[发明专利]反渗透系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有至少一个隔膜单元的反渗透系统，该隔膜单元包括入口、渗透出口和浓缩液出口，该反渗透系统连接到入口的高压泵，包括至少一个高压浓缩液连接的压力交换器以及增压泵。

背景技术

反渗透系统服务于例如从盐水或污水，下面组成术语“馈送水”，制饮用水的目的。为该目的，馈送水由高压泵带到相对高压，例如80bar或更高，并供给至隔膜单元的入口。在该隔膜单元中布置半渗透隔膜，该半渗透隔膜保留馈送水的脏物或盐并只允许清洁的水通过，被称为渗透。这会提高在剩下的馈送水中盐和脏物的浓度。具有提高浓度的馈送水，也称为浓缩液，从隔膜单元通过浓缩液出口被排出。但是，该浓缩液仍处于相对高压下，例如60到70bar，从而希望重新获得存储在浓缩液中的能含量。但是，本发明不限于使用水作为流体。

因此，已知将浓缩液出口连接到压力交换器上。在该浓缩液侧，供给该压力交换器处于增加压力下的浓缩液。在另一侧，馈送侧，供给馈送水来由浓缩液增加其压力。压力交换器，例如，由DE 3781148T2，US 5338158，US 5988993，WO 99/17028A1，US 6540487B2或US 7214315B2已知。后面的出版物也提及在反渗透过程中的使用。

但是，压力交换器或压力转换器通常不能传递浓缩液完整的压力到馈送水。隔膜单元在入口和浓缩液出口之间也具有一定的压力下降。为将通过压力交换器被带到较高压力状态的馈送水部分带到隔膜单元最后需要的压力状态，因此需要增压泵。该增压泵必须被驱动，意味着其需要额外能量。该增压泵的控制是有问题的。当增压泵供给太多流体时，可能发生其不仅供给馈送水，也供给浓缩液，从而在隔膜入口侧的浓缩液浓度增加，其再次导致效率的降低。该现象被称为“混合”。通过较高的盐浓度，能量消耗增加。因此，许多系统使用一个或多个流量表来阻止流体的混合。

发明内容

本发明基于保持能量消耗尽可能低的目的。

通过介绍中提及的反渗透系统，该目的通过将增压泵制成为布置在浓缩液出口和压力交换器的高压浓缩液连接之间的容积泵来实现。

容积泵是一种具有正容积的泵，其中传递流体通过封闭容量。换句话说，容积泵每个工作周期具有恒定供给量。工作周期可以是，例如旋转冲程或活塞冲程等。容积泵的实例是活塞泵，齿轮泵，摆线泵，轨道泵，隔膜泵，软管泵，蠕动泵，螺旋泵，主轴泵，离心螺旋泵或叶轮泵。这些实例不覆盖整个范围。容积泵具有已知效率并在速度和泵输出即供给量之间具有足够的线性特性。与其相反，本质上不具有封闭容量的泵在旋转和泵输出之间没有线性的依赖。这样的泵是例如离心泵、喷射泵和涡轮泵。这里，实例也不覆盖整个范围。与离心泵相比，容积泵具有较小的能量消耗。首先，容积泵的使用因此与至今用在反渗透系统中的离心泵相比将节约能量。对于大流量来说，离心泵需要比容积泵基本上更大的速度。当压力交换器安装在同一轴上时，其必须以相同的高速运转。这会导致用来压力交换的时间太短。进一步优势是通过容积泵能够比以前更准确地控制通过压力交换器的流。该流基本是容积泵速度的线性函数。相应地，以简单的方式能够获得，通过压力交换器，浓缩液的压力能够作用在可能最大量的馈送水上。另一方面，也能够避免浓缩液被引导通过压力交换器以及然后再次到达隔膜单元的入口。相应地，实际上能够避免馈送水与浓缩液混合，其对效率有积极的影响。在压力交换器的高压浓缩液连接处的容积泵位置提供一些优势，特别在启动反渗透系统过程中。因此，首先可激活供给泵并向反渗透系统的处在隔膜单元前面的部分填充流体，同时排气。启动高压泵前，具有压力交换器的容积泵可被激活，从而该部分也被排气。空气可以，例如，通过阀被排出到环境中。通过在压力交换器前、流方向上设置容积泵，容积泵中的气穴现象能够减少或甚至被阻止。当最后高压泵被激活时，因此可以假定该系统被完全地排气。

优选地，压力交换器的容量和容积泵的容量互相适配。相应地，对于预定的周期，容积泵准确地提供馈送水量，在该馈送水量上压力交换器能够在相同周期内作用增加的压力。因此，例如可以设置该压力交换器和容积泵具有共同的控制，通过该控制，例如，能够互相依赖地控制容积泵的速度和压力交换器的速度。

在备选实施例中，可将容积泵设置成可变容积泵。可变容积泵在每个旋转或工作周期中具有可调供给量。如果容积泵最初不具有适配于压力交换器容量的供给量，那么该适配可在操作期间进行。