[发明专利]逆渗透系统和能量回收装置

说明书

提出了一种逆渗透系统，其包括用于逆渗透的膜单元和能量回收装置，膜单元具有膜、接收供给流体的入口、排出透过流体的透过物出口和排出浓缩流体的浓缩物出口，能量回收装置具有带涡轮转子、涡轮入口和涡轮出口的涡轮部，带泵转子、泵入口和泵出口的泵部，带马达转子的马达、和用于控制马达的马达控制单元，其中涡轮转子、泵转子和马达转子通过抗转矩连接被操作地连接，还包括连接到泵入口以给泵部提供处于低压的供给流体的低压入口管线，将泵出口与膜单元的入口连接以给膜单元提供处于高压的供给流体的高压入口管线，以及将浓缩物出口与涡轮入口连接以给涡轮部提供浓缩流体的浓缩管线，其中，泵部是用于将供给流体从低压加压到高压的唯一的泵。

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求1的前序部分的具有能量回收装置的逆渗透系统，以及涉及这种系统的使用。此外并且具体地，本发明涉及被用于这种逆渗透系统中的能量回收装置。

背景技术

逆渗透系统例如被用于水处理，比如海水或半咸水的除盐。在这种系统中，一种能透过水或溶剂但不透比如不溶固体、分子或离子之类的溶质的半透膜被使用。对于逆渗透而言，该膜被提供加压的供给流体，例如海水。只有溶剂，例如水，能穿过该膜，并将作为透过流体(比如新鲜水)离开该膜单元。不能穿过膜的供给流体的残余部分作为浓缩流体，例如盐水，从膜单元排出。供给流体必须在高压下被提供给膜以克服渗透压力。

因此，逆渗透典型地是一种需要加压的供给流体的过程，并且离开膜单元的浓缩流体膜仍然具有相当高的剩余压力，使得能将部分增压能量回收为机械能。在海水除盐中，例如，供给流体(海水)的所需压力根据海水的盐度和温度等等，可从45巴到75巴。新鲜水(透过流体)中的压力可以在0到3巴之间，盐水(浓缩流体)中的压力典型地在比供给压力小2巴到5巴之间，即40-73巴。

为了在供给流体中提供所需要的高压，需要至少一个高压泵。为了从浓缩流体或盐水中相应地回收机械能，已知的是设置独立的能量回收装置，所述独立的能量回收装置可以是压力交换器，或涡轮与由该涡轮驱动的泵的组合，通常被称为涡轮增压器。

带能量回收的逆渗透系统从例如US8691086中获知。该系统包括所谓的液压能管理集成系统(HEMI)，其具有涡轮部、泵部和由控制器控制的马达。离开膜壳的盐水(浓缩流体)被提供给HEMI的涡轮部以驱动涡轮部，涡轮部再驱动泵部。泵部的出口被连接到膜壳的入口。泵部的入口被连接到高压泵的出口，从而给HEMI的泵部提供供给流体。在该系统的正常运行过程期间，在膜壳入口处的供给流体的所需压力由高压泵和HEMI的泵部的组合动作来产生。

基于现有技术，本发明的目标是提出一种不同的带有能量回收装置的逆渗透系统。该系统应当简单，尤其是在构造方面，以及安全可靠。

发明内容

满足该目标的本发明的主题通过独立权利要求的特征来表征。

因此，根据本发明，提出了一种逆渗透系统，其包括用于逆渗透的膜单元以及包括能量回收装置，膜单元具有膜、接收供给流体的入口、排出透过流体的透过物出口和排出浓缩流体的浓缩物出口，能量回收装置具有涡轮部、泵部、马达和用于控制马达的马达控制单元，涡轮部具有涡轮转子、涡轮入口和涡轮出口，泵部具有泵转子、泵入口和泵出口，马达具有马达转子，其中涡轮转子、泵转子和马达转子通过抗转矩连接被操作地联接，还包括被连接到泵入口以给泵部提供处于低压的供给流体的低压入口管线，将泵出口与膜单元的入口连接以给膜单元提供处于高压的供给流体的高压入口管线，以及将浓缩物出口与涡轮入口连接以给涡轮部提供浓缩流体的浓缩物管线，其中泵部是用于将供给流体从低压增压到高压的唯一的泵。