DE8815345U1

DE8815345U1 - Wasseraufbereiter

Info

Publication number: DE8815345U1
Application number: DE8815345U
Authority: DE
Original assignee: Osberma Osberghauser Sondermaschinenbau 5250 Engelskirchen De GmbH
Current assignee: Osberma Osberghauser Sondermaschinenbau 5250 Engelskirchen De GmbH
Priority date: 1988-12-09
Filing date: 1988-12-09
Publication date: 1990-01-18
Anticipated expiration: 1998-12-10

Description

München, den 26.6.1989

OSBERMA

Wiehlpuhl

5250 Engelskirchen

Beschreibung

Wasseraufbereiter

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wasseraufbereiter, wie er allgemein im Haushalt, im Labor und für Hobbyzwecke eingesetzt wird. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Wasseraufbereiter zur Aufbereitung von schadstofffreiem Trinkwasser und Brauchwasser für Dialysezentren, das einen hohen Reinheitsgrad besitzt, sowie von Brauchwasser für die verschiedensten Bedüx'fnisse, z.B. voll-entsalztes und keimfreies Wasser, oder¹ auch aufkonzentrierte

P1 &idiagr;&iacgr; ei e *i c%\t a 4 4^ ö &eegr; -

I * «f I IMIlIIlI Mil II4IMI ti I

II Il I III I Il Ml 1141 I I I HH I • 14*1 4114 I

Il Il 1141Il Il I 411

Ef sind bereits Aufbereitungsvorrichtungen zur Meerwasser-Entsalzung bekannt, die mit Plattenmodulen bestückt sind, welche nach dem Prinzip der Umkehr-Osmose arbeiten. Derartige Plattenmodulen sind aus den deutschen Patenten DE-PS 23 53 659, DE-PS 24 46 157 und DE-PS 25 56 210 bekannt. Das Prinzip der Umkehr-Osmose wird schematisch wie folgt beschrieben. Bei der natürlichen Osmose findet zwischen zwei Lösungen unterschiedlicher Konzentration, die durch eine semipermeable Membran getrennt sind, eine- Wanderung des Lösungsmittels durch die Membran in die konzentriertere Lösung statt. Dies bezeichnet man als Osmose. Der Lösungsmitteltransport durch die Membran hält so lange an, bis die hydrostatische Druckdifferenz S P gleich dem osmotischen Druck &rgr; der Lösung ist. Wird nun auf die konzentriertere Lösung ein Druck ausgeübt, der über dem osmotischen Druck &rgr; liegt, so kehrt sich die Flußrichtung um und das Lösungsmittel in der konzentrierteren Lösung wandert in die weniger konzentrierte Lösung. Auf diese Weise findet eine Trennung statt, und man erhält auf der einen Seite ein Permeat, das frei von unerwünschten Inhaltsstoffen ist, und auf der anderen Seite ein Konzentrat, das diese Inhaltsstoffe in konzentrierter Form enthält.

Zu diesen unerwünschten Inhaltsstoffen gehören Nitrate, Sulfate und andere Salze, die sich aufgrund der

Ein großes Problem bei allen auf dem Markt erhältlichen Entsalzungsvorrichtungen stellt ihre Anpassung an einen veränderlichen Wasserverbrauch dar. Je nach Qualität des Rohwassers findet bei einer Abschaltung der Vorrichtung eine Verunreinigung der Filtriereinrichtungen durch Ablagerungen statt. Es ist daher üblich, derartige Vorrichtungen, insbesondere größere Anlagen, im Dauerbetrieb arbeiten zu lassen. Wenn der Bedarf an Permeat stockt, wird die Permeatleitung einfach abgesperrt und das Permeat fließt über die

a 3 -

zunehmenden Umweltbelastung im Wasser befinden* fis sind Schwermetälie wie Blei, Barium, Kadmium Und Quecksilber in erhöhter Konzentration im Trinkwasser nachgewiesen « worden. Schließlich stellen organische Verunreinigungen, sowie Bakterien und Viren ein Problem dar* Auch gibt es partikuläre Schwebstoffe und disperse Phasen, die ebenfalls unerwünscht sind* Das bekannte Plattenmodul kann alle diese Inhaltsstoffe reduzieren, wenn nicht beseitigen. Derartige Plattenmödule haben auch den Vorteil, daß sie ohne Wasservörbehaltungsmaßnahwen und eine chemische Reinigung auskommen, welche bei anderen Entsalzungsvor-* richtungen in jedem Falle erforderlich sind. An Stelle des Permeates kann auch das Konzentrat einer Lösung verwendet werden, um z.B. unerwünschte flüssige Stoffe in ihrem Volumen zu reduzieren oder wertvolle Flüssig-

Könzenträtieitüng ab* Ein solches Verfahren ist nicht befriedigend, weil ein sehr höher Und Unnötiger Rohwasserverbrauch entsteht und die Vorrichtungen einem Unnötigen Verschleiß ausgesetzt sind*

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Wasseraufbereiter zu schaffen, der einen minimalen Flüssigkeitsverbrauch gewährleistet und einem wechselnden Permeatbedarf bzw. Konzentratbedarf flexibel angepaßt werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Wasseraufbereiter mit einer Zuleitung, einem nach der Umkehr-Osmose arbeitenden Plattenmodul, einer Konzentratleitung und einer Permeatleitung, die mit einem Behälter zum Auffangen des Perineetes verseilen ist_; &uacgr;&*~ gekennzeichnet ist durch im Plattenmodul eingerichtete Verwirbelungselemente, ein in der Zuleitung angeordnetes Absperrorgan, und einen in dem Behälter angebrachten Füllstandssensor, der mit dem Absperrorgan verbunden ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Wasseraufbereiter ist eine Steuerung der Flüssigkeitszufuhr entsprechend dem momentanen Flüssigkeitsbedarf möglich. Dabei kann das Absperrorgan in Abhängigkeit von dem im Behälter gemessenen Füllstand gesteuert werden. Die

Verwirbelungselemente sorgen für eine Verwirbelung des Wasserstromes in den Kanälen. Sie verhindern einerseits eine laminare Strömung im Dauerbetrieb des Plattenmoduls, welche eine Gefahr für die feinporigen Membranen darstellt. Bei einer laminaren Strömung können Inhaltsstoffe leicht sedimentieren und die Membranen verstopfen. Andererseits sorgen die Verwirbelungselemente dafür, daß bei Inbetriebnahme nach Abschaltung des Moduls die gebildeten Ablagerungen schnell aufgelöst und ausgespült werden. Der Wasseraufbereiter gewährleistet einen einwandfreien Betrieb des Plattenmoduls auch nach einer Absperrung bzw. Abschaltung durch das Absperrorgan. Der Wasseraufbereiter ist insbesondere geeignet für einen Einsatz in der Trinkwasseraufbereitung von Haushalten und arbeitet mit dem dort verfü^abaren Net^dxu^k zufriedenstellend. Er ist auch geeignet für den Einsatz im Laborbereich, für Dialysezentren und für Aufgaben in der Aufkonzentrierung von Flüssigkeiten.

Der verwendete Füllstandssensor weist bevorzugt einen Schwimmer auf, der mit einem Schwimmerventil als Absperrorgan gekoppelt ist. Dadurch ist der Sensor und das Ventil von elektrischem Strom unabhängig und beide Teile lassen sich kostengünstig ausführen. Das Absperrorgan kann in einer anderen Ausführungsform ein Elektroventil sein. das auf den Schwimmerzustand

reagiert. Das Elektroventil kann entweder als Steuerventil mit kontinuierlichem Durchfluß oder als Schaltventil mit zwei Zuständen ausgeführt sein.

Die Zuleitung ist bevorzugt mit einem Wasseranschluß verbunden, wie er im Wassernetz verfügbar ist, während die Konzentratleitung mit einem Abwasseranschluß I verbunden ist. Dadurch ist ein bequemer Einbau im f

Haushalt möglich. Das Konzentrat enthält keine f

Inhaltsstoffe, die nicht auch im Wassernetz vorhanden sind und führt daher zu keiner zusätzlichen Verschmutzung des Abwassernetzes. In der Konzentratleitung kann ein Rückhalteventil zur Steuerung der Konzentratablei- ■

tung vorgesehen sein. Mit diesem Ventil wird der notwendige Betriebsdruck im System eingestellt. Der Vordruck wird entweder durch den normalen Wassernetzdruck oder durch eine dem Modul vorgeschaltete Pumpe erzeugt, während der Systemdruck durch das Rückhalteventil eingestellt wird.

An dem Wasserbehälter ist bevorzugt eine Pumpe und eine Abgabeleitung für die Wasserentnahme vorgesehen, mit der das Wasser an beliebige Stellen, z.B. im Haushalt, geleitet werden kann. Zwischen Absperrorgan und Plattenmodul ist eine Druckpumpe vorgesehen/ Wenn der NetadrUck | zu gering ist oder¹ der Salzgehalt so hoch, daß dei? I

g ösmötiööhe Öifuck den NetüdiiUök übersteigt* Eine solche

• · > t ■ t *| (Ml

1 I « I t I t If I

41 M I «II I Il III

llll I I t * I I I t

• 1*11 ItIf ·

Situation findet man beispielsweise in wasserarmen Regionen. Die Druckpumpe sorgt für einen ausreichenden Abwasserdruck unter solchen erschwerten Bedingungen.

Bei problematischen Rohwässern, die z.B. extreme Anteile an Härtebildnern oder extreme Anteile an Chlor aufweisen, ist eine geringfügige Rohwasser-Vorbehandlung, z.B. in Form von Aktivkohle-Filtration, Zugabe von unbedenklichen Aufbereitungspromotoren oder dergl. bevorzugt. Der Aktivkohle-Filter ist bevorzugt zwischen Wasseranschluß und Absperrorgan vorgesehen. Dieser Filter sorgt für eine Entchlorung und Entozonung, sowie für die Reduktion von BSB, COD und TOC. Die Absorption von Geruchs-, Geschmacks- und Farbstoffen ist ferner gegeben. Neben dem Aktivkohle-Filter ist auch eine Feindosierung von Aufbereitungspromotoren vorgesehen. Solche Promotoren sind beispielsweise Anti-Scaling-Mittel, die die Ablagerung von Härtebildnern, bzw. das "Verblocken" verhindern. Das Anti-Scaling-Mittel wird durch die Umkehr-Osmose getrennt und zusammen mit dem Konzentrat ausgeschieden.

Es ist bevorzugt, ebenfalls in der Permeatleitung bzw. Konzentratleitung eine Absperreinrichtung vorzusehen, die mit dem Absperrorgan in der Zuleitung direkt gekoppelt ist. Auf diese Weise ist eine einfache und kostengünstige Ausführung der Steuerung möglich. Insbesondere

»I Il II. I

I I I I I» I Ii

I* Il * &igr;&igr;&bgr; &igr; if

···· · > I III!

II·'« »III

• «II

• 4
t · ·

kann die Betätigung der Absperreinrichtung in der Permeatleitung bzw. Konzentratleitung manuell erfolgen und ein proportionales Betätigungssignal auf das Absperrorgan in der Zuleitung übertragen werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung.

Fig. 1 zeigt die Funktion eines nach der Umkehr-Osmose arbeiteten Plattenmodul^;

Fig. 2 zeige eine Ausführungsform des erfindungslgemäßen Wasseraufbereitere mit Schwimmerventil, Rückhalteventil und Permeatbehälter;

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasseraufbereiters mit Behälter, Elektroventil und Druckpumpe;

Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit zusätzlicher Absperreinrichtung in der Permeatleitung;

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Absperrorgan durch eine manuelle Absperreinrichtung in der Permeatleitung gesteuert wird;

Fig. 6 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführurigsförm entsprechend Fig. 2, bei der das Konzentrat

• ti 1*1«

I ti, III

* · ti f i· t Il tit

·'»* < » I4II4 t

»II > » I I

• I "I > > 1 J

1 1 , ,

das gewünschte Produkt darstellt;

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine manuelle Absperreinrichtung in der Konzentratleitung vorgesehen ist;

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform mit Druckschaltelement in der Zuleitung; und

Fig. 9 zeigt einen Aktivkohle-Filter und eine Einrichtung zur Feindosierung von Aufberei*:ungspromotoren.

Fig. 1 zeigt den plattenartigen Aufbau des Plattenmoduls, der nach der Umkehr-Osmose arbeitet. Bei a ist die Zuleitung angeschlossen, bei b die Permeatleitung und bei c die Konzentxatleitung. Als Verwirbeiungselemente dienen herkömmliche

Il ti

lilt

• I 11

• « ·* I III I I fi t I I

I IJ ' I I I t I W ^ I

t* <« 1(411* *I4 >' I · i '

till Il I I 11*1

I I I I I * 11*1

t IiIIi I f it ti 1

if t &idigr; » &iacgr; &iacgr; i &igr;

ti Il llllllt it » ·

Einrichtungen, &zgr;« &Bgr;» Prallflachen, Stege, Rillen Und dergleichen, die nicht gezeigt sind*

Aufgrund der Beschaffenheit des Moduls kann auch eine Umkehrung der Anschlüsse ohne Veränderung des Moduls erfolgen. Es kann beispielsweise c der Rohwasser-Anschluß sein, während Über a [ die Konzentratableitung und Über b die Permeatableitung \

erfolgt. Es besteht die Möglichkeit eines Wechsels der flachen ] Membranen im Plattenmodul, z. B. für niedrige oder für hohe ; Salzrückhalteraten oder auch für die Ultra-Filtration. -

In den Figuren 2 und 3 ist jeweils eine Skizze einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Anordung gezeigt. Die i

Ausfuhrungsformen weisen einen Stadtwasser-Anschluß 1 auf und | eine Abwasser-Leitung 2. Die Zuleitung des Stadtwassers wird f von einem herkömmlichen Wasserrohr abgezweigt. Anstelle von | Stadtwasser kann auch ein beliebiges anderes, z. B. Brackwasser, Problemwasser oder dergleichen verwendet werden.

Problemwässer sind z. B. Deponiesickerwässer, Gülle etc. In | der Zuleitung ist bei der Ausführungsform nach Figur 2 ein ( Schwimmerventil 3 gezeigt, das auf den Füllstand eines Wasser- | behälters 6 reagiert, der mittels eines Schwimmers abgetastet I wird. In der anderen Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist ebenfalls | ein Schwimmer vorgesehen, aber anstelle des Schwimmerventils ein Elektroventil 10, das auf die Schwimmerstange mit einem Ein/Aus-Signal reagiert. Die Zuleitung a geht in den Plattenmodul 4, wo eine Reduktion bzw. Filterung der Inhaltsstoffe | stattfindet. In der zweiten Ausführungsform ist eine zusatz- | liehe Druckpumpe 9 gezeigt, die einen ungenügenden Netzdruck * oder einen zu hohen Salzgehalt ausgleicht. Eine Permeatleitung C b führt in den Wasserbehälter 6, in dem eine Pumpe 8 mit Abgabeleitung 7 angeordnet ist. Über die Abgabeleitung 7 _s

findet die Entnahme des Trinkwassers statt, die hier in einen !

Auffangbehälter 11 erfolgt. In der Konzentratleitung ist ein Rückhalteventil 5 gezeigt, das zur Regulierung der Menge der

Konzentratableitung dient. Die Konzentratleitung ist mit der f

• · a

it I

Il I)

i I * * t i t t t

Abwasser-Leiiung 2 verbünden, &idigr;&eegr; der ersten Äüsftihrüngsform ist lediglich die Wasserbehälter-Pumpe 8 mit einer Stromversorgung zu versehen. Alle anderen Teile arbeiten stromlos. In der zweiten AusfUhrungsform nach Figur 3 sind die Pumpe 8, das Elektroventil 10 und die Druckpumpe 9 mit einer Stromversorgung zu verbinden. Der zusätzliche Strombedarf für das Elektroventil ist gering, da dieses nur im Bedarfsfall schaltet.

In der AusfUhrungsform nach Figur 4 ist in der Permeatleitung b eine zusätzlich Sperreinrichtung 12 Vorgesehen, die über eine Kopplungsleitung 13 mit dem in der Zuleitung a angeordneten allgemeinen Absperrorgan 14 verbindet. Das Absperrorgan kann mechanisch, elektrisch, oder hydraulisch gekoppelt sein. Die Manuelle Betätigung des Absperrorgans ist zusätzlich vorgesehen. Die Kopplungsleitung überträgt ein Kopplungssignal, das proportional zu dem Sperrsignal an der Sperreinrichtung 12 ist, und ein proportionales Sperrsignal an dem Absperrorgan 14 hervorruft. Die Sperreinrichtung arbeitet mechanisch, elektrisch oder hydraulisch. Wenn Permeat benötigt wird, wird erst durch Betätigung der Steuereinrichtung 12 das Absperrorgan 14 geöffnet, so daß sich die Anordnung einschaltet.

In der Figur 5 ist eine AusfUhrungsform gezeigt, bei der in der Permeatleitung b eine manuelle Sperreinrichtung 15 angeordnet ist, die mit einem Absperrorgan 14 verbindet. Im Gegensatz zu anderen Ausführungsformen erfolgt hier eine direkte Permeat-

Abnahme über die Leitung 7 ohne Sammelbehälter. 30

In Figur 6 ist eine AusfUhrungsform gezeigt, bei der das Konzentrat aus der Konzentratleitung c das gewünschte Produkt darstellt, während das Permeat in der Permeatleitung b abgeführt wird. Ansonsten entspricht diese Ausführungsform der von Figur 2.

- 10 -

In Figü? 7. ist eine Auöführüngsform gezeigt/ bei der eine manuelle Sperreinrichtung 15 in der Konzentratleitung c angeordnet ist, die über eine Kopplüngsleitung 13 mit einem allgemeinen Absperrorgan 14 in der Permeatleitung a verbindet. Diese Ausführungsform ist dann vorteilhaft, wenn der durch die manuelle Sperreinrichtung 15 eingestellte Systemdruck eingestellt werden muß, bzw. das Konzentrat nur zu bestimmten Zeiten an das Abwassersystem abgegeben werden kann.

In der Figur 8 ist eine Ausführungsform wiedergegeben, bei der das Konzentrat aus der Konzentratleitung c das gewünschte Produkt darstellt. Es ist ein Druckschaltelement 16 in der Zuleitung a angeordnet, das bei nicht ausreichendem Netzwasserdruck den Netzwasserzustrom absperrt, damit kein unnötiges Netzwasser verbraucht wird. Der Druckschalter kann auch den Trockenlaufschutz für eine nachgeschaltete Druckpumpe übernehmen.

In der Figur 9 ist ein Aktivkohle-Filter 17'und eine Einrichtung 18 zur Feindosierung von Aufbereitungsmotoren gezeigt. Die Aktivkohle-Filtereinheit 17, ist dem Plattenmodul vorgeschaltet. Hinter der Aktivkohle-Filtereinheit 17, ist eine

Feindosierung 18 für Anti-Scaling-Mittel vorgesehen. 25

Die Leistung des Platten-Moduls ist von der Anzahl der Flachmembranen abhängig, mit denen er bestückt ist. Anstelle eines Moduls können mehrere Module parallel geschaltet sein, um die Leistung zu erhöhen. Eine Serienschaltung der Plattenmodule

empfiehlt sich, wenn nur eine begrenzte Reinigung in einem Druchgang erzielt werden kann, insbesondere bei der Aufkonz entrierung.

Claims

München, den 26*6.1989 OSBERMA (Neue) Schutzansprüche

1. Wasseraufbereiter, mit einer Zuleitung (a), einem nach der Umkehr-Osmose arbeitenden Plattenmodul (4), einer Konzentratleitung (c), und einer Permeatleitung (b), die mit einem Behälter (6) zum Auffangen des Permeates versehen ist, gekennzeichnet durch

im Plattenmodul eingerichtete Verwirbelungseleme>te, ein in der Zuleitung (a) angeordnetes Absperrorgan (3), und einen in dem Behälter angebrachten Füllstandssensor, der mit dem Absperrorgan (3) verbunden ist.

2. Wasseraufbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstandssensor ein Schwimmer ist und das Absperrorgan ein Schwimmerventil ist.

3. Wasseraufbereiter nach Anspruch 1 oder 2,

>* ·*■ tu

i: . '·■' \&Lgr;

dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung mit einem Wasseranschluß (1), und die Konzentratleitung mit einem Abwasseranschluß (2) verbunden ist.

4. Wasseraufbereiter nach einem der r vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Konzentratleitung (c) ein Rückhalteventil (5) zur Steuerung des Systemdrucks angeordnet ist.

5. Wasseraufbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Behalter (6) eine Pumpe (8) und eine Abgabeleitung (7) für die Entnahme des Permeates vorgesehen sind.

6. Wasseraufbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Absperrorgan und Plattenmodul eine Druckpumpe (9) vorgesehen ist.

7. Wasseraufbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Wasseranschluß (1) und Absperrorgan (3) oin Aktivkohlefilter (17) eingesetzt ist.

8. Waseeraufbereiter nach einem der Vorhergehenden Ahsprüöhe, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Waäserattöchluß (1) und Absperrorgan (3) eine

<· Il I KIIIIi(I

litt * I ««Iff

• t 4 * » $ &igr; § t

Einrichtung zur Feindosierung von Aufbereitungspromotoren (18) vorgesehen ist.

9. Wasseraufbereiter nach einem der

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Absperreinrichtung (12, 15) in der Konzentratleitung bzw. Permeatleitung vorgesehen ist, die mit dem Absperrorgan (3, 14) in der Zuleitung verbunden ist.

1 I f &igr; * &igr; * t

.N r ( &igr; fti &igr;

* I * &iacgr; &igr; &igr; I

*< «' nt tu ti*