WO1996041675A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung einer umkehrosmoseanlage zur wasseraufbereitung - Google Patents
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- G05D21/02—Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value characterised by the use of electric means
Definitions
- the invention relates to a method for regulating a reverse osmosis system according to the preamble of the main claim.
- Systems of this type are required, inter alia, in conjunction with hemodialysis machines in order to provide sufficiently pure water which is as germ-free as possible for the production of the dialysis liquid.
- the principle of operation of reverse osmosis systems is known to be that the water to be treated is passed in a filter module under high pressure along the surface of a semipermeable membrane, part of the water, the so-called permeate, passing through the membrane and on the other side the membrane is collected and fed to the consumption points.
- the invention was based on the object of equipping a reverse osmosis system in such a way that the return of concentrate is automatically adapted even in the event of fluctuating capacity utilization in such a way that the tendentially opposite demands (a) for the highest possible quality of the permeate produced, which corresponds to the intended use, and ( b) after the best possible utilization of the raw water, even with changing capacity utilization of the system.
- This object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of the main claim.
- Fig. 1 the scheme of a urine osmosis system with features according to the invention
- FIG. 2 shows the diagram of another exemplary embodiment with pressure-controlled concentrate return
- Fig.3 the schematic of an embodiment with float-controlled concentrate return.
- FIG. 1 The installation of a reverse osmosis system with design features according to the invention is shown as an example and purely schematically in FIG. 1.
- the raw water the inflow of which can be blocked or released by a valve 40, passes via line 10a, b into a container 11 which can be ventilated via a sterile filter 12 and is thus approximately under atmospheric pressure.
- the level is regulated, for example, by a float 14 which more or less opens or closes an inflow valve 13.
- the water passes through the line 15 via the pump 16 into the filter module 17, the primary space 17a of which is separated from the secondary space 17b by a semipermeable membrane 18.
- the permeate flows from the secondary space into the consumer line 19. Excess permeate can be returned to the container 11 via the line 20a, b, the pressure maintaining valve 21 inserted between the line sections 20a and 20b determining the pressure prevailing in the consumer line 19.
- the concentrate flows from the outlet of the primary space of the filter module via line 22a, b to a branching point 23, from which a part of the concentrate returns via line 24a, b to container II and the rest via line 25a, b , c is led into the drain.
- An between The control valve 26 inserted into the line sections 22a and 22b essentially determines the pressure prevailing in the primary space of the filter module, which is necessary for the filtration.
- the ratio between the recirculated and the concentrate portion fed into the drain depends on the hydrostatic pressure differences on the lines mentioned and the ratio of the flow resistances.
- the invention provides that the concentrate flow in the drain line automatically adjusts to the raw water inflow, at least approximately in such a way that these two flows are brought into a constant relationship to one another.
- a measuring element which detects the raw water inflow, and an actuator, which is controlled by the latter and determines the concentrate outflow, serve this purpose.
- a suitable measure for adjusting the concentrate outflow consists in changing the flow resistance in at least one of the two lines 24a, b and 25a,, c or the pressures acting on them.
- the former possibility is realized by inserting a controllable valve 29 between the line sections 25b and 25c, which valve is actuated via the actuator 30, e.g. in the form of a servo motor.
- the flow sensor inserted into the raw water inflow serves as the measuring element 31, for example in the form of an impeller flow meter, which emits an electrical signal, the frequency of which is proportional to the flow.
- This signal is converted by an adaptation circuit 32 into a signal suitable for controlling the actuator 30.
- This arrangement of two flow meters also has the significant advantage that a direct display of the so-called yield can be derived from the measured values of the two flows.
- the technical implementation of such a calculation and its implementation in a corresponding analog or digital display requires no further explanation for the person skilled in the art.
- the corresponding devices can be part of the adaptation circuit 32, for which purpose this is additionally equipped with a display device 34 for the yield.
- a certain yield which is synonymous with the setting of a certain ratio of the concentration runoff and raw water inflow
- certain concentration ratios between raw water, permeate and outflowing concentrate are established for the substances dissolved in the water. These are different for the individual substances and depend on the permeability of the semipermeable membrane of the filter module for the substance under consideration.
- the setting of the ratio of concentrate discharge and raw water inflow and thus the yield is expediently carried out on the basis of analysis values of the substances, the concentration of which is of particular importance.
- the raw water content of these substances can fluctuate considerably.
- a further embodiment of the invention provides devices for the continuous or periodic determination of analysis values and an automatic adjustment of the set ratio of concentrate outflow and raw water inflow.
- Suitable sensors for determining analysis values are, for example, in the form of ion-selective electrodes available.
- a measurement of the electrical conductivity also provides useful information about the total content of dissolved substances, since these are largely present in the form of dissolved salts.
- a conductivity measuring cell 27 is inserted into the concentrating line leading to the outlet in FIG. 1, which delivers its measuring signal to the adaptation device 32.
- the ratio of concentrate outflow and raw water inflow is increased according to a pre-programmable function if the measured concentration increases, namely until it reaches a predetermined value again.
- control behavior of such a concentration control in particular the reaction to sudden changes in the concentration of the raw water, can be improved by the adaptation circuit 32 additionally measuring the signal of a conductivity measuring cell built into the raw water line or into the container 11 (in FIG. 1 not shown) is supplied in order to increase the ratio of concentrate outflow and raw water inflow in the event of an increase in concentration in the raw water, even before this is also noticeable at the installation location of the conductivity measuring cell 27.
- FIG. 2 shows another embodiment of the invention.
- the measurement of the raw water inflow for automatic adjustment of the concentrate outflow takes place here by means of an adjustable throttle 42, which is inserted between the fill level control valve 13 and the raw water outlet 46, via which the raw water flows freely into the container 11.
- a pressure is generated which is dependent on the raw water inflow and is connected to a connected one
- Manometer 44 can be measured and, in this embodiment, forms the actual measured variable and at the same time the manipulated variable for setting the ratio of raw water inflow and concentrate outflow.
- This ratio is set here in that the concentrate portion returned to the container 11 is changed in the opposite direction to the raw water inflow, so that the portion discharged into the outflow inevitably changes in the same direction as the raw water inflow.
- An increase in the raw water inflow has the result that the pressure difference between the branching point 23 and the line 41, into which the returning concentrate line 24a,, c also opens, is reduced.
- the flow rate in this line decreases and the flow rate in the line 25a, b, c leading to the outflow increases to the same extent.
- the quantitative relationship between a change in the raw water inflow and the resultant change in the concentrate outflow can be adjusted by means of the throttle 42 and by means of adjustable flow resistors 47, 48, 49 in the returning and the outflow of the concentrate line so that the yield at fluctuating capacity utilization of the system remains constant with sufficient accuracy.
- the flow sensors 31 and 33 are not part of the control device in the exemplary embodiment according to FIG. 2.
- the display device 34 which is equipped in the manner described above with devices for determining the yield from the two measured flows, they form an advantageous aid for monitoring the yield and for correctly setting the system in the event of fluctuating raw water quality.
- a particular advantage of the arrangement according to FIG. 2 is that its function is realized with simple hydraulic components which only require low manufacturing costs and which allow a high level of operational safety with simple means.
- the level controller for the container 11 also has the function of a measuring element for the raw water inflow.
- the float 14 and the closure piece of the inlet valve 13 which throttles the raw water inflow are connected to one another by a linkage 50a, b, c which converts a vertical movement of the float into a horizontal movement of the closure piece.
- the position of the closure piece and thus also the position of the float 14 is a measure of the currently set raw water inflow.
- the movement of the float is transmitted through the rod 51 and the spring 56 to an actuator which adjusts the portion of the concentrate flow conducted via the line 25 into the drain.
- a slide 52 is used for this purpose, which increasingly opens an outflow opening 53 leading to the discharge line 25 when the float 14 has a relatively low position when there is a high inflow of raw water.
- the concentrate line 22b coming from the filter module is connected above the slide to a narrowed part in the lower region of the container in order to ensure that only concentrate actually flows away.
- the characteristic of the measuring element and the actuator and the resultant relationship between raw water inflow and concentrate outflow can be changed by means of adjusting devices 54 and 55, with which an abutment of the linkage 50a, b, c is displaced or the force of a spring 57 ju ⁇ acting on the slide 52 bull.
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Abstract
Bei der Umkehrosmoseanlage zur Wasseraufbereitung wird ein Teil des Konzentrats auf die Rohwasserseite zurückgeleitet, ein anderer Teil durch Ableiten in den Abfluß verworfen. Bei Veränderungen der Kapazitätsauslastung der Anlage wird der Konzentratabfluß durch entsprechende Meß- und Stellglieder (31, 32; 29, 30; 42, 47-49; 14, 50a, b, c, 51-57) gleichsinnig zu den Veränderungen des Rohwasserzuflusses so verändert, daß das Verhältnis der beiden Flüsse zumindest angenähert konstant bleibt. Aus dem Verhältnis von Konzentratabfluß und Rohwasserzufluß wird eine direkte Anzeige der Ausbeute (= Permeatabfluß/Rohwasserzufluß) abgeleitet. Zusätzlich sind Einrichtungen (27, 32) zur selbsttätigen Anpassung des Verhältnisses von Konzentratabfluß und Rohwasserzufluß (und somit der Ausbeute) an Schwankungen der Rohwasserqualität vorgesehen.
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Regelung einer Umkehrosmose- anlage zur Wasseraufbereitung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung einer Umkehrosmoseanlage nach dem Obergriff des Hauptanspru¬ ches. Solche Anlagen werden unter anderem in Verbindung mit Hämodialysegeräten benötigt, um zur Herstellung der Dialy- sierflüssigkeit ausreichend reines, möglichst keimfreies Wasser zur Verfügung zu stellen.
Das Funktionsprinzip von Umkehrosmoseanlagen besteht bekannt¬ lich darin, daß das aufzubereitende Wasser in einem Filtermo¬ dul unter hohem Druck an der Oberfläche einer semipermeablen Membran entlanggeführt wird, wobei ein Teil des Wassers, das sogenannte Permeat, durch die Membran tritt und auf der anderen Seite der Membran gesammelt und den Verbrauchsstellen zugeführt wird. Der nicht durch die Membran tretende, mit zurückgehaltenen Stoffen angereicherte Teil des Rohwassers, das sogenannte Konzentrat, fließt am Ende der Strδmungsstrek- ke des Primärraumes aus dem Membranmodul aus.
Beim Betrieb von Umkehrosmoseanlagen kann der Bedarf an aufbereitetem Wasser starken Schwankungen unterliegen, so daß die Anlage oft nur zu einem Teil ihrer Kapazität ausgelastet wird. Bekannte Verfahren zur Leistungsanpassung bestehen darin, das überschüssig produzierte Permeat in den Rohwasser¬ kreislauf zurückzuleiten oder die Förderleistung der zur Druckerzeugung dienenden Pumpe zu reduzieren, so daß sich der Bedarf an zuzuführendem Rohwasser entsprechend vermindert. Das aus Rohwasser und zurückgeführtem Permeat gebildete Mischwasser hat eine verminderte Schadstoffkonzentration, so
daß das hieraus erzeugte Permeat eine entsprechend höhere Qualität erreicht.
Es ist darüber hinaus bekannt, auch einen Teil des abfließen- den Konzentrats in den Rohwasserzufluß zurückzuleiten. Diese Maßnahme führt zwar tendenziell zu einer Qualitätsverschlech¬ terung des Permeats im Sinne einer Zunahme des Gehalts an gelösten Substanzen, aber anderseits ebenfalls zu einer vorteilhaften Verminderung des Rohwasserbedarfs für eine bestimmte erzeugte Permeatmenge. Der rückgeführte Konzentra¬ tanteil darf jedoch sowohl mit Rücksicht auf die Qualität des erzeugten Permeats als auch mit Rücksicht auf eine überhöhte Schadstoffkonzentration auf der Rohwasserseite der Filtermem¬ bran, die u.U. zu einer vorzeitigen Degeneration der Membran führen kann, nicht zu hoch sein.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Umkehrosmosean¬ lage so auszustatten, daß die Rückführung von Konzentrat auch bei schwankender Kapazitätsauslastung selbsttätig so angepaßt wird, daß die tendenziell entgegengesetzten Forderungen (a) nach einer dem Anwendungszweck entsprechenden, möglichst hohen Qualität des erzeugten Permeats und (b) nach bestmögli¬ cher Ausnutzung des Rohwassers auch bei wechselnder Ausla¬ stung der Anlage berücksichtigt werden. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches genann¬ ten Merkmale gelöst.
Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschrei- bung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Abbildungen.
Es zeigt
Fig.l - das Schema einer Uπ__ehrosmoseanlage mit Ausstat¬ tungsmerkmalen entsprechend der Erfindung,
Fig.2 - das Schema eines anderen Ausführungsbeispiels mit druckgesteuerter Konzentratrückführung,
Fig.3 - das Schema eines Ausführungsbeispiels mit schwimmergesteuerter Konzentratrückführung.
Die Einrichtung einer Umkehrosmoseanlage mit Gestaltungsmerk- malen entsprechend der Erfindung ist als Beispiel und rein schematisch in Fig. l dargestellt. Das Rohwasser, dessen Zufluß durch ein Ventil 40 gesperrt oder freigegeben werden kann, gelangt über die Leitung l0a,b in einen Behälter 11, der über einen über ein Sterilfilter 12 belüftet sein kann und somit annähernd unter atmosphärischem Druck steht. Die Regelung des Füllstandes erfolgt beispielsweise durch einen Schwimmer 14, der ein Zuflußventil 13 mehr oder weniger öffnet oder verschließt. Aus dem Behälter gelangt das Wasser durch die Leitung 15 über die Pumpe 16 in das Filtermodul 17, dessen Primärraum 17a durch eine semipermeable Membran 18 von dem Sekundärraum 17b getrennt ist. Aus dem Sekundärraum fließt das Permeat in die Verbraucherleitung 19. Überschüssig erzeugtes Permeat kann über die Leitung 20a,b in den Behälter 11 zurückgeleitet werden, wobei das zwischen die Leitungsab- schnitte 20a und 20b eingefügte Druckhalteventil 21 den in der Verbraucherleitung 19 herrschenden Druck bestimmt.
Das Konzentrat fließt vom Ausgang des Primärraumes des Fil¬ termoduls über die Leitung 22a,b zu einer Verzweigungsstelle 23, von der aus ein Teil des Konzentrats über die Leitung 24a,b in den Behälter ll zurückführt und der übrige Teil über die Leitung 25a,b,c in den Abfluß geleitet wird. Ein zwischen
die Leitungsabschnitte 22a und 22b eingefügtes Regelventil 26 bestimmt im wesentlichen den im Primärraum des Filtermoduls herrschenden Druck, der für die Filtration notwendig ist.
Zwischen der Verzweigungsstelle 23 und dem Behälter liegt der Strömungswiderstand der Leitung 24a,b einschließlich einge¬ fügter weiterer Komponenten, z.B einer Leitfähigkeitsmeßzelle 27 und/oder anderer (in Fig. l nicht berücksichtigter) Teile, der nach Bedarf einstellbar ist. Entsprechendes gilt für die Verbindung über die Leitungsabschnitte 25a,b,c zum Abfluß 28. Das Verhältnis zwischen dem rückgeführten und dem in den Abfluß geleiteten Konzentratanteil ist von den hydrostati¬ schen Druckdifferenzen an den genannten Leitungen und dem Verhältnis der Strδmungswiderstände abhängig.
Die Erfindung sieht vor, daß eine selbsttätige Anpassung des Konzentratflusses in der Abflußleitung an den Rohwasserzufluß stattfindet, und zwar zumindest näherungsweise so, daß diese beiden Flüsse in ein konstantes Verhältnis zueinander ge- bracht werden. Diesem Zweck dient ein Meßglied, das den Rohwasserzufluß erfaßt und ein von diesem gesteuertes, den Konzentratabfluß bestimmendes Stellglied. Eine geeignete Maßnahme zur Einstellung des Konzentratabflusses besteht darin, den Strδmungswiderstand in mindestens einer der beiden Leitungen 24a,b und 25a, ,c oder die an ihnen wirksamen Drücke zu verändern. In Fig. 1 ist die erstere Möglichkeit realisiert, indem zwischen die Leitungsabschnitte 25b und 25c ein regelbares Ventil 29 eingefügt ist, das über den Stellan¬ trieb 30, z.B. in Form eines Servomotors, betätigt wird.
Als Meßglied dient bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der in den Rohwasserzufluß eingefügter Durchfluß-Meßaufnehmer
31, z.B. in Form eines Flügelrad-Durchflußmessers, der ein elektrisches Signal abgibt, dessen Frequenz dem Durchfluß proportional ist. Dieses Signal wird durch eine Anpassungs- schaltung 32 in ein zur Steuerung des Stellantriebes 30 geeignetes Signal umgesetzt. Durch richtige Abstimmung der Übertragungscharakteristik der AnpassungsSchaltung 32 unter Berücksichtigung der Einstellcharakteristik des regelbaren Ventils 29 kann erreicht werden, daß durch Veränderungen der Kapazitätsauslastung verursachte Veränderungen des Flusses in der Rohwasserleitung mit ausreichender Genauigkeit zu propor¬ tionalen gleichsinnigen Veränderungen des Konzentratabflusses führen.
Welche Genauigkeit hinsichtlich der Proportionalität als ausreichend anzusehen ist, hängt davon ab, mit welcher Ge¬ nauigkeit die Ausbeute der Anlage (s. unten) bei Schwankungen der Kapazitätsauslastung konstant gehalten werden soll. Hohe Genauigkeitsanforderungen können zuverlässiger, jedoch mit größerem gerätetechnisehern Aufwand, mittels eines Regelkrei- ses mit Rückführung erfüllt werden, indem auch in die zum Abfluß führende Leitung ein Durchflußmesser 33 eingefügt wird, dessen Signal ebenfalls der AnpassungsSchaltung 32 zugeführt wird, die bei dieser weiteren Ausgestaltung die Funktion eines eigentlichen Reglers hat. Durch Bildung des Quotienten von Konzentratabfluß und Rohwasserzufluß und Vergleich dieses Quotienten mit einem vorgegebenen Sollwert kann anhand einer festgestellten Abweichung der Stellantrieb so beeinflußt werden, daß der Quotient stets den vorgesehenen Wert erreicht. Diese Anordnung von zwei Durchflußmessern hat auch noch den wesentlichen Vorteil, daß aus den Ifeßwerten der beiden Durchflüsse eine direkte Anzeige der sogenannten Ausbeute abgeleitet werden kann. Hierunter wird das
Verhältnis zwischen dem genutzen Permeatfluß und dem hierfür aufgewandten Rohwasserfluß verstanden. Aus dem Meßwert des Rohwasserzuflusses Qw und des Konzentratabflusses Qa kann die Ausbeute e nach der Beziehung e = l - Qa/Qw berechnet werden, da Qa die Differenz zwischen dem Rohwasserzufluß und dem zu den Verbrauchern geleiteten Permeatfluß darstellt. Die tech¬ nische Durchführung einer solchen Berechnung und ihre Umset¬ zung in eine entsprechende Analog- oder Digitalanzeige bedarf für den Fachmann keiner weiteren Erläuterung. Die entspre- chenden Einrichtungen können Teil der Anpassungschaltung 32 sein, wozu diese zusätzlich mit einer Anzeigevorrichtung 34 für die Ausbeute ausgestattet ist.
Bei Einstellung einer bestimmten Ausbeute, gleichbedeutend mit der Einstellung eines bestimmten Verhältnisses von Kon- zentrababfluß und Rohwasserzufluß, stellen sich für die im Wasser gelösten Substanzen bestimmte Konzentrationsverhält¬ nisse zwischen Rohwasser, Permeat und abfließendem Konzentrat ein. Diese sind für die einzelnen Stoffe unterschiedlich und hängen von der Durchlässigkeit der semipermeablen Membran des Filtermoduls für die jeweils betrachtete Substanz ab. Die Einstellung des Verhältnisses von Konzentratabfluß und Roh¬ wasserzufluß und somit der Ausbeute erfolgt zweckmäßigerweise anhand von Analysewerten der Substanzen, deren Konzentration von besonderer Wichtigkeit ist. Der Gehalt des Rohwassers an diesen Substanzen kann jedoch erheblich schwanken. Im Hin¬ blick hierauf sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung Einrichtungen zur kontinuierlichen oder periodischen Bestim¬ mung von Analysewerten und eine selbsttätige Anpassung des eingestellten Verhältnisses von Konzentratabfluß und Rohwas¬ serzufluß vor. Zur Bestimmung von Analysewerten geeignete Sensoren sind z.B. in Form ionenselektiver Elektroden
verfügbar. Für die Aufbereitung von Leitungswasser, z.B. zur Wasserversorgung von Hämodialysegeräten, liefert jedoch auch eine Messung der elektrischen Leitfähigkeit eine brauchbare Aussage über den Gesamtgehalt an gelösten Substanzen, da diese weit überwiegend in Form gelöster Salze vorliegen. In Fig. l ist zu diesem Zweck in die zum Abfluß führende Konzen¬ tratleitung eine Leitfähigkeitsmeßzelle 27 eingefügt, die ihr Meßsignal an das Anpassungsgerät 32 liefert. Aufgrund dieses Meßsignals wird das Verhältnis von Konzentratabfluß und Rohwasserzufluß nach einer vorprogrammierbaren Funktion erhöht, wenn die gemessene Konzentration zunimmt, und zwar so lange, bis diese wieder einen vorgegebenen Wert erreicht. Das Regelverhalten einer solchen Konzentrationsregelung, insbe¬ sondere die Reaktion auf sprunghafte Änderungen der Konzen- tration des Rohwassers, kann verbessert werden, indem der AnpassungsSchaltung 32 zusätzlich das Meßsignal einer in die Rohwasserleitung oder in den Behälter 11 eingebauten Leitfä¬ higkeitsmeßzelle (in Fig. l nicht gezeigt) zugeführt wird, um bei einem Konzentrationsanstieg im Rohwasser das Verhältnis von Konzentratabfluß und Rohwasserzufluß zu erhöhen, noch bevor dieser auch am Einbauort der Leitfähigkeitsmeßzelle 27 bemerkbar ist.
Das Schema in Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Messung des Rohwasserzuflusses zur selbst¬ tätigen Anpassung des Konzentratabflusses erfolgt hierbei mittels einer einstellbaren Drossel 42, die zwischen das Füllstands-Regelventil 13 und den Rohwasserauslaß 46, über den das Rohwasser frei in den Behälter 11 ausfließt, einge- fügt ist. In der Leitung 41, die das Füllstands-Regelventil mit der Drossel 42 verbindet, entsteht ein vom Rohwasserzu¬ fluß abhängiger Druck, der mit einem angeschlossenen
Manometer 44 gemessen werden kann und bei diesem Ausführungs- beispiel die eigentliche Meßgröße und zugleich die Stellgröße zur Einstellung des Verhältnisses von Rohwasserzufluß und Konzentratabfluß bildet. Die Einstellung dieses Verhältnisses erfolgt hier dadurch, daß der in den Behälter 11 zurückgelei¬ tete Konzentratanteil gegenläufig zum Rohwasserzufluß verän¬ dert wird, so daß sich zwangsläufig der in den Abfluß gelei¬ tete Anteil gleichsinnig mit dem Rohwasserzufluß verändert. Eine Zunahme des Rohwasserzuflusses hat zur Folge, daß die Druckdifferenz zwischen dem Verzweigungspunkt 23 und der Leitung 41, in die auch die rückführende Konzentratleitung 24a, ,c einmündet, vermindert wird. Infolgedessen sinkt der Durchfluß in dieser Leitung, und in gleichem Maße steigt der Durchfluß in der zum Abfluß führenden Leitung 25a,b,c an. Der quantitative Zusammenhang zwischen einer Änderung des Rohwas¬ serzuflusses und der hieraus resultierenden Änderung des Konzentratabflusses kann mittels der Drossel 42 und mittels einstellbarer Strδmungswiderstände 47, 48, 49 in der rückfüh¬ renden und der zum Abfluß führenden Konzentratleitung so eingestellt werden, daß die Ausbeute bei schwankender Kapazi¬ tätsauslastung der Anlage mit ausreichender Genauigkeit konstant bleibt.
Die Durchflußsensoren 31 und 33 sind bei dem Ausführungsbei- spiel nach Fig. 2 nicht Bestandteil der Regelungseinrichtung. In Verbindung mit der Anzeigevorrichtung 34, die in der zuvor beschriebenen Weise mit Einrichtungen zur Bestimmung der Ausbeute aus den beiden gemessenen Durchflüssen ausgestattet ist, bilden sie jedoch ein vorteilhaftes Hilfsmittel zur Überwachung der Ausbeute und zur korrekten Einstellung der Anlage bei schwankender Rohwasserqualität.
Ein besonderer Vorteil der Anordnung nach Fig. 2 besteht darin, daß ihre Funktion mit einfachen hydraulischen Bauele¬ menten verwirklicht ist, die nur geringe Herstellungskosten erfordern und mit einfachen Mitteln eine hohe Betriebssicher- heit ermöglichen.
Bei der Anordnung nach Fig. 3 hat der Füllstandsregler für den Behälter 11 zugleich die Funktion eines Meßgliedes für den Rohwasserzufluß. Der Schwimmer 14 und das den Rohwasser- zufluß drosselnde Verschlußstück des Einlaßventils 13 sind durch ein Gestänge 50a,b,c miteinander verbunden, das eine vertikale Bewegung des Schwimmers in eine horizontale Bewe¬ gung des Verschlußstückes umsetzt. Bei konstantem Druck in der Rohwasserleitung 10 ist die Stellung des Verschlußstückes und somit auch die Position des Schwimmers 14 ein Maß für den aktuell eingestellten Rohwasserzufluß. Die Bewegung des Schwimmers wird durch die Stange 51 und die Feder 56 auf ein Stellglied übertragen, das den über die Leitung 25 in den Abfluß geleiteten Anteil des Konzentratflusses einstellt. Hierzu dient ein Schieber 52, der eine zur Abflußleitung 25 führende Ausflußδffnung 53 zunehmend freigibt, wenn bei hohem Rohwasserzufluß der Schwimmer 14 eine relativ niedrige Posi¬ tion hat. Die vom Filtermodul kommende Konzentratleitung 22b ist oberhalb des Schiebers an einem verengten Teil im unteren Bereich des Behälters angeschlossen, um sicherzustellen, daß tatsächlich nur Konzentrat abfließt. Die Charakteristik des Meßgliedes und des Stellgliedes und der hieraus resultierende Zusammenhang zwischen Rohwasserzufluß und Konzentratabfluß ist mittels EinStellvorrichtungen 54 und 55 veränderbar, mit denen ein Widerlager des Gestänges 50a,b,c verschoben bzw. die Kraft einer auf den Schieber 52 wirkenden Feder 57 ju¬ stiert wird.
Die in den Ausführungensbeispielen beschriebenen Merkmale können in unterschiedlicher Weise miteinander kombiniert, abgewandelt und erweitert werden. Insbesondere können für die Erfassung des RohwasserZuflusses und für die Erzeugung der Bewegung zur Betätigung des Stellgliedes auch andere an sich bekannte Mittel genutzt werden, z.B. Meßblenden oder Strδ- mungsapparate nach Art der Wasserstrahlpumpe in Verbindung mit Kolben-Zylinder-Anordnungen oder Betätigungselemente mit elastischen Abdichtungen wie Balgen oder Membranenen.
Claims
1. Verfahren zur Regelung einer Umkehrosmoseanlage mit einem Filtermodul zur Trennung von zugeführtem Rohwasser in fil¬ triertes Reinwasser (Permeat) und unfiltriertes, mit zurück¬ gehaltenen Stoffen angereichertes Abfallwasser (Konzentrat) und Einrichtungen zur Rückführung eines variablen Anteils des Konzentrats in den Rohwasserzufluß und Ableitung des restli¬ chen Anteils des Konzentrats in den Abfluß, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Rohwasserzufluß abgelei¬ tete Stellgröße die Aufteilung des Konzentrats in den rückge- führten Anteil ("Konzentratrückfluß") und den in den Abfluß geleiteten Anteil (nKonzentratabfluß") in der Weise beein¬ flußt, daß eine Veränderung des Rohwasserzuflusses zu einer gleichsinnigen Änderung des Konzentratabflusses führt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Veränderungen des Rohwasserzuflusses das Verhältnis von Konzentratabfluß und Rohwasserzufluß entsprechend einem vorgegebenen Sollwert annähernd konstant gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Konzentratabfluß und Rohwasserzufluß gemessen und die Stellgröße von einem Regler aufgrund eines Verglei¬ ches zwischem dem gemessen Verhältnis und dem Sollwert dieses Verhältnisses erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert in Abhängigkeit von Analysewerten des Wassers selbsttätig so angepaßt wird, daß das Verhältnis von Konzentratabfluß und Rohwasserzufluß mit zunehmendem Gehalt an gelösten Substanzen ansteigt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Sollwerts eine Messung der elektrischen Leit¬ fähigkeit des Konzentrats herangezogen wird.
6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohwasserzufluß Qw und der Konzentra¬ tabfluß Qa gemessen werden und aus den Meßwerten die Ausbeute e nach der Beziehung e = l - Qa/Qw abgeleitet und angezeigt wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorausgehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellgröße zur Verände¬ rung des Konzentratabflusses aus dem Meßsignal eines in der Rohwasser-Zuführungsleitung eingefügten Durchflußmessers abgeleitet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Stellgröße zur Veränderung des Konzen¬ tratabflusses aus der Position eines zur Regelung des Rohwas¬ serzuflusses in ein Puffergefäß dienenden Schwimmerventils abgeleitet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Stellgröße zur Veränderung des Konzen¬ tratabflusses aus vom Rohwasserzufluß abhängigen Druckdiffe- renzen abgeleitet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Rohwasserzufluß abhängige Druckdifferenz als Stell¬ größe unmittelbar den Kontratrückfluß und hierdurch mittelbar den Konzentratabfluß einstellt.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10, mit einem Umkehrosmosefilter (17) , dessen Primärraum (17a) durch eine Pumpe (16) aus einem unter konstantem Druck stehenden, mit dem Rohwasserzufluß (l0a,b) über einen Füll- Standsregler (13, 14) verbundenen Puffergefäß (11) gespeist wird, mit Einrichtungen (20a,b, 21) zur Rückführung über¬ schüssig erzeugten Permeats in das Puffergefäß und weiteren Einrichtungen (24a,b,c, 47, 48) zur Rückführung eines Teils des Konzentrats in das Puffergefäß sowie Einrichtungen (25a,b, 49) zur Ableitung des restlichen Teils des Konzen¬ trats in den Abfluß, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Auslaß des den Rohwasserzufluß in das Puffergefäß regelnden Regelventils (13) und die den freien Auslauf in das Pufferge¬ fäß bildende Leitung (46) ein einstellbarer Strδmungswider- stand (42) eingefügt ist und die Konzentrat-Rückführungs¬ leitung (24) in eine Abzweigung zwischen dem Regelventil (13) und dem einstellbaren Strδmungswiderstand (42) einmündet.
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