利用压力交换器和供给泵的转速调节的膜片分离方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于预处理液体的方法，其中，供给流借助于膜片装置被分成渗透流以及渗余流并且所述渗余流的至少一部分通过挤出装置作为限定的挤出体积从所述膜片装置中被引导出。
【背景技术】
[0002]液体例如可以涉及溶液，在该溶液中溶解或者说精细地分布有物质、例如盐。为了制造大量产品，液体的预处理是必要的。膜片分离方法尤其是有利的，因为其能够不用加热并且大多在能量方面比热的分离方法更有利。为此，供给流供应给膜片模块，所述供给流被分割成渗余流和渗透流。所述渗余流在分离过程中被膜片阻挡。渗透流移动通过膜片。
[0003]借助于膜片方法进行的分开主要已经建立在食品技术、生物技术以及药物学中。根据所使用的膜片的类型能够选择性地分离各种物质或者特定的混合物。
[0004]人们根据分离基于的推动的力来区别膜片分离方法。本发明涉及压力推动的过程。装置将供给流引导至膜片模块。在此，该装置在半渗透性的膜片之前建立了压力。通过选择膜片能够调节被阻挡的物质的尺寸。根据被阻挡的分子的大小，人们在微滤、超滤、纳米滤以及反渗透之间进行区别。
[0005]按本发明的方法以及按本发明的设备在执行反渗透时、尤其在海水淡化时证实是特别有利的。如果用高于渗透压力的压力加载液体，那么水分子扩散通过膜片，而被溶解的盐被阻挡。由此在所述一个侧面上盐溶液被浓缩，其称作渗余物，而在另一侧面上获得了无盐的饮用水，这称作渗透物。
[0006]本发明涉及一种用于预处理液体的设备，其中使用挤出装置用于回收能量。在这种挤出系统中通过自身封闭的体积输送液体。在此，压力从渗余流传递到供给流上。这种挤出装置用在小型到中型的海水淡化设备中，因为其即使在较小的体积流的情况下也确保了较高的压力。
[0007]在这种挤出系统中，获得的渗透流取决于转速以及每转的挤出体积。在这种系统中仅仅通过高压部件中的旁通阀或者排出阀实现生产率的调节。这种调节导致单位的能量消耗的增加。
[0008]DE 10 2011 005 964 Al描述了一种用于预处理液体的方法，其中栗将供给流引导至膜片单元。在膜片单元中，所述供给流分成渗透流和渗余流。分析单元从过程数据中计算出最佳的生产率，其中能够以最小单位的能量需求运行所述设备。
[0009]在EP I 986 766 BI中描述了一种反渗透设备。挤出栗将所述供给流输送至膜片单元。在膜片单元之后，渗余物流动通过压力-回收单元。该压力-回收单元与马达连接，该马达又与挤出栗处于连接之中。供给流进入到膜片单元中之前的压力以及渗余流出来之后的压力通过传感器被测量。与挤出栗以及压力-回收单元处于连接之中的马达的转速依赖于所述压力的差被调节。生产率的变化仅仅通过旁通阀或者排出阀实现。这导致了能量损耗。
【发明内容】
[0010]本发明的任务是说明一种用于预处理液体的方法，其在使用挤出系统时确保了灵活并且能量有效的运行。在此，应该能够以尽可能小的能量以及体积方面的损耗来调节最佳的运行点。按本发明的方法应该实现不同的运转模式，例如成本有效的、节省能量的或者保护膜片的运行。这包括有效地使用膜片、能量以及例如通过化学药剂进行的水前处理。
[0011]该任务按本发明通过以下方法得到解决，即供给流被分割成通过挤出装置作为限定的挤出体积供应给膜片装置的部分以及通过输送单元供应给膜片装置的部分，其中，通过改变所述输送单元的转速与所述挤出装置的转速的比例改变生产率。轴的转速能够相互独立地改变。
[0012]在按本发明的设备中，不仅挤出栗而且输送单元都分别具有自己的用于驱动的轴。由此，在按本发明的设备中相互并联地使用两个旋转机器用于供应所述供给流。所述输送单元优选涉及高压栗，优选离心栗。所述挤出装置涉及挤出栗，优选轴向活塞栗。
[0013]设备的不同的运转模式也实现了被预处理的液体的不同的产率(Produkt 1nsraten)。在膜片面保持相同时能够通过以下方法提高渗透流，即提高所述设备中的压力。为此，作为输送单元例如使用转速可变化的挤出栗或离心栗，其在设备中的压力升高时能够提供升高的体积流。类似地能够降低所述渗透流，方法是减少所述输送单元的转速。
[0014]设备的能量有效的运转模式能够考虑以下情况，例如能够利用来自太阳能量或者风能量中的电流(Strom)，当其存在时。
[0015]所述输送单元与所述挤出栗并联地布置，从而能够将所述供给流分割成流动通过所述挤出栗的部分以及流动通过所述输送单元的部分。
[0016]至少一个轴与用于改变转速的机构处于连接之中。该机构优选涉及电马达，其具有变频器。所述设备具有被设立用于改变转速的单元。在此可以涉及分析-和/或控制-和/或调节单元。
[0017]通过具有能够调节的转速的输送单元与挤出栗的并联的布置，能够有针对性地分开两个部分流的关系。借助于由传感器检测的过程数据，设备的实际状态能够被求得并且借助于所述单元能够被调节到最佳的运行点上。
[0018]由此能够以较小的能量和体积方面的损耗调节最佳的运行点。按本发明的用于运行液体预处理设备的方法实现了不同的运转模式，例如节省能量的运行或保护膜片的运行。
[0019]在本发明的有利的实施方式中，通过改变所述挤出栗的转速与与之并联的输送单元的转速的比例来改变液体预处理设备的生产率。通过所述输送单元的转速与与之并联的挤出装置的转速的比例能够不用更大的能量损耗地调节最佳的生产率。
[°02°] 如果实现了最佳的生产率，那么能够调节所希望的产出量(Ausbringmenge)。在此，所述挤出装置和并联的输送单元之间的转速的比例保持恒定并且所述转速整体要么增加要么降低。
[0021]在本发明的特别有利的实施方式中，以相同的转速运行用于供应所述供给流的挤出装置以及用于从所述渗余流中回收能量的挤出装置。优选由共同的轴装置驱动两个挤出装置。所述轴装置与电马达处于连接之中，其转速能够改变。
[0022]在本发明的有利的变型方案中，至少一个挤出装置具有带有缸的滚筒，其中布置了活塞。在此可以涉及轴向活塞栗和/或轴向活塞马达。在该实施方式中，所述挤出装置包括斜盘。所述活塞与滑块连接并且具有指向斜盘的面。所述斜盘是固定的并且负责使活塞在所述滚筒的转动运动中占据不同的位置。在本发明的特别有利的实施方式中，供应给所述膜片装置的挤出体积相同地相应于从所述膜片装置中引导出的挤出体积。
[0023]证实有利的是，两个挤出装置布置在一个结构单元中。优选在所述挤出装置之间定位有分配器块。在此，所述分配器块形成了中央的构件，其分配液体流。为此，所述分配器块优选具有供给流入口和出口以及渗余流入口和出口。驱动所述挤出装置的电马达在该结构的情况下布置在所述结构单元外部，所述结构单元由两个挤出装置以及在中间定位在其之间的分配器块构成。
【附图说明】
[0024]本发明的另外的特征以及优点从根据附图对实施例进行的描述中以及附图本身中得到。在此示出:
图1是用于海水淡化的设备的流程图，
图2是挤出装置的单元的轴向剖面。
【具体实施方式】
[0025]图1示出了用于海水淡化的设备的流程图。海水作为供给流I供应给膜片装置2。所述膜片装置2具有半渗透性的膜片3，其将所述供给流I分成渗透流4以及渗余流5。在实施例中，所述渗透流4涉及饮用水并且所述渗余流5涉及浓缩的海水。
[0026]在所述膜片装置2中进行反渗透(RO-Reverse Osmosis)。在所述膜片装置中在半渗透性的膜片3之前的压力高于渗透的压力。
[0027]所述供给流I的一部分6经由挤出装置7作为限定的挤出体积供应给所述膜片装置
2。所述渗余流5通过挤出装置8作为限定的挤出体积从所述膜片装置2中被引导出。
[0028]按本发明，所述供给流I被分割，其中，所述供给流I的一部分9通过输送单元10供应给所述膜片装置2并且一部分6流动通过所述挤出装置7。所述输送单元10在实施例中涉及高压栗，其借助于马达12通过轴装置11进行驱动。所述马达12与变频器13处于连接之中。所述挤出装置7在实施例中涉及轴向活塞栗。
[0029]所述供给流I首先流动通过前置栗14并且随后分成部分流6和部分流9。所述前置栗14通过马达15进行驱动。
[0030]在实施例中，所述挤出装置7和所述挤出装置8经由轴装置16进行连接。电马达17连接在所述轴装置16的端部处，所述电马达与变频器18处于连接之中。为了调节不同的运行状态，按本发明，所述输送单元10的转速和/或所述挤出装置7、8的转速被改变。
[0031]通过改变所述输送单元10的转速与所述挤出装置7的转速的比例来改变生产率。所述生产率是渗透流4与供给流I的比例。
[0032]在实施例中，所述挤出装置7、8通过共同的轴装置16以相同的转速运行并且通过所述部分流6供应的挤出体积与通过所述渗余流5引导出的挤出体积是相同的。因此，所述渗透流4相同地相应于通过所述输送单元10供应的部分流9 ο通过改变所述输送单元1的转速，由此能够有针对性地改变所述渗透流4并且由此改变所述生产率。如果所述转速被提高，那么所述渗透流4提高并且所述生产率升高。如果所述输送单元10的转速被降低，那么所述渗透流4降低并且所述生产率降低。
[0033]按本发明，所述设备具有被设立用于改变转速的单元19。所述单元19涉及控制-/调节_/分析单元，其检测信号并且发出信号。所述单元19与所述变频器13以及所述变频器18处于连接之中。在所述设备的作为被填满的圆示出的部位处布置了传感器。过程数据通过所述传感器被检测并且被传输到所述单元19处。所述过程数据涉及所述设备的不同的部位处的温度和/或盐度和/或压力和/或体积流。由此，例如所述供给流I在分割成两个部分流9、6之前的温度、盐度、压力和/或体积流被检测。此外，所述供给流I在所述部分流9、6重新聚集之后、在进入到所述膜片装置2中之前的压力和温度被检测。所述渗透流4的体积流也被测量。此外，所述渗余流5在进入到所述挤出装置8中之前以及在从所述挤出装置8出去之后的压力和温度被检测。所有的过程数据被作为电信号传递到所述单元19处。
[0034]所述单元19从所述过程数据中计算出当前的生产率以及最佳的生产率。此外，所述单元19借助于算法