根據AAMI RD62：2006，用於血液透析之純水：小於200 CFU/毫升(對於微生物)及2 EU/毫升(對於致熱原)； ‧根據AAMI RD52：2004，超純水：小於100 CFU/升(對於微生物)及0.03 EU/毫升(對於致熱原)；‧根據EP，純水：小於100 CFU/L(對於微生物)及0.25 EU/mL(對於致熱原)；及‧根據EP，超純水：小於100 CFU/L(對於微生物)及0.03 EU/mL(對於致熱原)。
本發明亦係關於本發明系統之任何用途。
因此，本發明係關於使用此一系統之方法，該方法係由純化處理水之方法組成，該純化處理水之方法包含使處理水在封閉水流環路中流動，該處理水在至少一個供應步驟期間藉由供應點進入，該純化包含至少一個過濾步驟(該過濾步驟較佳係微濾步驟)及藉由至少一個滅菌構件滅菌之至少一個步驟，在過濾步驟之位置處提取自該方法流出之純化水， 該方法之特徵在於，其包含在環路中水之流動方向上在位於過濾步驟下游之至少一個提取點處提取環路中流動之水之一部分的步驟， 且在於在位於提取點上游之區段中，在位於提取點下游及供應點上游之區段中，及在位於供應點下游之區段中，對在環路中流動之水連續實施滅菌步驟。
有利地，本發明純化處理水之方法使得封閉流動環路較佳藉助UV滅菌區域中不同區段以及提取點及供應點及視情況使用點之組態及定位而不具有死角或不與未針對細菌污染加以保護之處理水供應迴路連接，且其中該UV區域 係位於純化水流動環路(二級迴路)與供應迴路(一級迴路)間之邊界處之持續活動UV障壁，其使得在二級迴路中流動之水保持在環路中小於1 CFU/mL且在使用點處小於100 CFU/L之極低程度之細菌污染。
較佳地，連續實施本發明方法，亦即，水在環路中連續流動。由於在環路中流動及進入環路中之水經過滅菌區域，因此在環路中流動之水經連續純化。使用者根據其需要連續或不連續地抽取水。
藉由至少一個過濾構件、較佳薄膜過濾器實施過濾步驟。在此一情形下，根據較佳變化形式，該方法應使來自一或多個過濾區域之任何殘餘氣體自動地排放至大氣中。
較佳地，提取步驟與通常在至少一個連通大氣之槽中儲放之至少一個步驟關聯。
在此情形下，根據較佳實施例，該方法進一步包含在環路之至少一個提取點處使儲放之水之一部分在環路中回流(即，使其流動)之步驟。此回流通常使得能提供補充水以於環路之使用點處確保足夠流動速率。
本發明方法可包含加熱環路中流動之水之至少一個步驟。此步驟通常用於在去污週期期間藉由使熱水(亦即通常在大於85℃之溫度下)經過來將純化水迴路去污。
本發明方法可包含至少一個額外過濾步驟，其較佳為超濾步驟。
在此情形下，本發明方法包含至少兩個過濾步驟且在兩個過濾步驟中之一者之位置處提取自該方法流出之純化 水。較佳地，第一過濾步驟係超濾步驟。較佳地，第二過濾步驟係微濾步驟。
根據較佳實施例，該方法包含藉由使環路中流動之水之一部分在環路之引水道中流動的至少一個清洗步驟。此使水流動通常使得能於此清洗步驟抽空任何殘餘氣體。此部分水通常佔環路中總流量之小百分比：大部分流量發生於環路中。
較佳地，此清洗步驟係於過濾步驟實施。此有利地使得能抽空任何殘餘氣體。此清洗步驟通常相對於過濾步驟連續實施，將任何殘餘氣體抽空至大氣中。當過濾構件係包含至少一個薄膜之過濾器時，此清洗步驟通常係藉由過濾器之一或多個薄膜上游之特定出口的引水道實施。此清洗步驟有利地使得能抽空存在於系統中之空氣(過濾構件中陷獲之溶解氣體及空氣使得能實施過濾步驟)。
在較佳實施例中，本發明方法包含將環路中流動之任何氣體抽空至大氣中之至少一個步驟。通常，氣體來自一或多個過濾步驟上游側。較佳地，此步驟係藉由使用槽實施。
根據附圖可更佳地理解本發明。
圖式中相同參考符號表示相同組件。
圖1、2及3已於前文評論。
圖4呈現本發明第一實施例之用於水純化之系統18。系統18與使用水、通常自來水EV藉由(例如)逆滲透及電去離子產生處理水之系統10關聯。
系統18包含用於儲存純化水之槽17。系統18亦包含含有與閥102關聯之幫浦101之幫浦構件、包含薄膜3之微濾過濾器103及UV滅菌區域106，所有均佈置於封閉環路107上，用於二級流動。過濾器103係位於環路上之引水道上，且供應由使用者抽取純化水之使用點U。
處理水產生系統10之處理水藉由線路11於佈置於UV滅菌區域中之供應點A處進入流動環路107中。
管道14使得能自環路107於提取點P處提取水。此水對應於藉由系統18產生之未於使用點U處使用之過量純化水，將其於槽17中儲放。管道14另外使水能於此相同點P處返回以補充供應純化水產生系統18。儘管未呈現，但當終止環路幫浦101時，亦可向槽17供應自系統10流出之處理水。
UV滅菌區域106之相對於環路107中純化水之流動方向位於點P下游的區段係區段106A。
UV滅菌區域106之在環路107中純化水之流動方向上位於點P上游的區段係區域106之區段106C。
因此，區域106係由區段106A、區段106C及由位於點P與點A間之中間互補區段106B構成。區域106係連接至環路107，區域106經由連接點RM形成環路107上游部分且經由下游連接點RV形成下游部分。
當不於使用點U抽取水時，環路107之全部純化水在區域106中流動，從而維持高滅菌程度之水。在此期間，由系統10產生之水與來自環路107之水於點A處混合。來自環路 107之水已藉由經過區段106B(若其係於點P處之補充水)或甚至經過區段106B及106C(若其係來自環路返回之水)來滅菌。點A處之水混合物係藉由UV滅菌區段106A滅菌。因此，自環路107中流動之水於點P處提取由系統10產生且未自點U抽取之過量水，且在已經過區段106C後在槽17中儲放。
在抽取期間，若於U處抽取之水之流動速率小於由系統10產生之水之流動速率，則來自環路107之水流動經過由UV燈構成之滅菌區域106之區段106C及106B，然後於點A處與由系統10產生之水混合。所產生過量水在其經過滅菌區段106C之後儲存於槽17中。若於U處提取之水之流動速率大於由系統10產生之隨後在區段106A中滅菌之水之流動速率，則來自槽17之補充水經由管道14供應至環路107。補充水在環路107中流動之第一部分係區段106B，其有利地使得可避免存在於槽17中之微生物回流污染環路107之風險。
在圖4中表示之裝置中，UV燈15係存在於槽17內。此燈15藉助規律地間歇地開啟(例如每天4次，每次5分鐘)使得可降低細菌在槽17內增殖之風險。槽17之存在亦使得能藉由經由管道14使環路107中流動之任何殘餘氣體返回至大氣來實施自動清洗。
圖5表示本發明第二實施例之用於水純化之系統19。相對於圖4中表示之系統18，此系統19特定而言在過濾方面及在將過量處理水儲放以供藉由使用處理水產生系統10將 其再處理之過程方面存在差異。
因此，系統19與用於處理水產生之系統10關聯，系統10用處理水供應供應點A。系統19包含流動環路109，且自固定部分19A及自可去除部分19B形成。
環路109包含滅菌區域106、幫浦101、過濾器103(使用點U位於其引水道中之位置處)及閥102。
系統19進一步包含額外過濾組件(其係包含薄膜121之超濾過濾器111且係位於幫浦101下游及過濾器103上游)以及引水管道110或清洗管道。管道110將過濾器111之薄膜121上游側連接至位於閥102下游及滅菌區域106上游之點RP。此線路110使得能藉由使一部分提取水在將幫浦101連接至過濾器111之管道113中流動來沖洗任何殘餘氣體(特定而言存在於薄膜121之位置處者)。此引水道線路110特定而言包含自動抽空陷獲於薄膜121上游之任何殘餘氣體之構件(未顯示)。此構件最通常基本上由定位於多個組件之間隙中之過濾器及管道組成，以促進清洗。與槽112中之大氣連接完成此自動清洗。
此外，可棄式部分19B存在3個液壓連接點Ac、Bc及Cc。超濾過濾器111之入口係連接至連接點Cc，其清洗出口係連接至連接點Bc且最終過濾器103之通向閥102之環路返回/清洗係連接至連接點Ac。因此，在已將系統19置於備用後，可極容易地將包含過濾組件103及111以及與其關聯之管之消耗性部分19B與固定部分19A分離並將經滅菌或去污之新部分19B安裝至點Ac、Bc及Cc。因此，根據建 議使用時間或者進一步根據顯示所產生純化水品質惡化之水分析規律地替換過濾器及與其關聯之管。
在位於區域106中之提取點P處提取環路109中之過量純化水，然後經由管道14經過封閉槽16以吸收超出需要之純化水，隨後將該水儲放。若管道14之一部分之體積足夠，則可自該部分相當簡單地形成此槽16。
來自該槽16之過量處理水在處理水產生系統10上游於屬於系統10之開放槽112中再循環。將來自環路109之過濾器清洗之氣體噴射至槽112中之大氣中。此槽112使得能自動清洗在管道14中流動之水。
在圖5中表示之系統19之情形下，將純化系統之使用點U處之抽取流動速率限定於用於產生處理水之系統10之流動速率，該處理水係藉由來自槽16之體積之補充物補充。
圖6係系統19'之變化形式之圖，該變化形式係圖5之變化形式，且其中可對用熱水將本發明之純化水流動環路109'去污之週期程式化。包圍UV滅菌區域106之加熱套筒108及/或佈置於環路109'上之加熱元件114使得能加熱在環路109'中流動之水。
實例
在下表1、2及3中，污染值係使用來自藉由逆滲透(RO)及電去離子(EDI)處理水之系統之處理水獲得，其中將水用如圖5中所表示之系統19純化。過濾器111包含截止臨限值為13,000 Da之單一超濾薄膜且過濾器103係薄膜孔徑為0.22 μm之絕對過濾器。
汞蒸氣UV燈之功率係17 W。
操作流動速率係：
‧幫浦101及管道113：1.8 L/min(恆定)
‧清洗管道110：0.2 L/min(恆定)
‧自使用點U之抽取：0.5 L/min(平均)、1.1 L/min(最大)
‧進入供應點A中之處理水之產生：0.6 L/min(恆定)在135天時間內進行量測。
所得值(平均)呈現於下表1中。
細菌效能指示於下表2中。
每天量測值匯總於下表3中。
使用取樣閥及薄膜過濾方法(具有0.45 μm孔徑薄膜之Millipore Milliflex)自最終過濾器之出口取水試樣。
在過濾後，在5天期間在35℃下在生長培養基板(R2A及 TSA)上培育薄膜。
在培育時間後，對薄膜上之CFU計數且將其記錄於表3中。
因此，可發現本發明系統之有效性，該系統易於使用且使得能以隨時間穩定之方式產生超純水。
3‧‧‧過濾薄膜
10‧‧‧處理水產生系統
11‧‧‧管道
12‧‧‧純化組件
13‧‧‧水純化及分配系統
13'‧‧‧水純化及分配系統
13"‧‧‧水純化及分配系統
14‧‧‧管道
15‧‧‧紫外燈
16‧‧‧封閉槽
17‧‧‧槽
18‧‧‧處理水純化系統
19‧‧‧處理水純化系統
19'‧‧‧處理水純化系統
19A‧‧‧固定部分
19B‧‧‧消耗性組件
19'B‧‧‧消耗性組件
20‧‧‧供應點
21‧‧‧管道
22‧‧‧管道
23‧‧‧管道
24‧‧‧管道
25‧‧‧管道/使用點
26‧‧‧管道/環路
100‧‧‧環路
100'‧‧‧環路
101‧‧‧幫浦構件
101'‧‧‧幫浦
102‧‧‧止回構件
103‧‧‧過濾構件
104‧‧‧使用點/分配點
105‧‧‧紫外燈
105'‧‧‧紫外燈
105'A‧‧‧液壓迴路
105'B‧‧‧液壓迴路
106‧‧‧滅菌構件
106A‧‧‧區段
106B‧‧‧區段
106C‧‧‧區段
107‧‧‧封閉水流環路
108‧‧‧加熱套筒
109‧‧‧封閉水流環路
109'‧‧‧封閉水流環路
110‧‧‧引水管道/清洗管道
111‧‧‧超濾過濾器
112‧‧‧開放槽
113‧‧‧管道
114‧‧‧加熱元件
121‧‧‧薄膜
A‧‧‧處理水供應點
Ac‧‧‧液壓連接點
Bc‧‧‧液壓連接點
Cc‧‧‧液壓連接點
EV‧‧‧水
P‧‧‧純化水提取點
RM‧‧‧連接點
RP‧‧‧點
RV‧‧‧連接點
U‧‧‧純化水使用點
圖1係先前技術之用於水純化之第一系統之圖，圖2係先前技術之用於水純化之第二系統之圖， 圖3係先前技術之用於水純化之第三系統之圖，圖4係本發明第一實施例之用於水純化之系統之圖，圖5係本發明第二實施例之用於水純化之系統之圖，及圖6係圖5之水純化系統之圖，該系統另外裝配有用於去污之加熱組件。
3‧‧‧過濾薄膜
10‧‧‧處理水產生系統
11‧‧‧管道
14‧‧‧管道
15‧‧‧紫外燈
17‧‧‧槽
18‧‧‧處理水純化系統
101‧‧‧幫浦構件
102‧‧‧止回構件
103‧‧‧過濾構件
106‧‧‧滅菌構件
106A‧‧‧區段
106B‧‧‧區段
106C‧‧‧區段
107‧‧‧封閉水流環路
A‧‧‧處理水供應點
EV‧‧‧水
P‧‧‧純化水提取點
RM‧‧‧連接點
RV‧‧‧連接點
U‧‧‧純化水使用點

Claims (15)

  1. 一種處理水純化系統(18、19、19')，其包含用於水流之封閉環路(107、109、109')，該環路(107、109、109')包含：至少一個處理水供應點(A)；至少一個純化水使用點(U)；至少一個幫浦構件(101)；至少一個藉由UV輻射滅菌之構件(106)，該滅菌之構件界定藉由UV滅菌之區域(106)；及至少一個過濾構件(103)，該系統(18、19、19')之特徵在於藉由UV滅菌之該區域(106)包含該供應點(A)及此外在該環路(107、109、109')中之流動方向上位於該供應點(A)上游之至少一個純化水提取點(P)，且在於該提取點(P)及該供應點(A)二者均位於該UV滅菌區域(106)之區段(106B)中，該區段(106B)係藉由該UV滅菌區域之另兩個區段(106A、106C)與該環路(107、109、109')與該滅菌區域(106)之兩個連接點(RM、RV)隔開。
  2. 如前述請求項之系統(18、19、19')，該系統進一步包含至少一個儲存槽(16、17)。
  3. 如前述請求項中任一項之系統(18、19、19')，該系統包含至少一個再循環管道，該再循環管道能藉由提取構件(14)供應且適於供應(112)至少一個處理水產生系統(10)。
  4. 如前述請求項中任一項之系統(18、19、19')，其中該幫浦構件(101)係與存在於該環路(107、109、109')上之止回構件(102)關聯，該止回構件較佳為止回閥。
  5. 如前述請求項中任一項之系統(18、19、19')，其中該過濾構件係至少一個過濾器(103)、較佳包含至少一個薄膜之絕對過濾器(103)，其較佳位於使用點處，且較佳與連接至該環路(107、109)之引水管道關聯。
  6. 如前述請求項中任一項之系統(19、19')，該系統包含額外過濾構件(111)，其較佳為超濾過濾器(111)，且其較佳係位於該幫浦構件(101)下游及該過濾構件(103)上游，從而使得引水管道(110)將該額外過濾構件(111)連接至該環路(109)中位於該滅菌區域(106)上游之點(RP)。
  7. 如前述請求項中任一項之系統(19')，該系統包含加熱該環路(109')之至少一部分之至少一個構件(108)。
  8. 如前述請求項中任一項之系統(19、19')，其中該環路中包含該等過濾構件(111、103)及鄰接迴路組件之部分係消耗性組件(19B、19'B)之套件。
  9. 一種純化處理水之方法，其包含使處理水在封閉水流環路(107、109、109')中流動，該處理水在至少一個供應步驟期間藉由供應點(A)進入，該純化包含至少一個過濾步驟(111、103)，該過濾步驟較佳係微濾步驟(103)；及藉由至少一個滅菌構件滅菌之至少一個步驟(106)，在該過濾步驟(103)之位置(U)處提取自該方法流出之純化水，該方法之特徵在於，其包含在該環路(107、109、109')中水之流動方向上在位於該過濾步驟(103)下游之提取點(P)處提取該環路(107、109、109')中流動之水之一 部分之步驟(14、112)，且在於在位於該提取點(P)上游之區段(106C)中，在位於該提取點(P)下游及該供應點(A)上游之區段(106B)中，及位於該供應點下游之區段中，對該環路(107、109、109')中流動之水連續實施該滅菌步驟(106)。
  10. 如前述請求項之方法，其中該提取步驟係與儲放(16、17)之至少一個步驟關聯。
  11. 如前述請求項之方法，該方法之特徵在於，其進一步包含於該環路(107、109、109')之該提取點(P)處使儲放(16、17)之水之一部分在該環路(107、109、109')中再回流之至少一個步驟。
  12. 如請求項9至11中任一項之方法，該方法包含加熱在該環路(109')中流動之該水之至少一個步驟(108、114)。
  13. 如請求項9至12中任一項之方法，其中該方法包含至少兩個過濾步驟(111、103)，且其中在該兩個過濾步驟中之一者(103)之該位置(U)處提取自該方法流出之該純化水，第一過濾步驟較佳係超濾步驟(111)，且第二過濾步驟較佳係微濾步驟(103)。
  14. 如前述請求項之純化處理水之方法，該方法包含藉由使在該環路(109、109')中流動之水之一部分在該環路(109、109')之引水道(110)中流動來實施的至少一個清洗步驟。
  15. 如請求項9至14中任一項之純化處理水之方法，該方法包含將在該環路(107、109、109')中流動之任何氣體抽空至大氣之至少一個步驟(15、112、110)。
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