DE2830987C2 - Druckspeicher zur Energierückgewinnung bei der Umkehrosmose - Google Patents

Description

beiden Speicher entsprechend Fig.22. umgeschaltet Permeat P und Konzentrat K strömen praktisch kontinuierlich. Die Schaltung der Absperrarmaturen ist in den F i g. Zl und 12 verständlich dargestellt

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die bei einem derartigen Verfahren eingesetzten Druckspeicher so zu verbessern, daß auf bewegliche Trennwände (Membranen, Kolben etc.) verzichtet werden kann ohne eine vertretbare Rückvermischung zwischen Konzentrat und Permeat zu überschreiten.

Diese Autgabe wird dadurch gelöst, daß die eingesetzten Druckspeicher als mit einer FüllkörperfüHung versehene Behälter ausgebildet sind. Durch diese Füllung mit Füllkörper!) werden die jeweiligen Druckspei-

eher (7.1 und 7.2) longitudinal und transversal (F i g. 3) in kleine Einzelbehälter mit quasi unendlicher Anzahl unterteilt Sie werden in den beiden alternierenden Betriebsphasen in unterschiedlicher Richtung durchströmt. In der linken Hälfte von F i g. 3 treibt das Konzentrat K unter hohem Druck die Lösung Li zur Druckerhöhungspumpe 6. In der rechten Hälfte von F i g. 3 treibt ein Volumenstrom L 2 das Konzentrat K im Oberschuß unter niederem Druck in die Umgebung.

Die Konzentrationen in beiden Druckspeichern 7.1. bzw. 7.2 nehmen von Füllkörper zu Füllkörper in Richtung der Pumpen 6 bzw. 4 ab. Dabei kann eine gewisse Konzentrationserhöhung gegenüber einer Trennung mittels Membranen nicht ausgeschlossen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

gegebener oder vorzugebender, wirksamer Oberfläche Patentanspruch: an semipermeabler Membran entsprechen. Das Verhältnis von Permeat P sowie Konzentrat K zur zulaufenden Lösung L ist begrenzt, und zwar im Ex-

1. Druckspeicher zur Energierückgewinnung bei 5 tremfall durch die Sättigungskonzentration der gelöder Trennung einer salzhaltigen Lösung durch An- sten Salze Ai(wobei X₂ kleiner als Xs bleiben muß) .und wendung der Umkehrosmose in ein salzarmes Per- allgemein durch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens, meat und ein salzreiches Konzentrat, wobei das die da der osmotische Druck und damit der Arbeitsdruck Pi Umkehrosmoseapparatur (2) unter Druck verlas- im Verhältnis zur Konzentrationsdifferenz Xi-Xo ersende Konzentrat einer Seite eines Druckspeichers ίο heblich ansteigt

(7.1. bzw. 7.2) und dadurch gleichzeitig ein Lösungs- Obwohl das Umkehrosmoseverfahren als reversibles

volumen aus der gegenüberliegenden Seite einer Verfahren vom Prinzip her energiesparend sein kann, ist Pumpe (6) zufließt, die dieses Lösungsvolumen auf der Energieaufwand häufig sehr hoch, wenn das Verden Eintrittsdruck P\ unter Oberwindung einer rela- hältnis von KJL aus zuvor geschilderten Gründen relativ tiv Ideinen Druckdifferenz der Umkehrosmoseappa- 15 groß ist, und die Energierückgewinnung aus dem Konratur preßt, parallel zu diesem Vorgang die zu tren- zentrat bei dem Abbau des Druckes von Pz hinter der nende Salzlösung in die entsprechende SeHe eines Umkehrosmoseapparatur auf den Umgebungsdruck Po zweiten oder weiteren gleichartigen Druckspei- (oder auch einem anderen Druck kleiner oder größer als chers strömt und dabei aus dessen anderer Seite P₂) aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen nicht praktisch drucklos Konzentrat in die Umgebung for- 20 gelingt Der Druckabbau von P₂ auf P₀ im Strom des dert, das in der vorangehenden der entsprechend Konzentrats K wird im allgemeinen in einer Drosselaralternierenden Betriebsphasen unter Druck und bei matur 3 unter Verzicht auf Energierückgewinnung vorentsprechender Verdrängungsleistung in diese an- genommen.

dere Seite des zweiten Druckspeichers eingebracht Zur Energierückgewinnung ist es bereits bekannt,

worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß 25 Druckspeicher einzusetzen (AICHE-Jornal, 1967, S.438 die Druckspeicher als mit einer Füllkörperfüllung bis 442).

versehene Behälter ausgebildet sind. Ein derartiges Verfahren wird nachstehend anhand

der F' g. Ξ.1 und 2.2 erläutert, die das Verfahren bei un-

terschiedlichen Betriebsphasen zeigen.

30 Die in den F i g. 2.1 und 2.2 dargestellte Gesamtanlage arbeitet, abgesehen von der Umkehrosmoseapparatur 2,

Die Erfindung betrifft Druckspeicher zur Energie- entsprechend den unterschiedlichen Armaturenstellunrückgewinnung bei der Trennung einer salzhaltigen gen periodisch. Die Lösung L fließt der Anlage kontinu-Lösung durch Umkehrosmose in ein salzarmes Permeat ierlich zu; das Permeat P fließt kontinuierlich, das Kon- und ein salzreiches Konzentrat, wobei das die Umkeh- 35 zentrat K intermittierend oder auch quasi-kontinuierrosmoseapparatur unter Druck verlassende Konzentrat Hch ab.

einer Seite eines Druckspeichers und dadurch gleichzei- Der Lösungsstrom L wird in zwei Ströme, in den

tig ein Lösungsvolumen aus der gegenüberliegenden Strom U und in den Strom L₂ aufgeteilt Die Förder-Seite einer Pumpe zufließt, die dieses Lösungsvolumen pumpe 5 preßt L\ vom Umgebungsdruck Po auf den Arauf den Eintrittsdruck P_t unter Überwind'ing einer rela- 40 beitsdruck P₁. Die Förderpumpe 4 hat die Lösung L₂ tiv kleinen Druckdifferenz der Umkehrosmoseappara- ebenfalls vom Umgebungsdruck Po auf einen nur geringtür preßt, paraalel zu diesem Vorgang die zu trennende fügig höheren Druck P* zu fördern, mit dem entspre-Salzlösung in die entsprechende Seite eines zweiten chend F i g. 2.1 ein bestimmtes Konzentratvolumen aus oder weiteren gleichartigen Druckspeichers strömt und dem Druckspeicher 7.2 unter Überwindung von weiter dabei aus dessen anderer Seite praktisch drucklose Kon- 45 unten erläuterten Druckverlusten in die Umgebung zu zentrat in die Umgebung fördert, das in der vorangehen- fördern ist

den der entsprechend alternierenden Betriebsphasen Das Konzentrat K strömt in der in Fig.2.1 darge-

unter Druck und bei entsprechender Verdrängungslei- stellten Betriebsphase mit dem Druck P₂ in die eine stung in diese andere Seite des zweiten Druckspeichers Seite des Druckspeichers 7.1 und drückt das in der geeingebracht worden ist 50 genüberliegenden Seite befindliche Lösungsvolumen Die Trennung von salzhaltigen Lösungen unter An- der Saugseite der Pumpe 6 zu, die die vergleichsweise wendung der Umkehrosmose in ein salzarmes söge- geringfügige Druckdifferenz P\ — P3 zu überwinden hat nanntes Permeat und ein im Vergleich zur salzhaltigen, Die Druckdifferenz P₂-Pi setzt sich zusammen aus den der Umkehrosmoseanlage zulaufenden Lösung angerei- Strömungswiderständen in dem Druckspeicher und im chertes Konzentrat ist bekannter Stand der Technik. So 55 Rohrleitungssystem. Die Druckdifferenz Pi — P₂ ist der wird z. B. industrielles Brauchwasser oder Trinkwasser innere Druckabfall der Umkehrosmoseapparatur,
aus im wesentlichen kochsalzhaltigem Brackwasser Die Druckspeicher 7.1 und 7.2, auch »Flow Work Ex- oder Seewasser hergestellt changers« genannt, bestehen aus einem geometrisch Der eigentliche Umkehrosmoseteil einer solchen zweckmäßig gestalteten Druckkörper, der durch eine Anlage ist in F i g. 1 vereinfacht dargestellt Eine 60 Membrane in zwei volumvariable Kammern geteilt Förderpumpe 1 bringt die zu entsalzende Lösung L vom wird, wobei die Membrane an der inneren Oberfläche Umgebungsdruck P₀ auf den Arbeitsdruck Pi. Dieser beider Druckkörperkammern in zwei Extremlagen satt Arbeitsdruck Pi hat dabei folgende Kriterien zu erfüllen: anliegen kann.

Er muß höher sein, als der den Salzkonzentrationen X\, Während die Lösung L₂ aus dem Druckspeicher 7.1

X₂ und X₀ zugeordnete osmotische Druck und er muß 65 verdrängt wird, wird mit der Pumpe 4 die Lösung L₂ in den apparatespezifischen Eigenschaften, wie innerer den Druckspeicher 7.2 gedrückt, wobei das dort befind-Druckabfall von Pi auf P₂ in der Umkehrosmoseappara- liehe Konzentrat verdrängt wird,
tür auf der Konzentratseite sowie Permeatleistung bei Ist im Speicher 7.1. keine Lösung L₂ mehr, werden die