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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Aufbereitung einer Flüssigkeit nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 9, wobei die Aufbereitung der Flüssigkeit insbesondere durch Umkehrosmose erfolgt.
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Die
US 4,657,647 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Dichlorhydrinlösung und eine Vorrichtung dafür, wobei die Vorrichtung zwei Behälter aufweist, in denen eine Umkehrosmoseeinrichtung und eine Elektrodialysevorrichtung angeordnet sind. Der erste Behälter mit der Umkehrosmoseeinrichtung weist eine Zuleitung sowie eine erste und eine zweite Ableitung auf. Der zweite Behälter mit der Elektrodialyseeinrichtung verfügt über eine erste Zuleitung und eine zweite Zuleitung sowie über eine erste Ableitung und eine zweite Ableitung. Die erste Ableitung des Behälters mit der Umkehrosmoseeinrichtung ist mit der ersten Zuleitung des Behälters mit der Elektrodialysevorrichtung über eine Verbindungsleitung verbunden und die zweite Ableitung des Behälters mit der Umkehrosmoseeinrichtung ist mit der zweiten Zuleitung des Behälters mit der Elektrolysevorrichtung über eine weitere Verbindungsleitung verbunden. Ferner ist eine erste Bypassleitung vorgesehen, welche von der Verbindungsleitung abzweigt und mit der zweiten Zuleitung des Behälters mit der Elektrodialysevorrichtung in Verbindung steht und mittels eines Bypassventils verschließbar ist.
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Aus der
DE 10 2012 208 778 A1 ist ein Verfahren und eine Anlage zur Aufbereitung von Wasser bekannt, in denen ein Rohwasserstrom in eine Membrantrennstufe eingespeist und anschließend in einer nachgeschalteten Deionisationsstufe aufgereinigt wird, wobei die Membrantrennstufe eine erste und eine zweite Membrantrennvorrichtung und die Deionisationsstufe eine Elektrodeionisationseinrichtung mit mindestens einer Konzentratkammer und mindestens einer Diluatkammer umfasst.
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Aus der
EP 1 219 342 A1 ist eine Vorrichtung zur Aufbereitung einer Flüssigkeit, insbesondere von Wasser, durch Umkehrosmose bekannt, wobei die Vorrichtung ein rohrförmiges Gehäuse umfasst, in dem eine Membran zum Trennen der Flüssigkeit in ein Permeat und ein Konzentrat angeordnet ist. An dem rohrförmigen Gehäuse ist zur Einleitung der zu behandelnden Flüssigkeit eine Zuleitung sowie eine erste Ableitung für das Konzentrat und eine zweite Ableitung für das Permeat vorgesehen. Mit dieser Vorrichtung kann eine zu behandelnde Flüssigkeit, insbesondere Wasser, durch Umkehrosmose aufbereitet werden, wobei zur Sicherstellung einer ausreichenden Kapazität mehrere solcher Vorrichtungen in Reihe oder parallel zueinander geschaltet werden können. In einer Ausführungsform der bekannten Vorrichtung sind beispielsweise zwei rohrförmige Gehäuse in Form von Druckrohren in einer Serienschaltung miteinander verbunden, so dass der Permeatstrom des ersten Druckrohres zum Permeatstrom des zweiten Druckrohres addiert wird. Das aus dem ersten Druckrohr austretende Konzentrat wird dabei dem zweiten Druckrohr als „Rohwasser“ zugeführt, wo es die im Innern dieses Druckrohrs angeordnete Membran durchströmt und als neues Konzentrat austritt. In entsprechender Weise können auch noch weitere Druckrohre in einer Serienschaltung entsprechend miteinander verbunden sein.
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Derartige Vorrichtungen zur Aufbereitung einer Flüssigkeit durch Umkehrosmose werden beispielsweise zur Entsalzung von Rohwasser verwendet. Beim Osmosevorgang werden wässrige Lösungen unterschiedlicher Konzentration durch eine halbdurchlässige Membran voneinander getrennt, indem dem osmotischen Druck ein höherer Gegendruck entgegengesetzt wird, um eine Trennung der Lösung (Trägerflüssigkeit mit darin gelösten Stoffen) in ein Permeat (mit niedrigerer Konzentration der gelösten Stoffe in der Trägerflüssigkeit) und ein Konzentrat (mit entsprechend höherer Konzentration der gelösten Stoffe in der Trägerflüssigkeit) vorzunehmen. Zur Bereitstellung des Gegendrucks ist eine Pumpe vorgesehen, deren Drehzahl beispielsweise über einen Frequenzumrichter einstellbar ist und so an die benötigte Permeatleistung angepasst werden kann. Mittels Durchflusssensoren kann der Permeat- und der Konzentratdurchfluss erfasst und über eine Steuereinrichtung gesteuert werden.
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In vielen Anwendungsfällen werden unterschiedliche Permeatleistungen einer Umkehrosmoseanlage zu unterschiedlichen Zeiten benötigt. So werden beispielsweise bei der Verwendung von Umkehrosmoseanlagen zur Aufbereitung von Kühlwasser (beispielsweise für adiabatische Kühleinrichtungen) im Sommer hohe und im Winter entsprechend niedrigere Permeatleistungen benötigt. Um die hohen Permeatleistungen im Sommer bereitstellen zu können, muss die Umkehrosmoseanlage entsprechend dimensioniert sein und sie enthält in der Regel mehrere hintereinander angeordnete Behälter (Druckrohre) mit darin angeordneten Umkehrosmosemembranen. Diese hintereinander angeordneten Behälter werden im Sommer zur Bereitstellung der benötigten hohen Permeatleistung in Serie und im Vollastbetrieb betrieben. Im Winter, wenn nur eine reduzierte Permeatleistung für die nachgeschaltete Kühleinrichtung benötigt wird, muss die Permeatleistung der Umkehrosmoseanlage gedrosselt werden, indem bspw. die Anlage im Zeitlastbetrieb (Pendelbetrieb) betrieben wird. Dies ist mit Energieverlusten und einer Reduzierung der Anlageneffizienz verbunden. In manchen Fällen werden einzelne Behälter der Umkehrosmoseanlage in den Wintermonaten abgekoppelt und konserviert, um Betriebskosten zu sparen. Um eine Verkeimung (Fouling) in den abgekoppelten Behältern zu verhindern, ist es allerdings notwendig, diese regelmäßig mit Rohwasser zu beaufschlagen und dieses durch die Behälter zu leiten, auch wenn zur Bereitstellung der benötigten Permeatleistung ein Betrieb aller Behälter der Anlage nicht erforderlich wäre. Ferner führt eine zeitweise Stilllegung von Behältern zu einer Materialbelastung und die Konservierung kann möglicherweise nicht prozesssicher über den gesamten Zeitraum hinweg sicher gestellt werden, in dem die Umkehrosmoseanlage eine nur reduzierte Permeatleistung bereit stellen muss.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Aufbereitung einer Flüssigkeit so weiterzubilden, dass zu jeder Zeit und unabhängig von der benötigten Permeatleistung ein effizienter und energiesparender Betrieb der Vorrichtung ermöglicht wird, ohne dass die Gefahr einer Verkeimung (Fouling) der Behälter besteht.
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Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung und des Verfahrens sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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In der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind wenigstens zwei Behälter vorgesehen, welche jeweils eine Wasserbehandlungseinrichtung, beispielsweise eine Umkehrosmosemembran, enthalten. Jeder Behälter umfasst zumindest eine erste Zuleitung zur Zuführung der zu behandelnden Flüssigkeit sowie eine erste und eine zweite Ableitung. Wenigstens der zweite Behälter verfügt zusätzlich noch über eine zweite Zuleitung, wobei die erste Ableitung des ersten Behälters mit der ersten Zuleitung des zweiten Behälters über eine erste Verbindungsleitung und die zweite Ableitung des ersten Behälters mit der zweiten Zuleitung des zweiten Behälters über eine zweite Verbindungsleitung verbunden ist. In dieser Anordnung können die beiden Behälter in Serie geschaltet zur Trennung der zu behandelnden Flüssigkeit in ein Permeat und in ein Konzentrat verwendet werden, um eine maximale Permeatleistung bereitzustellen. Hierfür wird ein erster Teilstrom (Permeat P) durch die erste Ableitung des ersten Behälters aus diesem abgeleitet und der ersten Zuleitung des zweiten Behälters zugeführt. In dem zweiten Behälter wird der erste Teilstrom (Permeat P) weiter aufbereitet (insbesondere wird die Konzentration der darin gelösten Stoffe durch Umkehrosmose reduziert) und der erste Teilstrom (Permeat P) verlässt den zweiten Behälter an seiner ersten Ableitung (als Permeat P). Ein zweiter Teilstrom (Konzentrat K) der behandelten Flüssigkeit verlässt den ersten Behälter an seiner zweiten Ableitung, wird über die zweite Zuleitung dem zweiten Behälter zugeführt und durchströmt die in dem zweiten Behälter angeordnete Wasserbehandlungseinrichtung (und wird dabei bspw. durch Umkehrosmose weiter aufkonzentriert), um den zweiten Behälter an seiner zweiten Ableitung (als Konzentrat K) zu verlassen. Hierfür ist zweckmäßig an die erste Ableitung des zweiten Behälters eine dritte Verbindungsleitung zur Ableitung des ersten Teilstroms (Permeat P) und an die zweite Ableitung des zweiten Behälters eine vierte Verbindungsleitung zur Ableitung des zweiten Teilstroms (Konzentrat K) angeschlossen. In dieser Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann durch Serienbetrieb der beiden Behälter eine maximale Permeatleistung zur Verfügung gestellt werden.
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Für eine zweite Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in welcher die Vorrichtung mit geringerer Permeatleistung betrieben wird, ist nun in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine erste Bypassleitung vorgesehen, welche von der ersten Verbindungsleitung abzweigt und mit der zweiten Zuleitung des zweiten Behälters in Verbindung steht und mittels eines ersten Bypassventils verschließbar ist. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine zusätzliche zweite Bypassleitung vorgesehen, welche von der zweiten Verbindungsleitung abzweigt und mittels eines zweiten Bypassventils verschließbar ist und zweckmäßig mit der vierten Verbindungsleitung in Verbindung steht.
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Durch diese Anordnung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann diese in einem zweiten Betriebsmodus betrieben werden, in dem nur eine gegenüber der Maximalleistung reduzierte Permeatleistung bereitgestellt wird. In diesem zweiten Betriebsmodus wird der erste Teilstrom (Permeat P), der den ersten Behälter an seiner ersten Ableitung verlässt, durch die erste Bypassleitung geführt, welche mit der zweiten Zuleitung des zweiten Behälters in Verbindung steht. Der erste Teilstrom (Permeat P) wird dadurch in den zweiten Behälter geleitet, wo er die darin angeordnete Behandlungseinrichtung (Umkehrosmosemembran) durchströmt und den zweiten Behälter an seiner zweiten Ableitung verlässt. Zweckmäßig kann dieser erste Teilstrom (Permeat P) in dem zweiten Betriebsmodus über eine Rückführleitung zu der ersten Zuleitung des zweiten Behälters und durch diesen hindurch geführt werden, um eine ausreichende Benetzung der Wasser führenden Teile in dem zweiten Behälter sicherzustellen und dadurch eine Verkeimung (Fouling) zu verhindern. Der in den zweiten Behälter zurückgeführte erste Teilstrom (Permeat P) verlässt den zweiten Behälter dabei über die dritte Verbindungsleitung an seiner ersten Ableitung als Permeat. Gleichzeitig wird in dem zweiten Betriebsmodus der zweite Teilstrom (Konzentrat K), der den ersten Behälter an seiner zweiten Ableitung verlässt, durch die zweite Bypassleitung und an dem zweiten Behälter vorbei geführt. Der zweite Teilstrom (Konzentrat K) verlässt die Vorrichtung dadurch unter Umgehung des zweiten Behälters als Konzentrat durch die vierte Verbindungsleitung. Ein Teil des zweiten Teilstroms (Konzentrat K), der den ersten Behälter an seiner zweiten Ableitung verlässt, kann über eine mit der vierten Verbindungsleitung in Verbindung stehende Rückführleitung der Zuleitung des ersten Behälters zugeführt werden (und dadurch dem zugeführten Rohwasser beigemischt werden).
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In dem zweiten Betriebsmodus der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im Vergleich zum ersten Betriebsmodus eine geringere Permeatleistung (Permeatmenge bzw. -volumen pro Zeiteinheit) erzeugt. Dennoch ist im zweiten Betriebsmodus sichergestellt, dass alle Wasser führenden Teile der Vorrichtung zu jeder Zeit mit Wasser beaufschlagt sind, wodurch eine Verblockung oder Verkeimung verhindert werden kann.
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Zweckmäßig sind in den Verbindungsleitungen, insbesondere der dritten Verbindungsleitung, in der das erzeugte Permeat geführt wird, Durchflusssensoren angeordnet, über welche die Menge der durch die Verbindungsleitungen strömenden Flüssigkeit erfasst werden kann. Die Durchflusssensoren sind dabei zweckmäßig mit einer Steuereinrichtung gekoppelt, welche zur Steuerung der Vorrichtung vorgesehen ist. Die Steuereinrichtung umfasst dabei eine Einrichtung zur Ansteuerung einer Pumpe, insbesondere über einen Frequenzumrichter. Die Pumpe pumpt die zu behandelnde Flüssigkeit (als „Rohwasser“) in die Zuleitung des ersten Behälters. Die Leistung der Pumpe ist dabei über die Steuereinrichtung einstellbar und insbesondere an die benötigte Permeatleistung anpassbar. Die erzeugte Permeatleistung wird dabei durch den Durchflusssensor in der dritten Verbindungsleitung erfasst.
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In den Verbindungsleitungen und den Bypassleitungen sind zweckmäßig ansteuerbare Ventile vorgesehen, bspw. Magnetventile. Über die Ansteuerung der Ventile ist eine einfache und automatisierte Umstellung der Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus möglich. Die Umstellung von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus erfolgt dabei zweckmäßig automatisiert unter Berücksichtigung des vom Durchflusssensor in der dritten Verbindungsleitung erfassten Durchflusses des ersten Teilstroms (Permeat P), der den zweiten Behälter (als Permeat) durch die dritte Verbindungsleitung verlässt. Bei der automatisierten Umstellung der Betriebsmodi wird zweckmäßig ein vorgegebener Grenzwert für die Permeatleistung berücksichtigt. Sobald die benötigte Permeatleistung den vorgegebenen Grenzwert überschreitet, erfolgt eine Umstellung der Vorrichtung vom zweiten Betriebsmodus (mit reduzierter Permeatleistung) in den ersten Betriebsmodus (mit voller Permeatleistung). Die tatsächlich von der Vorrichtung produzierte Permeatleistung kann dabei im ersten wie im zweiten Betriebsmodus noch durch die Drehzahl (Leistung) der Pumpe gesteuert werden, welche wiederum von der Steuereinrichtung zweckmäßig über einen Freqenzumrichter einstellbar ist.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung und die erfindungsgemäße Betriebsweise der Vorrichtung kann die Dimensionierung der Vorrichtung an der maximal benötigten Permeatleistung ausgerichtet werden, wodurch sich der Investitions- und der Platzbedarf für die Bereitstellung der Vorrichtung minimieren lässt. Eine nicht energieeffiziente Unterforderung der Vorrichtung in Zeiten, in denen eine gegenüber dem Maximalbedarf reduzierte Permeatleistung benötigt wird, kann vermieden werden. Weiterhin wird eine Verblockung oder Verkeimung (Fouling) der nicht betriebenen oder nicht benötigten Anlagenteile (Behälter) verhindert, wenn die Vorrichtung nicht in Volllast betrieben wird. Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Reduzierung eines in einem Vorratsbehälter bevorrateten Permeatvorrats (Permeatvorlage), weil die von der Vorrichtung tatsächlich produzierte Permeatmenge zu jeder Zeit an die gerade benötigte Permeatmenge angepasst werden kann. Insgesamt lässt sich die Vorrichtung dadurch effizienter betreiben.
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Diese und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher beschriebenen Ausführungsbeispielen. Die Zeichnungen zeigen:
- 1: Schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufbereitung einer Flüssigkeit am Beispiel einer Umkehrosmoseanlage, wobei die Vorrichtung in einem ersten Betriebsmodus betrieben wird;
- 2: Schematische Darstellung der Vorrichtung von 1 in einem zweiten Betriebsmodus;
- 3: Schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im ersten Betriebsmodus;
- 4: Schematische Darstellung der Vorrichtung von 3 in einem zweiten Betriebsmodus.
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In den 1 bis 4 sind zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufbereitung einer Flüssigkeit in Form von Umkehrosmoseanlagen dargestellt. Die Anwendung der Erfindung ist jedoch nicht auf Umkehrosmoseanlagen beschränkt. Sie kann in entsprechender Weise auch auf andere Vorrichtungen zur Aufbereitung oder Behandlung von Flüssigkeiten, beispielsweise zur Entmineralisierung oder Desinfektion, angewendet werden.
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Die in den 1 und 2 dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufbereitung einer Flüssigkeit in Form einer Umkehrosmoseanlage umfasst eine Zufuhrleitung 9, welche mit einer Speiseleitung 9' verbunden ist, die mit einer hier nicht dargestellten Versorgungseinrichtung zur Zufuhr einer zu behandelnden Flüssigkeit verbunden ist. Bei der Versorgungseinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Wasserleitung zur Zuführung von Rohwasser handeln. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form einer Umkehrosmoseanlage handelt es sich bei der zu behandelnden Flüssigkeit um eine Trägerflüssigkeit, beispielsweise Wasser, in der Stoffe gelöst sind. In der Speiseleitung 9’ sind ein Absperrventil 15, eine Stellarmatur 16 sowie ein Filter 17 angeordnet. Stromabwärts des Filters 17 ist eine Pumpe 6 vorgesehen, welche von einem Motor 7 angetrieben wird. Die Leistung des Motors 7 ist zweckmäßig über einen Frequenzumrichter einstellbar. Der Frequenzumrichter ist hierfür mit einer zeichnerisch nicht dargestellten Steuereinrichtung gekoppelt. In der Speiseleitung 9' und der Zufuhrleitung 9 sind stromaufwärts der Pumpe 6 ein erster Durchflusssensor 8 und ein zweiter Durchflusssensor 8' zur Erfassung der Durchflussmenge in der Zufuhrleitung 9 bzw. in der Speiseleitung 9' angeordnet. Stromabwärts der Pumpe 6 sind in der Zufuhrleitung 9 ein Manometer 18 zur Erfassung des Strömungsdrucks und ein Druckschalter 19 zur Überwachung eines Maximaldrucks angeordnet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst in dem in
1 gezeigten Ausführungsbeispiel einen ersten Behälter
1 und einen zweiten Behälter
2, welche jeweils als Druckrohre mit einem rohr- oder zylinderförmigen Gehäuse ausgebildet sind. Der erste Behälter
1 umfasst eine Zuleitung Z1, welche mit der Zufuhrleitung
9 in Verbindung steht. Weiterhin enthält der erste Behälter
1 eine erste Ableitung A11 und eine zweite Ableitung A21. Im Innern des ersten Behälters
1 ist eine Wasserbehandlungseinrichtung
3 in Form einer Umkehrosmosemembran angeordnet. Die Umkehrosmosemembran in dem ersten Behälter
1 dient zur Aufkonzentrierung der in der zu behandelnden Flüssigkeit gelösten Stoffe durch Umkehrosmose. Hierfür wird die zu behandelnde Flüssigkeit über die Zufuhrleitung
9 und die Zuleitung Z1 unter Druck in den ersten Behälter
1 eingeleitet und dort durch die Wasserbehandlungseinrichtung
3 (Umkehrosmosemembran) geführt. Dabei wird die Flüssigkeit in zwei Teilströme getrennt, nämlich einen ersten Teilstrom (Permeat P) und einen zweiten Teilstrom (Konzentrat K), wobei in dem ersten Teilstrom (Permeat P) die Konzentration der in der Trägerflüssigkeit gelösten Stoffe vermindert und in dem zweiten Teilstrom (Konzentrat K) die Konzentration der gelösten Stoffe in der Trägerflüssigkeit erhöht wird. Um dies zu erreichen, muss der durch die Pumpe
6 erzeugte Druck, mit dem die Flüssigkeit durch die Wasserbehandlungseinrichtung
3 (Umkehrosmosemembran) gepresst wird, höher sein als der osmotische Druck. Der erste Teilstrom (Permeat P) wird über die erste Ableitung A11 ersten Behälter
1 abgeführt aus dem und der zweite Teilstrom (Konzentrat K) wird über die zweite Ableitung A21 aus dem ersten Behälter
1 abgeführt. Eine bevorzugte Ausgestaltung eines solchen Behälters in Form eines Druckrohrs mit darin angeordneter Umkehrosmosemembran ist in der
EP 1219342 A1 beschrieben.
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Der zweite Behälter 2 ist entsprechend dem ersten Behälter 1 aufgebaut und weist eine Umkehrosmosemembran sowie eine erste Zuleitung Z12, eine zweite Zuleitung Z22, eine erste Ableitung A12 und eine zweite Ableitung A22 auf. Die erste Zuleitung Z12 des zweiten Behälters 2 ist über eine erste Verbindungsleitung V1 mit der ersten Ableitung A11 des ersten Behälters 1 verbunden. Die zweite Zuleitung Z22 des zweiten Behälters 2 ist über eine zweite Verbindungsleitung V2 mit der zweiten Ableitung A21 des ersten Behälters 1 verbunden. An die erste Ableitung A12 des zweiten Behälters 2 ist eine dritte Verbindungsleitung V3 angeschlossen und an die zweite Ableitung A22 des zweiten Behälters 2 ist eine vierte Verbindungsleitung V4 mit einem Ventil 13' angeschlossen. Die auf diese Weise in Serie geschalteten Behälter 1 und 2 können dadurch in einem ersten Betriebsmodus, der im Folgenden im Detail noch erläutert wird, zur Erzeugung eines ersten Teilstroms (Permeat P) und eines zweiten Teilstroms (Konzentrat K) bei maximaler Leistung der Vorrichtung betrieben werden. Der erste Teilstrom (Permeat P) wird dabei über die dritte Verbindungsleitung V3 aus dem zweiten Behälter 2 abgeführt und der zweite Teilstrom (Konzentrat K) wird über die vierte Verbindungsleitung V4 aus dem zweiten Behälter 2 abgeführt. Von der vierten Verbindungsleitung V4 zweigt eine erste Rückführleitung R1 ab, welche mit der Zufuhrleitung 9 in Verbindung steht. In der ersten Rückführleitung R1 ist dabei ein Druckschalter 19' zur Überwachung eines Minimaldrucks sowie ein Ventil 14 angeordnet.
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Der erste Teilstrom (Permeat P) wird über die dritte Verbindungsleitung V3 einem PermeatReservoir 10 (Permeatvorlage) zugeführt. Der zweite Teilstrom (Konzentrat K) wird über die vierte Verbindungsleitung V4 bei geöffnetem Ventil 13' in einen Konzentratabfluss 11 (bspw. den Abwasserkanal) abgeleitet. Ein Teil des zweiten Teilstroms (Konzentrat K) wird über die erste Rückführleitung R1 der Zufuhrleitung 9 zugeführt und dadurch in den Strom der Rohflüssigkeit zurückgeführt, welche über die Zufuhrleitung 9 dem ersten Behälter 1 zugeleitet wird.
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Um die Vorrichtung in einem zweiten Betriebsmodus betreiben zu können, sind zwei Bypassleitungen B1 und B2 vorgesehen. Die erste Bypassleitung B1 zweigt dabei von der ersten Verbindungsleitung V1 ab und steht mit der zweiten Zuleitung Z22 des zweiten Behälters 2 in Verbindung. Am Verzweigungspunkt, an dem die erste Bypassleitung 1 von der ersten Verbindungsleitung V1 abzweigt, ist ein schaltbares erstes Bypassventil 4 in Form eines Dreiwegeventils angeordnet. Zweckmäßig handelt es sich bei dem schaltbaren Bypassventil 4 um ein Magnetventil, welches von der Steuereinrichtung angesteuert werden kann. Die zweite Bypassleitung B2 zweigt von der zweiten Verbindungsleitung V2 ab und steht unter Umgehung des zweiten Behälters 2 mit der vierten Verbindungsleitung V4 in Verbindung. Am Verzweigungspunkt, an dem die zweite Bypassleitung B2 von der zweiten Verbindungsleitung V2 abzweigt, ist ein zweites Bypassventil 5 angeordnet, welches wiederum als Dreiwegeventil ausgebildet ist und zweckmäßig von der Steuereinrichtung angesteuert werden kann.
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Weiterhin zweigt von der vierten Verbindungsleitung V4 eine zweite Rückführleitung R2 ab, welche mit der ersten Zuleitung Z12 des zweiten Behälters 2 in Verbindung steht. Am Verzweigungspunkt, an dem die zweite Rückführleitung R2 von der vierten Verbindungsleitung V4 abzweigt, ist ein schaltbares Dreiwegeventil 13 angeordnet, welches wiederum zweckmäßig als Magnetventil ausgebildet ist und von der Steuereinrichtung angesteuert werden kann.
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Die beschriebene Vorrichtung kann in zwei unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden, nämlich einem ersten Betriebsmodus, in dem die beiden Behälter 1 und 2 in einer Serienschaltung betrieben werden, um eine maximale Permeatleistung (Volumenstrom des erzeugten ersten Teilstroms P pro Zeiteinheit) zu erzeugen, und in einem zweiten Betriebsmodus, in dem nur der erste Behälter 1 zur Erzeugung eines ersten Teilstroms (Permeat P) betrieben wird. In dem zweiten Betriebsmodus stellt die Vorrichtung eine geringere Permeatleistung zur Verfügung, weshalb dieser zweite Betriebsmodus in Zeiten eingesetzt wird, in denen nur eine geringere Permeatleistung benötigt wird.
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Im ersten Betriebsmodus (1) sind die Bypassventile 4 und 5 so eingestellt, dass der von der ersten Ableitung A11 des ersten Behälters 1 kommende erste Teilstrom P über die erste Verbindungsleitung V1 der ersten Zuleitung Z12 des zweiten Behälters 2 zugeführt wird und der zweite Teilstrom K von der zweiten Ableitung A21 des ersten Behälters 1 über die zweite Verbindungsleitung V2 der zweiten Zuleitung Z22 des zweiten Behälters 2 zugeführt wird. Der erste Teilstrom P (Permeat) und der zweite Teilstrom K (Konzentrat) durchlaufen den zweiten Behälter 2, wobei in dem ersten Teilstrom P eine weitere Erniedrigung der Konzentration der in der Trägerflüssigkeit gelösten Stoffe erfolgt und in dem zweiten Teilstrom K entsprechend eine weitere Aufkonzentrierung der gelösten Stoffe erfolgt. Der erste Teilstrom P wird als Permeat aus der ersten Ableitung A12 des zweiten Behälters 2 über die dritte Verbindungsleitung V3 abgeführt und der zweite Teilstrom K wird als Konzentrat über die vierte Verbindungsleitung V4 abgeführt.
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Im zweiten Betriebsmodus (2) sind die Bypassventile 4 und 5 so eingestellt, dass der erste Teilstrom P durch die erste Bypassleitung B1 und der zweite Teilstrom K durch die zweite Bypassleitung B2 geleitet wird. Wie aus 2 ersichtlich wird der erste Teilstrom P von der ersten Ableitung A11 des ersten Behälters 1 über die erste Verbindungsleitung V1 und die davon abzweigende erste Bypassleitung B1 zur zweiten Zuleitung Z22 des zweiten Behälters 2 geleitet. Entsprechend wird der zweite Teilstrom K von der zweiten Ableitung A21 des ersten Behälters 1 über die zweite Verbindungsleitung V2 und die davon abzweigende zweite Bypassleitung B2 unter Umgehung des zweiten Behälters 2 in die vierte Verbindungsleitung V4 abgeführt und von dort dem Konzentratabfluss 11 zugeleitet. Im zweiten Betriebsmodus erzeugt nur der erste Behälter 1 einen verwertbaren ersten Teilstrom P als Permeat. Um sicherzustellen, dass in dem zweiten Betriebsmodus die flüssigkeitsführenden Teile des zweiten Behälters 2 zu jeder Zeit mit Flüssigkeit benetzt sind und um eine Verkeimung des zweiten Behälters 2 zu vermeiden, ist in dem zweiten Betriebsmodus vorgesehen, dass der von dem ersten Behälter 1 kommende erste Teilstrom P (Permeat) über die erste Bypassleitung B1 in den zweiten Behälter 2 (an seiner zweiten Zuleitung Z22) eingeleitet und dort durch die darin angeordnete Wasserbehandlungseinrichtung 3 bis zur zweiten Ableitung A22 durchgeleitet wird. Von der zweiten Ableitung A22 des zweiten Behälters 2 wird der erste Teilstrom (Permeat P) in die zweite Rückführleitung R2 geleitet, welche mit der ersten Zuleitung Z12 des zweiten Behälters 2 in Verbindung steht. Auf diese Weise wird auch der zweite Weg in dem zweiten Behälter 2 (von seiner ersten Zuleitung Z12 zur ersten Ableitung A12) mit Flüssigkeit beaufschlagt, um eine Verkeimung (Fouling) zu verhindern. Der über die zweite Rückführleitung R2 in dem zweiten Betriebsmodus durch den zweiten Behälter 2 geleitete erste Teilstrom (Permeat P) wird schließlich über die dritte Verbindungsleitung V3 als Permeat abgeleitet und dem Permeatreservoir 10 zugeführt.
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Zur Steuerung der Vorrichtung und zur Einstellung der Vorrichtung entweder in den ersten Betriebsmodus oder in den zweiten Betriebsmodus erfolgt eine Erfassung des von der Vorrichtung erzeugten Volumenstroms des ersten Teilstroms (Permeat P). Hierfür ist zweckmäßig in der dritten Verbindungsleitung V3 ein Durchflusssensor 12 angeordnet. Der vom Durchflusssensor 12 erfasste Wert des durch die Verbindungsleitung V3 strömenden Volumenstroms des Permeats wird der Steuereinrichtung der Vorrichtung zur Verarbeitung zugeleitet. Diese vergleicht die vom Durchflusssensor 12 erfasste Menge des ersten Teilstroms P (Permeatstrom) mit einem vorgegebenen Soll-Wert und regelt die Leistung der Pumpe 6, um eine Übereinstimmung des erfassten Ist-Wertes mit dem vorgegebenen Soll-Wert zu erreichen. Die Steuereinrichtung ermöglicht dabei auch eine automatische Umstellung der Betriebsmodi. Falls der Soll-Wert der Permeatleistung oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt, stellt die Steuereinrichtung die Betriebsweise der Vorrichtung auf den ersten Betriebsmodus ein, in dem die beiden Behälter 1 und 2 in Serie geschaltet sind und eine maximale Permeatleistung bereitstellen können. Die tatsächlich bereitgestellte Permeatleistung der beiden Behälter 1 und 2 kann im ersten Betriebsmodus dabei durch eine Einstellung der Leistung der Pumpe 6 gesteuert werden. Liegt der eingestellte Soll-Wert der Permeatleistung dagegen unter dem vorgegebenen Grenzwert, stellt die Steuereinrichtung die Betriebsweise der Vorrichtung auf den zweiten Betriebsmodus um, in dem lediglich eine geringere Permeatleistung (durch den ersten Behälter 1) bereitgestellt wird. Auch im zweiten Betriebsmodus kann die tatsächlich erzeugte Permeatleistung durch Einstellung der Leistung der Pumpe 6 feingeregelt werden.
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Ein bevorzugter Aufbau der beiden Behälter
1,
2 in Form von Druckrohren ist in der
EP 1219342 A1 im Detail beschrieben. Dort sind auch Anordnungen von mehreren Druckrohren dargestellt, welche in Reihen- oder Parallelschaltungen miteinander verbunden sein können, um eine höhere Permeatleistung bereitstellen zu können. Solche Reihen- oder Parallelschaltungen mehrerer Druckrohre zur Ausbildung des ersten Behälters
1 bzw. des zweiten Behälters
2 können auch in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden. Ein solches Ausführungsbeispiel ist schematisch in den
3 und
4 gezeigt, in dem sich sowohl der erste Behälter
1 als auch der zweite Behälter
2 aus insgesamt vier hintereinander angeordneten Druckrohren
1a,
1b,
1c,
1d bzw.
2a,
2b,
2c,
2d zusammensetzt, welche jeweils in einer Reihen- oder Parallelschaltung miteinander gekoppelt sind. Es versteht sich, dass auch andere Anordnungen mit unterschiedlicher Anzahl und Kopplung von Druckrohren zur Ausbildung des ersten Behälters
1 bzw. des zweiten Behälters
2 möglich sind.
