WO2007115988A1 - Small scale reverse osmosis system with concentrate management - Google Patents
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- WO2007115988A1 WO2007115988A1 PCT/EP2007/053279 EP2007053279W WO2007115988A1 WO 2007115988 A1 WO2007115988 A1 WO 2007115988A1 EP 2007053279 W EP2007053279 W EP 2007053279W WO 2007115988 A1 WO2007115988 A1 WO 2007115988A1
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Definitions
- the invention relates to a small-volume reverse osmosis system, comprising a reverse osmosis module, which has a membrane and a raw water inlet and a concentrate outlet, both arranged on one side of the membrane, and a permeate outlet, the reverse osmosis module on the other side of the membrane is arranged.
- the reverse osmosis module In order to avoid blockage of the membrane, the reverse osmosis module must be flushed regularly or it must be permanently operated with a clear excess of water, so that the permeate yield is in a very low ratio to the raw water volume used and the operation of the reverse osmosis plant is accordingly economical unfavorable.
- the ratio of raw water used to usable permeate is referred to as yield or else as efficiency, eg. B. 50%, if the used raw water amount of 100% in 50% concentrate and 50% permeate divided.
- the ratio of discarded concentrate to recoverable permeate may be referred to as the effluent ratio, that is, 1: 1 in the case described above, which means the same yield.
- Typical small quantities of plants work in a ratio of 3: 1 and worse, which corresponds to a yield of 25% and less.
- a small-scale plant is a so-called "point-of-use" plant, which is installed directly at the end consumer, eg in restaurants or private households, and produces permeate amounts of about 20 l to about 1000 l per day
- point-of-use a plant that is installed directly at the end consumer, eg in restaurants or private households, and produces permeate amounts of about 20 l to about 1000 l per day
- Such a system is described, for example, in European Patent EP 0 567 751 B1 or European Patent EP 0 672 448 B1.
- the object of the invention is to improve a generic reverse osmosis system in such a way that it overcomes the disadvantages indicated above.
- a method for operating a small-volume reverse osmosis system with a system controller in which raw water is supplied to a reverse osmosis module by means of a raw-water inlet, of which one partial quantity designated as concentrate flows via one concentrate outlet and another, is filtered out of the reverse osmosis module through a membrane called a permeate subset via a Permeatauslauf, wherein an addition amount is added to a continuous concentrate flow, which is below the necessary amount necessary for the safe operation of the plant, which can be adjusted depending on the membrane performance and the hardness of the raw water at a user interface.
- a value correlating to the membrane performance can also be determined according to the invention by determining the respective quality of the raw water and the concentrate and / or permeate and their comparison.
- a small-volume reverse osmosis system with a reverse osmosis module, which has a raw water inlet, a concentrate outlet and a permeate outlet, with sensors which detect the water quality as described above, and by a plant control, which also as described above total concentrate flow automatically adapts to the amount required for the amount of permeate produced, as well as by a user-operable and effectively connected to the plant control interface, by means of which adaptation to the degree of hardness and the membrane performance on site are possible.
- a system is provided with a single basic device design which is easy to install and always achieves the highest possible yield despite temperature-induced variable membrane performance and changing water quality.
- membrane capacities 24 to 400 liters per day are available, all of which can be installed in the same housing.
- the inventive method and the system according to the invention ensure that without further ren replacement of components such a range of services installed and optimized can be operated.
- the invention is designed by a proposed reverse osmosis system, the system in a first step with common components for the lowest power and efficiency, that the design would usually lead to blocking of the membrane.
- the plant is equipped with a plant controller according to the present invention which monitors the concentration of solutes at the most important points of the system and monitors the concentration by comparing the values.
- the blocking index of the raw water can be entered into the system manually or via an interface from a measuring device via a user interface. A statement about the Verblockungsindex would be simply by measurements with common hardness gauges possible, as it is already carried out during the commissioning of a dishwasher by the consumer.
- the system control then acts on a control valve, which may be designed here as a simple solenoid valve, and controls via flushing pulses the actual concentrate flow of the system always to the best possible efficiency, taking into account a desired by the system manufacturer maximum concentration in the measured or detected Verblockungsin- dex.
- the flushing process can be carried out as a pulse flush with a sudden change in flow rate or flow rate.
- the sensory detection of the water quality can for example affect the quality of the concentrate.
- a concentrate sensor can be provided in the housing, in which the membrane is also arranged, for example integrated on the membrane or in the membrane. This proximity to the membrane ensures responsive measurement results with a change in concentrate quality.
- a manufacturing technology particularly simple arrangement of the sensor which does not require a change in the reverse osmosis module itself, can be done in a line section through which the concentrate is guided by the membrane.
- a sensory detection of raw water quality can be carried out, so that a quality ratio between raw water and concentrate can be taken into account.
- measured values such as the electrical conductivity or other water quality readings are compared, and when certain limits are reached, the rinse cycle is triggered.
- the invention is based on the assumption that a decrease in the quality of the permeate accumulated in a reservoir can not be measured even if the concentrate already has too low a quality to permit further operation with this concentrate quality, for example shortly before the first crystal formations take place.
- the timely purging of the reverse osmosis module thus ensures firstly the technical feasibility of the reverse osmosis module and in particular its membrane, and secondly the desired water quality of the permeate.
- the concentrate quality may be provided to carry out a very accurate measurement of the permeate quality. Since in the above-mentioned memory there is always a thorough mixing with permeate already present there and the quality measurement made there is correspondingly slow, it is advantageously possible to carry out the measurement of the permeate quality in the membrane, e.g. by a conductivity sensor integrated in the membrane, or it can be carried out on or near the membrane. If there is the slightest impairment of the permeate quality, the automatically initiated rinsing cycle can then take place.
- the automatic adaptation of the plant to the given local conditions can be carried out in a simple manner by the referencing of the permeate quality being carried out after such a rinsing cycle, so that individual quality values for the quality of the raw water used depend on the quality of the plant and on the quality Permeate are determined, which then serve as a reference for the further operation of the system.
- the change in the solutes ie the Ausfilterrate the reverse osmosis system via sensors in the raw water and in the permeate can be compared, and depending on the determined ratio of the rinse cycle can be automatically activated.
- the change in the Ausfilterrate can be determined based on comparative measurements of concentrate and permeate.
- a user interface can be provided, so that the operator of the reverse osmosis system can set the limit, which serves to trigger the rinsing process, for. As the amount of maximum accumulation in the concentrate, and so that the operator of the reverse osmosis system can influence the duration of the rinsing phase.
- the reverse osmosis system can be adjusted by the user or commissioning of service personnel on the local water hardness, which allows further optimization of the yield, ie the ratio of raw water used or discarded concentrate on the one hand and won permeate on the other ,
- an evaluation of the filter effect can also be carried out, which is expressed as a percentage or over a threshold value, for example on a display accessible to the user can be.
- Plant technology is economically advantageous that only a single purge system for a wide performance range of reverse osmosis systems is needed, which significantly reduces the cost of production and positional position of the manufacturer of reverse osmosis systems.
- Another advantage of the proposed system is the automatic adaptation of the system to different raw water qualities and raw water temperatures.
- FIG. 2 shows a plant with a concentrate recycling
- FIG. 3 shows a plant with a permeate pump.
- 1 denotes a prefilter, in the corresponding the drawn arrow direction raw water is led, for example, from a public drinking water supply network.
- the filtered raw water passes to a raw water solenoid valve 2, to a raw water sensor 3 and from there into a reverse osmosis module 4.
- the raw water solenoid valve 2 is automatically opened and closed depending on demand by means of an electronic system control.
- permeate sensor 5 Passed through the membrane of the module 4 permeate passes to a permeate sensor 5 and from there for further use. It can be used directly or stored in a memory.
- a bypass line 8 leads the concentrate past the flow restrictor 7 to an outlet line 9 if a rinse water solenoid valve 10 is open.
- the flushing water solenoid valve 10 is closed. It is automatically opened and closed by the system controller.
- the open solenoid valve 10 allows the short-term outlet of larger amounts of concentrate, so that in a kind of pulse flushing the reverse osmosis module 4, in particular its membrane, can be rinsed.
- the solenoid valve 10 may be combined with the flow restrictor 7, so that the required installation costs can be reduced.
- a system which is basically constructed as the system of FIG. 1, but is equipped with an additional pump 11 to increase the pressure.
- This pump 11 increases the pressure in the reverse osmosis module 4 beyond the normal pressure of the public drinking water supply network. This makes it possible, via the flow restrictor 7, to recycle the concentrate before the pressure-increasing pump 11 against the pressure prevailing in the drinking water supply network.
- the reverse osmosis module 4 therefore, a high flow can be generated without a correspondingly high consumption of raw water, ie without correspondingly high water losses at the outlet 9 Concentrate quality can be detected by means of the concentrate sensor 6, so that a flushing process can be initiated by opening the flushing water solenoid valve 10 with appropriate concentrate values.
- the installation control system used for this exemplary embodiment illustrated in FIG. 2 is advantageously extended over the installation control system that can be used for the exemplary embodiment of FIG. 1 such that it includes the actuation of the pressure increase pump 11.
- Fig. 3 shows a plant, as it is basically comparable to the system of Fig. 1.
- the permeate passes behind the permeate sensor 5 into a permeate pump 12. From this, the permeate is conveyed into a pressure accumulator 13. If the permeate is used, it passes through a post-filter 14, in which it is post-treated and can then be removed from a sampling tap 15 under pressure.
- a membrane 16 separates a concentrate chamber 17 within the permeate pump 12 from a permeate chamber 18.
- Control valves 19 and 20 serve to control the permeate pump 12. These are mutually dependent, namely position-dependent from the position of the membrane 16, controlled.
- the pump valves 21 and 22 serve as non-return valves for conveying the permeate into the storage tank 13.
- the permeate which has passed through the membrane in the reverse osmosis module 4 fills the permeate chamber 18 of the permeate pump 12, the permeate passing through the pump valve 22 into the permeate chamber 18.
- the membrane 16 of the permeate pump 12 is deflected to the left, ie into the concentrate chamber 17.
- the control valve 19 is closed in this phase.
- the control valve 20, however, is open, so that the increasing permeate within the permeate pump 12 displaces the concentrate from the concentrate chamber 17 to the outlet 9.
- valves 19 and 20 By reversing the valves 19 and 20, this process is terminated when the membrane 16 has reached its intended deflected to the left end position.
- a sensory connection between the valves 19 and 20 on the one hand and the membrane 16 on the other hand can be provided. Since the valve 20 is now closed and thus the connection to the outlet 9 is interrupted, concentrate flows through the open valve 19 in the concentrate chamber 17 of the permeate pump 12. In this case, the membrane 16 is pushed back from its maximum to the left deflected position to the right. The permeate accumulated in the permeate chamber 18 is thereby forced out of the permeate pump via the pump valve 21 and flows into the storage tank 13.
- the above-described processes can in principle be repeated until the pressure in the storage tank 13 has reached the inlet pressure of the water supply, ie the public drinking water supply network, or until the supply to the reverse osmosis module 4 via the solenoid valve 2 is closed.
- the solenoid valve 2 can be controlled for example via a pressure switch 23. Since the effective surface of the membrane 16 to the two concentrate and permeate chambers 17 and 18 is the same size, the same amount of concentrate is delivered as the amount of meat in the storage tank 13 is promoted. This concentrate flow makes it possible to detect the concentrate quality at the concentrate sensor 6.
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Abstract
Description
Kleinmengen-Umkehrosmose-Anlage mit Konzentrat-ManagementSmall volume reverse osmosis plant with concentrate management
Die Erfindung betrifft eine Kleinmengen-Umkehrosmose-Anlage, mit einem Umkehrosmosemodul, welches eine Membran aufweist und einen Roh- wassereinlauf sowie einen Konzentratauslauf, beide auf der einen Seite der Membran angeordnet, sowie einen Permeatauslauf, der am Umkehrosmosemodul auf der anderen Seite von der Membran angeordnet ist. Um Verblock- ungen der Membran zu vermeiden, muss regelmäßig das Umkehrosmosemodul durchspült werden oder es muss permanent mit einem deutlichen Wasserϋberschuss betrieben werden, so dass die Permeataus- beute in einem sehr geringen Verhältnis zur eingesetzten Rohwassermenge steht und der Betrieb der Umkehrosmose-Anlage dementsprechend wirtschaftlich ungünstig ist. Als Ausbeute oder auch als Wirkungsgrad wird dabei das Verhältnis von eingesetztem Rohwasser zu verwertbarem Per- meat bezeichnet, z. B. 50 %, wenn sich die eingesetzte Rohwassermenge von 100% in 50% Konzentrat und 50% Permeat aufteilt. Das Verhältnis von verworfenem Konzentrat zu verwertbarem Permeat kann als Abwasserverhältnis bezeichnet werden, im vorbeschriebenen Fall also 1 :1 , was die gleiche Ausbeute bezeichnet. Typische Kleinmengen Anlagen arbeiten in einem Verhältnis von 3:1 und schlechter, was einer Ausbeute von 25% und weniger entspricht.The invention relates to a small-volume reverse osmosis system, comprising a reverse osmosis module, which has a membrane and a raw water inlet and a concentrate outlet, both arranged on one side of the membrane, and a permeate outlet, the reverse osmosis module on the other side of the membrane is arranged. In order to avoid blockage of the membrane, the reverse osmosis module must be flushed regularly or it must be permanently operated with a clear excess of water, so that the permeate yield is in a very low ratio to the raw water volume used and the operation of the reverse osmosis plant is accordingly economical unfavorable. In this case, the ratio of raw water used to usable permeate is referred to as yield or else as efficiency, eg. B. 50%, if the used raw water amount of 100% in 50% concentrate and 50% permeate divided. The ratio of discarded concentrate to recoverable permeate may be referred to as the effluent ratio, that is, 1: 1 in the case described above, which means the same yield. Typical small quantities of plants work in a ratio of 3: 1 and worse, which corresponds to a yield of 25% and less.
Als Kleinmengen-Anlage wird dabei eine so genannte „Point of use"- Anlage bezeichnet, die direkt beim Endverbraucher installiert ist, z. B. in Restaurants oder privaten Haushalten, und die Permeatmengen von etwa 20 I bis etwa 1.000 I Tagesleistung erzeugen. Eine derartige Anlage ist bei- spielsweise in der europäischen Patentschrift EP 0 567 751 B1 oder der europäischen Patentschrift EP 0 672 448 B1 beschrieben.A small-scale plant is a so-called "point-of-use" plant, which is installed directly at the end consumer, eg in restaurants or private households, and produces permeate amounts of about 20 l to about 1000 l per day Such a system is described, for example, in European Patent EP 0 567 751 B1 or European Patent EP 0 672 448 B1.
Gerade bei Geräten für den Endverbraucher ist es aufgrund der unterschiedlichen Vorgaben zu dem lokalen Härtegrad des Rohwassers und der individuellen Membranleistung wünschenswert, da eine einzige General- einstellung fast immer zu nicht-optimalen Ausbeuten führt. Die Diskrepanz zur optimalen ausbeute kann dabei erheblich sein. Bei den heute verwendeten Kleinmengen-Anlagen ist es bisher nicht möglich, die Ausbeute der Anlage ohne das Wechseln von Bauteilen oder automatisch auf verschiedene Membranleistungen, und Rohwasserqualitäten anzupassen. Zudem ist es nötig, die Ausbeute an die Rohwassertemperatur anzupassen. Eine höhere Temperatur erhöht die Mengenleistung stark, so dass es nötig ist die Konzentratmenge dann im Verhältnis an die Per- meatmenge anzupassen. Es wäre eine genaue Anpassung der Geräte- technik vor Ort nötig.Especially with devices for the end user, it is desirable because of the different specifications for the local hardness of the raw water and the individual membrane performance, since a single general setting almost always leads to non-optimal yields. The discrepancy to the optimum yield can be considerable. In the small-scale systems used today, it is not yet possible, the yield of the system without the change of components or automatically to different membrane performance, and raw water qualities adapt. In addition, it is necessary to adjust the yield to the raw water temperature. A higher temperature greatly increases the quantity output, so that it is then necessary to adjust the amount of concentrate in proportion to the amount of meat. It would be necessary to precisely adapt the device technology on site.
Aus diesem Grund wird in der Regel eine bei Kleinmengen Anlagen eine Einstellung verwendet, die auch für schlechteste Verhältnisse und größtmögliche Wassertemperaturen passt, so dass eine Verblockung der Membran ausgeschlossen ist. Dadurch arbeitet die Anlage aber dann nur unter diesen Verhältnissen mit dem best möglichen Wirkungsgrad. Bei niedrigeren Wassertemperaturen wäre Wirkungsgrad durch die geringere Produktionsmenge schlechter und eine mögliche Anpassung an eine für den Betrieb vorteilhaftere Rohwasserqualität findet damit auch nicht statt. Eine Änderung der Membranleistung würde sofort eine Neuauslegung des Systems nötig machen.For this reason, in the case of small systems, a setting is usually used which also fits worst conditions and maximum water temperatures, so that blocking of the membrane is ruled out. As a result, the system works but only under these conditions with the best possible efficiency. At lower water temperatures efficiency would be worse by the lower production and a possible adaptation to a more advantageous for the operation raw water quality does not take place with it. A change in membrane performance would immediately require a redesign of the system.
In der Praxis bedeutet dies, dass eine Anlage, welche für 25 °C Rohwassertemperatur auf eine Ausbeute von 25% ausgelegt wurde, in Gegenden mit einer Wassertemperatur von 12°C nur mit einer Ausbeute von etwa 15% arbeitet, bei günstiger Wasserqualität mit weichem Wasser aber eigentlich bis zu 75% Ausbeute möglich wären. Eine Anpassung der Produktionsmenge an erhöhten Bedarf oder eine Optimierung des Wirkungsgrades könnte nur von geschultem Fachpersonal mit viel Zeit- und Material- aufwand durchgeführt werden. Es macht ein riesiges Sortiment an verschiedenen Anlagen und Bauteilen notwendig, was einer Entwicklung zum preisgünstigen Massenprodukt im Wege steht.In practice, this means that a plant designed for 25 ° C raw water temperature to a yield of 25% works in areas with a water temperature of 12 ° C only with a yield of about 15%, with favorable water quality with soft water but actually up to 75% yield would be possible. An adjustment of the production quantity to increased demand or an optimization of the efficiency could only be carried out by trained specialist personnel with a lot of time and material expenditure. It requires a huge assortment of different systems and components, which hinders the development of a low-cost mass-produced product.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Umkehrosmose-Anlage dahingehend zu verbessern, dass sie die oben aufgezeig- ten Nachteile überwindet.The object of the invention is to improve a generic reverse osmosis system in such a way that it overcomes the disadvantages indicated above.
Erfind u ngsgemäß wird vorgeschlagen, ein Verfahren zum Betreiben einer Kleinmengen-Umkehrosmose-Anlage zur Verfügung zu stellen mit einer Anlagensteuerung, wobei einem Umkehrosmosemodul mittels eines Roh- wassereinlaufs Rohwasser zugeführt wird, von dem eine als Konzentrat bezeichnete Teilmenge über einen Konzentratauslauf und eine andere, durch eine Membran gefilterte uns als Permeat bezeichnete Teilmenge über einen Permeatauslauf aus dem Umkehrosmosemodul herausgeführt wird, wobei zu einem kontinuierlichen Konzentratfluss, der unter der notwendigen Menge liegt, die für das sichere Betreiben der Anlage notwendig ist, eine Zusatzmenge zudosiert wird, die in Abhängigkeit von der Membranleistung und dem Härtegrad des Rohwassers an einer Benutzerschnittstelle eingestellt werden kann.According to the invention, it is proposed to provide a method for operating a small-volume reverse osmosis system with a system controller, in which raw water is supplied to a reverse osmosis module by means of a raw-water inlet, of which one partial quantity designated as concentrate flows via one concentrate outlet and another, is filtered out of the reverse osmosis module through a membrane called a permeate subset via a Permeatauslauf, wherein an addition amount is added to a continuous concentrate flow, which is below the necessary amount necessary for the safe operation of the plant, which can be adjusted depending on the membrane performance and the hardness of the raw water at a user interface.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, einen Teil der Benutzerschnittstelle durch eine Sensorik zu ersetzen, die einen zur Membranleistung korrelierenden Wert ermittelt und diesen Wert dann für die Berechnung des nötigen gesamt Konzentratflusses mit einfließen lässt.In a further embodiment of the invention it is proposed to replace a part of the user interface by a sensor which determines a value correlating to the membrane performance and then incorporates this value for the calculation of the necessary total concentrate flow.
Ein zur Membranleistung korrelierende Wert kann erfindungsgemäß auch durch Bestimmung der jeweiligen Qualität des Rohwassers und des Konzentrats und/oder Permeats und deren Vergleich ermittelt werden.A value correlating to the membrane performance can also be determined according to the invention by determining the respective quality of the raw water and the concentrate and / or permeate and their comparison.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, einen Teil der Benutzerschnittstelle durch eine Sensorik zu ersetzen, die den Härtegrad des Rohwassers ermittelt und diesen Wert dann für die Berechnung des nötigen gesamt Konzentratflusses mit einfließen lässt.In an alternative embodiment of the invention, it is proposed to replace a part of the user interface by a sensor that determines the degree of hardness of the raw water and then incorporate this value for the calculation of the necessary total concentrate flow.
Des weiteren wird vorgeschlagen, eine Kleinmengen-Umkehrosmose- Anlage, mit einem Umkehrosmosemodul, welches einen Rohwassereinlauf, einen Konzentratauslauf und einen Permeatauslauf aufweist, mit Sensoren auszustatten, welche wie oben beschrieben die Wasserqualität erfassen, sowie durch eine Anlagensteuerung, welche ebenfalls wie oben beschrieben den gesamt Konzentratfluss automatisch an den für die produzierte Permeatmenge nötige Menge anpasst, sowie durch eine von einem Benutzer bedienbare und mit der Anlagensteuerung wirksam verbundene Schnittstelle, mittels welcher eine Anpassung an den Härtegrad und die Membranleistung vor Ort möglich sind.Furthermore, it is proposed to equip a small-volume reverse osmosis system, with a reverse osmosis module, which has a raw water inlet, a concentrate outlet and a permeate outlet, with sensors which detect the water quality as described above, and by a plant control, which also as described above total concentrate flow automatically adapts to the amount required for the amount of permeate produced, as well as by a user-operable and effectively connected to the plant control interface, by means of which adaptation to the degree of hardness and the membrane performance on site are possible.
Erfindungsgemäß wird mit einer einzigen Geräte-Grundauslegung ein System zur Verfügung gestellt, welches einfach zu installieren ist und sich trotz temperaturbedingter variabler Membranleistung und sich ändernder Was- serqualität immer eine möglichst hohe Ausbeute erzielt. In Haushaltsgeräten und für kleinere professionelle Anwendungen stehen heute Membranleistungen von 24 bis 400 Litern Tagesleistung zur Verfügung, die alle im gleichen Gehäuse verbaut werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anlage stellen sicher, dass ohne weite- ren Austausch von Bauteilen ein solches Leistungsspektrum verbaut und optimiert betrieben werden kann.According to the invention, a system is provided with a single basic device design which is easy to install and always achieves the highest possible yield despite temperature-induced variable membrane performance and changing water quality. Today, in household appliances and smaller professional applications, membrane capacities of 24 to 400 liters per day are available, all of which can be installed in the same housing. The inventive method and the system according to the invention ensure that without further ren replacement of components such a range of services installed and optimized can be operated.
Im Gegensatz zu großindustriell eingesetzten Anlagen, bei denen die Wasserqualität messtechnisch erfasst wird und bei denen in Abhängigkeit von den Messwerten die Konzentratabgabe mittels Mengeregelventilen be- einflusst wird, wird vorschlagsgemäß eine erheblich preisgünstigere Ausgestaltung der Anlagen ermöglicht. Während die großindustriellen Anlagen erhebliche Mindest-Durchflussmengen aufweisen, müssten vergleichbare Mengeregelventile nämlich nach Labormaßstäben sehr genau arbeiten, um an die Kleinmengen-Umkehrosmose-Anlage angepasst zu sein. Das ist gerade mit den preislichen Vorgaben für den Massenmarkt der Kleinanlagen nicht übertragbar. In der Praxis kann es erforderlich oder wünschenswert sein, einen durchschnittlichen Konzentratfluss im Bereich von unter 50 ml/min einzustellen, und die dazu erforderliche äußerst genaue Mess- und Regeltechnik wäre im Verhältnis zum Preis der übrigen Anlage unverhältnismäßig teuer.In contrast to installations used for large industrial purposes, in which the water quality is measured and in which, depending on the measured values, the delivery of concentrate is influenced by means of regulating valves, a considerably cheaper configuration of the installations is made possible according to the proposal. While the large-scale industrial plants have considerable minimum flow rates, comparable control valves would have to work very accurately according to laboratory standards in order to be adapted to the small-volume reverse osmosis system. That is precisely with the price specifications for the mass market of small plants not transferable. In practice, it may be necessary or desirable to set an average concentrate flow in the range of less than 50 ml / min, and the highly accurate measurement and control technique required would be disproportionately expensive relative to the price of the remainder of the equipment.
Erfindungsgemäß wird durch eine vorgeschlagene Umkehrosmoseanlage die Anlage in einem ersten Schritt so mit gängigen Bauteilen für die kleinste Leistung und für einen Wirkungsgrad ausgelegt, dass die Auslegung in der Regel zur Verblockung der Membrane führen würde. Die Anlage wird mit einer Anlagensteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet, welche die Konzentration an gelösten Stoffen an den wichtigsten Punkten des Systems überwacht und durch vergleichen der Werte die Aufkonzentrierung überwacht. Über eine Benutzerschnittstelle kann der Verblockungs- index des Rohwassers manuell oder über ein Interface aus einer Messeinrichtung in das System eingegeben werden. Eine Aussage über den Verblockungsindex wäre einfach durch Messungen mit gängigen Härte- Messstreifen möglich, wie es auch schon bei der Inbetriebnahme eines Geschirrspülers vom Verbraucher durchgeführt wird. Die Anlagensteuerung wirkt dann auf ein Steuerventil, welches hier als einfaches Magnetventil ausgeführt sein kann, und regelt über Spülimpulse den tatsächlichen Konzentratfluss der Anlage immer auf den bestmöglichen Wirkungsgrad unter Berücksichtigung einer vom Anlagenhersteller gewünschten maximalen Aufkonzentrierung bei dem gemessenen oder erfasstem Verblockungsin- dex. Vorteilhaft kann der Spülvorgang als Impulsspülung mit einer plötzlichen Änderung der Fließgeschwindigkeit oder Fließmenge ausgeführt werden. Diese Änderungen sowie die dadurch ebenfalls verursachten Druckschwankungen stellen eine intensive Spülwirkung sicher und eine entspre- chend zuverlässige Reinigung der Membran.According to the invention is designed by a proposed reverse osmosis system, the system in a first step with common components for the lowest power and efficiency, that the design would usually lead to blocking of the membrane. The plant is equipped with a plant controller according to the present invention which monitors the concentration of solutes at the most important points of the system and monitors the concentration by comparing the values. The blocking index of the raw water can be entered into the system manually or via an interface from a measuring device via a user interface. A statement about the Verblockungsindex would be simply by measurements with common hardness gauges possible, as it is already carried out during the commissioning of a dishwasher by the consumer. The system control then acts on a control valve, which may be designed here as a simple solenoid valve, and controls via flushing pulses the actual concentrate flow of the system always to the best possible efficiency, taking into account a desired by the system manufacturer maximum concentration in the measured or detected Verblockungsin- dex. Advantageously, the flushing process can be carried out as a pulse flush with a sudden change in flow rate or flow rate. These changes as well as the resulting pressure fluctuations ensure an intensive rinsing effect and a correspondingly reliable cleaning of the membrane.
Mit dieser vorgeschlagenen Verfahrensweise ist es möglich, den Konzent- ratfluss der Anlage auf ein Mindestmaß zu begrenzen, welches so gering ist, dass es nicht ausreicht, um die Anlage im Dauerbetrieb zu betreiben. Dadurch, dass regelmäßig ein Spülzyklus durchlaufen wird, wird die Memb- ran regelmäßig gereinigt und vor dem Verblocken geschützt, so dass die Funktionsfähigkeit der Anlage ebenso wie die vorteilhaft hohe Ausbeute auch auf lange Zeit sichergestellt ist.With this proposed procedure, it is possible to minimize the concentrate flow of the plant, which is so low that it is not sufficient to operate the plant in continuous operation. The fact that a rinse cycle is carried out regularly, the membrane is regularly cleaned and protected against blocking, so that the functionality of the system as well as the advantageous high yield is ensured for a long time.
Die sensorische Erfassung der Wasserqualität kann beispielsweise die Qualität des Konzentrats betreffen. Ein Konzentrat-Sensor kann im Ge- häuse vorgesehen sein, in dem auch die Membran angeordnet ist, beispielsweise an der Membran oder in die Membran integriert. Diese Nähe zur Membran sichert reaktionsschnelle Messergebnisse bei einer Änderung der Konzentratqualität.The sensory detection of the water quality can for example affect the quality of the concentrate. A concentrate sensor can be provided in the housing, in which the membrane is also arranged, for example integrated on the membrane or in the membrane. This proximity to the membrane ensures responsive measurement results with a change in concentrate quality.
Eine herstellungstechnisch besonders einfache Anordnung des Sensors, die keine Änderung am Umkehr-Osmosemodul selbst erfordert, kann in einem Leitungsabschnitt erfolgen, durch welchen das Konzentrat von der Membran aus geführt wird.A manufacturing technology particularly simple arrangement of the sensor, which does not require a change in the reverse osmosis module itself, can be done in a line section through which the concentrate is guided by the membrane.
Um die Messung in einem solchen Leitungsabschnitt problemlos und mit einem aussagekräftigen Ergebnis durchführen zu können, ist vorteilhaft vorgesehen, einen bestimmten Minimalfluss des Konzentrats als sogenannte Grundspülmenge einzustellen, so dass der betreffende Leitungsabschnitt stets von Konzentrat durchströmt wird und die Messung nicht in einer stehenden Flüssigkeit durchgeführt wird, in der Qualitätsänderungen nur mit großer zeitlicher Verzögerung erfasst werden können.In order to be able to carry out the measurement in such a line section without problems and with a meaningful result, it is advantageously provided to set a certain minimum flow of the concentrate as so-called basic flushing amount, so that the respective line section is always flowed through by concentrate and the measurement is not carried out in a standing liquid will be recorded in the quality changes only with great delay.
Ergänzend kann eine sensorische Erfassung der Rohwasserqualität erfolgen, so dass ein Qualitätsverhältnis zwischen Rohwasser und Konzentrat berücksichtigt werden kann.In addition, a sensory detection of raw water quality can be carried out, so that a quality ratio between raw water and concentrate can be taken into account.
Beispielsweise können Messwerte wie die elektrische Leitfähigkeit oder andere Messwerte der Wasserqualität verglichen werden, und bei Erreichen bestimmter Grenzwerte wird der Spülzyklus ausgelöst.For example, measured values such as the electrical conductivity or other water quality readings are compared, and when certain limits are reached, the rinse cycle is triggered.
Dabei geht die Erfindung davon aus, dass eine Qualitätseinbuße des in einem Speicher angesammelten Permeats selbst dann noch nicht messbar ist, wenn das Konzentrat schon eine zu geringe Qualität aufweist, um einen weiteren Betrieb mit dieser Konzentratqualität zuzulassen, beispielsweise kurz bevor erste Kristallbildungen erfolgen. Die rechtzeitige Durchspülung des Umkehrosmosemoduls sichert daher also erstens die technische Einsatzfähigkeit des Umkehrosmosemoduls und insbesondere des- sen Membran, und zweitens die gewünschte Wasserqualität des Permeats.The invention is based on the assumption that a decrease in the quality of the permeate accumulated in a reservoir can not be measured even if the concentrate already has too low a quality to permit further operation with this concentrate quality, for example shortly before the first crystal formations take place. The timely purging of the reverse osmosis module thus ensures firstly the technical feasibility of the reverse osmosis module and in particular its membrane, and secondly the desired water quality of the permeate.
Alternativ zu der vorbeschriebenen Messung der Konzentratqualität kann vorgesehen sein, eine sehr genaue Messung der Permeatqualität durchzuführen. Da im vorerwähnten Speicher stets eine Durchmischung mit bereits dort vorhandenem Permeat erfolgt und die dort vorgenommene Qualitäts- messung entsprechend träge ist, kann vorteilhaft die Messung der Permeatqualität in der Membran durchgeführt werden, z.B. durch einen in die Membran integrierten Leitfähigkeits-Sensor, oder sie kann an der Membran bzw. in deren Nähe durchgeführt werden. Bei geringsten Beeinträchtigungen der Permeatqualität kann dann der automatisch eingeleitete Spül- zyklus erfolgen.Alternatively to the above-described measurement of the concentrate quality, it may be provided to carry out a very accurate measurement of the permeate quality. Since in the above-mentioned memory there is always a thorough mixing with permeate already present there and the quality measurement made there is correspondingly slow, it is advantageously possible to carry out the measurement of the permeate quality in the membrane, e.g. by a conductivity sensor integrated in the membrane, or it can be carried out on or near the membrane. If there is the slightest impairment of the permeate quality, the automatically initiated rinsing cycle can then take place.
Die automatische Anpassung der Anlage an die gegebenen lokalen Verhältnisse kann auf einfache Weise dadurch erfolgen, dass die Referenzie- rung der Permeatqualität nach einem derartigen Spülzyklus vorgenommen wird, so dass abhängig von der Anlagenbeschaffenheit und der Qualität sowie Temperatur des eingesetzten Rohwassers jeweils individuelle Qualitätswerte für das Permeat ermittelt werden, die dann als Referenz für den weiteren Betrieb der Anlage dienen.The automatic adaptation of the plant to the given local conditions can be carried out in a simple manner by the referencing of the permeate quality being carried out after such a rinsing cycle, so that individual quality values for the quality of the raw water used depend on the quality of the plant and on the quality Permeate are determined, which then serve as a reference for the further operation of the system.
Als weitere Alternative beim Betreiben der Umkehrosmose-Anlage kann die Änderung der gelösten Stoffe, also der Ausfilterrate der Umkehrosmo- se-Anlage über Sensoren im Rohwasser und im Permeat verglichen werden, und in Abhängigkeit von dem ermittelten Verhältnis kann der Spülzyklus automatisch aktiviert werden. Alternativ kann die Änderung der Ausfilterrate anhand von Vergleichsmessungen von Konzentrat und Permeat ermittelt werden. Vorteilhaft kann eine Benutzerschnittstelle vorgesehen sein, so dass der Betreiber der Umkehrosmose-Anlage den Grenzwert einstellen kann, der zur Auslösung des Spülvorgangs dient, z. B. die Höhe der maximalen Anreicherung im Konzentrat, und so dass der Betreiber der Umkehrosmose- Anlage die Dauer der Spülphase beeinflussen kann. Auf diese Weise lässt sich die Umkehrosmoseanlage vom Benutzer bzw. bei Inbetriebnahme von Servicepersonal auf die lokale Wasserhärte einstellen, was eine weitere Optimierung der Ausbeute ermöglicht, also des Verhältnisses von eingesetztem Rohwasser bzw. verworfenem Konzentrat auf der einen Seite und gewonnenem Permeat auf der anderen Seite.As a further alternative when operating the reverse osmosis system, the change in the solutes, ie the Ausfilterrate the reverse osmosis system via sensors in the raw water and in the permeate can be compared, and depending on the determined ratio of the rinse cycle can be automatically activated. Alternatively, the change in the Ausfilterrate can be determined based on comparative measurements of concentrate and permeate. Advantageously, a user interface can be provided, so that the operator of the reverse osmosis system can set the limit, which serves to trigger the rinsing process, for. As the amount of maximum accumulation in the concentrate, and so that the operator of the reverse osmosis system can influence the duration of the rinsing phase. In this way, the reverse osmosis system can be adjusted by the user or commissioning of service personnel on the local water hardness, which allows further optimization of the yield, ie the ratio of raw water used or discarded concentrate on the one hand and won permeate on the other ,
Aus den ermittelten Messwerten für das Permeat und das Konzentrat bzw. für das Permeat und das Rohwasser, beziehungsweise für alle drei erwähnten Messgrößen kann auch eine Auswertung der Filterwirkung durchgeführt werden, welche prozentual oder über einen Schwellwert beispielsweise auf einem für den Benutzer einsehbaren Display, angegeben werden kann.From the determined measured values for the permeate and the concentrate or for the permeate and the raw water, or for all three mentioned measured variables, an evaluation of the filter effect can also be carried out, which is expressed as a percentage or over a threshold value, for example on a display accessible to the user can be.
Mittels der vorgeschlagenen Ausgestaltung der Umkehrosmose-Anlage ist es möglich, die Anlage in Betrieb zu nehmen ohne sie vorher durch Auswahl und Zusammenstellung bestimmter technischer Komponenten auf den jeweiligen Einsatzort abzustimmen. Es kann vielmehr ggf. vorgesehen sein, vor Ort noch einen bestimmten Härtebereich des eingesetzten Rohwassers zu wählen. Anschließend regelt die Anlage sich immer automatisch auf die bestmögliche Ausbeute ein.By means of the proposed embodiment of the reverse osmosis system, it is possible to put the system into operation without first adjusting it to the respective place of use by selecting and assembling certain technical components. Rather, it may possibly be provided to select a specific hardness range of the raw water used on site. Subsequently, the system always automatically adjusts to the best possible yield.
Anlagentechnisch ist wirtschaftlich vorteilhaft, dass lediglich ein einziges Spülsystem für einen weiten Leistungsbereich von Umkehrosmose-Anlagen benötigt wird, was die Kosten für Herstellung und Lagehaltung bei dem Hersteller der Umkehrosmose-Anlagen deutlich verringert. Zudem wird es für den Betreiber in wirtschaftlich vorteilhafter weise möglich, deutlich bessere Ausbeutewerte zu erzielen als mit „starr" auf bestimmte Betriebsbedingungen eingestellte Anlagen.Plant technology is economically advantageous that only a single purge system for a wide performance range of reverse osmosis systems is needed, which significantly reduces the cost of production and positional position of the manufacturer of reverse osmosis systems. In addition, it is possible for the operator in an economically advantageous manner, to achieve significantly better yield values than with "rigid" set to certain operating conditions systems.
Die Kosten einer vorschlagsgemäß selbstregelnden, automatisch die Spülvorgänge auslösenden Umkehrosmose-Anlage liegen dabei nach derzeitigen wirtschaftlichen Verhältnissen kaum höher als die einer handelsüblichen Umkehrosmose-Anlage mit einer handelsüblichen Spülautomatik und einem Leitwert-Komparator. Selbst bei einer Verzehnfachung der Membran- leistung kann die Grundkonfiguration der Anlage unverändert bleiben, da eine automatische Anpassung an die jeweiligen Bedingungen erfolgt. Diese Verzehnfach ung der Membranleistung kann beispielsweise ermöglicht werden, indem eine Gehäuse-Ausführung des Umkehr-Osmose-Moduls mit unterschiedlichen Membran-Einsätzen verwendet wird, also mit unter- schiedlich großen wirksamen Membranflächen, was auch bei derzeitig handelsüblichen Umkehr-Osmose-Modulen möglich ist. Bei vorschlagsgemäß ausgestalteten Anlagen ist diese Änderung allerdings besonders einfach möglich, ohne jeweils eine Änderung oder Anpassung der gesamten Anlage vornehmen zu müssen.The cost of a proposed self-regulating, automatically rinsing triggering reverse osmosis system are currently hardly any higher than that of a commercial reverse osmosis system with a commercial automatic rinsing and a conductivity comparator. Even with a tenfold increase in membrane performance, the basic configuration of the system can remain unchanged an automatic adaptation to the respective conditions takes place. This ten-fold increase in membrane performance can be made possible, for example, by using a housing design of the reverse osmosis module with different membrane inserts, ie with different sized effective membrane surfaces, which is also possible with currently commercially available reverse osmosis modules , In the case of proposals designed according to this change, however, this change is particularly easy, without having to make a change or adjustment of the entire system.
Für den Hersteller ist vorteilhaft, dass beispielsweise nicht 20 oder mehr unterschiedliche Konzentratregler vorgehalten werden müssen, um die jeweils auszuliefernde Umkehrosmose-Anlage an die jeweilige örtliche Wasserqualität anzupassen, die beim Kunden vorgefunden wird.It is advantageous for the manufacturer that, for example, not 20 or more different concentrate regulators need to be provided in order to adapt the respectively to be delivered reverse osmosis system to the respective local water quality, which is found at the customer.
Ein weiterer Vorteil der vorschlagsgemäßen Anlage besteht in der automati- sehen Anpassung der Anlage an unterschiedliche Rohwasserqualitäten und Rohwassertemperaturen.Another advantage of the proposed system is the automatic adaptation of the system to different raw water qualities and raw water temperatures.
Im Gegensatz zu einer auf die örtliche Wasserqualität hin konfektionierten, jedoch „starr" konfektionierten Anlage, bei der beispielsweise durch die Auswahl und Einstellung des jeweiligen Konzentratreglers eine derartige Anpassung vorgenommen worden ist, wird beim Betrieb einer vorschlagsgemäßen Anlage auch bei sich ändernden Rohwasserqualitäten automatisch eine Anpassung der Anlage erfolgen, indem je nach den jeweiligen Gegebenheiten jeweils rechtzeitig die Durchspülung des Umkehrosmosemoduls erfolgt, so dass jeweils der optimale Schnittpunkt zwi- sehen möglichst hoher Ausbeute einerseits und möglichst hoher Permeat- Wasserqualität andererseits eingehalten wird.In contrast to a tailored to the local water quality, but "rigid" ready-made system in which, for example, by the selection and adjustment of the respective concentrate regulator such an adjustment has been made when operating a proposed system even with changing raw water qualities automatically an adjustment the plant done by depending on the particular circumstances in each case the flushing of the reverse osmosis module in time, so that in each case the optimal intersection between see the highest possible yield on the one hand and the highest possible permeate water quality on the other hand is maintained.
Ausführungsbeispiele vorschlagsgemäßer Kleinmengen- Umkehrosmose- Anlagen werden anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigtExemplary embodiments of small-volume reverse osmosis systems are explained in more detail below with reference to the purely schematic illustrations. It shows
Fig. 1 eine einfache Anlage,1 is a simple system,
Fig. 2 eine Anlage mit einer Konzentrat-Rückführung, und Fig. 3 eine Anlage mit einer Permeatpumpe.2 shows a plant with a concentrate recycling, and FIG. 3 shows a plant with a permeate pump.
In den Zeichnungen ist mit 1 ein Vorfilter bezeichnet, in den entsprechend der eingezeichneten Pfeilrichtung Rohwasser geführt wird, beispielsweise aus einem öffentlichen Trinkwasserversorgungsnetz. Das gefilterte Rohwasser gelangt zu einem Rohwasser-Magnetventil 2, zu einem Rohwassersensor 3 und von dort in ein Umkehrosmosemodul 4. Das Rohwasser- Magnetventil 2 wird bedarfsabhängig mittels einer elektronischen Anlagensteuerung automatisch geöffnet und wieder geschlossen.In the drawings, 1 denotes a prefilter, in the corresponding the drawn arrow direction raw water is led, for example, from a public drinking water supply network. The filtered raw water passes to a raw water solenoid valve 2, to a raw water sensor 3 and from there into a reverse osmosis module 4. The raw water solenoid valve 2 is automatically opened and closed depending on demand by means of an electronic system control.
Durch die Membran des Moduls 4 hindurchgetretenes Permeat gelangt zu einem Permeatsensor 5 und von dort zur weiteren Verwendung. Es kann direkt verwendet werden oder in einem Speicher zwischengelagert wer- den.Passed through the membrane of the module 4 permeate passes to a permeate sensor 5 and from there for further use. It can be used directly or stored in a memory.
Am Umkehrosmosemodul 4 fällt zudem Konzentrat an, welches einem Konzentratsensor 6 passiert und zu einem Durchflussbegrenzer 7 gelangt, der auch als Druckhalteventil für das Umkehrosmosemodul 4 dient.At the reverse osmosis module 4 also falls to concentrate, which passes a concentrate sensor 6 and passes to a flow restrictor 7, which also serves as a pressure holding valve for the reverse osmosis module 4.
Eine Umgehungsleitung 8 führt das Konzentrat am Durchflussbegrenzer 7 vorbei zu einer Auslassleitung 9, sofern ein Spülwasser-Magnetventil 10 geöffnet ist. Grundsätzlich ist das Spülwasser-Magnetventil 10 geschlossen. Es wird automatisch durch die Anlagensteuerung geöffnet und geschlossen. Das geöffnete Magnetventil 10 ermöglicht den kurzfristigen Auslass größerer Konzentratmengen, so dass in einer Art Impulsspülung das Um- kehrosmosemodul 4 insbesondere dessen Membran, gespült werden kann.A bypass line 8 leads the concentrate past the flow restrictor 7 to an outlet line 9 if a rinse water solenoid valve 10 is open. Basically, the flushing water solenoid valve 10 is closed. It is automatically opened and closed by the system controller. The open solenoid valve 10 allows the short-term outlet of larger amounts of concentrate, so that in a kind of pulse flushing the reverse osmosis module 4, in particular its membrane, can be rinsed.
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Magnetventil 10 mit dem Durchflussbegrenzer 7 zusammengefasst sein, so dass der erforderliche Installationsaufwand verringert werden kann.Deviating from the illustrated embodiment, the solenoid valve 10 may be combined with the flow restrictor 7, so that the required installation costs can be reduced.
In Fig. 2 ist eine Anlage dargestellt, die grundsätzlich wie die Anlage von Fig. 1 aufgebaut ist, jedoch mit einer zusätzlichen Pumpe 11 zur Druckerhöhung ausgestattet ist. Diese Pumpe 11 erhöht den Druck im Umkehrosmosemodul 4 über den normalen Druck des öffentlichen Trinkwasserversorgungsnetzes hinaus. Hierdurch wird es möglich, über den Durchfluss- begrenzer 7 das Konzentrat vor die Druckerhöhungspumpe 11 gegen den im Trinkwasserversorgungsnetz herrschenden Druck zurückzuführen. Im Umkehrosmosemodul 4 kann daher eine hohe Überströmung erzeugt werden, ohne einen dementsprechend hohen Verbrauch an Rohwasser, also ohne entsprechend hohe Wasserverluste an der Auslassleitung 9. Die Konzentratqualität lässt sich mittels des Konzentratsensors 6 erfassen, so dass bei entsprechenden Konzentratwerten durch Öffnung des Spülwassermagnetventils 10 ein Spülvorgang eingeleitet werden kann. Die für dieses in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel verwendete Anlagensteuerung ist gegenüber der für das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 verwendbaren Anlagensteuerung vorteilhaft derart erweitert, dass sie die Ansteuerung der Druckerhöhungspumpe 11 beinhaltet.In Fig. 2, a system is shown, which is basically constructed as the system of FIG. 1, but is equipped with an additional pump 11 to increase the pressure. This pump 11 increases the pressure in the reverse osmosis module 4 beyond the normal pressure of the public drinking water supply network. This makes it possible, via the flow restrictor 7, to recycle the concentrate before the pressure-increasing pump 11 against the pressure prevailing in the drinking water supply network. In the reverse osmosis module 4, therefore, a high flow can be generated without a correspondingly high consumption of raw water, ie without correspondingly high water losses at the outlet 9 Concentrate quality can be detected by means of the concentrate sensor 6, so that a flushing process can be initiated by opening the flushing water solenoid valve 10 with appropriate concentrate values. The installation control system used for this exemplary embodiment illustrated in FIG. 2 is advantageously extended over the installation control system that can be used for the exemplary embodiment of FIG. 1 such that it includes the actuation of the pressure increase pump 11.
Fig. 3 zeigt eine Anlage, wie sie grundsätzlich mit der Anlage von Fig. 1 vergleichbar ist. Das Permeat gelangt hinter dem Permatsensor 5 in eine Permeatpumpe 12. Von dieser wird das Permeat in einen Druckspeicher 13 gefördert. Wenn das Permeat verwendet wird, gelangt es durch einen Nachfilter 14, in welchem es nachbehandelt wird und anschließend aus einem Entnahmehahn 15 unter Druck entnommen werden kann.Fig. 3 shows a plant, as it is basically comparable to the system of Fig. 1. The permeate passes behind the permeate sensor 5 into a permeate pump 12. From this, the permeate is conveyed into a pressure accumulator 13. If the permeate is used, it passes through a post-filter 14, in which it is post-treated and can then be removed from a sampling tap 15 under pressure.
Zum Antrieb der Permeatpumpe 12 wird die Energie, insbesondere der Druck, des Konzentrats genutzt: Eine Membran 16 trennt eine Konzentratkammer 17 innerhalb der Permeatpumpe 12 von einer Permeatkammer 18. Zur Ansteuerung der Permeatpumpe 12 dienen Steuerventile 19 und 20. Diese werden wechselseitig, nämlich positionsabhängig von der Stellung der Membran 16, gesteuert. Auf Seiten der Permeatkammer 18 dienen die Pumpenventile 21 und 22 als Rückschlagventile zur Förderung des Per- meats in den Speichertank 13.To drive the permeate pump 12, the energy, in particular the pressure, of the concentrate is utilized: A membrane 16 separates a concentrate chamber 17 within the permeate pump 12 from a permeate chamber 18. Control valves 19 and 20 serve to control the permeate pump 12. These are mutually dependent, namely position-dependent from the position of the membrane 16, controlled. On the side of the permeate chamber 18, the pump valves 21 and 22 serve as non-return valves for conveying the permeate into the storage tank 13.
Das durch die Membran im Umkehrosmosemodul 4 getretene Permeat füllt die Permeatkammer 18 der Permeatpumpe 12, wobei das Permeat durch das Pumpenventil 22 in die Permeatkammer 18 gelangt. Die Memb- ran 16 der Permeatpumpe 12 wird dabei nach links, also in die Konzentratkammer 17 hinein, ausgelenkt. Das Steuerventil 19 ist in dieser Phase geschlossen. Das Steuerventil 20 hingegen ist geöffnet, so dass die zunehmende Permeatmenge innerhalb der Permeatpumpe 12 das Konzentrat aus der Konzentratkammer 17 zur Auslassleitung 9 verdrängt.The permeate which has passed through the membrane in the reverse osmosis module 4 fills the permeate chamber 18 of the permeate pump 12, the permeate passing through the pump valve 22 into the permeate chamber 18. The membrane 16 of the permeate pump 12 is deflected to the left, ie into the concentrate chamber 17. The control valve 19 is closed in this phase. The control valve 20, however, is open, so that the increasing permeate within the permeate pump 12 displaces the concentrate from the concentrate chamber 17 to the outlet 9.
Durch Umsteuern der Ventile 19 und 20 wird dieser Vorgang beendet, wenn die Membran 16 ihre vorgesehene nach links ausgelenkte Endstellung erreicht hat. Hierzu kann eine sensorische Verbindung zwischen den Ventilen 19 und 20 einerseits und der Membran 16 andererseits vorgesehen sein. Da das Ventil 20 nun geschlossen und somit die Verbindung zur Auslassleitung 9 unterbrochen ist, fließt Konzentrat über das offene Ventil 19 in die Konzentratkammer 17 der Permeatpumpe 12. Dabei wird die Membran 16 aus ihrer maximal nach links ausgelenkten Stellung nach rechts zurϋckgedrückt. Das in der Permeatkammer 18 angesammelte Permeat wird hierdurch über das Pumpenventil 21 aus der Permeatpumpe herausgedrängt und fließt in den Speichertank 13. Dieser Vorgang dauert solange, bis die Membran 16 bis in ihre nach rechts ausgelenkte Endstellung bewegt wurde und das Permeat aus der Permeatkammer größtenteils herausgefördert und in den Speichertank 13 gefördert ist. Anschließend, wenn die Ventile 19 und 20 erneut umgesteuert und der vorbe- schriebene Füllvorgang der Permeatkammer 18, gleichzeitig die Leerung der Konzentratkammer 17, von vorn beginnt.By reversing the valves 19 and 20, this process is terminated when the membrane 16 has reached its intended deflected to the left end position. For this purpose, a sensory connection between the valves 19 and 20 on the one hand and the membrane 16 on the other hand can be provided. Since the valve 20 is now closed and thus the connection to the outlet 9 is interrupted, concentrate flows through the open valve 19 in the concentrate chamber 17 of the permeate pump 12. In this case, the membrane 16 is pushed back from its maximum to the left deflected position to the right. The permeate accumulated in the permeate chamber 18 is thereby forced out of the permeate pump via the pump valve 21 and flows into the storage tank 13. This process continues until the membrane 16 has been moved to its right-deflected end position and the permeate is largely conveyed out of the permeate chamber and is conveyed into the storage tank 13. Subsequently, when the valves 19 and 20 again reversed and the above-described filling of the permeate chamber 18, at the same time the emptying of the concentrate chamber 17, starts from the beginning.
Die vorbeschriebenen Vorgänge können sich grundsätzlich solange wiederholen, bis der Druck im Speichertank 13 den Eingangsdruck der Wasserversorgung, also des öffentlichen Trinkwasserversorgungsnetzes, erreicht hat oder bis die Zufuhr zum Umkehrosmosemodul 4 über das Magnetventil 2 geschlossen wird. Das Magnetventil 2 kann beispielsweise über einen Druckschalter 23 angesteuert werden. Da die wirksame Oberfläche der Membran 16 zu den beiden Konzentrat- und Permeatkammern 17 und 18 gleich groß ist, wird die gleiche Menge Konzentrat abgegeben wie als Per- meatmenge in den Speichertank 13 gefördert wird. Dieser Konzentratfluss ermöglicht es, die Konzentratqualität am Konzentratsensor 6 zu erfassen. The above-described processes can in principle be repeated until the pressure in the storage tank 13 has reached the inlet pressure of the water supply, ie the public drinking water supply network, or until the supply to the reverse osmosis module 4 via the solenoid valve 2 is closed. The solenoid valve 2 can be controlled for example via a pressure switch 23. Since the effective surface of the membrane 16 to the two concentrate and permeate chambers 17 and 18 is the same size, the same amount of concentrate is delivered as the amount of meat in the storage tank 13 is promoted. This concentrate flow makes it possible to detect the concentrate quality at the concentrate sensor 6.
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