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Die
Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsbehandlungsanordnung,
insbesondere eine Wasserbehandlungsanordnung mit mindestens einer
Umkehrosmose-Membraneinheit, die einen Eingang, einen Permeatausgang
und einen Konzentratausgang aufweist, und einer Fördereinrichtung,
die mit dem Eingang verbunden ist und eine mit einem elektrischen Motor
und einem hydraulischen Motor verbundene Pumpe mit einer Eingangsleitung
aufweist, wobei der hydraulische Motor zwischen dem Konzentratausgang
und einem Entsorgungsanschluß angeordnet ist.
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Eine
derartige als Wasserbehandlungsanordnung ausgebildete Flüssigkeitsanordnung
ist beispielsweise aus
US 6 139
740 bekannt. Die Pumpe fördert beispielsweise Salzwasser
durch die Membraneinheit. Die Membraneinheit weist eine Membran auf,
durch die das Wasser hindurch gedrückt wird. Dabei wird das Wasser
gereinigt, insbesondere entsalzen. Das gereinigte Wasser, das auch
als "Permeat" bezeichnet wird,
wird über
den Permeatausgang abgeführt.
Allerdings ist das Volumen des Permeats wesentlich kleiner als das
Volumen des zugeführten Wassers.
Dementsprechend verbleibt ein größerer Anteil
von ungereinigtem Wasser mit einer erhöhten Schmutz- oder Schadstoffkonzentration,
das dementsprechend als "Konzentrat" bezeichnet wird.
Das Konzentrat wird über
den Konzentratausgang abgeführt.
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Zum
Betrieb der Umkehrosmose-Membraneinheit muß das zugeführte Wasser auf einen erhöhten Druck
gebracht werden, damit es die Membrane in der Membraneinheit durchdringen
kann. Auf diesem Druck befindet sich dann auch das Konzentrat. Um
den Energieinhalt dieses Konzentrats auszunutzen, wird das Konzentrat
durch den hydraulischen Motor geleitet, der zusammen mit dem elektrischen Motor
die Pumpe antreibt, die das Wasser in den Eingang der Membraneinheit
speist.
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Eine ähnliche
Ausgestaltung ist aus
US
6 468 431 B1 bekannt. Auch hier wird das Konzentrat aus
dem Konzentratausgang der Membraneinheit einem hydraulischen Motor
zugeführt,
der auf die gleiche Welle wirkt, wie ein elektrischer Motor, wobei
die Pumpe mit der Welle mechanisch verbunden ist.
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Bei
einer derartigen Wasserbehandlungsanordnung ergibt sich im Laufe
der Zeit eine Verschmutzung, insbesondere eine Verschmutzung der
Membran der Membraneinheit. Diese Verschmutzung kann unterschiedliche
Ursachen haben. In vielen Fällen kann
man ein Bakterienwachstum beob achten. Vielfach setzen sich auch
Inhaltsstoffe des zu reinigenden Wassers auf der Membran ab. Um
Bakterien von der Membran zu entfernen, ist es bekannt, Chemikalien
durch das System zu leiten. Um Filter zu reinigen, ist es bekannt,
den Filter in umgekehrter Richtung mit Flüssigkeit zu spülen, ein
sogenanntes "reverse
flush".
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Im
Zusammenhang mit einer Wasserbehandlungsanordnung ist es bekannt
(
US 6 174 437 B1 ),
das gereinigte Wasser in umgekehrter Richtung durch die Membraneinheit
zu pumpen, um die Membraneinheit zu reinigen. Allerdings ist hierzu
ein erheblicher Aufwand erforderlich.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reinigung mit geringem
Aufwand durchzuführen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Wasserbehandlungsanordnung der eingangs genannten
Art dadurch gelöst,
daß der
hydraulische Motor als Spülpumpe
betreibbar ist, die Permeat in die Membraneinheit fördert.
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Man
nutzt also den hydraulischen Motor nicht nur dazu aus, Energie aus
dem Konzentrat zurückzugewinnen,
um den Wirkungsgrad der Wasserbehandlungsanordnung zu erhöhen. Man
nutzt den hydraulischen Motor auch aus, um die Membraneinheit zu
reinigen. Die meisten hydraulischen Motoren sind sowohl als Motor
als auch als Pumpe betreibbar. In vielen Fällen läßt sich dies einfach durch
eine Umkehr der Antriebsrichtung bewerkstelligen, wobei man die
Anschlüsse
beibehält.
Da davon auszugehen ist, daß der
hydraulische Motor überwiegend
als Motor arbeitet und nur in besonderen Situationen, nämlich zum
Reinigen der Membraneinheit, als Spülpumpe betrieben werden muß, kann
man den hydraulischen Motor auch primär auf seine Aufgabe als Motor
hin auslegen. Es muß lediglich
sichergestellt werden, daß der
Motor auch als Spülpumpe
arbeiten kann. Der Begriff "Spülpumpe" wird eingeführt, um den
hydraulischen Motor, wenn er als Pumpe arbeitet, von der normalen
Pumpe unterscheiden zu können,
die im Normalbetrieb die Flüssigkeit
durch die Membraneinheit fördert.
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Vorzugsweise
fördert
die Spülpumpe
Permeat in den Konzentratausgang. In diesem Fall wird die Membran
der Membraneinheit zwar nicht oder nicht nur durch ein Durchspülen gereinigt.
Das von der Spülpumpe
geförderte
Permeat gelangt vielmehr nur auf die Seite der Membran, die ansonsten
dem zugeführten
und zu reinigenden Wasser ausgesetzt ist. Dies reicht aber in vielen
Fällen
aus, um Ablagerungen an der Membran zu entfernen. Besonders wirkungsvoll
ist die Reinigung mit dem Permeat aber dadurch, daß das Permeat
Bakterien abtöten
kann, die nur in dem zu reinigenden Wasser, insbesondere Salzwasser,
lebensfähig
sind. Wenn derartige Bakterien einer "Süßwasseratmosphäre" ausgesetzt sind, bei
dem die Konzentration der Mineralstoffe nicht stimmt, dann werden
sie abgetötet
oder jedenfalls in ihrem Wachstum stark gehemmt. Dadurch daß man das
Permeat in den Konzentratausgang fördert, muß man an der "Beschaltung" der Wasserbehandlungsanordnung
im Grunde nichts ändern.
Der hydraulische Motor kann unmittelbar mit dem Ausgang der Membraneinheit
verbunden sein und bleiben.
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Vorzugsweise
ist der elektrische Motor drehrichtungsumsteuerbar, wobei eine Drehrichtung
des elektrischen Motors mit der Drehrichtung des hydraulischen Motors
im Motorbetrieb übereinstimmt
und in der entgegengesetzten Drehrichtung der hydraulische Motor
als Spülpumpe
arbeitet. Man benötigt also
keine komplizierte Getriebeanordnung, um den hydraulischen Motor
vom Motorbetrieb auf den Pumpenbetrieb umzuschalten. Es reicht aus,
wenn man die Drehrichtung des elektrischen Motors ändert. Dies
ist in vielen Fällen
problemlos möglich.
Der elektrische Motor hat dann zwei Drehrichtungen, wobei er in
einer Drehrichtung von dem hydraulischen Motor unterstützt wird.
Auf die Pumpe wirkt dann im "Normalbetrieb" die zusammengefaßte Antriebsleistung von
elektrischem Motor und hydraulischem Motor. Wenn der elektrische
Motor hingegen umgesteuert wird, also mit einer anderen Drehrichtung
betrieben wird, dann arbeitet der hydraulische Motor als Spülpumpe.
In diesem Fall fehlt zwar die vom hydraulischen Motor im Normalbetrieb
zur Verfügung
gestellte Antriebsleistung. Dies ist jedoch unkritisch, weil der
Reinigungsvorgang der Membraneinheit in der Regel wesentlich kürzer ist
als der Betrieb der Wasserbehandlungsanordnung im Normalbetrieb.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß der
elektrische Motor eine Energieversorgungseinrichtung aufweist, deren
Stromrichtung umschaltbar ist. Das Umschalten der Stromrichtung
ist eine besonders einfache Ausgestaltung, um die Drehrichtung des
Motors zu ändern.
Wenn es sich bei dem Strom um einen Drehstrom handelt, dann ist
mit Umkehr der Stromrichtung die Umkehr der Rotation des Drehfeldes
gemeint.
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Bevorzugterweise
weist der hydraulische Motor einen Ausgang auf, der über ein
erstes Rückschlagventil,
das vom Ausgang weg öffnet,
mit dem Entsorgungsanschluß und über ein
zweites Rückschlagventil,
das zum Ausgang hin öffnet,
mit dem Permeatanschluß verbunden
ist. In diesem Fall wirken die beiden Rückschlagventile so zusammen,
daß im
Motorbetrieb das Konzentrat vom Konzentratausgang zum Entsorgungsanschluß gelangen
kann. Das zweite Rückschlagventil
verhindert, daß Konzentrat zum
Permeatausgang übertritt.
Wenn hingegen der hydraulische Motor als Spülpumpe betrieben wird, dann
kann er Permeat über
das zweite Rückschlagventil
ansaugen. Ein Zutritt von Flüssigkeit
aus dem Entsorgungsanschluß wird
durch das erste Rückschlagventil
zuverlässig
verhindert. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit eines automatischen
Betriebs, bei dem keine zusätzlichen
Eingriffe von außen
erforderlich sind.
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Vorzugsweise
weist die Pumpe in Abhängigkeit
von dem Betriebszustand des hydraulischen Motors unterschiedliche
Förderrichtungen
auf. Wenn der hydraulische Motor als Motor betrieben wird, dann wird
die Pumpe so angetrieben, daß sie
zu reinigendes Wasser von der Eingangsleitung in den Eingang fördert. Dies
ist der Normalbetrieb. Wenn der hydraulische Motor hingegen als
Spülpumpe
betrieben wird, dann dreht sich die Förderrichtung der Pumpe um,
so daß die
Pumpe Wasser aus dem Eingang der Membraneinheit heraussaugt. Dadurch
ist es möglich,
einen relativ großen
Strom von Permeat durch die Membraneinheit zu erzeugen.
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Vorzugsweise
mündet
zwischen der Pumpe und dem Eingang eine Nachsaugleitung. Die Pumpe hat
in der Regel ein größeres Fördervolumen
als der hydraulische Motor. Wenn der hydraulische Motor und die
Pumpe über
den elektrischen Motor starr miteinander gekoppelt sind, dann besteht
die Gefahr, daß die
Pumpe zu wenig Flüssigkeit
aus dem Eingang der Membraneinheit erhält und es deswegen zu Kavitationserscheinungen
kommt. Über
die Nachsaugleitung ist es daher möglich, die Pumpe mit einer ausreichenden
Flüssigkeitsmenge
zu versorgen.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß in
der Nachsaugleitung ein zur Pumpe hin öffnendes drittes Rückschlagventil
angeordnet ist. Man verhindert damit, daß im Normalbetrieb zu reinigendes
Wasser in die Nachsaugleitung gedrückt wird.
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Hierbei
ist besonders bevorzugt, daß die Nachsaugleitung
mit dem Permeatausgang verbunden ist. Über den Permeatausgang kann
dann die benötigte
Flüssigkeitsmenge
ergänzt
werden. Dies hat den Vorteil, daß die Pumpe ebenfalls mit Permeat, also
mit gereinigtem Wasser, gespült
werden kann.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, daß die Nachsaugleitung
mit der Eingangsleitung der Pumpe verbunden ist. In diesem Fall
kann Flüssigkeit
sozusagen im Kreislauf um die Pumpe herum gefördert werden.
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Bevorzugterweise
ist in der Eingangsleitung ein viertes Rückschlagventil angeordnet,
das zur Pumpe hin öffnet,
und zwischen dem vierten Rückschlagventil
und der Pumpe mündet
eine Verbindungsleitung zum Entsorgungsanschluß, in der ein Sperrventil angeordnet
ist. Das vierte Rückschlagventil
verhindert, daß die
Wasserbehandlungsanordnung leerläuft,
wenn die Pumpe nicht in Betrieb ist und Wasser ansaugt. Das vierte
Rückschlagventil würde allerdings
das Spülen
verhindern. Dementsprechend ist in der Verbindungsleitung ein Sperrventil
angeordnet, das öffnet,
wenn der hydraulische Motor als Spülpumpe betrieben wird. Diese Öffnung des
Sperrventils kann automatisch erfolgen, beispielsweise dann, wenn
die Drehrichtung des Elektromotors geändert wird. Sie kann auch druckgesteuert
erfolgen.
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Vorzugsweise
ist der Permeatausgang mit einem Sammelbehälter verbunden. Damit kann
man für
die Spülung
der Membraneinheit immer eine ausreichende Menge an Permeat bereit
halten.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Wasserbehandlungsanordnung,
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2 eine
Darstellung einer vereinfachten Ausführungsform einer Wasserbehandlungsanordnung
bei der Produktion von Permeat, und
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3 die
Wasserbehandlungsanordnung nach 2 bei der
Reinigung.
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Eine
Wasserbehandlungsanordnung 1 entnimmt Wasser aus einem
nur schematisch dargestellten Vorrat 2. Bei dem Vorrat 2 kann
es sich um einen Brunnen, um das Meer oder um ein sonstiges Gewässer handeln,
wobei das entnommene Wasser entweder Salzwasser oder ein verschmutztes
Wasser oder dergleichen ist.
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Die
Entnahme des Wassers aus dem Vorrat 2 erfolgt mit Hilfe
einer Förderpumpe 3,
die das Wasser über
ein oder mehrere Filter 4 in eine Eingangsleitung 5 einer
Pumpe 6 fördert.
Die Pumpe 6 ist mit jeweils einem Eingang 7 einer
Umkehrosmose-Membraneinheit 8a, 8b verbunden,
wobei die Membraneinheiten 8a, 8b parallel geschaltet
sind. Jede Membraneinheit 8a, 8b weist eine Membran 9a, 9b auf, durch
die ein Teil des in den Eingang 7 geförderten Wassers gedrückt wird.
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Die
Membraneinheit 8a, 8b arbeitet nach dem Prinzip
der Umkehrosmose, d.h. das Wasser, das durch die Membran 9a, 9b tritt,
wird gereinigt bzw. entsalzen. Das gereinigte oder entsalzene Wasser
wird auch als "Permeat" bezeichnet. Das
Permeat gelangt zu einem Permeatausgang 10 und von dort über eine
Sammelleitung 11 zu einem Tank 12.
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Die
Umkehrosmose-Membraneinheiten 8a, 8b haben allerdings
einen Wirkungsgrad, der nicht allzu hoch ist. Lediglich 20 bis 35
% des in den Eingang 7 eingespeisten Wassers gelangt als
Permeat vom Permeatausgang 10. Das übrige Wasser, das dann eine
höhere
Konzentration an Schmutz oder Salz hat und deswegen auch als "Konzentrat" bezeichnet wird,
verläßt die Membraneinheit 8a, 8b über einen
Konzentratausgang 13. Dieses Konzentrat befindet sich auf
dem gleichen hohen Druck von in der Regel über 60 bar wie das am Eingang 7 zugeführte Wasser.
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Die
Pumpe 6 ist von einem Elektromotor 14 angetrieben.
Der Elektromotor 14 ist mit der Pumpe 6 über eine
Welle 15 verbunden. An dieser Welle 15 greift
auch ein hydraulischer Motor 16 an.
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Der
hydraulische Motor 16 ist mit dem Kondensatausgang der
Membraneinheiten 8a, 8b verbunden. Der hydraulische
Motor 16 weist einen Ausgang 17 auf, der mit einem
Entsorgungsanschluß 18 verbunden
ist, der wiederum in den Vorrat 2 mündet.
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Der
hydraulische Motor 16 arbeitet im Normalfall mit dem Druck
des Wassers, den das Konzentrat am Ausgang 13 hat. Dieser
Druck ist nur unwesentlich niedriger als der Druck am Eingang 7,
der von der Pumpe 6 erzeugt worden ist. Der Motor 16 hat
ein etwas geringeres Volumen als die Pumpe 6, d.h. er verbraucht
etwas weniger Konzentrat als die Pumpe 6 an Wasser fördert. Damit
ist es möglich,
jedenfalls einen Teil der Energie zurückzugewinnen, die das Konzentrat
am Ausgang 13 der Membraneinheiten 8a, 8b noch
enthält.
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Die
Verbindung zwischen dem hydraulischen Motor 16 und dem
Entsorgungsanschluß 18 erfolgt über ein
erstes Rückschlagventil 19,
das vom Ausgang 17 weg öffnet.
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Der
Ausgang 17 des hydraulischen Motors 16 ist über ein
zweites Rückschlagventil 20 mit
der Sammelleitung 11 und damit mit dem Tank 12 und den
Permeatausgängen 10 der
Membraneinheiten 8a, 8b verbunden. Das Rückschlagventil 20 sichert dagegen,
daß Konzentrat,
das den hydraulischen Motor durchströmt hat, in den Tank 12 bzw.
die Sammelleitung 11 gelangt.
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Die
Sammelleitung 11 ist über
eine Nachsaugleitung 21 mit dem Ausgang 22 der
Pumpe 6 verbunden. In der Nachsaugleitung 21 ist
ein drittes Rückschlagventil 23 angeordnet,
das zur Pumpe 6 hin öffnet.
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In
der Eingangsleitung 5 ist ein viertes Rückschlagventil 24 angeordnet,
das ebenfalls zur Pumpe 6 hin öffnet. Das vierte Rückschlagventil 24 sichert dagegen,
daß die
Wasserbehandlungsanordnung 1 leerläuft, wenn die Förderpumpe 3 oder
die Pumpe 6 nicht in Betrieb sind. Das vierte Rückschlagventil 24 kann
auch in die Förderpumpe 3 integriert
sein.
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Zwischen
der Eingangsleitung 5 und dem Entsorgungsanschluß 18 ist
eine Verbindungsleitung 25 angeordnet, in der ein Sperrventil 26 angeordnet ist.
Das Sperrventil 26 ist hier schematisch als Rückschlagventil
dargestellt. Es kann jedoch auch auf andere Weise ausgebildet sein.
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Zwischen
der Pumpe 6 und den Filtern 4 ist ein Druckschalter 27 angeordnet,
der dafür
sorgt, daß immer
ein gewisser Mindestdruck für
die Pumpe 6 vorhanden ist. Damit wird beispielsweise eine
Kavitation zuverlässig
vermieden.
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Vor
dem Eingang 7 der Membraneinheiten 8a, 8b ist
ein zweiter Druckschalter 28 angeordnet, der auch als Drucksensor
ausgebildet sein kann. Mit dem Permeatausgang 10 ist ein
dritter Druckschalter 29 verbunden, der ebenfalls als Drucksensor
ausgebildet sein kann. Mit Hilfe der Druckschalter 28, 29 läßt sich
ein Differenzdruck über
die Membraneinheiten 8a, 8b ermitteln. Der Differenzdruck
gibt beispielsweise eine Auskunft darüber, ob eine Reinigung erforderlich
ist, mit anderen Worten, ob die Membrane 9a, 9b verstopft
sind und gespült
werden müssen.
In manchen Fällen
wird man jedoch auch mit einem einzelnen Druckschalter 28 (oder
Drucksensor) auskommen können,
der nur den Eingangsdruck überwacht.
Wenn der Druck am Eingang 7 über ein gewisses Maß hinaus
ansteigt, ist dies ebenfalls ein Zeichen dafür, daß die Membraneinheiten 8a, 8b gereinigt
werden müssen.
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Ein
Sensor 30 ermittelt die Qualität des Permeats, d.h. des gereinigten
Wassers. Wird z.B. ein zu hoher Salzgehalt festgestellt, dann bedeutet
dies, daß die
Membrane 9a, 9b entweder fehlerhaft sind oder
einer Spülung
bedürfen.
Ein erhöhter
Salzgehalt kann beispielsweise eine Verstopfung andeuten.
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Eine
Zugabeeinrichtung 31 kann vorgesehen sein, um dem Permeat
wieder Mineralien zuzugeben. Diese Mineralien können in nicht näher dargestellter Weise
aus dem Konzentrat gewonnen werden. Das Wasser wird durch diese
Zugabe in der Zugabeeinrichtung 31 nicht oder jedenfalls
weniger korrosiv. Die Mineralien werden also zugegeben, bevor das
Wasser auf ein Eisenrohr trifft. Au ßerdem wird der Geschmack des
Wassers durch die Zugabe von Mineralien verbessert.
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Wenn
nun die Druckschalter 28, 29 feststellen, daß eine Spülung oder
Reinigung der Membraneinheiten 8a, 8b erforderlich
ist, dann wird die Drehrichtung des Motors 14 geändert. Hierzu
weist der Motor eine Energieversorgung 32 auf, die beispielsweise
im Fall eines Gleichstrommotors die Stromrichtung umdreht, um die
Drehrichtung des Motors zu ändern.
Im Falle eines Drehstrommotors kann die Drehrichtung des Drehfeldes
geändert
werden, um die Drehrichtung des Motors 14 zu ändern. Die
Art des verwendeten Motors 14 ist unerheblich, solange
die Drehrichtung des Motors 14 geändert werden kann. Die Energieversorgung 32 muß natürlich an
die Art des verwendeten Motors 14 angepaßt sein.
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Wenn
sich die Drehrichtung des Motors 14 ändert, dann wird aus dem hydraulischen
Motor 16 eine Spülpumpe,
die Flüssigkeit
zum Kondensatausgang 13 fördert. Die hierzu benötigte Flüssigkeit
kann aufgrund des ersten Rückschlagventils 19 allerdings nicht
aus dem Vorrat 2 entnommen werden. Sie wird über das
zweite Rückschlagventil 20 aus
dem Tank 12 entnommen. Dies hat den Vorteil, daß nicht
nur die Seite der Membrane 9a, 9b gespült wird,
die dem Wasser vom Eingang 7 ausgesetzt ist, sondern die Membraneinheit 8a, 8b auch
mit entsalzenem oder gereinigtem Wasser gefüllt wird. Bakterien, die sich ansonsten
in Salzwasser anreichern und vermehren können, werden auf diese Weise
bereits vielfach getötet
und beseitigt, ohne daß der
Einsatz von Chemikalien erforderlich ist. Auch werden Minerale ausgespült, weil
diese im gereinigten Wasser aufgelöst werden.
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Unterstützt wird
die Förderung
des "Süßwassers", also des Permeats
aus dem Tank 12, durch die Pumpe 6, die bei einer
veränderten
Drehrichtung des elektrischen Motors 14 ihre Förderrichtung ändert und
das Permeat vom Kondensatausgang 13 zum Eingang 7 saugt.
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Der
als Spülpumpe
arbeitende hydraulische Motor 16 hat allerdings eine etwas
geringere Förderleistung
als die Pumpe 6. Um Kavitation zu verhindern, kann die
Pumpe 6 daher über
die Ansaugleitung 21 und das dritte Rückschlagventil ebenfalls Permeat
aus dem Tank 12 ansaugen, so daß eine Kavitation vermieden
werden kann.
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Das
von dem Eingang 7 abgeförderte
Permeat kann aufgrund des vierten Rückschlagventils 24 nicht
durch die Förderpumpe 3 zum
Vorrat 2 abströmen.
Aus diesem Grunde ist die Verbindungsleitung 25 vorgesehen.
Wenn die Drehrichtung des elektrischen Motors umgedreht wird, wird
das Sperrventil 26 geöffnet,
so daß das
zum Reinigen verwendete Permeat über
den Entsorgungsanschluß 18 abfließen kann.
Die Verbindungsleitung 25 zweigt vor den Filtern 4 ab,
so daß die
Filter 4 beim Spülen
nicht mit verschmutztem Wasser beaufschlagt werden, so daß ein Verstopfen
der Filter 4 vermieden wird.
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Wenn
das Sperrventil 26 einfach als Rückschlagventil ausgebildet
ist, das zum Entsorgungsanschluß 18 hin öffnet, dann
handelt es sich um ein vorgespanntes Rückschlagventil, dessen Schließfeder so
dimensioniert ist, daß sie
dem Druck in der Eingangsleitung 5 widersteht, wenn es
sich um den Normalbetrieb handelt. Erst dann, wenn die Pumpe 6 ihre
Förderrichtung
umdreht, steigt der Druck in der Eingangsleitung 5 soweit
an, daß das
Sperrventil 26 öffnet.
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Alternativ
zu der Ansaugleitung 21, kann eine gestrichelt dargestellte
Ansaugleitung 33 vorgesehen sein, in der ein Rückschlagventil 34 angeordnet
ist, das zum Eingang 7 der Membraneinheit 8a, 8b hin öffnet. Über die
Ansaugleitung 33 kann die Flüssigkeitsmenge, die die Pumpe 6 mehr
benötigt, als
sie die durch den hydraulischen Motor 16 gebildete Spülpumpe fördern kann,
nachgeliefert werden und zwar aus der Eingangsleitung 5.
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Die
Betriebsweise der Wasserbehandlungsanordnung 1 für den "Normalbetrieb" und für die Reinigung
soll noch einmal anhand der 2 und 3 erläutert werden.
Hier sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen.
Gestrichelt dargestellt sind Leitungen, die Hochdruck führen. Mit
durchgezogenen Linien dargestellt sind Leitungen, die Niederdruck
führen.
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2 zeigt
die Wasseraufbereitungsanordnung 1 im Normalbetrieb, also
bei der Permeatproduktion. Die Pumpe 6 fördert zu
reinigendes oder zu entsalzendes Wasser aus der Eingangsleitung 5 zum Eingang 7 der
Membraneinheit 8. Dort gelangt ein Teil des Wassers durch
die Membran 9 zum Permeatausgang 10 und von dort
in die Sammelleitung 11. Der verbleibende Rest gelangt
als Konzentrat zum Konzentratausgang 13 und treibt von
dort aus den hydraulischen Motor 16 an, der sich in die
gleiche Richtung dreht wie der Elektromotor 14 und an der gleichen
Antriebswelle 15 befestigt ist, die auch die Pumpe 6 antreibt.
Das den hydraulischen Motor verlassende Konzentrat, das im wesentlichen
drucklos ist, gelangt über
das erste Rückschlagventil 19 in
den Entsorgungsanschluß 18.
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Um
die Verhältnisse
der Durchflußmengen darzustellen,
wird angenommen, daß die
Pumpe 6 ein Fördervolumen
von einem Liter (alle nachfolgenden Literangaben beziehen sich auf
die gleiche Zeiteinheit) aufweist. Davon gelangen 0,2 l in die Sammelleitung 11 als
Permeat und 0,8 l als Konzentrat und hydraulisches Antriebsmedium
zum hydraulischen Motor 16.
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3 zeigt
die gleiche Wasseraufbereitungsanordnung 1 beim Säubern, also
beim "reverse flush", in dem die Membraneinheit 8 durch
Permeat gespült
wird.
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Die
Pumpe 6 kehrt dabei die Drehrichtung um und fördert 1
l zurück
in die Eingangsleitung 5. Dieser eine Liter setzt sich
zusammen aus 0,8 l, die von dem Hydraulikmotor 16 gefördert werden,
der hier als Spülpumpe
arbeitet, und 0,2 l, die über
die Ansaugleitung 21 aus der Sammelleitung 11 zugeführt werden.
Die 0,8 l fördert
die Spülpumpe
(hydraulischer Motor 16) aus der Sammelleitung 11 über das
zweite Rückschlagventil 20.
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Durch
einen Doppelpfeil 35 in der Leitung zwischen dem Permeatausgang 10 und
der Sammelleitung 11 ist angedeutet, daß je nach Ausbildung der Membraneinheit 8 und
der Förderleistung
der Pumpe 6 bzw. der Spülpumpe
(hydraulischer Motor 16) ein Teil der Flüssigkeit
durch die Membran 9 zum Permeatausgang 10 gelangen
kann. Es ist auch möglich, daß von der
Sammelleitung 11 Flüssig keit
in den Permeatausgang 10 gelangt und die Membran dann zum Eingang 7 durchströmt. Auch
kann man am Permeatausgang 10 ein Rückschlagventil (nicht dargestellt) anordnen,
das einen Permetastrom nur aus der Membraneinheit 8 heraus
erlaubt. Damit wird verhindert, daß die Membran 9 bei
Spülen
in der "verkehrten" Richtung durchströmt wird.
Dies kann bei manchen Membranen zu Beschädigungen führen.
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Man
kann nun den Betrieb der Wasseraufbereitungsanlage 1 weitgehend
automatisieren. Nicht näher
dargestellte Schalter im Tank 12 signalisieren, wann ein
Betrieb der Wasseraufbereitungsanordnung 1 erforderlich
ist.
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Mit
Hilfe der Druckschalter 28, 29 oder des Sensors 30 läßt sich
ermitteln, wann eine Reinigung erforderlich ist. Zum Zwecke der
Reinigung wird die Drehrichtung des elektrischen Motors 14 geändert und
die Membraneinheit 8 gespült. Man kann beispielsweise
die Wasseraufbereitungsanordnung dreimal Spülen. Zwischen jeder Spülung werden Messungen
durchgeführt.
Wenn es nach den drei Spülungen
keine Verbesserungen gibt, wird die Anordnung abgeschaltet.
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Man
kann eine Reihe von Zusatzmöglichkeiten
vorsehen. So kann man beispielsweise den elektrischen Motor 14 mit
einem Softstarter versehen, der für einen langsamen Druckaufbau
und auch für
einen langsamen Druckabbau sorgt. Mit dieser Möglichkeit kann man die Membran 9 schonen.
Natürlich
kann man anstelle eines Softstarters auch eine andere elektrische
Schaltung zur Regelung des elektrischen Motors 14 verwenden.
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Eine
derartige Anordnung kann mit geringen Modifikationen auch für andere
Anwendungen verwendet werden. Wenn man beispielsweise Orangensaft
oder einen anderen Fruchtsaft aufkonzentrieren möchte, verwendet man das Konzentrat
als fertiges Produkt. In diesem Fall wird man das Konzentrat allerdings
nicht über
den Entsorgungsanschluß 18 zum Vorrat 2 zurückspeisen,
sondern in einem getrennten Behälter
sammeln.