分離單元和控制具有反滲透元件的分離單元的方法
【專利說明】分離單元和控制具有反滲透元件的分離單元的方法
[0001]本申請是申請人克朗斯股份公司于2010年09月03日提出的、申請號為201010275634.X、發明名稱為“分離單元和控制具有反滲透元件的分離單元的方法”的發明申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及控制具有反滲透元件(reverse osmosis element)的分離單元的方法，以及分離單元，所述分離單元包括反滲透元件、原水栗、滲透物排出管道和濃縮物排出管道，其中預定產率基本上保持恒定。
【背景技術】
[0003]從WO 96/41675已知這種類型的分離單元和方法。現有的方法能夠應對分離單元的變化的工作負荷，即處理劇烈變化的原水(raw water)量，同時允許產率基本恒定，即保持滲透物(permeate)和濃縮物(concentrate)之間的預定比率大致恒定。為此、濃縮物流(flow)自動地適合于原水流(influx),使得該兩個流具有并維持相對于彼此的恒定比率。從而即使容量利用發生變化，也能夠實現濃縮物相對于原水流注的再循環的自動適應。通過配置在用于提供濾過壓力的栗的上游的、即配置在該栗的前方的流量計檢測原水注入量，并且該注入量被用于控制濃縮物排出管道內的流動截面和流阻。然而，該栗的的栗送能力保持不變，即栗被控制成維持恒定的壓力。雖然該步驟有助于實現恒定的產率，但栗的栗送能力的一部分被放棄。該處理特別適合于具有較小的產量的單元。
[0004]例如當原水栗被控制為具有恒定的輸入壓力時，則原水溫度的變化不被考慮。但如果原水溫度已變化而原水栗被控制成仍然保持恒定的壓力，則滲透物和濃縮物流根據溫度變化會減少或增大。結果，產率出現失調(misalign)，并且在極端情況下導致在濃縮物中發生鹽的急劇析出(precipitat1n)。該急劇析出堵塞膜，而需要耗時和繁重的清潔處理。
【發明內容】
[0005]因此，本發明的目標是提供反滲透過濾的方法和分離單元，所提供的方法和分離單元允許以結構上簡單的方式保持產率的恒定，而與例如入口的溫度和壓力變化無關，并且不要求為此設置用于初餾物(forerun)的緩沖容器。此外，通過利用滲透物對單元進行取決于質量(quality-dependent)的沖洗，不但節約了水，而且節約了所使用的清潔化學品的量。
[0006]根據如下的方法和單元完成本目標:在該方法中，預定產率基本上保持恒定，其中為使產率保持恒定，響應于原水栗和反滲透元件之間的原水的流率測量結果控制原水栗的栗送能力；所述單元包括反滲透元件、原水栗、滲透物排出管道、濃縮物排出管道和流率測量元件，其流率測量元件被布置在原水栗和反滲透元件之間并且被連接到原水栗。根據本發明，通過基于栗產生的流量控制原水栗，能夠以結構上簡單的、很有效的和靈敏的方式確保穿過膜的滲透不受外部影響而保持恒定，因此可以自動實現預先設定的產率，即自動實現預先設定的滲透量與濃縮量的比率并使該比率保持恒定。這通過使注入量和濃縮量保持恒定來完成。
[0007]在下述方案中限定優選實施方式。
[0008]在如上的方法中，濃縮物排出管道的流動截面響應于濃縮物排出管道中的流率測量結果而變化。
[0009]在如上的方法中，滲透量發生變化，特別地滲透量在±10%到±20%的范圍內變化。
[0010]在如上的方法中，原水栗的栗送能力由檢測滲透物貯存器中的充填液面的液面測量部件控制。
[0011]在如上的方法中，響應于濃縮物的導電率的測量結果而沖洗分離單元。
[0012]在上述分離單元中，流量計和由該流量計控制的控制閥被布置于濃縮物排出管道。
[0013]在上述分離單元中，滲透物排出管道連接到設置有液面計的貯存器，并且液面計被連接到原水栗。
[0014]在上述分離單元中，導電率測量部件被設置于濃縮物排出管道。
[0015]能夠通過響應于在管道中執行的流率測量結果改變濃縮物排出管道的流動截面來改變產率。
[0016]此外，可以在一定的范圍(bandwidth)內改變滲透量以實現對例如滲透物貯存器的液面(level)控制。這具有另外的優點:反滲透單元由此實現了優化的運行時間(關閉和啟動被最小化，從而增加了膜的使用壽命)。
[0017]根據本發明的單元提供的另一優點是取決于質量的清潔處理，清潔成果(cleaning success)在實際中被監測(而不是在經過預定時間之后自動假定清潔成果)，該監測優選地通過在濃縮物排出管道中的導電率測量來完成。該測量不僅可用于包括流控栗的創造性的分離單元和創造性的方法，并且也用于不同地構造的分離單元和方法。
【附圖說明】
[0018]下面將借助于單個附圖詳細說明本發明的實施方式。
[0019]圖1示出了根據本發明的用于執行根據本發明的方法的分離單元I的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]圖1示出了根據本發明的用于執行根據本發明的方法的分離單元I的示意圖。分離單元I包括傳統地構造成的、具有例如多個膜的反滲透元件2，其中根據待過濾的分子調整膜的滲透性。在本實施方式中，示出了單個成套設備(single aggregate)。然而該單元也可以與通常的多個成套設備一起工作。
[0021]反滲透元件2通過管道3被供給待過濾的原水(未凈化的水)。通常，原水管道3首先流過去除粗的機械雜質的預濾器(prefilter)4。同時，借助于相應地構造的裝置5使硬度保持穩定。然后原水流入高集成栗(pump complex) 6，高集成栗6包括具有變頻器的普通高壓栗。該栗提供預定的容積流率。在離開高集成栗后，原水經過溫度測量部件7、導電率(conductivity)測量部件8而流入通常地并且可選地構造的流量計9。優選地，流量計9是感應式流量計(IDM) ο流量計9經由信號線10連接到高集成栗6。在流量計的下游，原水流入反滲透元件2。
[0022]用于清潔后的水的滲透物排出管道11和用于具有增加的濃度的鹽飽合了的(salt-loaded)液體的濃縮物排出管道12從反滲透元件2伸出。濃縮物排出管道12通過另一個流量計13、控制閥14和導電率測量部件15延伸直到其達到排出通道16，其中流量計13優選地為感應式流量計(IDM)。
[0023]濃縮物排出管道12內的流量計13通過信號線17與控制閥14通信，因此本控制閥14可響應于流率測量結果而被控制。
[0024]滲透物排出管道11通過截止閥18直接延伸到用戶和/或延伸到可供取得滲透物的貯存器19。貯存器19設置有液面計20，液面計20在圖中表示為下部液面電極和上部液面電極。液面計經由信號線21連接到栗6。
[0025]在分離單元I的操作期間，首先限定所期望的產率(根據包含在原水中的、待被除去的物質的類型和量)和產生用于獲得期望的最佳產率的最佳滲透所要求的流率(flow)。開始單元的操作，由流量計9監視流率。如果流率(flow rate)改變，例如由于原水流注(infl