反渗透系统技术方案

本发明专利技术涉及一种具有至少一个隔膜单元（2）的反渗透系统（1），该隔膜单元包括入口（3），渗透出口（4）和浓缩液出口（5），连接到入口（3）上的高压泵（8），包括至少一个高压浓缩液连接（HPC）的压力交换器（11），以及增压泵。试图取得可能最低的能量消耗。为该目的，增压泵被制成容积泵（16），该容积泵布置在浓缩液出口（5）和压力交换器（11）的高压浓缩液连接（HPC）之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有至少一个隔膜单元的反渗透系统，该隔膜单元包括入口、渗透出口和浓缩液出口，该反渗透系统连接到入口的高压泵，包括至少一个高压浓缩液连接的压力交换器以及增压泵。
技术介绍
反渗透系统服务于例如从盐水或污水，下面组成术语“馈送水”，制饮用水的目的。为该目的，馈送水由高压泵带到相对高压，例如SObar或更高，并供给至隔膜单元的入口。在该隔膜单元中布置半渗透隔膜，该半渗透隔膜保留馈送水的脏物或盐并只允许清洁的水 通过，被称为渗透。这会提高在剩下的馈送水中盐和脏物的浓度。具有提高浓度的馈送水，也称为浓缩液，从隔膜单元通过浓缩液出口被排出。但是，该浓缩液仍处于相对高压下，例如60到70bar，从而希望重新获得存储在浓缩液中的能含量。但是，本专利技术不限于使用水作为流体。因此，已知将浓缩液出口连接到压力交换器上。在该浓缩液侧，供给该压力交换器处于增加压力下的浓缩液。在另一侧，馈送侧，供给馈送水来由浓缩液增加其压力。压力交换器，例如，由 DE 3781148T2, US 5338158，US 5988993, WO 99/17028A1, US 6540487B2 或US 7214315B2已知。后面的出版物也提及在反渗透过程中的使用。但是，压力交换器或压力转换器通常不能传递浓缩液完整的压力到馈送水。隔膜单元在入口和浓缩液出口之间也具有一定的压力下降。为将通过压力交换器被带到较高压力状态的馈送水部分带到隔膜单元最后需要的压力状态，因此需要增压泵。该增压泵必须被驱动，意味着其需要额外能量。该增压泵的控制是有问题的。当增压泵供给太多流体时，可能发生其不仅供给馈送水，也供给浓缩液，从而在隔膜入口侧的浓缩液浓度增加，其再次导致效率的降低。该现象被称为“混合”。通过较高的盐浓度，能量消耗增加。因此，许多系统使用一个或多个流量表来阻止流体的混合。
技术实现思路
本专利技术基于保持能量消耗尽可能低的目的。通过介绍中提及的反渗透系统，该目的通过将增压泵制成为布置在浓缩液出口和压力交换器的高压浓缩液连接之间的容积泵来实现。容积泵是一种具有正容积的泵，其中传递流体通过封闭容量。换句话说，容积泵每个工作周期具有恒定供给量。工作周期可以是，例如旋转冲程或活塞冲程等。容积泵的实例是活塞泵，齿轮泵，摆线泵，轨道泵，隔膜泵，软管泵，蠕动泵，螺旋泵，主轴泵，离心螺旋泵或叶轮泵。这些实例不覆盖整个范围。容积泵具有已知效率并在速度和泵输出即供给量之间具有足够的线性特性。与其相反，本质上不具有封闭容量的泵在旋转和泵输出之间没有线性的依赖。这样的泵是例如离心泵、喷射泵和涡轮泵。这里，实例也不覆盖整个范围。与离心泵相比，容积泵具有较小的能量消耗。首先，容积泵的使用因此与至今用在反渗透系统中的离心泵相比将节约能量。对于大流量来说，离心泵需要比容积泵基本上更大的速度。当压力交换器安装在同一轴上时，其必须以相同的高速运转。这会导致用来压力交换的时间太短。进一步优势是通过容积泵能够比以前更准确地控制通过压力交换器的流。该流基本是容积泵速度的线性函数。相应地，以简单的方式能够获得，通过压力交换器，浓缩液的压力能够作用在可能最大量的馈送水上。另一方面，也能够避免浓缩液被引导通过压力交换器以及然后再次到达隔膜单元的入口。相应地，实际上能够避免馈送水与浓缩液混合，其对效率有积极的影响。在压力交换器的高压浓缩液连接处的容积泵位置提供一些优势，特别在启动反渗透系统过程中。因此，首先可激活供给泵并向反渗透系统的处在隔膜单元前面的部分填充流体，同时排气。启动高压泵前，具有压力交换器的容积泵可被激活，从而该部分也被排气。空气可以，例如，通过阀被排出到环境中。通过在压力交换器前、流方向上设置容积泵，容积泵中的气穴现象能够减少或甚至被阻止。当最后高压泵被激活时，因此可以假定该系统被完全地排气。优选地，压力交换器的容量和容积泵的容量互相适配。相应 地，对于预定的周期，容积泵准确地提供馈送水量，在该馈送水量上压力交换器能够在相同周期内作用增加的压力。因此，例如可以设置该压力交换器和容积泵具有共同的控制，通过该控制，例如，能够互相依赖地控制容积泵的速度和压力交换器的速度。在备选实施例中，可将容积泵设置成可变容积泵。可变容积泵在每个旋转或工作周期中具有可调供给量。如果容积泵最初不具有适配于压力交换器容量的供给量，那么该适配可在操作期间进行。特别优选的是，反渗透系统具有至少一个浓缩液传感器。该浓缩液传感器检测，是否太多浓缩液进入供给水。如果是这种情况，容积泵的供给量相应地被降低，为避免混合浓缩液和供给水。调节装置能够以不同方式工作，例如机械地，液压地或电子地。浓缩液传感器能够，例如，位于压力交换器的高压供给水出口。其它的位置也能够，在已知的方式中，是方便的。代替或额外于浓缩液传感器，也能够使用其它传感器，例如流量传感器。优选地，压力交换器和容积泵具有共同的驱动轴。这是根据压力交换器速度来适配容积泵速度的简单方法。通过相应的适配流量能够确保获得最优操作点。在该操作点上由容积泵增加的浓缩液压力作用在馈送水最大可能的量上，无需考虑混合浓缩液和馈送水的风险。进一步，该共同驱动轴提供制造优势。例如，压力交换器和容积泵只需要单独一个的驱动。压力交换器也能够以低速被操作，因为容积泵也根据规定以低速供给。如果容积泵和压力交换器具有共同的轴封闭区域，那么是有利的。容积泵和压力交换器都具有至少一个区域，具有增加压力的流体作用在该区域中。被高压作用的轴封闭区域现在可位于容积泵和压力交换器之间，从而仅要求驱动轴到外部的一个通道。在共同的轴封闭区域中对密封性的要求较低。如果容积泵在前侧具有泵出口，通过该侧其布置在压力交换器上，那么是有利的。在某种意义上说，这导致外壳中已经设置高压水通道。因此，能够避免布置额外的管道。这会降低压力损失，这对效率具有积极影响。优选地，泵出口布置成与压力交换器的出口相对。在某种意义上说，泵出口和压力交换器的出口在馈送水侧因此相关地布置在一条直线上或有点偏移地布置在旋转方向上。这致使来自容积泵具有增加压力的浓缩液能够以可能最小的压力损失将馈送水从压力交换器的转子传递入隔膜单元。这也引起高效率。优选地，包括容积泵和压力交换器的单元也能够以反流向被操作，意味着，容积泵串联连接在压力交换器后面。因此，反渗透系统能够根据不同条件被适配。例如，包括容积泵和压力交换器的该单元的简单反转允许压力交换器直接连接到浓缩液出口以及压力交换器和入口之间的容积泵位置。特别地，当空间狭窄时，这种实施例是有利的。在更优选的实施例中，设置成高压泵具有与容积泵共同的轴。因此，高压泵和容积泵能够由同一发动机驱动。所有驱动能够，例如，被制成电动机，该电动机由变频器供给，从而马达的速度这里也能够被控制。将共同驱动轴用于高压泵和容积泵可带来如下优势，反渗透系统的控制变得更简单。首先，高压泵负责为隔膜单元提供需要的流体量。除了别的之外，需要的流体量依赖在渗透出口接头的流体量。浓缩液的量也依赖渗透量。如果接头较大的渗透量，那么更多流体通过该系统，并且自动产生更大量的浓缩液。这在高压泵的供给性能和浓缩液量之间给出接近线性的依赖。由于浓缩液想要几乎完全向馈送水供给其压力，所以必须传递相应的馈送水量。通过容积泵馈送水的供给和通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：W弗雷德里克森，E豪嘉德，LN朗马克，P奥尔森，
申请(专利权)人：丹佛斯公司，
类型：
国别省市：