DE29907813U1 - Device for extracting pure water - Google Patents

Description

Haco Wassertechnik Vortichtung*sii»(jewinnung vt)n flSifieift WasserHaco water technology device*sii»(jewinnung vt)n flSifieift water

Vorrichtung zur Gewinnung von reinem WasserDevice for obtaining pure water

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von reinem Wasser (Permeat) aus Wasser, auch Trinkwasser, durch Querstromfiltration über eine semipermeable Membrane und der Überwindung des osmotischen Druckes (Umkehrosmose, Nanofiltration), dabei wird durch geeignete Maßnahmen verhindert, daß sich die Membran durch nicht gelöste Stoffe und Ausfällungen verblockt.The invention relates to a device for obtaining pure water (permeate) from water, including drinking water, by cross-flow filtration through a semi-permeable membrane and overcoming the osmotic pressure (reverse osmosis, nanofiltration), whereby suitable measures are taken to prevent the membrane from becoming blocked by undissolved substances and precipitations.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art ist dafür entweder eine einzige leistungsstarke Pumpe notwendig, die sowohl den nötigen Druck als auch die nötige Fördermenge erzeugt, oder es sind, als konsequente Funktionstrennung, zwei Pumpen nötig, von denen die eine den Systemdruck erzeugt und die andere den benötigten Flüssigkeitsstrom umwälzt.In a known arrangement of this type, either a single powerful pump is required that generates both the necessary pressure and the necessary flow rate, or, as a consistent separation of functions, two pumps are required, one of which generates the system pressure and the other circulates the required fluid flow.

Der Nachteil der ersten Anordnungen ist, daß sie viel Energie ungenutzt verbraucht, der Nachteil bei zwei Pumpen ist erhöhter Platzbedarf und höhere Investitionskosten.The disadvantage of the first arrangement is that it consumes a lot of unused energy, the disadvantage of two pumps is increased space requirements and higher investment costs.

Es ist auch bekannt, bei einem Ein-Pumpen-Konzept, die von dem Konzentratausgang abfallende Energie rückzugewinnen, aber nur um eine Erhöhung des Betriebsdruckes zu erreichen.It is also known, in a single-pump concept, to recover the energy lost from the concentrate outlet, but only to achieve an increase in the operating pressure.

Es ist ferner bekannt, den Permeatstrom zu regulieren, so daß sich keine Abhängigkeit von der Temperatur zeigt und die Qualität des Permeates weitgehend konstant bleibt, jedoch nur unter Rückführung eines Teils des Permeates in die Anlage.It is also known to regulate the permeate flow so that there is no dependence on the temperature and the quality of the permeate remains largely constant, but only by returning a portion of the permeate to the plant.

Der Nachteil dieser Vorgehensweise ist eine Verminderung der energiebezogenen Permeatleistung.The disadvantage of this approach is a reduction in the energy-related permeate performance.

Weiterhin ist es bekannt, die zur Verhinderung der Verblockung zudosierte Chemikalie dem zu behandelnden Volumenstrom anzupassen, was aber ein aufwendiges Messen des selben notwendig macht.Furthermore, it is known to adapt the chemical dosed to prevent blockage to the volume flow to be treated, but this requires complex measurement of the flow rate.

Haco Wassertechnik Voi}ich}ung*3UB CSewinnung von reijiertV^/asserHaco Wassertechnik Extraction of purified water

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung eingangs erwähnter Art so auszubilden, daß sich alle zuvor genannten Vorteile unter Umgehung der genannten Nachteile mit nur einem Aggregat realisieren lassen.Proceeding from this, it is the object of the present invention to design a device of the type mentioned at the outset in such a way that all the aforementioned advantages can be realized with only one unit while avoiding the aforementioned disadvantages.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei Pumpen (Volumetrische und Kreisel oder zwei Volumetrische) und eine Volumetrische Turbine auf einer gemeinsamen Welle sitzen und durch nur einen Motor angetrieben werden. Diese Pumpen und die Turbine sind in ihrer Förderleistung so dimensioniert oder lassen sich so einstellen, daß sich ein für die Membran optimaler Betriebsdruck ergibt, der sich automatisch den sich ändernden Umwelteinflüssen anpasst, so daß der Permatstrom und -qualität annähernd konstant bleiben.This object is achieved according to the invention in that two pumps (volumetric and centrifugal or two volumetric) and a volumetric turbine are mounted on a common shaft and driven by only one motor. The pumps and the turbine are dimensioned in their delivery capacity or can be adjusted in such a way that an optimum operating pressure is obtained for the membrane, which automatically adapts to the changing environmental influences so that the permeate flow and quality remain approximately constant.

Diese Konstruktion ermöglicht in vorteilhafter Weise einen konstanten Zufluß von Frischwasser, da dieser durch eine Volumetrischepumpe fließt, der eine Regelung der Dosiermenge der Chemikalie überflüssig macht, verhindert aber nicht den Einsatz einer vorgeschalteten Wasserenthärtung. Weiterhin ist auch der Konzentratabfluß durch die Turbine in seinem Volumenstrom fixiert, was zudem eine Rückgewinnung der im Konzentratüberdruck gespeicherten Energie ermöglicht. Aus der allgemeingültigen Massenerhaltung resultiert damit ein konstanter Permeatstrom. Die temperaturbedingten Schwankungen des Permeatstroms werden somit über den Parameter Betriebsdruck kompensiert und die Permeatqualität auch ohne Permeatrückführung annähernd konstant gehalten.This design advantageously allows a constant inflow of fresh water, as it flows through a volumetric pump, which makes it unnecessary to regulate the dosage of the chemical, but does not prevent the use of an upstream water softener. Furthermore, the volume flow of the concentrate outflow through the turbine is also fixed, which also enables the energy stored in the concentrate overpressure to be recovered. The general conservation of mass thus results in a constant permeate flow. The temperature-related fluctuations in the permeate flow are thus compensated for by the operating pressure parameter and the permeate quality is kept almost constant even without permeate recirculation.

Außerdem wird der Verrohrungsaufwand und Platzbedarf erheblich reduziert, da sich alle Anschlüsse an der Pumpe befinden, und nur noch das Umkehrosmosemodul mit dieser verbunden werden muß, daraus ergibt sich weiterhin eine äußerst kompakte und kostengünstige Bauweise.In addition, the piping effort and space requirement are significantly reduced, since all connections are located on the pump and only the reverse osmosis module needs to be connected to it, which also results in an extremely compact and cost-effective design.

Vorteilhafte Ausgestaltung und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Konstruktion sind in den Unteranspüchen angegeben.Advantageous embodiments and expedient further developments of the overarching construction are specified in the subclaims.

So kann auf die volumetrische Turbine verzichtet werden, was zwar eine Verschlechterung des Wirkungsgrad und den Verlust der TemperaturkompensationThis eliminates the need for a volumetric turbine, which may result in a reduction in efficiency and the loss of temperature compensation.

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zur Folge hat, aber eine noch kostengünstigeren Aufbau ermöglicht der für Standardanwendungen ausreichend ist.but enables an even more cost-effective design that is sufficient for standard applications.

Für die Temperaturkompensation ist es auch ausreichend den Konzentratabfluß über eine Durchflussregelarmatur konstant zu halten, womit allerdings auf den Vorteil der Energierückgewinnung verzichtet wird.For temperature compensation, it is also sufficient to keep the concentrate outflow constant via a flow control valve, although this does not provide the advantage of energy recovery.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung ergibt sich, wenn alle Pumpen in einem Pumpengehäuse untergebracht sind und die Anschlüsse so angeordnet sind, daß sich das Umkehrosmosemodul direkt über der Pumpe montieren läßt um Verrohrung zu sparen.A practical design is when all pumps are housed in one pump housing and the connections are arranged in such a way that the reverse osmosis module can be mounted directly above the pump in order to save on piping.

Eine weitere zweckmäßige Erweiterung besteht darin einen schaltbaren Bypass über die Frischwasserpumpe zu legen, was Spülzyklen mit einer Spülchemikalie ermöglicht.Another useful extension is to place a switchable bypass over the fresh water pump, which enables rinsing cycles with a rinsing chemical.

Vorteilhafterweise wird der Systemdruck durch ein Überdruckventil, das in den Pumpenblock integriert ist, begrenzt um überdruckbedingte Schäden an der Anlage zu verhindern.Advantageously, the system pressure is limited by a pressure relief valve integrated into the pump block to prevent damage to the system caused by overpressure.

Weiterhin ist es vorteilhaft den Betriebsdruck und die Zulauftemperatur zu überwachen, denn daraus lassen sich Rückschlüsse über den Zustand der im System befindlichen Membran ziehen, um einer Zerstörung der Membran vorzubeugen oder im Bedarfsfall Spülungen vorzunehmen.Furthermore, it is advantageous to monitor the operating pressure and the inlet temperature, as this allows conclusions to be drawn about the condition of the membrane in the system in order to prevent the membrane from being destroyed or to carry out flushing if necessary.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Gewinnung von reinem Wasser (Permeat) aus Wasser, auch Trinkwasser, durch Querstromfiltration über eine semipermeable Membrane (4) und der Überwindung des osmotischen Druckes (Umkehrosmose, Nanofiltration), dadurch gekennzeichnet, daß eine volumetrische Pumpe (2) die Druckerzeugung übernimmt und für einen konstanten, aber dem Modul anpassbaren Zufluß (1) von Frischwasser sorgt, weiterhin eine zweite Pumpe (3), die mit der ersten Pumpe kraftschlüssig verbunden ist und die für die notwendige Überströmung der Membrane (4) sorgt. 1. Device for obtaining pure water (permeate) from water, including drinking water, by cross-flow filtration through a semi-permeable membrane ( 4 ) and overcoming the osmotic pressure (reverse osmosis, nanofiltration), characterized in that a volumetric pump ( 2 ) generates the pressure and ensures a constant inflow ( 1 ) of fresh water that can be adjusted to the module, furthermore a second pump ( 3 ) which is force-fitted to the first pump and which ensures the necessary overflow of the membrane ( 4 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konzentratabfluß mittels einer Durchflussregelarmatur konstantgehalten wird, um eine Temperaturkompensation des Permeatstroms zu erreichen. 2. Device according to claim 1, characterized in that the concentrate outflow is kept constant by means of a flow control valve in order to achieve temperature compensation of the permeate flow. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte, auch volumetrische Pumpe (6) kraftschlüssig mit den Pumpen (2 und 3) nach Schutzanspruch 1 verbunden ist, die Funktion einer Turbine wahrnimmt und die vom Konzentratausgang (8) überschüssige Energie rückgewinnt und zudem die Konzentratmenge konstant hält. 3. Device according to claim 1, characterized in that a third, also volumetric pump ( 6 ) is non-positively connected to the pumps ( 2 and 3 ) according to claim 1 , performs the function of a turbine and recovers the excess energy from the concentrate outlet ( 8 ) and also keeps the concentrate quantity constant. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich alle Pumpen (2, 3, 6) in einem Pumpengehäuse befinden. 4. Device according to claim 1, characterized in that all pumps ( 2 , 3 , 6 ) are located in one pump housing. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zulaufpumpe (2) über einen Bypass (10) abkoppeln läßt, um Spülzyklen auf niedrigem Druckniveau durchzuführen. 5. Device according to claim 1, characterized in that the feed pump ( 2 ) can be decoupled via a bypass ( 10 ) in order to carry out flushing cycles at a low pressure level. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch eine geeignete Temperaturmessung und eine Leistungsmessung des Antriebsmotors (indirekte Betriebsdruckmessung) in Verbindung mit der Modulkennlinie Rückschlüsse auf den Zustand der Membrane ziehen lassen und so automatisch Spülzyklen oder eine Notabschaltung eingeleitet werden. 6. Device according to claim 1, characterized in that by means of a suitable temperature measurement and a power measurement of the drive motor (indirect operating pressure measurement) in conjunction with the module characteristic curve, conclusions can be drawn about the condition of the membrane and thus flushing cycles or an emergency shutdown can be initiated automatically. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Pumpeneinheit ein Sicherheitsventil (11) befindet, das den Betriebsdruck begrenzt. 7. Device according to claim 1, characterized in that a safety valve ( 11 ) is located in the pump unit, which limits the operating pressure. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich nur die beiden volumetrischen Pumpen (2 und 6) in einem Gehäuse befinden, was bei größeren Anlagen konstruktive Vorteil mit sich bringt und auf das Ventil (10) verzichtet werden kann, wenn man die Pumpe (3) über einen getrennten Motor antreibt. 8. Device according to claim 1, characterized in that only the two volumetric pumps ( 2 and 6 ) are located in one housing, which has a constructive advantage in larger systems and the valve ( 10 ) can be dispensed with if the pump ( 3 ) is driven by a separate motor.