TWI533924B - 水處理系統以及水處理方法 - Google Patents

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Description

水處理系統以及水處理方法
本發明係關於水處理系統及水處理方法，特別有關耗能少的水處理系統。
純水製造系統等之水處理系統係利用配管將用來進行水處理的各種裝置加以連結所構成。就該等裝置的例子而言，有離子交換裝置、逆滲透膜(RO膜)裝置、過濾裝置等。各裝置為了將性能(去除雜質的特性等)發揮到最大限度，有最佳的水溫範圍。另一方面，有時在使用點(use point)上，需要例如25℃、60℃、80℃等之各種溫度。又，於進行循環運轉的部位，由於隨著循環運轉而來自於泵浦的入熱等，將使循環水的溫度容易上升。如上述，水處理系統由於裝置的溫度要求、系統要求、及系統構成等之各種因素，而必須在系統內的各種部分進行溫度調整。
專利文獻1揭示有超純水製造裝置。其中，將從原水槽所供給的原水於脫氣槽或RO膜裝置加以處理，並送往後續步驟。由於RO膜裝置中之逆滲透膜的標準設計溫度為25℃，因此，為了將RO膜裝置入口點之處理水的溫度加以調整為此附近的溫度，於原水槽與脫氣槽之間設有數台的熱交換器。
專利文獻2揭示有將熱泵使用於水處理系統以進行熱交換的例子。熱泵係已知為能量效率高的熱交換系統。熱泵從外部熱源擷取熱能，並將所擷取的熱能供給至加熱對象部位，或者從冷卻對象部位擷取熱能，並將所擷取的熱能排放到外部。
【專利文獻1】日本特開2009-183800號公報
【專利文獻2】日本特開2002-16036號公報
【專利文獻3】日本特開2006-095479號公報
自以往，對於流通在水處理系統內的待處理水進行溫度調節時，一般會設置冷卻塔或鍋爐等設備。但是，此種系統構成在能量利用效率、甚或二氧化碳排出量等之環境負荷面，存在有以下的問題。
亦即，用來進行加熱及冷卻的能量係各別投入於加熱或冷卻對象部位。例如，使用鍋爐進行加熱時，利用所投入鍋爐的熱能量，製造出較加熱對象部位高溫的溫水或蒸氣，並將溫水或蒸氣所具有的熱能予以供給到加熱對象部位。使用冷卻塔進行冷卻時，則製造出較冷卻對象部位低溫的冷卻水，並從冷卻對象部位擷取熱能。又，進行溫度調整所需的全部能量係加熱及冷卻之各對象部位所需能量的總合。
水處理系統中，對於從冷卻對象部位所擷取的熱能，一般難以將其利用為供給到加熱對象部位的熱能。雖然有時也可利用熱交換器來實現此種處理，但是為此，必須冷卻對象部位為高溫側，而加熱對象部位為低溫側。而且，當高溫側與低溫側之間沒有相當的溫度差時，無法進行有效率的熱移動。於水處理系統的情形，多數部位會控制在接近常溫的溫度，沒有太大的溫度差；且冷卻對象部位為高溫側，而加熱對象部位為低溫側的關係，也並非必定成立。因此，可有效率地使用熱交換器的部位實屬有限。
熱泵則不同於熱交換器，可使熱能從低溫熱源移動到高溫熱源。但是，關於利用空氣熱等之外部熱源的熱泵，其性能會依外部溫度條件而大幅變動。例如，於從低溫空氣吸熱的情形，吸熱效率大為下降。如上述，利用空氣熱等之外部熱源的熱泵係容易因外部溫度受影響，而難以穩定地對水處理系統內的水溫進行控制。又，若使得熱泵有過剩的容量，雖可緩和因外部溫度條件變動所產生的影響，但是對成本有巨大的影響。
本發明係有鑑於此種課題所設計，其目的為：提供能量效率高且可進行穩定之溫度控制的水處理系統及水處理方法。
本發明之水處理系統具有：複數之裝置；及複數之配管區間，連接互相接鄰的複數裝置之間，且水流通於內部；與熱泵，以至少1條配管區間為吸熱配管區間，而從該吸熱配管區間吸熱，並以至少1條之其他配管區間為排熱配管區間，而將從該吸熱配管區間所吸收的熱能排出至該排熱配管區間。
熱泵可於吸熱對象部位擷取熱能，並使得該熱能移動到排熱對象部位。因此，於水處理系統內存在有須要吸熱(冷卻)的部位(吸熱配管區間)、與須要排熱(加熱)的部位(排熱配管區間)時，可使用熱泵來進行從吸熱配管區間往排熱配管區間的熱移動。如此一來，由於可將為了冷卻所廢棄的熱能利用於另一部位的加熱，因此能顯著提高能量效率。
又，吸熱配管區間與排熱配管區間分別為溫度調整部位的同時，也為穩定的熱源。亦即，如上述般地使用外部熱源來進行吸熱或排熱其中一項時，熱泵性能容易受到外部熱源之溫度變動所造成的影響。於利用外部空氣作為熱源的情形，當外氣溫度較低時，變得難以吸熱，而熱泵的性能降低。於使用地下水或海水作為熱源的情形，雖不會產生如空氣般的溫度變動，但是仍發生相同的問題。相對於此，本發明係使用水溫受控制之水處理系統內的配管區間來作為熱源(吸熱配管區間或排熱配管區間)，故幾乎不會產生熱源的溫度變動。因此，熱泵性能不易受外氣溫度或海水溫度等之外部環境所左右，而能夠穩定維持良好的熱泵性能。又，若使用以空氣為熱源的熱泵，當外氣溫度下降到0℃附近時，將必須進行去霜。又，若使用以地下水或海水為熱源的熱泵，將需要排水處理或腐蝕對策。相對於此，本發明也不會發生此種問題。
依本發明之其他實施態樣，提供使用水處理系統的水處理方法，該水處理系統具有複數之裝置、及連接互相接鄰之複數裝置間且水流通於內部的複數之配管區間。該方法包含如下之處理：利用熱泵，以至少1條配管區間為吸熱配管區間，而從吸熱配管區間吸熱，並以至少1條之其他配管區間為排熱配管區間，而將從吸熱配管區間所吸收的熱能排出至排熱配管區間。
如上述，依本發明，能夠提供能量效率高且可進行穩定之溫度控制的水處理系統及水處理方法。
(第1實施形態)
以下參照圖1～7，說明依本發明之水處理系統的第1實施形態。該等圖式係從構成水處理系統的各種裝置中，僅抽出與本實施形態有關連的部分而加以顯示。至於水處理系統的實際例子，請見後述。
圖1係顯示互相接鄰之第1與第2裝置1、2、及連接其等的第1配管區間(吸熱配管區間)11。於該等裝置1、2及配管區間11，流體(待處理水)以從第1裝置1朝第2裝置2的方式，往圖中的右向流通。同樣地，圖1也顯示互相接鄰之第3與第4裝置3、4、及連接其等的第2配管區間(排熱配管區間)12。於該等裝置3、4及配管區間12，同樣有流體(待處理水)以從第3裝置3朝第4裝置4的方式，往圖中的右向流通。至於第1~第4裝置1~4為何種裝置，均無所妨。
本實施形態係從第1配管區間11吸熱(以符號QC1表示)，並排熱到第2配管區間12(同樣以符號QH1表示)。此種狀況產生於例如下述情形：第1裝置1之出口點的水溫較第2裝置2之入口點的要求水溫為高，而必須將待處理水冷卻；且第3裝置3之出口點的水溫較第4裝置4之入口點的要求水溫為低，而必須將待處理水加熱。就其一例而言，如上述般，RO膜裝置之逆滲透膜的標準設計溫度為25℃，但是入口點的水溫較其為低時，必須於待處理水進入RO膜裝置前予以加熱。
為此目的，水處理系統設有熱泵21，用以從第1配管區間11(吸熱配管區間)吸熱，並排熱到第2配管區間12(排熱配管區間)。熱泵21係與第1配管區間11及第2配管區間12熱性連接。本實施形態中，熱泵21採用蒸氣壓縮式。具體而言，熱泵21包含：蒸發器22，用來使得氨、二氧化碳、氟龍類、或以R410A為首之氟龍替代品類等的冷媒蒸發；以及將冷媒壓縮的壓縮機23、使冷媒冷凝的冷凝器24、及使冷媒膨脹的膨脹閥25。該等要件22~25係以此順序配置於閉迴路26上。因此，冷媒一面於閉迴路26內進行循環，一面接受蒸發、壓縮、冷凝及膨脹的熱循環。詳言之，接鄰於蒸發器22而設有第1配管區間11，利用冷媒蒸發時的氣化熱，從流經第1配管區間11的流體擷取熱能(各圖中，波浪線顯示出進行熱交換的部位)。其後，已蒸發的冷媒由壓縮機23進行壓縮，而成為高溫高壓的氣相。接著，將冷媒輸送到冷凝器24，使其往周圍排放熱能而冷凝。又，接鄰於冷凝器24而設有第2配管區間12，將冷凝時所排放的冷凝熱供給到流經第2配管區間12的流體。再來，已冷凝的冷媒通過膨脹閥25而減壓冷卻。如此於熱泵21之一個循環的運轉間，從第1配管區間11進行吸熱，並往第2配管區間12進行排熱。
藉由使用熱泵21，能夠將從第1配管區間11所擷取之熱能的至少一部分供給到第2配管區間12。因此，不必將所擷取的熱能廢棄，也無須利用另外的裝置(鍋爐等)產生欲供給到第2配管區間12的熱能。而且，熱泵21的性能係數(以加熱或冷卻的能力為Q，並以取得該Q所消耗的功率為L時，定義為Q/L)一般在3~5附近，需要的電能量遠較所產生的熱能量為小。如上述，本實施形態之水處理裝置中，由於使得從第1配管區間11所擷取的熱能移動到第2配管區間12，因此不易產生熱能量的浪費。而且，由於採用該熱移動效率高的熱泵21，因此可實現較少的耗能。
又，另外設置鍋爐或冷卻塔以進行冷卻及加熱時，該等裝置一般設在遠離於須要進行溫度調整之部位的位置。其中，於需要燃料儲存設施等多種附帶設備的鍋爐，此種傾向特別強烈。因此，以配管移送冷水、溫水或蒸氣等時的熱傳遞損失大，若設置追加的加熱冷卻裝置等，容易在能量效率及成本面上變得不利。而且，鍋爐或冷卻塔一般還有需要能量大而環境負荷大的問題。藉由把熱泵21設置於第1配管區間11與第2配管區間12的中間附近，可將熱傳遞損失抑制在最小限度。
而且，熱泵21可無關於吸熱側及排熱側的溫度而進行熱移動。亦即，即便是吸熱側之水溫與排熱側之水溫大致相同的情形，或是排熱側之水溫較吸熱側之水溫為高的情形，也能進行熱移動。如上述，水處理系統不同於例如發電系統等，系統內不太會產生極端的溫度差，而難以有效地利用一般的熱交換器。因此，一般於冷卻時供給冷水等，而加熱時供給蒸氣等，係採用各別供給的方式。本發明中，由於使用熱泵21，因此不受限於第1配管區間11與第2配管區間12的溫度，可於其間進行必要的熱量移動。
就熱泵的利用形態而言，也可舉出使用空氣或外部水作為熱源的形態。使用空氣作為熱源時，若能從空氣吸熱，並將從空氣所擷取的熱能排放到第2配管區間12，可進行第2配管區間12的加熱。但是，當空氣變為低溫時，熱泵的吸熱效率降低，而熱泵能力(性能係數)下降。於是，假定於低空氣溫度下進行運轉時，將必須先將熱泵的容量加大。因此在空氣溫度高時，須要抑制性能來進行運轉。同樣的處理也適用於以熱泵進行冷卻的情形。此時，當外部氣溫高時，排熱效率降低，而熱泵能力(性能係數)下降。於是，同樣必須先將熱泵的容量加大。而且，於外氣溫度為0℃附近時，已被擷取熱能的空氣會冷卻到0℃以下，而使得與空氣進行熱交換的部位有結凍的可能性。因此，必須定期性地停止運轉來進行去霜，或者先另外設置用來去霜的設備等，在成本面或運用面上變得不利。
使用外部水(海水、地下水、污水等)作為熱源時，也會發生同樣的問題。於外部水的情形，溫度之變動不如空氣般大，尤其地下水的溫度相對上較為穩定，但仍會受到溫度變動的影響。使用外部水時，由於產生大量的排水，因此也可能需要大量設備或成本以進行其處理。作為污水加以排出時，亦將需要其費用。又，於需要大量外部水的情形，還會產生地點上的限制。而且，於使用海水的情形，將需要水垢對策、或是鹽害、腐蝕對策。
而且，如此使用外部熱源進行吸熱或排熱其中一者之熱泵的利用形態，廣義而言，與習知的鍋爐或冷卻塔並無差別。由於熱泵本身的效率高，因此相較於鍋爐或冷卻塔，可抑制電費等之運轉成本。相反地，也為了因應年負載變化，而存在著須使其具有符合尖峰負載之過大容量等的問題，於水處理系統的應用難謂切合實際。
相對於此，本實施形態中，熱移動係於熱源溫度穩定之水處理系統的內部進行，因此不易受外部環境的影響。但是如後述，於熱源在常溫範圍內且溫度變動有限的情形，使用空氣作為熱源亦有其效益。實際上，由於必要吸熱量與必要排熱量幾乎不會平衡，因此利用外部熱源來調整熱量的過與不足。但是，由於使外部熱源的利用僅止於最小限度，而盡可能於系統內部進行熱移動，因此相較於習知技術，可進行經濟且穩定的溫度控制。
圖2也顯示與圖1相同的系統。本實施形態中，在第1配管區間11與熱泵21之間設有第1中間迴路15，用以把來自第1配管區間11的吸熱傳達到熱泵21。同樣地，在第2配管區間12與熱泵21之間設有第2中間迴路16，用以把來自熱泵21的吸熱傳達到第2配管區間12。如此藉由設置中間迴路15、16，有時可緩和熱泵21之設置位置的限制。亦即，於熱泵21遠離第1配管區間11或第2配管區間12的情形，必須使該等配管區間11、12迴繞到熱泵21。一般而言，水處理系統中，由於設有膜裝置或離子交換裝置等多台之壓力損失大的裝置，因此抑制壓力損失的技術極為重要。圖2的例子中，只要第1及第2配管區間11、12分別以最短距離將第1裝置1與第2裝置2、第3裝置3與第4裝置4予以連結，且第1及第2配管區間11、12與熱泵21之間以壓力損失小的中間迴路15、16連接即可，因此可抑制水處理系統的壓力損失。而且，於熱泵21遠離第1配管區間11或第2配管區間12的情形，此優點特別顯著。雖省略圖示，第1中間迴路15與第2中間迴路16也可僅設置其中任一者，亦可依照所需，將各中間迴路15、16構成為二重、三重迴路。又，使用於中間迴路的介質並無特別限制，不必使用腐蝕性強的流體、或容易產生水垢的流體。若在中間迴路15、16填充CO2，則相較於填充水的情形，可有效率地搬運熱能。
圖3、4係顯示設計成從複數部位吸熱或排熱之水處理系統的實施形態。參照圖3，水處理系統具有設計成流體流通的下述部分：互相接鄰之第5與第6裝置5、6、連接其等的第3配管區間13(吸熱配管區間)、及設計成從第1與第3配管區間11、13吸熱的第1中間迴路15。參照圖4，水處理系統除了上述構成外，還包含有設計成流體流通的下述部分：互相接鄰之第7與第8裝置7、8、連接其等的第4配管區間14(排熱配管區間)、及設計成對第2及第4配管區間12、14進行排熱的第2中間迴路16。
如該等實施形態所示，不論是吸熱側或排熱側，進行熱交換的配管區間均不限於1處，也可設有複數處。亦即，吸熱配管區間與排熱配管區間也可為單數對單數、單數對複數、複數對單數、複數對複數的任一種組合。由於複數之配管區間隔著中間迴路而連接到1台熱泵21，因此可減少熱泵的台數。又，也可考量各個吸熱與排熱配管區間的位置關係或移動熱量等，而在水處理系統設置複數之中間迴路與複數之熱泵。
關於熱泵21的壓縮能力，一般而言，因應吸熱配管區間之吸熱量(冷卻)的必要壓縮能力CC、與因應排熱配管區間之排熱量(加熱)的必要壓縮能力CH二者不會一致，係配合任一者而決定。具體而言，可舉出下述4種形態。
(形態1)CH>CC，且配合排熱(加熱)側而將壓縮能力設為CH。此時，由於在吸熱配管區間的吸熱(冷卻)過度，因此對吸熱配管區間進行加熱；或者從吸熱配管區間擷取一部分熱能，並從系統外擷取其餘熱能(例如從周圍空氣擷取熱能，而將周圍空氣冷卻)，以使得在吸熱配管區間的吸熱(冷卻)不致過度。換言之，此技術也可謂係將過剩量的冷卻能量往系統外排放。
(形態2)CH>CC，且配合吸熱(冷卻)側而將壓縮能力設為CC。此時，由於在排熱配管區間的排熱(加熱)不足，因此以追加方式對排熱配管區間進行加熱。
(形態3)CH<CC，且配合排熱(加熱)側而將壓縮能力設為CH。此時，由於在吸熱配管區間的吸熱(冷卻)不足，因此以追加方式從吸熱配管區間進行除熱。
(形態4) CH<CC，且配合吸熱(冷卻)側而將壓縮能力設為CC。此時，由於在排熱配管區間的排熱(加熱)過度，因此從排熱配管區間進行除熱；或者將一部分熱能排出至排熱配管區間，並將其餘熱能排出系統外(例如對周圍空氣供給熱能，而將周圍空氣加熱)，以使得在排熱配管區間的排熱(加熱)不致過度。換言之，此技術也可謂係將過剩量的加熱能量往系統外排放。
如上述，不論選擇何種形態，均必須對吸熱配管區間或排熱配管區間任一者進行除熱或加熱，或者與水處理系統的系統外進行熱交換。在此，就該等形態，參照圖5、6來對於排熱配管區間之排熱(加熱)不足的形態2、及吸熱配管區間之吸熱(冷卻)過度的形態1進行說明。
圖5之實施形態中，為了將從熱泵21往第2配管間12之排熱(加熱)的不足量予以補足，設有用來對第2配管間12進行加熱的第2熱泵27。第2熱泵27的基本構成與熱泵21相同，但其壓縮能力依排熱量而適當設定。本實施形態中，第2熱泵27使用作加熱器。熱泵21從第1配管區間11擷取熱量QC1，並將熱量QH1排放到第2配管區間12。在此，熱量QC1為壓縮能力CC與吸熱時之性能係數COPC的乘積，而熱量QH1為熱量QC1加上壓縮機之壓縮功W而得之值，也就是形成QC1=CC×COPC、QH1=QC1+W，且排熱時之性能係數COPH=QH1/W=QC1/W+1=COPC+1的關係。亦即，就原理而言，熱量QH1相較於熱量QC1，增加恰如壓縮機之壓縮功W的量，而COPH相較於COPC僅增大1。第2熱泵27將施加到第2配管間12之熱量QH1與熱量QC1二者之差值的熱量Q2予以供給到第2配管間12。又，由於第2熱泵27的吸熱側未與水處理系統連接，因此從大氣中擷取出熱量Q2(將大氣冷卻)。
圖6之實施形態中，為了對於熱泵21從第1配管區間11的過度吸熱進行補償，熱泵21具備水熱交換部21a及空氣熱交換部21b。熱泵21以水熱交換部21a從第1配管區間11(內部的流通水)擷取熱量QC1，並將熱量QH1排放到第2配管間12。其中，供給到第2配管間12的熱量QH1係與所希望之熱量一致。空氣熱交換部21b從周圍空氣擷取了熱量QC1與由第1配管區間11擷取之吸熱量二者之差值的熱量Q2，並供給到第2配管間12。換言之，熱泵21從第1配管區間11與大氣擷取熱能。由於本實施形態不需要第2熱泵27，因此就成本觀點而言，其有利之處較圖5的實施形態為多。
熱泵21除了蒸氣壓縮式外，也可採用熱電子式。圖7係顯示使用熱電子式熱泵21’的實施形態。同圖中，除了將圖1所示之蒸氣壓縮式熱泵21替換為熱電子式熱泵21’外，其他均與圖1相同，因此熱泵21’以外的說明請參上述說明。熱電子式熱泵21’為應用所謂熱電元件(帕耳帖元件)之原理的熱泵。基板34、35上所設有的p型半導體29與n型半導體30係透過電極33加以連接成一列。當使得電流流到pn接合部時，會沿著電流方向於n型轉p型的接合部分31發生吸熱現象，而於p型轉n型的接合部分32發生散熱現象。p型半導體29與n型半導體30配置成：n型轉p型的接合部分31為第1配管區間11側，而p型轉n型的接合部分32為第2配管區間12側。圖7中顯示3個p型半導體29及3個n型半導體30，但也可交錯配置更多的p型及n型半導體。又，由於熱電子式熱泵21’的構造簡單，且沒有機械式作動的部分，因此靜音性優異。另外，熱電子式熱泵21’尤其較佳係作為小型熱泵來使用。
另外，雖省略圖示，也可使用化學式、吸附式或吸收式的熱泵。例如，化學式熱泵具備：填充有氯化鈣、氧化鈣等之水合物的反應室、及透過連通管而與反應室連接的冷凝室。第1配管區間11位在接鄰於反應室的位置，而第2配管區間12位在接鄰於冷凝室的位置。反應室所填充有之氯化鈣等的水合物從第1配管區間11吸熱，以使水合物的水分子變成水蒸氣而從水合物脫離，並移動到冷凝室。移動至冷凝室的水蒸氣會冷凝而液化，並排熱到位於接鄰位置的第2配管區間12。
其次，針對應用以上所述熱泵21之水處理的具體例子進行說明。應用本發明的水處理系統可由超純水製造裝置、排水處理裝置、排水回收裝置等之各種裝置(單元)構成。但是，該等裝置的構成依純水的要求水質、原水或排水的水質等而各不相同，故請留意以下所示的例子到底仍係一例。圖8A～10B所示的例子可與依本發明之全部實施形態的水處理系統進行組合。
圖8A係顯示水處理系統中之超純水製造裝置的概略構成之一例。雖然原水的溫度會依設置位置或季節而不同，但在此假定為15℃。於製造純水時，將原水通到除濁膜108以去除懸濁物等，進一步使其通過活性炭塔109後，於加熱點105進行加熱，再輸送到RO膜裝置110。進行加熱的原因，乃由於RO膜裝置110所使用之逆滲透膜的標準設計溫度為25℃。25℃的標準設計溫度係從確保透水量、防止鹽類附著等之觀點所設定。於RO膜裝置110之出口的水溫較佳係設定為25℃左右到較其稍低之23℃左右間的範圍。依原水溫度的不同，有時不需要此加熱步驟。對於從RO膜裝置110所流出的原水，於離子交換裝置111加以去除離子成分，並儲存到初級純水槽112。為進行離子交換裝置111所使用樹脂的再生，在離子交換裝置111設有化學藥品供給線，於加熱點127將鹼性化學藥液加熱，並供給到離子交換裝置111，再於冷卻點128將鹼性化學藥液的廢液加以冷卻後，於中和槽113使其與酸性廢液中和。進行中和後，並且依照所需，將廢液於中和槽113加以冷卻。
對於初級純水槽112所儲存的純水，使其通過紫外線氧化裝置114、筒式高純化器裝置115(填充有混合床離子交換樹脂的非再生型離子交換單元)、及超過濾膜(UF膜)裝置116，再於各使用點117進行使用。至於未使用的純水，使其通過循環迴路118，而回收到初級純水槽112，進一步繼續循環運轉。此時，循環中之純水的溫度因為來自未圖示之泵浦的入熱等而上升，於是依使用點117的溫度要求而將純水冷卻。本例中，在紫外線氧化裝置114的入口側設有冷卻點119。紫外線氧化裝置114之入口側的水溫較佳係設為20～30℃左右。另一方面，依使用目的之不同，有時也需要60～80℃左右的高溫超純水。本例中，從純水槽112分支出高溫超純水供給線120，使純水於加熱點121升溫後，通過紫外線氧化裝置122、筒式高純化器裝置123及超過濾膜裝置124，再輸送到使用點125。至於未使用的高溫超純水，在其回到初級純水槽112之前於冷卻點126進行冷卻。又，由於筒式高純化器裝置123內的離子交換樹脂不耐高溫，因此更佳係在筒式高純化器裝置123與超過濾膜裝置124之間設置加熱點121’，以取代加熱點121。
圖8B～8E係顯示各種排水處理裝置的例子。排水動作可以是水處理系統內所產生者，也可以是水處理系統外所產生者。又，經處理的排水可直接排放到水處理系統外，也可使用圖8A所示之超純水製造裝置予以再利用(圖中之※記號)。
圖8B係顯示對排水進行嫌氣性處理及好氣性處理的過程。嫌氣性處理與好氣性處理分別為使用嫌氣性微生物與好氣性微生物的排水處理。但是本例中，由於嫌氣性處理(甲烷發酵)的最佳溫度為36～38℃(中溫發酵)及53～55℃(高溫發酵)，係屬較高的溫度，因此必須事先加溫。於中溫發酵的情形，也可設定為30～35℃的範圍。另一方面，由於好氣性處理的適當溫度為30℃左右，因此必須將已結束嫌氣性處理的排水進行冷卻。又，圖8C係顯示只進行好氣性處理的例子，在此將排水加溫到好氣性處理的最佳溫度，即20～30℃左右。
圖8D係顯示對排水進行氣提處理的過程。所謂氣提處理，係對於游離氨吹入蒸氣或空氣以將游離氨從排水中去除的處理。由於此處理較佳係以較高溫供給排水，因此在氣提裝置的入口側設有加熱點。又，氨氣提處理的pH越高，效率越好，其最佳溫度為20～35℃左右。
於以上所說明的嫌氣性處理、好氣性處理及氣提處理結束後，不須進行排水的溫度調整。但是，為了取得其他加熱點所需要的熱量，可依所需，而從已經過上述處理的排水進行吸熱。因此，在該等裝置的出口側設有冷卻點，作為可進行吸熱的點。反之，也可依所需，利用該等點作為以熱泵所吸收之熱能的排放目的地。
圖8E係顯示從使用超純水之系統所回收排水的處理系統。就可使用的排水而言，可舉出例如半導體製造時之晶圓清洗所使用的純水等較為乾淨者。首先，在排水中混合過氧化氫後，將該排水輸送到紫外線氧化裝置101，主要去除排水中的總有機碳(TOC,total organic carbon)成分。接著，將排水於冷卻點102加以冷卻後，於活性炭塔103去除有機物或臭氣成分，再輸送到離子交換裝置104。於紫外線氧化裝置101中，有時排水會滯留數小時，而溫度大幅上升。因此，在紫外線氧化裝置101的排出口側設有冷卻點102。
圖9係顯示從以上說明的裝置中，將圖8A所說明之純水製造裝置、與圖8E所說明之排水處理系統構成為一個水處理系統100的例子。關於其中的各個要件，請參照上述說明。
圖10A、10B係顯示在維修水處理系統時進行熱水殺菌之情形的過程。在此顯示如下之系統的例子：該系統將處理水軟化(去除鈣離子或鎂離子)，並進行活性炭處理以作成原水，再將該原水通到RO膜裝置、離子交換裝置(電氣式去離子水製造裝置(EDI))後，進行過濾處理及紫外線氧化。圖10A為對於活性炭及RO膜進行熱水殺菌之情形的例子，係將平時從管線隔離的熱水源連接到管線，並以虛線所示之迴路從熱水源供給熱水，以對於RO膜裝置及活性炭塔進行熱水殺菌。當處理結束時，將熱水冷卻並加以排出。圖10B為對於EDI、過濾及紫外線氧化裝置進行熱水殺菌之情形的例子，係將平時從管線隔離的熱水源(加熱熱交換器)連接到管線，並以虛線所示之迴路從熱水源供給熱水，以對EDI進行熱水殺菌。當處理結束時，將熱水冷卻並加以排出。由於進行熱殺菌後的吹洩水(流往冷卻熱交換器的流入水)為高溫水，因此可使用作熱泵的熱源。
圖8A~10B中，以粗體線顯示排熱配管區間與吸熱配管區間。但是，如以上所說明，水處理系統於正常運轉時，不論是否係進行維修時，均存在有各種排熱配管區間與吸熱配管區間。
接著，對於依以上所說明之第1實施形態的水處理系統，進一步以實施例進行詳細說明。圖11A~11C係將圖9之A部分切割而加以顯示的示意圖。圖11A係顯示依照習知技術，利用各別的裝置(例如熱交換器)對於排熱配管區間與吸熱配管區間進行加熱冷卻的情形。以下之說明中，將流經排熱配管區間之流體的流量設為100t/h(噸/小時)，加熱前的水溫設為288K，加熱後的溫度設為298K；流經吸熱配管區間之流體的流量設為100t/h(噸/小時)，冷卻前的水溫設為303K，冷卻後的溫度設為298K。又，水的比熱設定為4.2J/g‧K。
若以上述條件求算出必要能量，於排熱配管區間的必要能量約為1.17×103kW，於吸熱配管區間的必要能量約為5.8×102kW， 合計約需要1.8×103kW的能量。
圖11B、11C係顯示依照本實施形態，利用熱泵從吸熱配管區間吸熱以對排熱配管區間排熱的情形，且分別對應於圖5、6。圖11B形成如下之構成：以吸熱側的必要除熱量來決定熱泵21(圖中表記為HP1)之壓縮機的容量，並利用第2熱泵27(圖中表記為HP2)將排熱側所不足的熱量補足。圖11C則形成如下之構成：以排熱側的必要熱量來決定熱泵21的容量，並於吸熱側從大氣吸取一部分熱能。在此，關於熱泵21、27在水溫15℃~25℃之範圍內的性能係數，係加熱時設為5，冷卻時設為4。
於圖11B的情形(實施例1)，用來取得吸熱側之必要除熱量(約5.8×102kW)的必要壓縮能力約為1.46×102kW。若以此壓縮能力，會於排熱側取得約7.3×102kW的排熱量。此與排熱側之實際必要排熱量(約1.17×103kW)的差異量即約4.4×102kW，係利用第2熱泵27予以補足。第2熱泵的必要壓縮能力約為0.88×102kW，合計約需要2.3×102kW的電能量。此為圖11A所示比較例(習知例)的1/7。
同樣地，於圖11C的情形(實施例2)，用來取得排熱側之必要排熱量(約1.17×103kW)的必要壓縮能力約為2.3×102kW。若以此壓縮能力，會對吸熱側進行必要除熱量(約5.8×102kW)以上的除熱，但是將剩餘量使用於大氣冷卻。因此，必要電能量與圖11B的情形相同，亦約為2.3×102kW。
又，就參考例而言，於圖11A的情形，使用熱泵進行加熱及冷卻時，利用各別的熱泵來提供加熱側之約1.17×103kW的必要加熱量、與冷卻側之約5.8×102kW的必要除熱量。由於加熱側之熱泵的必要壓縮能力約為2.3×102kW，而冷卻側之熱泵的必要壓縮能力約為1.5×102kW，於是合計約需要3.8×102kW的電能量。因 此，雖然較比較例為有利，但相較於實施例，其結果仍是多60%以上的消耗能量。在此，將以上說明總結而顯示於表1。
(第2實施形態)
以往，一般將熱泵的熱循環設計成高溫狀態(冷凝時)與低溫狀態(蒸發時)的溫度差取較大值。其原因為：以往之水加溫用熱泵的用途在於替代鍋爐，而將其設計成與鍋爐同樣地排出高溫水。
但是，一般而言，於水處理系統中，多將流通於內部之水的溫度維持在常溫附近，並不會設定於極端高溫或低溫。若是加溫的情形，多將溫度控制在20~35℃。
而且，當冷媒的溫度差較大時，必須增加壓縮機的壓縮功，此直接造成運轉成本的增加。而且，當冷媒的溫度差較大時，來自熱泵內部的散熱損失也變大。因此，冷媒的溫度差較佳為必要的最小限度。
第2實施形態係有鑒於此種課題，提供能量效率高且可進行穩定之溫度控制的水處理系統及水處理方法。
本實施形態中，使用蒸氣壓縮式熱泵作為熱泵21。本實施形態係於圖1~6所示之第1實施形態的各例，將第2配管區間12(排熱配管區間)在熱泵21之出口側的溫度、及第1配管區間11(吸熱配管區間)在熱泵21之入口側的溫度，加以控制在上述溫度範圍。亦即本實施形態中，第2配管區間12係設計成在熱泵之出口側(一般係第2配管區間12中之與蒸氣壓縮式熱泵進行熱交換的部位131之出口側)的水溫為20~35℃。當使得熱泵於此種溫度條件下作動時，能量效率會飛躍式地提高。
圖12係顯示蒸氣壓縮式熱泵之熱循環的莫利爾線圖。如上述，蒸氣壓縮式熱泵中，循環於內部的冷媒接受蒸發、壓縮、冷凝及膨脹的熱循環。具體而言，於點A到點B的區間，冷媒與較其高溫的流體進行熱交換(冷媒被加熱，高溫流體被冷卻)而蒸發。於點B到點C的區間，冷媒被壓縮機進行壓縮，而溫度與壓力上升。於點C到點D的區間，冷媒與較其低溫的流體進行熱交換(冷媒被冷卻，低溫流體被加熱)而冷凝。於點D到點A的區間，冷媒一面通過膨脹閥，一面膨脹而減壓。冷媒係於點A到點B的區間從外部流體擷取熱能QC(冷卻步驟)，於點B到點C的區間接受壓縮機所進行的壓縮功W，並於點C到點D的區間往外部流體供給熱能QH(加熱步驟)。加熱時的性能係數為QH/W，冷卻時的性能係數為QC/W。因此W越小，性能係數越增加，且能量效率越提高。
循環ABCD對應於冷凝溫度與蒸發溫度。相對於此，循環ABC’D’對應於以往一般之較高的冷凝溫度(蒸發溫度固定)，QH增加到QH’，但壓縮功W也增加到W’。如圖清楚所示，由於QH/W≧QH’/W’，因此當冷凝溫度提高時，加熱時的性能係數下降。 同樣地，由於QC/W≧QC/W’，因此當冷凝溫度提高時，冷卻時的性能係數下降。
如以上說明，欲提高性能係數，盡可能使冷凝溫度與蒸發溫度的差異縮小，實有其效益。再者，於水處理系統中，水的溫度不會在系統內大幅變動，而僅於至多和常溫附近溫度相差數十度的範圍內變動。於是，藉由將溫度控制對象之水的目標水溫設定在常溫附近，也可抑制冷媒之冷凝溫度與蒸發溫度的差異。對於水處理系統中的加溫處(例如RO膜裝置)，一般多將其溫度控制在20~35℃左右的範圍。因此，若將特定部位的水溫調整成20~35℃左右，即可抑制冷凝溫度與蒸發溫度的差異，而得以進行能量效率極高的運轉。
針對此點加以補充如下。於一般的水加溫或熱水供給用蒸氣壓縮式熱泵中，熱源大致區分為水與空氣。熱源為水時，主要以冷水為對象；熱源為空氣時，以外氣為對象。水的情形自不待言，即便是外氣的情形，也有內含水分在0℃附近結凍之虞。因此，冷凝溫度會較0℃為高，以致無法實際上使線AB沿縱軸方向而往下方向移動。相對於此，線CD(C’D’)的位置係依壓縮機的壓縮功而定。藉由將第2配管區間12在蒸氣壓縮式熱泵之出口側的水溫設定得較習知技術為低，可使冷凝溫度降低，結果便能減少壓縮機的壓縮功。藉此，可將熱泵的性能係數提高，而提升運轉效率。
當將吸熱配管區間11在熱泵21之入口側(一般係第1配管區間11中之與蒸氣壓縮式熱泵進行熱交換的部位132之入口側)的溫度設定為20~35℃時，熱泵21之冷凝溫度與蒸發溫度的差異有時會變小，可進一步提高能量效率。
如上述，無論是圖1~6所示的任一實施形態，以第2配管區間12(或14)為溫度控制對象配管時，均只要將第2配管區間12(或 14)中之與蒸氣壓縮式熱泵進行熱交換的部位131之出口側水溫加以設定為20~35℃即可。
以往，即便是設置中間迴路的情形，使用於中間迴路的介質多變成高溫，中間迴路的散熱損失大。但是，本實施形態中，由於蒸氣壓縮式熱泵之出口側的溫度為20~35℃的低溫，因此介質的溫度也可抑制得較低，能夠抑制散熱損失。
接著，對於依以上所說明之第2實施形態的水處理系統，進一步以實施例進行詳細說明。如圖13所示，利用具有輸出為1.5kW之壓縮機的蒸氣壓縮式熱泵，將流經第2配管區間12的水加熱成在蒸氣壓縮式熱泵之出口側的溫度為20~35℃。本實施例中，未設有裝置1、2，而以空氣為熱源。加熱對象水之熱泵入口側的水溫為21℃，周圍的空氣溫度為23℃。藉由改變該加熱對象水的流量，以改變熱泵的出口側水溫。此時，各流量的出口側水溫、消耗能量及性能係數(COP)如下。
習知的熱泵中，多將加熱對象水之熱泵出口側的水溫設定得較高。相對於此，當把加熱對象水之熱泵出口側的水溫設定得較低時，COP顯著獲得改善。若在20~35℃的溫度範圍內，可得到 特別高的COP。此可認為係由於冷凝溫度與蒸發溫度的差異已變小。
(第3實施形態)
自以往，對於水處理系統內所流通的待處理水等進行溫度調整時，一般會設置冷卻塔或鍋爐等設備。例如，使用鍋爐進行加熱時，利用所投入鍋爐的熱量，製造出較加熱對象部位高溫的溫水或蒸氣，將熱介質即溫水或蒸氣所具有的熱能予以供給到加熱對象部位。使用冷卻塔進行冷卻時，則製造出較冷卻對象部位低溫的冷卻水，從冷卻對象部位擷取熱能。
於水處理系統的情形，將多數部位控制在接近常溫的溫度，例如以鍋爐所製得之溫水或蒸氣的溫度遠較水處理系統內的水溫為高。因此，以配管輸送溫水或蒸氣時，可能產生大量的散熱損失。
熱泵則不同於鍋爐等，無須將熱介質加熱到過度的高溫，因此作為水處理系統的溫度調整機構，實有其效益。又，相較於鍋爐等，熱泵的能量效率高，也容易抑制消耗電力。但是，水處理系統內的水溫會由於例如一天晝夜間之溫度變化等各種原因，而有所變動。對於此點，必須將水處理系統內的各種裝置構成為在最佳水溫範圍內進行作動，利用熱泵來適當因應溫度條件的變動。至於使用點所要求的溫度範圍，也依照使用用途而加以嚴密地管理。若使得熱泵有過剩的容量(壓縮容量)，雖可緩和因溫度條件變動所產生的影響，但是對成本有巨大的影響。
第3~第6實施形態中，提供容易抑制熱泵容量增加的水處理系統、及使用該系統的水處理方法。
參照圖14A，水處理系統201a具有：將互相接鄰之複數裝置 D1、D2連接的第1配管區間202(吸熱配管區間)、與第1配管區間202之一部分熱性連接的熱泵203、第1熱儲存機構204、及第1分流管205。第1配管區間202為水處理系統內之須要冷卻的任意配管區間。第1配管區間202通常設計成水流通其間，但也可設計成含有水以外之液體或氣體的任意流體流通其間。
水處理系統201a還具有：將互相接鄰之複數裝置D3、D4連接的第2配管區間222(排熱配管區間)、第2熱儲存機構224、及第2分流管225。第2配管區間222也設計成水流通其間。熱泵203於第1配管區間202的連接部206與第1配管區間202熱性連接，可與流經第1配管區間202的水之間進行熱量的授受。又，熱泵203也與第2配管區間222的一部分於連接部226熱性連接，可與流經第2配管區間222的水之間進行熱量的授受。因此，可透過熱泵203，於第1配管區間202與第2配管區間222之間進行熱量的授受。
本實施形態中，熱泵203採用蒸氣壓縮式。圖14B係圖14A所示之熱泵203的部分詳細圖。熱泵203包含：蒸發器203a，用來使得氨、二氧化碳、氟龍類、或以R410A為首之氟龍替代品類等的冷媒蒸發；以及將冷媒壓縮的壓縮機203b、使冷媒冷凝的冷凝器203c、及使冷媒膨脹的膨脹閥203d。該等要件係以此順序配置於閉迴路203e上。冷媒一面於閉迴路203e內進行循環，一面接受蒸發、壓縮、冷凝及膨脹的熱循環。詳言之，蒸發器203a於連接部206與第1配管區間202熱性連接，利用冷媒蒸發時的氣化熱，從流經第1配管區間202的水擷取熱能QC。其後，已蒸發的冷媒由壓縮機203b進行壓縮，而成為高溫高壓的氣相。接著，將冷媒輸送到冷凝器203c。冷凝器203c於連接部226與第2配管區間222熱性連接，將冷凝時所排放的冷凝熱QH供給到流經第2配管區間222的水。再來，已冷凝的冷媒通過膨脹閥203d而減壓冷卻。如此於熱泵203之一個循環的運轉間，進行第1配管區間 202的冷卻與第2配管區間222的加熱。
熱泵203除了蒸氣壓縮式外，也可使用熱電子式、化學式、吸附式或吸收式的熱泵。
第1熱儲存機構204設置於第1配管區間202中之比起與熱泵203的連接部206為下游側，用來暫時儲存已冷卻之水的至少一部分。作為第1熱儲存機構204，可使用一般的儲存槽。在第1熱儲存機構204的下游側，設有第1流量調整機構211。作為第1流量調整機構211，可使用一般的流量調整閥。
第1分流管205於連接部206的上游側從第1配管區間202分支，並於第1熱儲存機構204的下游側與第1配管區間202合流。在分歧部設有三方閥208，可對於流到第1配管區間202與第1分流管205之水的流量比進行調整。又，也可在第1分流管205與第1配管區間202的合流部設置三方閥，以取代第1流量調整機構211。
於第1配管區間202中之比起與第1分流管205的合流部為下游側，設有第1溫度感測器209。
第1控制部210依第1溫度感測器209所測定之水的溫度T2，調整三方閥208的開度，而對於流入第1分流管205之水的流量進行控制，並且調整第1流量調整機構211，而對於從第1熱儲存機構204流出之水的流量進行控制。
第2熱儲存機構224設置於第2配管區間222中之比起與熱泵203的連接部226為下游側，用來暫時儲存已加熱之水的至少一部分。第2熱儲存機構224與第1熱儲存機構204相同，可使用一般的儲存槽。在第2熱儲存機構224的下游側，設有第2流 量調整機構231。作為第2流量調整機構231，可使用一般的流量調整閥。
第2分流管225於連接部226的上游側從第2配管區間222分支，並於第2熱儲存機構224的下游側與第2配管區間222合流。在分歧部設有三方閥228，可對於流到第2配管區間222與第2分流管225之水的流量比進行調整。又，也可在第2分流管225與第2配管區間222的合流部設置三方閥，以取代第2流量調整機構231。
於第2配管區間222中之比起與第2分流管225的合流部為下游側，設有第2溫度感測器229。
第2控制部230依第2溫度感測器229所測定之水的溫度T2’，而對於流入第2分流管225之水的流量、及從第2熱儲存機構224流出之水的流量進行控制。又，第2控制部230可構成為與第1控制部210共通的控制部。
其次，針對以上所述之水處理系統201a的作動進行說明。在此，作為其簡單實例，舉出如下之情形：溫度T1’的水以固定流量流入第2配管區間222，於三方閥228分支成第2配管區間222與第2分流管225，然後合流而供給作溫度T2’的溫水。其中，將溫度T2’控制為達到一定的目標溫度，相對於此，將溫度T1’假定為隨著時間經過而變動。又，將從熱泵203所接受的供給熱量QH設為固定，至於水處理系統201a內的熱交換效率或第2熱儲存機構224的散熱則予以忽略。
首先，就初期狀態而言，先將三方閥228調整成流入第2配管區間222與第2分流管225的比率成為既定值。在此，為求簡單化，假定為完全未流入第2分流管225。又，先將第2熱儲存機 構224之第2流量調整機構231設定為不進行流量調整的狀態，亦即水的全量直接通過第2熱儲存機構224的狀態。然後，將熱泵203啟動，以溫度T1’供給水流，並利用第2溫度感測器229對於出口側之水的溫度T2’進行連續測定。
於溫度T2’超過目標溫度的情形，進行以下操作。首先，調整三方閥228，使水流的一部分流入第2分流管225。但是若僅止於此，只是流經第2配管區間222之水的溫度上升，再與流經第2分流管225的水合流而回到溫度T2’，故溫度T2’不變。因此，利用第2熱儲存機構224之出口側所設有的第2流量調整機構231，縮減第2熱儲存機構224之出口側的流量，使得流經第2流量調整機構231的水、與流經第2分流管225的水混合。藉此，可得到與所供給至合流水之總熱量減少者相同的效果，能使溫度T2’降低，且將溫度T2’控制為目標溫度。進行以上操作的結果，係於第2熱儲存機構224儲存溫水即熱量。
接著，對於溫度T2’從目標溫度下降的情形進行探討。於此情形，由於用來將溫度T2’維持在目標溫度所需的熱量不足，因此控制第2流量調整機構231，而使得從第2熱儲存機構224流出的流量增加。途中，溫度T2’回復到目標溫度時，繼續維持此狀態；溫度T2’未達到目標溫度時，則進一步使得從第2熱儲存機構224流出的流量增加。此時，會發生第2熱儲存機構224之儲存量減少的情形。此意味著將第2熱儲存機構224所儲存的熱量放出，而補足不足部分的熱量。如此可將從熱泵203接受之供給熱量QH以上的熱量供給至水流，以將溫度T2’控制為目標溫度。
圖15A、15B係示意地顯示以上所說明的事項。圖15A顯示出時間與溫度T1’的關係，圖15B顯示出時間與第2熱儲存機構224內之溫水儲存量的關係。於溫度T1’較高的情形，由於產生剩餘的加熱量，因此儲存於第2熱儲存機構224之溫水的量增加(即 儲存熱量)。亦即，第2熱儲存機構224能將熱泵203與第2配管區間222之間可進行熱交換的熱量之一部分加以暫時儲存，而且依溫度T1’的不同，也會有將可進行熱交換的全部熱量暫時儲存的情形。當溫度T1’變低時，由於加熱量不足，因此儲存於第2熱儲存機構224之溫水的量減少(即消耗熱量)。
對於第1配管區間202的溫度T2，也可進行同樣的控制。入口側的溫度T1較低時，將因冷卻而溫度下降之水的一部分儲存於第1熱儲存機構204；溫度T1較高時，則排放出第1熱儲存機構204所儲存的低溫水，以將水冷卻到所希望之溫度。第1熱儲存機構204能將熱泵203與第1配管區間202之間可進行熱交換的熱量之至少一部分(即一部分或全部)加以暫時儲存。第1熱儲存機構204所實際儲存者為冷水，該冷水可從流經第1配管區間202的水擷取熱量。因此，第1熱儲存機構204可謂係儲存有用來進行冷卻的熱量。
如本實施形態般，將在水處理系統內從一條配管區間吸熱並以該熱能將其他配管區間加熱的方式，加以與熱儲存機構進行組合，藉此可大幅提高能量效率。針對此點，參照圖16A~16F說明如下。
圖16A中，左側係顯示須要加熱之配管區間的必要加熱熱量，右側係顯示須要冷卻之配管區間的必要吸熱熱量。為求簡單化，必要加熱熱量隨著時間而變動，必要吸熱熱量則設為固定而不隨時間變化。就水處理系統中之必要加熱熱量變動的原因而言，可舉出原水溫度在晝夜間的變動等。
圖16B係顯示配合必要加熱熱量之最低值而構成熱泵203的情形。由於從冷卻對象擷取熱量QC，並利用熱泵加以移送，而對加熱對象供給熱量QH，因此相較於個別進行冷卻及加熱的情形， 能量效率提高。但是此例中，由於吸熱熱量QC較必要吸熱熱量為小，因此必須如圖16C所示般，以其他冷卻機構將不足量的吸熱熱量QC’補足。同樣地，不足量的加熱熱量QH’也必須用其他加熱機構加以補足。
圖16D係顯示配合必要加熱熱量之平均值而構成熱泵203的情形。本例中，由於以熱泵203移送的熱量增加，因此相較於圖16B所示的例子，能量效率更加提高。但是此例中，由於吸熱熱量QC仍然較必要吸熱熱量為小，因此必須如圖16E所示般，以其他冷卻機構將不足量的吸熱熱量QC”補足。同樣地，不足量的加熱熱量QH”也必須用其他加熱機構加以補足。而且，過剩的加熱熱量QH'''還必須予以廢棄，而成為能量效率下降的原因。
圖16F係顯示於儲存圖16D之例中所廢棄的過剩加熱熱量QH'''，並以過剩加熱熱量QH'''將不足量之加熱熱量QH”補足的例子。此例係顯示過剩加熱熱量QH'''與不足量之加熱熱量QH”一致的理想情形，無須併用其他加熱機構以進行加熱。但是，即使假定兩者不一致，也可將過剩加熱熱量QH'''的至少一部分利用作不足量之加熱熱量QH”的至少一部分，因此能量效率得以提高。雖然吸熱熱量QC”必須以其他冷卻機構補足，但是就整體而言，能量的利用效率最高，使能量效率得以大幅提高。
(第4實施形態)
參照圖17，第4實施形態的水處理系統201b係除了第3實施形態以外還具有第1返流管215，用來使得水從第1熱儲存機構204返流到：位於連接部206之上游側，且較第1分流管205之分歧部為下游側的第1配管區間202。第1返流管215係與第1配管區間202一同構成循環迴路。於該循環迴路中，可經常以熱泵203進行吸熱。第1熱儲存機構204所儲存的冷水有時因為與周圍進行熱交換而溫度上升。於熱泵203之冷卻能力有餘裕的情形，可 對於第1熱儲存機構204所儲存的水進行再冷卻，藉以維持剩餘的冷卻能力。
至於第2熱儲存機構224，也可設置同樣的返流管。參照圖17，水處理系統201b設有第2返流管235，用來使得水返流到：位於第2配管區間222的連接部226之上游側，且較第2分流管225之分歧部為下游側的第2配管區間222。第2熱儲存機構224所儲存的溫水有時因為與周圍進行熱交換而溫度下降。因此，可利用熱泵203對於因第2返流管235而溫度下降的水進行再加熱，藉以維持第2熱儲存機構224所儲存之剩餘的熱容量。
第2熱儲存機構224中，流往第2返流管235的流出部L較佳係位於較流自第2配管區間222的流入部H為下方。尤其，流自第2配管區間222的流入部H較佳係設於第2熱儲存機構224的最上部，而流往第2返流管235的流出部L較佳係設於第2熱儲存機構224的底部。於第2熱儲存機構224儲存有水的狀態下，當開始進行熱泵203的運轉時，由熱泵203所加熱的溫水從位於上側的流入部H流入第2熱儲存機構224，因此第2熱儲存機構224所儲存之較其低溫的水移動到下部。由於在第2熱儲存機構224短暫地產生高溫水與低溫水二者成層化的狀態，因此可將低溫水有效率地從第2熱儲存機構224供給到熱泵203，而提高加熱效率。
(第5實施形態)
第5實施形態與第3、4實施形態相同，應用於從一條配管區間吸熱並以該熱能將其他配管區間加熱的情形，但是就設有中間迴路而言，則不同於該等實施形態。參照圖18，水處理系統201c與第1實施形態相同，具有設計成水流通其間的第1配管區間202、與熱泵203。本實施形態中，水處理系統201c還具有第1中間迴路212。第1中間迴路212係與第1配管區間202的一部分及 熱泵203分別於連接部206、216熱性連接。第1中間迴路212設計成第1熱介質流通其間，該第1熱介質用來於流經第1配管區間202的水與熱泵203之間進行熱量的授受。又，第1熱介質並無特別限制，不必使用腐蝕性強的流體、或容易產生水垢的流體。若能在第1中間迴路212填充CO2，即相較於填充水的情形，可有效率地搬運熱能。
水處理系統201c具有第1中間迴路分流管214，其於三方閥218從第1中間迴路212分支，並於下游與第1中間迴路212合流。具體而言，第1中間迴路分流管214沿著第1熱介質的流動方向，而於熱泵203側之連接部216的下游側從第1中間迴路212分支，並於第1配管區間202側之連接部206的上游側與第1中間迴路212合流。在第1中間迴路分流管214設有第3熱儲存機構213，用來將流經第1中間迴路212之第1熱介質的至少一部分加以暫時儲存。在第3熱儲存機構213之沿著第1熱介質流動方向的下游側，設有第1流量調整機構211。
又，於第1配管區間202中之比起與第1中間迴路212的連接部206為下游側，設有第1溫度感測器209。
第1控制部210依第1溫度感測器209所測定之水的溫度，而對於流入第1中間迴路分流管214之第1熱介質的流量、及從第3熱儲存機構213流出之第1熱介質的流量進行控制。
另一方面，水處理系統201c更具有第2配管區間222、第2中間迴路232、第4熱儲存機構233、及第2中間迴路分流管234。第2中間迴路232係與第2配管區間222的一部分及熱泵203分別於連接部226、236熱性連接。第2中間迴路232設計成第2熱介質流通其間，該第2熱介質用來於流經第2配管區間222的水與熱泵203之間進行熱量的授受。藉此透過熱泵203，而於第1 配管區間202與第2配管區間222之間進行熱量的授受。至於可利用的第2熱介質，可與第1熱介質同樣地製備。
水處理系統201c具有第2中間迴路分流管234，其於三方閥238從第2中間迴路232分支，並於下游與第2中間迴路232合流。具體而言，第2中間迴路分流管234沿著第2熱介質的流動方向，而於熱泵203側之連接部236的下游側從第2中間迴路232分支，並於第2配管區間222側之連接部226的上游側與第2中間迴路232合流。在第2中間迴路分流管234設有第4熱儲存機構233，用來將流經第2中間迴路232之第2熱介質的至少一部分加以暫時儲存。在第4熱儲存機構233之沿著第2熱介質流動方向的下游側，設有第2流量調整機構231。
又，於第2配管區間222中之比起與第2中間迴路232的連接部226為下游側，設有第2溫度感測器229。
第2控制部230依第2溫度感測器229所測定之水的溫度T2’，而對於流入第2中間迴路分流管234之第2熱介質的流量、及從第4熱儲存機構233流出之第2熱介質的流量進行控制。
本實施形態包含兩條中間迴路212、232，但也可將一邊的中間迴路設計成未設置如第1實施形態之中間迴路的構成。
藉由設置第1中間迴路212及第2中間迴路232，有時可緩和熱泵203之設置位置的限制。亦即，於熱泵203遠離第1配管區間202等的情形，必須使該等配管區間迴繞到熱泵203。一般而言，水處理系統中，由於設有膜裝置或離子交換裝置等多台之壓力損失大的裝置，因此抑制壓力損失的技術極為重要。圖18的例子中，只要例如第1配管區間202以最短的配管長度來設置，且第1配管區間202與熱泵203之間以壓力損失小的第1中間迴路 212連接即可，因此可抑制水處理系統的壓力損失。而且，於熱泵203遠離第1配管區間202等的情形，此優點特別顯著。雖省略圖示，第1中間迴路212也可依所需，而構成為二重、三重迴路。又，第2中間迴路232亦同。
另外，雖省略圖示，第1中間迴路212與第2中間迴路232的至少其中一者也可與複數之配管區間熱性連接。例如，也可沿著第2中間迴路232，而設置須要加熱的其他配管區間，以與第2配管區間222一同加熱。由於中間迴路的路線限制少，因此容易以1台熱泵同時對複數之配管區間進行冷卻，並同時對複數之配管區間進行加熱。
其次，針對以上所述之水處理系統201c的作動進行說明。在此，作為其簡單實例，舉出溫度T1’之水以固定流量流入第2配管區間222，並供給作溫度T2’之溫水的情形。其中，將溫度T2’控制為達到一定的目標溫度，相對於此，將溫度T1’假定為隨著時間經過而變動。又，將從熱泵203所接受的熱量QH設為固定，至於水處理系統201c內的熱交換效率或第4熱儲存機構233的散熱則予以忽略。第2中間迴路232與熱泵203熱性連接，且流經第2中間迴路232的第2熱介質係由熱泵203予以加熱，並與流經第2配管區間222的水進行熱交換而冷卻。
首先，就初期狀態而言，先將三方閥238調整成流入第2中間迴路分流管234的比率成為既定值。在此，為求簡單化，假定為完全未流入第2中間迴路分流管234。又，先將第4熱儲存機構233之出口側所設有的第2流量調整機構231設定為關閉狀態。然後，將熱泵203啟動，以溫度T1’供給水流，並利用第2溫度感測器229對於出口側之水的溫度T2’進行連續測定。
於溫度T2’超過目標溫度的情形，進行以下操作。首先，調整 三方閥238，使第2熱介質的一部分流入第2中間迴路分流管234。藉此，使得循環於第2中間迴路232之第2熱介質的流量減少，而單位時間內對水供給的熱量下降。其結果，能使溫度T2’降低，且將溫度T2’控制為目標溫度。進行以上操作的結果，係於第4熱儲存機構233儲存已升溫的第2熱介質即熱量。
接著，對於溫度T2’從目標溫度下降的情形進行探討。於此情形，由於用來將溫度T2’維持在目標溫度所需的熱量不足，因此控制第2流量調整機構231，而使得第4熱儲存機構233所儲存的第2熱介質以既定之流量排放。排放的流量取決於不足的熱量，可依溫度T2’的測定結果來決定。如此可將第4熱儲存機構233所儲存的熱量放出，而補足不足部分的熱量，因此能將溫度T2’控制為目標溫度。
又，第1配管區間202亦同。第1配管區間202係於入口側的溫度T1較低時，將冷卻而溫度下降之第1熱介質的一部分儲存到第3熱儲存機構213，於溫度T1較高時，則排放出第3熱儲存機構213所儲存之低溫的第1熱介質，以將水冷卻到所希望之溫度。
(第6實施形態)
參照圖19，水處理系統201d具有：第3中間迴路217，其設計成與第1配管區間202及熱泵203分別熱性連接，且用來於流經第1配管區間202的水與熱泵203之間進行熱量授受的第1熱介質流通其間；及第3熱儲存機構213，用來暫時儲存第1熱介質的至少一部分。第3中間迴路217夾隔著第3熱儲存機構213，而劃分為第1循環迴路217a與第2循環迴路217b。第1循環迴路217a設計成於連接部206與第1配管區間202熱性連接，且第1熱介質經由第3熱儲存機構213而循環其間；第2循環迴路217b設計成於連接部216與熱泵203熱性連接，且第1熱介質經由第3 熱儲存機構213而循環其間。又，第2循環迴路217b包含有用來補給第1熱介質的補給管219a。
同樣地，水處理系統201d還具有：第4中間迴路237，其設計成與第2配管區間222及熱泵203分別熱性連接，且用來於流經第2配管區間222的水與熱泵203之間進行熱量授受的第2熱介質流通其間；及第4熱儲存機構233，用來暫時儲存第2熱介質的至少一部分。第4中間迴路237夾隔著第4熱儲存機構233，而劃分為第3循環迴路237a與第4循環迴路237b。第3循環迴路237a設計成於連接部226與第2配管區間222熱性連接，且第2熱介質經由第4熱儲存機構233而循環其間；第4循環迴路237b設計成於連接部236與熱泵203熱性連接，且第2熱介質經由第4熱儲存機構233而循環其間。又，第4循環迴路237b包含有用來補給第2熱介質的補給管239a。
於第2配管區間222之入口側的溫度T1’較高時，將加熱而溫度上升之第2熱介質的一部分熱能儲存到第4熱儲存機構233；溫度T1’較低時，則調整第2流量調整機構231，排放出第4熱儲存機構233所儲存之高溫的第2熱介質，以將水加熱到所希望之溫度。
於第1配管區間202之入口側的溫度T1較低時，將加冷卻而溫度下降之第1熱介質的一部分熱能儲存到第3熱儲存機構213；溫度T1較高時，則調整第1流量調整機構211，排放出第3熱儲存機構213所儲存之低溫的第1熱介質，以將水冷卻到所希望之溫度。
第4熱儲存機構233中，流往第4循環迴路237b的流出部L較佳係位於較流自第4循環迴路的流入部H為下方。尤其，流自第4循環迴路的流入部H較佳係位於第4熱儲存機構233的最上 部，而流往第4循環迴路的流出部L較佳係位於第4熱儲存機構233的低部。其理由與第4實施形態相同。
如以上所說明，於第3~第6的各實施形態中，從熱泵203供給的熱量相對於配管區間之加熱或冷卻所需的熱量有餘時，在熱儲存機構儲存該剩餘熱量，並於需要的熱量不足時，有效地利用該剩餘熱量。因此，即使熱量有餘，也無須為了因應負荷變動，而進行熱泵的無謂待機或抑制運轉。另一方面，亦無須增加熱泵的容量來因應熱量不足的情形。
(實施例)
在此，已使用圖20所示之具有中間迴路的系統，進行以下的測定。熱儲存機構係使用容量為5m3的儲存槽，熱泵則使用壓縮動力為7.5kW且性能係數為4(加熱時)者。不依負荷來進行熱泵的運轉調整，而使供給熱量固定於30kW(=7.5kW×性能係數4)，並將熱泵的出口溫度(出水溫度)T4設定為65℃。排熱配管區間中之加熱對象水的入口溫度T1設定為一日之中隨著時段而變動，出口溫度T2則控制為25℃。又，來自熱儲存機構之熱介質的排放流量係依據溫度感測器的測定結果而加以控制。
水的入口溫度T1與出口溫度T2設定為如表3所示。
又，對於此時的水處理系統，將其中之各種參數每2小時的變化予以顯示於表4。此表中，「流量(L/h)」為水的供給流量，設定為6500L/h的固定值。「必要熱量(kW」表示將水加溫到25℃所需的熱量，係隨著時間(即入口溫度T1)而變動。[過與不足熱量(kW)」為熱泵之供給熱量與必要熱量的差異量，且以熱量有 餘的情形為正，熱量不足的情形為負。「儲存熱量(kWh)」為熱儲存機構所儲存的熱量。熱泵的供給熱量30kW中有剩餘量時，加以儲存到熱儲存機構，因此當餘剩的狀態持續時，儲存熱量會增加。又，圖21A係將實施例中之過與不足熱量的歷時性變化顯示於圖表者。
表5係顯示中間迴路中之各種參數的變化。溫度T3設定為與水的出口溫度T2相等。「熱介質儲存機構儲水量(L/h)」表示每小時儲存到熱儲存機構之熱介質的量，「熱介質儲存機構排水量(L/h)」表示每小時從熱儲存機構所排放之熱介質的量。相對於此，表4的「儲存熱量(kWh)」為在此之前已蓄積於熱儲存機構之熱量的累積值。
實施例中，「儲存熱量(kWh)」逐漸增加，然後隨著溫度T1下降而逐漸消耗，且最後變成0。因此，無須以其他熱源將不足量補足。又，全部的必要加熱熱量為720kWh，至於實際已消耗的能量，若換算成壓縮機的功率時為180kWh。來自熱泵的供給熱量30kW可謂係熱泵與排熱配管區間之間可進行熱交換的熱量。 從8時至20時之間，僅將可進行熱交換之熱量的一部分使用於熱交換，剩餘的熱量則暫時儲存到熱儲存機構。至於從22時至8時之間，使用熱儲存機構所暫時儲存的熱量，來將往排熱配管區間之排熱的不足量予以填補。
(比較例1)
在此，已針對不在實施例之裝置構成中設置熱儲存機構的情形，進行相同的測定，並將其結果顯示於表6。圖21B係將比較例1中之過與不足熱量的歷時性變化顯示於圖表者。「來自其他熱源的供給熱量(kW)」為加熱熱量不足時應以其他機構(鍋爐等)補足的熱量，且以不足的情形為負。前半段由於熱泵的供給熱量大於必要熱量，因此不需要來自其他熱源的熱供給，但剩餘的熱能會被廢棄。後半段則由於熱泵的供給熱量小於必要熱量，因此需要來自其他熱源的熱供給，且不足量全部須要從其他熱源供給。此處所需要的熱量為90kWh。假定以鍋爐供給該熱量的情形，全部的必要能量係180kWh(熱泵的必要能量)加上90kWh即為270kWh。因此，藉由設置第1熱儲存機構，可節省全部的必要能量。
(比較例2)
在此，已使用在實施例之裝置構成中將熱泵替換為鍋爐等熱源的構成，進行相同的測定，並將其結果顯示於表7。圖21C係將比較例2中之必要熱量的歷時性變化顯示於圖表者。此情形與 實施例相同，全部的必要熱量為720kWh，但是必要能量也為720kWh，相較於實施例係需要4倍的能量。
1~8‧‧‧第1~8裝置
11、13‧‧‧第1、第3配管區間(吸熱配管區間)
12、14‧‧‧第2、第4配管區間(排熱配管區間)
15、16‧‧‧第1、第2中間迴路
21、21’、27‧‧‧熱泵
21a‧‧‧水熱交換部
21b‧‧‧空氣熱交換部
22‧‧‧蒸發器
23‧‧‧壓縮機
24‧‧‧冷凝器
25‧‧‧膨脹閥
26‧‧‧閉迴路
29‧‧‧p型半導體
30‧‧‧n型半導體
31‧‧‧n型轉p型的接合部分
32‧‧‧p型轉n型的接合部分
33‧‧‧電極
34、35‧‧‧基板
101‧‧‧紫外線氧化裝置
102‧‧‧冷卻點
103‧‧‧活性炭塔
104‧‧‧離子交換裝置
105‧‧‧加熱點
108‧‧‧除濁膜
109‧‧‧活性炭塔
100‧‧‧水處理系統
110‧‧‧逆滲透膜裝置
111‧‧‧離子交換裝置
112‧‧‧初級純水槽
113‧‧‧中和槽
114‧‧‧紫外線氧化裝置
115‧‧‧筒式高純化器裝置
116‧‧‧超過濾膜裝置
117‧‧‧使用點
118‧‧‧循環迴路
119‧‧‧冷卻點
120‧‧‧高溫超純水供給線
121、121’‧‧‧加熱點
122‧‧‧紫外線氧化裝置
123‧‧‧筒式高純化器裝置
124‧‧‧超過濾膜裝置
125‧‧‧使用點
126、128‧‧‧冷卻點
127‧‧‧加熱點
131、132‧‧‧配管區間中之進行熱交換的部位
201a、201b、201c、201d‧‧‧水處理系統
202‧‧‧第1配管區間(吸熱配管區間)
203‧‧‧熱泵
203a‧‧‧蒸發器
203b‧‧‧壓縮機
203c‧‧‧冷凝器
203d‧‧‧膨脹閥
203e‧‧‧閉迴路
204‧‧‧第1熱儲存機構
205‧‧‧第1分流管
206‧‧‧連接部
208‧‧‧三方閥
209‧‧‧第1溫度感測器
210‧‧‧第1控制部
211‧‧‧第1流量調整機構
212‧‧‧第1中間迴路
213‧‧‧第3熱儲存機構
214‧‧‧第1中間迴路分流管
215‧‧‧第1返流管
216‧‧‧連接部
217‧‧‧第3中間迴路
217a‧‧‧第1循環迴路
217b‧‧‧第2循環迴路
218‧‧‧三方閥
219a‧‧‧補給管
222‧‧‧第2配管區間(排熱配管區間)
224‧‧‧第2熱儲存機構
225‧‧‧第2分流管
226‧‧‧連接部
228‧‧‧三方閥
229‧‧‧第2溫度感測器
230‧‧‧第2控制部
231‧‧‧第2流量調整機構
232‧‧‧第2中間迴路
233‧‧‧第4熱儲存機構
234‧‧‧第2中間迴路分流管
235‧‧‧第2返流管
236‧‧‧連接部
237‧‧‧第4中間迴路
237a‧‧‧第3循環迴路
237b‧‧‧第4循環迴路
238‧‧‧三方閥
239a‧‧‧補給管
D1~D4‧‧‧裝置
H‧‧‧流入部
L‧‧‧流出部
Q‧‧‧熱量
Q2‧‧‧差值的熱量
QC、QC、QC1‧‧‧吸熱熱量
QC’、QC”‧‧‧不足吸熱熱量
QH、QH’、QH、QH1‧‧‧加熱(排熱)熱量
QH’、QH”‧‧‧不足加熱熱量
QH'''‧‧‧過剩加熱熱量
T1、T1’‧‧‧入口溫度
T2、T2’‧‧‧出口溫度
T3‧‧‧溫度
T4‧‧‧出水溫度
W、W’‧‧‧壓縮功
圖1係顯示本發明之水處理系統的第1及第2實施形態之概念圖。
圖2係顯示於圖1所示之水處理系統設有中間迴路的實施形態之概念圖。
圖3係顯示於圖1所示之水處理系統設有複數之吸熱配管區間的實施形態之概念圖。
圖4係顯示於圖1所示之水處理系統設有複數之吸熱及排熱配管區間的實施形態之概念圖。
圖5係顯示於圖1所示之水處理系統設有第2熱泵的實施形態之概念圖。
圖6係顯示於圖1所示之水處理系統設有輔助加熱機構的實施形態之概念圖。
圖7係顯示於圖1所示之水處理系統使用熱電子式熱泵的實施形態之概念圖。
圖8A~8E係顯示水處理系統之構成的一例之概略圖。
圖9係顯示水處理系統之構成的其他例之概略圖。
圖10A、10B係顯示進行水處理系統之熱水殺菌時的線構成之概略圖。
圖11A係顯示參考例之構成的概略圖。
圖11B、11C係顯示實施例之構成的概略圖。
圖12係用以說明本發明之第2實施形態的效果之線圖(莫利爾線圖)。
圖13係顯示本發明之水處理系統的一實施例之概念圖。
圖14A、14B係顯示本發明之水處理系統的第3實施形態之概念圖。
圖15A、15B係概念性地顯示圖14A、14B所示水處理系統之作用的示意圖。
圖16A~16F係顯示圖14A、14B所示水處理系統與其他水處理系統之能量利用效率的示意圖。
圖17係顯示本發明之水處理系統的第4實施形態之概念圖。
圖18係顯示本發明之水處理系統的第5實施形態之概念圖。
圖19係顯示本發明之水處理系統的第6實施形態之概念圖。
圖20係顯示實施例之水處理系統的構成之概略圖。
圖21A係顯示實施例中之過與不足熱量的歷時性變化之圖表。
圖21B係顯示比較例中之過與不足熱量的歷時性變化之圖表。
圖21C係顯示比較例中之必要熱量的歷時性變化之圖表。
1～4．．．第1～4裝置
11．．．第1配管區間(吸熱配管區間)
12．．．第2配管區間(排熱配管區間)
21．．．熱泵
22．．．蒸發器
23．．．壓縮機
24．．．冷凝器
25．．．膨脹閥
26．．．閉迴路
131、132．．．配管區間中之進行熱交換的部位
QC1．．．吸熱熱量
QH1．．．加熱(排熱)熱量

Claims (19)

  1. 一種水處理系統，具有：複數之裝置；複數之配管區間，連接互相接鄰的該複數裝置之間，且水流通於內部；熱泵，以至少1條該配管區間為吸熱配管區間，而從該吸熱配管區間吸熱，並以至少1條之其他該配管區間為排熱配管區間，而將從該吸熱配管區間所吸收的熱能排出至該排熱配管區間；熱儲存機構，用來暫時儲存：該熱泵與該吸熱配管區間之間可進行熱交換的熱量之至少一部分、或該熱泵與該排熱配管區間之間可進行熱交換的熱量之至少一部分；第1熱儲存機構，設置於該吸熱配管區間中之比起與該熱泵的連接部為下游側；及第1分流管，於該連接部的上游側從該吸熱配管區間分支，並在該第1熱儲存機構的下游側與該吸熱配管區間合流。
  2. 如申請專利範圍第1項之水處理系統，其具有：第1返流管，用來使得水從該第1熱儲存機構返流到：位於該連接部的上游側，且較該第1分流管之分歧部為下游側的該吸熱配管區間。
  3. 如申請專利範圍第1項之水處理系統，其具有：第2熱儲存機構，設置於該排熱配管區間中之比起與該熱泵的連接部為下游側；及第2分流管，於該排熱配管區間之該連接部的上游側從該排熱配管區間分支，並於該第2熱儲存機構的下游側與該排熱配管區間合流。
  4. 如申請專利範圍第1項之水處理系統，其具有：第2熱儲存機構，設置於該排熱配管區間中之比起與該熱泵 的連接部為下游側；第2分流管，於該排熱配管區間之該連接部的上游側從該排熱配管區間分支，並於該第2熱儲存機構的下游側與該排熱配管區間合流；及第2返流管，用來使得水從該第2熱儲存機構返流到：位於該排熱配管區間之該連接部的上游側，且較該第2分流管之分歧部為下游側的該排熱配管區間。
  5. 如申請專利範圍第1項之水處理系統，其具有：第2熱儲存機構，設置於該排熱配管區間中之比起與該熱泵的連接部為下游側；第2分流管，於該排熱配管區間之該連接部的上游側從該排熱配管區間分支，並於該第2熱儲存機構的下游側與該排熱配管區間合流；及第2返流管，用來使得水從該第2熱儲存機構返流到：位於該排熱配管區間之該連接部的上游側，且較該第2分流管之分歧部為下游側的該排熱配管區間；且該第2熱儲存機構中，流往該第2返流管的流出部係位於較流自該排熱配管區間的流入部為下方。
  6. 如申請專利範圍第1項之水處理系統，其具有：第1中間迴路，設計成與該吸熱配管區間及該熱泵分別熱性連接，且用來於流經該吸熱配管區間的水與該熱泵之間進行熱量授受的第1熱介質流通其間；第1中間迴路分流管，沿著該第1熱介質的流動方向，而於該第1中間迴路中之與該熱泵的連接部之下游側進行分支，並在與該吸熱配管區間的連接部之上游側進行合流；及第3熱儲存機構，設於該第1中間迴路分流管，用來將流經該第1中間迴路之該第1熱介質的至少一部分加以暫時儲存。
  7. 如申請專利範圍第1項之水處理系統，其具有：第3中間迴路，設計成與該吸熱配管區間及該熱泵分別熱性連接，且用來於流經該吸熱配管區間的水與該熱泵之間進行熱量授受的第1熱介質流通其間；及第3熱儲存機構，用來暫時儲存該第1熱介質的至少一部分；其中該第3中間迴路包含：第1循環迴路，設計成與該吸熱配管區間熱性連接，且該第1熱介質經由該第3熱儲存機構而循環其間；及第2循環迴路，設計成與該熱泵熱性連接，且該第1熱介質經由第3熱儲存機構而循環其間。
  8. 如申請專利範圍第1項之水處理系統，其具有：第2中間迴路，設計成與該排熱配管區間及該熱泵分別熱性連接，且用來於流經該排熱配管區間的水與該熱泵之間進行熱量授受的第2熱介質流通其間；第2中間迴路分流管，沿著該第2熱介質的流動方向，而於該第2中間迴路中之與該熱泵的連接部之下游側進行分支，並在與該排熱配管區間的連接部之上游側進行合流；及第4熱儲存機構，設於該第2中間迴路分流管，用來將流經該第2中間迴路之該第2熱介質的至少一部分加以暫時儲存。
  9. 如申請專利範圍第1項之水處理系統，其具有：第4中間迴路，設計成與該排熱配管區間及該熱泵分別熱性連接，且用來於流經該排熱配管區間的水與該熱泵之間進行熱量授受的第2熱介質流通其間；及第4熱儲存機構，用來暫時儲存該第2熱介質的至少一部分；其中該第4中間迴路包含：第3循環迴路，設計成與該排熱配管區間熱性連接，且該第2熱介質經由該第4熱儲存機構而循環其間；及第4循環迴路，設計成與該熱泵熱性連接，且該第2熱介 質經由該第4熱儲存機構而循環其間。
  10. 如申請專利範圍第1項之水處理系統，其具有：第4中間迴路，設計成與該排熱配管區間及該熱泵分別熱性連接，且用來於流經該排熱配管區間的水與該熱泵之間進行熱量授受的第2熱介質流通其間；及第4熱儲存機構，用來暫時儲存該第2熱介質的至少一部分；其中該第4中間迴路包含：第3循環迴路，設計成與該排熱配管區間熱性連接，且該第2熱介質經由該第4熱儲存機構而循環其間；及第4循環迴路，設計成與該熱泵熱性連接，且該第2熱介質經由該第4熱儲存機構而循環其間；且該第4熱儲存機構中，流往該第4循環迴路的流出部係位於較流自該第4循環迴路的流入部為下方。
  11. 一種水處理系統，具有：複數之裝置；複數之配管區間，連接互相接鄰的該複數裝置之間，且水流通於內部；及熱泵，以至少1條該配管區間為吸熱配管區間，而從該吸熱配管區間吸熱，並以至少1條之其他該配管區間為排熱配管區間，而將從該吸熱配管區間所吸收的熱能排出至該排熱配管區間；其中，該熱泵為蒸氣壓縮式熱泵，且在該排熱配管區間之與該熱泵間進行熱交換的部位之出口側的水溫度為20~35℃。
  12. 如申請專利範圍第11項之水處理系統，其中，該吸熱配管區間係設計成：溫度20~35℃的水流通在與該熱泵間進行熱交換的部位之入口側。
  13. 如申請專利範圍第11項之水處理系統，其於該熱泵外， 另外具有對該排熱配管區間或該吸熱配管區間進行加熱或冷卻的機構。
  14. 如申請專利範圍第11項之水處理系統，其具有如下之中間迴路：設在該排熱配管區間與該熱泵之間、或該吸熱配管區間與該蒸氣壓縮式熱泵之間的至少一方，用以於該排熱配管區間或該吸熱配管區間與該熱泵之間進行熱交換。
  15. 如申請專利範圍第11項之水處理系統，其中，該熱泵將流經逆滲透膜裝置之入口側配管區間的水加熱成水溫為23~25℃。
  16. 如申請專利範圍第11項之水處理系統，其中，該熱泵將流經紫外線氧化裝置之入口側配管區間的水冷卻成水溫為20~30℃。
  17. 如申請專利範圍第11項之水處理系統，其中，該熱泵將流經氨氣提裝置之入口側配管區間的水加熱成水溫為20~35℃。
  18. 如申請專利範圍第11項之水處理系統，其中，該熱泵將流經好氣性處理裝置之入口側配管區間的水加熱成水溫為20~30℃。
  19. 一種水處理方法，包含：通水步驟，將水通到與蒸氣壓縮式熱泵熱性連接的排熱配管區間及吸熱配管區間；及蒸氣壓縮式熱泵運轉，令該蒸氣壓縮式熱泵進行運轉，俾於該排熱配管區間進行冷媒的冷凝步驟，並於吸熱配管區間進行該冷媒的蒸發步驟；且該蒸氣壓縮式熱泵運轉包含：進行控制以使該排熱配管區間 之與該蒸氣壓縮式熱泵間進行熱交換的部位之出口側的水溫度為20~35℃。
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