[发明专利]水处理系统及工艺

说明书

本申请是申请号为200580025169.1(PCT/US2005/018868)、申请日为2005年5月27日的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及水处理系统及工艺，尤其是用于生产人用净化水的水处理系统及工艺。

背景技术

净化水被应用于包括化学、食品、电子、能源、医学和制药在内的许多行业，以及用于人用。一般在用于这些领域中任何一个之前，水都要进行处理以将污染物水平降低到可接受的水平。这些处理技术包括灭菌、蒸馏、过滤、离子交换、反渗透、光氧化、臭氧化及其结合。

对于不同的最终应用可能要求不同程度的纯净度。水质可能受包括美国环保署(EPA)和食品与药物管理局(FDA)在内的各种政府机构和同业公会管制。

饮料工业会消耗大量必须满足环境及健康要求的水。除了那些保证饮料可以安全饮用的规定之外，饮料工业还面对基于品质控制的额外标准。例如，满足微生物联邦条例的水源可能满足不了饮料生产商对可能影响产品品质的附加参数如味道和气味的质量控制标准。这些标准可能包括硬度(钙、镁和硅含量)、碳酸氢盐、pH、总悬浮固体量(TSS)、总溶解固体量(TDS)、颜色、味道和温度。

饮料工业本身的分散结构使这些参数的控制变得非常复杂。例如，国际性的饮料生产商通常在全世界有许多生产点。这些点每个都可能使用不同于其它工厂所用的水源。尽管联邦条例可能有助于使对美国的饮料生产用水的健康和安全要求标准化，但这些标准可能远远不同于其它国家的标准。这些不同的标准可能会影响例如味道、气味和外观等参数。这对于以同一商标在很大区域内销售一种饮料的生产商来说可能非常重要。例如，在某国一个地方消费某种饮料的顾客将期望该饮料不论在何处购买都具有相同的外观和味道。为保证这种一致性，饮料生产商可能会要求用于饮料生产的水满足相同或相似的标准，而无论该饮料在哪里生产。实现此目的的一种途径就是通过使用水处理工艺。

对于许多瓶装厂来说要保证水质通常要求对可能使用的各种供水强加以能以最低成本实现的可测量并可达到的水质标准。这些品质控制问题在包括喷泉代销点时将变得更加难以实施和控制。喷泉代销点通常是那些生产用于即刻就地或附近消耗的饮料的位置。通常，在喷泉代销点，水将与调味糖浆混合，对于碳酸饮料来说所述调味糖浆为二氧化碳。然后饮料将可以直接供应给消费者。喷泉代销点的一个优点在于由不需运输或储藏大量产品所实现的节约。由于种种优点，世界上存在无数被许可的喷泉代销点。

消费者通常期望无论他们选择从商店购买一听或一瓶饮料还是从喷泉代销点购买一杯饮料他们的饮料都具有一致的品质。由于水质会影响饮料的味道和外观，所以对于饮料许可证发放者来说重要的是对喷泉代销点以及灌瓶机提供水质标准。对于喷泉代销点来说有几个可能影响水质标准的因素，其中两个为可利用的水源和处理所述水的成本。

由于喷泉代销点可能存在于各种地点，所以用于生产泉水饮料的水源可能也不同。这些水源可能包括例如城市供水、地表水、井水、降水和淡化海水。这些水源中每个都可能提供不同品质的水，甚至在同类水源例如井水中，所供给的水的类型和品质从一个地方到另一个地方也可能不一致。

另外，喷泉代销点一般出现在饭店、快餐店、便利店等等，而且在许多这些场所水处理的成本可能对盈利有影响。因此，饮料生产商和许可证发放者必须平衡消费者对一致味道和外观的需要以及代销点对低成本水源的需要。此外，代销点操作员还关心可靠性；如果水处理系统故障，喷泉代销点处的饮料生产将停止。系统维护同样重要且通常目标是以更简单的步骤实现更不频繁的维护。

水处理系统的容量与灌瓶机所要求的也不同。通常，喷泉代销点的输出量要求要低得多，但该系统在高峰需求时必须仍能产生足够的高品质水供应，且由于喷泉代销点可能会经历停用时间，所以水处理系统应在停用一段时间后一旦需要就能马上提供高品质的水。

不同的井水源可能会对那些为喷泉代销点设计水处理系统的人提出挑战。井水可能包含高浓度的溶解物如碳酸氢盐和溶解固体以及可能影响味道和外观的悬浮物质。例如水可能是硬水，具有高浓度的钙、镁或二氧化硅且可能包含影响总溶解固体量(TDS)的额外离子物质。此外，还可能存在有机物以及溶解气体，pH和缓冲能力可能变化很大，且来自同一井的水组成也可能会随着时间或不同水平的应用而变化。。

对于生产饮料制造及其它行业所用高纯度水，已有各种水处理系统和工艺。这些系统中包括灭菌装置如加氯器和臭氧发生器、过滤器、水质软化器、反渗透系统和化学离子交换装置。