DE3129551A1 - Method and apparatus for treating liquid by reverse osmosis - Google Patents
Method and apparatus for treating liquid by reverse osmosisInfo
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Abstract
Description
Verahren und Vorrichtung zur Aufbe- Procedure and device for storage
reitung von Flüssigkeiten durch Umkehrosmose Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Flüssigkeiten, vorzugsweise Wasser, durch Umkehrosmose und/oder Ultrafiltration, bei dem zur Erzeugung des Arbeitsiruckes mindestens eine einfach wirkende Kolbenpumpe eingesetzt wird. Purification of Liquids by Reverse Osmosis The invention relates to a method and a device for treating liquids, preferably Water, through reverse osmosis and / or ultrafiltration, in which to generate the work pressure at least one single-acting piston pump is used.
Bei der Aufbereitung von Flüssigkeiten, wie 5. B.When processing liquids, such as 5. B.
der Trinkwassergewinnung aus Seewasser durch Umkehrosmose oder Ultrafiltration wird die verunreinigte Flüssigkeit mit einem Druck in der Größenordnung von 80 bis 100 Bar in einen Aufbereitungs-Modul eingespeist, in dem diese an einer semipermeablen rennf-läche entlang geführt wird. Dabei fließt durch die Trennfläche in einen drucklosen Raum gereinigte Flüssigkeit, das Prmeat, während das zurückbleibende Konzentrat nach Entspannung abgeleitet wird. Bei sehr großen Anlagen dieser Art wird der Arbeitsdrnck mittels Kreiselpuzapen erzeugt und ein Teil der im abgeführten Konzentrat enthaltenen Druckenergie über eine Pelton-Turbine zurückgewonnen. Kleinere Einrichtungen zur Aufbereitung von Flüssigkeiten auf diese Weise werden in der Regel mit Kolbenpumpen zur Erzielung des Arbeitsdruckes betrieben. Dabei wird das aus des Bufbereitunlps-Modul austretende Konzentrat über ein Druckregelsystem entspannt.the production of drinking water from sea water by reverse osmosis or ultrafiltration becomes the polluted Liquid with a pressure of the order of magnitude from 80 to 100 bar is fed into a processing module, in which this is connected to a semipermeable racing surface is guided along. It flows through the interface Liquid purified in a pressureless space, the Prmeat, while the remaining liquid Concentrate is derived after relaxation. For very large systems of this type the working pressure is generated by means of a rotary pulley and a part of the pressure discharged in the The pressure energy contained in the concentrate is recovered via a Pelton turbine. Smaller ones Facilities for treating liquids in this way are usually used operated with piston pumps to achieve the working pressure. That’s where it comes from Concentrate escaping from the Bufereitunlps module is relaxed via a pressure control system.
aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, womit bei Anlagen zur Aufbereitung von Flüssigkeiten durch Umkehrosmose und/oder Ultrafiltration, bei denen zur Erzeugung des Arbeitsdruckes Kolbenpumpen eingesetzt werden, ein Teil der Druckenergie aus dem abfließenden Konzentrat zurückgewonnen werden kann.The object of the invention is now to provide a method and to create a device with which in systems for the treatment of liquids by reverse osmosis and / or ultrafiltration, in which to generate the working pressure Piston pumps are used, part of the pressure energy from the concentrate flowing off can be recovered.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung dadurch gelöst, daß das während des Druckhubes der Pumpe aus dem Aufbereitungs-Modul austretende Flüssigkeitskonzentrat der Rückseite des drückenden Kolbens der Pumpe zugeSuhrt und beim Saughub des Kolbens nach Entspannung abgegeben wird.According to the invention, this object is achieved on the basis of a method of the type described above solved in that the during the pressure stroke Concentrate of liquid escaping from the processing module on the rear side of the pump of the pressing piston of the pump and on the suction stroke of the piston after relaxation is delivered.
Durch das erfindungsgemaße Einwirken des aus dem Aufbereitungs-odul austretenden und unter Druck stehenden Konzentrates auf die Rückseite des drückenden Kolbens wird nicht nur durch Räckgewinnung der Energiebedarf für die Erzeugung des Arbeitsdruckes etwa in dem Verhältnis, wie die Flä chen der Kolbenvorder- und -rückseite zusinander stehen, sondern auch die Belastung des Pumpentriebwerkes verringert. Diese Vorteile werden unabhängig davon erreicht, wie das Konzentrat vom Aufbereitungs-Modul zur Kolhenrückseite gelangt, wenn nur dafür Sorge getragen wird, daß dabei der Druckverlust möglichst gering bleibt.Due to the action of the invention from the processing module escaping and pressurized concentrate on the back of the oppressive The energy required for generating the piston is not only obtained by reclaiming the Working pressure roughly in the same ratio as the areas of the piston front and back stand together, but also reduces the load on the pump engine. These advantages are achieved regardless of how the concentrate is used by the preparation module reaches the back of the piston if care is taken to ensure that the pressure loss is reduced remains as low as possible.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung umfaßt eine einfach wirkende Kolbenpumpe, deren den Arbeitsraum bildender Pum-Penkopf mit einem Saug und Druckventil ausgestattet nu deren Druckseite an ein Aufbereitungs-Nodul angescblossen ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Arbeitsraum die eine Fläche des Kolbenschiebers oder der Membran eines als Doppelsitzventil ausgebildeten Schieberventiles in Verbindung steht, bei dem die andere Fläche des Kolbenschlebers oder der Membran sowie die dieser Fläche gegenüberliegende Fläche des einen Ventiltellers des Doppelsitzventiles gleich groß sind und in dessen Ventilraum zwischen Kolbenschieber oder Membran und Doppelsitzventil der Flüssigkeitsaustritt des AuSbereitunga-Moduls mündet, wobei das Doppelsitventil den Ventilraum mit der Rückseite des scheibenförmigen Pumpenkolbens und einer Ablaufleitung verbindet.An apparatus for carrying out the method according to the invention comprises a single-acting piston pump, the pump-pen head of which forms the working space Equipped with a suction and pressure valve and their pressure side connected to a processing module is connected, and is characterized in that with the work space one Area of the piston valve or the diaphragm of a double seat valve Slide valve in connection stands where the other face of the piston slider or the diaphragm as well as the surface opposite this surface of one valve disk of the double seat valve are the same size and in its valve chamber the liquid outlet between the piston valve or diaphragm and the double seat valve of the preparation module opens, the double-seat valve opening the valve chamber with the Back of the disc-shaped pump piston and a drain line connects.
Diese neue Vorrichtung ermöglicht die Durchfiibrwig des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufbereitung von Flüssigkeiten mit einer selbsttätig arbeitenden Ventilsteuerung, die von äußeren Einwirkungen unabhängig allein durch die Druckverhältnisse im Arbeitsrauo der Kolbenpumpe beeinflußt wird, was sich neben einem geringen Aufwand für Wartung in geringer Störanfälligkeit vorteilhaft auswirkt.This new device enables the implementation of the invention Process for the treatment of liquids with an automatically working Valve control that is independent of external influences solely through the pressure conditions in Arbeitsrauo of the piston pump is influenced, which is next to a low effort has a beneficial effect on maintenance with low susceptibility to failure.
Dabei kann es zweckmäßig sein, den Kolbenschieber oder die membran des Schieberventiles mit einer vorzugsweise am Ventilgehäuse anliegenden Feder in die Stellung vorzuspannen, die dieses Ventil während des Saughubes der Kolbenpumpe einnimmt.It can be useful to use the piston valve or the diaphragm of the slide valve with a spring preferably resting on the valve housing in the position to bias this valve during the suction stroke of the piston pump occupies.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung greift an der Rückseite des scheibenförmigen Pumpenkolbens eine Druckfeder an, die den Pumpenkolben in Richtung des Endpunktes seines Druckhubes vorspannt und deren Kraft so bemessen ist, daß der auf die Kolbenrückseite einwirkende und gegenüber dem Pumpenförderdruck geringere Druck des Flüssigkeitskonzentrates bezogen auf die Fläche der Kolbenrückseite im wesentlichen ausgeglichen wird. Außer während des Förderhubes der Kolbenpumpe zum Druckausgleich und damit zur Energie einsparung bei zutragen, hat dieser Aufbau noch den Vorteil, daß die Feder beim REckwarts- oder Saughub zu einer Zeit gespannt wird, während der die Drehmomentkurve eine Lücke hat, wodurch eine Drehmomentglättung erhalten wird. Dabei kann der Pumpenkolben noch als auf der Kolbenstange verschiebbare Scheibe ausgebildet sein, wodurch das Pumpentriebwerk vor ffberlastueg geschützt wird, wenn auf die Kolbenrückseite kein Konzentratdruck einwirkt. Ir einem solchen Fall wird nur die Kolbenstange bewegt und dadurch die Fördermenge der Pumpe automatisch verringert werden. Diese Ausgestaltung des Pumpeikolbens mit Druckfeder und gegebenenfalls auf der Kolbenstange verschiebbarer Scheibe ist nicht an die vorstehende, erfindungsgefäße Steuerung des Konzentrat stromes mit einem Schieberventil gebunden, sondern auch bei jeder anderen Steuerung, die das Flüssigkeitskonzentrat vor der Entspannung zur Kolbenrückseite leitet, anwendbar.In a preferred embodiment of the device according to the invention engages a compression spring on the back of the disk-shaped pump piston, which biases the pump piston in the direction of the end point of its pressure stroke and their Force is dimensioned so that the acting on the piston back and opposite the pump delivery pressure, the lower pressure of the liquid concentrate based on the Surface of the piston back is substantially compensated for. Except during the Delivery stroke of the piston pump to equalize pressure and thus save energy to contribute, this structure still has the advantage that the spring in the REckwarts- or The suction stroke is tensioned at a time during which the torque curve has a gap has, whereby a torque smoothing is obtained. The pump piston can be designed as a slidable disc on the piston rod, whereby the Pump drive is protected from overload if there is no on the back of the piston Concentrate pressure acts. In such a case, only the piston rod is moved and thereby the delivery rate of the pump can be automatically reduced. This design of the pump piston with compression spring and possibly movable on the piston rod Disc is not in accordance with the above control of the concentrate according to the invention electricity tied to a slide valve, but also with any other control, which directs the liquid concentrate to the back of the piston before it is released.
Eine Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung wird noch an Rand der Zeichnungen beschieben. Es stellen dar: Fig. 1 eine schematische Ansicht teilweise im Schnitt einer Vorrichtung zur Aufbereitung von Flüssigkeiten durch Umkehrosmose während des Saughubes der den Arbeitsdruck erzeugenden Kolbenpumpe, Fig. 2 eine schematische Ansicht teilweise im Schnitt der Vorrichtung nach Fig. 1 wshrend des Druckhubes der Kolbenpumpe.An embodiment of the device according to the invention will still written on at the margin of the drawings. The figures show: FIG. 1 a schematic View partly in section of a device for processing liquids through reverse osmosis during the suction stroke of the piston pump generating the working pressure, FIG. 2 is a schematic view partially in section of the device according to FIG. 1 during the pressure stroke of the piston pump.
Die aufzubereitende Flüssigkeit wird über den Arbeitsraum 7 im Pumpenkopf einer einfach wirkenden Kolbenpumpe, der ein Saug- 1 und Druckventil 2 aufweist, einem Bufbereitungs-Modul 8 für Umkehrosmose zugeführt. Aus dem Aufbereitungs-Modul 8, der eine semipermeable Trennwand 9 um- faßt, tritt in Richtung des Pfeiles A die gereinigte Flüssigkeit, das Permeat und in Richtung des Pfeiles B das Flüssigkeitskonzontrat aus. Dieses Konzentrat gelangt über ein Sobieberventil 3 auf die Rückseite des Pumpenkolbens 4, 5 der Eolbenpumpe, der aus einer Scheibe 5 besteht, die auf der Kolbenstange 4 verschiebbar gelagert ist. Auf der Kolbenstange 41 an der das nicht gezeigte Pumpentriebwerk angreift, ist noch eine Druckfeder 6 geführt, die die Scheibe 5 gegen einen Anschlag 18 am arbeitsseitigen Ende der Kolbenstange 4 drückt und den Pumpenkolben 4, 5 in Richtung des Endptlnk tes seines Druckhubes vorspannt.The liquid to be treated is via the working space 7 in the pump head a single-acting piston pump, which has a suction valve 1 and a pressure valve 2, fed to a preparation module 8 for reverse osmosis. From the processing module 8, which surrounds a semipermeable partition 9 grabs, steps in the direction of the arrow A the purified liquid, the permeate and in the direction of the arrow B the liquid concentration off. This concentrate comes through a Sobieber valve 3 on the back of the pump piston 4, 5 of the Eolben pump, which consists of a disk 5, which is slidably mounted on the piston rod 4. On the piston rod 41 on which the pump engine, not shown, engages, is still a compression spring 6 out that the disc 5 against a stop 18 at the working end of the Piston rod 4 pushes and the pump piston 4, 5 in the direction of the Endptlnk th of his Preloaded pressure stroke.
Das Schieberventil 3 umfaßt ein Doppelsitzventil 10, das über eine Ventilstange 11, die sich durch den Ventilraum 17 des Schieberventiles 3 erstreckt, mit einem Kolbenschieber 12 verbunden ist, dessen eine Fläche 13 mit dem Arbeitsraum 7 in Verbindung steht. Die andere Fläche 14 des Kolbenschiebers 12 sowie die dieser gegenüberliegende Fläche des einen Ventiltellers 15 des Doppelsitzventiles 10, das den Strom des Flüssigkeitskonzentrates aus dem Ventilraum 17 zur Rückseite des Pumpenkolbens 4 5 bzw. zu einer Ablaufleitung 16 steuert, sind gleich groß.The slide valve 3 comprises a double seat valve 10, which has a Valve rod 11, which extends through the valve chamber 17 of the slide valve 3, is connected to a piston valve 12, one surface 13 of which with the working space 7 communicates. The other surface 14 of the piston valve 12 as the opposite surface of one valve disk 15 of the double seat valve 10, the flow of the liquid concentrate from the valve chamber 17 to the rear of the pump piston 4 5 or to a drain line 16 controls are of the same size.
Im folgenden wird noch kurz die Arbeitsweise der dargestellten Vorrichtung beschrieben: Beim Saughub bewegt das Pumpentriebwerk den Pumpenkolben 4, 5 in Richtung des Pfeiles C der Fig.The method of operation of the device shown is briefly described below described: During the suction stroke, the pump drive moves the pump piston 4, 5 in the direction of arrow C of Fig.
1 nach links. Dabei wird die Druckfeder 6 gespannt und die aufzubereitende Flüssigkeit bei geschlossenem Druckventil 2 über das Saugventil 1 in den Arbeitsraum 7 gesaugt. Der Druck des aus dem AuSbereitungs-Modul 8 austretenden Flüssigkeitskonzen trates wirkt im Schieberventil 3 auf die Fläche des Ventiltellers 15 des Doppelsitzventiles 10 und die dieser Fläche gegenüberliegende gleich große Fläche 14 des Kolbenschiebers 12 und ist dadurch ausgeglichen. Die Differenz des Druckes in der Ablaufleitung 16, über die das Flüssigkeitskonzentrat von dem Raum der Kolbenrückseite aus der Aufbereitungsvorrichtung weitgehend drucklos abgegeben wird, und im Arbeitsraum 7 hält das Schieberventil 3 in der in Fig. 1 gezeigten Lage, in der das Schieberventil 3 den Austritt von Flüssigkeitskonzentrat aus dem Aufbereitungs-Modul 8 unterbindet. Zur Einleitung statischer Kräfte in den Kolbenschieber 12 kann eine nicht gezeigte Feder dienen, die das Schieberventil 3 in diese Lage vorspannt.1 to the left. The compression spring 6 is tensioned and the one to be processed Liquid with the pressure valve 2 closed via the suction valve 1 into the working space 7 sucked. The pressure of the liquid concentration emerging from the preparation module 8 trates acts in the slide valve 3 on the surface of the valve disk 15 of the double seat valve 10 and the area of the same size opposite this area 14th of the piston valve 12 and is thereby balanced. The difference in pressure in the drain line 16, via which the liquid concentrate from the space of the piston back is released from the processing device largely without pressure, and in the work area 7 holds the slide valve 3 in the position shown in FIG. 1, in which the slide valve 3 prevents the escape of liquid concentrate from the processing module 8. To introduce static forces into the piston valve 12, a not shown Serve a spring that biases the slide valve 3 in this position.
Während des Druckhubes schiebt das Puapentriebwerk bei geschlossenem Saugventil 1 und geof£netem Druckventil 2 die Kolbenstange 4 in Richtung des Pfeiles D der Fig. 2 nach rechts. Dabei bewegt der Druck des Flussigkeitskonzentrates, das aus dem Aufbereitungs-Modul 8 austritt und über das Schieberventil 3, dessen Doppelsitsventil 10 jetzt die Ablaufleitung 16 verschließt, auf die Riickseite des Pumpenkolbens 4, 5 gelangt, zusammen mit aer Kraft der Druckfeder 6 die Scheibe 5 des Pumpenkolbens 4, 5 in der gleichen Richtung wie die Kolbenstange 4, wobei die Scheibe 5 am Anschlag 18 der Kolbenstange 4 verbleibt. Der Druck d.s Flüssigkeitskonzentrates wird im Schieberventil 3 wieder durch die an dessen Ventilstange 11. angrenzende Fläche 13 des Kolbenschiebers 12 und der dieser Fläche 13 gegenüberliegenden Fläche des Ventiltellers 15 des Doppelsitzventiles 10 ausgeglichen, so daß als Stellkräfte am Schieberventil 3 der auf der Fläche 13 des Kolbenschiebers 12 einwirkende Förderdruck im Arbeitsraum 7 der Kolbenpumpe sowie über das Doppelsitzventil 10 der Druck in der Ablaufleitung 16 angreifen.During the pressure stroke, the pulp engine pushes when it is closed Suction valve 1 and open pressure valve 2 move the piston rod 4 in the direction of the arrow D of Fig. 2 to the right. The pressure of the liquid concentrate moves the exits from the processing module 8 and over the slide valve 3, whose double seat valve 10 now closes the drain line 16, to the rear of the pump piston 4, 5, together with the force of the compression spring 6, the disc 5 of the pump piston 4, 5 in the same direction as the piston rod 4, wherein the disk 5 on the stop 18 of the piston rod 4 remains. The pressure of the liquid concentrate is in the slide valve 3 again by the valve rod 11 adjacent to it Surface 13 of the piston valve 12 and the surface opposite this surface 13 of the valve disk 15 of the double seat valve 10 balanced, so that as actuating forces at the slide valve 3 the delivery pressure acting on the surface 13 of the piston slide 12 in the working chamber 7 of the piston pump and via the double seat valve 10, the pressure in attack the drain line 16.
Diese Kräfte halten das Schieberventil 3 in der in Fig. 2 gezeigten Lage, wodurch der Weg des Flüssigkeitskonzentrates vom Aufbereitungs-Modul 8 zur Rückseite des Pumpenkolbens 4, 5 freigegeben ist.These forces keep the slide valve 3 in the position shown in FIG Location, whereby the path of the liquid concentrate from the processing module 8 to Back of the pump piston 4, 5 is released.
Falls während des Druckhubes der Kolbenpumpe der Konzentratdruck nicht auf der Rückseite des Pumpenkolbens 4, 5 z. B. wegen eines Defektes wirksam wird, bleibt die Scheibe 5 stehen und wird vom Pumpentriebwerk nur die Kolbenstange 4 bewegt, wodurch Überlastungen diese Triebwerkes verhindert werden.If the concentrate pressure is not during the pressure stroke of the piston pump on the back of the pump piston 4, 5 z. B. becomes effective due to a defect, the disc 5 stops and the pump drive only moves the piston rod 4 moves, whereby overloading this engine can be prevented.
Ein Druckregler 20 in einer den Auslaß des Aufbeitungs-Moduls 8 mit der Ablaufleitung 16 verbindenden Bypass-Leitung 19 dient zur Aufrechterhaltung des Betriebsdruckes in der beschriebenen Vorrichtung.A pressure regulator 20 in one of the outlet of the processing module 8 with the bypass line 19 connecting the discharge line 16 is used for maintenance the operating pressure in the device described.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform einer Pumpe mit nur einem Kolben beschränkt, sondern auch auf jeden Kolben einer Kolbenpumpe anwendbar, deren Antriebswelle mehrere Kolben treibt.The invention is not limited to the described embodiment Pump limited to only one piston, but also on each piston of a piston pump applicable whose drive shaft drives several pistons.
- Pateiitansprüche -- Partial claims -
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813129551 DE3129551C2 (en) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | Device for the treatment of liquids by reverse osmosis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813129551 DE3129551C2 (en) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | Device for the treatment of liquids by reverse osmosis |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3129551A1 true DE3129551A1 (en) | 1983-02-10 |
| DE3129551C2 DE3129551C2 (en) | 1984-11-29 |
Family
ID=6137816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19813129551 Expired DE3129551C2 (en) | 1981-07-27 | 1981-07-27 | Device for the treatment of liquids by reverse osmosis |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3129551C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4657647A (en) * | 1986-07-14 | 1987-04-14 | Shell Oil Company | Process for the production of dichlorohydrin and the electrodialysis thereof |
| EP0397332A1 (en) * | 1989-05-11 | 1990-11-14 | PRODUCT RESEARCH & DEVELOPMENT | Reverse osmosis system with automatic cycling booster pump therefor |
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| US4124488A (en) * | 1976-02-27 | 1978-11-07 | Ocean Water Limited | Water purification by reverse osmosis |
-
1981
- 1981-07-27 DE DE19813129551 patent/DE3129551C2/en not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3129551C2 (en) | 1984-11-29 |
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