DE10132419A1

DE10132419A1 - Reverse-osmosis assembly has high-pressure pump located in inlet to or within holding tank

Info

Publication number: DE10132419A1
Application number: DE2001132419
Authority: DE
Inventors: Uvo Hoelscher
Original assignee: S MED MEDIZINTECHNIK GmbH
Current assignee: S MED MEDIZINTECHNIK GmbH
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2003-01-30

Abstract

A reverse-osmosis assembly has a high-pressure pump (12) located at the inlet (2) to or within a holding tank (1). The pump raises the pressure to the operating level on the reverse-osmosis module (6) primary side. The concentrate return-pipe (11) surrenders fluid to the incoming raw fluid on the pump pressurized-side. The permeate return-tube (15) feeds the pump suction side into the raw fluid, downstream from the holding tank (1) and pump (4) and upstream from the reverse-osmosis module (6). A differential pressure pump is located in the return-tube (15) to the module (6) primary side. Each pump (4, 12) has suction inlets and mixers for raw fluid and permeate.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to a system according to the preamble of Claim 1.

Aus der DE 42 39 867 C2 ist eine Umkehr-Osmoseanlage bekannt. DE 42 39 867 C2 is a reverse osmosis system known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Umkehr-Osmoseanlage dahingehend zu verbessern, dass sie mit einem möglichst geringen Energieverbrauch betrieben werden kann. The invention has for its object a to improve the generic reverse osmosis system, that they use as little energy as possible can be operated.

Diese Aufgabe wird durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. This task is carried out by a system with the characteristics of Claim 1 solved.

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, dass unter hohem Druck aus dem Umkehr-Osmosemodul austretende Konzentrat, welches in den Osmosekreislauf zurückgeführt werden soll, nicht zunächst zu entspannen und dann durch die Hochdruckpumpe erneut auf den Druck zu bringen, der primärseitig am Umkehr-Osmosemodul erforderlich ist. Die Entspannung bewirkt einen Verlust von Energie, die zunächst durch die Hochdruckpumpe in die Flüssigkeit eingebracht wurde, die anschließend aus dem Umkehr-Osmosemodul als Konzentrat ausgetreten ist. Diesen Energieverlust kann eine erfindungsgemäß ausgestaltete Anlage vermeiden. In other words, the invention proposes that under high pressure emerging from the reverse osmosis module Concentrate, which is returned to the osmosis cycle not to relax first and then through the To bring the high pressure pump back to the pressure that is required on the primary side of the reverse osmosis module. The Relaxation causes a loss of energy, initially through the High pressure pump was placed in the liquid, the then from the reverse osmosis module as a concentrate leaked. This energy loss can be achieved according to the invention Avoid designed system.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar. Advantageous configurations are the subclaims removable.

So kann vorteilhaft nicht nur eine Rückleitung für das Konzentrat, sondern auch für das Permeat vorgesehen sein. Das Permeat befindet sich allerdings auf einem Druckniveau, welches aufgrund des im Umkehr-Osmosemodul herrschenden Druckgefälles zwischen Primär- und Sekundärseite niedriger liegt als das Druckniveau, welches primärseitig um Umkehr-Osmosemodul anliegt bzw. auch niedriger als das Druckniveau des Konzentratrücklaufes. Daher kann vorgesehen sein, dass die Rücklaufleitung für das Permeat auf der Saugseite der Hochdruckpumpe anschließt, so dass dieses im Kreislauf geführte Permeat auf den erforderlichen Betriebsdruck des Umkehr-Osmosemoduls gebracht wird. So not only a return line for the advantageous Concentrate, but also be provided for the permeate. The However, permeate is at a pressure level, which due to the prevailing in the reverse osmosis module Pressure drop between the primary and secondary side is lower than that Pressure level, which is around the reverse osmosis module on the primary side is applied or also lower than the pressure level of the Concentrate recoil. It can therefore be provided that the Return line for the permeate on the suction side of the high pressure pump connects, so that this circulated permeate the required operating pressure of the reverse osmosis module brought.

Alternativ kann bei einer Permeat-Rücklaufleitung vorgesehen sein, diese auf der Druckseite der Hochdruckpumpe, und zwar vorteilhaft vor der Förderpumpe an die Rohflüssigkeit anschließen zu lassen, so dass die Förderpumpe das Permeat ansaugt und dem Umkehr-Osmosemodul primärseitig zuführt. Alternatively, a permeate return line can be provided be this on the pressure side of the high pressure pump, namely advantageous in front of the feed pump to the raw liquid to connect, so that the feed pump the permeate sucks in and feeds the reverse osmosis module on the primary side.

Es kann sogar vorgesehen sein, dass der Permeat-Rücklauf hinter der Förderpumpe an die Rohflüssigkeit anschließt, also zwischen Förderpumpe und dem Einlaß des Umkehr-Osmosemoduls. In den beiden letztgenannten Fällen kann insbesondere vorteilhaft vorgesehen sein, eine zusätzliche Differenzdruckpumpe vorzusehen, die das rückgeführte Permeat auf das primärseitig vor dem Umkehr-Osmosemodul herrschende Druckniveau bringt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass nicht aufgrund des höheren Druckes die Rohflüssigkeit bevorzugt in das Umkehr-Osmosemodul gefördert wird. Vielmehr soll bevorzugt sichergestellt werden, dass rückgeführtes Permeat dem Umkehr-Osmosemodul wieder zugeführt wird, denn die durch die Umkehrosmose in das Permeat eingebrachte Energie, die sich in dem höheren Reinheitsgrad des Permeats ausdrückt, wird optimal innerhalb des Systems gehalten, wenn bevorzugt eine permeatreiche, also bereits möglichst reine Flüssigkeit dem Umkehr-Osmosemodul zugeführt wird, so dass wenig Energie aufgewendet werden muß, um eine hohe Leistung des Moduls zu ermöglichen, also eine möglichst große Menge an Flüssigkeit innerhalb einer bestimmten Zeiteinheit durch die im Umkehr- Osmosemodul vorhandene Membran tritt. It can even be provided that the permeate return behind the feed pump to the raw liquid, so between feed pump and the inlet of the Reverse osmosis module. In the latter two cases, in particular be advantageously provided an additional Differential pressure pump to provide that the recycled permeate to the on the primary side in front of the reverse osmosis module Brings pressure level. This ensures that not due to the higher pressure the raw liquid is preferred in that Reverse osmosis module is promoted. Rather, it should be preferred be ensured that recycled permeate the Reverse osmosis module is fed again, because by the Reverse osmosis energy introduced into the permeate is expressed in the higher degree of purity of the permeate optimally kept within the system, if preferred one permeate-rich, i.e. as pure a liquid as possible Reverse osmosis module is supplied so that little energy must be used to achieve high module performance allow, that is as large an amount of liquid as possible within a certain unit of time by the The existing membrane osmosis module occurs.

Wenn der Permeat-Rücklauf saugseitig vor die Förderpumpe geführt wird, so kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Förderpumpe 2 Sauganschlüsse zugeordnet sind und diesen Sauganschlüssen eine Verteileinrichtung zugeordnet ist. Die beiden Sauganschlüsse können einerseits für die Rohflüssigkeit vorgesehen sein, die aus dem Flüssigkeitsspeicher zur Förderpumpe gelangt und andererseits für das im Kreislauf geführte Permeat, da - wie bereits erwähnt - die Zufuhr von bereits möglichst reiner Flüssigkeit zum Umkehr-Osmosemodul energetisch besonders günstig ist, kann die Verteileinrichtung so ausgelegt sein, dass in Form einer Vorrangschaltung die von der Förderpumpe geförderte Flüssigkeit stets einen möglichst hohen Anteil an Permeat aufweist. Diese Vorrangschaltung kann beispielsweise durch bestimmte Druckverhältnisse ermöglicht sein, indem mittels einer Differenzdruckpumpe das rückgeführte Permeat auf einen höheren Druck gebracht wird als die Rohflüssigkeit, die vom Flüssigkeitsbehälter zur Förderpumpe gelangt, so dass aufgrund des höheren Druckniveaus bevorzugt das Permeat in die Förderpumpe gelangt. Andere Misch- oder Verteileinrichtungen können jedoch alternativ ebenfalls vorgesehen sein, beispielsweise manuell oder maschinell verstellbare Einrichtungen, die ggf. durch bestimmte Sensoren angesteuert werden können, um in Art einer Vorrangschaltung einen möglichst hohen Permeatanteil in der Förderpumpe zu ermöglichen. If the permeate return is guided on the suction side in front of the feed pump, it can advantageously be provided that the suction pump is assigned 2 suction connections and a distribution device is assigned to these suction connections. The two suction connections can be provided on the one hand for the raw liquid that comes from the liquid reservoir to the feed pump and on the other hand for the permeate circulated, since - as already mentioned - the supply of liquid that is as pure as possible to the reverse osmosis module is particularly favorable in terms of energy the distribution device be designed so that in the form of a priority circuit, the liquid delivered by the feed pump always has the highest possible proportion of permeate. This priority circuit can be made possible, for example, by certain pressure conditions, in that, by means of a differential pressure pump, the recycled permeate is brought to a higher pressure than the raw liquid that comes from the liquid container to the feed pump, so that the permeate preferably gets into the feed pump due to the higher pressure level. However, other mixing or distributing devices can alternatively also be provided, for example manually or mechanically adjustable devices, which can optionally be controlled by certain sensors in order to enable the highest possible permeate content in the feed pump in the manner of a priority circuit.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt Embodiments of the invention are based on the Drawings explained in more detail below. It shows

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel und Fig. 1 shows a first embodiment and

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 2 shows a second embodiment of the invention.

In beiden Zeichnungen ist rein schematisch eine Umkehr- Osmoseanlage dargestellt, wobei Teile der Anlage weggelassen sind. In both drawings, a reverse Osmosis system shown, with parts of the system omitted are.

Mit 1 ist ein Flüssigkeitsspeicher bezeichnet, in den ein Zulauf 2 für die Rohflüssigkeit mündet. Aus dem Flüssigkeitsspeicher 1 kann Rohflüssigkeit durch einen Ablauf 3 entnommen werden. 1 designates a liquid storage device, into which an inlet 2 for the raw liquid opens. Raw liquid can be removed from the liquid reservoir 1 through an outlet 3 .

Die Rohflüssigkeit wird einer Förderpumpe 4 zugeführt, die kein großes Druckgefälle überwinden muß und welche die Rohflüssigkeit durch einen Einlaß 5 in ein Umkehr-Osmosemodul 6 fördert. The raw liquid is fed to a feed pump 4 which does not have to overcome a large pressure drop and which conveys the raw liquid through an inlet 5 into a reverse osmosis module 6 .

Die reinen Flüssigkeitsbestandteile gelangen durch eine semipermeable Membran 7 in die Reinseite des Moduls 6 und können über einen ersten Auslaß 8 in eine Entnahmeleitung 9 gelangen, wo diese als Permeat bezeichnete Reinflüssigkeit den Entnahmestellen zur Verfügung steht. Die demgegenüber an Verunreinigungen angereicherte und als Konzentrat bezeichnete Flüssigkeit gelangt über einen zweiten Auslaß 10 in eine Rücklaufleitung 11, die in den Flüssigkeitsspeicher 1 mündet. The pure liquid components pass through a semipermeable membrane 7 into the clean side of the module 6 and can pass through a first outlet 8 into a removal line 9 , where this pure liquid, referred to as permeate, is available to the removal points. The liquid, on the other hand, enriched with impurities and referred to as concentrate, passes via a second outlet 10 into a return line 11 , which opens into the liquid reservoir 1 .

Ein aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestelltes Ventil kann in der Rücklaufleitung 11 vorgesehen sein, um bestimmte Konzentratmengen zu verwerfen, insbesondere wenn aufgrund einer wiederholten Kreislaufführung die Flüssigkeit im Konzentrat bestimmte Werte von Inhaltsstoffen erreicht oder überschreitet. A valve (not shown for reasons of clarity) can be provided in the return line 11 in order to discard certain amounts of concentrate, in particular if the liquid in the concentrate reaches or exceeds certain values of ingredients due to repeated circulation.

Der Konzentratkreislauf findet auf einem etwa gleichen Druckniveau statt, denn bereits die in dem Flüssigkeitsspeicher 1 befindliche Rohflüssigkeit befindet sich auf einem hohen Druckniveau, wie etwa auf dem Druckniveau, welches primärseitig am Umkehr-Osmosemodul 6, also im Einlaß 5, erforderlich ist. Zu diesem Zweck ist im Zulauf 2 eine Hochdruckpumpe 12 vorgesehen, wobei entgegen der schematischen Darstellung diese Hochdruckpumpe auch innerhalb des Flüssigkeitsspeichers 1angeordnet sein kann. Das im Kreislauf geführte Konzentrat muß also nicht zunächst entspannt und anschließend wieder auf das Druckniveau gebracht werden, welches im Umkehr- Osmosemodul 6 erforderlich ist. The concentrate cycle takes place at approximately the same pressure level, because the raw liquid in the liquid reservoir 1 is already at a high pressure level, such as the pressure level which is required on the primary side at the reverse osmosis module 6 , that is to say in the inlet 5 . For this purpose, a high-pressure pump 12 is provided in the inlet 2 , and contrary to the schematic illustration, this high-pressure pump can also be arranged inside the liquid reservoir 1 . The concentrate circulated does not therefore have to be relaxed first and then brought back to the pressure level required in the reverse osmosis module 6 .

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Ventil 14 vorgesehen, so dass Permeat, welches durch den Auslaß 8 gelangt, dann in einen Permeat-Rücklauf 15 geleitet werden kann, wenn aus der Entnahmeleitung 9 nicht so viel Permeat abgenommen wird, wie mittels des Umkehr-Osmosemoduls 6 erzeugt wird. In the embodiment shown in Fig. 1, a valve 14 is provided so that permeate, which passes through the outlet 8 , can then be directed into a permeate return line 15 if not as much permeate is removed from the removal line 9 as by means of of the reverse osmosis module 6 is generated.

Aufgrund des Druckabfalles über die Membran 7 befindet sich das Permeat auf einem niedrigeren Druckniveau als die gesamte übrige Flüssigkeit innerhalb der Anlage. Der Permeat- Rücklauf 15 schließt gemäß Fig. 1 daher saugseitig an die Hochdruckpumpe 12 an, so dass das Permeat durch die Pumpe 12 auf das für die weitere Verfahrensweise erforderliche Druckniveau gebracht wird. Due to the pressure drop across the membrane 7 , the permeate is at a lower pressure level than the entire remaining liquid within the system. The permeate return 15 includes as shown in FIG. 1, therefore, the suction side of the high pressure pump 12, so that the permeate through the pump 12 is brought to the required for the further procedure pressure level.

Alternativ dazu kann, wie aus Fig. 2 ersichtlich, der Permeat- Rücklauf 15 saugseitig an die Förderpumpe 4 anschließen. Dabei kann in Abwandlung von der Fig. 2 vorgesehen sein, dass der Anschluß des Permeat-Rücklaufes 15 an die Förderpumpe 4 derart erfolgt, dass trotz des vergleichsweise niedrigen Druckniveaus des Permeats die Förderpumpe 4 dieses Permeat ansaugt und bevorzugt zum Einlaß 5 fördert, so dass entweder reines Permeat zum Umkehr-Osmosemodul gefördert wird oder eine Mischung aus Rohwasser, welches aus dem Ablauf 3 zur Förderpumpe 4 gelangt und Permeat, wobei diese Mischung möglichst permeatreich eingestellt wird. Hierzu können elektronische Steuerungen vorgesehen sein oder eine spezielle Differenzdruckpumpe, die in dem Permeat-Rücklauf 15 vorgesehen ist und dafür Sorge trägt, dass die Förderpumpe 14 bevorzugt das Permeat fördert. As an alternative to this, as can be seen from FIG. 2, the permeate return 15 can be connected on the suction side to the feed pump 4 . In this case, in a modification of the Fig. 2 be provided that the connection of the permeate return flow 15 to the feed pump 4 is such that in spite of the comparatively low pressure level of the permeate the feed pump 4 sucks this permeate, and preferably to the inlet 5 promotes so that either pure permeate is conveyed to the reverse osmosis module or a mixture of raw water, which comes from the outlet 3 to the feed pump 4 , and permeate, this mixture being adjusted as permeate-rich as possible. For this purpose, electronic controls can be provided or a special differential pressure pump which is provided in the permeate return 15 and ensures that the feed pump 14 preferably conveys the permeate.

Alternativ zu Fig. 2 kann vorgesehen sein, dass der Permeat- Rücklauf 15 zwischen der Förderpumpe 4 und dem Einlaß 5 in die Rohflüssigkeitsleitung mündet. In diesem Fall kann ebenfalls eine Differenzdruckpumpe im Permeat-Rücklauf 15 vorgesehen sein, die sicherstellt, dass dem Einlaß 5 bevorzugt das rückgeführte Permeat zugeführt wird und lediglich wenn hier nicht genügende Mengen vorliegen, Rohflüssigkeit durch die Förderpumpe 4 zugemischt wird. As an alternative to FIG. 2, it can be provided that the permeate return 15 opens into the raw liquid line between the feed pump 4 and the inlet 5 . In this case, a differential pressure pump can also be provided in the permeate return line 15 , which ensures that the recycled permeate is preferably fed to the inlet 5 and that raw liquid is only added by the feed pump 4 if there are insufficient quantities here.

Eine ähnliche Vorrangschaltung, wie anhand des Permeat- Rücklaufes 15 und der Förderpumpe 4 beschrieben, kann auch für den Permeat-Rücklauf 15 an der Hochdruckpumpe 12 vorgesehen sein, wenn gemäß Fig. 1 der Permeat-Rücklauf zur Saugseite der Hochdruckpumpe 12 geführt ist. A similar priority circuit, as described with reference to the permeate return 15 and the feed pump 4 , can also be provided for the permeate return 15 on the high-pressure pump 12 if, according to FIG. 1, the permeate return is led to the suction side of the high-pressure pump 12 .

Claims

1. Anlage zum Filtern von Flüssigkeiten nach dem Prinzip der Umkehr-Osmose,
mit einem Flüssigkeitsspeicher,
und mit einem in den Flüssigkeitsspeicher mündenden Zulauf für die Rohflüssigkeit,
und mit einem an den Flüssigkeitsspeicher anschließenden Ablauf für die Rohflüssigkeit,
und mit einem Umkehr-Osmosemodul,
welches einen mit dem Flüssigkeitsspeicher verbundenen Einlaß aufweist,
sowie einen ersten Auslaß für gefiltertes Permeat,
sowie einen zweiten Auslaß für ungefiltertes Konzentrat,
und mit einer zwischen Flüssigkeitsspeicher und dem Einlaß des Umkehr-Osmosemoduls angeordneten Förderpumpe, welche Flüssigkeit in das Umkehr-Osmosemodul fördert,
und mit einer Rücklaufleitung, welche vom Permeatauslaß zur Rohflüssigkeit verläuft,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Flüssigkeitsspeicher (1) oder in dessen Zulauf (2) eine Hochdruckpumpe (12) angeordnet ist, welche die Flüssigkeit etwa auf den im Umkehr-Osmosemodul (6) primärseitig gewünschten Betriebsdruck bringt,
wobei die Rücklaufleitung (11) des Konzentrats auf der Druckseite der Hochdruckpumpe (12) an die Rohflüssigkeit anschließt. 1. Plant for filtering liquids according to the principle of reverse osmosis,
with a liquid reservoir,
and with an inlet for the raw liquid opening into the liquid reservoir,
and with a drain for the raw liquid following the liquid store,
and with a reverse osmosis module,
which has an inlet connected to the liquid reservoir,
as well as a first outlet for filtered permeate,
and a second outlet for unfiltered concentrate,
and with a feed pump which is arranged between the liquid reservoir and the inlet of the reverse osmosis module and which pumps liquid into the reverse osmosis module,
and with a return line that runs from the permeate outlet to the raw liquid,
characterized by
that a high-pressure pump ( 12 ) is arranged in the liquid reservoir ( 1 ) or in its inlet ( 2 ), which brings the liquid to the desired operating pressure in the reverse osmosis module ( 6 ) on the primary side,
wherein the return line ( 11 ) of the concentrate on the pressure side of the high pressure pump ( 12 ) connects to the raw liquid.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rücklaufleitung (15) für das Permeat vorgesehen ist, welche auf der Saugseite der Hochdruckpumpe (12) an die Rohflüssigkeit anschließt. 2. Plant according to claim 1, characterized in that a return line ( 15 ) is provided for the permeate, which connects to the raw liquid on the suction side of the high pressure pump ( 12 ).

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rücklaufleitung (15) für das Permeat vorgesehen ist, welche in Strömungsrichtung der Rohflüssigkeit gesehen hinter dem Flüssigkeitsspeicher (1) und vor der Förderpumpe (4) an die Rohflüssigkeit anschließt. 3. Plant according to claim 1, characterized in that a return line ( 15 ) is provided for the permeate, which, viewed in the direction of flow of the raw liquid, connects behind the liquid reservoir ( 1 ) and in front of the feed pump ( 4 ) to the raw liquid.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rücklaufleitung (15) für das Permeat vorgesehen ist, welche in Strömungsrichtung der Rohflüssigkeit gesehen hinter der Förderpumpe (4) und vor dem Umkehr-Osmosemodul (6) anschließt. 4. Plant according to claim 1, characterized in that a return line ( 15 ) is provided for the permeate, which, viewed in the direction of flow of the raw liquid, connects behind the feed pump ( 4 ) and before the reverse osmosis module ( 6 ).

5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine in der Permeat-Rücklaufleitung (15) angeordnete Differenzdruckpumpe, welche das Permeat auf das primärseitig vor dem Umkehr-Osmosemodul (6) herrschende Druckniveau bringt. 5. Plant according to claim 3 or 4, characterized by a in the permeate return line ( 15 ) arranged differential pressure pump which brings the permeate to the pressure level prevailing on the primary side before the reverse osmosis module ( 6 ).

6. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Pumpe (4, 12) zwei saugseitige Anschlüsse aufweist, welche jeweils als Einlass für die Rohflüssigkeit bzw. für das Permeat dienen,
wobei eine Misch-, Vorrang- oder Umschalteinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die beiden Flüssigkeiten wahlweise ausschließlich oder in einer Mischung der Pumpe (4, 12) zuführbar sind. 6. Plant according to claim 2 or 3, characterized in
that the pump ( 4 , 12 ) has two connections on the suction side, each serving as an inlet for the raw liquid or for the permeate,
A mixing, priority or switching device is provided, by means of which the two liquids can be supplied either exclusively or in a mixture to the pump ( 4 , 12 ).