DE202008016775U1

DE202008016775U1 - Umkehrosmoseanlage, insbesondere zur Meerwasserentsalzung

Info

Publication number: DE202008016775U1
Application number: DE202008016775U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2018-12-19

Abstract

Umkehrosmoseanlage, insbesondere zur Meerwasserentsalzung, mit
– einer Umkehrosmoseeinheit (1), die einen Konzentratbereich (3), einen Reinwasserbereich (4) und eine den Konzentratbereich (3) vom Reinwasserbereich (4) trennende Osmosemembran (2) aufweist, wobei der Konzentratbereich (3) mit einer Flüssigkeitszuführleitung (5) und einer Konzentratabführleitung (11) in Verbindung steht,
– einer Druckregeleinrichtung zur Regelung des Flüssigkeitsdrucks im Konzentratbereich (3) der Umkehrosmoseeinheit (1),
– einer von einem Motor (8) angetriebenen Pumpe (7) zur Versorgung der Umkehrosmoseeinheit (1) mit unter erhöhtem Druck stehender Flüssigkeit,
dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregeleinrichtung aufweist:
– ein an die Konzentratabführleitung (11) der Umkehrosmoseeinheit (1) angeschlossenes Druckabbaurohr (12), das einen bestimmten Innendurchmesser und eine Länge aufweist, der bzw. die in Abhängigkeit eines bestimmten Drucks im Konzentratbereich (3) ausgebildet ist,
– einen zwischen der Umkehrosmoseeinheit (1) und der Pumpe (7) angeordneten Drucksensor (10), und
– eine Steuereinrichtung (9), welche die Drehzahl der Pumpe (7) in Abhängigkeit der vom...

Description

Die Erfindung betrifft eine Umkehrosmoseanlage, insbesondere zur Meerwasserentsalzung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Umkehrosmoseanlagen dieser Art wird bekanntermaßen Meerwasser zur Überwindung des osmotischen Druckes unter hohem Druck durch eine semipermeable Osmosemembran gepresst. Diese wirkt dabei wie ein Filter und lässt nur bestimmte Ionen und Moleküle durch. Damit der Umkehrosmoseprozess funktioniert, muss der Druck im Konzentratbereich der Umkehrosmoseeinheit höher sein als der Druck, der durch das osmotische Verlangen zum Konzentrationsausgleich entsteht. Da der osmotische Druck von Meerwasser je nach Salzgehalt bei etwa 30 bar liegt, werden dementsprechend bei der Meerwasserentsalzung in der Regel Drücke von bis zu 85 bar verwendet, so dass Überdrücke von bis zu 55 bar vorhanden sind. Dabei müssen Druckspitzen während des Betriebs vermieden werden, da ansonsten die zur Verwendung der Umkehrosmosetechnik verwendeten Membrane zu schaden kommen können. Aus diesem Grund ist es auch erforderlich, dass der Anstieg auf den Betriebsdruck langsam erfolgt. Weiterhin benötigt man eine Mindestmenge an durchströmendem Meerwasser.
Damit zu hohe Drücke vermieden werden, ist es bekannt, Druckregeleinrichtungen mit federbelasteten Drosselventilen vorzusehen, welche von Hand oder mit einem Stellmotor eingestellt werden. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Druckbegrenzung, welche jedoch nicht die Mindestmenge an durchströmendem Meerwasser berücksichtigt. Außerdem ist die Feder ein schwingendes Element, welches in Kombination mit den verwendeten Kolbenpumpen zu Schwankungen im Druckverlauf führt. Zudem muss das Ventil nach dem Ausschalten der Anlage wieder geöffnet werden, damit es beim Wiedereinschalten nicht zu einem schlagartigen Druckanstieg (Hydraulik-Schock) kommt. Die bewegten Teile solcher Ventile müssen abgedichtet werden. Weiterhin unterliegen die Dichtungen und bewegten Teile einem betriebsbedingten Verschleiß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Umkehrosmoseanlage mit einer Druckregeleinrichtung zu schaffen, welche plötzliche Druckanstiege, Druckspitzen und zu hohe Drücke zuverlässig verhindert und darüber hinaus besonders einfach, kostengünstig und verschleißarm aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Umkehrosmoseanlage gemäß Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist eine Druckregeleinrichtung vorgesehen, die aufweist:

– ein an die Konzentratabführleitung der Umkehrosmose einheit angeschlossenes Druckabbaurohr, das einen bestimmten Innendurchmesser und eine Länge aufweist, der bzw. die in Abhängigkeit eines vorgegebenen Drucks im Konzentratbereich ausgebildet ist,
– einen zwischen der Umkehrosmoseeinheit und der Pumpe angeordneten Drucksensor, und
– eine Steuereinrichtung, welche die Drehzahl der Pumpe in Abhängigkeit der vom Drucksensor abgegebenen Druckwertsignale regelt.

Das erfindungsgemäße Druckabbaurohr lässt in Abhängigkeit seines Innendurchmessers und seiner Länge eine definierte Menge an Flüssigkeit bei einem berechneten Druck durch. Bei dieser Art der Druckabbauregelung gibt es keine bewegten Teile und auch keine zusätzlichen Dichtungen, und somit auch keine Verschleißteile. Damit der gewünschte Druck eingehalten wird und auch nicht zu schnell erreicht wird, überwacht der Drucksensor den Anstieg bzw. den Istdruck. Die Druckwertsignale dieses Drucksensors werden von einer Steuerung ausgewertet, welche zweckmäßigerweise einen Frequenzumrichter ansteuert und damit die Drehzahl der Pumpe einstellt bzw. gegebenenfalls korrigiert. Dadurch, dass der Druck erst mit dem angestrebten Fördervolumen erreicht wird, kommt es auch nicht zu einem schlagartigen Druckanstieg. Das Auftreten von Druckspitzen durch ein Schwingen im Druckbereich wird vermieden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Umkehrosmoseanlage.
Aus 1 ist eine Umkehrosmoseeinheit 1 mit einer Osmosemembran 2 ersichtlich, die einen Konzentratbereich 3 der Umkehrosmoseeinheit 1 von einem Reinwasserbereich 4 trennt.
Der Konzentratbereich 3 der Umkehrosmoseeinheit 1 ist an eine Flüssigkeitszuführleitung 5 angeschlossen, über die eine Flüssigkeit, beispielsweise Meerwasser, in den Konzentratbereich 3 eingeleitet werden kann. Die Flüssigkeitszuführleitung 5 wird von einer Flüssigkeitsquelle 6 mit Flüssigkeit, beispielsweise Salzwasser, versorgt.
Um die Flüssigkeit von der Flüssigkeitsquelle 6 in den Konzentratbereich 3 der Umkehrosmoseeinheit 1 zu fördern, befindet sich innerhalb der Flüssigkeitszuführleitung 5 eine Pumpe 7, die von einem Motor 8 angetrieben wird. Bei der Pumpe 7 handelt es sich um eine drehzahlgeregelte Pumpe, wobei die Drehzahlregelung über eine Steuereinrichtung 9 erfolgt, an die der Motor 8 angeschlossen ist. Die Förderleistung der Pumpe 7 kann somit durch Veränderung der Pumpendrehzahl eingestellt werden.
Der Flüssigkeitsdruck zwischen der Pumpe 7 und dem Konzentratbereich 3 der Umkehrosmoseeinheit 1 wird von einem Drucksensor 10 überwacht. Dieser Drucksensor 10 ist mit der Steuereinrichtung 9 verbunden, so dass die Steuereinrichtung 9 in Abhängigkeit der vom Drucksensor 10 ausgegebenen Druckwertsignale die Pumpendrehzahl und damit die Förderleistung und den Druck im Konzentratbereich 3 verändern kann.
Derjenige Anteil der Flüssigkeit, der nicht durch die Osmosemembran 2 in den Reinwasserbereich 4 übertritt, wird durch eine Flüssigkeitsabführleitung 11 aus dem Konzentratbereich 3 abgeführt und über ein Druckabbaurohr 12 in einen Tank 13 oder in die freie Natur, beispielsweise zurück ins Meer, geleitet.
Das Druckabbaurohr 12 weist einen derartigen Innendurchmesser und eine derartige Länge auf, das bei einem vorgegebenen Druck im Konzentratbereich 3 der Umkehrosmoseeinheit 1 ein bestimmter, berechneter Volumenstrom durch das Druckabbaurohr 12 fließt. Andererseits kann bei gegebener Förderleistung der Pumpe 7 durch eine geeignete Dimensionierung des Innendurchmessers und der Länge des Druckabbaurohrs 12 der Druck im Konzentratbereich 3 der Umkehrosmoseeinheit 1 eingestellt werden. Es handelt sich beim Druckabbaurohr 12 somit um eine Festdrossel mit berechnetem Volumenstrom bei vorgegebenen Druck.
Über den Drucksensor 10 kann der Druckanstieg bzw. Istdruck innerhalb des Konzentratbereichs 3 überwacht werden. Bei einem zu schnellen Druckanstieg bzw. einem zu hohen Istdruck wird die Pumpendrehzahl über die Steuereinrichtung 9 reduziert. Der durchflossene Querschnitt des Druckabbaurohrs 12 wird dagegen bei einer derartigen Druckkorrektur nicht verändert.
Das in der Umkehrosmoseeinheit 1 gereinigte bzw. entsalzte Reinwasser wird über eine Reinwasserleitung 14 aus dem Reinwasserbereich 4 abgeführt und in einen Reinwassertank 15 geleitet.
Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel benötigt man bei Verwendung einer Pumpe mit einer Förderleistung von 600 l/h und bei Verwendung einer Membrane SW30-2540 der Firma The DOW Chemical Company und einem angestrebten Betriebsdruck von 55 bar ein Druckabbaurohr (Drosselrohr) mit einem Innendurchmesser von 3,0 mm und einer Länge von 611 mm. Dadurch wird an der Membrane 80 l/h Süßwasser gewonnen und durch das Drosselrohr 520 l/h konzentriertes Salzwasser gefördert. Es ist jedoch zu beachten, dass je nach Anwendungsfall Druckabbaurohre verwendet werden können, deren Innendurchmesser und Längen von dem vorstehenden Ausführungsbeispiel stark abweichen und im weiten Umfang variieren können. Weiterhin ist die beschriebene Umkehrosmoseanlage nicht nur zur Reinigung von Meerwasser, sondern zur Reinigung unterschiedlichster Flüssigkeiten einsetzbar.

Claims

Umkehrosmoseanlage, insbesondere zur Meerwasserentsalzung, mit – einer Umkehrosmoseeinheit (1), die einen Konzentratbereich (3), einen Reinwasserbereich (4) und eine den Konzentratbereich (3) vom Reinwasserbereich (4) trennende Osmosemembran (2) aufweist, wobei der Konzentratbereich (3) mit einer Flüssigkeitszuführleitung (5) und einer Konzentratabführleitung (11) in Verbindung steht, – einer Druckregeleinrichtung zur Regelung des Flüssigkeitsdrucks im Konzentratbereich (3) der Umkehrosmoseeinheit (1), – einer von einem Motor (8) angetriebenen Pumpe (7) zur Versorgung der Umkehrosmoseeinheit (1) mit unter erhöhtem Druck stehender Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregeleinrichtung aufweist: – ein an die Konzentratabführleitung (11) der Umkehrosmoseeinheit (1) angeschlossenes Druckabbaurohr (12), das einen bestimmten Innendurchmesser und eine Länge aufweist, der bzw. die in Abhängigkeit eines bestimmten Drucks im Konzentratbereich (3) ausgebildet ist, – einen zwischen der Umkehrosmoseeinheit (1) und der Pumpe (7) angeordneten Drucksensor (10), und – eine Steuereinrichtung (9), welche die Drehzahl der Pumpe (7) in Abhängigkeit der vom Drucksensor (10) abgegebenen Druckwertsignale regelt.