DE69632115T2

DE69632115T2 - Vorrichtung zur behandlung eines fluids und methode zur bildung eines abgetrennten fluids

Info

Publication number: DE69632115T2
Application number: DE69632115T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Urayasu-shi IKADA; Takao Kyoto-shi TANNO; Hiromu Izumi-ku TAKEUCHI
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1995-06-15
Filing date: 1996-06-13
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2016-06-14
Also published as: CN1137764C; US6007723A; WO1997000120A1; DE69632115D1; KR970705430A; EP0777521A1; ES2218588T3; EP0777521B1; CN1161007A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit und ein Verfahren zur Erzeugung getrennter Flüssigkeit.
STAND DER TECHNIK
Für gewöhnlich wird eine Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung zur Entsalzung von Meerwasser usw. so konstruiert, dass, wie in 7 dargestellt, mehrere Einheitsmodule 10 jeweils ein zylindrisches Gefäß 1 umfassen, in dem mehrere Trennelemente 2 enthalten sind, die jeweils ein Stück einer Umkehrosmosemembran (durchlässigen Membran) enthalten. Das Trennelement 2 wird durch spiralförmiges Wickeln eines Stücks einer durchlässigen Membran um ein zentrales Rohr 11 unter Verwendung eines Abstandhalters gebildet. Wenn daher Meerwasser unter Druck von einem Zuleitungsrohr 12 in das Einheitsmodul 10 geleitet wird, wird das Meerwasser durch das Trennelement 2 in jeder Stufe entsalzt, und das Niederdruck-Frischwasser wird nach der Entsalzung von einem Abflussrohr 13 durch das zentrale Rohr 11 abgeleitet, während das konzentrierte Hochdruckwasser von einem Abflussrohr 14 abgeleitet wird.
Das heißt, das zylindrische Gefäß ist durch die durchlässige Membran jedes Trennelements 2 in einen Hochdruckraum, wo Hochdruckmeerwasser und konzentriertes Wasser enthalten sind, und einen Niederdruckraum, wo das Niederdruck-Frischwasser enthalten ist, geteilt.
Beispiele für herkömmliche Filtersysteme sind in GB-A2254799, DE-A-3916744, EP-A-0472264 und WO84/02486 offenbart. GB-A2254799 offenbart einen Filterkopf für eine modulate Filtergruppe, der eine Zuflusskammer und eine Abflusskammer aufweist, wobei Flüssigkeit zwischen den zwei Kammern über ein Filter fließt. Sowohl die Zuflusskammer als auch die Abflusskammer haben wenigstens zwei weitere Öffnungen, und dies ermöglicht eine endseitige Verbindung mehrerer Filterköpfe zur Bildung einer Filtergruppe.
WO84/02486 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlfaserfilters, in dem eine härtbare Einbettmasse zum Versiegeln von Hohlfaserbündeln in einem röhrenförmigen Gehäuse durch eine Zentrifuge verwendet wird. EP-A-0472264 offenbart ein spiralförmiges Filtrationsmodul mit einem Gehäuse und einer Membranpatrone, und DE-A-3916744 beschreibt ein Querstromfilter, in dem ein hohles, zylindrisches, gefaltetes Filterelement in einem Gehäuse bereitgestellt ist, und eine Filterwirkung erzielt wird, indem eine Flüssigkeit über die Falten des Filterelements geleitet wird.
Im Allgemeinen jedoch wurde die herkömmliche Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung so wie jene konstruiert, die in 8 dargestellt ist, wobei mehrere Einheitsmodule 10 feststehend und horizontal an Gestellen 20 angeordnet sind und Zuleitungsrohre 12 und Abflussrohre 13, 14, die jeweils von beiden Seitenenden der Einheitsmodule 10 abstehen, in ein Sammelrohr 22 und Sammelrohr 23, 24 münden.
Da die Installation der Gestelle 20 und die Verrohrungsarbeit für den Anschluss des Sammelrohrs 22, 23 und 24 am Einsatzort extrem kompliziert sind, ist jedoch das Problem aufgetreten, dass die Kosten, die für diese Arbeiten anfallen, höher werden als die Kosten der Vorrichtung selbst. Ferner ist auch das Problem aufgetreten, dass, wenn die Sammelrohre 22, 23 und 24 an beiden Enden der Einheitsmodule 10 befestigt sind, die Sammelrohre bei jedem periodischen Austausch der Trennelemente 2 abgebaut und zusammengebaut werden müssen, wodurch die Wartungsarbeiten äußerst ineffizient werden.
Wenn getrennte Flüssigkeit durch die zuvor beschriebene Behandlungsvorrichtung erzeugt wird, war es des Weiteren üblich, dass der Druckverlust des Sammelrohrs 22, 24 signifikant wird, da Hochdruckmeerwasser oder konzentriertes Wasser durch dieses Sammelrohr strömt, wodurch die Last der zugehörigen Pumpe oder dergleichen ziemlich hoch wird. Folglich ist der Verfügbarkeitsfaktor der Vorrichtung insgesamt gering und daher hatte das Verfahren zur Erzeugung getrennter Flüssigkeit unter Verwendung einer solchen Vorrichtung ein geringes Maß an Produktivität.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer kostengünstigen Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit, gemeinsam mit ihrem Einheitsmodul und einem zylindrischen Gefäß, das ein solches Einheitsmodul bildet, mit der die zuvor beschriebenen üblichen Nachteile behoben werden und ein einfaches Zusammenbauen der Vorrichtung erleichtert wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit, die keines komplizierten Sammelrohrs bedarf, gemeinsam mit ihrem Einheitsmodul.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines kostengünstigen Herstellungsverfahrens für getrennte Flüssigkeit und ein Flüssigkeitsbehandlungsverfahren unter Verwendung der zuvor beschriebenen Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Entsalzung einer Flüssigkeit bereit, die aus Meerwasser und Brackwasser ausgewählt ist, umfassend:

mehrere zylindrische Gehäuse (1) mit jeweils gegenüberliegenden Zufluss- und Abflussenden, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind; mehrere Zuflussöffnungen [(32-11, 32-12, 32-21, 32-22 und 32-31, 1) (32, 9)] und Abflussöffnungen [(34-11, 34-12, 34-21, 34-22 und 34-31, 1) (34, 9)], die an den Zufluss- und Abflussenden durch die jeweiligen peripheren Wandabschnitte der zylindrischen Gefäße (1) bereitgestellt sind;
wobei jedes Paar der nebeneinander liegenden zylindrischen Gefäße (1) durch ihre jeweiligen Zuflussöffnungen [(32-11, 32-12, 32-21, 32-22 und 32-31, 1) (32, 9)] und Abflussöffnungen [(34-11, 34-12, 34-21, 34-22 und 34-31, 1) (34, 9)] in direktem Kontakt und in Fluidkommunikation miteinander ist;
Trennelemente (2) zur Entsalzung der Flüssigkeit, die in den einzelnen zylindrischen Gefäßen (1) bereitgestellt sind, wobei jedes zur Trennung der Flüssigkeit in separate erste und zweite Flüssigkeitskomponenten mit unterschiedlichen Salzkonzentrationen fähig ist, die durch die Trennelemente (2) erhöht und verringert werden;
ein Flüssigkeitszuleitungsrohr [46, 1) (15, Richtung X, 9)], das an zumindest eines der zylindrischen Gefäße (1) angeschlossen ist, um die zu entsalzende Flüssigkeit einzuleiten;
ein erstes Flüssigkeitskomponentenabflussrohr [(47, 1), (15, Richtung Y, 9)], das an zumindest eines der zylindrischen Gefäße (1) angeschlossen ist, um die erste Flüssigkeitskomponente mit erhöhter Salzkonzentration abzuleiten; und
mehrere zweite Flüssigkeitskomponentenabflussrohre (13), die auf jedem zylindrischen Gefäß (1) bereitgestellt sind, um die zweite Flüssigkeitskomponente mit verringerter Salzkonzentration abzuleiten;
wobei (a) das Flüssigkeitszuleitungsrohr [46, 1) (15, Richtung X, 9) über Zuflussöffnungen [(32-11, 32-12, 32-21, 32-22 und 32-31, 1) (32, 9)] in Fluidkommunikation mit den einzelnen zylindrischen Gefäßen (1) ist, (b) die einzelnen zylindrischen Gefäße (1) über die Abflussöffnungen [(34-11, 34-12, 34-21, 34-22 und 34-31, 1) (34, 9)] in Fluidkommunikation mit dem ersten Flüssigkeitskomponentenabflussrohr [47, 1) (15, Richtung Y, 9)] sind und (c) die einzelnen Zufluss- und Abflussenden der zylindrischen Gefäße (1) durch die zylindrischen Gefäße (1) in Fluidkommunikation miteinander sind.

Eine Form des zylindrischen Gefäßes der vorliegenden Erfindung ist ein zylindrisches Gefäß mit mehreren Flussöffnungen an seiner äußeren Umfangsfläche an Positionen nahe jedem Zufluss- beziehungsweise Abflussende des Gefäßes, und wobei mindestens zwei der Flussöffnungen nahe einem Ende des Gefäßes so bereitgestellt sind, dass sie im Wesentlichen in ihrer Position ihrem Gegenstück nahe dem anderen Ende des Gefäßes in Umfangsrichtung entsprechen.
Eine andere Form des zylindrischen Gefäßes der vorliegenden Erfindung ist ein zylindrisches Gefäß mit mehreren Flussöffnungen an seiner äußeren Umfangsfläche an Positionen nahe jedem Zufluss- beziehungsweise Abflussende des Gefäßes, und wobei jede Flussöffnung nahe einem Ende des Gefäßes im Wesentlichen in ihrer Position ihrem Gegenstück nahe dem anderen Ende des Gefäßes in Umfangsrichtung entspricht.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die mehreren Zuflussöfnungen (32-11, 32-12, 32-21, 32-22, 32-31) am Zuflussende der Vorrichtung eine Zuflussöffnung (32-11) im peripheren Wandabschnitt eines zylindrischen Gefäßes (1), die mit dem Flüssigkeitszuleitungsrohr (46) verbunden ist, so dass Flüssigkeit in das zylindrische Gefäß (1) strömen kann, sowie in den peripheren Wandabschnitten der zylindrischen Gefäße (1) der jeweiligen nebeneinander liegenden Paare davon ein Paar miteinander verbundener Zuflussöffnungen (32-12, 32-21 oder 32-22, 32-31), wobei sich eines in jedem zylindrischen Gefäß (1) des genannten Paars davon befindet und diese einander gegenüberliegen, so dass Flüssigkeit zwischen den zylindrischen Gefäßen (1) der jeweiligen nebeneinander liegenden Paare davon am Zuflussende der Vorrichtung strömen kann sowie Flüssigkeit axial durch die zylindrischen Gefäße (1) strömen und dadurch durch die Trennelemente (2) in Richtung der entsprechenden Abflussöffnungen (34-11, 34-12, 34-21, 34-22, 34-31) und des Abflussrohrs (47) für die erste Flüssigkeitskomponente sowie in Richtung der Abflussrohre (13) für die zweite Flüssigkeitskomponente strömen kann, die sich am Abflussende der Vorrichtung befinden, wobei die mehreren Abflussöffnungen (34-11, 34-12, 34-21, 34-22, 34-31) für die erste Flüssigkeitskomponente in den genannten peripheren Wandabschnitten der zylindrischen Gefäße (1) der nebeneinander liegenden Paare davon ein Paar miteinander verbundener Abfussöffnungen (34-12, 34-21 oder 34-22, 34-31 ), eines in jedem zylindrischen Gefäß (1) des genannten Paars davon und einander gegenüberliegend, so dass die erste Flüssigkeitskomponente zwischen den zylindrischen Gefäßen (1) der nebeneinander liegenden Paare davon am Abflussende der Vorrichtung strömen kann, sowie eine Abflussöffnung (34-11) im peripheren Wandabschnitt eines zylindrischen Gefäßes (1) umfassen, die mit dem ersten Flüssigkeitskomponentenabflussrohr (47) verbunden ist, so dass die erste Flüssigkeitskomponente aus dem zylindrischen Gefäß (1) abfließen kann.
Eine Form der Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung ist ein Einheitsmodul einer Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit, das mehrere Trennelemente enthält, und das mit mehreren Flussöffnungen an der äußeren Umfangsfläche nahe jedem Ende versehen ist.
Eine andere Form der Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit, die mehrere zylindrische Gefäße mit einer Flussöffnung an der äußeren Umfangsfläche an Positionen nahe jedem Zufluss- und Abflussende umfasst, und die mehrere Trennelemente mit jedem zylindrischen Gefäß enthält, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, so dass die zylindrischen Gefäße derart zusammengefügt sind, dass die Flussöffnungen benachbarter Gefäße zueinander weisen und miteinander verbunden sind.
Eine andere Form der Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit, die mehrere zylindrische Gefäße umfasst, die jeweils mehrere Trennelemente enthalten und mehrere Flussöffnungen aufweisen, die an ihrer äußeren Umfangsfläche an Positionen nahe jedem Zufluss- und Abflussende des Gefäßes ausgebildet sind, wobei die zylindrischen Gefäße im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Flussöffnungen eines der Gefäße zu jenen des anderen weisen und wobei die Flüssigkeitstransportrohre, welche die zylindrischen Gefäße schneiden, zwischen den zylindrischen Gefäßen bereitgestellt sind, so dass sie mit den Flussöffnungen nahe beiden Enden jedes der zylindrischen Gefäße verbunden sind, und die Flussöffnungen und die Flüssigkeitstransportrohre in direktem Kontakt miteinander verbunden sind.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind nebeneinander liegende zylindrische Gefäße (1) voneinander beabstandet und jeweilige Zufussöffnungen (32-11, 32-12, 32-21, 32-22 und 32-31, 1) liegen einander gegenüber und jeweilige Abflussöffnungen (34-11, 34-12, 34-21, 34-22 und 34-31, 1) liegen einander gegenüber und sind an ihren Enden mit entsprechenden Leitungen verbunden, wobei die Leitungen aus den jeweiligen äußeren Umfangsflächen der zylindrischen Gefäße (1) herausragen, um Fluidkommunikation zwischen nebeneinander liegenden zylindrischen Gefäßen (1) bereitzustellen.
Als Alternaive weisen jeweils nebeneinander liegende zylindrische Gefäße (1) Zufluss- und Abflussenden auf, deren einander gegenüberliegende Umfangsflächen im Wesentlichen flach sind, wobei die einander gegenüberliegenden äußeren Umfangsflächen von nebeneinander liegenden Gefäßen (2) um die jeweiligen Zuflussöffnungen (32-22 und 32-31, 3) und Abflussöffnungen (34-22 und 34-31, 3) an den Zufluss- und Abflussenden in beiderseitigem Kontakt einander gegenüberliegen.
Der Flüssigkeitsstrom, der von der Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung unter Verwendung der zylindrischen Gefäße gemäß der vorliegenden Erfindung zu behandeln ist, ist wie folgt:
Die Flüssigkeit wird in ein erstes zylindrisches Gefäß von der ersten Flussöffnung nahe einem Ende des zylindrischen Gefäßes zugeleitet und ein Teil der Flüssigkeit wird an einer Position nahe diesem einem Ende in die erste Flussöffnung eines zweiten zylindrischen Gefäßes geleitet, das an eine zweite Flussöffnung in dem ersten zylindrischen Gefäß angeschlossen ist, die zum Beispiel an einer Position bereitgestellt ist, die zu der ersten Flussöffnung des ersten zylindrischen Gefäßes in Bezug auf die Achse des Gefäßes symmetrisch ist. Wenigstens ein Teil des übrigen Teils der Flüssigkeit wird von einer dritten Flussöffnung, die an dem anderen Ende des ersten zylindrischen Gefäßes bereitgestellt ist, abgeleitet, nachdem dieser durch das Innere des zylindrischen Gefäßes geströmt ist. Da eine vierte Flussöffnung nahe dem anderen Ende des ersten zylindrischen Gefäßes insbesondere an im Wesentlichen derselben Position wie die zweite Flussöffnung in Umfangsrichtung bereitgestellt ist, können in diesem Fall, wenn eine gleiche Flussöffnung an dem anderen Ende dieses zweiten zylindrischen Gefäßes bereitgestellt ist, diese zwei Flussöffnungen verbunden werden, so dass die Flüssigkeit von den verbundenen Flussöffnungen aufgenommen und von der oben genannten dritten Flussöffnung abgeleitet wird. Außerdem ist es auch möglich, dass die Flüssigkeit in das Gefäß von der dritten Flussöffnung strömen kann und aus der vierten Flussöffnung abgeleitet wird.
Somit hat jedes der zylindrischen Gefäße mehrere Flussöffnungen an seiner Zuflussseite (an einem Ende) und mehrere Flussöffnungen an seiner Abflussseite (dem anderen Ende), so dass die Flussöffnungen an der Zuflussseite im Wesentlichen in ihrer Position den Flussöffnungen an der Abflussseite in Umfangsrichtung entsprechen. Folglich können mehrere der zylindrischen Gefäße an den Zuflussseiten und Abflussseiten miteinander verbunden werden. Von den mehreren zylindrischen Gefäßen, die in der oben genannten Weise miteinander verbunden sind, kann jedes von jenen, die an beiden Enden angeordnet sind, mit wenigstens zwei Flussöffnungen an einer Position versehen sein, an der es mit dem benachbarten Gefäß verbunden ist, und auch mit einer dritten Flussöffnung an einer Position, die sich von den oben genannten zwei Flussöffnungen unterscheidet, so dass die Flüssigkeit zu dieser zugeleitet oder von dieser abgeleitet werden kann.
Die Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung umfasst mehrere zylindrische Gefäße, die jeweils mit Flussöffnungen an der äußeren Umfangsfläche nahe sowohl ihrem Zufluss- als auch Abflussende versehen sind, und die mehrere Trennelemente aufweisen, die darin angeordnet sind, und ist so konstruiert, dass die zylindrischen Gefäße im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Flussöffnungen jedes der benachbarten Gefäße zueinander weisen und miteinander verbunden sind. Folglich ist kein Sammelrohr zur Verbindung der Flussöffnungen erforderlich und daher ist es möglich, auf den Anschluss durch Sammelrohre zu verzichten. Da an dem Ende (der Unterseite) jedes Gefäßes kein Sammelrohr bereitgestellt ist, ist es des Weiteren möglich, die Unterseite des Endabschnittes des Gefäßes auf einfache Weise bei einem Austausch der Trennelemente zu öffnen, wodurch der periodische Austausch der Trennelemente der Vorrichtung erleichtert wird. Da die zylindrischen Gefäße übereinander gestapelt sind, ist des Weiteren die Verwendung von Gestellen, die für gewöhnlich für die Anordnung der zylindrischen Gefäße erforderlich waren, nicht mehr notwendig, und somit kann der Herstellungsprozess für die Gestelle entfallen.
Die zylindrischen Gefäße können sowohl horizontal parallel zueinander als auch vertikal parallel zueinander angeordnet sein, um obere und untere horizontal angeordnete Reihen von zylindrischen Gefäßen (1) bereitzustellen, die schräg voneinander beabstandet sind, wobei zwischen den einzelnen Reihen zylindrischer Gefäße (1) am Zuflussende der zylindrischen Gefäße (1) ein Flüssigkeitszuleitungsrohr (15) zur Zuleitung von zu entsalzender Flüssigkeit und am Abflussende der zylindrischen Gefäße (1) ein erstes Flüssigkeitskomponentenabflussrohr (15) zum Ableiten der ersten Flüssigkeitskomponente mit erhöhter Salzkonzentration angeordnet sind, wobei das Flüssigkeitzuleitungs- und das erste Flüssigkeitskomponentenabflussrohr (15) sich schräg zwischen den einzelnen Paaren vertikal angeordneter zylindrischer Gefäße (1) erstrecken und wobei das Flüssigkeits zuleitungs- und das erste Flüssigkeitskomponentenabflussrohr (15) lineare Abschnitte (15b) davon, die sich in die Querrichtung erstrecken, und quer verlaufende querverbundene Abschnitte (15a), welche die linearen Abschnitte (15b) in die Querrichtung verbinden und in die vertikale Richtung Verbindungen mit den einzelnen Zufluss- (32) und Abflussöffnungen (34) bereitstellen, umfassen, wodurch eine quer verlaufende Fluidkommunikation zwischen den einzelnen Zuflussöffnungen (32) in den jeweiligen peripheren Wandabschnitten der zylindrischen Gefäße (1) und dem Flüssigkeitszuleitungsrohr (15) am Zufussende der Vorrichtung bereitgestellt wird und eine quer verlaufende Fluidkommunikation zwischen den einzelnen Abflussöffnungen (34) in den jeweiligen peripheren Wandabschnitten der zylindrischen Gefäße (1) und dem ersten Flüssigkeitskomponentenabflussrohr (15) am Abflussende der Vorrichtung bereitgestellt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Entsalzung einer Flüssigkeit bereit, die aus Meerwasser und Brackwasser ausgewählt ist, unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

Bereitstellung einer zu entsalzenden Flüssigkeit durch das Flüssigkeitszuleitungsrohr [(46, 1) (15, Richtung X, 9)];
Durchleiten der Flüssigkeit durch jeweilige zylindrische Gefäße (1), die Trennelemente (2) umfassen, um die Flüssigkeit in separate erste und zweite Flüssigkeitskomponenten mit unterschiedlichen Salzkonzentrationen zu trennen, die durch die Trennelemente (2) erhöht und verringert werden;
Ableiten der ersten Flüssigkeitskomponente mit erhöhter Salzkonzentration aus der Vorrichtung durch das Flüssigkeitsabflussrohr [(47, 1) (15, Richtung Y, 9)]; und
Ableiten der zweiten Flüssigkeitskomponente mit verringerter Salzkonzentration durch jeweilige Abflussrohre (13) der zylindrischen Gefäße (1).

Somit ist das Verfahren zur Erzeugung getrennter Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung getrennter Flüssigkeit, umfassend die folgenden Schritte: Zuleiten von zu behandelnder Flüssigkeit in die zuvor beschriebene Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit; und Verringern der Menge einer Komponente, die in die Flüssigkeit gemischt oder in dieser aufgelöst ist.
Eine andere Form des Verfahrens zur Erzeugung getrennter Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung getrennter Flüssigkeit, umfassend die folgenden Schritte:
Zuleiten von zu behandelnder Flüssigkeit in die zuvor beschriebene Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit; und Anreichern einer Komponente, die in die Flüssigkeit gemischt oder in dieser aufgelöst ist.
Das Verfahren zur Erzeugung getrennter Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung kann die Verringerung in der Produktivität auf Grund der Senkung des Verfügbarkeitsfaktors nach dem Druckverlust, der durch die Verwendung von Sammelrohren oder den Austausch der Trennelemente entsteht, durch die Verwendung einer Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit minimieren, die mehrere Einheitsmodule umfasst, die durch Flussöffnungen miteinander verbunden sind.
Eine andere Form des zylindrisches Gefäßes der vorliegenden Erfindung ist ein zylindrisches Gefäß mit einer durchlässigen Membran, die das Innere des Gefäßes in einen Raum an der Niederdruckseite und einen Raum an der Hochdruckseite teilt, wobei eine Flussöffnung an der Niederdruckseite mit dem Raum an der Niederdruckseite verbunden ist und mehrere Hochdruck-Flussöffnungen an der äußeren Umfangsfläche des Gefäßes an Positionen nahe beiden Enden desselben gebildet und mit dem Raum an der Hochdruckseite verbunden sind, wobei wenigstens zwei der Flussöffnungen nahe einem Ende des Gefäßes im Wesentlichen in ihrer Position ihrem Gegenstück nahe dem anderen Ende des Gefäßes in Umfangsrichtung entsprechen.
Eine weitere Form der Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit, die mit mehreren zylindrischen Gefäßen, wie zuvor beschrieben, versehen ist, die so miteinander verbunden sind, dass die Räume an der Hochdruckseite der Gefäße durch die entsprechenden Flussöffnungen an der Hochdruckseite nahe beiden Enden verbunden sind.
Eine weitere Form des Verfahrens zur Erzeugung getrennter Flüssigkeit ist ein Verfahren zur Erzeugung getrennter Flüssigkeit, das folgende Schritte umfasst: Zuleiten von zu behandelnder Flüssigkeit in die zuvor beschriebene Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit von der Flussöffnung an der Hochdruckseite des zylindrischen Gefäßes, und Sammeln getrennter Flüssigkeit, die durch die durchlässige Membran getrennt wurde, durch die Flussöffnung an der Niederdruckseite.
Eine weitere Form des Verfahrens zur Erzeugung getrennter Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung getrennter Flüssigkeit, das folgende Schritte umfasst: Zuleiten von zu behandelnder Flüssigkeit in die zuvor beschriebene Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit von der Flussöffnung an der Hochdruckseite an einem Ende des zylindrischen Gefäßes, Abtrennen eines Teils der Flüssigkeit durch die durchlässige Membran, und Sammeln eines Teils der Flüssigkeit, der in dem Raum an der Hochdruckseite verbleibt, von der Flussöffnung an der Hochdruckseite an dem anderen Ende des zylindrischen Gefäßes.
Eine Form des Flüssigkeitsbehandlungsverfahrens der vorliegenden Erfindung ist ein Flüssigkeitsbehandlungsverfahren unter Verwendung einer Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit, die mehrere Einheitsmodule jeweils in Form eines zylindrischen Gefäßes umfasst die mit Flüssigkeitsbehandlungsmitteln versehen sind, und die mit einer ersten und einer zweiten Flussöffnung an der äußeren Umfangsfläche an einer Position nahe einem Ende des Gefäßes, und auch mit einer dritten und einer vierten Flussöffnung an der äußeren Umfangsfläche an einer Position nahe dem anderen Ende des Gefäßes versehen sind, so dass diese im Wesentlichen in ihrer Position der ersten beziehungsweise zweiten Flussöffnung in Umfangsrichtung entsprechen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Zuleiten von zu behandelnder Flüssigkeit in eines der zylindrischen Gefäße durch die erste Flussöffnung, wobei ein Teil der Flüssigkeit in die Flussöffnung eines anderen zylindrischen Gefäßes durch die zweite Flussöffnung strömen kann; Ableiten wenigstens eines Teils des verbleibenden Teils der Flüssigkeit durch die dritte Flussöffnung des zylindrischen Gefäßes nach deren Behandlung durch das Flüssigkeitsbehandlungsmittel in dem Gefäß; und Veranlassen, dass zu behandelnde Flüssigkeit, die in das zylindrische Gefäß durch die vierte Flussöffnung von der Flussöffnung eines anderen zylindrischen Gefäßes eingeleitet wird, durch die dritte Flussöffnung über das Innere des zylindrischen Gefäßes abgeleitet wird, um dadurch eine behandelte Flüssigkeit zu erhalten.
Eine Form des Flüssigkeitsbehandlungsverfahrens der vorliegenden Erfindung ist ein Flüssigkeitsbehandlungsverfahren unter Verwendung einer Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit, die mehrere Einheitsmodule jeweils in Form eines zylindrischen Gefäßes umfasst, die mit Flüssigkeitsbehandlungsmitteln versehen sind, und die mit einer ersten und einer zweiten Flussöffnung an der äußeren Umfangsfläche an einer Position nahe einem Ende des Gefäßes, und auch mit einer dritten und einer vierten Flussöffnung an der äußeren Umfangsfläche an einer Position nahe dem anderen Ende des Gefäßes versehen sind, so dass diese im Wesentlichen in ihrer Position der ersten beziehungsweise zweiten Flussöffnung in Umfangsrichtung entsprechen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Zuleiten von zu behandelnder Flüssigkeit in eines der zylindrischen Gefäße durch die erste Flussöffnung, wobei ein Teil der Flüssigkeit in die Flussöffnung eines anderen zylindrischen Gefäßes durch die zweite Flussöffnung strömen kann; Ableiten wenigstens eines Teils des verbleibenden Teils der Flüssigkeit durch die vierte Flussöffnung des zylindrischen Gefäßes nach deren Behandlung durch das Flüssigkeitsbehandlungsmittel in dem Gefäß; und Veranlassen, dass zu behandelnde Flüssigkeit, die in das zylindrische Gefäß durch die dritte Flussöffnung von der Flussöffnung eines anderen zylindrischen Gefäßes eingeleitet wird, durch die vierte Flussöffnung über das Innere des zylindrischen Gefäßes abgeleitet wird, um dadurch eine behandelte Flüssigkeit zu erhalten.
Eine weitere Form des zylindrischen Gefäßes der vorliegenden Erfindung ist ein zylindrisches Gefäß, das mit einer ersten, zweiten und dritten Flussöffnung an seiner äußeren Umfangsfläche versehen ist, so dass die erste Flussöffnung an einer Position nahe einem Ende des zylindrischen Gefäßes bereitgestellt ist, die zweite Flussöffnung an einer Position nahe dem anderen Ende des zylindrischen Gefäßes bereitgestellt ist, so dass sie in ihrer Position der ersten Flussöffnung in Umfangsrichtung entspricht, und die dritte Flussöffnung an einer Position bereitgestellt ist, die weder der ersten noch zweiten Flussöffnung in Umfangsrichtung des Gefäßes entspricht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Vorderansicht einer Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2(A) und 2(B) sind Seitenansichten der in 1 dargestellten Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit, wobei die Ansichten verschiedene Formen der Vorrichtung zeigen.
3 ist eine Vorderansicht der Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4(A) und 4(B) sind Seitenansichten der in 3 dargestellten Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit wobei die Ansichten verschiedene Formen der Vorrichtung zeigen.
5 ist eine Vorderansicht einer Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Vorderansicht einer Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine schematische Außenansicht eines Einheitsmoduls zur Verwendung mit einer herkömmlichen Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung.
8 ist eine schematische Vorderansicht einer herkömmlichen Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung.
9 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit gemäß einer weitren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10(A) ist eine Seitenansicht eines Endes jedes Einheitsmoduls der in 9 dargestellten Vorrichtung, und 10(B) ist eine Vorderansicht desselben.
Es ist zu beachten, dass die Bezugszeichen in den Zeichnungen Folgendes darstellen:

1: zylindrisches Gefäß
2: Trennelement
10: Einheitsmodul
15: Flüssigkeitstransportrohr
15a: (querverlaufendes) Verbindungsrohr
15b: (lineares) Verbindungsrohr
32,34: Flussöffnungen
40: Basis
41: Riemen
42: O-Ring
46: Zuleitungsrohr
47: Abflussrohr
48: flacher Flansch

BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
1 und 2 zeigen eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Diese Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit umfasst mehrere Einheitsmodule 10-1, 10-2 und 10-3, die in einem im Wesentlichen parallelen Verhältnis zueinander übereinander gelegt sind, die an beiden Enden miteinander verbunden sind. Jedes der Einheitsmodule 10 weist die Form eines zylindrischen Gefäßes 1 auf und seine beiden Endabschnitte haben einen größeren Durchmesser als der Zwischenabschnitt als Hauptkörperabschnitt. Ferner sind im Inneren des Einheitsmoduls mehrere Trennelemente 2 in Serie angeordnet.
An den äußeren Umfangsflächen der beiden Endabschnitte mit größerem Durchmesser sind zwei vertikal gegenüberliegende Flussöffnungen 32-11, 32-12 beziehungsweise zwei Flussöffnungen 34-11, 34-1 bereitgestellt, die symmetrisch (wenn die Anzahl der Flussöffnungen zwei ist, wie in dem Schema dargestellt, sind sie an vertikal gegenüberliegenden Positionen angeordnet), in Bezug auf die Achse des Gefäßes angeordnet sind, so dass sie von den derart konstruierten äußeren Umfangsflächen leicht nach außen herausragen.
Als Trennelement 2, das in dem zylindrischen Gefäß 1 angeordnet ist, kann ein bekanntes verwendet werden und dieses wird für gewöhnlich durch spiralförmiges Wickeln einer durchlässigen Membran um ein zentrales Rohr gebildet, wobei ein Abstandshalter zwischen aufeinander folgenden Wicklungen der Membran vorgesehen ist.
Die mehreren, derart konstruierten Einheitsmodule 10-1, 10-2 und 10-3 sind horizontal übereinander der Reihe nach mit Abstandshaltern 44 und Dichtungselementen (nicht dargestellt), wie O-Ringen, derart angeordnet, dass beide Enden des untersten Einheitsmoduls (10-1) auf einer Basisplatte 40 liegen und die Flussöffnungen der nebeneinander liegenden Gefäße jeweils an beiden Enden miteinander verbunden sind. Des Weiteren sind Riemen 41 um beide Enden der gestapelten Einheitsmodule geführt, während die Enden mit Flanschen 45, 45 in Eingriff gehalten werden, die von den Seitenflächen der Basisplatte 40 abstehen, und integral an den Flanschen mit Schrauben und Muttern befestigt sind.
Wenn die mehreren Einheitsmodule 10 gestapelt und mit den Riemen 41 befestigt sind, können sie in jeder einzelnen Reihe, wie in 2(A) dargestellt, oder in mehreren Reihen, wie in 2(B) dargestellt, befestigt sein. Das Befestigungsmittel ist nicht auf Riemen beschränkt und daher ist es natürlich möglich, andere Mittel zu verwenden, wie eine Kombination aus Langschrauben und Muttern.
Der Flüssigkeitsstrom durch die zuvor beschriebene Anordnung ist wie folgt:
Wenn zum Beispiel zu behandelnde Flüssigkeit in die Richtung des Pfeils von der Flussöffnung an der Zuflussseite 32-11 des ersten zylindrischen Gefäßes 10-1 über das Zuleitungsrohr 46 zugeleitet wird, strömt ein Teil der Flüssigkeit von der Flussöffnung an der Zuflussseite 32-12 durch die Flussöffnung an der Zuflussseite 32-21, die daran angeschlossen ist, in das zweite zylindrische Gefäß 10-2 und der übrige Teil der Flüssigkeit strömt unverändert durch das erste zylindrische Gefäß 10-1, wo dieser von den Trennelementen 2 behandelt wird, bis er von der Flussöffnung an der Abflussseite 34-11 abgeleitet wird. Die Flüssigkeit, die in das zweite zylindrische Gefäß 10-2 eintritt, wird weiter geteilt und ein Teil strömt von der zweiten Flussöffnung an der Zuflussseite 32-22 durch die Flussöffnung an der Zuflussseite 32-31, die daran angeschlossen ist, in das dritte zylindrische Gefäß, wo dieser von den Trennelementen 2 behandelt wird und dann zu dem zweiten zylindrischen Gefäß von der Flussöffnung an der Abflussseite 34-31 durch die zweite Flussöffnung an der Abflussseite 34-22, die daran angeschlossen ist, zurückströmt. Die Flüssigkeit, die durch das zweite zylindrische Gefäß geströmt ist, wo sie von den Trennelementen behandelt wurde, strömt von der zweiten Flussöffnung an der Abflussseite 34-21 über die erste Flussöffnung an der Abflussseite 34-12 zu dem ersten zylindrischen Gefäß zurück, wo sie schließlich von der Flussöffnung an der Abflussseite 34-11 unverändert abgeleitet wird.
In der oben genannten Anordnung müssen die Umfangsposition der Flussöffnung 32-11, die an das Zuleitungsrohr 46 des ersten zylindrischen Gefäßes 10-1 angeschlossen ist, und jene der Flussöffnung 34-11, die an das Abflussrohr 47 angeschlossen ist, nicht immer miteinander übereinstimmen.
3 und 4 zeigen eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit in der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform in Bezug auf den Punkt, dass im Gegensatz zur vorangehenden Ausführungsform die Flussöffnungen 32 und 34, die an den äußeren Umfangsflächen beider Endabschnitte des zylindrischen Gefäßes 1 gebildet sind, nicht von den Umfangsflächen nach außen ragen. Somit können durch die Bildung der Flussöffnungen 32 und 34 nur an der Wand des Gefäßes die Räume 44 entfallen. Zur Stabilisierung der gestapelten zylindrischen Gefäße sind des Weiteren die äußeren Umfangsflächen beider Enden nebeneinander liegender zylindrischer Gefäße, die miteinander in Kontakt kommen, im Wesentlichen flach ausgebildet.
Auch in der vorliegenden Ausführungsform, in der die zylindrischen Gefäße 1, die in mehreren Stufen übereinander gestapelt sind, mit Hilfe der Riemen 41 an beiden Enden befestigt sind, können die Gefäße in jeder Reihe, wie in 4(A) dargestellt, oder in mehreren Reihen, wie in 4(B) dargestellt, befestigt sein.
Die Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit gemäß den Ausführungsformen ist im Allgemeinen so konstruiert, dass das Flüssigkeitszuleitungsrohr 46 an die Flussöffnung 32 an der unteren Seite des untersten Einheitsmoduls 10 angeschlossen ist und das Abflussrohr 47 an die Flussöffnung 34 angeschlossen ist. Des Weiteren sind die Flussöffnungen 32 und 34 an der oberen Seite des obersten Einheitsmoduls mit Stopfen verschlossen. Natürlich gibt es den Fall, dass das oberste und unterste Einheitsmodul 10 an der Seite keine Flussöffnungen aufweist, wo kein Anschluss an andere Einheitsmodule statt findet (zum Beispiel das oberste Einheitsmodul in 3), oder den Fall, wo es ausreichend ist, dass jedes nur eine Flussöffnung aufweist (zum Beispiel das oberste und unterste Einheitsmodul in 5).
Das Zuleitungsrohr 46 und das Abflussrohr 47 müssen nicht immer an die Flussöffnungen 32 und 34 an der unteren Seite des untersten Einheitsmoduis 10 angeschlossen sein, wie in 1 dargestellt, und daher kann zum Beispiel, wie im Falle der in 5 und 6 dargestellten Ausführungsform, das Abflussrohr 47 an der Flussöffnung 34 an der oberen Seite des obersten Einheitsmoduls 10 befestigt sein, so dass das Abflussrohr 47 diagonal zu dem Zuleitungsrohr 46 liegt, das an dem untersten Einheitsmodul 10 bereitgestellt ist. Der Strom der Flüssigkeit ist in diesem Fall derart, dass die Strömungsrichtung der Flüssigkeit in der Flussöffnung an der Abflussseite in der Ausführungsform von 1 umgekehrt ist. Daher strömt die gesamte Flüssigkeit zweimal durch die verbundenen Abschnitte zwischen den zylindrischen Gefäßen und einmal durch die Gefäße, wodurch der Flüssigkeitswiderstand gleichförmig wird. Wenn daher das Zuleitungsrohr 46 und das Abflussrohres 47 in diagonalem Verhältnis zueinander angeordnet werden, ist es möglich, die Verteilung des Druckverlustes der Flüssigkeit in der Behandlungs vorrichtung gleichförmig zu machen, wodurch eine schlechte Verteilung der Flüssigkeit verhindert wird. Mit dieser Struktur können des Weiteren jene von den mehreren zylindrischen Gefäßen, die an der oberen und unteren Seite (d.h., 10-1 und 10-3) angeordnet sind, wenigstens eine Flussöffnung aufweisen, die an das Zuleitungsrohr 46 oder das Abflussrohr 47 angeschlossen ist. Wenn die Position solcher dritter Flussöffnungen in Umfangsrichtung sich von jener der Flussöffnung unterscheidet, die an das benachbarte Gefäß angeschlossen ist, können sowohl das Gefäß an der oberen als auch jenes an der unteren Seite dieselbe Länge wie andere Gefäße haben, ohne benachbarte Gefäße weit weg voneinander anzuordnen.
Die Trennung durch die Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit der oben genannten Ausführungsformen wird durchgeführt, indem zu behandelnde Flüssigkeit unter Druck von dem Zuleitungsrohr 46 zugeleitet wird. Die unter Druck stehende Flüssigkeit wird in jedes der Einheitsmodule 10 über die angeschlossenen Abschnitte unter den Flussöffnungen 32, 32 verteilt und unnötige Komponenten, die in die derart verteilte Flüssigkeit gemischt oder in dieser gelöst sind, werden durch die Trennelemente 2 getrennt, und die Niederdruckflüssigkeit (Frischwasser im Falle einer Meerwasserentsalzungsvorrichtung) wird nach einer solchen Trennung von dem Abflussrohr 13 über das zentrale Rohr 11 abgeleitet, während die konzentrierte Flüssigkeit von dem Abflussrohr 47 über die angeschlossenen Abschnitte unter den Flussöffnungen 34, 34 abgeleitet wird.
Gemäß der zuvor beschriebenen Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit der vorliegenden Ausführungsform sind die mehreren Einheitsmodule 10 übereinander gestapelt, wobei die Einheitsmodule an der unteren Seite direkt die Einheitsmodule an der oberen Seite stützen, so dass die Stützgestelle, die zur Befestigung der Einheitsmodule der herkömmlichen Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung verwendet wurden, nicht mehr erforderlich sind. Ferner sind keine Sammelrohre erforderlich, da die Flussöffnungen 32 und 34 zueinander weisen beziehungsweise direkt miteinander verbunden sind. Selbst wenn ein Sammelrohr verwendet werden muss, wird es nur zum Verbinden der Abflussrohre 13 zur Ableitung der Niederdruckflüssigkeit verwendet. Da ein Sammelrohr nur an einem Seitenende jede der Einheitsmodule 10 verwendet wird, ist es daher nicht notwendig, das Sammelrohr bei einem periodischen Austausch der Trennelemente abzubauen und zu entfernen, so dass es zu keinen Schwierigkeiten kommt.
Es sollte festgehalten werden, dass, obwohl in der zuvor beschriebenen Ausführungsform jede der Strukturen so gebildet ist, dass sie zwei Flussöffnungen an beiden Enden aufweist, sie mit einer Reihe von zirkulierenden Öffnungen versehen sein kann. Zum Beispiel wird bevorzugt, dass die vier Flussöffnungen jedes Einheitsmoduls so geformt sind, dass sie in Richtungen öffnen, die im Wesentlichen in rechten Winkeln mit der Achse jedes Einheitsmoduls schneiden, und die Einheitsmodule übereinander gestapelt sind, wie in 2(B) oder 4(B) dargestellt, so dass sie nicht nur vertikal, sondern auch horizontal miteinander verbunden sind. Dadurch kann der Druckverlust in der Flüssigkeitsbehandlungsvorrichtung weiter verringert werden.
Des Weiteren ist es nicht notwendig, dass jedes Einheitsmodul dieselbe Anzahl an Flussöffnungen an seinen beiden Enden aufweist. Zum Beispiel kann das äußerste Gefäß, das mit der Zuflussöffnung oder Abflussöffnung für die Flüssigkeit verbunden ist, wie das unterste Gefäß, das in 5 dargestellt ist, an einem seiner Enden mit Flussöffnungen in größerer Zahl (zum Beispiel zwei oder drei). als am anderen Ende versehen sein.
Gemäß der Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung in den zuvor beschriebenen Formen stützen sich die Einheitsmodule 10 direkt von unten selbst, so dass die Stützgestelle, die für gewöhnlich zur Anordnung der Einheitsmodule verwendet wurden, im Wesentlichen nicht notwendig sind. Da die Einheitsmodule miteinander verbunden sind, während die Flussöffnungen 32 und 34 einander gegenüberliegend gehalten werden, ist auch kein Sammelrohr erforderlich. Selbst wenn ein Sammelrohr verwendet wird, wird es nur zur Verbindung der Abflussrohre 13 zur Ableitung einer Niederdruckflüssigkeit verwendet. Somit wird das Sammelrohr nur an einem Seitenende jedes der Einheitsmodule 10 verwendet, so dass der periodische Austausch der Trennelemente erleichtert wird.
Es sollte festgehalten werden, dass, obwohl in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen Schrauben 38 und Muttern 39 als Befestigungsmittel für mehrere Einheitsmodule 10 verwendet werden, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist, und andere Mittel, wie das Herumführen von Riemen um beide Enden der Einheitsmodulanordnung verwendet werden können.
In 9 und 10 ist eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Diese Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit enthält mehrere Einheitsmodule 10, die horizontal und vertikal in einem parallelen Verhältnis zueinander angeordnet sind. Des Weiteren liegen zwischen beiden Enden der oberen und unteren Reihen der Einheitsmodule 10 Flüssigkeitstransportrohre 15, 15, die horizontal verlaufen, so dass sie die Reihen der Einheitsmodule queren. Jedes der Transportrohre 15 umfasst Kombinationen aus Querverbindungsrohren 15a und linearen Verbindungsrohren 15b.
Jedes der Einheitsmodule 10 als zylindrische Gefäße 1 enthält mehrere Trennelemente 2 in Serie und ist nahe beiden Enden mit Flussöffnungen 32 und 34 versehen, die von den äußeren Umfangsflächen der beiden Enden nach außen herausragen. Bei den Einheitsmodulen 10, die vertikal in zwei Reihen angeordnet sind, sind die Flussöffnungen 32 und 34 einander gegenüberliegend angeordnet, so dass die Flussöffnungen 32, 32 und 34, 34 durch Querverbindungsrohre 15a, 15a miteinander verbunden sind, die dann durch lineare Verbindungsrohre 15b miteinander verbunden sind.
Für die Trennelemente 2, die in jedem der zylindrischen Gefäße 1 angeordnet sind, können die bekannten verwendet werden und im Allgemeinen umfasst jedes der Trennelemente eine durchlässige Membran, die um ein zentrales Rohr gewickelt ist, mit einem Abstandshalter zwischen aufeinander folgenden Wicklungen der Membran.
Wie in 10(A) und 10(B) dargestellt, sind bei den vertikal angeordneten Einheitsmodulen 10, 19 die Flussöffnungen 32, 32, einander gegenüberliegend angeordnet und durch das Querverbindungsrohr 15a verbunden. Die Art der Verbindung der Flussöffnungen 32, 32 und des Querverbindungsrohres 15a ist derart, dass die Seiten der äußeren Umfangsflächen der Einheitsmodule 10, 10, an welchen die Flussöffnungen 32, 32 vorgesehen sind, flach ausgebildet sind, so dass sie im Wesentlichen in rechten Winkeln die Zirkulationsrichtung der zu behandelnden Flüssigkeit schneiden, während beide Endflächen des Verbindungsrohres 15a mit flachen Flanschen 48 befestigt sind, so dass der abgeflachte Abschnitt um jede der Flussöffnungen 32 und jeder der flachen Flansche 48 in direktem Kontakt über einen O-Ring 42 miteinander verbunden sind.
Des Weiteren ist ein Abstandshalter 35 zwischen beide benachbarte Enden der Einheitsmodule 10, 10 eingesetzt und andere Abstandshalter 36, 36 und Winkelelemente 37, 37 sind jeweils an den Außenseite der oben genannten benachbarten Enden angebracht, so dass die Einheitsmodule 10, 10 durch Befestigungsschrauben 38, die zwischen den Winkelelementen 37, 37 eingesetzt sind, mit Hilfe von Muttern 39 befestigt werden.
Die Verbindung in direktem Kontakt und die Befestigungsstruktur zwischen der Flussöffnung 32 und dem Verbindungsrohr 15a gilt auch für die Flussöffnungen 34, 34 an den anderen Seitenenden der Einheitsmodule 10, 10.
Selbst wenn die Mittelachse der Flussöffnung und jene des Verbindungsrohres, wo die Flussöffnung und das Verbindungsrohr an der Oberfläche miteinander verbunden sind, auf Grund eines Herstellungsfehlers des Einheitsmoduls oder eines Fehlers beim Zusammenbau der Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit nicht miteinander übereinstimmen, können sie problemlos verbunden werden, insofern als eine solche mangelnde Übereinstimmung im Bereich der Breite der abgeflachten Abschnitte der beiden liegt. In diesem Fall erfolgt die Verbindung der Flussöffnung und der Öffnung des Verbindungsrohres zwischen den zwei flachen Oberflächen, so dass die Mittelachsen der beiden in jede Richtung innerhalb einer Ebene, die die Achsen im rechten Winkel schneidet, zueinander verschoben sein können. Jede axiale Versetzung zwischen den beiden kann innerhalb des Bereichs der Dichtungskapazität des Dichtungselements ausgeglichen werden, der durch die elastischen Verformungseigenschaften des Dichtungselements bestimmt wird. Somit kann unter Verwendung einer solchen flachen Verbindung der Strömungswiderstand der zu behandelnden Flüssigkeit durch Vergrößern des Durchmessers der Flussöffnung oder der Öffnung des Verbindungsrohres verringert werden, wodurch eine größere Flüssigkeitsmenge behandelt werden kann und auch der Bereich eines Ausgleichs einer Versetzung zwischen den Mittelachsen der Flussöffnung und des Verbindungsrohres vergrößert werden kann.
Obwohl in der zuvor beschriebenen Ausführungsform die Endfläche der Flussöffnung jedes Einheitsmoduls und das offene Ende des Verbindungsrohres flach verbunden sind, können des Weiteren beide zum Beispiel in der Art einer zylinderförmigen Oberfläche verbunden werden. Dies erfolgt auf derartige Weise, dass zum Beispiel die Seitenfläche des Einheitsmoduls kreisförmig gebildet wird und die offene Endfläche des Verbindungsrohres mit einem Flansch befestigt ist, der eine Oberfläche aufweist, die zu der kreisförmigen Seitenfläche des Einheitsmoduls passt, so dass beide Oberflächen durch ein Dichtungselement miteinander verbunden sind.
In dem oben genannten Fall jedoch kann die Versetzung zwischen der Achse der Flussöffnung und der Achse des Verbindungsrohres auf die zuvor beschriebene Weise in Bezug auf die axiale Komponente der kreisförmigen Oberfläche ausgeglichen werden, aber es ist schwierig, sie in eine Richtung auszugleichen, die die Achsen der beiden in rechten Winkeln schneidet. Es ist jedoch leichter, die Endfläche der Flussöffnung des Einheitsmoduls kreisförmig zu bilden als flach, und dies ist in vielen Fällen zufriedenstellend, da die axiale Versetzung des Einheitsmoduls, die vorwiegend auf einen Herstellungsfehler des Einheitsmoduls zurückzuführen ist, durch diese Methode ausgeglichen werden kann.
Des Weiteren kann auch eine Methode angewandt werden, bei der ein Verbindungsstück komplizierter Struktur in der Flussöffnung des Einheitsmoduls eingebettet ist und ein solches Verbindungsstück in der Öffnung des Verbindungsrohres bereitgestellt ist, wodurch die Flussöffnung und das Verbindungsrohr verbunden werden, aber diese Methode hat den Nachteil, dass der Ausgleichbereich für die Versetzung zwischen den Achsen der Flussöffnung und des Verbindungsrohres klein ist, und der Durchmesser der Flussöffnung wegen der hohen Kosten eines Verbindungsstück großen Durchmessers nicht groß gestaltet werden kann, was zu einer Erhöhung des Strömungswiderstandes der Flüssigkeit führt. Ferner ist zur Einbettung eines solchen Verbindungsstückes in der Flussöffnung eine Dichtungsstruktur für den das Verbindungsstück einbettenden Abschnitt notwendig, wodurch das gesamte Modul äußerst kompliziert wird.
Das Trennverfahren unter Verwendung der Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit der vorliegenden Ausführungsform, die zuvor beschrieben wurde, wird durch Zuleiten einer zu behandelnden Flüssigkeit in die Vorrichtung von einem der Flüssigkeitstransportrohre 15 ausgeführt, wie durch den Pfeil X angezeigt. Die unter Druck stehende Flüssigkeit wird dann in jedes der Einheitsmodule 10 durch den angeschlossenen Abschnitt der Flussöffnungen 32, 32 verteilt, und die Flüssigkeit, die in das Einheitsmodul verteilt wird, wird durch die Trennelemente 2 gefiltert, so dass jede unnötige oder effektive Komponente, die in die Flüssigkeit gemischt oder in dieser aufgelöst ist, abgetrennt wird, wobei die Flüssigkeit nach der Trennung von dem Abflussrohr 13 über das zentrale Rohr 11 abgeleitet wird, und die abgetrennte konzentrierte Flüssigkeit in die Richtung des Pfeils Y von dem anderen Flüssigkeitstransportrohr 15 über den angeschlossenen Abschnitt der Flussöffnungen 34, 34 abgeleitet wird.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung kann außer als Vorrichtung zur Entsalzung von Meerwasser, als Vorrichtung oder System zur Entsalzung von Brackwasser, als Wasserreinigungsvorrichtung für Flusswasser oder städtisches Wasser, als Vorrichtung zur Verringerung oder Entfernung unnötiger Komponenten in einer Flüssigkeit und als Vorrichtung zum Konzentrieren einer effektiven Komponente verwendet werden, wie als Vorrichtung zum Konzentrieren von Getränken, wie Säften, Suppen oder dergleichen oder der Essenz von Seidenraupenpuppen für einen Fischköder. Des Weiteren wird sie auch als Vorrichtung zur Anreicherung mit oder Verringerung von Sauerstoff verwendet, als Vorrichtung zur Entfernung von Staub in der Luft oder als Vorrichtung zur Entfernung unnötiger Komponenten in einem Gas.

Claims

Vorrichtung zur Entsalzung einer Flüssigkeit, die aus Meerwasser und Brackwasser ausgewählt ist, umfassend: mehrere zylindrische Gefäße (1) mit jeweils gegenüberliegenden Zufluss- und Abflussenden, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind; mehrere Zuflussöffnungen [(32-11, 32-12, 32-21, 32-22 und 32-31, 1) (32, 9)] und Abflussöffnungen [(34-11, 34-12, 34-21, 34-22 und 34-31, 1) (34, 9)], die an den Zufluss- und Abflussenden durch die jeweiligen peripheren Wandabschnitte der zylindrischen Gefäße (1) bereitgestellt sind; wobei jedes Paar der nebeneinander liegenden zylindrischen Gefäße (1) durch ihre jeweiligen Zuflussöffnungen [(32-12, 32-21 oder 32-22, 32-31, Fig. 21) (32, 9)] und Abflussöffnungen [(34-31, 34-22 oder 34-21, 34-12, 1) (34, 9)] in direktem Kontakt und in Fluidkommunikation miteinander ist; Trennelemente (2) zur Entsalzung der Flüssigkeit, die in den einzelnen zylindrischen Gefäßen (1) bereitgestellt sind, wobei jedes zur Trennung der Flüssigkeit in separate erste und zweite Flüssigkeitskomponenten mit unterschiedlichen Salzkonzentrationen fähig ist, die durch die Trennelemente (2) erhöht und verringert werden; Flüssigkeitszuleitungsrohr [(46, 1) (15, Richtung X, 9)], das an zumindest eines der zylindrischen Gefäße (1) angeschlossen ist, um die zu entsalzende Flüssigkeit einzuleiten; ein erstes Flüssigkeitskomponentenabflussrohr [(47, Fig. 1), (15, Richtung Y, 9)], das an zumindest eines der zylindrischen Gefäße (1) angeschlossen ist, um die erste Flüssigkeitskomponente mit erhöhter Salzkonzentration abzuleiten; und mehrere zweite Flüssigkeitskomponentenabflussrohre (13), die auf jedem zylindrischen Gefäß (1) bereitgestellt sind, um die zweite Flüssigkeitskomponente mit verringerter Salzkonzentration abzuleiten; wobei (a) das Flüssigkeitszuleitungsrohr [(46, 1) (15, Richtung X, 9) über Zuflussöffnungen [(32-11, 32-12, 32-21, 32-22 und 32-31, 1) (32, 9)] in Fluidkommunikation mit den einzelnen zylindrischen Gefäßen (1) ist, (b) die einzelnen zylindrischen Gefäße (1) über die Abflussöffnungen [(34-11, 34-12, 34-21, 34-22 und 34-31, 1) (34, 9)] in Fluidkommunikation mit dem ersten Flüssigkeitskomponentenabflussrohr [(47, 1) (15, Richtung Y, 9)] sind und (c) die einzelnen Zufluss- und Abflussenden der zylindrischen Gefäße (1) durch die zylindrischen Gefäße (1) in Fluidkommunikation miteinander sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Flüssigkeitszuleitungsrohr (46) mit einer Zuflussöffnung (32-11) verbunden ist, und zwar an einer äußeren Umfangsfläche eines der zylindrischen Gefäße (1) am Zuflussende dieses zylindrischen Gefäßes (1).
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin das erste Flüssigkeitskomponentenabflussrohr (47) mit einer Abflussöffnung (34-11) verbunden ist, und zwar an einer äußeren Umfangsfläche eines der zylindrischen Gefäße (1) am Abflussende dieses zylindrischen Gefäßes (1).
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Zuflussöffnungen (32-11, 32-12, 32-21, 32-22, 32-31) am Zuflussende der Vorrichtung eine Zuflussöffnung (32-11) im peripheren Wandabschnitt eines zylindrischen Gefäßes (1), die mit dem Flüssigkeitszuleitungsrohr (46) verbunden ist, so dass Flüssigkeit in das zylindrische Gefäß (1) strömen kann, sowie in den peripheren Wandabschnitten der zylindrischen Gefäße (1) der jeweiligen nebeneinander liegenden Paare davon ein Paar miteinander verbundener Zuflussöffnungen (32,12, 32-21 oder 32-22, 32-31) umfassen, wobei sich eines in jedem zylindrischen Gefäß (1) des genannten Paars davon befindet und diese einander gegenüberliegen, so dass Flüssigkeit zwischen den zylindrischen Gefäßen (1) der jeweiligen nebeneinander liegenden Paare davon am Zufussende der Vorrichtung strömen kann sowie Flüssigkeit axial durch die zylindrischen Gefäße (1) strömen und dadurch durch die Trennelmente (2) in Richtung der entsprechenden Abflussöffnungen (34-11, 34-12, 34-21, 34-22, 34-31) und des Abflussrohrs (47) für die erste Flüssigkeitskomponente sowie in Richtung der Abflussrohre (13) für die zweite Flüssigkeitskomponente strömen kann, die sich am Abflussende der Vorrichtung befinden, wobei die Abflussöffnungen (34-11, 34-12, 34-21, 34-22, 34-31) für die erste Flüssigkeitskomponente in den genannten peripheren Wandabschnitten der zylindrischen Gefäße (1) der nebeneinander liegenden Paare davon ein Paar miteinander verbundener Abflussöffnungen (34-12, 34-21 oder 34-22, 34-31), eines in jedem zylindrischen Gefäß (1) des genannten Paars davon und einander gegenüberliegend, so dass die erste Flüssigkeitskomponente zwischen den zylindrischen Gefäßen (1) der nebeneinander liegenden Paare davon am Abflussende der Vorrichtung strömen kann, sowie eine Abflussöffnung (34-11) im peripheren Wandabschnitt eines zylindrischen Gefäßes (1) umfassen, die mit dem ersten Flüssigkeitskomponentenabflussrohr (47) verbunden ist, so dass die erste Flüssigkeitskomponente aus dem zylindrischen Gefäß (1) abfließen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 4, worin nebeneinander liegende zylindrische Gefäße (1) voneinander beabstandet sind und jeweilige Zuflussöffnungen (32-11, 32-12, 32-21, 32-22 und 32-31, 1) einander gegenüberliegen und jeweilige Abflussöffnungen (34-11, 34-12, 34-21, 34-22 und 34-31, 1) einander gegenüberliegen und an ihren Enden mit entsprechenden Leitungen verbunden sind, wobei die Leitungen aus den jeweiligen äußeren Umfangsflächen der zylindrischen Gefäße (1) herausragen, um Fluidkommunikation zwischen nebeneinander liegenden Gefäßen (1) bereitzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, worin nebeneinander liegende zylindrische Gefäße (1) jeweils Zufluss- und Abflussenden aufweisen, deren einander gegenüberliegende Umfangsflächen im Wesentlichen flach sind, wobei die einander gegenüberliegenden Umfangsflächen von nebeneinander liegenden zylindrischen Gefäßen (1) um die jeweiligen Zufussöffnungen (32-22 und 32-31, 3) und Abflussöffnungen (34-22 und 34-31, 3) an den Zufluss- und Abflussenden in beiderseitigem Kontakt einander gegenüber liegen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, deren zylindrische Gefäße (1) sowohl horizontal parallel zueinander als auch vertikal parallel zueinander angeordnet sind, um obere und untere horizontal angeordnete Reihen von zylindrischen Gefäßen (1) bereitzustellen, die schräg voneinander beabstandet sind, und worin zwischen den einzelnen Reihen zylindrischer Gefäße (1) am Zuflussende der zylindrischen Gefäße (1) ein Flüssigkeitszuleitungsrohr (15) zur Zuleitung von zu entsalzender Flüssigkeit und am Abflussende der zylindrischen Gefäße (1) ein erstes Flüssigkeitskomponentenabflussrohr (15) zum Ableiten der ersten Flüssigkeitskomponente mit erhöhter Salzkonzentration angeordnet sind, wobei das Flüssigkeitszuleitungs- und das erste Flüssigkeitskomponentenabflussrohr (15) sich schräg zwischen den einzelnen Paaren vertikal angeordneter zylindrischer Gefäße (1) erstrecken und wobei das Flüssigkeitszuleitungs- und das erste Flüssigkeitskomponentenabflussrohr (15) lineare Abschnitte (15b) davon, die sich in die Querrichtung erstrecken, und quer verlaufende querverbundene Abschnitte (15a), welche die linearen Abschnitte (15b) in die Querrichtung verbinden und in die vertikale Richtung Verbindungen mit den einzelnen Zufluss(32) und Abflussöffnungen (34) bereitstellen, umfassen, wodurch eine quer verlaufende Fluidkommunikation zwischen den einzelnen Zuflussöffnungen (32) in den jeweiligen peripheren Wandabschnitten der zylindrischen Gefäße (1) und dem Flüssigkeitszuleitungsrohr (15) am Zuflussende der Vorrichtung bereitgestellt wird und eine quer verlaufende Fluidkommunikation zwischen den einzelnen Abflussöffnungen (34) in den jeweiligen peripheren Wandabschnitten der zylindrischen Gefäße (1) und dem ersten Flüssigkeitskomponentenabflussrohr (15) am Abflussende der Vorrichtung bereitgestellt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin jedes zylindrische Gefäß (1) mehrere Trennelemente (2) umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin die einzelnen Trennelemente (2) durchlässige Membranen sind, die spiralförmig um röhrenförmige Elemente gewickelt sind, wobei zwischen aufeinander folgenden Windungen der Membran Abstandshalter platziert sind.
Verfahren zur Entsalzung einer Flüssigkeit, die aus Meerwasser und Brackwasser ausgewählt ist, unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellung einer zu entsalzenden Flüssigkeit durch das Flüssigkeitszuleitungsrohr [(46, 1) (15, Richtung X, 9)]; Durchleiten der Flüssigkeit durch jeweilige zylindrische Gefäße (1), die Trennelemente (2) umfassen, um die Flüssigkeit in separate erste und zweite Flüssigkeitskomponenten mit unterschiedlichen Salzkonzentrationen zu trennen, die durch die Trennelemente (2) erhöht und verringert werden; Ableiten der ersten Flüssigkeitskomponente mit erhöhter Salzkonzentration aus der Vorrichtung durch das Flüssigkeitsabflussrohr [(47, 1) (15, Richtung Y, 9)]; und Ableiten der zweiten Flüssigkeitskomponente mit verringerter Salzkonzentration durch jeweilige Abflussrohre (13) der zylindrischen Gefäße (1).
Verfahren nach Anspruch 10, worin die zu entsalzende Flüssigkeit Meerwasser ist.