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EP0869918B1

Water desalination

Abstract

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EP0869918B1, drawing sheet 1
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Expired 13 December 2016, 9.8 years ago.

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20 claims: 20 independent, 0 dependent

  1. 1
    A reverse osmosis desalination plant which comprises a filter element consisting of reverse osmosis membranes defining salt retention passages, a pump for pumping water to be desalinated to said filter element, and an obstruction in the water flow path between said pump and said filter element for introducing turbulence into the flowing water and causing a pressure drop across the obstruction, said obstruction comprising a plurality of flow passages of different areas through which individual water streams of different areas flow, the water downstream of the obstruction as it enters said salt retention passages of the filter element being at a lower pressure than the water upstream of the obstruction and its flow being more turbulent than it was upstream of the obstruction. Umkehrosmose-Entsalzungsanlage, umfassend ein Filterelement, das aus Salzrückhaltekanäle definierenden Umkehrosmose-Membranen besteht, eine Pumpe zum Pumpen des zu entsalzenden Wassers zum Filterelement und ein Hindernis im Strömungsfeld zwischen der Pumpe und dem Filterelement, um den Wasserstrom zu verwirbeln und einen Druckabfall über dem Hindernis zu bewirken, wobei dieses Hindernis eine Vielzahl von Strömungskanälen mit unterschiedlichen Querschnitten umfaßt, durch die einzelne Wasserströme mit unterschiedlichen Querschnitten strömen, wobei das Wasser stromabwärts vom Hindernis beim Eintritt in die Salzrückhaltekanäle des Filterelements einen niedrigeren Druck aufweist als das Wasser stromaufwärts vom Hindernis, und wobei seine Strömung turbulenter ist als sie es stromaufwärts vom Hindernis war. Usine de désalinisation par osmose inverse comprenant un élément de filtre composé de membranes d'osmose inverse définissant des passages de rétention du sel, une pompe permettant de pomper l'eau devant être dessalée vers ledit élément de filtre, et un obstacle dans le chemin d'écoulement de l'eau, situé entre ladite pompe et ledit élément de filtre et permettant d'introduire des turbulences dans l'eau s'écoulant et entraînant une chute de pression sur la longueur de l'obstacle, ledit obstacle comprenant une pluralité de passages d'écoulement de différentes tailles au travers lesquels des courants d'eau individuels s'écoulent depuis différentes zones d'écoulement, l'eau en aval de l'obstacle lorsqu'elle entre dans lesdits passages de rétention du sel de félément de filtre étant à une pression inférieure à celle de l'eau en amont de l'obstacle, son écoulement étant plus turbulent qu'il ne l'était en amont de l'obstacle.
  2. 2
    A plant as claimed in claim 1, wherein said obstruction is in the form of a plate with a plurality of holes in it of different areas whereby the flowing water is obstructed and divided up into a number of turbulent water streams each of which is at a lower pressure than the pressure of the water upstream of the plate. Anlage nach Anspruch 1, wobei das Hindernis die Form einer Platte mit einer Vielzahl von Öffnungen unterschiedlicher Querschnitte hat, wodurch der Wasserstrom aufgehalten und in eine Reihe von turbulenten Wasserströmen geteilt wird, von denen jeder einen geringeren Druck aufweist als den Wasserdruck stromaufwärts von der Platte. Usine selon la revendication 1, dans laquelle ledit obstacle à la forme d'une plaque munie d'une pluralité de trous de taille différente, grâce à quoi l'eau circulant est entravée et divisée en un certain nombre de courants d'eau turbulents, chacun d'entre eux étant à une pression inférieure à la pression de l'eau en amont de la plaque.
  3. 3
    A plant as claimed in claim 2, wherein flow restricting valves are provided for varying the flow areas of the holes in the plate which create the individual water streams. Anlage nach Anspruch 2, wobei Drosselventile zum Variieren der StrömungsQuerschnitte der Plattenöffnungen, welche die einzelnen Wasserströme erzeugen, vorgesehen sind. Usine selon la revendication 2, dans laquelle des vannes de restriction sont fournies pour faire varier les zones d'écoulement des trous de la plaque qui créent les courants d'eau individuels.
  4. 4
    A desalination plant as claimed in claim 2 or 3, and including a cylindrical casing, said filter element being within said casing and fabricated such that the entrances to the salt passages are at one end of the filter element, a disc constituting said plate, said disc being between one end of the casing and said filter element and being spaced from said one end of the filter element and an inlet for water to be desalinated at said one end of the casing, the water which in use enters the casing through said inlet flowing through the holes in the disc, being broken up into a plurality of diverging water streams, and impinging on said one end of the filter element. Entsalzungsanlage nach einem der Ansprüche 2 oder 3, ein zylindrisches Gehäuse umfassend, wobei sich das Filterelement in diesem Gehäuse befindet und so gefertigt ist, daß die Eingänge der Salzkanäle sich an einem Ende des Filterelements befinden, die Platte aus einer Scheibe besteht, diese Scheibe sich zwischen einem Ende des Gehäuses und dem Filterelement befindet und einen Abstand zu dem einen Ende des Filterelements und einem Einlaß für das zu entsalzende Wasser an dem einen Ende des Gehäuses aufweist, das Wasser, das während des Betriebs durch diesen Einlaß in das Gehäuse tritt, durch die Öffnungen in der Scheibe strömt, wobei es in eine Vielzahl von unterschiedlichen Wasserströmen geteilt wird und an dem einen Ende des Filterelements auftrifft. Usine de désalinisation selon la revendication 2 ou la revendication 3, incluant un boîtier cylindrique, ledit élément de filtre étant à l'intérieur dudit boîtier et fabriqué de telle sorte que les entrées vers les passages du sel sont situées à une extrémité dudit élément de filtre, un disque constituant ladite plaque, ledit disque étant entre une extrémité dudit boîtier et ledit élément de filtre, et étant espacé de ladite extrémité de l'élément de filtre et une entrée pour l'eau devant étre dessalée au niveau de ladite extrémité dudit boîtier, l'eau qui pendant l'utilisation entre dans le boîtier par ladite entrée s'écoule par les trous dans le disque ce qui la divise en une pluralité de courant d'eau divergents et empiétant sur ladite extrémité de l'élément de filtre.
  5. 5
    A desalination plant as claimed in claim 2 or 3 and including a cylindrical casing, said filter element being within said casing and fabricated such that the entrances to the salt passages are at one end of the filter element, a disc constituting said plate, said disc being between one end of the casing and said filter element and being spaced from said one end of the filter element, there being in said casing a pump and a motor for driving the pump, the pump being between said disc and said one end of the casing and serving to pump water to be desalinated through the holes in the disc to break it up into a plurality of diverging water streams which impinge on said one end of the filter element. Entsalzungsanlage nach einem der Ansprüche 2 oder 3, ein zylindrisches Gehäuse umfassend, wobei das Filterelement sich in dem Gehäuse befindet und so gefertigt ist, daß die Eingänge für die Salzkanäle sich an einem Ende des Filterelements befinden, die Platte aus einer Scheibe besteht, diese Scheibe sich zwischen einem Ende des Gehäuses und dem Filterelement befindet und einen Abstand zu dem einen Ende des Filterelements aufweist, sich in dem Gehäuse eine Pumpe und ein Motor zum Antreiben dieser Pumpe befinden, die Pumpe sich zwischen der Scheibe und dem einen Ende des Gehäuses befindet und dazu dient, um Wasser, das entsalzt werden soll, durch die Öffnungen in der Scheibe zu pumpen, um es in eine Vielzahl unterschiedlicher Wasserströme zu teilen, die an dem einen Ende des Filterelements auftreffen. Usine de désalinisation selon la revendication 2 ou la revendication 3, incluant un boîtier cylindrique, ledit élément de filtre étant à l'intérieur dudit boîtier et étant fabriqué de telle sorte que l'entrée vers les passages pour sel soient situés à l'une des extrémités de l'élément de filtre, un disque constituant ladite plaque, ledit disque étant entre ladite extrémité du boîtier et ledit élément de filtre et étant espacé de ladite extrémité de l'élément de filtre, avec à l'intérieur du boîtier une pompe et un moteur permettant d'entraîner la pompe, la pompe étant située entre ledit disque et ladite extrémité du boîtier et étant utilisée pour pomper l'eau devant être dessalée au travers des trous dans le disque afin de la diviser en une pluralité de courants d'eau divergents qui empiètent sur ladite extrémité de l'élément de filtre.
  6. 6
    A desalination plant as claimed in claim 5, and including a filter for removing solid material from the water to be desalinated, the filter being between said pump and said disc. Entsalzungsanlage nach Anspruch 5, einen Filter zum Entfernen von Feststoffen aus dem zu entsalzenden Wasser umfassend, wobei der Filter sich zwischen der Pumpe und der Scheibe befindet. Usine de désalinisation selon la revendication 5, et incluant un filtre pour éliminer les matières solides de l'eau devant être dessalée, le filtre étant situé entre ladite pompe et ledit disque.
  7. 7
    A desalination plant as claimed in claim 6, wherein said pump has an outlet with two branches, the first branch leading through said filter for removing solid material from the water to be desalinated to a chamber one boundary of which is constituted by said disc, water normally flowing through said one branch, through the filter to said chamber and then through the holes in the disc, and the other branch bypassing the filter and leading directly to said chamber, there being a normally closed outlet communication with the core of the filter, said outlet, when opened, permitting back-washing water to flow from said chamber through said filter in the reverse direction and out through said outlet. Entsalzungsanlage nach Anspruch 6, wobei die Pumpe einen Ausgang mit zwei Abzweigungen aufweist, wobei die erste Abzweigung durch den Filter zum Entfernen von Feststoffen aus dem zu entsalzenden Wasser zu einer Kammer führt, deren eine Begrenzung durch die Scheibe gebildet wird, wobei Wasser normalerweise durch diese Abzweigung durch den Filter zur Kammer und dann durch die Öffnungen in der Scheibe fließt, und die andere Abzweigung den Filter umgeht und direkt in die Kammer führt, wobei sich dort eine normalerweise geschlossene Auslaßverbindung mit dem Filterkern befindet, wobei dieser Auslaß, wenn er geöffnet wird, Rücklaufwasser aus der Kammer in umgekehrter Richtung durch den Filter und durch den Auslaß hinaus strömen läßt. Usine de désalinisation selon la revendication 6, dans laquelle ladite pompe a une sortie en deux branches, la première branche menant au travers dudit filtre permettant d'éliminer les matières solides de l'eau devant être dessalée vers une chambre dont une des limites est constituée par ledit disque, l'eau s'écoulant normalement au travers de ladite branche, au travers du filtre, et l'autre branche court-circuitant le filtre et menant directement vers ladite chambre, et il y a une ouverture de communication normalement fermée avec la partie centrale du filtre, ladite ouverture lorsqu'elle est ouverte, permettant au reflux d'eau de s'écouler depuis ladite chambre au travers dudit filtre dans la direction opposée et de sortir par ladite ouverture.
  8. 8
    A desalination plant as claimed in claim 2, 3 or 4, and including a housing with at least one buoyancy space for enabling the housing to float, said cylindrical casing with said filter element and disc therein being within said housing and said pump in use delivering sea water under pressure to said casing. Entsalzungsanlage nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, ein Außengehäuse mit mindestens einem Auftriebsraum umfassend, um das Außengehäuse schwimmfähig zu machen, wobei das zylindrische Gehäuse, welches das Filterelement und die Scheibe enthält, sich in dem Außengehäuse befindet, und die Pumpe während des Betriebs diesem Gehäuse unter Druck Meerwasser zuführt. Usine de désalinisation selon la revendication 1, 3 ou 4, et incluant un logement avec au moins un espace de déjaugeage permettant au logement de flotter, ledit boîtier cylindrique avec à l'intérieur ledit élément de filtre et ledit disque, étant à l'intérieur dudit logement et ladite pompe pendant l'utilisation, apportant de l'eau de mer sous pression dans ledit logement.
  9. 9
    A desalination plant as claimed in claim 8, wherein said housing is vertically elongate and has a horizontal partition separating a water intake chamber below the partition from a buoyancy space above the partition, said housing having holes therein to permit sea water to flow into said water intake chamber, said pump in use withdrawing sea water from said chamber and delivering it to said cylindrical casing which is in the buoyancy space. Entsalzungsanlage nach Anspruch 8, wobei das Außengehäuse vertikal verlängert ist und eine horizontalen Abtrennung aufweist, die eine Wasseraufnahmekammer unterhalb der Abtrennung von einem Auftriebsraum oberhalb der Abtrennung trennt, wobei das Außengehäuse Öffnungen aufweist, durch die Meerwasser in die Wasseraufnahmekammer strömen kann, wobei die Pumpe im Betrieb Meerwasser aus der Kammer abpumpt und dieses dem zylindrische Gehäuse zuführt, das sich im Auftriebsraum befindet. Usine de désalinisation selon la revendication 8, dans laquelle ledit logement est horizontalement allongé et est muni d'une séparation verticale qui sépare une chambre de prise d'eau située au dessous de la séparation, d'un espace de déjaugeage situé au dessus de la séparation, ledit logement étant muni de trous en son intérieur afin de permettre à l'eau de mer de s'écouler dans ladite chambre de prise d'eau, pendant l'utilisation ladite pompe évacuant l'eau de mer de ladite chambre et la délivrant vers ledit logement cylindrique qui est dans l'espace de déjaugeage.
  10. 10
    A desalination plant as claimed in any one of claims 4 to 9, and which includes means for subjecting recovered water to ultraviolet light. Entsalzungsanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 9, eine Vornchtung zum Behandeln von gewonnenem Wasser mit ultraviolettem Licht enthaltend. Usine de désalinisation selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, et incluant des moyens permettant de soumettre l'eau récupérée à une lumière ultraviolette.
  11. 11
    A desalination plant as claimed in any one of claims 1 to 4, wherein said pump is a ram pump. Entsalzungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Pumpe eine Tauchkolbenpumpe ist. Usine de désalinisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la pompe est une pompe refoulante.
  12. 12
    A desalination plant as claimed in any one of claims 1 to 4, wherein said pump is a manually operable piston pump for delivering water under pressure to the filter element. Entsalzungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Pumpe eine manuell bedienbare Kolbenpumpe ist, mit der Wasser unter Druck zum Filterelement geleitet wird. Usine de désalinisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle ladite pompe est une pompe à piston pouvant être actionnée manuellement et permettant de fournir de l'eau sous pression vers l'élément de filtre.
  13. 13
    A desalination plant as claimed in any preceding claim and including means for utilizing the pressure-based energy available in the brine which emerges from the salt passages to supplement the power source of said pump. Entsalzungsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine Vorrichtung zur Nutzung der auf Druck beruhenden Energie, die in der aus den Salzkanälen tretenden Sole vorhanden ist, um die Energiequelle der Pumpe zu ergänzen. Usine de désalinisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, et incluant des moyens pour utiliser l'énergie de pression disponible dans la saumure qui émerge du passage pour le sel, afin de compléter la source d'énergie de ladite pompe.
  14. 14
    A desalination plant as claimed in claim 1, 2, 3 or 4, and including an outlet through which recovered water flows from the filter element, an auxiliary pump having its suction inlet connected to said outlet for recovered water, a hollow column extending upwardly from said auxiliary pump and connected to the pressure outlet of the auxiliary pump, a brine outlet from said filter element, and a drive motor connected to said brine outlet so that, in use, brine under pressure flows through said motor and drives it, said motor being connected to said auxiliary pump so as to drive the auxiliary pump. Entsalzungsanlage nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, umfassend einen Auslaß, durch den gewonnenes Wasser aus dem Filterelement strömt, eine Hilfspumpe, deren Ansaugöffnung mit dem Auslaß für das gewonnene Wasser verbunden ist, eine Hohlsäule, die von der Hilfspumpe nach oben verläuft und die mit dem Druckauslaß der Hilfspumpe verbunden ist, einen Solenauslaß vom Filterelement und einen Antriebsmotor, der mit dem Solenauslaß verbunden ist, so daß im Betrieb die Salzlösung unter Druck durch den Motor strömt und ihn antreibt, wobei der Motor mit der Hilfspumpe verbunden ist, so daß er die Hilfspumpe antreibt. Usine de désalinisation selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, et incluant une ouverture au travers de laquelle l'eau récupérée s'écoule depuis l'élément de filtre, une pompe auxiliaire ayant sont entrée aspirant reliée à ladite ouverture pour l'eau récupérée, une colonne creuse s'étendant vers le haut à partir de ladite pompe auxiliaire et étant reliée à l'ouverture sous pression de la pompe auxiliaire, une sortie de saumure partant dudit élément de filtre et un moteur d'entraînement relié à ladite sortie de saumure de telle sorte que, pendant l'utilisation, la saumure sous pression s'écoule au travers dudit moteur et 1'entraîne, ledit moteur étant relié à ladite pompe auxiliaire afin d'entraîner la pompe auxiliaire.
  15. 15
    A desalination plant as claimed in claim 14, wherein said drive motor is a Pelton wheel. Entsalzungsanlage nach Anspruch 14, wobei der Antriebsmotor ein Peltonrad ist. Usine de désalinisation selon la revendication 14, dans laquelle ledit moteur d'entraînement est une turbine Pelton.
  16. 16
    A method of desalinating water which comprises pumping water to be desalinated to a filter element consisting of reverse osmosis membranes defining salt retention passages, causing a pressure drop in the water flowing to the filter element and simultaneously introducing turbulence into the water flow by passing the water through a plurality of flow passages of different areas, the water streams impinging on the filter element and flowing into the salt retention passages of the filter element. Procédé de désalinisation de l'eau comprenant les étapes consistant à pomper de l'eau devant être dessalée et l'alimenter vers un élément de filtre constitué de membranes d'osmose inverse définissant des passages de rétention d'eau, causant une chute de pression dans l'eau s'écoulant vers l'élément de filtre et introduisant de manière simultanée des turbulences dans l'eau en faisant passer l'eau par une pluralité de passages d'écoulement de tailles différentes, les courants d'eau empiétant sur l'élément de filtre et s'écoulant dans les passages de rétention du sel de l'élément de filtre. Verfahren zur Entsalzung von Wasser, umfassend das Pumpen von Wasser, das entsalzt werden soll, zu einem Filterelement, das aus Salzrückhaltekanäle definierenden Umkehrosmose-Membranen besteht, Bewirken eines Druckabfalls im Wasser, das zum Filterelement strömt, und gleichzeitiges Verursachen von Verwirbelungen im Wasser durch Leiten des Wassers durch eine Vielzahl von Durchgängen mit unterschiedliche Querschnitten, wobei die Wasserströme an dem Filterelement auftreffen und in die Salzrückhaltekanäle des Filterelements strömen.
  17. 17
    A desalination method as claimed in claim 16, wherein the water is divided into a plurality of turbulent, conically shaped, diverging water streams. Entsalzungsverfahren nach Anspruch 16, wobei das Wasser in eine Reihe von turbulenten, konisch geformten, unterschiedlichen Wasserströmen geteilt wird. Procédé de désalinisation selon la revendication 16, dans lequel l'eau est divisée en une pluralité de courants d'eau turbulents, divergents et de forme conique.
  18. 18
    A desalination method as claimed in claim 16 or 17, and including feeding sea water through a reverse osmosis membrane to provide an auxiliary supply of water substantially devoid of dissolved solids, mixing this water with sea water, and delivering the diluted sea water to said filter element. Entsalzungsverfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, umfassend das Einspeisen von Meerwasser durch eine Umkehrosmose-Membran hindurch, um eine zusätzliche Zufuhr von im wesentlichen feststoff-freiem Wasser bereitzustellen, das Mischen dieses Wassers mit Meerwasser und das Leiten des verdünnten Meerwassers zum Filterelement. Procédé de désalinisation selon la revendication 16 ou la revendication 17, et incluant le fait d'alimenter de l'eau de mer au travers d'une membrane d'osmose inverse afin de fournir une alimentation auxiliaire en eau ne contenant substantiellement pas de solides dissouts, le fait de mélanger cette eau avec de l'eau de mer et le fait de délivrer l'eau de mer diluée vers ledit élément de filtre.
  19. 19
    A method as claimed in claim 16, 17 or 18 and including adding a quantity of brine to the desalinated, recovered water to vary the mineral balance of the recovered water. Procédé selon la revendication 16, 17 ou 18, et incluant le fait d'ajouter une certaine quantité de saumure dans l'eau dessalée et récupérée afin de modifier l'équilibre minéral de l'eau récupérée. Verfahren nach einem er Ansprüche 16, 17 oder 18, umfassend das Zufügen einer Solemenge zu dem entsalzten, gewonnenes Wasser, um die Mineralbilanz des gewonnenen Wassers zu variieren.
  20. 20
    A method as claimed in any one of claims 16 to 19, wherein the water is initially at a pressure of 50 to 65 Bar and the pressure drop is between 1.5 and 2.0 Bar. Procédé selon l'une des revendications 16 à 19, dans lequel l'eau est au départ à une pression de 50 à 65 Bar, et la chute de pression est entre 1,5 et 2,0 Bar. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das Wasser anfangs einen Druck von 50 bis 65 Bar aufweist und der Druckabfall zwischen 1,5 und 2,0 Bar beträgt.
Independent claims20