PL211959B1 - Sposób i urządzenie do ciągłego odsalania wody przez odwrotną osmozę - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu i odpowiedniego urządzenia do ciągłego odsalania wody przez odwrotną osmozę, zwłaszcza do odsalania wody morskiej.

Urządzenie tego rodzaju jest opisane przykładowo w publikacji WO 02/41979 A1. W urządzeniu tym słona woda jest wprowadzana pod pierwszym ciśnieniem do urządzenia kompensacji ciśnienia, a stąd jest podawana pod drugim wyższym ciśnieniem do modułu membranowego. W module membranowym jest ona rozdzielana na odsoloną wodę i stężoną słoną wodę. Wyprowadzana stężona słona woda, która jest w przybliżeniu nadal pod drugim ciśnieniem, jest nieprzerwanie wprowadzana znów do urządzenia kompensacji ciśnienia i jest wykorzystywana tam do poddawania słonej wody wprowadzanej do urządzenia kompensacji ciśnienia działaniu w przybliżeniu drugiego ciśnienia i do wprowadzania słonej wody do modułu membranowego. Dokładniej mówiąc, opisane urządzenie kompensacji ciśnienia ma dwa urządzenia tłok-cylinder, które działają w przeciwnej fazie i których tłoki są sztywno połączone ze sobą przez tłoczysko, które jest dodatkowo napędzane.

W instalacjach odsalających tego rodzaju, które działają na zasadzie odwrotnej osmozy, rozdzielanie stężonej słonej wody i odsolonej wody powodowane jest przez tak zwaną membranę o przepływie poprzecznym, usytuowaną w module membranowym. W przypadku takiej membrany doprowadzana słona woda przepływa wzdłuż powierzchni membrany, a jej część przechodzi jako odsolona woda (woda pitna) prostopadle poprzez membranę. Wzajemnie krzyżujące się przepływy wody są również nazywane przepływem krzyżowym. W takim przypadku przepływ po powierzchni membrany spłukuje również niepożądane ciała obce z powierzchni membrany i dzięki temu zapewnia ciągłe oczyszczanie membrany.

Publikacje US 4 187 173 oraz EP 0 018 128 A1 opisują sposób i urządzenie do odsalania wody metodą odwrotnej osmozy, w którym odpowiedni pojemnik kompensacji ciśnienia jest przewidziany zarówno w obwodzie wody zasilającej jak i (w US 4 187 173) w obwodzie koncentratu. Takie pojemniki kompensacji ciśnienia mają konstrukcję z tłumikami pulsacji lub tłumikami różnicy ciśnienia, w których tłok jest przemieszczany w cylindrze i dzieli wnętrze cylindra na dwie komory. W celu wyprowadzenia wody zasilającej, usytuowanej w komorze, do tłoka przykładane jest ciśnienie za pomocą koncentratu wprowadzanego do drugiej komory i za pomocą sprężyny usytuowanej w tej komorze.

Publikacje FR 2 568 321 oraz EP 0 055 981 A1 opisują dalsze urządzenia i sposoby odwrotnej osmozy.

W znanej konstrukcji urządzenia odsalającego, posiadającego dwa urządzenia tłok-cylinder, w chwili przełączania kierunku ruchu tłoków, występuje wystarczająco duże ciśnienie, by nadal przetłaczać wodę przez membranę i dzięki temu wytwarzać odsoloną wodę, stwierdzono jednak, że przepływ krzyżowy zanika w chwili przełączenia kierunku ruchu. Na skutek tego w chwili przełączania membrana nie jest już wystarczająco spłukiwana, co powodować może koncentrowanie się cząsteczek soli na powierzchni membrany, a to może być przyczyną zwiększenia ciśnienia osmotycznego, a zatem ciśnienia roboczego w fazie formowania się skorupy solnej na powierzchni membrany i działanie zostaje trwale przerwane.

Dlatego celem wynalazku w znanych sposobach i urządzeniach do ciągłego odsalania wody przez odwrotną osmozę, które działają z opisanym modułem membranowym, jest zastosowanie środków pozwalających na uniknięcie opisanych problemów.

Cel ten, według wynalazku, osiągnięto poprzez sposób i urządzenie w którym utrzymuje się ciągły przepływ słonej wody wprowadzanej do membranowego modułu po powierzchni membrany za pomocą słonej wody wyprowadzonej ze zbiornika.

Wynalazek oparty jest na spostrzeżeniu, że opisanych problemów, zwłaszcza przerywania działania na skutek zanieczyszczenia powierzchni membrany lub faktycznego uszkodzenia membrany, można uniknąć przez ciągłe utrzymywanie przepływu po membranie za pomocą odpowiednich środków. Według wynalazku zastosowano w tym celu zbiornik, który oddziaływuje na słoną wodę wprowadzaną do modułu membranowego i który, by utrzymać przepływ po membranie, dodatkowo wprowadza wodę, zwłaszcza słoną wodę, do modułu membranowego.

Zgodnie z wynalazkiem, sposób ciągłego odsalania wody przez odwrotną osmozę, zwłaszcza odsalania wody morskiej, według którego słoną wodę wprowadza się pod pierwszym ciśnieniem do urządzenia kompensacji ciśnienia, posiadającego urządzenie tłok-cylinder, słoną wodę wprowadza się nieprzerwanie z urządzenia kompensacji ciśnienia pod drugim zwiększonym ciśnieniem do membranowego modułu i rozdziela w nim za pomocą membrany na odsoloną wodę i stężoną słoną wodę,

PL 211 959 B1 a stężoną słoną wodę wyprowadzaną z modułu membranowego nieprzerwanie wprowadza się pod, w przybliżeniu, drugim ciśnieniem do urządzenia kompensacji ciśnienia i wykorzystuje się tam do oddziaływania tym ciśnieniem na słoną wodę wprowadzaną do urządzenia kompensacji ciśnienia i do wprowadzania słonej wody do membranowego modułu oraz utrzymuje się ciągły przepływ słonej wody wprowadzanej do membranowego modułu po powierzchni membrany za pomocą słonej wody wyprowadzonej ze zbiornika, charakteryzuje się tym, że stężoną słoną wodę z wyjścia słonej wody modułu membranowego dostarcza się do komory wylotowej zbiornika tłokowego od tylnej strony tłoka, słoną wodę o ciśnieniu wyższym niż drugie ciśnienie ze zbiornika ciśnieniowego dostarcza się do komory ciśnieniowej przy tylnej części tłoka zbiornika tłokowego, na słoną wodę w komorze wlotowej zbiornika tłokowego połączonej z modułem membranowym wywiera się ciśnienie wynikające z sumy sił oddziaływania ciśnienia wody słonej w komorze ciśnieniowej i ciśnienia stężonej wody słonej w wylotowej komorze, przy czym stosunek powierzchni tłoka w komorze ciśnieniowej i powierzchni tłoka w komorze wylotowej oraz wartość ciśnienia w zbiorniku ciśnieniowym są tak dobrane, aby w określonych chwilach w komorze wlotowej wytwarzane było ciśnienie większe niż drugie ciśnienie słonej wody wypływającej z urządzenia kompensacji ciśnienia.

Wtedy, gdy urządzenie kompensacji ciśnienia ma dwa urządzenia tłok-cylinder, które działają w przeciwnej fazie, wodę ze zbiornika tłoczy się korzystnie do membranowego modułu przy zmianie kierunku ruchu tłoków.

W korzystnej realizacji wynalazku, ciśnienie w zbiorniku ciśnieniowym jest co najmniej dwukrotnie większe niż drugie ciśnienie.

Według wynalazku urządzenie do ciągłego odsalania wody przez odwrotną osmozę, zwłaszcza odsalania wody morskiej, zawierające zasilającą pompę do wprowadzania słonej wody pod pierwszym ciśnieniem do urządzenia kompensacji ciśnienia, membranowy moduł do rozdzielania słonej wody na odsoloną wodę i stężoną słoną wodę oraz urządzenie kompensacji ciśnienia, posiadające urządzenie tłok-cylinder, do ciągłego doprowadzania słonej wody pod drugim zwiększonym ciśnieniem do modułu membranowego i do wyprowadzania stężonej słonej wody oraz zawiera zbiornik do utrzymywania ciągłego przepływu słonej wody wprowadzanej do membranowego modułu po powierzchni membrany przez wyprowadzanie wody ze zbiornika do membranowego modułu znamienne tym, że zbiornik ma zbiornik tłokowy z tłokiem, przy czym przednia strona tłoka zbiornika tłokowego ma wlotową komorę dołączoną do wylotu słonej wody z urządzenia kompensacji ciśnienia oraz do wlotu membranowego modułu, a tylna strona tłoka zbiornika tłokowego ma wylotową komorę dołączoną do wylotu stężonej słonej wody z membranowego modułu i ciśnieniową komorę dołączoną do ciśnieniowego zbiornika, zaś powierzchnia tłoka w ciśnieniowej komorze jest mniejsza niż powierzchnia tłoka w komorze wlotowej.

Korzystnie urządzenie kompensacji ciśnienia ma dwa urządzenia tłok-cylinder, których tłoki są połączone tłoczyskiem, a ponadto zbiornik jest przystosowany do przekazywania wody do membranowego modułu przy zmianie kierunku ruchu tłoków.

Najkorzystniej powierzchnia tłoka w ciśnieniowej komorze wynosi w przybliżeniu jedną czwartą powierzchni całkowitej tylnej strony tłoka, a powierzchnia tłoka w komorze wynosi trzy czwarte pola powierzchni całkowitej tylnej strony tłoka.

Jak wspomniano wyżej, według wynalazku zastosowano urządzenie tłok-cylinder, którego tłok dzieli wnętrze cylindra na trzy komory, przy czym słona woda wypływająca z urządzenia kompensacji ciśnienia jest usytuowana w komorze wlotowej, stężona słona woda wypływająca z urządzenia membranowego jest usytuowana w komorze wylotowej, a środek magazynowany w zbiorniku ciśnieniowym, np. również woda lub płyn hydrauliczny, istnieje pod wysokim ciśnieniem w komorze ciśnieniowej. W związku z tym pożądane utrzymywanie przepływu przez wyprowadzanie wody ze zbiornika korzystnie jest samoczynne. Możliwe jest jednak również zastosowanie odpowiedniego urządzenia do sterowania urządzenia tłok-cylinder, aby spowodować pożądane wspomaganie ciśnieniowe.

Korzystnie przewidziano, że np. podczas przełączania w przypadku znanego urządzenia z dwoma urządzeniami tłok-cylinder spadek ciśnienia lub zmniejszenie natężenia przepływu jest kompensowane, aby utrzymywać ciągły przepływ po membranie. Przykładowo mogą być zastosowane odpowiednie czujniki do mierzenia zmniejszenia natężenia przepływu po membranie.

Według wynalazku korzystnie stosuje się dwa urządzenia tłok-cylinder, które pracują w przeciwnej fazie, jak to jest znane z publikacji WO 02/41979 A1. Dzięki zastosowaniu zbiornika zapewnione jest, że po zmianie kierunku ruchu tłoków, to znaczy zwłaszcza w chwili, gdy tłoki są nieruchome,

PL 211 959 B1 na słoną wodę wywierane jest ciśnienie wspomagające. Zatem zwłaszcza w chwili przełączania ewentualny spadek ciśnienia jest kompensowany i utrzymywany jest przepływ po membranie.

W korzystnej realizacji wynalazku, ciśnienie do wyprowadzania wody ze zbiornika wytwarza się przez połączenie w przybliżeniu drugiego ciśnienia stężonej słonej wody wyprowadzanej z membranowego modułu i wspomagającego ciśnienia z ciśnieniowego zbiornika. W tym przypadku ciśnienie potrzebne do wyprowadzania wody ze zbiornika jest wytwarzane z jednej strony z ciśnienia stężonej słonej wody wyprowadzanej z modułu membranowego, a w dodatku z ciśnienia magazynowanego w zbiorniku ciśnieniowym, przy czym wynikowe ciśnienie całkowite musi oczywiście być większe, w razie potrzeby niż ciśnienie słonej wody wypływającej z urządzenia kompensacji ciśnienia.

Korzystna realizacja ciśnieniowego urządzenia wspomagającego przewiduje, że zbiornik ma tłokowy zbiornik z tłokiem, przy czym przednia strona tłoka ma wlotową komorę dołączoną do wylotu słonej wody z urządzenia kompensacji ciśnienia oraz do wlotu membranowego modułu, a tylna strona tłoka ma wylotową komorę dołączoną do wylotu stężonej słonej wody z membranowego modułu i ciśnieniową komorę dołączoną do ciśnieniowego zbiornika, a ponadto wartości pola powierzchni tylnej strony tłoka i ciśnienia ciśnieniowego zbiornika są tak dobrane, że w określonych chwilach w komorze wlotowej wytwarzane jest ciśnienie, które jest większe niż drugie ciśnienie słonej wody wypływającej z urządzenia kompensacji ciśnienia. Przewidziano zatem, że urządzenie tłok-cylinder posiada tłok, który dzieli wnętrze cylindra na trzy komory, przy czym słona woda wypływająca z urządzenia kompensacji ciśnienia, zawarta jest w komorze wlotowej, stężona słona woda, wypływająca z urządzenia membranowego, jest zawarta w wylotowej komorze, a medium magazynowane w zbiorniku ciśnieniowym, na przykład również woda lub płyn hydrauliczny, zawarty jest pod wysokim ciśnieniem w komorze ciśnieniowej. W związku z tym pożądane utrzymywanie przepływu przez wyprowadzanie wody ze zbiornika korzystnie odbywa się automatycznie. Możliwe jest jednak również zastosowanie odpowiedniego urządzenia sterującego do sterowania urządzenia tłok-cylinder w celu osiągnięcia żądanego wspomagania ciśnieniowego.

Według korzystnego wykonania urządzenia tłok-cylinder, konstrukcja tłoka jest taka, że ciśnienie otrzymywane w ciśnieniowej komorze działa w przybliżeniu na jedną czwartą pola powierzchni tylnej strony tłoka, a ciśnienie otrzymywane w wylotowej komorze działa w przybliżeniu na trzy czwarte pola powierzchni tylnej strony tłoka.

Wynalazek w przykładzie wykonania jest opisany dokładniej poniżej i pokazany na rysunku, na którym:

figura 1 przedstawia schemat blokowy układu urządzenia, a figura 2 przedstawia schemat urządzenia według wynalazku.

Jak przedstawiono na fig. 1 zasilająca pompa 1 doprowadza słoną wodę 10 do urządzenia 2 kompensacji ciśnienia pod pierwszym ciśnieniem p1. Ta sama słona woda 11, która jest jednak teraz poddana wysokiemu roboczemu ciśnieniu p2, przechodzi z urządzenia 2 kompensacji ciśnienia do membranowego modułu 3. Tu część słonej wody 11 przechodzi przez membranę 6, która korzystnie ma postać membrany przepływowej, np. 25% słonej wody 11 jest przez to odsalane i odprowadzane w postaci odsolonej wody 12. Pozostała część słonej wody 11, np. 75%, nie może przejść przez membranę 6, ale przepływa wzdłuż powierzchni membrany 6 do łączącego przewodu 5, którym jest odprowadzana z membranowego modułu 3 jako stężona słona woda 13. Ta stężona słona woda 13, która w tym przypadku ma jeszcze wysokie ciśnienie, w przybliżeniu odpowiadające ciśnieniu p2, ale nieco niższe, podawana jest z powrotem do urządzenia 2 kompensacji ciśnienia. To wysokie ciśnienie p2 jest tu wykorzystywane w sposób, który zostanie jeszcze opisany szczegółowo poniżej, aby oddziaływać ciśnieniem na słoną wodę wprowadzaną do urządzenia 2 kompensacji ciśnienia i podawać ją do wlotu membranowego modułu 3. Równocześnie ciśnienie to jest wykorzystywane w urządzeniu kompensacji ciśnienia do ostatecznego wyprowadzenia zawartej w nim skoncentrowanej stężonej słonej wody 14 poprzez odprowadzający przewód 4 oraz do podawania niestężonej słonej wody 10 do urządzenia 2 kompensacji ciśnienia. Wszystkie opisane procedury przebiegają w tym przypadku równocześnie i w sposób ciągły tak, że nie jest potrzebna pompa wysokociśnieniowa, by następnie wytwarzać wysokie ciśnienie robocze i odsoloną woda 12 jest nieprzerwanie dostępna.

Jak opisano powyżej, zwłaszcza przy stosowaniu membrany 6 z przepływem krzyżowym konieczne jest ciągłe utrzymywanie przepływu słonej wody po powierzchni membrany w warunkach równomiernego wysokiego ciśnienia, ponieważ w przeciwnym razie cząsteczki soli mogą osadzać się na powierzchni membrany i mogą powodować uszkodzenie membrany lub przerwanie działania systemu.

Jednakże w różnych okolicznościach ciśnienie p2 wody morskiej wyprowadzanej z urządzenia 2

PL 211 959 B1 kompensacji ciśnienia może na krótki czas maleć tak silnie, że przepływ po powierzchni membrany zostanie zmniejszony lub nawet przerwany. Odsalanie będzie wtedy wprawdzie nadal przeprowadzane, jednakże membrana może zostać uszkodzona, ponieważ stężona słona woda 13 nie będzie mogła spływać z membranowego modułu 3. Aby w takiej sytuacji utrzymywać ciśnienie p2 i przepływ, przewidziano według wynalazku zbiornik 15, który w takich sytuacjach dostarcza dodatkową wodę do membranowego modułu 3 i zapewnia utrzymane wysokiego ciśnienia roboczego p2, oraz przepływu po powierzchni membrany.

Figura 2 przedstawia przykład konkretnej konfiguracji urządzenia według wynalazku. Ma ono dwa identyczne urządzenia 401,402 tłok-cylinder, z dwoma usytuowanymi naprzeciw siebie cylindrami, z których każdy ma odpowiednią wlotową komorę 201, 202 do przyjmowania słonej wody i odpowiednią wylotową komorę 101, 102 do przyjmowania stężonej słonej wody 13. W każdym z tych urządzeń 401, 402 tłok-cylinder jest usytuowany odpowiedni specjalny tłok 301, 302, który dzieli wnętrze cylindra na wymienione wyżej komory i który na rysunku jest przemieszczany w kierunku poziomym w urządzeniu tłok-cylinder.

Z zasilającej pompy 1 odpowiedni przewód zasilający z (biernym) zaworem zwrotnym 7 prowadzi do wlotowych komór 201,202. Te zwrotne zawory 7 w każdym przypadku mają taką konfigurację, że są one otwarte i umożliwiają przepływ, gdy ciśnienie w przewodzie zasilającym jest większe niż ciśnienie we wlotowych komorach 201,202. Porównywalne zawory zwrotne 8, które jednak mają inny kierunek przepływu, są umieszczone w przewodach zasilających, prowadzących od wlotowych komór 201,202 do membranowego modułu 3.

W zasilających przewodach 5, prowadzących od membranowego modułu 3 do wylotowych komór 101, 102 oraz w odprowadzających przewodach 4, prowadzących z wylotowych komór 101, 102, umieszczone są natomiast aktywnie przełączane główne zawory V3, V6 i V1, V4. Zasilający przepływ stężonej słonej wody 13 z membranowego modułu 3 i odprowadzający przepływ stężonej słonej wody 14 z urządzenia 2 kompensacji ciśnienia mogą być odpowiednio kontrolowane za pomocą wymienionych wyżej zaworów głównych.

Tłoki 301, 302 są trwale połączone ze sobą za pomocą tłoczyska 30. Zębniki 40, które przykładowo mogą być napędzane przekładniowymi silnikami elektrycznymi, i które są sprzężone z uzębieniem umieszczonym na tłoczysku 30, mogą napędzać tłoczysko 30, a za jego pomocą tłoki 301,302, by kompensować spadki ciśnienia.

Tłoki są umieszczone tak, że działają one w przeciwnej fazie. Jeśli zatem jeden tłok jest usytuowany w położeniu, w którym objętość wlotowej komory 202 jest maksymalna, a objętość wylotowej komory 102 jest minimalna, wówczas drugi tłok jest dołączony poprzez tłoczysko 30 w takim położeniu, że objętość wlotowej komory 201 jest minimalna, a objętość wylotowej komory 101 jest maksymalna (patrz fig. 2). W takiej sytuacji wlotowa komora 202 jest napełniana wodą, a wylotowa komora 101 jest napełniana stężoną słoną wodą. Zawory V1 V3, V4 i V6, które są przedstawione tu jako łączniki, są sterowane tak, że zawory V3 i V4 są teraz zamknięte, natomiast zawory V1 i V6 są otwarte.

W takim połączeniu otworzenie zaworu oznacza utworzenie połączenia przepływowego, by umożliwić przepływ, a w tym celu zawór jest otwierany jedynie mechanicznie. Podobnie zamknięcie zaworu oznacza przerwanie połączenia przepływowego, aby uniemożliwić przepływ, a w tym celu zawór jest zamykany czysto mechanicznie.

Kiedy główny zawór V1 jest otwarty, ciśnienie stężonej słonej wody w wylotowej komorze 101 maleje. Przy otworzeniu głównego zaworu V6 wylotowa komora 102 jest poddawana działaniu ciśnienia, np. około 6,5 MPa (65 bar), i stężona słona woda dopływa do tej komory. Równocześnie słona woda z wlotowej komory 202 jest przetłaczana do membranowego modułu 3 przez tłok podlegający działaniu ciśnienia.

Ponieważ tłoki są umieszczone tak, że pracują w przeciwnej fazie, wprowadzenie koncentratu pod ciśnieniem, np. 6,5 MPa (65 bar), do wylotowej komory 102 za pomocą tłoczyska 30 powoduje ruch drugiego tłoka 301, na skutek czego opróżnia się pozbawiona ciśnienia wylotowa komora 101. Równocześnie we wlotowej komorze 201 powstaje podciśnienie, które zasysa słoną wodę i napełnia tę komorę.

Kiedy wylotowa komora 102 jest napełniona, zawory główne są odpowiednio sterowane i odbywa się przeciwna procedura.

Ponieważ moduł membranowy korzystnie działa przy ciśnieniu około 7 MPa (70 bar) w celu zapewnienia wystarczająco wysokiego poziomu świeżej wody, a spadek ciśnienia na membranie wynosi co najwyżej 0,5-1 MPa (5-10 bar), przy przewodzie 5 z koncentratem z membranowego modułu 3

PL 211 959 B1 nadal występuje jeszcze wspomniane powyżej ciśnienie stężonej słonej wody co najmniej 6,5 MPa (65 bar).

Aby utrzymywać przepływ wody wzdłuż powierzchni membrany 6 podczas przełączania kierunku ruchu tłoków 301, 302, zwłaszcza w chwili, gdy tłoki 301, 302 są zatrzymane, według wynalazku przewidziano dodatkowe urządzenie tłok-cylinder, zwane dalej zbiornikiem tłokowym 403. Ma ono trzy komory, mianowicie komorę wody zasilającej (komorę wlotową) 203, która jest dołączona do zasilającego przewodu słonej wody 11, komorę 103 koncentratu (komorę wylotową), dołączoną do przewodu 5 z koncentratem i ciśnieniową komorę 503. W konstrukcji tej ciśnieniowa komora 503 jest połączona z jednej strony poprzez czynnym zaworem V7 z zasilającym przewodem słonej wody 1, a z drugiej strony bezpośrednio z zbiornikiem ciśnieniowym 20, korzystnie zbiornikiem elastycznym. Podczas działania zawór V7 jest zawsze zamknięty i służy tylko do umożliwienia napełniania obwodu zawierającego ciśnieniową komorę 503 i zbiornik ciśnieniowy 20 z powrotem sprężonym płynem, np. płynem hydraulicznym, po przerwaniu działania, i aby przywrócić żądane wysokie ciśnienie w zbiorniku ciśnieniowym 20.

Jeżeli skuteczne pole powierzchni tłoka 303 w komorze 103 koncentratu wynosi w przybliżeniu 3/4 pola powierzchni tłoka w komorze 203 wody zasilającej, a pole powierzchni tłoka w ciśnieniowej komorze 503 wynosi w przybliżeniu jedną czwartą tego pola powierzchni, wówczas rozkłady ciśnienia są następujące. Komora 203 wody zasilającej podlega ciśnieniu około 7 MPa (70 bar) podczas działania. Powoduje to ciśnienie do 28 MPa (280 bar) w obwodzie zawierającym ciśnieniową komorę 503 i zbiornik ciśnieniowy 20. Jednakże podczas pracy wartość ta nie jest osiągana. Ciśnienie robocze w tym obszarze wynosi 20-21 MPa (200-210 bar).

Podczas przełączania kierunku ruchu tłoków 301,302 ciśnienie około 7 MPa (70 bar) działa na tłok 303 z komory 203 wody zasilającej. Ciśnienie w zbiorniku ciśnieniowym 20 wynosi tylko 16 MPa (160 bar). Ze względu na mniejsze pole powierzchni tłoka w ciśnieniowej komorze 503 działające ciśnienie wynosi w przybliżeniu 160/4, czyli około MPa (40 bar). Ciśnienie w obwodzie koncentratu, czyli ciśnienie stężonej słonej wody 13 wyprowadzanej z membranowego modułu 3, wynosi w przybliżeniu 6,8 MPa (68 bar). To ciśnienie działa na pole powierzchni, które obejmuje trzy czwarte powierzchni tłoka. W konsekwencji działa tu ciśnienie w przybliżeniu 5,1 MPa (51 bar). Te dwa ciśnienia działają w tym samym kierunku, a zatem dodają się, dając w sumie około 9,1 MPa (91 bar). Tylko około 7 MPa (70 bar) w komorze 203 wody zasilającej działa przeciwko temu wynikowemu ciśnieniu. Istnieje zatem wystarczająco duże ciśnienie, by popychać tłok 303 do dołu do przedstawionego położenia, a zatem utrzymywać przepływ po membranie 6.

Nawet jeśli brać tylko za podstawę dla ciśnienie tylko dla obwodu koncentratu ciśnienie około 6 MPa (60 bar), nadal wymusza to 4,5 MPa (45 bar) w komorze 103 koncentratu. Nawet jeśli ciśnienie w zbiorniku ciśnieniowym 20 wynosi tylko 12 MPa (120 bar), daje to dalsze 3 MPa (30 bar), tak że jest jeszcze całkowite ciśnienie 7,5 MPa (75 bar), co umożliwia utrzymanie przepływu po membranie 6.

Zbiornik tłokowy 403 może być sterowany tak, że tylko w przypadku spadku ciśnienia w obwodzie łączącym pomiędzy wlotowymi komorami 201, 202 a membranowym modułem 3 albo przy zmniejszeniu natężenia przepływu po membranie 6 wywierane jest dodatkowe ciśnienie na ten obwód łączący. W tym celu możliwe jest zastosowanie np. odpowiednich czujników, które wykrywają taki spadek ciśnienia lub zmniejszenie natężenia przepływu i wyzwalają odpowiednią procedurę sterowania ciśnienia. Możliwe jest również zastosowanie zaworów, które są odpowiednio sterowane w tym celu w przewodzie 5 z koncentratem pomiędzy membranowym modułem 3 a zbiornikiem tłokowym 403 tłok-cylinder. Zawory te w razie potrzeby zostają otworzone, aby spowodować opisany ruch tłoka 303 w kierunku do dołu przez wprowadzenie ciśnienia w komorę 103 koncentratu. Jeżeli natomiast takie ciśnienie pomocnicze nie jest potrzebne, zawór ten może być również z powrotem zamykany tak, że ze względu na większe ciśnienie w komorze 203 wody zasilającej w stosunku do ciśnieniowej komory 503 tłok 303 jest przemieszczany z powrotem do góry, a zatem pozostaje faktycznie w położeniu gotowości.

Jednakże w przypadku zbiornika tłokowego 403 według wynalazku sterowanie takie można pominąć, ponieważ możliwe jest automatyczne ustawianie podanych wartości ciśnienia podczas działania i żądany efekt jest uzyskiwany przez oddzielne sterowanie. Z jednej strony woda zasilająca może wtedy przepływać z komory 203 wody zasilającej, a z drugiej strony koncentrat może wypływać z membranowego modułu 3 do komory 103, tak że utrzymany jest przepływ po membranie 6. Ponadto, można dodatkowo zastosować pomocnicze lub bocznikowe zawory równoległe do opisanych głównych zaworów V1, V3, V4, V6, aby zmniejszyć obciążenie tych głównych zaworów i przez to

PL 211 959 B1 przedłużyć ich żywotność. Ponadto możliwe jest też zastosowanie jednego lub wielu urządzeń ograniczających natężenie przepływu, które są przeznaczone do zapobiegania gwałtownej kompensacji ciśnienia, ponieważ ograniczają one maksymalne natężenie przepływu, a zatem przyczyniają się do stopniowej kompensacji ciśnienia i powolnych zmian ciśnienia zamiast gwałtownych wahań ciśnienia. Elementy tego rodzaju i dalsze elementy są opisane i przedstawione w wymienionej wyżej publikacji WO 02/41979 A1, na którą niniejsze zgłoszenie powołuje się, i która jest uważana za zawartą w tym zgłoszeniu. Podstawowy tryb działania takiego urządzenia z dwoma urządzeniami tłok-cylinder jest również omówiony szczegółowo tu i niniejsze zgłoszenie powołuje się na ten opis.

Wynalazek można również stosować w odniesieniu do urządzeń o innej konfiguracji, przeznaczonych do odsalania wody metodą odwrotnej osmozy, które przykładowo zamiast przedstawionych dwóch urządzeń tłok-cylinder mają inną liczbę takich urządzeń, np. jedno lub trzy urządzenia tłokcylinder. W zasadzie mogą one również mieć inną konfigurację. Konfiguracja zbiornika w postaci urządzenia tłok-cylinder z trzema komorami, jak pokazano na fig. 2, nie jest też bezwzględnie konieczna, ale zbiornik taki może mieć również inną naturę.

Claims (6)

1. Sposób ciągłego odsalania wody przez odwrotną osmozę, zwłaszcza odsalania wody morskiej, według którego słoną wodę wprowadza się pod pierwszym ciśnieniem do urządzenia kompensacji ciśnienia, posiadającego urządzenie tłok-cylinder, słoną wodę wprowadza się nieprzerwanie z urządzenia kompensacji ciśnienia pod drugim zwiększonym ciśnieniem do membranowego modułu i rozdziela w nim za pomocą membrany na odsoloną wodę i stężoną słoną wodę, a stężoną słoną wodę wyprowadzaną z modułu membranowego nieprzerwanie wprowadza się pod drugim w przybliżeniu ciśnieniem do urządzenia kompensacji ciśnienia i wykorzystuje się tam do oddziaływania tym ciśnieniem na słoną wodę wprowadzaną do urządzenia kompensacji ciśnienia i do wprowadzania słonej wody do membranowego modułu oraz utrzymuje się ciągły przepływ słonej wody wprowadzanej do membranowego modułu po powierzchni membrany za pomocą słonej wody wyprowadzonej ze zbiornika, znamienny tym, że stężoną słoną wodę (13) z wyjścia słonej wody modułu membranowego (3) dostarcza się do komory wylotowej (103) zbiornika tłokowego (403) od tylnej strony tłoka (303), słoną wodę o ciśnieniu wyższym niż drugie ciśnienie (p2) ze zbiornika ciśnieniowego (20) dostarcza się do komory ciśnieniowej (503) przy tylnej części tłoka (303) zbiornika tłokowego (403), na słoną wodę w komorze wlotowej (203) zbiornika tłokowego (403) połączonej z modułem membranowym (3) wywiera się ciśnienie wynikające z sumy sił oddziaływania ciśnienia wody słonej w komorze ciśnieniowej (503) i ciśnienia stężonej wody słonej (13) w wylotowej komorze (103), przy czym stosunek powierzchni tłoka w komorze ciśnieniowej (503) i powierzchni tłoka w komorze wylotowej (103) oraz wartość ciśnienia w zbiorniku ciśnieniowym (20) są tak dobrane, aby w określonych chwilach w komorze wlotowej (203) wytwarzane było ciśnienie większe niż drugie ciśnienie (p2) słonej wody (11) wypływającej z urządzenia kompensacji ciśnienia (2).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wtedy, gdy urządzenie kompensacji ciśnienia (2) ma dwa urządzenia (401, 402) tłok-cylinder, które działają w przeciwnej fazie, wodę ze zbiornika (15; 403; 20) tłoczy się do membranowego modułu (3) przy zmianie kierunku ruchu tłoków (301,302).

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciśnienie w zbiorniku ciśnieniowym (20) jest co najmniej dwukrotnie większe niż drugie ciśnienie (p2).

4. Urządzenie do ciągłego odsalania wody przez odwrotną osmozę, zwłaszcza odsalania wody morskiej, zawierające zasilającą pompę do wprowadzania słonej wody pod pierwszym ciśnieniem do urządzenia kompensacji ciśnienia, membranowy moduł do rozdzielania słonej wody na odsoloną wodę i stężoną słoną wodę oraz urządzenie kompensacji ciśnienia, posiadające urządzenie tłok-cylinder, do ciągłego doprowadzania słonej wody pod drugim zwiększonym ciśnieniem do modułu membranowego i do wyprowadzania stężonej słonej wody oraz zawiera zbiornik do utrzymywania ciągłego przepływu słonej wody wprowadzanej do membranowego modułu po powierzchni membrany przez wyprowadzanie wody ze zbiornika do membranowego modułu, znamienne tym, że zbiornik (15; 403; 20) ma zbiornik tłokowy (403) z tłokiem (303). przy czym przednia strona tłoka zbiornika tłokowego (403) ma wlotową komorę (203) dołączoną do wylotu słonej wody z urządzenia kompensacji ciśnienia (2) oraz do wlotu membranowego modułu (3), a tylna strona tłoka (303) zbiornika tłokowego (403) ma wylotową komorę (103) dołączoną do wylotu stężonej słonej wody (13) z membranowego

PL 211 959 B1 modułu (3) i ciśnieniową komorę (503) dołączoną do zbiornika ciśnieniowego (20), zaś powierzchnia tłoka w ciśnieniowej komorze (503) jest mniejsza niż powierzchnia tłoka w komorze wlotowej (203).

5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że urządzenie kompensacji ciśnienia (2) ma dwa urządzenia (401, 402) tłok-cylinder, których tłoki (301, 302) są połączone tłoczyskiem (30), a ponadto zbiornik (15; 403; 20) jest przystosowany do przekazywania wody do membranowego modułu (3) przy zmianie kierunku ruchu tłoków (301,302).

6. Urządzenie według zastrz. 4 albo 5, znamienne tym, że powierzchnia tłoka (303) w ciśnieniowej komorze (503) wynosi w przybliżeniu jedną czwartą powierzchni całkowitej tylnej strony tłoka, a powierzchnia tłoka w komorze (103) wynosi trzy czwarte pola powierzchni całkowitej tylnej strony