DE10057613C2 - Method and device for desalting water - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entsalzen von Wasser mit der Umkehros mose gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durch führung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for the desalination of water with the reverse Moses according to the preamble of claim 1 and a device for through implementation of this procedure.
Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung ist aus der DE 199 33 147.2 bekannt. Dabei wird das Salzwasser unter einem ersten Druck in eine Druckaus gleichsvorrichtung eingeleitet und von der Druckausgleichsvorrichtung unter einem zweiten, höheren Druck in ein Membranmodul eingeleitet, wobei aus dem Membranmodul entsalztes Wasser und konzentriertes Salzwasser ausgeleitet wird. Entsalztes Wasser ist dabei als Wasser mit gegenüber dem in die Vorrichtung eingeleiteten Salzwasser reduziertem Salzgehalt zu verstehen. Um dabei den Wirkungsgrad und somit die Energiebilanz bei einem solchen Verfahren und einer solchen Vorrichtung zu erhöhen, wird dort vorgeschlagen, das aus dem Mem branmodul ausgeleitete konzentrierte Salzwasser unter dem zweiten Druck in die Druckausgleichsvorrichtung kontinuierlich einzuleiten und dort zur Beaufschlagung des in die Druckausgleichsvorrichtung eingeleiteten Salzwassers mit dem zweiten Druck und zur Einleitung des Salzwassers in das Membranmodul zu be nutzen. Die Einleitung des konzentrierten Salzwassers in die Druckausgleichsvor richtung erfolgt durch Rückschlagventile, und die Ableitung des konzentrierten Salzwassers aus der Druckausgleichsvorrichtung erfolgt dabei mittels gesteuerter Hauptventile. Diese gesteuerten Hauptventile sind bevorzugt aktiv steuerbar und in entsprechenden Verbindungsleitungen zwischen dem Membranmodul und der Druckausgleichsvorrichtung bzw. zwischen der Druckausgleichsvorrichtung und dem Ausgang des konzentrierten Salzwassers angeordnet.Such a method and such a device is known from DE 199 33 147.2 known. The salt water turns into a pressure under a first pressure equalization device initiated and by the pressure compensation device under one second, higher pressure is introduced into a membrane module, from which Membrane module desalinated water and concentrated salt water is discharged. Desalinated water is compared to the water in the device introduced salt water to understand reduced salinity. To do that Efficiency and thus the energy balance in such a method and to increase such device, it is proposed that from Mem branched-out concentrated salt water under the second pressure in the Initiate pressure compensation device continuously and there for application of the salt water introduced into the pressure compensation device with the second pressure and to introduce the salt water into the membrane module use. The introduction of the concentrated salt water into the pressure compensation Direction is done by check valves, and the discharge of the concentrated Salt water from the pressure compensation device takes place by means of controlled Main valves. These controlled main valves are preferably actively controllable and in corresponding connecting lines between the membrane module and the Pressure compensation device or between the pressure compensation device and the outlet of the concentrated salt water.
Bei den bekannten Verfahren und den bekannten Vorrichtungen werden die Hauptventile mit einem hohen Druck beaufschlagt. Werden die Hauptventile betätigt, entsteht gerade im ersten Moment der Öffnung bzw. im letzten Moment des Schließens eines solchen Hauptventils eine hohe mechanische Beanspruchung. Da diese Hauptventile jedoch für eine große Durchflussmenge ausgelegt sind, müssen sie entsprechend groß und massebehaftet sein. In the known methods and the known devices Main valves pressurized with high pressure. Become the main valves actuated, arises in the first moment of opening or in the last moment the closing of such a main valve is subject to high mechanical stress. However, since these main valves are designed for a large flow rate, they have to be large and have masses.
Da die Hauptventile aufgrund ihrer Größe und Masse relativ langsam sind, sind sie insbesondere zu Beginn des Öffnungsvorgangs und am Ende des Schließvorgangs relativ lange großen Druckänderungen ausgesetzt. Da derartige Vorrichtungen möglichst ohne Unterbrechung arbeiten sollen, stehen diese Hauptventile also unter einer hohen Dauerbelastung, einerseits durch den Betrag und die Dauer der Belastung und andererseits durch die Häufigkeit der Lastspiele, so dass sie entsprechend schnell verschleissen.Because the main valves are relatively slow due to their size and mass, they are especially at the beginning of the opening process and at the end of the closing process exposed to large pressure changes for a relatively long time. Because such devices If possible to work without interruption, these main valves are under a high permanent burden, on the one hand by the amount and duration of the Load and on the other hand by the frequency of the duty cycles so that they wear out accordingly quickly.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren bzw. die eingangs genannte Vorrichtung hinsichtlich der genannten Nachteile zu verbessern und so auszugestalten, dass die Hauptventile weniger verschleissen.The invention is therefore based on the object, the method mentioned or the device mentioned at the beginning with regard to the disadvantages mentioned improve and design so that the main valves wear less.
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren und der ein gangs genannten Vorrichtung durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 9 gelöst.This task is based on the method mentioned at the beginning and the one gangs mentioned device by the method according to claim 1 or by solved the device according to claim 9.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass insbesondere beim Öffnen und Schließen der Hauptventile Belastungsspitzen auftreten, die es zu vermeiden gilt. Dies wird mittels der erfindungsgemäß vorgesehenen Nebenventile, die auch als Bypass-Ventile bezeichnet werden können, erreicht, über die ein Teil des beim Öffnen bzw. Schließen der Hauptventile auftretenden Druckes um die Hauptventile geleitet wird. Dazu sind geeignete Nebenleitungen um die Hauptventile vorgesehen, in denen die Nebenventile angeordnet sind.The invention is based on the finding that in particular when opening and closing the main valves, peak loads occur which should be avoided applies. This is achieved by means of the secondary valves provided according to the invention, which also can be referred to as bypass valves, over which a part of the at Opening or closing of the main valves occurring pressure around the main valves is directed. Suitable bypasses are provided around the main valves, in which the secondary valves are arranged.
Bevorzugt werden die Nebenventile so gesteuert, dass sie kurz vor dem Öffnen bzw. Schließen der Hauptventile geöffnet werden und/oder dass sie nur während des Öffnungs- bzw. Schließvorgangs der Hauptventile geöffnet sind. Ansonsten sind die Nebenventile normalerweise geschlossen.The auxiliary valves are preferably controlled so that they are shortly before opening or closing the main valves and / or that they only during of the opening or closing process of the main valves are open. Otherwise the auxiliary valves are normally closed.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Nebenventile einen geringeren Querschnitt auf als die Hauptventile. Der Querschnitt der Nebenventile kann sogar deutlich geringer sein als der Querschnitt der Hauptventile, und die Nebenventile können eine erheblich höhere Druckresistenz aufweisen. Damit kann durch eine geeignete Steuerung der Nebenventile die Belastung der Hauptventile deutlich verringert und damit deren Lebensdauer proportional erhöht werden.In an advantageous embodiment, the secondary valves have a lower one Cross section on than the main valves. The cross section of the secondary valves can even be significantly smaller than the cross section of the main valves and the secondary valves can have a significantly higher pressure resistance. This can be done by a suitable control of the secondary valves the load on the main valves clearly reduced and thus their lifespan increased proportionally.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann der Querschnitt der Nebenventile beliebig gewählt sein. Über den Querschnitt der Nebenventils kann auch ein Beitrag zum Flüssigkeitstransport geliefert werden, was durch ent sprechende Steuerungen vorgesehen sein kann. Dies bedeutet, dass die Neben ventile zur selben Zeit geöffnet bzw. geschlossen sind wie die entsprechend parallel dazu angeordneten Hauptventile mit dem Unterschied, dass die Nebenventile etwas früher als die parallelen Hauptventile geöffnet und etwas später als die parallelen Hauptventile geschlossen werden, um diese zu entlasten.In an alternative embodiment of the invention, the cross section of the Auxiliary valves can be chosen arbitrarily. About the cross section of the secondary valve can also a contribution to the liquid transport can be delivered, which by ent speaking controls can be provided. This means that the minor valves are opened or closed at the same time as the corresponding parallel arranged main valves with the difference that the secondary valves something opened earlier than the parallel main valves and somewhat later than the parallel ones Main valves are closed to relieve them.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Druckbehälter vorgesehen, der mit dem Ausgang zur Ableitung des konzentrierten Salzwassers aus dem Membranmodul und mit dem Eingang der Druckausgleichsvorrichtung verbunden ist. Dieser Druckbehälter ist daher mit dem selben Druck beaufschlagt, wie das konzentrierte Salzwasser selbst. Zweck dieses Druckbehälters ist es, die bei den Ventilbetätigungen in Folge von Volumenverlusten unvermeidlich auftretenden Druckschwankungen auszugleichen, um einen möglichst konstanten Betriebsdruck im Membranmodul sicherzustellen.In a preferred embodiment of the invention, a pressure vessel is provided the one with the outlet to drain the concentrated salt water from the Membrane module and connected to the input of the pressure compensation device is. This pressure vessel is therefore subjected to the same pressure as that concentrated salt water itself. The purpose of this pressure vessel is that of the Valve operations inevitably occur as a result of volume losses Compensate for pressure fluctuations in order to keep the operating pressure as constant as possible ensure in the membrane module.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Durchfluss mengenbegrenzer in den Zuleitungen zu den Nebenventilen vorgesehen, die einen abrupten Druckausgleich verhindern, indem sie die maximale Durchflussmenge begrenzen und somit zu einem allmählichen Druckausgleich und damit zu langsamen Druckänderungen anstelle schlagartiger Schwankungen beitragen. Diese können unterschiedlich dimensioniert sein, um die "Strömungswiderstände" unterschiedlich groß auszugestalten. Die Durchflussmengenbegrenzer können auch in die Neben ventile integriert sein, da diese ohnehin einen geringen Querschnitt aufweisen. In a further advantageous embodiment of the invention, flow rates are flow limiter provided in the supply lines to the secondary valves, the one Prevent abrupt pressure equalization by reducing the maximum flow rate limit and thus to a gradual pressure equalization and thus too slow Pressure changes instead of sudden fluctuations contribute. these can be dimensioned differently to make the "flow resistances" different large. The flow limiters can also be used in the secondary valves can be integrated, since they have a small cross-section anyway.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich insbesondere aus den Unter ansprüchen. Es sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung in gleicher oder entsprechender Weise weitergebildet sein kann und entsprechende Ausgestaltungen aufweisen kann, wie dies oben in Verbindung mit dem erfindungs gemäßen Verfahren erläutert ist und wie dies in den auf Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüchen angegeben ist.Further advantageous developments of the method according to the invention and the Device according to the invention result in particular from the sub claims. It should be noted that the device according to the invention in can be developed in the same or a corresponding manner and corresponding Embodiments can have, as this in connection with the Invention according to the method is explained and how this in the referring back to claim 1 Subclaims is specified.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Ver fahrens, Fig. 1 is a block diagram for explaining the driving Ver invention,
Fig. 2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem ersten Betriebszustand, Fig. 2 shows an embodiment of the inventive device in a first operating state,
Fig. 3 eine Darstellung dieser Ausführungsform in einem zweiten Betriebs zustand und Fig. 3 is a representation of this embodiment in a second operating state and
Fig. 4 eine Darstellung der Betriebszustände dieser Ausführungsform während eines kompletten Arbeitszyklus. Fig. 4 is a representation of the operating conditions of this embodiment during a complete working cycle.
Das Blockschaltbild in Fig. 1 zeigt eine Förderpumpe 1 zum Einleiten von Salz wasser 10 in eine Druckausgleichsvorrichtung 2 unter einem ersten Druck p1. Aus der Druckausgleichsvorrichtung 2 wird dasselbe Salzwasser 11, das nun jedoch mit einem hohen Arbeitsdruck beaufschlagt ist, dem Membranmodul 3 zugeleitet. Dort tritt ein Teil des Salzwassers 11 durch die Membran 6 hindurch (zum Beispiel 25% des Salzwassers 11), wird dabei entsalzt und als entsalztes Wasser 12 abgeleitet. Der restliche Teil des Salzwassers 11 (zum Beispiel 75%) kann die Membran 6 nicht durchtreten und wird mittels der Verbindungsleitung 5 als konzentriertes Salzwasser 13, das noch immer etwa unter dem hohen Druck p2 steht, der Druckausgleichsvor richtung 2 wieder zugeleitet. Dort wird dieser hohe Druck in noch näher zu erläuternder Weise dazu ausgenutzt, das in die Druckausgleichsvorrichtung 2 eingeleitete Salzwasser 10 mit diesem hohen Druck zu beaufschlagen und dem Membranmodul 3 an dessen Eingang zuzuleiten. Gleichzeitig wird in ebenfalls noch näher zu erläuternder Weise dieser Druck in der Druckausgleichsvorrichtung 2 dazu genutzt, darin befindliches konzentriertes Salzwasser 14 über die Ableitung 4 endgültig abzuleiten und der Druckausgleichsvorrichtung 2 unkonzentriertes Salzwasser 10 zuzuführen. Alle beschriebenen Vorgänge erfolgen dabei gleichzeitig und kontinuierlich, so dass eine den hohen Arbeitsdruck nachliefernde Hoch druckpumpe nicht erforderlich ist und entsalztes Wasser 12 kontinuierlich zur Verfügung steht.The block diagram in FIG. 1 shows a feed pump 1 for introducing salt water 10 into a pressure compensation device 2 under a first pressure p 1 . The same salt water 11 , which however is now subjected to a high working pressure, is fed from the pressure compensation device 2 to the membrane module 3 . There, part of the salt water 11 passes through the membrane 6 (for example 25% of the salt water 11 ), is desalinated and discharged as desalinated water 12 . The remaining part of the salt water 11 (for example 75%) cannot pass through the membrane 6 and is fed back to the pressure compensation device 2 by means of the connecting line 5 as concentrated salt water 13 , which is still approximately under the high pressure p 2 . There, this high pressure is used in a manner to be explained in greater detail to apply the high pressure to the salt water 10 introduced into the pressure compensation device 2 and to feed it to the membrane module 3 at its entrance. At the same time, this pressure in the pressure compensation device 2 is also used in a manner to be explained in more detail in order to finally discharge concentrated salt water 14 therein via the discharge line 4 and to supply unconcentrated salt water 10 to the pressure compensation device 2 . All of the processes described take place simultaneously and continuously, so that a high pressure pump supplying the high working pressure is not necessary and demineralized water 12 is continuously available.
Anhand der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung soll ins besondere die Ausgestaltung und Funktionsweise der Druckausgleichsvorrichtung 2 näher erläutert werden. Diese weist hier zwei identische Kolbenvorrichtungen 401, 402 mit zwei sich fluchtend gegenüberliegend angeordneten Zylindern auf, die jeweils eine Eingangskammer 201, 202 zur Aufnahme des Salzwassers 10 und jeweils eine Ausgangskammer 101, 102 zur Aufnahme des konzentrierten Salzwassers 13 aufweisen. Innerhalb der Kolbenvorrichtungen 401, 402 ist jeweils ein spezieller Kolben 301, 302 angeordnet, der den Kolbeninnenraum in die genannten Kammern unterteilt und der im Bild in horizontaler Richtung innerhalb der Kolbenanordung verfahrbar ist. Von der Förderpumpe 1 führt jeweils eine Zuleitung mit einem (passiven) Rückschlagventil 7 zu den Eingangskammern 201, 202. Die Rückschlagventile 7 sind dabei derart ausgestaltet, dass sie sich öffnen und einen Durchfluss ermöglichen, wenn der Druck in der Zuleitung größer ist als in den Eingangskammern 201, 202. Vergleichbare Rückschlagventile 8, die jedoch eine andere Durchflussrichtung aufweisen, befinden sich in den Zuleitungen von den Eingangskammern 201, 202 zu dem Membranmodul 3.Based on the embodiment of the invention shown in Fig. 2, the design and operation of the pressure compensation device 2 will be explained in particular. This has two identical piston devices 401 , 402 with two oppositely arranged cylinders, each having an inlet chamber 201 , 202 for receiving the salt water 10 and an outlet chamber 101 , 102 for receiving the concentrated salt water 13 . A special piston 301 , 302 is arranged in each case within the piston devices 401 , 402 , which divides the interior of the piston into the chambers mentioned and which can be moved in the image in the horizontal direction within the piston arrangement. A feed line with a (passive) check valve 7 leads from the feed pump 1 to the input chambers 201 , 202 . The check valves 7 are designed in such a way that they open and allow flow when the pressure in the feed line is greater than in the inlet chambers 201 , 202 . Comparable check valves 8 , which, however, have a different flow direction, are located in the feed lines from the input chambers 201 , 202 to the membrane module 3 .
In den Zuleitungen 5 vom Membranmodul 3 zu den Ausgangskammern 101, 102 und in den Ableitungen 4 von den Ausgangskammern 101, 102 sind dagegen aktiv schaltbare Hauptventile V3, V6 bzw. V1, V4 angeordnet, über die der Zufluss des konzentrierten Salzwassers 13 vom Membranmodul 3 bzw. der Abfluss des konzentrierten Salzwassers 14 aus der Druckausgleichsvorrichtung 2 gesteuert werden kann.In contrast, actively switchable main valves V3, V6 and V1, V4, respectively, are arranged in the feed lines 5 from the membrane module 3 to the outlet chambers 101 , 102 and in the discharge lines 4 from the outlet chambers 101 , 102 , via which the inflow of the concentrated salt water 13 from the membrane module 3 or the outflow of the concentrated salt water 14 from the pressure compensation device 2 can be controlled.
Die Kolben 301, 302 sind mittels einer Kolbenstange 30 fest miteinander verbunden. Ritzel 40, die angetrieben werden können und in eine an der Kolben stange 30 angebrachte Verzahnung eingreifen, können die Kolbenstange 30 und darüber die Kolben 301, 302 antreiben, um Druckverluste auszugleichen. The pistons 301 , 302 are firmly connected to one another by means of a piston rod 30 . Pinions 40 , which can be driven and engage in a toothing attached to the piston rod 30 , can drive the piston rod 30 and above the pistons 301 , 302 in order to compensate for pressure losses.
Die Kolben sind so angeordnet, dass sie gegenphasig arbeiten. Befindet sich also ein Kolben in einer Stellung, in welcher das Volumen der Eingangskammer 202 maximal und das Volumen der Ausgangskammer 102 minimal ist, so befindet sich der andere, über die Kolbenstange 30 verbundene Kolben in einer Stellung, in welcher das Volumen der Eingangskammer 201 minimal und das Volumen der Ausgangskammer 101 maximal ist (vgl. Fig. 2). In dieser Situation ist die Eingangskammer 202 mit Wasser gefüllt und die Ausgangskammer 101 ist mit konzentriertem Salzwasser gefüllt. Die Ventile V1, V3, V4 und V6, die hier als Schalter dargestellt sind, werden so gesteuert, dass nun V3 und V4 geschlossen werden, während V1 und V6 geöffnet werden.The pistons are arranged so that they work in phase opposition. Thus, if one piston is in a position in which the volume of the inlet chamber 202 is maximum and the volume of the outlet chamber 102 is minimal, the other piston connected via the piston rod 30 is in a position in which the volume of the inlet chamber 201 is minimal and the volume of the exit chamber 101 is maximum (see FIG. 2). In this situation, the entrance chamber 202 is filled with water and the exit chamber 101 is filled with concentrated salt water. The valves V1, V3, V4 and V6, which are shown here as switches, are controlled so that V3 and V4 are now closed while V1 and V6 are opened.
Ein Öffnen eines Ventils bedeutet in diesem Zusammenhang das Herstellen einer Strömungsverbindung, um einen Durchfluss zuzulassen, wozu das Ventil rein mechanisch dazu geöffnet wird. Analog bedeutet das Schließen eines Ventils das Unterbrechen einer Strömungsverbindung, um einen Durchfluss zu unterbinden, wozu rein mechanisch das Ventil dazu geschlossen wird.In this context, opening a valve means producing one Flow connection to allow flow, which the valve in is opened mechanically. Similarly, closing a valve means that Interrupting a flow connection to prevent flow, which is why the valve is closed mechanically.
Durch das Öffnen des Hauptventils V1 entweicht zunächst der Druck des konzentrierten Salzwassers in der Ausgangskammer 101. Durch das Öffnen des Hauptventils V6 wird die Ausgangskammer 102 mit Druck (beispielsweise ca. 70 bar) beaufschlagt und das konzentrierte Salzwasser strömt in diese Kammer ein. Gleichzeitig wird durch den Druck beaufschlagten Kolben das in der Eingangs kammer 202 befindliche Salzwasser zum Membranmodul 3 gepresst.By opening the main valve V1, the pressure of the concentrated salt water in the outlet chamber 101 first escapes. By opening the main valve V6, the outlet chamber 102 is pressurized (for example approx. 70 bar) and the concentrated salt water flows into this chamber. At the same time, the pressure in the piston causes the salt water in the input chamber 202 to be pressed to the membrane module 3 .
Da die Kolben so angeordnet sind, dass sie gegenphasig arbeiten, bewirkt das Einleiten des (mit beispielsweise 70 bar) Druck beaufschlagten Konzentrats in die Ausgangskammer 102 durch die Kolbenstange 30 eine Bewegung des anderen Kolbens 301, der dadurch die drucklose Ausgangskammer 101 leert. Gleichzeitig entsteht in der Eingangskammer 201 ein Unterdruck, der Salzwasser ansaugt und diese Kammer füllt. Since the pistons are arranged in such a way that they operate in phase opposition, the introduction of the concentrate (for example 70 bar) into the outlet chamber 102 causes the other piston 301 to move through the piston rod 30 , which thereby empties the unpressurized outlet chamber 101 . At the same time, a negative pressure is created in the inlet chamber 201 , which sucks in salt water and fills this chamber.
Ist die Ausgangskammer 102 gefüllt, werden die Hauptventile entsprechend gesteuert und der entgegengesetzte Vorgang läuft ab.If the outlet chamber 102 is filled, the main valves are controlled accordingly and the opposite process takes place.
Da das Membranmodul bevorzugt mit ca. 80 bar betrieben wird, um eine ausreichend hohe Süsswassererzeugung zu verwirklichen, und maximal ca. 10 bar als Druckverlust an der Membran auftreten, stehen am Konzentratabfluss 5 des Membranmoduls 3 mindestens noch die oben genannten ca. 70 bar Druck des konzentrierten Salzwassers zur Verfügung.Since the membrane module is preferably operated at approximately 80 bar in order to achieve a sufficiently high level of fresh water production, and a maximum of approximately 10 bar occurs as a pressure loss on the membrane, at least the above-mentioned approximately 70 bar pressure is still present at the concentrate drain 5 of the membrane module 3 of the concentrated salt water.
Um die Hauptventile insbesondere beim Öffnen und Schließen von den hohen Druckänderungen zu entlasten, die einen Verschleiss der Hauptventile bewirken, sind erfindungsgemäß parallel zu den Hauptventilen V1, V3, V4, V6 Neben- oder Bypass-Ventile V2, V2', V5, V5' vorgesehen. Diese Nebenventile weisen einen deutlich geringeren Querschnitt als die Hauptventile und eine erheblich höhere Druckresistenz auf. Daher kann durch eine geeignete Steuerung der Nebenventile die Belastung der Hauptventile deutlich verringert und damit deren Lebensdauer proportional erhöht werden.To the main valves especially when opening and closing the high Relieve pressure changes that cause wear on the main valves are according to the invention parallel to the main valves V1, V3, V4, V6 secondary or Bypass valves V2, V2 ', V5, V5' are provided. These secondary valves have one significantly smaller cross-section than the main valves and a considerably larger one Pressure resistance. Therefore, by appropriate control of the auxiliary valves significantly reduces the load on the main valves and thus their service life be increased proportionally.
Weiter ist ein Druckbehälter P vorgesehen, der mit dem Ausgang des Mem branmoduls 3 für das konzentrierte Salzwasser verbunden und daher mit demselben Druck beaufschlagt ist, wie das konzentrierte Salzwasser selbst, also beispielsweise etwa mit 70 bar. Die bei den Ventilbetätigungen in Folge von Volumenverlusten unvermeidlich auftretenden Druckschwankungen sollen dadurch ausgeglichen werden, um einen möglichst konstanten Betriebsdruck im Membranmodul 3 herzustellen.Furthermore, a pressure vessel P is provided, which is connected to the output of the membrane module 3 for the concentrated salt water and is therefore pressurized with the same pressure as the concentrated salt water itself, for example approximately 70 bar. The pressure fluctuations which inevitably occur during valve actuation as a result of volume losses are to be compensated for in order to produce an operating pressure in the membrane module 3 which is as constant as possible.
Weiter sind zwischen dem Ausgang des Membranmoduls 3 für das konzentrierte Salzwasser und den Ausgangskammern 101, 102 mehrere als Widerstände dargestellte Durchflussmengenbegrenzer R1, R2, R3 vorgesehen, die einen abrupten Druckausgleich verhindern sollen, indem sie die maximale Durchflussmenge begrenzen und somit zu einem allmählichen Druckausgleich und damit zu langsamen Druckänderungen an Stelle schlagartiger Schwankungen beitragen sollen. Diese als "Strömungswiderstände" wirkenden Durchflussmengenbegrenzer können unterschiedlich dimensioniert sein.Furthermore, between the outlet of the membrane module 3 for the concentrated salt water and the outlet chambers 101 , 102, a plurality of flow limiters R1, R2, R3, shown as resistors, are provided, which are intended to prevent an abrupt pressure equalization by limiting the maximum flow rate and thus to a gradual pressure equalization and to contribute to slow pressure changes instead of sudden fluctuations. These flow rate limiters, which act as "flow resistances", can have different dimensions.
Die beiden zwischen dem Knoten K2 und den Nebenventilen V2, V2' bzw. zwischen dem Knoten K3 und den Nebenventilen V5, V5' angeordneten Durchfluss mengenbegrenzer R2, R3 können eine größere Durchflussmenge zulassen, als der zwischen dem Knoten K1 und dem Druckbehälter P angeordnete Durchfluss mengenbegrenzer R1, da die Durchflussmengenbegrenzer R2 und R3 bei jeder Betätigung der benachbarten Nebenventile V2, V2' bzw. V5, V5' einen Druckaus gleich in einer akzeptablen Zeit zulassen sollen. R1 ist dagegen ständig mit dem Konzentratauslass des Membranmoduls 3 verbunden, so dass ein Druckausgleich in dem Druckbehälter P ununterbrochen erfolgen kann. Der Durchflussmengenbe grenzer R1 kann daher einen hohen Strömungswiderstand aufweisen und nur einen geringen Durchfluss zulassen. Dementsprechend stark ist die Entkopplung des Konzentratkreises von dem Membranmodul 3, so dass die Rückwirkungen von Druckschwankungen auf das Membranmodul 3 vernachlässigbar klein sind. In diesem Zusammenhang sei auch erwähnt, dass die Hauptventile V3 und V6 immer nur dann betätigt werden, wenn durch die Nebenventile V2 und V5 bereits ein Druckausgleich zwischen dem Knoten K1 und den Knoten K2, K3 hergestellt wurde. Die Hauptventile V3 und V6 werden also stets drucklos betätigt, so dass dabei keine Druckschwankungen entstehen.The two flow rate limiters R2, R3 arranged between the node K2 and the secondary valves V2, V2 'or between the node K3 and the secondary valves V5, V5' can allow a larger flow rate than the flow rate arranged between the node K1 and the pressure vessel P. flow limiter R1, since the flow rate limiter R2 and R3 should allow pressure equalization in an acceptable time each time the neighboring auxiliary valves V2, V2 'or V5, V5' are actuated. R1, on the other hand, is constantly connected to the concentrate outlet of the membrane module 3 , so that pressure equalization in the pressure vessel P can take place continuously. The flow rate limiter R1 can therefore have a high flow resistance and only allow a low flow. The decoupling of the concentrate circuit from the membrane module 3 is correspondingly strong, so that the effects of pressure fluctuations on the membrane module 3 are negligibly small. In this context, it should also be mentioned that the main valves V3 and V6 are only ever actuated if the secondary valves V2 and V5 have already established pressure compensation between the node K1 and the node K2, K3. The main valves V3 and V6 are therefore always operated without pressure, so that there are no pressure fluctuations.
Durch die Ausbildung der Nebenventile V2, V2', V5, V5', die ohnehin einen geringen Querschnitt aufweisen, wird die maximal mögliche Durchflussmenge begrenzt, so dass diese Nebenventile die Funktion der Durchflussmengenbegrenzer automatisch mit übernehmen können.Through the formation of the auxiliary valves V2, V2 ', V5, V5', which anyway one have a small cross-section, the maximum possible flow rate limited, so that these auxiliary valves function as flow limiters can take over automatically.
Nachfolgend wird nun ein Betriebszyklus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Blockschaltbilder sowie anhand des in Fig. 4 gezeigten Ablaufdiagramms beschrieben. Dabei geben die in das in Fig. 4 gezeigte Diagramm eingetragenen Zahlenwerte den Druckabfall über dem jeweiligen Ventil zum Zeitpunkt der Betätigung an.An operating cycle of a device according to the invention will now be described below with reference to the block diagrams shown in FIGS. 2 and 3 and with the aid of the flow chart shown in FIG. 4. The numerical values entered in the diagram shown in FIG. 4 indicate the pressure drop across the respective valve at the time of actuation.
Ausgangssituation ist die in Fig. 2 gezeigte Situation. Die Kolben 301, 302 in beiden Kolbenvorrichtungen haben soeben die äußerste linke Position erreicht. Dies ist ebenfalls in dem Ablaufdiagramm in Fig. 4 angedeutet (siehe die beiden rechten Spalten). Die Hauptventile V3 und V4 sind noch geöffnet. Da der Druckabfall über diesen Ventilen 0 ist, schließen beide Ventile drucklos (Zeitpunkt t1). Spätestens zu diesem Zeitpunkt müssen auch die Nebenventile V2 und V5' schließen, um die Knoten K2 und K3 vom Konzentratablauf bzw. Konzentratauslass des Mem branmoduls 3 zu trennen. Zu diesem Zeitpunkt sind alle Ventile geschlossen.The starting situation is the situation shown in FIG. 2. The pistons 301 , 302 in both piston devices have just reached the extreme left position. This is also indicated in the flow chart in Fig. 4 (see the two right columns). The main valves V3 and V4 are still open. Since the pressure drop across these valves is 0, both valves close without pressure (time t1). At this point at the latest, the auxiliary valves V2 and V5 'must also close in order to separate the nodes K2 and K3 from the concentrate outlet or concentrate outlet of the membrane module 3 . At this point, all valves are closed.
Zur Vorbereitung der entgegengesetzten Bewegung der Kolben 301, 302 wird nun das Nebenventil V2' geöffnet (Zeitpunkt t2), um den am Knoten K2 anstehenden Druck von ca. 70 bar gegenüber dem Konzentratablauf abzubauen. Da das Ventil V2' ein Nebenventil mit einem geringen Querschnitt ist, ist der Volumenstrom gering. Eine plötzlich Druckschwankung wird durch den Durchflussmengenbegren zer R2 bzw. das Nebenventil V2' selbst unterbunden.In preparation for the opposite movement of the pistons 301 , 302 , the auxiliary valve V2 'is now opened (time t2) in order to reduce the pressure of about 70 bar at the node K2 compared to the concentrate outlet. Since the valve V2 'is a secondary valve with a small cross section, the volume flow is low. A sudden pressure fluctuation is prevented by the flow rate limiter R2 or the auxiliary valve V2 'itself.
Gleichzeitig wird das Nebenventil V5 geöffnet, um den nach dem Entleeren des konzentrierten Salzwassers aus der Ausgangskammer 102 drucklosen Knoten K3 mit Druck zu beaufschlagen. Diese Druckbeaufschlagung erfolgt ebenfalls allmählich, da hat der Durchflussmengenbegrenzer R3 den Durchfluss begrenzt. Am Knoten K3 baut sich also der Druck auf, der auch am Knoten K1 ansteht.At the same time, the auxiliary valve V5 is opened in order to pressurize the node K3, which is depressurized after the concentrated salt water has been emptied from the outlet chamber 102 . This pressurization also takes place gradually, because the flow restrictor R3 has limited the flow. The pressure builds up at node K3, which is also present at node K1.
Da der Knoten K1 durch einen Durchflussmengenbegrenzer R1 mit hohem Strömungswiderstand von dem Hauptventil V5 entkoppelt ist, erfolgt der Ausgleich aus dem Druckspeicher P, der wiederum über den Durchflussmengenbegrenzer R1 gegen den Knoten K1 aufgefüllt wird. Die Druckschwankung am Konzentratauslass des Membranmoduls 3 wird daher im Wesentlichen durch die Dimensionierung dieses Durchflussmengenbegrenzers R1 bestimmt, so dass ein relativ konstanter Druck am Knoten K1 verwirklichbar ist.Since the node K1 is decoupled from the main valve V5 by a flow rate limiter R1 with a high flow resistance, the compensation takes place from the pressure accumulator P, which in turn is filled up against the node K1 via the flow rate limiter R1. The pressure fluctuation at the concentrate outlet of the membrane module 3 is therefore essentially determined by the dimensioning of this flow rate limiter R1, so that a relatively constant pressure at the node K1 can be achieved.
Sobald der Druck am Knoten K2 durch das Nebenventil V2' abgebaut und der Druck am Knoten K3 durch das Nebenventil V5 aufgebaut ist, können die Hauptventile V1 und V6 drucklos öffnen (Zeitpunkt t3), und die entgegengesetzte Kolbenbewegung beginnt. Dies ist durch die nach rechts weisenden Pfeile in Fig. 4 angedeutet.As soon as the pressure at node K2 is reduced by auxiliary valve V2 'and the pressure at node K3 is increased by auxiliary valve V5, main valves V1 and V6 can open without pressure (time t3) and the opposite piston movement begins. This is indicated by the arrows pointing to the right in FIG. 4.
Zum Zeitpunkt t4 können die Nebenventile V2' und V5 wieder geschlossen werden. Dieses Schließen der Nebenventile V2' und V5 muss jedoch spätestens zum Zeitpunkt t5 erfolgen, wenn die Kolben 301, 302 die äusserste rechte Position erreicht haben (siehe Fig. 3).The auxiliary valves V2 'and V5 can be closed again at time t4. However, this closing of the auxiliary valves V2 'and V5 must take place at the latest at time t5 when the pistons 301 , 302 have reached the extreme right position (see FIG. 3).
Durch die Kolbenbewegung von der äusserst linken in die äusserst rechte Position durch den Druck des in die Ausgangskammer 102 einströmenden konzentrierten Salzwassers ist das Salzwasser aus der Eingangskammer 202 mit einem Druck von ca. 80 bar (70 bar von dem einströmenden Konzentrat und 10 bar von einem Antrieb) in das Membranmodul 3 gepresst worden. Gleichzeitig ist das konzentrierte Salzwasser aus der Ausgangskammer 101 drucklos zum Konzentratablauf transportiert worden und in die Eingangskammer 201 ist Salzwasser eingeströmt. Somit sind zum Zeitpunkt t5 wiederum alle Ventile geschlossen, und durch eine entsprechende Steuerung findet der gleiche Ablauf in entgegengesetzter Richtung statt.Due to the piston movement from the extreme left to the extreme right position due to the pressure of the concentrated salt water flowing into the exit chamber 102 , the salt water from the entrance chamber 202 is at a pressure of approx. 80 bar (70 bar from the incoming concentrate and 10 bar from one Drive) has been pressed into the membrane module 3 . At the same time, the concentrated salt water has been transported from the outlet chamber 101 to the concentrate outlet without pressure, and salt water has flowed into the inlet chamber 201 . Thus, all valves are closed again at time t5, and the same process takes place in the opposite direction by means of a corresponding control.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Pumpe 1 nicht im Wesentlichen zum Einleiten von Salzwasser 10 in die Eingangskammern 201, 202 vorgesehen ist, sondern die Entstehung von sogenannten Kavitationen, also Bereichen mit Unterdruck im Wasserstrom des in die Eingangskammern 201, 202 einströmenden Salzwassers 10 verhindern soll. Durch die turbulente Strömung sind solche Bereiche nicht stabil. Umgebungswasser wird nämlich durch diesen Unterdruck angesaugt und dringt in diese Bereich ein. Dadurch erreicht es derart hohe Geschwindigkeiten, dass es durchaus Partikel aus den Leitungswänden und Armaturen herausschlagen kann, was relativ schnell zu Schäden führen kann, die einen regelmäßig wieder kehrenden Austausch solcher Teile erfordern. Die Pumpe 10 hat bei dem erfindungsgemäßen Zweikammersystem also nicht wie bei bekannten Vorrichtungen einen hohen Arbeitsdruck, sondern arbeitet gleichsam wie ein Turbolader bei Verbrennungsmaschinen mit einem geringen Druck, der ausreicht, um Kavitationen beim Einsaugen des Salzwassers nicht auftreten zu lassen.It should be noted at this point that the pump 1 is not essentially intended for introducing salt water 10 into the input chambers 201 , 202 , but rather the creation of so-called cavitations, that is, areas with negative pressure in the water flow of the salt water flowing into the input chambers 201 , 202 10 should prevent. Such areas are not stable due to the turbulent flow. Ambient water is sucked in by this vacuum and penetrates into this area. As a result, it achieves such high speeds that it can certainly knock out particles from the pipe walls and fittings, which can lead to damage relatively quickly, which requires regular replacement of such parts. The pump 10 in the two-chamber system according to the invention therefore does not have a high working pressure as in known devices, but rather works like a turbocharger in internal combustion engines at a low pressure which is sufficient to prevent cavitation from occurring when the salt water is drawn in.
Ausgangssituation ist nun die in Fig. 3 gezeigte Situation. Die Kolben 301, 302 in beiden Zylindern haben soeben die äusserste rechte Position erreicht. Dies ist ebenfalls in dem in Fig. 4 gezeigten Ablaufdiagramm angedeutet. Die Ventile V1 und V6 sind noch geöffnet. Da der Druckabfall über den Ventilen Null ist, schließen beide Ventile drucklos (Zeitpunkt t5). Spätestens zu diesem Zeitpunkt müssen auch die Nebenventile V2' und V5 schließen, um die Knoten K2 und K3 vom Konzentrat ablauf bzw. Konzentratauslass des Membranmoduls 3 zu trennen. Nun sind alle Ventile geschlossen.The initial situation is now the situation shown in FIG. 3. The pistons 301 , 302 in both cylinders have just reached the extreme right position. This is also indicated in the flow chart shown in FIG. 4. Valves V1 and V6 are still open. Since the pressure drop across the valves is zero, both valves close without pressure (time t5). At this point in time at the latest, the auxiliary valves V2 ′ and V5 must also close in order to separate the nodes K2 and K3 from the concentrate drain or to separate the concentrate outlet of the membrane module 3 . Now all valves are closed.
Zur Vorbereitung der entgegengesetzten Bewegung der Kolben 301, 302 wird nun das Nebenventil V5' geöffnet (Zeitpunkt t6), um den am Knoten K3 anstehenden Druck von ca. 70 bar gegenüber dem Konzentratablauf abzubauen. Da das Ventil V5' ein Nebenventil mit einem geringen Querschnitt ist, ist der Volumenstrom gering. Eine plötzliche Druckschwankung wird durch den Durchflussmengenbegren zer R3 unterbunden.In preparation for the opposite movement of the pistons 301 , 302 , the auxiliary valve V5 'is now opened (time t6) in order to reduce the pressure of about 70 bar at the node K3 compared to the concentrate outlet. Since the valve V5 'is a secondary valve with a small cross section, the volume flow is low. A sudden pressure fluctuation is prevented by the flow rate limiter R3.
Gleichzeitig wird das Nebenventil V2 geöffnet, um den nach dem Entleeren des konzentrierten Salzwassers aus der Ausgangskammer 101 drucklosen Knoten K2 mit Durck zu beaufschlagen. Diese Druckbeaufschlagung erfolgt ebenfalls allmählich, da der Durchflussmengenbegrenzer R2 den Durchfluss begrenzt. Am Knoten K2 baut sich also der Druck auf, der auch am Knoten K1 ansteht. Da der Knoten K1 durch einen Durchflussmengenbegrenzer R1 mit hohem Strömungswiderstand von dem Nebenventil V2 entkoppelt ist, erfolgt der Ausgleich aus dem Druckspeicher P, der wiederum über den Durchflussmengenbegrenzer R1 aufgefüllt wird.At the same time, the auxiliary valve V2 is opened in order to apply pressure to the node K2, which is depressurized after the concentrated salt water has been emptied from the outlet chamber 101 . This pressurization is also gradual as the flow restrictor R2 limits the flow. The pressure builds up at node K2, which is also present at node K1. Since the node K1 is decoupled from the auxiliary valve V2 by a flow rate limiter R1 with a high flow resistance, the compensation takes place from the pressure accumulator P, which in turn is filled up via the flow rate limiter R1.
Sobald der Druck am Knoten K3 durch das Nebenventil V5' abgebaut und der Druck am Knoten K2 durch das Nebenventil V2 aufgebaut ist, können die Hauptventile V3 und V4 drucklos öffnen (Zeitpunkt t7) und die entgegengesetzte Kolbenbewegung beginnt. Dies ist durch die nach links weisenden Pfeile in Fig. 4 angedeutet.As soon as the pressure at node K3 is reduced by auxiliary valve V5 'and the pressure at node K2 is increased by auxiliary valve V2, main valves V3 and V4 can open without pressure (time t7) and the opposite piston movement begins. This is indicated by the arrows pointing to the left in FIG. 4.
Zum Zeitpunkt t8 können die Nebenventile V5' und V2 wieder geschlossen werden. Dieses Schließen der Nebenventile V5' und V2 muss jedoch spätestens zum Zeitpunkt t1 des nächsten Zyklus erfolgen, wenn die Kolben 301, 302 die äusserste linke Position erreicht haben (siehe Fig. 2).The auxiliary valves V5 'and V2 can be closed again at time t8. However, this closing of the auxiliary valves V5 'and V2 must take place at the latest at time t1 of the next cycle when the pistons 301 , 302 have reached the extreme left position (see FIG. 2).
Durch die Kolbenbewegung von der äusserst rechten in die äusserst linke Position durch den Druck des in die Ausgangskammer 101 einströmenden konzentrierten Salzwassers ist das Salzwasser aus der Eingangskammer 201 mit einem Druck von ca. 80 bar in das Membranmodul 3 gepresst worden. Gleichzeitig ist das konzentrierte Salzwasser aus der Ausgangskammer 102 drucklos zum Konzentrat ablauf transportiert worden, und in die Eingangskammer 202 ist Salzwasser eingeströmt.Due to the piston movement from the extreme right to the extreme left position due to the pressure of the concentrated salt water flowing into the outlet chamber 101 , the salt water from the inlet chamber 201 has been pressed into the membrane module 3 at a pressure of approximately 80 bar. At the same time, the concentrated salt water has been transported without pressure from the outlet chamber 102 to the concentrate drain, and salt water has flowed into the inlet chamber 202 .
Somit sind zum Zeitpunkt t1 des nächsten Zyklus wiederum alle Ventile ge schlossen, und durch eine entsprechende Steuerung findet der gleiche Ablauf in entgegengesetzter Richtung statt. Die strichpunktierte Linie in dem Ablaufdiagramm in Fig. 4 deutet das Ende eines Zyklus und gleichzeitig den Beginn eines neuen Zyklus an.Thus, at the time t1 of the next cycle, all valves are closed again, and the same process takes place in the opposite direction by a corresponding control. The dash-dotted line in the flow chart in Fig. 4 indicates the end of a cycle and at the same time the beginning of a new cycle.
Aus den Druckangaben bei den einzelnen Ventilen ist erkennbar, dass die Hauptventile stets drucklos schalten, während die Nebenventile, die geeignet bemessen sind, lediglich beim Öffnen mit einem hohen Druck beaufschlagt sind. Hier liegt der ganz entscheidende Vorteil der vorliegenden Erfindung. It can be seen from the pressure details for the individual valves that the Always depressurize the main valves, while the auxiliary valves are suitable are dimensioned, are only subjected to a high pressure when opening. This is the very decisive advantage of the present invention.
Eine Dichtung zwischen dem Kolben und dem jeweiligen Zylinder der Kolbenvor richtung ist nicht zwingend erforderlich, da eine geringe Durchmischung beider Flüssigkeiten die Wirkung der Vorrichtung nicht nennenswert beeinflusst. Eine Abdichtung des Zylinders am Austritt der Kolbenstange ist hingegen zwingend erforderlich.A seal between the piston and the respective cylinder of the piston Direction is not absolutely necessary, as a slight mixing of both Liquids do not significantly affect the effectiveness of the device. A Sealing the cylinder at the outlet of the piston rod, however, is mandatory required.
Es kann auch vorgesehen sein, die aktuelle Kolbenposition ständig zu erfassen. Diese Positionserfassung ist wichtig, da eine Kollision zwischen Kolben und Zylinder verhindert werden muss, um Beschädigungen zu vermeiden. Die Kolbenposition kann dabei direkt am Zylinder oder indirekt z. B. an der Kolbenstange erfasst werden.Provision can also be made to continuously record the current piston position. This position detection is important because of a collision between the piston and cylinder must be prevented to avoid damage. The piston position can be directly on the cylinder or indirectly z. B. detected on the piston rod become.
Da eine Pumpe zum Ergänzen des Druckverlustes einerseits durch den hohen Druck und andererseits durch das aggressive Medium Salzwasser sehr hoch beansprucht wird und dementsprechend ausfallgefährdet ist, ist bei dieser Ausführungsform eine solche Pumpe im Wesentlichen oder vollständig durch den Antrieb der Kolben stange, wodurch Druckverluste ausgeglichen werden, ersetzt.Because a pump to supplement the pressure loss on the one hand due to the high pressure and, on the other hand, very highly stressed by the aggressive medium salt water and is accordingly at risk of failure, is in this embodiment such pump essentially or completely by driving the pistons rod, which compensates for pressure losses.
Der Druckbehälter glättet die Druckschwankungen am Membranmodul. Eine weitere Glättung von Druckschwankungen ergibt sich durch eine mehrfache Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Membranmodul, also durch eine Anordnung von mindestens zwei jeweils ein Paar von Kolbenvorrichtungen aufweisenden Druckausgleichsvorrichtungen an einem Membranmodul, ins besondere dann, wenn diese phasenversetzt zueinander arbeiten, so dass zu einem Zeitpunkt t nur die Kolben jeweils einer Druckausgleichsvorrichtung in der äussersten linken bzw. rechten Position sind. Dabei kann je nach Auslegung ein gemeinsamer Antrieb für alle Druckausgleichsvorrichtungen oder auch ein separater Antrieb für jede Druckausgleichsvorrichtung vorgesehen sein.The pressure vessel smoothes the pressure fluctuations on the membrane module. Another Pressure fluctuations are smoothed by a multiple arrangement a device according to the invention on a membrane module, that is, by a Arrangement of at least two pairs of piston devices having pressure compensation devices on a membrane module, ins especially if they work out of phase with each other, so that one Time t only the pistons of each pressure compensation device in the extreme left or right position. Depending on the design, a common drive for all pressure compensation devices or a separate one Drive for each pressure compensation device may be provided.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt, insbesondere kann die Druckausgleichsvorrichtung auch anders ausgestaltet sein. Denkbar sind beispielsweise Ausgestaltungen mit mehreren Paaren von zwei Kolbenvorrichtungen und/oder unterschiedlichen oder anders gestalteten Kolbenvorrichtungen. Auch sind die angegebenen Zahlenwerte nur Beispielswerte zur Verdeutlichung der Erfindung, so dass sich bei veränderter Kolbengeometrie beispielsweise auch andere Druck verhältnisse ergeben können.The invention is not limited to the embodiment shown, in particular the pressure compensation device can also be configured differently. Are conceivable for example, configurations with several pairs of two piston devices and / or different or differently designed piston devices. Also are the numerical values given are only exemplary values to illustrate the invention, so that when the piston geometry changes, for example, other pressures relationships can result.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein sehr hoher Wirkungsgrad bei der Energierückgewinnung in Höhe von min destens 90% erreicht. Die Förderpumpe braucht nur einen von der Entnahmemenge abhängigen Bruchteil des für die Umkehrosmose erforderlichen Arbeitsdrucks von etwa 70 bis 80 bar zu erzeugen, was einen hohen Kostenreduktions- und Wartungsvorteil nach sich zieht. Generell werden somit die Herstellungskosten für eine Vorrichtung zum Entsalzen von Wasser und Bereitstellung von Trinkwasser deutlich verringert. Die Kolbengeometrie ist nicht auf eine einzige Möglichkeit beschränkt. Je nach Salzgehalt des Wassers kann bzw. sollte der osmotische Druck angepaßt werden. Bei Brackwasser - geringster Salzgehalt - kann ein niedrigerer Druck gewählt werden.With the inventive method and the inventive device a very high efficiency in energy recovery of min at least 90% achieved. The feed pump only needs one of the withdrawals dependent fraction of the working pressure required for reverse osmosis generate about 70 to 80 bar, which is a high cost reduction and Maintenance advantage entails. Generally, the manufacturing costs for a device for desalting water and providing drinking water significantly reduced. The piston geometry is not one way limited. Depending on the salinity of the water, the osmotic pressure can or should be adjusted. With brackish water - lowest salt content - a lower one Pressure can be selected.
Claims (9)
das aus dem Membranmodul (3) ausgeleitete konzentrierte Salzwasser (13) unter etwa dem zweiten Druck (p2) in die Druckausgleichsvorrichtung (2) kontinuierlich eingeleitet und dort zur Beaufschlagung des in die Druckausgleichsvorrichtung (2) eingeleiteten Salzwassers (10) mit etwa dem zweiten Druck (p2) und zur Einleitung des Salzwassers (11) in das Membranmodul (3) benutzt wird und wobei die Einleitung des konzentrierten Salzwassers (13) in die Druck ausgleichsvorrichtung (2) und die Ableitung des konzentrierten Salzwassers (14) aus der Druckausgleichsvorrichtung (2) mittels gesteuerter Hauptventile (V1, V3, V4, V6) erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Hauptventilen (V1, V3, V4, V6) angeordnete Nebenventile (V2, V2', V5, V5') derart gesteuert werden, dass Druck-Belastungsspitzen beim Öffnen und/oder Schließen der Hauptventile (V1, V3, V4, V6) gemindert werden.1. A method for desalination of water with reverse osmosis, in particular for desalination of sea water, in which salt water ( 10 ) is introduced into a pressure compensation device ( 2 ) under a first pressure (p 1 ) and from the pressure compensation device ( 2 ) under a second, higher one Pressure (p 2 ) is passed into a membrane module ( 3 ), wherein from the membrane module ( 3 ) desalinated water ( 12 ) and concentrated salt water ( 13 ) is discharged, whereby
the concentrated salt water ( 13 ) discharged from the membrane module ( 3 ) is continuously introduced into the pressure equalization device ( 2 ) under approximately the second pressure (p 2 ) and there to apply approximately the second one to the salt water ( 10 ) introduced into the pressure equalization device ( 2 ) Pressure (p 2 ) and for introducing the salt water ( 11 ) into the membrane module ( 3 ) and the introduction of the concentrated salt water ( 13 ) into the pressure compensation device ( 2 ) and the discharge of the concentrated salt water ( 14 ) from the pressure compensation device ( 2 ) by means of controlled main valves (V1, V3, V4, V6),
characterized in that auxiliary valves (V2, V2 ', V5, V5') arranged in parallel to the main valves (V1, V3, V4, V6) are controlled in such a way that pressure load peaks when opening and / or closing the main valves (V1, V3 , V4, V6) can be reduced.
zwischen Membranmodul (3) und Druckausgleichsvorrichtung (2) jeweils eine im Betrieb konti nuierlich unter etwa dem zweiten Druck (p2) stehende Verbindungsleitung (4) angeordnet ist zur Zuführung des konzentrierten Salzwassers (13) vom Membranmodul (3) zur Druckaus gleichsvorrichtung (2) und zur Zuführung des Salzwassers (11) von der Druckausgleichsvor richtung (2) zum Membranmodul (3) und wobei gesteuerte Hauptventile (V1, V3, V4, V6) vor gesehen sind zur Einleitung des konzentrierten Salzwassers (13) in die Druckausgleichsvorrichtung (2) und zur Ableitung des konzentrierten Salzwassers (14) aus der Druckausgleichs vorrichtung (2),
dadurch gekennzeichnet, dass zur Minderung von Druck-Belastungsspitzen beim Öffnen und/oder Schließen der Hauptventile (V1, V3, V4, V6) parallel zu den Hauptventilen (V1, V3, V4, V6) gesteuerte Nebenventile (V2, V2', V5, V5') angeordnet sind.9. Device for performing the method according to one of the preceding claims with a feed pump ( 1 ) for introducing salt water ( 10 ) into the pressure compensation device ( 2 ) and with a membrane module ( 3 ) for separating from the pressure compensation device ( 2 ) Salt water ( 11 ) in demineralized water ( 12 ) and concentrated salt water ( 13 ), whereby
between the membrane module (3) and pressure-balancing device (2) each have an operating continu ously under approximately the second pressure (p 2) standing connection line (4) is arranged to feed the concentrated salt water (13) from the membrane module (3) is equal apparatus for Druckaus (2 ) and for supplying the salt water ( 11 ) from the pressure compensation device ( 2 ) to the membrane module ( 3 ) and wherein controlled main valves (V1, V3, V4, V6) are seen before to introduce the concentrated salt water ( 13 ) into the pressure compensation device ( 2 ) and for discharging the concentrated salt water ( 14 ) from the pressure compensation device ( 2 ),
characterized in that to reduce pressure load peaks when opening and / or closing the main valves (V1, V3, V4, V6) parallel to the main valves (V1, V3, V4, V6) controlled secondary valves (V2, V2 ', V5, V5 ') are arranged.
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| EP0028913B1 (en) * | 1979-11-05 | 1984-08-01 | Sykes Ocean Water Limited | Reverse osmosis liquid purification apparatus |
| DE19933147A1 (en) * | 1999-07-20 | 2001-01-25 | Aloys Wobben | Method and device for desalting water |
-
2000
- 2000-11-21 DE DE10057613A patent/DE10057613C2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE19933147A1 (en) * | 1999-07-20 | 2001-01-25 | Aloys Wobben | Method and device for desalting water |
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| Publication number | Publication date |
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| DE10057613A1 (en) | 2002-05-29 |
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