利用壓力交換器和供給泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的膜片分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于預(yù)處理液體的方法，其中，供給流借助于膜片裝置被分成滲透流以及滲余流并且所述滲余流的至少一部分通過(guò)擠出裝置作為限定的擠出體積從所述膜片裝置中被引導(dǎo)出。
【背景技術(shù)】
[0002]液體例如可以涉及溶液，在該溶液中溶解或者說(shuō)精細(xì)地分布有物質(zhì)、例如鹽。為了制造大量產(chǎn)品，液體的預(yù)處理是必要的。膜片分離方法尤其是有利的，因?yàn)槠淠軌虿挥眉訜岵⑶掖蠖嘣谀芰糠矫姹葻岬姆蛛x方法更有利。為此，供給流供應(yīng)給膜片模塊，所述供給流被分割成滲余流和滲透流。所述滲余流在分離過(guò)程中被膜片阻擋。滲透流移動(dòng)通過(guò)膜片。
[0003]借助于膜片方法進(jìn)行的分開(kāi)主要已經(jīng)建立在食品技術(shù)、生物技術(shù)以及藥物學(xué)中。根據(jù)所使用的膜片的類型能夠選擇性地分離各種物質(zhì)或者特定的混合物。
[0004]人們根據(jù)分離基于的推動(dòng)的力來(lái)區(qū)別膜片分離方法。本發(fā)明涉及壓力推動(dòng)的過(guò)程。裝置將供給流引導(dǎo)至膜片模塊。在此，該裝置在半滲透性的膜片之前建立了壓力。通過(guò)選擇膜片能夠調(diào)節(jié)被阻擋的物質(zhì)的尺寸。根據(jù)被阻擋的分子的大小，人們?cè)谖V、超濾、納米濾以及反滲透之間進(jìn)行區(qū)別。
[0005]按本發(fā)明的方法以及按本發(fā)明的設(shè)備在執(zhí)行反滲透時(shí)、尤其在海水淡化時(shí)證實(shí)是特別有利的。如果用高于滲透壓力的壓力加載液體，那么水分子擴(kuò)散通過(guò)膜片，而被溶解的鹽被阻擋。由此在所述一個(gè)側(cè)面上鹽溶液被濃縮，其稱作滲余物，而在另一側(cè)面上獲得了無(wú)鹽的飲用水，這稱作滲透物。
[0006]本發(fā)明涉及一種用于預(yù)處理液體的設(shè)備，其中使用擠出裝置用于回收能量。在這種擠出系統(tǒng)中通過(guò)自身封閉的體積輸送液體。在此，壓力從滲余流傳遞到供給流上。這種擠出裝置用在小型到中型的海水淡化設(shè)備中，因?yàn)槠浼词乖谳^小的體積流的情況下也確保了較高的壓力。
[0007]在這種擠出系統(tǒng)中，獲得的滲透流取決于轉(zhuǎn)速以及每轉(zhuǎn)的擠出體積。在這種系統(tǒng)中僅僅通過(guò)高壓部件中的旁通閥或者排出閥實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)率的調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)導(dǎo)致單位的能量消耗的增加。
[0008]DE 10 2011 005 964 Al描述了一種用于預(yù)處理液體的方法，其中栗將供給流引導(dǎo)至膜片單元。在膜片單元中，所述供給流分成滲透流和滲余流。分析單元從過(guò)程數(shù)據(jù)中計(jì)算出最佳的生產(chǎn)率，其中能夠以最小單位的能量需求運(yùn)行所述設(shè)備。
[0009]在EP I 986 766 BI中描述了一種反滲透設(shè)備。擠出栗將所述供給流輸送至膜片單元。在膜片單元之后，滲余物流動(dòng)通過(guò)壓力-回收單元。該壓力-回收單元與馬達(dá)連接，該馬達(dá)又與擠出栗處于連接之中。供給流進(jìn)入到膜片單元中之前的壓力以及滲余流出來(lái)之后的壓力通過(guò)傳感器被測(cè)量。與擠出栗以及壓力-回收單元處于連接之中的馬達(dá)的轉(zhuǎn)速依賴于所述壓力的差被調(diào)節(jié)。生產(chǎn)率的變化僅僅通過(guò)旁通閥或者排出閥實(shí)現(xiàn)。這導(dǎo)致了能量損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的任務(wù)是說(shuō)明一種用于預(yù)處理液體的方法，其在使用擠出系統(tǒng)時(shí)確保了靈活并且能量有效的運(yùn)行。在此，應(yīng)該能夠以盡可能小的能量以及體積方面的損耗來(lái)調(diào)節(jié)最佳的運(yùn)行點(diǎn)。按本發(fā)明的方法應(yīng)該實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，例如成本有效的、節(jié)省能量的或者保護(hù)膜片的運(yùn)行。這包括有效地使用膜片、能量以及例如通過(guò)化學(xué)藥劑進(jìn)行的水前處理。
[0011]該任務(wù)按本發(fā)明通過(guò)以下方法得到解決，即供給流被分割成通過(guò)擠出裝置作為限定的擠出體積供應(yīng)給膜片裝置的部分以及通過(guò)輸送單元供應(yīng)給膜片裝置的部分，其中，通過(guò)改變所述輸送單元的轉(zhuǎn)速與所述擠出裝置的轉(zhuǎn)速的比例改變生產(chǎn)率。軸的轉(zhuǎn)速能夠相互獨(dú)立地改變。
[0012]在按本發(fā)明的設(shè)備中，不僅擠出栗而且輸送單元都分別具有自己的用于驅(qū)動(dòng)的軸。由此，在按本發(fā)明的設(shè)備中相互并聯(lián)地使用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)器用于供應(yīng)所述供給流。所述輸送單元優(yōu)選涉及高壓栗，優(yōu)選離心栗。所述擠出裝置涉及擠出栗，優(yōu)選軸向活塞栗。
[0013]設(shè)備的不同的運(yùn)轉(zhuǎn)模式也實(shí)現(xiàn)了被預(yù)處理的液體的不同的產(chǎn)率(Produkt 1nsraten)。在膜片面保持相同時(shí)能夠通過(guò)以下方法提高滲透流，即提高所述設(shè)備中的壓力。為此，作為輸送單元例如使用轉(zhuǎn)速可變化的擠出栗或離心栗，其在設(shè)備中的壓力升高時(shí)能夠提供升高的體積流。類似地能夠降低所述滲透流，方法是減少所述輸送單元的轉(zhuǎn)速。
[0014]設(shè)備的能量有效的運(yùn)轉(zhuǎn)模式能夠考慮以下情況，例如能夠利用來(lái)自太陽(yáng)能量或者風(fēng)能量中的電流(Strom)，當(dāng)其存在時(shí)。
[0015]所述輸送單元與所述擠出栗并聯(lián)地布置，從而能夠?qū)⑺龉┙o流分割成流動(dòng)通過(guò)所述擠出栗的部分以及流動(dòng)通過(guò)所述輸送單元的部分。
[0016]至少一個(gè)軸與用于改變轉(zhuǎn)速的機(jī)構(gòu)處于連接之中。該機(jī)構(gòu)優(yōu)選涉及電馬達(dá)，其具有變頻器。所述設(shè)備具有被設(shè)立用于改變轉(zhuǎn)速的單元。在此可以涉及分析-和/或控制-和/或調(diào)節(jié)單元。
[0017]通過(guò)具有能夠調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速的輸送單元與擠出栗的并聯(lián)的布置，能夠有針對(duì)性地分開(kāi)兩個(gè)部分流的關(guān)系。借助于由傳感器檢測(cè)的過(guò)程數(shù)據(jù)，設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)能夠被求得并且借助于所述單元能夠被調(diào)節(jié)到最佳的運(yùn)行點(diǎn)上。
[0018]由此能夠以較小的能量和體積方面的損耗調(diào)節(jié)最佳的運(yùn)行點(diǎn)。按本發(fā)明的用于運(yùn)行液體預(yù)處理設(shè)備的方法實(shí)現(xiàn)了不同的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，例如節(jié)省能量的運(yùn)行或保護(hù)膜片的運(yùn)行。
[0019]在本發(fā)明的有利的實(shí)施方式中，通過(guò)改變所述擠出栗的轉(zhuǎn)速與與之并聯(lián)的輸送單元的轉(zhuǎn)速的比例來(lái)改變液體預(yù)處理設(shè)備的生產(chǎn)率。通過(guò)所述輸送單元的轉(zhuǎn)速與與之并聯(lián)的擠出裝置的轉(zhuǎn)速的比例能夠不用更大的能量損耗地調(diào)節(jié)最佳的生產(chǎn)率。
[°02°] 如果實(shí)現(xiàn)了最佳的生產(chǎn)率，那么能夠調(diào)節(jié)所希望的產(chǎn)出量(Ausbringmenge)。在此，所述擠出裝置和并聯(lián)的輸送單元之間的轉(zhuǎn)速的比例保持恒定并且所述轉(zhuǎn)速整體要么增加要么降低。
[0021]在本發(fā)明的特別有利的實(shí)施方式中，以相同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行用于供應(yīng)所述供給流的擠出裝置以及用于從所述滲余流中回收能量的擠出裝置。優(yōu)選由共同的軸裝置驅(qū)動(dòng)兩個(gè)擠出裝置。所述軸裝置與電馬達(dá)處于連接之中，其轉(zhuǎn)速能夠改變。
[0022]在本發(fā)明的有利的變型方案中，至少一個(gè)擠出裝置具有帶有缸的滾筒，其中布置了活塞。在此可以涉及軸向活塞栗和/或軸向活塞馬達(dá)。在該實(shí)施方式中，所述擠出裝置包括斜盤。所述活塞與滑塊連接并且具有指向斜盤的面。所述斜盤是固定的并且負(fù)責(zé)使活塞在所述滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)中占據(jù)不同的位置。在本發(fā)明的特別有利的實(shí)施方式中，供應(yīng)給所述膜片裝置的擠出體積相同地相應(yīng)于從所述膜片裝置中引導(dǎo)出的擠出體積。
[0023]證實(shí)有利的是，兩個(gè)擠出裝置布置在一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中。優(yōu)選在所述擠出裝置之間定位有分配器塊。在此，所述分配器塊形成了中央的構(gòu)件，其分配液體流。為此，所述分配器塊優(yōu)選具有供給流入口和出口以及滲余流入口和出口。驅(qū)動(dòng)所述擠出裝置的電馬達(dá)在該結(jié)構(gòu)的情況下布置在所述結(jié)構(gòu)單元外部，所述結(jié)構(gòu)單元由兩個(gè)擠出裝置以及在中間定位在其之間的分配器塊構(gòu)成。
【附圖說(shuō)明】
[0024]本發(fā)明的另外的特征以及優(yōu)點(diǎn)從根據(jù)附圖對(duì)實(shí)施例進(jìn)行的描述中以及附圖本身中得到。在此示出:
圖1是用于海水淡化的設(shè)備的流程圖，
圖2是擠出裝置的單元的軸向剖面。
【具體實(shí)施方式】
[0025]圖1示出了用于海水淡化的設(shè)備的流程圖。海水作為供給流I供應(yīng)給膜片裝置2。所述膜片裝置2具有半滲透性的膜片3，其將所述供給流I分成滲透流4以及滲余流5。在實(shí)施例中，所述滲透流4涉及飲用水并且所述滲余流5涉及濃縮的海水。
[0026]在所述膜片裝置2中進(jìn)行反滲透(RO-Reverse Osmosis)。在所述膜片裝置中在半滲透性的膜片3之前的壓力高于滲透的壓力。
[0027]所述供給流I的一部分6經(jīng)由擠出裝置7作為限定的擠出體積供應(yīng)給所述膜片裝置
2。所述滲余流5通過(guò)擠出裝置8作為限定的擠出體積從所述膜片裝置2中被引導(dǎo)出。
[0028]按本發(fā)明，所述供給流I被分割，其中，所述供給流I的一部分9通過(guò)輸送單元10供應(yīng)給所述膜片裝置2并且一部分6流動(dòng)通過(guò)所述擠出裝置7。所述輸送單元10在實(shí)施例中涉及高壓栗，其借助于馬達(dá)12通過(guò)軸裝置11進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。所述馬達(dá)12與變頻器13處于連接之中。所述擠出裝置7在實(shí)施例中涉及軸向活塞栗。
[0029]所述供給流I首先流動(dòng)通過(guò)前置栗14并且隨后分成部分流6和部分流9。所述前置栗14通過(guò)馬達(dá)15進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0030]在實(shí)施例中，所述擠出裝置7和所述擠出裝置8經(jīng)由軸裝置16進(jìn)行連接。電馬達(dá)17連接在所述軸裝置16的端部處，所述電馬達(dá)與變頻器18處于連接之中。為了調(diào)節(jié)不同的運(yùn)行狀態(tài)，按本發(fā)明，所述輸送單元10的轉(zhuǎn)速和/或所述擠出裝置7、8的轉(zhuǎn)速被改變。
[0031]通過(guò)改變所述輸送單元10的轉(zhuǎn)速與所述擠出裝置7的轉(zhuǎn)速的比例來(lái)改變生產(chǎn)率。所述生產(chǎn)率是滲透流4與供給流I的比例。
[0032]在實(shí)施例中，所述擠出裝置7、8通過(guò)共同的軸裝置16以相同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行并且通過(guò)所述部分流6供應(yīng)的擠出體積與通過(guò)所述滲余流5引導(dǎo)出的擠出體積是相同的。因此，所述滲透流4相同地相應(yīng)于通過(guò)所述輸送單元10供應(yīng)的部分流9 ο通過(guò)改變所述輸送單元1的轉(zhuǎn)速，由此能夠有針對(duì)性地改變所述滲透流4并且由此改變所述生產(chǎn)率。如果所述轉(zhuǎn)速被提高，那么所述滲透流4提高并且所述生產(chǎn)率升高。如果所述輸送單元10的轉(zhuǎn)速被降低，那么所述滲透流4降低并且所述生產(chǎn)率降低。
[0033]按本發(fā)明，所述設(shè)備具有被設(shè)立用于改變轉(zhuǎn)速的單元19。所述單元19涉及控制-/調(diào)節(jié)_/分析單元，其檢測(cè)信號(hào)并且發(fā)出信號(hào)。所述單元19與所述變頻器13以及所述變頻器18處于連接之中。在所述設(shè)備的作為被填滿的圓示出的部位處布置了傳感器。過(guò)程數(shù)據(jù)通過(guò)所述傳感器被檢測(cè)并且被傳輸?shù)剿鰡卧?9處。所述過(guò)程數(shù)據(jù)涉及所述設(shè)備的不同的部位處的溫度和/或鹽度和/或壓力和/或體積流。由此，例如所述供給流I在分割成兩個(gè)部分流9、6之前的溫度、鹽度、壓力和/或體積流被檢測(cè)。此外，所述供給流I在所述部分流9、6重新聚集之后、在進(jìn)入到所述膜片裝置2中之前的壓力和溫度被檢測(cè)。所述滲透流4的體積流也被測(cè)量。此外，所述滲余流5在進(jìn)入到所述擠出裝置8中之前以及在從所述擠出裝置8出去之后的壓力和溫度被檢測(cè)。所有的過(guò)程數(shù)據(jù)被作為電信號(hào)傳遞到所述單元19處。
[0034]所述單元19從所述過(guò)程數(shù)據(jù)中計(jì)算出當(dāng)前的生產(chǎn)率以及最佳的生產(chǎn)率。此外，所述單元19借助于算法