DE4213714C1 - - Google Patents
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- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Trinkwasserauf
bereitungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Hauptan
spruches.
Ein gattungsbildendes Trinkwasseraufbereitungsgerät
ist in der DE-37 34 600 C2 beschrieben. Die unter
einem Druck, z. B. dem üblichen Leitungswasserdruck
von 6 bar, stehende Umkehrosmosemembrane füllt einen
Druckspeicher, in welchem dann das gereinigte
Wasser zum Verbrauch bereitsteht. Hierbei ist es
vom Prinzip her so, daß die Produktionsmenge und
die Permeatqualität stark vom wirksamen Differenz
druck, der auf der einen und anderen Seite der
Membrane wirkt, abhängen. Je kleiner der Differenz
druck ist, desto schlechter wird die Qualität und
je geringer ist die Produktionsmenge.
Über die Füllung des Druckspeichers wirkt ein
steigender Druck auf die Umkehrosmosemembrane, im
nachfolgenden kurz "RO-Modul" genannt, und es ist
daher bereits bekannt, ein hydraulisches Abschalt
ventil in die Rohwasserzuleitung und die Leitung
zwischen RO-Modul und Druckspeicher einzuschalten,
welches derart arbeitet, daß die Anlage abgeschal
tet wird, wenn nur noch ca. 1,2 bis 2 bar Differenz
druck über das RO-Modul wirken.
Versuche haben gezeigt, daß bei den zum Stand der
Technik gehörenden Systemen über 90 Liter Abwasser
erzeugt werden, um einen Druckspeicher mit 10 Liter
gereinigtem Wasser zu füllen. Dieser Vorgang be
nötigt fast fünf Stunden. Eine Entnahmemenge von 2
Litern wird erst nach drei Stunden wieder ausgegli
chen. Dabei fallen dann 57 Liter Abwasser an, was
eine Ausbeute von nur noch 3,4% entspricht.
Da bei der Umkehrosmose Produktionsmenge und
Permeatqualität stark von dem wirksamen Differenz
druck abhängen, liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Trinkwasseraufbereitungsgerät zu
schaffen, bei welchem auf der Permeatseite des
RO-Moduls kein nennenswerter Gegendruck ansteht,
wobei aber trotzdem das System mit einem Druck
speicher an der Abgabeseite arbeitet.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird
durch die Lehre des Patentanspruches gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran
sprüchen erläutert.
Mit anderen Worten ausgedrückt wird vorgeschlagen,
daß das gereinigte Wasser, also das sogenannte
Permeat, durch eine Pumpe in den Druckspeicher ge
fördert wird, ohne daß am Membranausgang ein
nennenswerter Gegendruck entsteht. Diese Lösung wird
in einfachster Weise dadurch erreicht, daß als An
triebsenergie für die Permeatpumpe der Leitungs
druck ausgenutzt wird, unter dem das Abwasser oder
Konzentrat des RO-Moduls steht. Die Permeatpumpe
wird dabei vorzugsweise durch eine Membranpumpe
gebildet. Die Pumpenkammer nimmt das unter Druck
aus dem RO-Modul ausfließende Permeat auf, wobei
die Pumpenmembrane langsam in eine Richtung durch
gebogen wird. Hat diese Durchbiegung der Membrane
ihren weitesten und einstellbaren Weg erreicht,
wirkt sie auf einen Anschlag, durch den ein in die
Abflußleitung des Konzentrats hinter der Pumpe
eingeschaltetes Druckhalteventil geschlossen wird.
Ein zwischen dem RO-Modul und der Permeatpumpe ein
geschaltetes Druckhalteventil ist entweder gewollt
undicht, so daß sich über einen Staudruck ein Druck
auf der Arbeitsseite der Permeatpumpe aufbaut oder
das hier eingeschaltete Druckhalteventil wird ge
öffnet, so daß dann hierdurch der Druck in die Ar
beitsseite der Pumpe eingeleitet wird.
Hierdurch wird die aufgewölbte Membran in umgekehr
ter Richtung gewölbt und wirkt jetzt als Pumpe, die
das in der Pumpenseite der Permeatpumpe gesammelte
Wasser - Permeat - über eine entsprechende Leitung
in den Druckspeicher führt. Gleichzeitig schließt
das in der Leitung von dem RO-Modul zur Pumpenseite
der Permeatpumpe eingeschaltete Rückschlagventil.
Um zu vermeiden, daß sich während der Pumpphase ein
höherer Staudruck auf der Permeatseite des RO-Moduls
aufbaut, kann gemäß einem weiteren Merkmal der Er
findung in die Leitung zwischen dem RO-Modul und der
Pumpenseite der Permeatpumpe ein Zwischenspeicher
eingebaut sein. Dieser Zwischenspeicher nimmt
während der Pumpphase das aus dem RO-Modul aus
fließende Permeat auf.
Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform wird der
Druckspeicher bis zum Leitungsdruck, mit dem das
System betrieben wird, gefüllt. Auf der Permeatseite
des RO-Moduls entsteht zwar gegen Ende der Befüllung
durch den kleinen Druckunterschied zwischen Speicher
und Leitungsdruck ein geringfügiger Gegendruck, der
aber vernachlässigbar ist. Die Abschaltung des
Systems wird dadurch erreicht, daß die Membranpumpe
sich in Folge der Druckangleichung auf beiden Seiten
nicht mehr bewegt. Hierdurch wird der vorbeschrie
bene Steuervorgang für die Druckhalteventile unter
brochen.
Ein Nachteil des vorbeschriebenen Systems besteht
darin, daß jede aus dem Druckspeicher entnommene
Kleinstmenge sofort nachproduziert wird. Da aber die
ersten 10 bis 15 Minuten der Arbeitsweise einer Um
kehrosmose kein optimales Wasser produzieren, führt
die konstante Entnahme von Mengen unter einem halben
Liter zu einer langsamen Verschlechterung des
Wassers im Speichertank.
Um diesen Nachteil auszuschalten, wird gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, daß in
die Rohwasserzulaufleitung zum RO-Modul und in die
Leitung zwischen Permeatpumpe und Druckspeicher ein
hydraulisch angesteuertes Abschaltventil eingesetzt
wird. Dieses hydraulische Abschaltventil sperrt die
Wasserzufuhr zum RO-Modul, wenn sich der Speicher
druck auf eine bestimmte Differenz an das Niveau des
Leitungsdruckes angenähert hat, beispielsweise auf
einen Unterschied von 1, 2 bis 2 bar. Nachdem durch
Wasserentnahme der Speicherdruck um etwa 1 bar zu
rückgegangen ist, wird der Rohwasserzulauf wieder
freigegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfol
gend anhand des Schaltplanes erläutert.
In der Zeichnung ist eine Rohwasserzuleitung 17
dargestellt, in den ein Vorfilter 1 eingeschaltet
ist. Diese Rohwasserzuleitung 17, die beispielsweise
unter einem Leitungsdruck von 6 bar steht, führt
zur Eingangsseite eines Reverse-Osmosemoduls 2.
Dieses RO-Modul 2 ist an der gegenüberliegenden
Seite mit einer Auslaufleitung 12 für das Permeat
ausgerüstet, die zu einer Permeatpumpe 4 führt.
Zwischen dem RO-Modul 2 und der Permeatpumpe 4 ist
ein Zwischenspeicher 19 eingeschaltet und außerdem
ein Rückschlagventil 10, das in Fließrichtung das
RO-Modul 2 zur Permeatpumpe 4 öffnet, wobei dieses
Rückschlagventil auch in die Pumpe 4 eingebaut sein
kann. Von der Permeatpumpe 4 führt eine Permeatlei
tung 14 zu einem Druckspeicher 7 und von dort über
einen Nachfilter 8 zu einem Auslauf 9.
In diese Permeatleitung 14 ist unmittelbar nach Ver
lassen der Permeatpumpe 4 oder innerhalb der Per
meatpumpe 4 ein nur in Fließrichtung zum Druckspei
cher 7 sich öffnendes Rückschlagventil 11 angeord
net.
Die Permeatpumpe 4 weist eine Pumpenseite 5 und eine
Arbeitsseite 6 auf, wobei diese beiden Räume durch
eine Membrane 21 voneinander getrennt werden. An die
Arbeitsseite 6 schließt eine Konzentratzuleitung 15
an, in die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ein definiert undichtes Druckhalteventil 3 einge
schaltet ist und weiterhin schließt an die Arbeits
seite 6 eine Abflußleitung 16 an, in die ebenfalls
ein Druckhalteventil 18 eingeschaltet ist.
Zusätzlich kann in die Rohwasserleitung 17 und in
die Permeatleitung 14 ein hydraulisches Abschaltven
til 20 oder ein einstellbarer Differenzdruckschalter
eingeschaltet sein, so daß bei einem gewissen, wähl
baren Differenzdruck zwischen dem Druck in der Roh
wasserzulaufleitung 17 und dem Druck im Druckspei
cher 7 bzw. der Leitung 14 die Anlage stillgesetzt
wird.
Die Arbeitsweise der dargestellten Anlage ist wie
folgt:
Das aus dem RO-Modul 2 über die Leitung 12 aus
fließende Permeat ist nahezu drucklos und fließt
durch das geöffnete Rückschlagventil 10 in die
Pumpenseite 5 der Permeatpumpe 4 und wölbt hier
mittels des geringen Staudruckes die in der
Null-Lage dargestellte Membrane 21 nach links.
Sobald die Membrane 21 ihren eingestellten, wei
testen Weg erreicht hat, schließt über eine mecha
nische, elektrische oder hydraulische Vorrichtung
das Druckhalteventil 18, das bisher offen war, so
daß nunmehr auf der Arbeitsseite 6 der Permeatpumpe
4 ein Arbeitsdruck entstehen kann. Hierdurch wird
die Membrane 21 in der Pumpe 4 nach rechts bewegt
und das auf der Pumpenseite vorhandene Permeat
durch das Rückschlagventil 11 in die Permeatleitung
14 und damit in den Druckspeicher 7 gefördert. Hat
die Membrane 21 ihren weitesten Weg nach rechts
ausgeführt, schaltet die Schaltvorrichtung wieder
um, so daß nunmehr das Druckhalteventil 3 geschlos
sen und das Druckhalteventil 18 geöffnet wird, so
daß nunmehr bei der erneuten Druckbeaufschlagung
der Pumpenseite 5 über die Leitung 12 sich die
Membrane 21 wieder in die andere Richtung bewegen
kann und damit das in der Arbeitsseite 6 befind
liche Konzentrat in die Abflußleitung 16 abführt.
Der Zwischenspeicher 19 dient zur Aufnahme des aus
dem RO-Modul 2 ausfließenden Permeats bei geschlos
senem Ventil 10, so daß das RO-Modul 2 auch während
der Pumpphase weiter arbeiten kann und sich auf der
Permeatseite des RO-Moduls 2 kein höherer Staudruck
aufbauen kann.
Claims (4)
1. Trinkwasseraufbereitungsgerät mit einem
Reverse-Osmose-Modul (2) (RO-Modul)
und einem im Konzentratablauf angeordneten
Druckhalteventil (3) sowie einem Druckspei
cher (7) als Permeatbehälter, dadurch ge
kennzeichnet, daß das aus dem RO-Modul (2)
austretende Permeat durch eine von dem unter
Leitungsdruck stehenden Konzentrat angetrie
bene Permeatpumpe (4) in den Druckspeicher
(7) intermittierend gefördert wird.
2. Trinkwasseraufbereitungsgerät nach Anspruch
1, gekennzeichnet durch eine Membranpumpe
als Permeatpumpe (4), an deren Pumpenseite
(5) jeweils unter Zwischenschaltung eines
Rückschlagventiles (10, 11) eine zum
RO-Modul (2) und eine zum Druckspeicher (7)
führende Leitung (12, 14) anschließen,
während an die Arbeitsseite (6) der Permeat
pumpe (4) eine vom RO-Modul (2) kommende Lei
tung (15) und eine Abflußleitung (16) an
schließen, die je ein Druckhalteventil (3,
18) aufweisen.
3. Trinkwasseraufbereitungsgerät nach Anspruch 1
oder 2, gekennzeichnet durch ein hydrauli
sches Abschaltventil (20), das in die Roh
wasserzuleitung (17) und in die Leitung (14)
von der Permeatpumpe (4) zum Druckspeicher
(7) eingeschaltet ist.
4. Trinkwasseraufbereitungsgerät nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet
durch einen Zwischenspeicher (19) zwischen
dem RO-Modul (2) und der Permeatpumpe (4).
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8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
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