NO329120B1 - Fremgangsmate og system for a utfore vedlikehold pa en membran som har halvgjennomtrengelige egenskaper - Google Patents

Abstract

En fremgangsmåte og system for å utføre vedlikehold på en membran som har halvgjennomtrengelige egenskaper for bruk basert på trykkretardert osmose PRO, idet membranen har en høytrykks første side og en andre side for lavere trykk. En tidsstyrbar første ventil eller pumpe (3 l; 4 l; 5 l; 6 l; 7 I; 8 l; 9 1) er forbundet mellom en inngang (12) til lavtrykkssiden av membranen (13') og en inngang (11) til høytrykkssiden av membranen (13'), idet nevnte første ventil eller pumpe er betjenbar til selektivt å levere en sats (21) av en andre type av vann (FW) til den første siden av membranen for å endre konsentrasjon av oppløst substans(er) i vann av en første type (SW) der, hvorved skapes en PRO trykktilbakevaskingsfunksjon med vannet av den andre typen (FW) fra den første til den andre siden av membranen trykksatt på den første siden ved hjelp av høytrykkstilførsel av vann av den første typen (SW) oppstrøms i forhold til nevnte sats (21) av vann av den andre typen (FW).

Description

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og et system for å utføre vedlikehold på en membran som har halvgjennomtrengelige egenskaper for bruk basert på trykkretardert osmose PRO, der membranen har en første høytrykksside og en andre lavtrykksside, som angitt i ingressen av vedlagte krav 1 og 13.

En slik membran, samt en fremgangsmåte og anordning for å tilveiebringe elektrisk kraft gjennom bruken av trykkretardert osmose er beskrevet i norsk patent 314575. Den beskrevne membran har et tynt lag av et ikke-porøst materiale, den såkalte diffusjonshud, og et porøst lag.

Under normal PRO drift ifølge den tidligere kjente teknikk, dvs. når en slik anordning skal tilveiebringe kraft, er den første siden av membranen utformet til å motta en høytrykkstilførsel av sjøvann og tilsvarende er den andre siden av membranen utformet til å motta en lavtrykkstilførsel av ferskvann.

Et kraftanlegg for trykkretardert osmose er sammenlignbart med et omvendt osmoseavsaltingsanlegg som kjøres baklengs. Imidlertid vil et PRO anlegg være i stand til å generere kraft fra ferskvann i stedet for å forbruke kraft. Filtrert ferskvann går inn i membranen fra lavtrykkssiden derav og en høy prosentandel av ferskvannet, for eksempel 70-90% overføres ved osmose over membranen inn i det trykksatte sjøvann på høytrykkssiden av membranen, hvilken fortrinnsvis kan ha diffusjonshuden orientert mot høytrykkssiden. Den osmotiske prosess øker den volumetriske strømning av høytrykksvann og er selve energioverføringen i et slikt kraftanlegg. Dette krever en membran som har en høy vannfluks og en høy salttilbakeholdelsesevne. Typisk membranytelse bør være minst 4 W pr. m<2> av membranflateareal, selv om høyere ytelse kan være tenkelig. Saltvann pumpes fra sjøen eller en annen kilde for saltholdig vann og filtreres før trykksetting og mating til membranen. En vesentlig betraktning kunne være i spesielle tilfeller å erstatte salt med en oppløsning som inneholder forskjellig substans eller substanser. I en modul som inneholder membranen blir sjøvannet fortynnet av ferskvannet som kommer gjennom membranen, og volumetrisk mating av sjøvann er typisk cirka to ganger den for ferskvann.

Som omtalt i nevnte norske patent, blir det resulterende brakkvann fra membranmodulen delt i to strømmer, med cirka 1/3 av brakkvannet som går til turbinen for å generere kraft og cirka 2/3 som går tilbake via en trykkveksler til et utløp, for derved ved hjelp av trykkveksleren å bidra til trykksetting av matingen av sjøvann. Hensiktsmessig er sjøvann trykket i området 11-15 bar, tilsvarende en vannhøyde lik 100-150 m i et vannkraftanlegg, hvilket innebærer kraftgenerering i området 1 MW pr. m<3> pr. sekund av tilført ferskvann.

US 2004/0134521 Al angir en fremgangsmåte for rensing av en begrodd omvendt osmose membran i en modul. Fremgangsmåten omfatter at membranens normale drift avbrytes ved at det innføres en andre løsning på den første siden av membranen for å skape en tilbakevaskingsfunksjon.

Noe forbehandling av tilført sjøvann og ferskvann må foretas ved bruk av mekanisk filtrering. Selv om mekanisk filtrering kan være effektiv i de fleste tilfeller, er der ikke desto mindre partikler og mikrober som ikke filtreres vekk og som passerer inn i membranene fra lavtrykkssiden. Over tid vil membranens ytelse bli redusert og følgelig ytelsen i kraftanlegget, så fremt ikke noe vedlikehold utføres for å rengjøre membranen.

En måte å utføre vedlikehold ville være å fjerne membraner for rengjøring og reinstallere deretter membranene for ytterligere drift, eller å installere erstatningsmembraner når de andre membranene rengjøres. Imidlertid bør et kraftanlegg i den utstrekning det er mulig tilveiebringe kraft på en kontinuerlig basis, med et minimum av nedkoblingstid eller redusert kapasitet, og fremfor alt med et minimum av vedlikeholdspersonale til å utføre fjerning, rengjøring og reinstallering. Det vil også forstås at fysisk fjerning av et stort antall av membraner for rengjøring også vil være meget tidskrevende og ville kreve tallrike av membranmodulinnløps- og utløpsavstengningsventiler. Dersom et lite antall av moduler ad gangen gjøres til gjenstand for vedlikehold/rengjøring ved slik fysisk fjerning og reinstallering, ville det imidlertid kunne medføre at 0,25-1% av modulene fjernes og reinstalleres på en daglig basis, hvilket ville bety at anlegget ville ha en redusert kapasitet med 0,25-1% dersom vedlikehold tar en full dag. Mer hyppige tiltak, slik som rengjøring, må foretas på stedet, og bør ikke ta mer enn noen få sekunder eller minutter, avhengig av hyppigheten av slike tiltak pr. modul. Den foreliggende oppfinnelse er typisk rettet mot å muliggjøre at flere hyppige tiltak er mulig på en effektiv, enkel måte. Det vil forstås at hovedvedlikehold eller vasking/rengjøring av en modul bør ikke behøve å foretas mer hyppig enn for eksempel hver 6-24 måneder.

Det har derfor vært et formål med den foreliggende oppfinnelsen å unngå et tidskrevende, teknisk komplisert og kostbart vedlikehold, og i stedet å tilveiebringe en meget effektiv fremgangsmåte og system for å utføre slikt vedlikehold, og som vil kreve et minimum av personell, et minimum av tid og ingen membranfjerning/reinstallering. Oppfinnelsen har også som et formål å muliggjøre fjernstyring av vedlikeholdet.

I sammenheng med den foreliggende oppfinnelsen blir bruken av en hud på for eksempel høytrykkssiden av membranen hensiktsmessig best definert ved det generelle uttrykket "et halvgjennomtrengelig materiale".

I betraktning av det faktum at de fleste kraftanlegg normalt tilveiebringer mer kraftutmating enn nødvendig ved et bestemt tidspunkt, vil det forstås at et midlertidig krafttap på for eksempel 5-10% ikke vil være kritisk, hvilket betyr at flertallet av membraner (eller membranmoduler) som behøves i et slikt anlegg, kan gjøres til gjenstand for vedlikehold, dvs. rengjøring, ved å utføre rengjøringsoperasjon på membranene suksessivt, eller membranene som grupper.

I henhold til den foreliggende oppfinnelsen omfatter fremgangsmåten å innføre en sats av en andre vanntype på den første siden av membranen for å endre konsentrasjonen av oppløst substanser eller substanser i vannet av den første typen der, og å skape en PRO trykktilbakevaskingsfunksjon med vannet av den andre typen fra den første til den andre siden av membranen ved å tilføre det høye trykket av vannet av den første typen på den første siden til satsen av vann av den andre typen.

Ytterligere utførelsesformer av fremgangsmåten vil fremgå av de vedlagte underkrav 2-12, samt den detaljerte beskrivelsen med henvisning til de vedlagte tegninger.

I henhold til den foreliggende oppfinnelsen omfatter systemet en tidsstyrbar første ventil eller pumpe som er koblet mellom et innløp til membranens lavtrykksside og et innløp til membranens høytrykksside, idet nevnte første ventil eller pumpe er betjenbar til selektivt å levere en sats av en andre vanntype til den første siden av membranen for å endre konsentrasjonen av oppløst substans eller substanser i vannet av en første type der, hvorved det skapes en PRO trykktilbakevaskingsfunksjon med vannet av den andre typen fra den første til den andre siden av membranen trykksatt på den første siden av det høye trykket av vann av den første typen tilført satsen av vann av den andre typen. Dette betyr at PRO trykktilbakevaskingsfunksjonen som tilveiebringes ved bruk av vann av den andre typen fra den første til den andre siden av membranen trykksatt på den første siden av det høye trykket fra den første vanntypen allerede eksisterer på grunn av PRO prosessen og kan tilføres fra enten oppstrøms eller nedstrøms av membranmodulen i den hydrauliske strømningsledningen for den første vanntypen. Med andre ord anvendes der et allerede eksisterende trykk som er tilgjengelig på den første siden av membranen. Således blir ikke noe hydraulisk trykk skapt særlig for tilbakevaskingsoperasjonen.

Ytterligere utførelsesformer av systemet vil fremgå av de vedlagte underkrav 14-26, samt den detaljerte beskrivelsen med henvisning til de vedlagte tegningsfigurer.

Den foreliggende oppfinnelsen skal nå ytterligere beskrives med henvisning til de vedlagte tegningsfigurer som indikerer alternative, dog ikke begrensende utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen. Fig. la viser den kjente teknikks PRO kraftanleggskonstruksjon ifølge norsk patent 314575. Fig. lb viser en annen kjent konstruksjon i form av et underjordisk eller undervanns PRO kraftanlegg. Fig. 2a viser visse grunnleggende betraktninger relatert til membrantilbakevasking i et PRO basert kraftanlegg, og fig. 2b-2d er temmelig skjematiske illustrasjoner over vannflukser og saltkonsentrasjonsprofiler for henholdsvis PRO, tilbakevasking og forbedret tilbakevasking. Fig. 3 viser en PRO trykktilbakevaskingsutførelsesform anvendt på en overflateplassert PRO kraftanleggsinstallasjon.

Fig. 4 viser en osmoseforbedret PRO trykktilbakevaskingsutførelsesform.

Fig. 5 viser en PRO trykktilbakevasking med trykkfri ferskvanninnsprøyting.

Fig. 6a og 7 viser tilbakevaskingsutførelsesformer som anvender vekslet PRO, idet fig. 6a utførelsen anvender pumpeassistanse, og fig. 7 utførelsen anvender ventilbetj ening. Fig. 6b viser en PRO trykktilbakevaskingsutførelse anvendt på en underjordisk PRO kraftanlegginstallasjon som vist på fig. lb og også angitt på fig. 11, og representerer et alternativ til overflate PRO kraftanleggsinstallasjonsutførelsen på fig. 6a. Fig. 8 og 9 viser osmoseforøket PRO trykktilbakevaskingsutførelser, idet utførelsesformen på fig. 8 har pumpeassistanse og utførelsesformen på fig. 9 anvender ventildrift. Fig. 10 er et forenklet blokkskjema for å illustrere fjernstyring av drift av pumper og ventiler vist på de respektive tegninger på fig. 3-9. Fig. 11 viser en faktisk utførelsesform av det kontinuerlig drevne underjordiske PRO kraftanlegg som er skjematisk vist på fig. lb.

I beskrivelsen nedenfor av den foreliggende oppfinnelse og med henvisning til de vedlagte tegninger vil de følgende forkortelser bli anvendt for de forskjellige vann-strømninger:

SW = en første type av vann, for eksempel sjøvann

FW = en andre vanntype

FB = tapping av en andre type av vann, for eksempel ferskvannstapping

BW = brakkvann

PRO = trykkretardert osmose

DA = desinfiseringsmiddel

SW side = første side

FW side = andre side

Fig. la viser i generell form det tidligere kjente PRO kraftanlegg som er omtalt i norsk patent 314575 og som har et trykksatt SW innløp 11 og et FW innløp 12. Typisk er det tidligere kjente SW trykk i nærheten av 12 bar ved innløpet til membranmodulen og FW trykket er mindre enn 0,5 bar, hvilket betyr i dette eksempel at BW trykket vil være mindre enn 0,5 bar lavere enn SW trykket ved innløpet til membranmodulen. Disse trykktall er imidlertid bare typiske eksempler, og bør ikke på noen måte anses å være begrensende med hensyn til omfanget av den foreliggende oppfinnelse som skal ytterligere beskrives. En eller flere membraner 13' er tilstede i en membranmodul eller membranrigg 13.1 en praktisk utførelsesform av et PRO kraftanlegg vil det forstås at et flertall av slike moduler eller rigger vil bli anvendt. På grunn av PRO prosessen vil utløpet 14 på høytrykkssiden av modulen levere BW ved et trykk som er noe lavere enn 12 bar, for eksempel mindre enn 0,5 bar lavere, og i det typiske eksempel også nevnt innledningsvis, vil cirka 2/3 av nevnte BW passere til et BW utløp 15 via en trykkveksler 16 som muliggjør trykktilførsel til SW innløpet 11. Det resterende 1/3 av nevnte BW vil passere gjennom en turbin 17 til BW utløpet 18. Nevnte FB fra membranmodulen gjennom lavtrykksutløpet 19 vil typisk ha i det foreliggende eksempel et trykk mindre enn 0,5 bar og noe under FW trykket. Fig. lb viser en variant av utførelsesformen på fig. la. Fig. lb viser et underjordisk eller undervanns PRO kraftanlegg, som ytterligere vist og beskrevet i forbindelse med fig. 11. Det bemerkes at trykkveksleren 16 som vist på fig. la ikke lenger er tilstede, ettersom nedsenkingen av kraftanlegget gjør installasjon av en trykkveksler 16 unødvendig. I et underjordisk eller nedsenket kraftanlegg blir FW som har høyt trykk rettet via turbinen 17', som er plassert på FW siden av membranriggen 13 oppstrøms derav og så direkte til F W siden på membranriggen 3.

I de følgende tegningsfigurer er turbinen 17 for enkelthets skyld ikke blitt vist, ettersom den ikke danner del av tilbakevaskingsoperasjonen. Den bør imidlertid anses å være tilstede. Selv om bare en membranmodul er vist, vil det forstås at to eller flere moduler eller rigger kan være tilstede. En enkelt trykkveksler kan operere på en modul, selv om fortrinnsvis der vil være flere moduler koblet til hver trykkveksler. Dette betyr at fortrinnsvis flere moduler vil utsettes for PRO trykktilbakevasking samtidig.

Fig. 2a viser det grunnleggende konsept ved den foreliggende oppfinnelse. En sats 21 av FW er blitt innsprøytet i SW strømmen og under den tid som FW beveger seg gjennom membranen til lavtrykkssiden av membranen (dvs. lavtrykkssiden av membranmodulen), vil den osmotiske prosess stoppe. Følgelig vil nevnte FW bli trykket av nevnte høytrykks SW, som har et trykk høyere enn trykket på lavtrykkssiden av membranen, gjennom membranen slik som tilbakevasking i en vanlig membranfiltrering. Det vil forstås at dersom saltvann eller SW hadde vært tilstede på siden av membranen som normalt har lavt trykk, slik som angitt med pil 22, kunne motsatt fluks økes, men SW ville behøve å diffundere eller trenge inn i membranstrukturen først.

Alle alternativer som er beskrevet nedenfor anvender en eller to virkninger for å oppnå tilbakevasking: Injisering av FW i en seksjon av eller den fullstendige lengde av membranmodulen 13 og derved lokalt å fjerne den osmotiske drivkraft. Trykket i SW ledningen opprettholdes i PRO kraftanlegget på grunn av at PRO prosessen fortsetter i andre moduler/rigger i kraftanlegget. Dette trykk vil tvinge vannfluksen gjennom membranen i den motsatte retning sammenlignet med PRO, hvorved membranen tilbakevaskes lokalt, som angitt på fig. 2a. Den motsatte fluks vil drenere vann fra, i stedet for å mate vann, inn i SW siden av membranen. Således vil mengden av brakkvann fra de tilbakevaskede moduler/ rigger midlertidig falle.

Dersom SW injiseres til FW siden av membranen på stedet når FW injiseres til FW siden, vil det være en osmotisk kraft til å drive vann fra SW siden til FW siden av membranen. Den resulterende (osmotiske) fluks vil komme i tillegg til den motsatt rettede fluksen som genereres av PRO trykket i SW ledningen, hvorved økes den totale tilbakevaskingsvannfluks. Den osmotiske kraft vil trenge noe tid for å virke fordi salt må diffundere inn i membranen. Denne diffusjon trenger i størrelse et minutt, omtrentlig den samme tid som strømningstiden gjennom modulen under

PRO.

De eksempelvise utførelsesformer som skal omtales med henvisning til tegningene er på ingen måte å anse som uttømmende for den oppfinneriske idé, men er kun innbefattet for å forklare hvorledes den foreliggende oppfinnelsen kunne utøves.

I PRO prosessen kunne et normaltrykk lik 4-30 bar være tilstede i SW innmatning II og et trykk mindre enn 1 bar, hensiktsmessig mindre enn 0,5 bar, i FW innmatningen 12. Hensiktsmessig ville det høyere trykk være i det mer begrensede området 8-16 bar, og ved foretatte eksperimenter har trykket vært 0-20 bar, men typisk 12 bar. Trykkene ved Bw og FB utløpene 14, 19 er hensiktsmessig mindre enn 0,5 bar under respektive SW og FW innløp 11, 12. Disse trykknivåer kan opprettholdes ved hjelp av moduler/rigger som fortsatt opprettholdes i PRO drift. Den lokale tilbakevasking i PRO anlegget bør oppnås med et minimum av ventiler, pumper og effekttap, og fra beskrivelsen som følger vil det forstås at oppfinnelsen byr på en meget effektiv og enkel tilbakevaskingsoperasjon.

Hvorvidt tilbakevasking skal finne sted i en hel modul eller kun en seksjon av dens lengde ad gangen, vil måtte bestemmes basert på den faktiske konstruksjon av modulen og/eller konstruksjonen og driften av kraftanlegget. På tilsvarende måte vil driftsmessige forhold og kraftanleggskonstruksjonen diktere hvorvidt tilbakevasking skal utføres samtidig i noen få moduler, kun i en modul/rigg ad gangen eller i et stort antall av moduler/rigger samtidig. Fig. 2b viser PRO, idet pilen 23 indikerer osmotisk vannfluks og Cs indikerer konsentrasjon av salt i modulen 13 i forhold til membranen 13', der 13" indikerer diffusjonshuden og 13"' indikerer en porøs struktur. Hvorvidt den porøse struktur er lagdelt eller er av annen utforming, avhengig av anvendte konstruksjonsmaterialer, er uviktig i den foreliggende sammenheng med hensyn til forståelsen av prinsippene for den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2c viser tilbakevasking, idet henvisningstall 24 indikerer tilbakevaskingsfluks drevet av hydraulisk trykk generert ved PRO i kraftanlegget. Fig. 2d viser forbedret tilbakevasking, idet henvisningstall 25 indikerer tilbakevaskingsfluks drevet av hydraulisk trykk generert ved PRO i kraftanlegget og ytterligere lokal osmose.

Mer detaljerte eksempler skal nå forklares med henvisning til fig. 3-9.

Fig. 3 er den enkleste versjon av oppfinnelsen. Henvisningstallet 31 betegner en høytrykks volumetrisk pumpe med innebygd tilbakeslagsventil (for eksempel slik som stempelpumper) som "injiserer" en gitt mengde av F W under et gitt tidsintervall inn i SW siden av membranen. Hydraulisk trykk opprettholdes på denne side av SW mateledning 11 i PRO drift. Trykket til pumpen 31 gjenvinnes i turbinen (minus virkningsgradtap).

Således blir der i utførelsesformen i fig. 3 innført ved hjelp av pumpen 31 en sats av FW på den første side eller FW siden av membranen i modul 13' for å endre konsentrasjon av oppløst substans eller substanser (i realitet saltholdighet) i SW der, og PRO trykktilbakevaskingsfunksjonen blir derved skapt med FW fra den første siden (SW siden) til den andre siden (FW siden) av membranen ved å anvende det høye trykket av SW på den første siden for å trykksette nevnte sats av FW. Dette grunnleggende prinsipp er også gyldig for utførelsesform ene i fig. 4-9. Fig. 4 viser prinsippet for osmoseforbedret PRO trykktilbakevasking. Pumpen 41 har den samme funksjon som pumpen 31 i fig. 3. Samtidig som pumpen 41 opererer, vil imidlertid en ventil 44 operere til å innsprøyte SW til FW siden av membranen 13' i modulen 13 og som forbedrer tilbakevaskingsfunksjonen ved å tilføye en osmotisk drivkraft og fluks til PRO trykktilbakevaskingen, som vist på fig. 2d.

Fig. 5 viser PRO trykktilbakevasking med trykkfri ferskvanninnsprøyting.

I denne utførelsesformen vil en ventil 54 og en ventil 55 avstenge henholdsvis SW og BW. Påfølgende åpning av en ventil 56 frigir trykket på SW siden av membranen 13' i modul 13 og tillater F W å strømme til denne side (SW side) av membranen 13' gjennom en åpnet ventil 51. Når ventilene 51 og 56 deretter lukkes og ventilene 54 og 55 åpnes, vil en tilbakevaskingsfunksjon bli dannet. Som vist med stiplede linjer, kan valgfritt SW ledes til FW siden av membranen ved hjelp av en ytterligere ventil 57 fra SW innmatingsledningen til F W innløpet for å tilføye osmotisk fluks. Imidlertid vil denne sistnevnte valgmulighet øke antallet av nødvendige ventiler, anleggskompleksitet og kostnad.

Fig. 6a viser tilbakevasking ved vekslet PRO trykk, ved å anvende en pumpe 61 for å tilveiebringe nevnte sats av FW til SW siden av membranen 13'.

Pumpen 61 er hensiktsmessig en lavtrykkspumpe som har tilstrekkelig pumpeeffekt for å overvinne trykket i SW mateledningen 11 oppstrøms i forhold til trykkveksleren 16 og derfor erstatte SW med en sats av F W i væskematingen til veksleren 16, hvorved injiseres FW til SW siden av membranen 13'. Operasjonen er ganske lik utførelses formen på fig. 3 bortsett fra at kun en pumpe 61 av lavtrykkstypen behøves og effekttapet i kraftanlegget er mindre.

Fig. 7 viser tilbakevasking ved vekslet PRO trykk, ved å gjøre bruk av et par ventiler 71 og 74 i stedet for pumpen 61 på fig. 6a.

Ventilen 74 avstenger SW innmatingen til trykkveksleren 16 og FW ledes til trykkveksleren 16 ved å åpne ventilen 71. Ellers er prinsippet tilsvarende det som er vist på fig. 6. Deretter, etter at satsen av FW er blitt innført til SW siden, vil ventilen 71 stenge og ventilen 74 vil åpne seg. Fig. 6b, som er en underjordisk variant av utførelsesformen på fig. 6a, har en lignende virkemåte som utførelsesformen på fig. 6a med hensyn til tilbakevaskingsfunksjonen. Imidlertid bemerkes det, som omtalt i forbindelse med fig. lb og 11, at turbinen 17 er plassert på FW siden av membranen 13' oppstrøms i forhold til denne. Fig. 6b tilveiebringer også tilbakevasking ved hjelp av eksisterende PRO trykk, idet det anvendes en pumpe 61 for å tilveiebringe satsen av FW til SW siden av membranen 13. Pumpen 61 er hensiktsmessig en lavtrykkspumpe som har tilstrekkelig pumpeeffekt å overvinne trykket i SW mateledningen 11 oppstrøms i forhold til membranen og derfor erstatte SW med en sats av FW i væskematingen til membranens 13' høytrykksside, hvorved injiseres FW til SW siden av membranen 13'. Operasjonen er således ganske lik utførelsesformen som på fig. 6a, dog med den forskjell at der er en underjordisk installasjon som i realitet gjør trykkveksleren overflødig, og også tilsvarende utførelsesformen på 3, bortsett fra at kun en pumpe 61 av lavtrykkstype behøves og effekttapet i kraftanlegget er mindre.

Utførelsesformene på fig. 8 og 9 er begge relater til osmose-forøkt PRO trykkti lbake vasking.

I fig. 8 er utførelsesformen pumpebetjent med hensyn til injisering av en sats av FW til SW siden av membranen 13'. Således oppnås innsprøyting av FW til SW siden av membranen ved hjelp av en lavtrykkspumpe 81 slik som typen av pumpen 61 som er vist på fig. 6. Når pumpen 81 opererer, vil ventilen 84 operere til å lede SW til FW siden av membranen 13', hvilket forøker tilbakevaskingen ved å tilføye en osmotisk drivkraft og fluks til PRO trykktilbakevaskingen, som vist på fig. 2d.

I utførelsesformen på fig. 9 er pumpen 81 på fig. 8 erstattet av to ventiler 91 og 94. Injisering av F W til SW siden av membranen 13' oppnås således slik som i utførelsesformen på fig. 7. Ventilen 94 lukker og ventilen 91 åpner for å innføre en sats av FW til innløpet på trykkveksleren og deretter til SW siden av membranen 13'. Samtidig leder en ventil 95 SW til FW siden av membranen 13', hvilket tilfører osmotisk drivkraft og fluks til PRO trykktilbakevaskingen, slik som i utførelsesformen vist på fig. 8. Deretter, etter at satsen av FW er blitt introdusert på SW siden, vil ventilene 91 og 95 lukke og ventilen 94 vil åpne.

Således vil det forstås at pluggen av FW injisert på SW siden av membranen vil kreve at SW høytrykk er deretter tilstede der for med tvang å skyve FW satsen fra SW siden til FW siden av membranen.

I fig. 3-9 er der blitt angitt en respektiv ventil 32, 42, 52, 62, 72, 82 og 92, hvis operasjon er å injisere et desinfiseringsmiddel DA inn i satsen av FW når sistnevnte innsprøytes til SW siden av membranen.

I fig. 3-9 er der også blitt angitt en respektiv ventil 33, 42, 53, 63, 73, 83 og 93, hvis operasjon er å innsprøyte et desinfiseringsmiddel DA inn i nevnte FW for derved å la nevnte DA gå inn i membranen 13' fra lavtrykkssiden, dvs. FW siden, derav en forutbestemt tid forut for å innsprøyte nevnte sats av FW til SW siden av membranen 13'. Fordelen med denne desinfiseringsoperasjonen er at nevnte DA vil bevege seg inn i membranen 13' og bli stoppet av diffusjonshuden 13", og når tilbakevasking begynner med FW som beveger seg fra SW siden til FW siden av membranen 13', vil bakterier og andre uønskede mikroorganismer som befinner seg i membranen 13' bli spylt ut sammen med nevnte DA.

DA tilveiebrakt på SW siden av membranen 13', dvs. på SW siden av

diffusjonshuden, vil kun ta hånd om bakterier og andre uønskede mikroorganismer på overflaten derav. Således kan DA tilføres hver side av membranen 13' eller bare en, slik det anses nødvendig. Hensiktsmessig er nevnte DA en kloroppløsning, selv om andre hjelpemidler kan anvendes. Fig. 10 viser en styre- og behandlingsenhet 101 som kan operere automatisk i henhold til et vedlikeholdsprogram eller ha overstyringsmiddel 102 for å muliggjøre manuell styring fra en operatør (ikke vist). En fremviser 103 er hensiktsmessig tilveiebrakt for å sette en operatør i stand til å overvåke hvorledes en tilbakevaskingsoperasjon skrider frem i kraftanlegget. Enheten 101 har utganger for å styre driften av pumpene og ventilene slik det behøves, dvs. å styre start og stopp av pumpene og åpning og lukking av ventilene etter behov. Enheten 101 kan hensiktsmessig ha en mikroprosessor eller PC struktur, styrt av passende programvare og/eller fastvare. Fig. 11 viser et kontinuerlig opererende, underjordisk PRO kraftanlegg. FW mating 111 leveres til en turbin 112 (tilsvarende turbinen 17' på fig. lb og 6c) fra en FW tilførsel 113, for eksempel en elv. En modulrigg 114 (tilsvarende membranriggen 13) er på FW siden koblet til utløpet fra turbinen 112, og FW tappingen FB 115 fra modulriggen 114 dirigeres til et SW reservoir 116, for eksempel havet. SW matingen 117 går inn på høytrykkssiden av membranriggen 114 og går ut fra membranriggen 114 som BW som mates via ledning 118 tilbake til reservoiret 116.

Selv om kun en modulrigg 114 er vist på fig. 11, og også på andre tegningsfigurer, vil det forstås at et flertall eller endog et vesentlig flertall av membranmoduler 13; 114 normalt ville være involvert i driften av et PRO kraftanlegg.

Videre vil det forstås at prinsippene for tilbakevaskingsoperasjon som omtalt i forbindelse med fig. 5, 6a, 7, 8 og 9 vil gjelde like godt i tilfellet av at turbinen i stedet er plassert på FW oppstrømssiden av membranriggen, hvilket dermed betyr at tilbakevaskingsoperasjonen må foretas på en underjordisk installasjon, i stedet for på en overflatebasert installasjon.

Claims (26)

1. Fremgangsmåte for å utføre vedlikehold på en membran (13') som ved normal drift har halvgjennomstrengelige egenskaper basert på trykkretardert osmose (PRO), idet membranen har en høytrykks første side og en andre side med lavere trykk, idet membranen ved sin normale drift er beregnet på sin første side å motta en høytrykkstilførsel av en første type av vann som har en første konsentrasjon av oppløst(e) substans(er), og på den andre siden å motta en lavtrykkstilførsel av en andre type av vann som har en andre og lavere konsentrasjon av oppløst(e) substans(er), karakterisert ved å avbryte membranenes normale drift ved å introdusere en sats av den andre typen av vann (FW) på den første siden av membranen (13') for å endre konsentrasjon av oppløst(e) substans(er) i vann der, og å skape en tilbakevaskingsfunksjon med vannet av den andre typen (FW) fra den første til den andre siden av membranen (13') ved å anvende det høye trykket fra vann av den første typen (SW) på nevnte første side på satsen av vann av den andre typen (FW).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved trinnene: a) å tilføre nevnte sats av vann av nevnte andre type av vann til nevnte første side etter at tilførsel av vann av den første typen til den første siden er midlertidig avstengt og utløpet fra den første siden av membranen er koblet kun til utløpet fra den andre siden av membranen, b) å avstenge tilførselen av vann av den andre typen til den første siden av membranen og avstenge forbindelsen mellom nevnte utløp, og c) å tilføre vann av nevnte første type oppstrøms i forhold til nevnte vann av nevnte andre type som er tilført nevnte første side i trinn a).

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte sats av vann av nevnte andre type av vann tilføres nevnte første side når tilførsel av vann av nevnte første type er midlertidig avstengt, og der satsen av vann av den andre typen til den første siden av membranen deretter avstenges og tilførselen av den første typen av vann gjenopptas.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte sats av vann av den andre type tilføres midlertidig til den første siden inn i en strøm av vann av den første typen.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 4, karakterisert ved at tilførsel av vann av den andre typen til den første siden har et trykk som overskrider det høye trykket av den første typen av vann, idet tilførselen assisteres ved virkningen fra en pumpe som tilveiebringer et høyere trykk.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, 3, 4 eller 5, karakterisert ved dessuten å omfatte: å innføre på den andre siden av membranen en strøm av vann av den første typen inn i strømmen av vann av den andre typen for å skape en forøket tilbakevaskingsfunksjon.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at strømmen av vann av den første typen levert til den andre siden har et leveringstrykk som er likt eller større enn nevnte lave trykk, men lavere enn nevnte høye trykk.

8. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at nevnte høye trykk er i området av 4-30 bar, og at nevnte lave trykk er mindre enn 1 bar.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at nevnte høye trykk er i området 8 - 16 bar.

10. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 1 - 9, karakterisert ved dessuten å injisere et desinfiseringsmiddel i vannet av den andre type under normal PRO drift av membranen for derved å la desinfiseringsmidlet gå inn i membranen fra lavtrykkssiden derav en forutbestemt tid forut for å innføre nevnte sats av den andre typen til den første siden av membranen.

11. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-10, karakterisert ved dessuten å omfatte å innsprøyte et desinfiseringsmiddel i satsen av vann av den andre typen under levering av satsen til nevnte første side av membranen.

12. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-11, karakterisert ved at nevnte oppløst(e) substans(er) er salt, idet nevnte vann av den første typen er sjøvann og nevnte vann av den andre typen er ferskvann.

13. System for å utføre vedlikehold på en membran som ved normal drift har halvgjennomtrengelige egenskaper basert på trykkretardert osmose (PRO), idet membranen har en høytrykks første side og andre side som har lavt trykk, idet membranen ved sin normale PRO drift er utformet på sin første side til å motta en høytrykkstilførsel av en første type av vann med en konsentrasjon av oppløst(e) substans(er), og på nevnte andre side å motta en lavtrykkstilførsel av nevnte andre type av vann som har en andre og lavere konsentrasjon av oppløst(e) substans(er), karakterisert ved at systemet for å utføre vedlikehold or derved avbryte nevnte normale drift omfatter: en tidsstyrbar første ventil eller pumpe (31; 41; 51; 61; 71; 81; 91) som er koblet mellom et innløp (12) til lavtrykkssiden av membranen (13') og et innløp (11) til høytrykkssiden av membranen (13'), idet nevnte første ventil eller pumpe er betjenbar til selektivt å levere en sats (21) av en andre type av vann (FW) til den første siden av membranen for å endre konsentrasjon av oppløst(e) substans(er) i vann der, for derved å skape en tilbakevaskingsfunksjon med vann av den andre typen (FW) fra den første til den andre siden av membranen trykksatt på den første siden av det høye trykket av vann av den første typen (SW) anvendt på satsen av vann av den andre typen (FW).

14. System som angitt i krav 13, karakterisert ved at en andre styrbar ventil (54) er koblet ved tilførselsinnløpet (11) for vann av den første typen (SW) oppstrøms i forhold til utløpet fra den første ventilen eller pumpen (51) til den første siden, at en tredje styrbar ventil (55) er koblet til utløpet (14) fra den første siden, og at en fjerde styrbar ventil (56) har sitt innløp koblet til utløpet (14) fra den første siden oppstrøms i forhold til den tredje ventilen (55) og sitt utløp koblet til et fritt utløp (19) fra den andre siden.

15. System som angitt i krav 14, karakterisert ved at midler er tilveiebrakt og utformet i en første driftstilstand til å bevirke nevnte andre og tredje ventiler (54; 55) til å lukke og nevnte første og fjerde ventiler (51; 56) til å åpne, og en andre tilstand å lukke nevnte første og fjerde ventiler (51; 56) og åpne nevnte andre og tredje ventiler (54; 55) for derved å bevirke tilbakevaskingsfunksjon å bli utført.

16. System som angitt i krav 13, karakterisert ved at den første ventilen (71; 91) er koblet til nevnte første side av membranen (13') enten direkte eller via et innløp på en trykkveksler (16), at en andre styrbar ventil (74; 94) er koblet, oppstrøms i forhold til trykkveksleren eller oppstrøms i forhold til membranens (13') første side, til innløpet for tilførsel av vann av den første typen (SW) som normalt leveres til den første siden av membranen (13') enten direkte eller via trykkveksleren (16), idet nevnte første ventil (71; 91) er koblet til en leveringsledning for vann av den første type (SW) enten ved et sted mellom den andre ventilen (74; 94) og membranen (13') eller mellom den andre ventilen (74; 94) og innløpet til trykkveksleren (16).

17. System som angitt i krav 13 eller 14, karakterisert ved at nevnte pumpe (31; 41; 61; 81) er utformet til å levere midlertidig nevnte sats av vann av den andre typen (FW) til nevnte første side inn i en strøm av vann av den første typen (SW).

18. System som angitt i krav 13, 14 eller 18, karakterisert ved at tilførsel av vann av den andre typen (FW) til den første siden assisteres ved hjelp av virkningen fra nevnte pumpe (31; 41; 61; 81) og gir et utgangstrykk i vanntilførselen som overskrider nevnte høye trykk av vannet av den første typen.

19. System som angitt i krav 13, 16, 17 eller 18, karakterisert ved dessuten å omfatte en tredje styrbar ventil (44; 84; 95) som er koblet mellom et innløp (11) til den første siden og et innløp (12) til den andre siden av membranen (13'), idet nevnte tredje ventil er styrbar til å introdusere på den andre siden av membranen en strøm av vann av den første typen (SW) inn i strømmen av vann av den andre typen (FW) for å skape en forøkt tilbakevaskingsfunksjon.

20. System som angitt i krav 19, karakterisert ved at satsen av vann av den første typen (SW) som leveres til den andre siden av nevnte tredje styrbare ventil (44; 84; 95) har et leveringstrykk som er likt eller høyere enn nevnte lave trykk, men lavere enn nevnte høye trykk.

21. System som angitt i et hvilket som helst av kravene 13 - 20, karakterisert ved at nevnte høye trykk er i området 4-30 bar, og at nevnte lave trykk er mindre enn 1 bar.

22. System som angitt i krav 21, karakterisert ved at nevnte høye trykk er i området 8-16 bar.

23. System som angitt i et hvilket som helst av kravene 13 - 22, karakterisert ved dessuten å omfatte innsprøytings-utstyr (33; 43; 53; 63; 73; 83; 93) som er utformet til styrbart å innsprøyte et desinfiseringsmiddel (DA) i vannet av den andre typen (FW) oppstrøms i forhold til membranens (13') lavtrykksside for å la desinfiseringsmidlet gå inn i membranen (13') fra lavtrykkssiden derav under en forutbestemt tid under nevnte normal PRO drift av membranen forut for å innføre nevnte sats av vann av den andre typen (FW) til den første siden av membranen for å avbryte den normale driften og påbegynne tilbakevaskingsfunksjonen..

24. System som angitt i et hvilket som helst av kravene 13-23, karakterisert ved dessuten å omfatte et innsprøytingsutstyr (32; 42; 52; 62; 72; 82; 92) som er utformet til på styrbar måte å innsprøyte et desinfiseringsmiddel (DA) inn i satsen av vann av den andre typen (FW) når den leveres til den første siden for å igangsette tilbakevaskingsfunksjonen.

25. System som angitt i et hvilket som helst av kravene 13 - 24, karakterisert ved at nevnte oppløst(e) substans(er) er salt, idet nevnte første type av vann er sjøvann (SW) og nevnte andre type av vann er ferskvann (FW).

26. System som angitt i krav 23 eller 24, karakterisert v e d at nevnte desinfiseringsmiddel (DA) er en kloroppløsning.