TWI450868B - 淨水方法和水處理系統 - Google Patents

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Evoqua Water Technologies Llc
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Description

淨水方法和水處理系統
本發明係關於水處理系統和方法，尤指生產淨水供人員耗用之水處理系統和方法。
淨水用於許多產業，包括化學、食品、電子、電力、藥品和製藥業，以及人員耗用。在此類任一領域使用之前，水要經處理以降低污物水準，至少接受的程度。此等處理技術包含消毒、蒸餾、過濾、離子交換、逆滲透、光氧化、臭氧化，及其組合。
不同的終端用途，需要各種純度水準。水質可由各級政府機構和貿易組織調節，包括美國環保局(EPA)、食品藥物管理局(FDA)。
飲料業消耗必須符合環保和健康要求之可觀水量。除了確保飲料安全耗用之規定外，飲料業還面臨基於品管的額外標準。例如，符合聯邦微生物規定的供水，不能滿足飲料廠品管標準，因為有其他參數，諸如味道和臭味，會影響產品品質。此等標準包含硬度(鈣、鎂、矽含量)、碳酸氫塩、pH、總懸浮固體(TSS)、總溶化固體(TDS)、色澤、味道、溫度。
此等參數的控制，因飲料業本身的去中心化結構而變得複雜。例如，全世界飲料廠典型上在全球有許多生產點。各點可取得與其他廠所用不同的供水。雖然聯邦規定有助於美國飲料製造用水的標準化健康和安全要求，惟此等標準與其他國家大為不同。此等不同標準會衝擊到味道、臭味和外觀等因素。對於以單一商標在大片領域行銷的廠商而言，此點頗具重要。例如，在國內一部份消費飲料的消費者，不管在何處購買，均期待該飲料有同樣外觀和味道。為確保此種一致性，飲料廠商要求生產飲料用水符合同樣或類似標準，不 論飲料在何處生產。達成此目標之一是藉用水處理方法。
為許多瓶裝廠保證水質，典型上需要以最低成本，為可用之各種進料水，達成建置可測量和可達成的水質標準。此等品管議題若包含噴泉式出水機(fountain outlet)在內，則會更難實施和控制。噴泉式出水機典型上位在生產飲料供當地或附近消費的地方。一般而言，在噴泉式出水機，水要混配香料，就汽水而言，要加二氧化碳。飲料即可直接供應消費。噴泉式出水機具有的優點當中，可節省運費和大量產品的倉租。由於上述和其他優點，全世界有數百萬有執照的噴泉式出水機在運作。
消費者典型上期待其飲料有一致的品質，不論是從商店購買一罐或一瓶，或從噴泉式出水機接一杯。由於水質會影響飲料味道和外觀，飲料執照商的重要任務在於提供噴泉式出水機以及裝瓶廠所需之水質標準。有若干因數會影響到噴泉式出水機的水質標準，其中之二為可得之水源和水處理之成本。
噴泉式出水機可存在於各種地點，用來生產噴泉式飲料(fountain bevevage)的水源亦有所不同。水源可包含例如自來水供應、地表水、井水、沉析水和脫塩海水。各種來源可供應各種品質的水，甚至在一種供水內，例如井水，供水的種類和品質也會因地點而不一致。
此外，噴泉式出水機通常位於餐廳、餐飲巴、便利商店等，在許多這些地點，水處理成本會衝擊到獲利率。因此，飲料廠商和執照商必須權衡消費者對味道和外觀一致的需要，以及低成本供水的噴泉式出水機需要。此外，噴泉式出水機操作者關係到可靠性；如果水處理系統失敗，在噴泉式出水機的飲料生產即告停頓，系統保養亦屬重要，典型上較不複雜的程序，較不需頻頻保養。
水處理系統的容量，亦與裝瓶廠所需不同。典型上，在 噴泉式出水機的輸出需要很低，而系統仍必需生產充分供應高峰需要量時的高品質水，由於噴泉式出水機可能要渡過不用的期間，水處理系統應能在不用期間之後，應需要供應高品質水。
不同的井水源會挑戰設計噴泉式出水機之水處理系統。井水含高濃度溶化物，諸如碳酸氫塩，和溶化固體，諸如涉及味道和外觀之懸浮物。例如，水可為硬水，具有高濃度鈣、鎂或矽，並可含涉及總溶化固體(TDS)之額外離子性物。此外，有機物以及溶化氣體可能存在，pH和緩衝能量大異其趣，而單一口井的水成份，可能隨時間或用量差別而變化。
有各種水處理系統和方法存在，以生產高純度水，供於飲料生產和其他產業。在此等系統當中有消毒單位，諸如氯化器和臭氧化器、過濾器、水軟化器、逆滲透系統，以及化學離子交換裝置。
消毒單位典型上用來降低供水中活力有機物之濃度。此舉可藉添加消毒劑為之，例如氯、臭氧或氨，直接加於供水，以消滅致病微生物。另外，微生物亦可利用諸如加熱或紫外線光處理方法加以毀滅，又可利用過濾從水中實際除去微生物。若使用化學消毒劑，往往在消費之前，需從水中除去消毒劑，此舉可以多種方式達成，包含化學中和法，以及利用過濾除去。
使用過濾從供水除去懸浮物，亦可有助於除去溶化和/或膠體物。濾材可由各種材料構成，包含粒狀物，諸如矽、矽藻土，或丸粒活性炭(GAC)，亦可基於一種隔膜，由許多不同材料組成，包含聚合物和纖維狀材料。濾材的典型作用，是防止懸浮物通過，同時容許水通過。濾材評定的一種方式是「孔隙徑」，提供資訊以明瞭何種尺寸的顆粒可被濾材拘留。有些方法，諸如超濾法，其孔隙徑會小到足以排除 一些溶化物。
鈣和鎂離子的存在，對水有負面影響。此等陽離子的高濃度，典型上超過200ppm(以碳酸鈣計為mg/l)，稱為「硬水」，會在設備和管路上留下結垢或其他沉積物。典型上是利用另外陽離子，通常是鈉、交換鈣和鎂離子，從(軟化)水除去鈣和鎂離子。水軟化劑典型上含有樹脂粒，從處理水除去的每一鈣或鎂離子，用二鈉離子交換。水軟化劑可定期更新，再供應充分供應鈉或另類陽離子的樹脂粒。
逆滲透(RO)是一種過濾技術，提供從供水中除去溶化物。典型上，水以提升壓力供至RO膜的一側，在膜的低壓側收集淨水。RO膜構造成水可通過膜，而其他化合物，例如，溶化離子物，則阻留在高壓側。然而，有些物，諸如碳酸氫塩，受到拘留。含有提升濃度的離子性物，即「濃縮物」，即排放或再循環，而典型上含降低濃度離子性物之透過物，則收集供稍後使用。
現時用來將水淨化以供飲料生產系統用之系統，如第1圖所示。進水通過管道150進入顆粒過濾器110，有助於除去進水內懸浮之顆粒物。水再通過管道151，進入泵140內。泵140把水加壓，通過管道152，進入RO裝置120。在RO裝置120內，從膜低壓側收集淨水，通過管道153至儲槽130。儲槽130內含有充分供應之淨水時，即經連接至管道154的泵(圖上未示)放到飲料生產系統。
脫離子化單位亦可用來從供水除去各種離子性物。脫離子化單位典型上採用化學或電學脫離子化，以另類離子取代特殊陽離子和陰離子。在化學脫離子化中，採用離子交換樹脂，以取代進水中所含之離子。樹脂上的離子藉定期經樹脂床通過更新流，加以更新。此流體可為酸，補充陽離子交換樹脂上的氫離子供應。對陰離子交換樹脂而言，可令鹼通過樹脂而把樹脂更新，以氫氧基取代任何結合陰離子，並準備 樹脂供除去額外陰離子。
然而，在電脫離子化中，樹脂可利用對脫離子化單位施以電流當中，從水分裂生成的氫和氫氧離子加以更新。在連續電脫離子化(CEDI)中，離子被更換，同時進水經處理，因此不需另外的更新步驟。典型上，進水先通過RO膜，以降低進水中存在的離子性物總濃度。此舉減少CEDI單位的負荷，防止結垢和沉積物累積在單位的增濃室。
本發明在一要旨中，提供水之淨化方法，包含提供進水，降低水硬度至5-100ppm範圍(就CaCO3 計)，降低水之鹼度至10-100ppm範圍(就CaCO3 計)，並供應降低鹼度和降低硬度的水供人消費。
在另一要旨中，提供水處理系統，含有進水進口，與進水進口和進水出口呈流體相通的電化脫離子化裝置，以及與進水出口呈流體相通之飲料生產裝置。
在又一要旨中，提供飲料生產用水之淨化方法，包括步驟為，供應進水至電化脫離子裝置，以生成淨水流，並把淨水流進料至噴泉式飲料生產裝置。
本發明針對有效處理水供人消費用之水處理系統和方法。本發明可用各種進水，以生產一致的高品質供水，符合食品飲料業之需要。在各種具體例中，淨水可用來例如烹煮、飲用、熱和冷飲料生產、泡茶、洗滌和/或製冰。
飲料廠有特殊要求，本發明可特別適用。例如，噴泉式飲料廠可取得與其他廠商大為不同的供水，而飲料公司所需的生產水規格，在一生產點和另一生產點間，會準確相同或至少在特定範圍內。因此，使用城市地表水供應為來源之廠商，需降低氯用量，而取用本身水井之另一廠商，需降低碳酸氫塩和鈣量。在一要旨中，本發明可應用於此等廠商之大 截面，因從各種水源產生一致的處理水供應，有各式各樣。
在一要旨中，本發明用來對飲料生產裝置提供淨水。飲料生產裝置指用水來生產供人消費的飲料之任何裝置。飲料生產裝置用來生產碳酸氣或非碳酸氣飲料，亦可提供純淨飲水。有些飲料生產飲水提供飲料，是在水中加糖漿濃液，若為碳酸氣飲料，則加二氧化碳。噴泉式飲料生產裝置係指生產飲料在現場或附近供立即消費，而非儲存或運送。噴泉式飲料典型上使激冷水生產，而非生產後再冷凍。噴泉式飲料裝置常見於餐廳、簡餐吧、加油站和便利商店。有些情況還可能活動販賣。
在另一要旨中，電化脫離子裝置可用來生產淨水。電化脫離子裝置指採用電流或電場以降水樣品內離子性化合物濃度之任何裝置。本發明有些電化脫離子化裝置，無運動組件和/或無過濾膜。電化脫離子裝置例如包含電透析(ED)、逆向電透析(EDR)、電脫離子化(EDI)、電容性脫離子化、連續性電脫離子化(CEDI)，以及可逆連續電脫離子化(RCEDI)。
電化脫離子化裝置，使用方法、和製法，載於例如Giuffrida等人的美國專利4,632,745；4,925,541；4,956,071和5,211,823號，Ganzi的美國專利5,259,936號，Ganzi等人的5,316,637號，Oren等人的美國專利5,154,809號，Kedem的美國專利5,240,579號，Liang等人的美國專利申請案09/954,986號和美國專利6,649,037號，Andelman的美國專利5,192,432號，Martin等人的美國專利5,415,786號，以及Former的美國專利5,425,858號。
把飲料生產用水加以淨化的水處理系統，諸如噴泉式飲料出水機，傳統上使用各種裝置設計，可基於供水類別、位置和預期需水量諸因數，包含在內或排除在外。例如，使用井水之處，可能包含化學離子交換式水軟化劑，而使用自來 水供應之處，可能使用逆滲透(RO)裝置、除槽和泵。在一要旨中，本發明提供一或以上之電化脫離子裝置，以生產品質一致的淨水。系統可安裝在取得不同類供水的不同地點。CEDI或RECDI等電化脫離子裝置可「調諧」，以提供含有不太多也不太少雜質的飲料生產用水。例如，進水含太高硬度和TDS，則裝置的處理狀況會改變而除去較大量雜質。若進水含較少量雜質，裝置會調至除去較少污物，以免生產的水太純。裝置可由操作者手動或自動方式調諧，以因應狀況變化，諸如產品水的導電係數或需要量。因此，諸如需要量、裝置效率，或進水品質等系統變化，即可藉調諧而自動補償。裝置需要很少或根本不要保養，因為許多的效率變化可藉調諧而非例如更換組件即可補正。調諧可對操作者透明。
在一具體例中，裝置可只為供水給飲料生產，而裝置的產品輸出可單獨接管至飲料生產系統，諸如噴泉式出水機。在如此情況下，電化脫離子裝置只有與飲料生產裝置呈流體相通。在其他具體例中，產品水可用於其他目的，諸如食品製備、飲水和洗碗碟。
典型上，RO系統需大量儲存，因為雖然可從供水有效除去若干溶化物，但此等系統還不能充分提供應付需要之流量，而是構成收集處理水於儲存裝置內，視需要取用。因此，本發明具有超越傳統RO為基本的系統之許多優點。電化脫離子系統可提供一定或流量，視需要在1、2、3、5或10gal/min以上之流量。有些具體例，例如使用噴泉式飲料取用器，電化脫離子裝置之生產容量在20、10或5gal/min以下。較小容量的系統尺寸可最適合用於餐廳、販賣櫃、便利商店等。此等容量的系統尺寸可裝在約9ft2 的腳踏面積，可用於許多噴泉式出水機，不需建築額外空間來裝設水處理系統。
容易使用和操作經濟，是噴泉式飲料操作者的重點，典型上，噴泉式飲料操作者未經水處理的訓練，偏好本身可運作，而不需由操作者經常監視或輸入之系統。本發明系統可充分適合此環境，因為可自行監測，並可視需要一天24小時水，不需預先測試水質。此外，需保養時，程序以簡單和例如性為佳。例如，系統可用GAC卡匣和顆粒過濾器卡匣，可在預設時距或一些參數時，例如水質達某一水準時，即停用。
電化脫離子裝置可部份或全部免保養。例如在RCEDI系統中，任何結垢累積可藉系統的極性切換而中止或逆轉。樹脂可在隔室內或有膜的界面，於水解原狀再充填。暫時性或永久性增減效率，可藉改變進程條件(process conditions)加以補正，可自動發生。改變進程條件包含改變電壓或電流，或改變經消耗、濃縮，或電極隔室，或其任何組合為之。
如美國專利4,956,071號所述，可逆連續電離子化(RCEDI)裝置是構成週期性把電極的極性加以逆轉之CEDI裝置。稀釋室和濃縮室亦可輪替功用。在若干具體例中，本發明可用之RCEDI裝置可以很少或根本無保養方式操作。此外，若RCEDI裝置故障，典型上很慢，使操作者有機會維護裝置，而仍能生產可接受的水質。另外，若RO系統失敗，會瞬間發生，以致無法生產淨水，直到修復為止。RCEDI裝置可利用人為或自動控制器操作，可因應例如進水或產品水的品質，調節進程條件。
在一要旨中，本發明系統耗電較另類系統為低。例如，雖然RO和化學脫離子化系統典型上需要額外泵，以達成適當操作所必要的壓力，但本發明可在自來水壓力生產可接受之水質，亦可在約20psig以下之進水壓力操作。在若干具體例中，不用泵，只利用自來水壓提供所需壓力。可用方便可得之供電設計系統，即不需昂貴的接線選項。
空間要求亦為重點，尤其是對噴泉式飲料廠。視情形消除體積龐大的組件，例如泵、儲槽和供電，系統即可安裝在較小面積，可能不需挪動已定位的生產設備。此外，消除額外泵，系統即可比RO或離子交換等另類系統，提供大為安靜的操作，故特別適於用在噪音受到關切的場所。
塩水和濃液的棄置亦大減。典型上，特別是水軟化劑和化學脫離子裝置，需定期再充填，以致發生大量廢水，pH位準低，或含高量塩。棄置廢水會觸發使用者可能遇到的額外調節需要。在規定禁止或調節排放塩水或其他再充填流體至當地化糞系統或其他廢水排放設備之地區，格外受到關切。本發明以電化脫離子裝置取代該裝置，可大為降低排放至廢水之流體量。在某些具體例中，會淨增至自來水內所接收的總溶化固體。
實施本發明一或以上要旨，可將用水減到最少。本發明系統用水比RO等另類系統會更有效率。例如，本發明系統可操作以獲得回收進水在約55、60、65、70或75%以上。較生產相等水質的二通RO系統典型上可得50-55%回收率有利。此外，啟動時，本發明生產的水可立即用於飲料生產。另類系統需在供應可用充分品質之前，要排放初期水量，例如在再充填後，化學脫離子系統經一段時間會生產pH約3的水。此pH的水不適合飲料生產，所以需排放到廢水。此外，本發明輸出可在設計輸出的約50-150%範圍調節，仍能產生可接受的水質。意即進水不會生成雜質比特殊用途所需為高之水，而要廢棄。另外，若水質需提升，即要進行類似調節至進程條件，以達成所需結果。調節可以人為或以控制自動為之。
本發明一具體例如第2圖所示。進水經管道11進入系統之前，先以各種方式預處理。「預處理」意指水質在進入電化裝置之前加以改變。預處理包含增減水中物質，或改變水 質。例如，水可藉用化學或物理技術加以消毒。化學消毒典型上包含對供水添加氧化劑。此等氧化劑包含氯、氯胺、臭氧或氨。若水藉非化學技術消毒，可在適於消滅或使微生物至少部份失活的溫度，加熱一段時間。另外，水可以紫外線輻射消毒，亦可濾除關切之微生物而消毒。
通氣亦可提供若干益處，做為預處理步驟。通氣涉及大量空氣(或其他氣體)通過供水冒泡，以方便化學反應，或以物理方式從水除去化合物。例如，通氣有助於除去殘餘消毒劑，諸如氯或氯胺。此外，通氣有助於除去揮發性和半揮發性有機化合物，包含可能存於水中之三鹵甲烷(THM)。通氣亦可降低進水內的硫化氫(H2 S)和氡之濃度，並用於把有機物和/或鐵等金屬物加以氧化。溶液內鐵之氧化會形成沉澱物，諸如氧化鐵，比溶化鐵更易從進水分離。含較高濃度鐵的進水宜經預處理，從溶液除去鐵，並有利於飲料中的味道和氣味。
可用之另一預處理技術，是以絮凝劑處理。添加絮凝劑，例如明礬，有助於把懸浮粒凝聚，故更容易從進水分離。此舉會導致需在本發明顆粒過濾器內濾除的顆粒減少，因此，可延長過濾器的使用壽命。使用絮凝劑亦可兼行通氣。
在一要旨中，本發明提供的水純度較其他淨化方法生產的水為低。飲料廠往往偏愛純水，而非太純。例如，若水含TDS很低，例如低於約5ppm，低於約20ppm，或低於約10ppm，則水對飲料味道有負面影響。此外，諸如腐蝕性等其他特性，亦會受到過份純水的影響。所以，有些水淨化技術，例如RO，可提供的水比飲料生產裝置典型上所需更純。
提供水含足夠TDS和鹼度以符合味道要求的一種方式是，把純水(本身可能太純)與進水或含高度鹼性和TDS的其他水混合。適當混合比會得充分味道特性的水。當然，此 舉會涉及額外步驟、閥、泵等。亦可對純水添加(或加回去)礦物質或其他可溶物。在若干具體例中，對淨水不加物質，亦可生產飲料品質的水。
在另一要旨中，可生產淨水供人消費，例如不需將淨水與較不純水混合，以獲得所需範圍的溶嗢物，諸如礦物質、塩、硬度、鹼度、CO2 或TDS。在若干具體例中，進水內的一或以上純度可降低所需程度，而不需將高、低純度濃度的水相混。使用單一裝置，諸如電化脫離子裝置，即可以單一步驟，把諸如硬度、TDS和鹼度等雜質水準，降到所需程度，水不需先淨化至所需範圍以下水準，也不需像若干RO系統，與含較高範圍雜質的水混合。可操作系統，不需把任何水淨化到一或以上雜質目標水準以下。使用電化脫離子法，即可藉調節電化脫離子裝置的操作條件，直接達成目標範圍。
在若干具體例中，可為供水控制和調節電化脫離子裝置。控制和調節產品水質的選項，可擴大進水類別和品質，用來製造適於飲料生產之一致性預定品質的淨水。電壓、安培、流量和逆循環時機等進程條件，可以人為或自動改變，亦可因應例如淨水品質、濃縮水質或進水品質等為之。亦可因與水質無關的因數變化，諸如溫度和需要量，而調節進程條件。改變進程條件包含改變裝置的除去效率。例如，若測得TDS水準太低，可降低裝置效率，從水除去較少雜質。可例如減少至CEDI或RCEDI裝置的電流為之。同理，若TDS水準高出所需範圍，可提高電流或降低流量，以增加裝置效率。在其他具體例內，可在各種時距開和關(循環)電流進到電化脫離子裝置，以改變效率。例如電流供應佔90%時間，停10%時間，同時維持一定的流體流量通過裝置。與施加電流佔100%時間操作的裝置相較，此可導致淨水有90%雜質除去。在短時期內可進行任何循環，以免因延長不施電 流時期，可能造成產品水質的變化。例如，可在不到1分鐘或不到10秒即發生循環。
電化脫離子裝置可利用熱消毒。如果電化脫離子裝置可用熱消毒，則在處理當中往往與水接觸的裝置表面，可提高到溫度和為時足以殺死致病微生物，或防止其繁殖。例如，溫度可提升到50、60、70、80、85或90度攝氏以上。裝置可暴露於提高溫度，為時在10分鐘、30分鐘或1小時以上。可用熱消毒之電化脫離子裝置及其使用方法，載於Arba等人的美國專利申請案09/954,986，公告號碼20020144954之〈電脫離子裝置及其用法〉。
在一具體例中，跨越CEDI或RCEDI裝置的電流可調節，以增減從進水除去的離子性材料量。在許多情況下，不需混合。在另一具體例中，若淨水的品質水準已定，則可因應進水質的變化，或系統效能或績效的變化，調節一或以上的進程條件。在各種進水的不同裝備使用類似設計時，亦可採用此種調節。例如，電化脫離子裝置可多樣到足夠用在各種地點，提供自來水源，或不論供應軟水或硬水的井水源之進水。系統可含有PLC等控制器，以調節電化脫離子裝置之操作，並對產品水質、水流、進水溫度、產品水溫度、進水品質和操作者輸入等諸因數有靈敏性。因此，可實施反饋控制系統，提供一致品質的淨水，因應例如所需淨水品質、進水品質、溫度、使用量、裝置和相關設備條件之變化。以單一裝置即可維持導電係數、硬度、鹼度、TDS等特性之可接受範圍，無關例如需要量、進水品質、溫度，和裝置效率之變化。
在某些飲料應用中，宜減少儲水量。基於RO裝置的系統，典型上需要下游儲存以應需要，部份是由於典型上RO裝置之生產量低，任何儲水都會提供微生物生長環境，需額外消毒和監測，在某些情況下，毋寧避免儲水更為有效。因 此，諸如本發明一具體例所提供「需要」型系統，用於噴泉式飲料生產裝置最理想，亦可有利於減少儲水，例如飲料(包含水)販賣機、煮咖啡機、洗盤機，或洗車設備用之淋水。需要型系統可淨水供立即使用，例如在淨化後1分鐘內使用。需要型系統典型上在淨水裝置和使用點(例如噴泉式飲料裝置)間無儲槽。雖然淨水裝置和使用點之間有些管線，但此等管線的總容量典型上約1公升以下。在某些具體例中，淨水裝置不需在下游設泵。需要型系統亦可在一段不用期間，例如過夜後，立即提供飲料生產出適用之水。在用水之前，系統不需沖洗。
如第2圖所示，本發明系統可包含許多選項組件，諸如碳過濾器10。碳過濾器可排在一系列處理裝置之首。供至碳過濾器10的進水壓力，可利用壓力錶76監測。碳過濾器10有助於除去任何數量的污物，包含有機化合物，以及殘餘消毒劑，諸如氯和氯胺。任何類型之碳過濾器均可用，包含卡匣型，在飲料生產地點較佳，因為在除去效率降低時，卡匣可快速且容易換裝。另外，卡匣可單純根據使用時間或總生產容量而更換。典型上，飲料生產處無碳再生設備，則更換式卡匣更方便。可用之其他類碳過濾器，包含碳塊過濾器和粒狀活性炭(GAC)。不同類之多種碳過濾器可並聯或串聯。例如碳塊過濾器可與含GAC的過濾器串聯使用，最好是碳過濾器10含GAC，特別適用於飲料業，因有能力從供水除去味道和臭味化合物。碳過濾器10的尺寸以把壓力降和跨越過濾器的流量限制減到最少，也減少必須更換的頻率，同時把對成本和尺寸的考慮加以平衡。更好是過濾器含有添加劑，諸如沸時，以助除去任何重金屬或其他污物，因為單憑碳無法有效率除去。
在進水通過碳過濾器後，可進到另一預處理裝置，諸如顆粒過濾器20。顆粒過濾器20可為能夠從進水除去顆粒物 之任何過濾器。如此過濾器包含例如深度過濾器、網過濾器、表面過濾器，以及微孔過濾器。所用過濾器媒體，可為深度型過濾器，諸如綠砂床、矽藻土，或棉線捲成的卡匣、聚丙烯或其他聚合物。另外，顆粒過濾器20可例如為微濾或超濾膜。膜可為疏水性或親水性，例如由PVDF、PTFE、聚丙烯、聚醚 或聚乙烯所組成。選用的顆粒過濾器，可基於安裝位置的進水類別選擇。例如，若進水典型上含大量懸浮物，可用高負荷容量之深度過濾器。若水源未經處理以消滅微生物，可選用能夠除去相關微生物之過濾器，諸如超濾裝置。
顆粒過濾器20以深度過濾器為佳。更好是，顆粒過濾器20為卡匣過濾器，而最好的卡匣過濾器是具有過濾媒體，由纖維材料組成，諸如棉或聚丙烯，與水接觸的部份，全部為食品級材料。卡匣過濾器可供容易更換，未經訓練的人員亦可操作，因此不需在裝設處召喚服務人員。此外，各種不同的卡匣型可用單一卡匣外罩單位，則水處理系統不需供應不同的外罩型。
進水通過顆粒過濾器20後，再進到電化脫離子裝置，諸如RCEDI單位30。RCEDI是連續性電脫離子裝置，構成電極極性逆轉，而在大約發生極性逆轉之時，輪替增濃室和消耗室。此種裝置的操作載於Giuffrida等人的美國專利4,956,071號。如此裝置可含一系列的消耗室和增濃室，典型上以陰離子透過性或陽離子透過性膜包圍。各種室可含離子交換樹脂，典型上為混合床樹脂，兼具有陰離子和陽離子交換樹脂。離子交換樹脂亦可為均質或摻雜，並可分層。設有至少一陰極和至少一陽極，供應電流把水分子分裂成氫離子和氫氧根離子，定時補充消耗室內所含之離子交換樹脂。當水通過消耗室時，陽離子更換為氫離子，陽離子抽經陽離子透過性膜，在所施電場影響下進入增濃室。同理，陰離子換 成氫氧根離子，並通過陰離子透過性膜，進入增濃室。脫離子水再離開消耗室，可進到另一消耗室，供進一步淨化，亦可排出使用或另類處理。離開增濃室的水通過額外增濃室，供進一步濃縮，亦可排至廢水或另類用途。
在預定或稍後例如由操作者或控制器決定的時間，可將RCEDI系統30的極性逆轉，使陰極變陽極，或反之。例如極性可以10分鐘間距切換。此時或大約此時，增濃室變成消耗室，而消耗室變成增濃室。離開新消耗室的水，立即較離開新增濃室的水更純淨。以此方式輪替室，即可把結垢和沉澱物累積減到最少，因為無一室會長期用做增濃室。因此，樹脂、室、膜、閥和管線，都不會遭遇到不用極性逆轉的系統內可能發生的固體累積程度。此外，樹脂使用生命延長，而生成的水質獲得改進。
電化脫離子裝置內所用陰極和陽極，可用同樣材料。此等電極有例如鈦、鈮或鉭為基材，塗佈鉑、釕、銥，或立體安定性陽極材料。使用塗佈時，厚度宜約150至約200微吋。此塗佈厚度在某些情況下，相當於約25g/m2 。
在若干具體例中，激冷器可與電化脫離子裝置串聯。激冷器可在電化脫離子裝置上游或下游，亦可在噴泉式飲料生產裝置之上游。當激冷器置於電化脫離子裝置上游時，可實現減少結垢累積。
在第2圖簡示具體例中，進入通過顆粒過濾器20後，進管道31、32和33。進水流量和壓力可在流量計70和壓力錶71測量。管道31和32可供水至RCEDI堆之增濃室和消耗室(圖上未示)。若管道31供應進水至消耗室，管道32即供進水至增濃室。當極性逆轉，管道31供應增濃室，而管道32供應消耗室。離開消耗室(或極性剛逆轉後的增濃室)的水，進到管道37或管道38，視何組室目前用做消耗室而定。從增濃室帶走水的輪替管道37或38，即移至廢水管線 60或再循環。各管道37和38之通路，利用閥80或81控制。閥可構成管道37或38只有其一容許進水至生產管道39。因此，若管道37進料至生產管道39，則管道38可導引至廢水管線60。產品水的壓力和流量，可藉壓力錶72和流量計73監測。水質亦可利用許多方法測量，包含光學、化學和電氣測量裝置。在若干具體例中，可用導電係數計74，是監量水的離子含量之可靠方式。
管道33提供水串聯至陽極室和陰極室(圖上未示)，在極性逆轉時，可作動閥34，使流經此等室的水逆流。離開陰、陽極室的水通過排放管道35或36，二者聯合形成管道40，引導至廢水管線60或再循環。排放管道內的水流，可利用流量計75測量。
與使用化學離子交換從進水除去鈣、鎂、矽的習知水軟化技術不同，本發明系統可供除去此等離子，不需以鈉、鉀或其他陽離子取代要除去的陽離子。鈣、鎂和/或矽即可以氫離子取代或更換。硬度即降到水不致軟化到明顯影響味道的程度。
有些水軟化和水淨化技術，會使水純到可能具有腐蝕性，可降低或提高pH，或可能缺少提供味道成份的溶化物。飲料販賣者和行銷者會特別關心製造品牌飲料所用水的味道，所以必須細心品質。此點對噴泉式出水機特別重要，因為會用到大量噴泉式出水機，以及供水的變化。例如，在一噴泉式出水機提供噴泉式飲料用可接受進水之RO系統，安裝在另一噴泉式出水機時，實際上會提供純度太高的水。此外，由於RO膜的操作性能，輸出純度不會變異。具有電化脫離子裝置進程控制能力優點的本發明具體例，可使水輸出控制在較窄範圍，既不含太多也不太少的TDS、硬度、鹼度和其他成份。例如，硬度可控制到5-100ppm(mg/l)、10-100ppm、20-80ppm或30-70ppm間之範圍，以碳酸鈣 計。同理，鹼度可控制在10-100ppm、20-80ppm和30-60ppm間之範圍，以碳酸鈣計。此外，電化脫離子裝置(諸如RCEDI)可控制到維持純水品質水準在±10ppm、±20ppm，或±30ppm的範圍內。此外，此等範圍可維持之進水範圍，包含自來水和井水。在某些具體例中，噴泉式出水機的水質控制範圍，可使噴泉式出水機不但能出售香味飲料，也能賣有廠牌的水。在若干情況下，淨水亦可不加礦物質或其他物。其他系統則不可能，因為不用香料和碳酸化以助遮蔽水味之稍微變化，從噴泉式出水機可得之水即不能有一致的充分品質可以商標銷售。
碳酸氫塩是製造飲料所用水的重要成份。例如溶液內碳酸氫塩太多，會消耗添加的二氧化碳，造成無味的碳酸氣飲料。若溶液內碳酸氫塩太少，會影響到pH等其他特性。例如碳酸氫塩含量太低，水的緩衝容量會降低，添加少量酸會造成pH太低。在一具體例內，可製成淨水含碳酸氫塩範圍不會消耗添加的CO2 ，但又有充分濃度提供充分緩衝容量。水樣品中的碳酸氫塩濃度，可在鹼度測量中反映。
在一具體例內，製成淨水的pH在6-9間，以6.5-8.5間為佳。以電化脫離子裝置將水淨化，即可得此等範圍。水亦可含有鹼度形式之若干緩衝容量。不用pH不同的二種或以上的水混合，即可製成可用於飲料生產的水。
在一具體例中，水可以軟化，意即降低鈣、鎂和/或矽的濃度，而此過程得以淨減離子含量。與化學離子交換的水軟化技術不同的是，電化脫離子技術可除去鈣和鎂等陽離子，不需交換鈉或鉀等其他陽離子。如此一來，水即可軟化，同時降低水的總離子濃度。
在另一具體例中，電化脫離子裝置可消弭和/或減少供水中活力微生物量。例如，把水旁通至CEDI或RCEDI裝置內的消費室，水內可能含有的大量任何微生物，即會遭裝置 的操作而失活。
系統內所用管道為能夠帶水之任何材料。管道以食品級聚合物的管道為佳。管道可為小徑，實務上愈短愈好，賦予高峰流量和壓力需要，把未用期間「儲存」在管線內的水減到最少。在可能需要儲存的具體例中，可使用儲槽。儲槽可與電化脫離子裝置呈流體相通，並可定位在電化脫離子裝置的上游或下游。儲槽容量在1公升、5公升或10公升以上。儲槽可由適於儲水的任何材料製成，例如玻璃、聚合物、不銹鋼。在適當具體例中，儲槽可為食品級材料。
控制器可例如為微處理器或電腦，諸如進程邏輯控制器(PLC)。控制器可包含若干已知組件和迴路，包含處理單位(即處理器)、記憶系統、輸入和輸出裝置，和介面(例如相接機制)，以及其他組件，諸如傳渡迴路(例如一或以上匯流排)、視頻和聲頻資料輸入/輸出(I/O)副系統、特殊目的硬體，以及其他組件和迴路，詳後述。再者，控制器可為多處理器電腦系統，或包含跨越電腦網路連接的複數電腦。
控制器可包含處理器，例如商業上可得之處理器，諸如Intel X 86系列的Celeron和Pentium處理器，AMD和Cyrix的類似裝置，Motorola 680 XO系列的微處理器，IBM的Power PC微處理器。許多其他處理器亦可用，而電腦系統不限於特定處理器。
處理器典型上執行一種程式，稱為操作系統，有例如Windows NT、Windows 95或98,UNIX,Linux,DOS,VMS,MacOS和OS8，控制其他電腦程式的執行，提供排程、除錯、輸入/輸出控制、會計、編譯、儲存指定、資料管理和記憶管理、通訊控制和相關服務。處理器和操作系統一同界定電腦平台，以高水準程式規劃語言書寫應用程式。於此所用控制器不限於特定電腦平台。
控制器可包含記憶體系統，典型上包含電腦可讀可寫之非無常性記錄媒體，其中可以磁碟’光碟、快閃記憶體和磁帶為例。此類記憶媒體為可移式，例如翻動磁碟、讀/寫CD或記憶棒，亦可為永久性硬碟機。
此等記錄媒體儲存訊號，典型上為二進位型式(即以1和0的序列譯解的型式)。此等訊號可界定為軟體程式，例如可利用微處理器執行的應用程式，或利用應用程式處理的資訊。
控制器的記憶系統亦可包含積體電路記憶元件，典型上為無常性隨機存取記憶體，諸如動態隨機存取記憶體(DRAM)或靜態記憶體(SRAM)。典型上，在操作時，處理器造成程式和資料可從非無常性記錄媒體，閱讀入積體電路記憶元件，典型上可利用處理器，比非無常性記錄媒體，更快速存取程式指令和資料。
處理器一般是按照程式指令操作積體電路記憶元件內之資料，在處理完成後，把所操作資料拷貝於非無常性記錄媒體。已知有各種機制可供管理非無常性記錄媒體和積體電路記憶元件間之資料運動，以及實施其中所述方法、步驟、系統和系統元件之控制器，但不限於此。控制器不限於特定記憶系統。
上述記憶系統至少部份可用來儲存一或以上之資料結構(例如查表)或方程式。例如至少部份非無常性記錄媒體，可儲存含有一或以上該項資料結構之至少部份資料庫。此等資料庫可為各種各樣資料庫之任一型，例如含有一或以上平攤檔資料結構，其中資料組織成以界定標分開之的資料單位；相對資料庫，其中資料組織成表上儲存之資料單位；以及目的導向之資料庫，其中資料組織成做為目的儲存之資料單位；其他種資料庫，或其組合。
控制器可包含視頻和聲頻資料I/O副系統。副系統的聲 頻部份可包含類比/數位(A/D)變換器，接收類比聲頻資訊，變換成數位資訊。數位資訊可用已知壓縮系統壓縮，供儲存於硬碟上，在其他時間使用。I/O副系統的典型視頻部份，可包含技術上已知視頻影像壓縮器/解壓器。此類壓縮器/解壓器把類比視頻資訊變換成壓縮的數位資訊，或反之。壓縮的數位資訊可儲存在硬碟上，供稍後使用。
控制器可包含一或以上輸出裝置。輸出裝置例包含陰極射線管(CRT)顯示器、液晶顯示器(LCD)、觸摸網顯示器，和其他視頻輸出裝置、印表機，通訊裝置，諸如數據機或網路介面，儲存裝置，諸如磁碟片或磁帶，以及聲頻輸出裝置，諸如擴音器。
控制器亦可包含一或以上輸入裝置。輸入裝置例包含鍵盤、鍵墊、軌跡球、滑鼠、筆和圖板、觸網，上述通訊裝置，以及資料輸入裝置，諸如聲頻和視頻捕獲裝置和感測器。控制器不限於此處所述特定輸入或輸出裝置。
控制器可包含特殊程式規劃、特殊目的硬體，例如應用上特殊積體電路(ASIC)。此類特殊目的硬體可構成實施一或以上之上述方法、步驟、模擬、演算、系統及系統元件。
控制器及其組件可用一或以上適用電腦程式語言之各種各樣加以程式規劃。此等語言包含程序上之程式規劃語言，例如C、Pascal、Fortran和BASIC、目的導向語言，例如C++ 、Java和Eiffel，及其他語言，諸如手稿語言，甚至組合語言。
方法、步驟、模擬、演算、系統和系統元件，可用各種適當程式規劃語言實施，包含程序上的程式規劃語言、目的導向程式規劃語言、其他語言，及其組合，可利用電腦系統加以執行。此等方法、步驟、模擬、演算、系統和系統元件，可做為電腦程式的分開模組，亦可做為分開電腦程式個別實施。此等模組和程式可在分開電腦上執行。
上述方法、步驟、模擬、演算、系統和系統元件，可以軟體、硬體或韌體，或其組合實施，做為上述控制器之一部份或獨立組件。
如此方法、步驟、模擬、演算、系統和系統元件，不論個別或組合，可做為電腦程式產品實施，在電腦可讀媒體上做為電腦可讀訊號確實具體化，例如非無常性記錄媒體、積體電路記憶元件，或其組合。對於各該方法、步驟、模擬、演算、系統或系統元件，該電腦程式產品可包括在電腦可獨媒體上確實具體化之電腦可讀訊號，界定指令，例如做為一或以上程式之一部份，由電腦執行結果，指令電腦進行方法、步驟、模擬、演算、系統或系統元件。
電化脫離子系統的控制，可以人為或自動控制。操作以利用PLC等控制器自動控制為佳。PLC(圖上未示)可經程式規劃以控制系統的部份或全部功能。例如，PLC可控制RCEDI堆的極性要逆轉之點，並可同時操作適當閥，以引導水流，已如上述。此可基於例如時間或總輸出，以預定程式規劃條件觸發，亦可為更活性系統，利用與PLC通訊的全系統內各種錶計可測量或檢測之水質、流量或壓力差等變數加以控制。例如，在管道39內檢知水質降低，即發訊PLC逆轉極性，且作動閥80和81，切換消耗室和增濃室，PLC可對系統操作者指示某種條件，諸如何時碳或顆粒過濾器卡匣需要更換，如果檢知水壓或水質一致下降，需找人服務。亦可例如以電話、網路或無線電通知不在現場的設施或人員。PLC可用來調節RCEDI堆的電力。此特別有用於因應進水品質、水輸出需要量，或電極效率降低等變化。例如，系統在高峰輸出3gal/min操作，而需要量突增至4gal/min，則堆電力增加需符合除去增加容量所需。
在某些具體例中，淨水可後處理。例如淨化後，水可用化學品消毒或保鮮、過濾、輻射，或其任何組合。後處理可 包含例如化學消毒，諸如臭氧、氯、氯胺或氨；熱消毒，例如把淨水加熱至50、70或85℃以上；輻射消毒，諸如以UV光照射；以及利用過濾，諸如使用微濾、砂濾和/或離心砂濾，可用來以物理方式從淨水除去微生物。若水要儲存，則以後處理為佳。
本發明可進一步以如下實施例說明，旨在說明其性質，而不限制本發明之範圍。
實施例
為證明本系統之效果，構造RCEDI裝置，供以井水樣品，含有化合物，並顯示噴泉式飲料生產設施相關之性能。先就14種不同的井水樣品分析其硬度、鹼度、pH和TDS。起初預處理分析的結果綜列於下表：
水樣品各經RCEDI裝置處理，具有如下特點：裝置類型：20電池對CEDI系統
極性逆轉頻率：10分鐘
供電：200瓦特
流量計：三個流量計測量稀液流、濃液流和電極流
壓力錶：五個壓力錶以監測進水、產品、濃液流、電極流，在碳和顆粒處理前之進水
PLC：Allen-Bradley MicroLogix 1000 PLC，有四個双拉双推型繼電器
電極：鈦板電極，塗鉑約30微吋
裝置是在噴泉式飲料安裝的實際條件下操作。此等參數如下表2所示。
系統所生產水的性能，對所處理之各樣品測量數次。結果及典型的飲料水要件，綜列於下表3。
增濃室和消耗室之廢水流，在處理期間定期分析。結果如下表3。
進水和生成水測量結果，與飲料水規格相較，顯示 系統提供有效方法，把典型的進水調至符合飲水要求。硬度、鹼度和TDS顯示雖然進水不符此等各參數，但RCEDI製程可有效改善水質至所需水準。而水的pH亦維持在可接受程度。
本發明進一步改進和等效性，凡精於此道人士不過使用例常實驗即可為之，凡此等改進和等效性均在下列申請專利範圍界定之本發明精神和範圍內。
10‧‧‧碳過濾器
11‧‧‧進水管
20‧‧‧顆粒過濾器
30‧‧‧電脫離子裝置
31,32,33‧‧‧過濾水管道
34‧‧‧閥
35,36‧‧‧排放管道
37,38‧‧‧淨水管道
39‧‧‧生產管道
40‧‧‧合流管道
60‧‧‧廢水管線
70,73,75‧‧‧流量計
71,72,76‧‧‧壓力錶
74‧‧‧導電係數計
80,81‧‧‧閥
110‧‧‧顆粒過濾器
120‧‧‧RO裝置
130‧‧‧儲槽
140‧‧‧泵
151,152,153,154‧‧‧管道
第1圖為先前技術的水處理系統之簡圖；第2圖為本發明具體例之簡圖。
10‧‧‧碳過濾器
11‧‧‧進水管
20‧‧‧顆粒過濾器
30‧‧‧電脫離子裝置
31,32,33‧‧‧過濾水管道
34‧‧‧閥
35,36‧‧‧排放管道
37,38‧‧‧淨水管道
39‧‧‧生產管道
40‧‧‧合流管道
60‧‧‧廢水管線
70,73,75‧‧‧流量計
71,72‧‧‧壓力錶
74‧‧‧導電係數計
80,81‧‧‧閥

Claims (80)

  1. 一種飲料用水之淨水方法，包括：提供進水，進入電化脫離子裝置內；把來自電化脫離子裝置的水硬度控制到硬度水準以CaCO3 計在5~100ppm範圍；把來自電化脫離子裝置的水鹼度控制到鹼度水準以CaCO3 計在10~100ppm範圍；把控制鹼度和降低硬度之水，做為淨水，供應給人消費者。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中不需混合硬度在5ppm以下的淨水，或鹼度在10ppm以下之淨水，即可得硬度水準和鹼度水準者。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中淨水任何部份隨時均不降到硬度5ppm以下或鹼度10ppm以下者。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中淨水pH為6.5~8.5者。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中淨水的TDS水準在10~200ppm範圍者。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中硬度水準以CaCO3 計在10~100ppm範圍者。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中控制鹼度包括調節電化脫離子裝置之操作條件，以維持淨水之鹼度，以CaCO3 計在約30ppm至約80ppm範圍者。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中鹼度水準以CaCO3 計在30~50ppm範圍者。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中從進水除去硬度，不用化學離子交換者。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，又包括對進水預處理 者。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中進水預處理包括選自由顆粒過濾、化學過濾、絮凝、通氣、消毒和化學處理進水所組成組群之動作之至少一者。
  12. 如申請專利範圍第1項之方法，其中經同樣電化脫離子裝置，進行降低硬度和控制鹼度者。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中電化脫離子裝置係RCEDI者。
  14. 如申請專利範圍第1項之方法，其中供應淨水包括供應至少一部份淨水至噴泉式飲料裝置者。
  15. 如申請專利範圍第1項之方法，其中淨水硬度維持在±20ppm範圍者。
  16. 如申請專利範圍第1項之方法，其中淨水鹼度維持在±20ppm範圍者。
  17. 如申請專利範圍第12項之方法，其中控制水之鹼度包括因應淨水至少一項測得之品質而改變電化脫離子裝置之至少一項進程條件者。
  18. 如申請專利範圍第1項之方法，其中淨水的導電係數大於約20μS/cm者。
  19. 如申請專利範圍第1項之方法，其中水不用RO裝置淨化者。
  20. 如申請專利範圍第1項之方法，又包括將至少一部份淨水，利用消毒進行後處理者。
  21. 如申請專利範圍第1項之方法，又包括用紫外線光和微濾裝置中至少一者對至少一部份淨水消毒者。
  22. 如申請專利範圍第1項之方法，其中淨水係供應立即消費者。
  23. 如申請專利範圍第1項之方法，又包括對至少一部份淨水進行後處理者。
  24. 如申請專利範圍第1項之方法，又包括如下步驟：因應來自電化脫離子裝置的濃縮水流、進水和淨水至少其一之水質，調整電化脫離子裝置之一項或一項以上進程條件；把至少一部分淨水，進料至飲料生產裝置者。
  25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中至少一部分淨水係立即用來生產噴泉式飲料者。
  26. 如申請專利範圍第24項之方法，其中進水係自來水者。
  27. 如申請專利範圍第26項之方法，其中自來水源係選自井水者和地表水者。
  28. 如申請專利範圍第24項之方法，又包括令進水通過濾材者。
  29. 申請專利範圍第28項之方法，其中濾材係卡匧式濾材者。
  30. 如申請專利範圍第24項之方法，又包括令進水通過顆粒式過濾器者。
  31. 如申請專利範圍第30項之方法，其中顆粒式過濾器係纏線式濾材者。
  32. 如申請專利範圍第31項之方法，其中顆粒式過濾器包括聚丙烯和棉中至少其一者。
  33. 如申請專利範圍第24項之方法，其中進水含約500ppm以上之總溶化固體，而淨水則含約200ppm以下之總溶化固體者。
  34. 如申請專利範圍第24項之方法，其中進水含約300ppm以上之硬度，而淨水含約100ppm以下至約10ppm以上之硬度者。
  35. 如申請專利範圍第24項之方法，其中進水含約200ppm以上之鹼度，而淨水含約100ppm以下至約10ppm以上之鹼度者。
  36. 如申請專利範圍第24項之方法，又包括監視至少一部份淨水之至少一項水質者。
  37. 如申請專利範圍第24項之方法，其中水質包括濃縮水流，進水和淨水至少其一之測得導電係數者。
  38. 如申請專利範圍第24項之方法，其中一項或以上之進程條件包括選自由電化脫離子裝置的電壓，電流，流量和逆循環所組成之組群之參數者。
  39. 如申請專利範圍第24項之方法，其中飲料生產裝置係噴泉式飲料生產裝置者。
  40. 如申請專利範圍第24項之方法，其中電化脫離子裝置係RCEDI者。
  41. 如申請專利範圍第24項之方法，又包括在淨水進料到飲料生產裝置之前，把至少一部份淨水儲存一分鐘以上者。
  42. 如申請專利範圍第24項之方法，其中在淨水生產後一分鐘內，即把淨水進料至飲料生產裝置者。
  43. 如申請專利範圍第24項之方法，其中淨水包括總溶化固體在100mg/l以下至10mg/l以上者。
  44. 如申請專利範圍第24項之方法，其中調整一項或一項以上之進程條件，包括降低淨水之純度者。
  45. 一種飲料生產方法，包括動作為：把進水引進到電化脫離子裝置；施加電流通過電化脫離子裝置，產生具有所需硬度之淨水流，其中所需硬度以CaCO3 計，在約5mg/l至約100mg/l範圍者；調節電化脫離子裝置之至少一項操作條件，以提高淨水流之鹼度至所需鹼度，其中所需鹼度以CaCO3 計，在約10mg/l至約100mg/l範圍者；對部分淨水流添加糖漿濃液，以生成飲料者。
  46. 如申請專利範圍第45項之方法，又包括動作為，調節 電化脫離子裝置之至少一操作條件，以降低進水鹼度至所需鹼度者。
  47. 如申請專利範圍第45項之方法，又包括動作為，對至少一部份淨水流充碳酸氣者。
  48. 如申請專利範圍第47項之方法，其中電化脫離子裝置，包括可逆式連續電脫離子裝置者。
  49. 如申請專利範圍第47項之方法，又包括動作為，把進水引進入電化脫離子裝置之前，對進水預處理者。
  50. 如申請專利範圍第49項之方法，其中進水預處理動作，包括進行過濾進水，於進水添加絮凝劑，對進水通氣和對進水消毒等至少其一者。
  51. 如申請專利範圍第47項之方法，又包括動作為，把至少一部份進水引進入冷卻器內者。
  52. 如申請專利範圍第47項之方法，又包括動作為，把至少一部份淨水流從電化脫離子裝置引進入冷卻器內者。
  53. 如申請專利範圍第45項之方法，其中調節電化脫離子裝置之至少一操作條件，包括控制所施加電流，以生成淨水流，具有硬度以CaCO3 計，在5mg/l和100mg/l間之範圍者。
  54. 如申請專利範圍第45項之方法，又包括動作為，控制所施加電流，以生成淨水流，具有鹼度以CaCO3 計，在10mg/l和100mg/l間之範圍者。
  55. 一種水處理系統，包括，進水進口；電化脫離子裝置，與進水進口呈流體相通，並包括處理過水出口，其中來自電化脫離子裝置的水具有硬度以CaCO3 計，在5mg/l和100mg/l間之範圍者，且具有鹼度以CaCO3 計，在10mg/l和100mg/l間之範圍者；以及飲料生產裝置，與處理過水出口呈流體相通者。
  56. 如申請專利範圍第55項之水處理系統，又包括在電化 脫離子裝置上游之碳濾材和顆粒式濾材中至少其一者。
  57. 如申請專利範圍第56項之水處理系統，其中飲料生產裝置係噴泉式飲料生產裝置者。
  58. 如申請專利範圍第56項之水處理系統，其中碳濾材包括粒狀活性炭、碳塊、卡匧式濾材、沸石等至少其一者。
  59. 如申請專利範圍第56項之水處理系統，其中顆粒式濾材係卡匧式濾材者。
  60. 如申請專利範圍第56項之水處理系統，其中顆粒式濾材包括聚丙烯和棉至少其一者。
  61. 如申請專利範圍第55項之水處理系統，其中電化脫離子裝置包括可逆式連續電脫離子裝置(RCEDI)，該裝置具有至少一消耗室和至少一增濃室者。
  62. 如申請專利範圍第61項之水處理系統，其中消耗室和增濃室至少其一係包括混合床樹脂者。
  63. 如申請專利範圍第61項之水處理系統，其中消耗室和增濃室至少其一包含複數積層床之離子交換樹脂者。
  64. 如申請專利範圍第63項之水處理系統，其中積層床至少其一包括陽離子和陰離子交換樹脂者。
  65. 如申請專利範圍第64項之水處理系統，其中積層床至少其一包括摻合離子交換樹脂者。
  66. 如申請專利範圍第65項之水處理系統，其中積層床至少其一係實質上無陰離子交換樹脂者。
  67. 如申請專利範圍第65項之水處理系統，其中積層床至少其一係實質上無陽離子交換樹脂者。
  68. 如申請專利範圍第55項之水處理系統，其中進水進口係與自來水源相通者。
  69. 如申請專利範圍第68項之水處理系統，其中進水進口直接與碳濾材成流體連接，而電化脫離子裝置係呈流體連接在碳濾材下游者。
  70. 如申請專利範圍第55項之水處理系統，其中來自進水進口之進水，包括氯化水者。
  71. 如申請專利範圍第55項之水處理系統，其中電化脫離子裝置係選自由電透析裝置，可逆式電透析裝置，電容性脫離子裝置，電脫離子裝置等所組成之組群之裝置者。
  72. 如申請專利範圍第55項之水處理系統，其中飲料生產裝置經由容量在1公升以下之管道，與處理過水之出口呈流體相通者。
  73. 如申請專利範圍第55項之水處理系統，其中系統係可用熱消毒者。
  74. 如申請專利範圍第55項之水處理系統，其中電化脫離子裝置係可用熱消毒者。
  75. 如申請專利範圍第55項之水處理系統，其中電化脫離子裝置與控制器相通，該控制器構成因應來自處理過水出口的水之品質而調節電化脫離子裝置之一項或一項以上進程條件者。
  76. 如申請專利範圍第75項之水處理系統，其中一項或一項以上進程條件係選自由電壓、電流、流量和逆循環等所組成之組群之參數者。
  77. 如申請專利範圍第75項之水處理系統，其中控制器構成因應來自處理過水出口的水之導電係數，調節電化脫離子裝置之一項或一項以上進程條件者。
  78. 一種飲料分配系統，包括：進水源；電化脫離子裝置，與進水源呈流體連接；控制器，與電化脫離子裝置相通，並構成提供控制訊號，用以調節電化脫離子裝置之操作參數，以生成處理過的水，其硬度水準以CaCO3 計在5ppm至100ppm範圍，而鹼度水準以CaCO3 計在10ppm至100ppm範圍，又包括飲料分配器，其 係與電化脫離子裝置的處理過成品水出口呈流體連接者。
  79. 如申請專利範圍第78項之系統，又包括：糖漿濃液源，其係與電化脫離子裝置的處理過成品水出口呈流體連接者。
  80. 如申請專利範圍第79項之系統，又包括活性炭濾材，與進水源和電化脫離子裝置之進口呈流體連接者。
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