PL193614B1 - Urządzenie do odsalania wody metodą osmozy odwróconej i sposób odsalania wody - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do odsalania wody metoda osmozy odwróconej, zawierajace obudowe i znajdujacy sie w niej element filtrujacy skla- dajacy sie z membran osmozy odwróconej, w których znajduja sie kanaly zatrzymywania soli, przy czym urzadzenie zaopatrzone jest ponadto w pompe pompujaca odsalana wode do elementu filtrujacego, znamienne tym, ze w obudowie miedzy pompa a elementem filtrujacym, na drodze przeplywu wody, znajduje sie plytka (40), która zawiera liczne otwory (44.1, 44.2, 44.3, 44.4, 44.5, 44.6, 44.7, 44.8) o przekroju kolowym o róznych srednicach, roz- dzielajace odsalana wode na oddzielne turbu- lentne strumienie, które sa róznej wielkosci. PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do odsalania wody metodą osmozy odwróconej i sposób odsalania wody. Wynalazek dotyczy odsalania wody, to jest usuwania rozpuszczonych substancji stałych z wody morskiej i z wody słonawej na przykład z ujść rzek.

Debaty na temat światowego niedostatku wody pilnej i wody do nawadniania upraw są zjawiskiem codziennym. W niektórych częściach świata całe miasta są zagrożone wyludnieniem na skutek przedłużającej się suszy.

Niewyczerpalne zasoby wody znajdują się jedynie w morzu, ale odsalanie znacznych ilości wody potrzebnych do zaopatrywania głównych ośrodków zaludnienia, albo projekty irygacyjne o wielkiej skali, są kosztowne. Wiele instalacji odsalania wody działa w oparciu o system osmozy odwróconej. W tego typu instalacji woda poddawana odsalaniu jest zmuszana do przenikania przez membranę półprzepuszczalną tak, żeby rozpuszczone w niej substancje stałe zostały usunięte przez tę membranę. Instalacje innego typu pracują w oparciu o technologię odparowywania.

Podstawowym problemem opisywanym przy obu metodach jest to, że uzyskiwana woda jest, w przypadku odparowywania, czystą wodą destylowaną, a w przypadku osmozy odwróconej, jest to woda o zbliżonym stopniu oczyszczenia do wody destylowanej. Woda taka ma w rzeczywistości usunięte wszystkie minerały, które były w niej rozpuszczone. Woda pozbawiona zawartego w niej wapnia i magnezu jest substancją agresywną w odniesieniu do rur metalowych i innych metalowych obiektów, z którymi wchodzi w kontakt. Stąd też te minerały muszą być dodawane do wody regenerowanej. Co więcej, woda destylowana jest bez smaku, a będąc pozbawiona podstawowych minerałów, nie może być używana przez ludzi do konsumpcji w dłuższym okresie. Dlatego więc, do wody stosowanej jako woda do picia, konieczne jest dodawanie szeregu minerałów by przetworzyć wodę, z „mdłej destylowanej wody, na wodę nadającą się do picia. W obu metodach określone podstawowe minerały, które były obecne w wodzie morskiej, przechodzą do solanki, która jest produktem ubocznym procesu. Znaczącym kosztem w produkcji wody, w każdej tego typu instalacji, jest więc koszt minerałów, które muszą być ponownie wprowadzone do wody, oraz wyposażenie potrzebne do tego celu.

W instalacji stosującej technologię odparowywania wody morskiej poważne znaczenie ma koszt potrzebnej energii, kiedy zostanie przeliczony na megalitr regenerowanej wody.

Membrany osmozy odwróconej mają złożoną budowę, a postać stosowana najczęściej składa się z dwóch błon ze złożonej żywicy polimerowej, które wspólnie określają kanał solny. W tym kanale znajduje się element wywołujący zaburzenia przepływu. Tym elementem jest zwykle siatka zgrzana z włókien z tworzywa sztucznego. Wiele takich membran jest nawiniętych w skomplikowany sposób na rurze centralnej. Woda, która przenika przez wymienione błony, wchodzi do przestrzeni pomiędzy sąsiednimi membranami i płynie do rury centralnej. Rura posiada otwory w ściance, które pozwalają na przechodzenie wody regenerowanej do rury. Solanka, która jest pozostałością wody morskiej i dużej ilości rozpuszczonych w niej substancji stałych, wypływa licznymi kanałami solnymi do ścieków, albo do zakładu odzysku soli.

W procesach według tej techniki przyjęto, że na każdej stronie każdego kanału solnego, oraz na każdej bezpośrednio przylegającej błonie, znajduje się warstwa osadów polaryzacyjnych. Te warstwy, zawierają wyższe stężenie rozpuszczonych substancji stałych niż przepływająca masaw części kanału solnego, pośrodku pomiędzy błonami. Element wywołujący zaburzenia jest przewidziany do redukowania grubości warstwy osadów polaryzacyjnych i przez to do podnoszenia zdolności membrany do umożliwiania przenikania wody przez nią. Zwykle przy metodzie osmozy odwróconej uzyskuje się wskaźnik zatrzymania rozpuszczonych substancji stałych na poziomie 99,3%. Rozpuszczone substancje stałe, które przenikają przez membranę w większości składają się ze zwykłej soli, ponieważ jej molekuły są mniejsze niż molekuły większości innych minerałów. Stanowią one 0,7%, co wynosi 400-500 części na milion, rozpuszczonych substancji stałych w wodzie regenerowanej, licząc od zasolenia początkowego wody morskiej, i jest to poniżej progu, przy którym rozpuszczone substancje stałe przekazują smak wodzie. Zanieczyszczenie membran osmozy odwróconej jest głównym problemem mającym wymiar, który przekłada się na wzrost kosztów produkowanej wody, związany z koniecznością powstrzymywania procesu zanieczyszczania oraz usuwania zanieczyszczenia, kiedy ono występuje. Zanieczyszczenie może być powodowane przez minerały odłożone na membranie, albo jest pochodzenia organicznego. Przykładowo, zanim woda morska dojdzie do membrany, jest ona poddawana działaniu inhibitora, takiego jak sześciometafosforan (znany powszechnie jako „krewetka”). To ogranicza odkładanie się na membranie wapnia i magnezu w postaci węglanów wapnia i magnezu,

PL 193 614 B1 ale dodaje innych składników do kosztów produkcji. Producenci membran zalecają stosunkowo niską wartość przepływu (wielkość przepływu wody przez membranę w litrach na godzinę na metr kwadratowy membrany), by uniknąć szybkiego zanieczyszczenia. Płukania wsteczne membrany, to jest, powodowane przez wodę przepływającą w przeciwnym kierunku przez kanały solne, są normalną procedurą stosowaną do usuwania zanieczyszczeń. Jeżeli membrana jest bardzo zanieczyszczona, trzeba ją zabrać z instalacji regeneracji wody i poddać różnorodnym zabiegom w celu usunięcia zanieczyszczeń. W przypadkach ekstremalnych zanieczyszczenia nie mogą być usunięte, a membrana musi być złomowana.

W rezultacie, z powodu tych wszystkich czynników, woda produkowana przez instalację metodą osmozy odwróconej jest bardziej kosztowna niż woda uzyskiwana przez oczyszczanie wody ze zbiornika sztucznego za tamą na rzece lub z rzeki. Stąd też, pomimo światowego niedostatku wody, tylko niewielki procent wody na świecie jest produkowany w instalacjach, przy zastosowaniu osmozy odwróconej do odsalania, wody morskiej.

W dokumencie US. 4995977 opisano urządzenie do filtracji metodą osmozy odwróconej, które zawiera wiele płaskich warstw stanowiących element filtrujący i dysk znajdujący się między warstwami, który wprowadza turbulencje wewnątrz elementu filtrującego. Taki układ dysku względem elementu filtrującego nie daje efektu samoczynnego oczyszczania się membrany.

W dokumencie GB 1268397 opisano urządzenie do stężania roztworu za pomocą odwróconej osmozy. Zawiera ono wiele jednostek osmotycznych zamontowanych w ramie, przy czym każda jednostka zawiera element porowaty oraz płytki zaopatrzone na powierzchni w formacje powodujące turbulencje przepływu, które mają za zadanie odpowiednio sterować przepływem i zapobiegać polaryzacji osadów na powierzchni membran.

Oba wyżej opisane urządzenia mają tę niedogodność, że membrany ulegają zanieczyszczeniu po stosunkowo krótkim okresie użytkowania.

Głównymi zadaniami niniejszego wynalazku są: polepszenie wydajności procesu osmozy odwróconej, znaczna redukcja kosztu wody produkowanej w procesie osmozy odwróconej, powstrzymanie zanieczyszczania się membran stosowanych w procesie osmozy odwróconej, oraz produkcja wody z pożądanymi minerałami w niej, bez konieczności ich uzupełniania dozowaniem.

Urządzenie do odsalania wody metodą osmozy odwróconej, według wynalazku zawiera obudowę i znajdujący się w niej element filtrujący składający się z membran osmozy odwróconej, w których znajdują się kanały zatrzymywania soli, przy czym urządzenie zaopatrzone jest ponadto w pompę pompującą odsalaną wodę do elementu filtrującego.

Urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że w obudowie między pompą a elementem filtrującym, na drodze przepływu wody, znajduje się płytka, która zawiera liczne otwory o przekroju kołowym o różnych średnicach, rozdzielające odsalaną wodę na oddzielne turbulentne strumienie, które są różnej wielkości.

Korzystnie, płytka zawiera okrągły dysk, w którym otwory rozmieszczone są na okręgach koncentrycznych z dyskiem.

Ewentualnie, płytka zawiera okrągły dysk, w którym otwory rozmieszczone są na linii spiralnej rozpoczynającej się w środku dysku.

Membrany korzystnie stanowią liczne folie przymocowane do przepuszczalnej rury i owinięte wokół niej, tworzące wiele kanałów zatrzymywania soli i wiele kanałów przepuszczalnych, przy czym wszystkie kanały mają kształt spiralny, zaś każdy strumień uderza w koniec zwiniętej membrany i wpływa do kanałów zatrzymywania soli.

Sposób odsalania wody według wynalazku polega na tym, że pompuje się przeznaczoną do odsalania wodę do elementu filtrującego zawierającego membrany osmozy odwróconej, przez które przepuszcza się odsalaną wodę i charakteryzuje się tym, że wodę pompuje się przez płytkę, zawierającą wiele otworów o przekroju kołowym o różnych średnicach, tworząc wiele turbulentnych strumieni wodnych o różnych wielkościach, przy czym zawarte w strumieniach gazy mają postać bąbelków, zaś ciśnienie w strumieniach za przegrodą obniża się w stosunku do ciśnienia przed przegrodą za pomocą płytki, po czym turbulentne strumienie z bąbelkami wprowadza się elementu filtrującego.

Korzystnie, wodę rozdziela się na liczne turbulentne strumienie, które są stożkowe i zbieżne.

Przez membrany osmozy odwróconej korzystnie przepuszcza się wodę morską uzyskując dodatkowe źródło wody pozbawionej rozpuszczonych w niej substancji stałych, miesza się tę wodę z wodą morską i wprowadza się tak rozcieńczoną wodę morską do elementu filtrującego.

PL 193 614 B1

Do odsolonej, odzyskanej wody można dodać solankę w ilości odpowiedniej dla uzupełnienia składu mineralnego odzyskanej wody.

Wodę korzystnie wprowadza się pod ciśnieniem, które wynosi od 5 MPa do 6,5 MPa, zaś spadek ciśnienia wynosi od 0,15 do 0,20 MPa.

Urządzenie według niniejszego wynalazku, pozwala na wywołanie zaburzeń w przepływającej wodzie i spowodowanie spadku ciśnienia na przegrodzie, po to by woda za przegrodą, przy wchodzeniu do kanałów solnych elementu filtrującego, była o niższym ciśnieniu niż woda przed przegrodą, a jej przepływ był bardziej turbulentny niż był przed przegrodą.

Przegroda jest zalecana w postaci płytki z licznymi otworami w niej, przy pomocy których przepływająca woda jest tamowana i rozdzielana na liczne stożkowe, rozbiegające się burzliwe strumienie wodne, z których każdy ma niższe ciśnienie niż ciśnienie wody przed płytką. Otwory w płytce mogą mieć różne rozmiary, albo mogą być wszystkie tej samej wielkości. W postaci preferowanej, płytka ma kształt okrągłego dysku, a otwory w niej są ułożone w spiralnym szeregu dookoła środka dysku. W innej postaci otwory są uszeregowane na okręgu, a w jeszcze innej postaci otwory są ułożone wzdłuż linii promieni wychodzących ze środka dysku.

Jeżeli jest to pożądane, może być przewidziany szereg zaworów ograniczających przepływ dla zróżnicowania powierzchni przepływu otworów w płytce, które tworzą osobne strumienie wodne.

Urządzenie i sposób według niniejszego wynalazku odzyskują wodę, w której zawartość rozpuszczonych substancji stałych, tzn. rozpuszczonych w niej minerałów kształtuje się na akceptowalnym poziomie. Ponieważ woda ma wystarczającą ilość rozpuszczonych w niej substancji stałych nadających jej możliwy do zaakceptowania smak, nie jest wymagane uzupełnianie ich w wodzie regenerowanej przez dozowanie. Ze względu na to, że w regenerowanej wodzie występuje magnez i wapń, nie jest ona agresywna względem rur metalowych i armatury, oraz nie wymaga uzupełniania dozowaniem tych minerałów.

Zostało stwierdzone, że przez wprowadzanie wody, która wpływa w sposób burzliwy do kanałów solnych membran, zmniejsza się grubość warstwy osadów polaryzacyjnych na membranach. Umożliwia to wzrost wielkości przepływu bez zbytniego wzrostu zanieczyszczania. Dalszym efektem jest umożliwienie przenikania przez membranę minerałów, przy jednoczesnym ograniczeniu do poziomu nieakceptowanego zawartości w regenerowanej wodzie zwykłej soli. Przebieg eksperymentu wykazał, że poprzez zróżnicowanie spadku ciśnienia i turbulencje, na przykład przez zróżnicowanie rozmiaru otworów w płytce tworzącej przegrodę, może być powodowane przenikanie przez membranę różnych rozpuszczonych substancji stałych w ilościach możliwych do kontrolowania. Stąd metodą prób i przez eksperymentowanie, to jest przez różnicowanie spadku ciśnienia i zaburzeń, może być odzyskiwana woda posiadająca rozpuszczone substancje stałe w założonych ilościach.

Eksperymenty wykazały dalszą korzyść polegającą na tym, że zanieczyszczanie membrany znacznie zostało zredukowane kiedy była dostarczana do niej wzburzona woda.

Solanka, która wypływa z konwencjonalnej instalacji osmozy odwróconej jest cięższa niż woda morska, a przez to tonie, jeśli zostanie odprowadzona do morza. Natomiast solanka wypływająca z urządzenia do odsalania wody według wynalazku, kiedy zostanie odprowadzona do morza to początkowo wznosi się w postaci słupa wody zamiast tonąć. Okazuje się, że solanka została nasycona gazem, oraz okazuje się, że czynnikiem nasycającym jest tlen. Co więcej, w wodzie regenerowanej znajdują się pęcherze tlenu.

Próby pokazują, że w wodzie regenerowanej znajduje się więcej tlenu niż wynikałoby to z ilości rozpuszczonego tlenu znajdującego się w wodzie morskiej. Pęcherze tlenu są małe, ponieważ nawet za przegrodą konkretna wartość ciśnienia jest, na przykład, rzędu 4,5 do 5,0 MPa. Stwierdzono, że małe pęcherze we wzburzonej wodzie odgrywają częściowo rolę w obniżaniu grubości osadów polaryzacyjnych. Zauważono, że pęcherze odgrywają też częściowo rolę w zabezpieczaniu membrany przed zanieczyszczeniem.

Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1A i fig. 1B są przekrojami osiowymi przez urządzenie według wynalazku, które stanowi część instalacji do odsalania wody; fig. 2 jest przekrojem w tej samej płaszczyźnie, co przekroje z fig. 1A i 1B, pokazującym jedną część końcową urządzenia w większej skali; fig. 3 - widokiem czoła dysku; fig. 4 - przekrojem w tej samej płaszczyźnie, co fig. 2 i w tej samej skali, ale pokazującym modyfikację urządzenia z figur 1A i 1B; fig. 5A i 5B pokazują dalsze dyski; fig. 6 -jest przekrojem osiowym przez ręcznie napędzane urządzenie do odsalania wody; fig. 7 przedstawia schematycznie napędzaną silnikiem instalację do odsalania wody; fig. 8 przedstawia schematycznie kolejny przykład urządzenia do

PL 193 614 B1 odsalania wody; fig. 9 przedstawia schemat zatapialnego urządzenia do odsalania wody; fig. 10 schematyczną ilustracją planu rozmieszczenia poziomego instalacji odsalania wody; fig. 11 przedstawia zatapialną instalację odsalania wody; fig. 12A i 12B razem przedstawiają urządzenie do odsalania wody zamknięte w jednej zewnętrznej obudowie; fig. 13 przedstawia pływające urządzenie do odsalania wody; fig. 14 - zbiornik z układem rur.

Odnosząc się najpierw do figur 1A i 1B, przedstawione jest urządzenie do odsalania wody, oznaczone ogólnie przez 10 i zawierające obudowę cylindryczną 12 z końcowymi denkami 14 i 16 zamocowanymi w jej przeciwległych końcach. Rura wlotowa 18 dla wody z rozpuszczonymi w niej substancjami stałymi przechodzi przez końcowe denko 14 i wprowadza wodę do komory 20. Rura 18 jest przyłączona do pompy po stronie tłoczenia (nie pokazana na fig. 1A) umożliwiając dostarczanie wody przy ciśnieniu, powiedzmy, 5 do 6 MPa. Rura wylotu solanki 22 prowadzi z komory 24 przez denko końcowe 16. Pierścieniowe uszczelki brzegowe 26i 28 opasują końcowe denka 14 i 16 i stanowią uszczelnienie pomiędzy denkami 14 i 16 oraz obudową cylindryczną 12.

Odnośnik cyfrowy 30 oznacza ogólnie element filtrujący osmozy odwróconej, który jest wpasowany w obudowę cylindryczną 12 i ją wypełnia. Element 30 zawiera strukturę rdzeniową 32 włącznie z rurą środkową 34, która tworzy wylot wody regenerowanej z elementu filtrującego 30. Rura 34, która ma w sobie liczne otwory 36, przechodzi jednym końcem przez końcowe denko 16. Drugi koniec rury 34 jest podparty w ślepym gnieździe 38 (spójrz także na fig. 2) przewidzianym do tego w płytce podpierającej, która jest w postaci dysku 40. Dysk 40 i denko 14 tworzą ściany ograniczające komorę 20. Pierścieniowa uszczelka brzegowa 42 otacza dysk 40 na styku pomiędzy dyskiem 40 i obudową cylindryczną 12. Pomiędzy dyskiem 40 i elementem filtrującym 30 znajduje się szczelina (patrz fig. 2).

Element filtrujący 30 zawiera, poza strukturą rdzeniową 32, półprzepuszczalną membranę, która jest owinięta na strukturze rdzeniowej 32. Nawinięta membrana wypełnia całą przestrzeń pomiędzy strukturą rdzeniową 32 i wewnętrzną stroną obudowy cylindrycznej 12, oraz, poza szczeliną pomiędzy obudową i dyskiem 40, wypełnia przestrzeń pomiędzy dyskiem 40 i komorą 24.

Dostępnym w handlu elementem filtrującym, odpowiednim do zastosowania w niniejszym wynalazku jest element produkowany i sprzedawany przez firmę Filmtec Corporation, będącej filią Dow Chemical Company. Produkt nosi oznaczenie FT30. Opis patentowy ze Stanów Zjednoczonych 4277344 opisuje w szczegółach membranę, która pracuje na zasadzie osmozy odwróconej. Nawijanie membrany elementu filtrującego 30 jest skomplikowane. Początkowo formuje się membranę w szereg spłaszczonych kieszeni, które nawija się na strukturę rdzeniową 32 w taki sposób, że wzajemnie na siebie zachodzą.

Na dysku 40 (fig. 3) znajduje się osiem otworów 44.1, 44.2, i tak dalej. Otwory różnią się średnicami, a w przedstawionym rozwiązaniu są zastosowane otwory o średnicach: 8,805 mm, 9,185 mm, 8,077 mm, 7,772 mm, 7,765 mm, 7,351 mm, 7,094 mm oraz 7,881 mm. Średnica dysku 40 jest około 20 cm i jest ona także średnicą wewnętrzną obudowy cylindrycznej 12 oraz zewnętrzną średnicą elementu filtrującego 30.

Za dyskiem 40, oraz pomiędzy nim i zwiniętą membraną, znajduje się „pająk składający się z centralnej piasty i zewnętrznego pierścienia oraz z licznych szprych rozciągających się pomiędzy piastą i pierścieniem (zarys „pająka pokazany jest na fig. 3). „Pająk jest częścią takiego elementu filtrującego, jak np. dostępny z Filmtec i wyznacza szereg ukształtowanych w postaci klina otworów. W prześwicie każdego z tych otworów znajduje się jeden otwór 44.1, 44.2, itak dalej, tak żeby każdy ze strumieni wodnych był wycelowany w element filtrujący.

Kiedy woda pod ciśnieniem płynie przez ograniczający ją otwór, wyłaniający się z otworu strumień wody pod ciśnieniem, rozszerza się w kształt stożkowy, a wtedy w pewnej odległości od otworu rozpada się na kropelki. Część stożkowa strumienia wody pomiędzy otworem i punktem gdzie strumień się rozpada jest sama w sobie wzburzona, mająca prądy wirowe i zawirowania. Element filtrujący 30 jest tak umieszczony żeby strumienie wody wyłaniające się z otworów 44.1, i tak dalej, celowały na element filtrujący i wpływały do kanałów solnych zanim one rozpadną się w krople rozpylonej cieczy. W przedstawionej jednostce rozpadanie się strumieni jest hamowane, ponieważ natychmiast woda zaczyna płynąć, jako że szczelinę pomiędzy dyskiem 40 i elementem 30 wypełnia woda pod ciśnieniem.

Okazuje się przy stosowaniu, że przy zasilaniu wodą o określonych specyficznych ciśnieniach wnętrza elementu filtrującego 30, nie osiąga się poziomu 99,3% usuniętych rozpuszczonych substancji stałych, lecz zostaje usunięta mniejsza procentowo ilość. Przy ciśnieniu na wlocie 5 MPa i dysku 40

PL 193 614 B1 takim jak opisano powyżej, układ odsala wodę morską do wody nadającej się do picia, która odpowiada normie ustanowionej w South African Bureau of Standards Specification 241-1984.

Uzyskiwane przy wypływie z otworów 44.1, 44.2, i tak dalej, ciśnienia o wartości około 4,85 MPa do 4,95 MPa, osiągane są przy ciśnieniu w komorze 20 na poziomie około 5,0 MPa. Przy stosowaniu okaże się także, że powstaje bardzo niewielki wzrost temperatury po drugiej stronie dysku 40, co jest związane z wprowadzeniem turbulencji do przepływu.

Konstrukcja na fig. 4 różni się od tej na figurach 1A, 1B, 2 i 3 tym, że różne ciśnienia po stronie wypływu z dysku 40 są uzyskiwane przez zestawy rozmieszczonych w koło zaworów sterujących przepływem wody 48. Zawory 48 zawierają przesłony lub diafragmy do zróżnicowania ich efektywnych powierzchni przepływu, i razem stanowią przegrodę, która wprowadza zaburzenia i powoduje spadek ciśnienia. Każdy zawór 48 ma przewód sterujący 50 prowadzący do niego, oraz każdy zawór 48 znajduje się w rurce 52. Rurki 52 są jednakowej średnicy i przechodzą przez dysk 40. Zawory 48 są sterowane elektrycznie, a stopień ich otwarcia może być kontrolowany przez zaprogramowaną jednostkę sterującą. Nastaw każdego z zaworów 48 wyznacza ciśnienie przy wylocie z odpowiedniej rurki 52. Różnicowanie ciśnienia za pomocą jednostki sterującej umożliwia pozostawienie w wodzie regenerowanej rozpuszczonych w niej substancji stałych, na różnych pożądanych poziomach zawartości. Pomimo, że zawory zostały pokazane z tyłu dysku 40, one mogłyby być, w nadającej się do stosowania konstrukcji, wewnątrz dysku oraz przy wylotach z otworów w dysku 40.

Dysk 40 z fig. 3 posiada w sobie otwory ułożone w szereg kołowy. Na fig. 5A otwory są w spiralnym szeregu koncentrycznym z dyskiem. Spirala skręca się w tym samym kierunku co jest zwijany element filtrujący 30. Na fig. 5B otwory są ułożone na pewnej ilości promieniowych linii. Otwory na figurach 5A i 5B są mniejsze niż te pokazane na fig. 3 i bardziej liczne.

Nawiązując do fig. 6, obsługiwana ręcznie instalacja do odsalania wody 54 zawiera cylindryczną obudowę 56, która ma w sobie dostępny w handlu element filtrujący 58, taki jak ten opisany powyżej i oznaczony odnośnikiem 30 na fig. 1A i 1B. Uszczelka 60 opasuje element filtrujący 58 by zabezpieczyć wodoszczelność pomiędzy obudową cylindryczną 56 i elementem filtrującym 58. W sąsiedztwie jednego końcowego czoła elementu filtrującego 58 znajduje się dysk 62. Pomiędzy dyskiem 62 i obudową cylindryczną 56 znajduje się uszczelka 64. Pierścień sprężynujący 66 zabezpiecza przemieszczanie się dysku 62 w lewą stronę.

Otwory w dysku 62 nie są pokazane. Pomiędzy dyskiem 62 i elementem filtrującym 58 znajduje się szczelina.

W sąsiedztwie drugiego końca elementu filtrującego 58 znajduje się denko końcowe 68, które ma nagwintowany środkowy otwór 70, przechodzący na wylot, oraz boczny otwór 72, który jest z jednej strony otworu 70.

Element filtrujący 58 ma centralną rurę 74, która wystaje po przeciwnych stronach z membrany. Jeden koniec rury 74 jest osadzony w ślepym zagłębieniu 76 w dysku 62, a drugi koniec rury 74 wchodzi do otworu 70 denka końcowego 68. Otwór 72 jest połączony komunikacyjnie z komorą oznaczoną 78, która znajduje się pomiędzy denkiem końcowym 68 i sąsiadującym końcem elementu filtrującego 58.

Element filtrujący 58, dysk 62 i denko końcowe 68 pokazane na fig. 1A i 1B, stanowią części składowe urządzenia do odsalania wody 10.

Po lewej stronie dysku 62 obudowa 56 tworzy cylinder dla tłoka 80. Tłok 80 posiada trzon 82, który przechodzi przez strukturę uszczelniającą oznaczoną 84 i wystaje z obudowy 56. Wkładka zabezpieczająca 86 utrzymuje w miejscu strukturę uszczelniającą 84.

Dwie pierścieniowe uszczelki brzegowe 88 i 90 oraz uszczelka pierścieniowa kształtu O 92 opasują tłok 80.

Przeznaczona do obsługi dźwignia 94 jest połączona z trzonem 82 za pomocą sprzężenia ślizgowego (nie pokazane). Człon 96 łączy przegubowo dźwignię 94 z płytką 98, która jest przytwierdzona do kołnierza 100 obudowy 56. Za pomocą ruchu wahadłowego dźwigni 94, tłok 80 może być wprawiany w ruch posuwisto zwrotny w cylindrze, skokami tam i z powrotem.

Otwór 72 jest połączony przez rurę 102 z komorą 104, która otacza trzon 82 i strukturę uszczelniającą 84.

Jednokierunkowy zawór 106 umożliwia wodzie wchodzenie do komory 108, która się znajduje pomiędzy dyskiem 62 i tłokiem 80. Zawór 106 jest zamontowany w otworze w części ściennej obudowy cylindrycznej 56, a także w tej części ściennej obudowy cylindrycznej 56 przewidziana jest szczelina dekompresyjna 110.

PL 193 614 B1

Rura wylotowa (nie pokazana) jest wkręcona w nagwintowany otwór 70 i do tej rury wylotowej wpływa regenerowana woda pitna z rury 74.

Podczas używania urządzenia do odsalania wody przedstawionej na fig. 6, obudowa cylindryczna 56 jest mocowana nieruchomo, z zaworem 106 zanurzonym, w wodzie słonej lub w wodzie słonawej, która ma być poddana odsalaniu. Górny koniec dźwigni 94 jest popychany lub ciągnięty do pozycji przedstawionej na rysunku, od której dźwignia porusza tłok 80 przy jej skoku powrotnym. Podczas przemieszczania się tłoka w lewo, zawór 106 otwiera się, a woda słona lub woda słonawa jest wciągana do wnętrza komory 108. Kiedy dźwignia 94 jest popychana w lewo, tłok 80 rozpoczyna swój skok roboczy i przemieszcza się w kierunku dysku 62. Zawór 106 natychmiast się zamyka, ciśnienie w komorze 108 wzrasta. Woda w komorze 108 jest zmuszana do przechodzenia przez otwory w dysku 62, przez element filtrujący 58, i do wypływania z elementu filtrującego jako woda pitna przez rurę 74, albo jako solanka przez otwór 72 i rurę 102. Tłok 80 kontynuuje ruch w prawo dopóki pierścieniowa uszczelka brzegowa 90 nie minie zaworu 106.

Po kilku skokach dźwigni 94 ciśnienie zaczyna się podnosić w rurze 102 i tak samo w komorze 104. Skok tłoka 80 do przodu posiada możliwość wspomagania przez ciśnienie istniejące w rurze 102 i w komorze 104. Jak tylko tłok 80 osiąga przedni koniec swojego skoku, pierścieniowa uszczelka brzegowa 88 mija szczelinę dekompresyjną 110 i ciśnienie w komorze 104 spada. W ten sposób skok powrotny tłoka 80 nie napotyka na opór żadnego ciśnienia w komorze 104.

Ciśnienie wymagane do zmuszania wody do przechodzenia przez element filtrujący 53 i rozdzielania jej na strumień wody pitnej i na strumień solanki, jest rzędu 1,5 do 2,5 MPa (dla wody słonawej z ujścia rzek), oraz 5,0 do 6,0 MPa (dla wody morskiej). Wymagane ciśnienie jest różne w zależności od zawartości rozpuszczonych substancji stałych w wodzie. Ubytek ciśnienia w elemencie filtrującym 58 jest stosunkowo mały, a ciśnienie solanki w rurze 102 może być rzędu 75% do 85% ciśnienia, które istnieje na wejściu wody do elementu filtrującego 58. Ten nadmiar ciśnienia, który inaczej byłby stracony, jest używany, jak to opisano, do wspomagania działania pompy.

Wracając teraz do fig. 7, przedstawiona instalacja do odsalania wody zawiera obudowę cylindryczną 112, która jest ustawiona pionowo. Końce obudowy cylindrycznej są zamknięte przez denka końcowe 114 i 116, a pomiędzy denkami końcowymi 114 i 116 i obudową cylindryczną 112 znajdują się pierścienie uszczelniające (nie pokazane). Bezpośrednio poniżej denka 114 znajduje się komora 118 i dysk 120. Poniżej dysku 120 znajduje się element filtrujący 122. Pomiędzy dyskiem 120 i elementem filtrującym 122 jest szczelina 124.

Element filtrujący 122 posiada środkową rurę 126. Górny koniec rury 126 znajduje się w dysku 120, a dolny koniec rury 126 znajduje się w denku końcowym 116. Do wnętrza komory 118 prowadzi rura wlotowa 128. Rura wypływu solanki 130 prowadzi przez denko końcowe 116, a rura wypływu wody pitnej 132 przechodzi przez denko końcowe 114 i łączy się z górnym końcem rury 126. Dysk 120 jest, na przykład, tej samej konfiguracji co pokazany na fig. 3, fig. 5A lub na fig. 5B. Opisane składniki tworzą urządzenie do odsalania wody 10.

Pionowo ustawiona pompa 134 typu Grunfos posiada swój wlot ssania 136 połączony przez filtr 138 ze zbiornikiem spiętrzonej wody lub z innym źródłem wody przeznaczonej do odsalania. Rura 128 jest połączona z wylotem sprężania pompy 134, a w tej rurze 128 znajduje się zawór sterujący 140.

Rura 130 jest połączona przez rozgałęźnik kształtu T 142 i zawór sterujący 144 z turbiną Peltona 146. Drugie ramię rozgałęźnika T 142 jest połączone przez zawór sterujący 148 z wylotem odpadków 150, z którego solanka jest usuwana do ścieków. Strona wylotowa turbiny Peltona 146 jest także połączona z odpływem do ścieków.

Silnik pompy 134 jest oznaczony odnośnikiem 132. Jego układ zasilania elektrycznego może zawierać, jako alternatywy, bezpośrednie podłączenie do magistrali 220V, albo podłączenie do panela słonecznego 154, akumulatora 156 i inwertora 158. W obwodzie zasilania jest przewidziany układ sterowania 160 do umożliwiania różnicowania szybkości, przy której silnik 152 ma być napędzany.

Wałek środkowy turbiny Peltona jest połączony z wałkiem napędowym silnika 152. Jak zostało wyjaśnione powyżej w odniesieniu do fig. 6, spadek ciśnienia występuje wewnątrz elementu filtrującego 122, ale solanka wypływająca z elementu filtrującego jest wciąż pod znacznym ciśnieniem. Przez przepuszczanie części lub całej ilości solanki pod ciśnieniem przez turbinę Peltona, zapotrzebowanie na moc silnika 152 może być zredukowane poprzez częściowe wykorzystanie energii ciśnienia, która inaczej byłaby tracona.

PL 193 614 B1

Na fig. 8 została przedstawiona instalacja, która jest podobna do tej z fig. 7, a podobne części zostały oznaczone podobnymi odnośnikami cyfrowymi. W tej postaci rozwiązania, woda przeznaczona do odsalania wchodzi od spodu obudowy cylindrycznej 112 zamiast od góry, a pompa i silnik (oznaczone odpowiednio przez 162 i 164) nie stanowią jednostki zintegrowanej. One są zamontowane obok siebie za pomocą swoich podstaw płytowych 166 i 168. Wlot ciśnieniowy do obudowy cylindrycznej oznaczonej 112 jest poprzez rurę 128. Woda odsolona wypływa przez rurę 132, a solanka wypływa przez rurę 130.

Turbina Peltona 146 wspomaga napęd pompy 162.

Urządzenie do odsalania wody pokazane na fig. 9 składa się z głównej obudowy pionowej 170, która jest umieszczona na dnie odwiertu ze słonawą wodą lub na dnie zbiornika zawierającego wodę morską. Odnośnik 172 oznacza pompę, a odnośnik 174 oznacza silnik napędzający pompę. Strona ciśnieniowa pompy jest połączona z komorą 176, górny koniec komory 176 stanowi dysk 178. Powyżej dysku 178 znajduje się element filtrujący 180.

Powyżej elementu filtrującego 180 znajduje się denko końcowe 182, które ogranicza komorę znajdującą się pomiędzy nim i elementem filtrującym 180. Solanka wypływająca z elementu filtrującego 180 wchodzi do tej komory, a zregenerowana woda wypływa z elementu filtrującego 180 przez rurę 184.

Turbina Peltona 186 jest zamontowana na obudowie 170 powyżej denka końcowego 182.

Komora pomiędzy denkiem końcowym 182i elementem filtrującym 180 jest połączona przez rurę 188 z turbiną Peltona. Oczywiste jest, że w komorze panuje znaczne ciśnienie. Solanka wchodząca do tej komory pod ciśnieniem z elementu filtrującego 180 jest podawana przez rurę 188 i przez turbinę Peltona 186 do rury wydalania oznaczonej 190. Turbina Peltona 186 napędza pompę (nie pokazana). Pompa znajduje się w układzie osiowym z turbiną Peltona 186, a rura 184 jest podłączona do pompy. Zadaniem pompy napędzanej turbiną Peltona jest podnoszenie wody zregenerowanej do poziomu gruntu w wydrążonej kolumnie 192 (jeżeli obudowa 170 znajduje się w odwiercie), albo do poziomu powierzchni zbiornika wody (jeżeli obudowa 170 jest zanurzona w zbiorniku słonej wody).

Silnik 174 jest zasilany mocą z szeregu paneli słonecznych 194, które są używane do ładowania akumulatorów 196. Odnośnik 198 pokazuje przyłącze zasilania napięciem 220 V. Jest ono podłączone do transformatora obniżającego napięcie i do prostownika 200. Jest ono także podłączone do jednostki sterowniczej 202, przez którą moc jest podawana do silnika 174. Panele 194 i prostownik 200 służą do ładowania akumulatorów 196. Moc wyjściowa z akumulatorów 196 jest podawana przez inwertor 204, który przetwarza prąd stały o napięciu 12 V na wyjściu akumulatorów na prąd zmienny 220 V. Zmiana napięcia przed przełącznikiem 206 umożliwia korzystanie z mocy z przekształtnika 204, albo z mocy przez przyłącze zasilania 198, niezależnie jak wiele mocy jest możliwe do pozyskania z akumulatorów. Jednostka sterująca 202 podnosi napięcie 220 V na wejściu do niej, do 380 V napięcia na wyjściu, do zasilania silnika 174.

Korzyść z urządzenia według fig. 9 jest taka, że tylko woda zregenerowana jest wynoszona na powierzchnię.

Instalacja pokazana na fig. 10 zawiera obudowę cylindryczną 208 z elementem filtrującym 210 wewnątrz niej. Wlot wody przeznaczonej do odsalania jest oznaczony 212, a wylot solanki jest pokazany przy odnośniku 214. Wylot wody regenerowanej jest oznaczony 216. Układy powodujące spadek ciśnienia przed elementem filtrującym 210, oraz powodujące utworzenie strumieni wodnych, które uderzają w element filtrujący 210, są pokazane w takiej samej postaci jak te zilustrowane na fig. 4.

Zasilacz z wodą przeznaczoną do odsalania jest pokazany przy odnośniku 218 i może być to zbiornik wody morskiej lub źródło wody słonawej. Pompa zasilająca jest oznaczona przez odnośnik 220, ona wyciąga wodę z zasilacza 218 i podaje ją przez filtr piaskowy 222 i filtr tarczowy 224. Odnośnikiem 226 jest oznaczona pompa wysokiego ciśnienia, której strona ssąca jest podłączona do filtru 224, a strona tłocząca do wlotu 212.

Wylot 216 jest połączony ze zbiornikiem 228, w którym zregenerowana woda jest poddawana działaniu promieniowania ultrafioletowego (UV). Naświetlanie wody UV jest procedurą standardową stosowaną w oczyszczaniu wody. Wylot ze zbiornika 228 prowadzi do zbiornika magazynującego 230.

W przypadku, gdy urządzenie nie jest w ruchu przez pewien okres czasu, na przykład, ponieważ w zbiorniku magazynującym znajduje się wystarczająca ilość wody, istnieje ryzyko rozwinięcia się flory bakteryjnej lub wzrostu glonów w elemencie 210. Można temu zapobiec tylko przez ciągłą cyrkulację wody przez element 210. W tym celu zbiornik 230 może być podłączony przez pompę 232 i zawór 234 do wlotu 212. Zawór 236 jest zamykany kiedy zawór 234 się otwiera. Używając tego obwodu,

PL 193 614 B1 jest możliwe ciągłe krążenie wody zregenerowanej przez element 210 po to by spowodować zahamowanie rozwoju bakterii. Ponieważ ciśnienie, które wytwarza pompa 232 jest stosunkowo niskie, odbywa się tam proces „płukania, ale to ciśnienie nie jest wystarczające do zmuszenia wody do przepływania przez membrany, a stąd do zbiornika 230. Woda używana do celów płukania jest wydalana do ścieków.

Wylot solanki jest podłączony do turbiny Peltona 238, pozostającego taki sposób, by można było wykorzystać resztkowe ciśnienie za elementem filtrującym 210. Turbinę Peltona można zastosować do pompowania zregenerowanej wody lub do wytwarzania prądu elektrycznego, ewentualnie do wspomagania napędu wirnika którejś z pomp 220 lub 226.

W celu śledzenia czy przepływ rurą jest odpowiedni, możliwe jest włączenie do obwodu przełączników przepływu 240, a do wykrywania wielkości przepływu włączenie przepływomierzy 242. Wskaźnik pH i przewodność regenerowanej wody mogą być także mierzone (mierniki oznaczono 224 i 246). Wszystkie uzyskane informacje są przekazywane do głównej jednostki sterującej 248, która spełnia rolę jednostki ogólnego sterowania instalacją. Dalsze zawory dające możliwość zamykania rur, w które są wmontowane, są oznaczone odnośnikami 250, 252, 254, 256, 258, 260, 262 oraz 264.

Do płukania strumieniem wstecznym filtru 224, zawory 234 i 250 są zamykane, a zawory 236 i 262 otwierane. W ten sposób woda wyciągana ze zbiornika 230 przez pompę 232, jest podawana przez otwarty zawór 236, zmuszana do przechodzenia przez filtr 224 w odwrotnym kierunku i wydalana do ścieków przez otwarty zawór 262.

Wykrywacz poziomu 266 w zbiorniku 230 może być używany do określania wypełnienia zbiornika. Powodowany tym sygnał można wykorzystać do zamykania pompowania wody z zasilacza 218 i do rozpoczynania obiegu zamkniętego przez pompę 232 i zawór 234 chroniącego przed rozwojem bakterii.

Moment obrotowy turbiny Peltona 268 może być kontrolowany przez podłączony wskaźnik wielkości momentu obrotowego 270. Jeżeli wielkość momentu obrotowego wzrasta powyżej założonego poziomu, zawór 256 jest otwierany po to żeby pewna ilość solanki omijała turbinę Peltona 268 i płynęła prosto do ścieków przez zawór 256.

Nastawy zaworów, które sterują przepływem wody do elementu filtrującego 210 mogą być sterowane przy zastosowaniu bloku klawiszy typu używanego w komputerach osobistych.

Instalacja pokazana na fig. 11 zawiera ustawioną pionowo urządzenie do odsalania wody 10, taką jak pokazana na fig. 1, stojącą pionowo w zbiorniku spiętrzonej wody 274. Podobne części zostały oznaczone takim samymi odnośnikami. Wlot dla wody przeznaczonej do odsalania jest oznaczony 18, wylot wody odsolonej jest pokazany jako połączony z rurą 34, a wylot solanki jest pokazany przy odnośniku 22.

Na fig. 11 odnośnikiem 276 oznaczona jest pompa. Pompa 276 jest pracującą w pionie pompą nurnikową posiadającą wlot na swym górnym końcu, a wylot na końcu dolnym. Rura wylotowa jest oznaczona odnośnikiem 278, a w tej rurze wylotowej 278 znajduje się dodatkowa pompa 280. Silnik pompy 280 jest podłączony do panelu słonecznego 282. Zadaniem pompy 280 jest zainicjować przepływ przez pompę nurnikową 276. Robione jest to poprzez zassanie wody przez pompę nurnikową 276 i wydalenie jej przez rurę wylotową 284.

Pompa 276 zawiera zawory sterujące przepływem 286 i 288, jeden na górnym końcu pompy, a drugi na dolnym końcu pompy. Kiedy pompa 276 zaczyna pracę, powstały przepływ w dół przez pompę 276 działa zasysająco na zawór 286 ustawiając go w otwartej pozycji i wymusza zamknięcie zaworu 288. Ponieważ zawór 288 zamyka się, fala uderzeniowa jest przenoszona przez pompę 276. Fala uderzeniowa wymusza przepływ wody pod wysokim ciśnieniem przez jednokierunkowy zawór 290 do wnętrza wlotu 18 obudowy 12. Tam we wlocie 18 znajduje się jeszcze jeden zawór jednokierunkowy 292.

Do zaworu 290 przyłączona jest przepona 294. Gdy zawór 290 otwiera się, przepona zostaję przepchnięta przez martwe położenie środkowe. Gdy minie uderzenie ciśnienia, przepona 294 jest gotowa do ponownego zamknięcia zaworu 290.

Zawory 286, 288 są połączone przy pomocy trzpienia 296 i w ten sposób poruszają się zgodnym ruchem. Jak tylko zostanie zainicjowany przepływ przez pompę nurnikową, pompa 280 może być wyłączona i pozostawiona w stanie otwartym tak żeby mógł się odbywać przepływ przez nią. Czoło wody w zbiorniku spiętrzającym (ograniczone przez ścianę boczną 298 i ścianę denną 300) zapewnia to, że pompa 276 kontynuuje obieg wody.

Ciśnienie resztkowe solanki w wylocie 22 może być użyte do wielu celów opisanych powyżej. Wskazane jest, żeby ściana 298 oddzielała zbiornik spiętrzający 274 od morza. Kiedy jest przypływ

PL 193 614 B1 woda przepływa ponad górą ściany 298 i wypełnia zbiornik spiętrzający 274. To dostarcza wymaganej różnicy poziomów dla pracy pompy 276. Kiedy przypływ opada i kiedy więcej wody się już nie wlewa do zbiornika spiętrzającego, poziom w zbiorniku stale obniża się w miarę jak woda wypływa przez pompę nurnikową 276 i rurę wylotową 284.

Na fig. 12A i 12B pokazano instalację odsalania wody pracującą w zanurzeniu, posiadającą cylindryczną obudowę 302. Wewnątrz obudowy, oraz przy jednym jej końcu, znajduje się silnik elektryczny 304, który napędza pompę 306. Pompa 304 może być dowolnego odpowiedniego rodzaju, na przykład pompą tłokową, pompą z tarczą o ruchu precesyjnym napędzającą tłoki, i tak dalej. Wlot słonej wody do pompy 306 nie został pokazany, ale wylot pompy jest oznaczony odnośnikiem 308. Wylot 308 rozdziela się na dwie gałęzie 310 i 312, a na tych gałęziach 310 i 312 znajdują się zawory 314 i 316. Gałąź 310 prowadzi do rdzenia filtru tarczowego 318, który jest umieszczony we wnęce 320. Dysk 322 tworzy z jednej strony ograniczenie wnęki 320, a z drugiej strony dysku 322 znajduje się element filtrujący 324. Dysk 322 może być taki jak opisano powyżej w odniesieniu do fig. 1A, 1B, 2 i 3 lub fig. 4, albo fig. 5A lub 5B. Otwory w dysku 322 nie zostały pokazane.

Gałąź 312 prowadzi bezpośrednio do wnęki 320, a wylot 326 prowadzi z rdzenia filtru 318 przez dysk 322. W wylocie 326 jest zawór (nie pokazany), który normalnie jest zamknięty.

Filtr tarczowy 318 może być czyszczony przy zamkniętym zaworze 314 i otwartych obu zaworach, zaworze 316 i zaworze w wylocie 326. W ten sposób woda wpływa do wnęki 320, z wnęki 320 przez filtr tarczowy 318 w przeciwnym kierunku i wypływa przez wylot 326 wynosząc wszystkie cząstki zanieczyszczeń jakie zostały wychwycone przez filtr tarczowy 318.

Wewnątrz obudowy cylindrycznej 302 woda regenerowana jest poddawana działaniu promieni ultrafioletowych w jednostce 328.

Solanka może być zawracana do pompy z silnikiem, tak żeby jej resztkowe ciśnienie mogło być użyte do redukowania zapotrzebowania na moc silnika 304.

Zasilanie silnika 304 może być takie jak opisano powyżej w odniesieniu do, na przykład, fig. 7 i 9.

Na fig. 13 przedstawiono pływającą instalację odsalania wody zawierającą obudowę 330, blok kotwiczny 332 zamocowany na dnie morskim lub po prostu spoczywający na dnie morskim, oraz linę kotwiczną 334 łączącą obudowę 330 z blokiem kotwicznym 332.

Przegroda pozioma 336 oddziela przestrzeń pływającą 338, która jest powyżej przegrody 336 od komory poboru wody 340, która jest poniżej przegrody 336. Otwory 342 w obudowie 330 pozwalają wodzie morskiej wpływać do komory poboru wody 340.

Silnik elektryczny 344 jest tak zamontowany żeby znajdował się w dużym stopniu wewnątrz komory 340 po to by woda morska- wpływająca do komory 340 go chłodziła. Powyżej silnika 344 jest zamontowana pompa 346, która jest napędzana przez silnik 344. Woda z komory 340 jest wyciągana przez pompę 346 przez filtr 348.

Wyjście tłoczące pompy 346 jest połączone przez układ rur, ogólnie oznaczony przez odnośnik 350, z trzema urządzeniami 10 takiego typu jak pokazane na figurach 1A i 1B. Pomimo, że zostały przedstawione w obudowie 330 tylko trzy urządzenia 10, to jednak można zastosować każdą odpowiednią ilość takich jednostek.

Solanka wypływa z jednostek 10 przez układ rur oznaczony przez 352 i jest wydalana do ścieków przez wylot oznaczony 354. Woda regenerowana wypływa przez układ rur ogólnie oznaczony 356 i przechodzi przez jednostkę z promieniowaniem ultrafioletowym 358 by osiągnąć wylot 360. Układ rur (nie pokazany) biegnie od wylotu 360 na brzeg, a z brzegu, w przedstawionym rozwiązaniu, biegną przewody elektryczne (nie pokazane) do zasilania silnika 344.

Na górnym końcu obudowy 330 znajduje się panel słoneczny 362, który jest używany do zasilania źródła światła i nadajnika radiowego, ogólnie oznaczonych 364. Ma to ostrzegać przechodzące obok jednostki żeglugi morskiej przed niebezpieczeństwem jakie stanowi pływająca instalacja.

Aby uczynić zbędną konieczność zasilania w energię instalacji i stworzyć możliwość pominięcia silnika 344 i pompy 346, pomiędzy obudową 330 i blokiem kotwicznym 332 może być przewidziana pompa tłokowa. Mówiąc bardziej szczegółowo, trzpień (nie pokazany) może wystawać w dół z obudowy 330, z zamocowanym tłokiem na jego dolnym końcu. W bloku kotwicznym 332 można zabudować cylinder, do którego będzie włożony ten tłok. Tłok i cylinder stanowią pompę, która może być pojedynczego działania lub podwójnego działania.

Należy to tak rozumieć, że w zależności od wysokości przechodzących fal obudowa 330 będzie podnosiła się i opadała o pewną wysokość. Jak obudowa 330 podnosi się, to również podnosi się trzpień tłokowy i tłok względem cylindra unieruchomionego w bloku kotwicznym. Dolna komora cylinPL 193 614 B1 dra przez to powiększa wymiar i może być wypełniana wodą morską przez zawór jednokierunkowy. Jak obudowa 330 opada w dół między dwiema falami, tłok przemieszcza się w dół powodując zmniejszanie się objętości w wymienionej dolnej komorze. Następnie otwiera się zawór jednokierunkowy pod wpływem wzrastającego ciśnienia w dolnej komorze, a woda morska jest tłoczona z dolnej komory do układu rurowego 350. Jeżeli jest to celowe, trzpień tłokowy może być wydrążony w środku i może on tworzyć kanał z dolnej komory do układu rurowego 350.

Górna komora cylindra może być po prostu otwarta do morza. Jednak, korzystnie jest by miała także jednokierunkowy zawór wlotowy, tak żeby woda była pompowana w obie strony, kiedy tłok opada względem cylindra i kiedy tłok podnosi się względem cylindra.

Nawiązując w końcu do fig. 14, odnośnik cyfrowy 366 oznacza pionowo wydłużony zbiornik, który posiada wlot wody morskiej 368, przez który jest pompowana woda morska do zbiornika. Zbiornik jest otwarty przy swym górnym końcu i zaopatrzony w odpowietrznik 370. Wylot 372 jest podłączony do wlotu ssącego pompy, która zasila wodą urządzenie pokazane na fig. 1A i 1B. Wylot wody regenerowanej z urządzenia według fig. 1A i 1B jest podłączony do wlotu 372 zbiornika 366 tak żeby woda o niskim stężeniu rozpuszczonych w niej substancji stałych była zawracana do zbiornika 366. Odnośnikiem 374 jest oznaczony następny wylot co umożliwia suszenie zbiornika i osuwanie substancji stałych znajdujących się w nim. Odnośnikiem 376 jest oznaczone wydłużone pionowo okno kontrolne.

Początek działania instalacji do odsalania wody, której częścią jest zbiornik 366, następuje przy ilości w nim wody regenerowanej, która jest w przybliżeniu równa jednej trzeciej ilości wody, która może się do niego ewentualnie zmieścić. Woda morska jest wpompowywana przez wlot 368, a woda regenerowana jest podawana przez wlot 372. Następnie woda jest ciągle wysysana ze zbiornika 366 przez wylot 372. Woda morska, która wchodzi przez wlot 368, jest rozcieńczana przed opuszczeniem zbiornika przez wylot 372. Okazuje się, że chociaż pewna ilość wody regenerowanej jest w obiegu zamkniętym i nie wszystka woda regenerowana jest natychmiast usuwana z instalacji, ogólna ilość odprowadzanej wody regenerowanej wzrasta, a przy tym są wymagane niższe ciśnienia do usuwania zbędnych rozpuszczonych stałych substancji z wody.

Przebieg eksperymentu wykazał, że na pewien czas, w którym woda regenerowana z niską zawartością rozpuszczonych stałych substancji może być wprowadzana do wlotu 372, jest pożądana praca konwencjonalnego urządzenia odsalania wody, dostarczającej wody, która jest tej samej jakości jak woda destylowana, jako źródło, które jest podłączone do wlotu 372.

Okazało się także, że woda produkowana sposobem i przez aparaturę według niniejszego wynalazku może zawierać małą ilość solanki dodanej do niej bez podnoszenia zawartości zwykłej soli do poziomu nieakceptowanego. Ta procedura może być stosowana, na przykład tam, gdzie warunki nie mogą być dochowane z powodu nieobecności jednego minerału w wodzie. Uzupełnianie minerału, który nie występuje w dostatecznych ilościach, przez dodawanie solanki, jest wtedy sposobem dającym możliwość osiągania wymaganej równowagi minerałów.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do odsalania wody metodą osmozy odwróconej, zawierające obudowę i znajdujący się w niej element filtrujący składający się z membran osmozy odwróconej, w których znajdują się kanały zatrzymywania soli, przy czym urządzenie zaopatrzone jest ponadto w pompę pompującą odsalaną wodę do elementu filtrującego, znamienne tym, że w obudowie między pompą a elementem filtrującym, na drodze przepływu wody, znajduje się płytka (40), która zawiera liczne otwory (44.1, 44.2, 44.3, 44.4, 44.5, 44.6, 44.7, 44.8) o przekroju kołowym o różnych średnicach, rozdzielające odsalaną wodę na oddzielne turbulentne strumienie, które są różnej wielkości.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że płytka (40) zawiera okrągły dysk, w którym otwory (44.1, 44.2, 44.3, 44.4, 44.5, 44.6, 44.7, 44.8) rozmieszczone są na okręgach koncentrycznych z dyskiem.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że płytka (40) zawiera okrągły dysk, w którym otwory (44.1, 44.2, 44.3, 44.4, 44.5, 44.6, 44.7, 44.8) rozmieszczone są na linii spiralnej rozpoczynającej się w środku dysku.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że membrany (30, 58) stanowią liczne folie przymocowane do przepuszczalnej rury i owinięte wokół niej, tworzące wiele kanałów zatrzymywania

   PL 193 614 B1 solii wiele kanałów przepuszczalnych, przy czym wszystkie kanały mają kształt spiralny, zaś każdy strumień uderza w koniec zwiniętej membrany (30, 58) i wpływa do kanałów zatrzymywania soli.
5. 5. Sposób odsalania wody, w którym pompuje się przeznaczoną do odsalania wodę do elementu filtrującego zawierającego membrany osmozy odwróconej, przez które, przepuszcza się odsalaną wodę, znamienny tym, że wodę pompuje się przez płytkę (40), zawierającą wiele otworów (44.1, 44.2, 44.3, 44.4, 44.5, 44.6, 44.7, 44.8) o przekroju kołowym, o różnych średnicach, tworząc wiele turbulentnych strumieni wodnych o różnych wielkościach, przy czym zawarte w strumieniach gazy mają postać bąbelków, zaś ciśnienie w strumieniach za przegrodą obniża się w stosunku do ciśnienia przed przegrodą za pomocą płytki (40), po czym turbulentne strumienie z bąbelkami wprowadza się do elementu filtrującego (30, 58).
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że wodę rozdziela się na liczne turbulentne strumienie, które są stożkowe i zbieżne.
7. 7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że przez membrany osmozy odwróconej przepuszcza się wodę morską uzyskując dodatkowe źródło wody pozbawionej rozpuszczonych w niej substancji stałych, miesza się tę wodę z wodą morską i wprowadza się tak rozcieńczoną wodę morską do elementu filtrującego.
8. 8. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że do odsolonej, odzyskanej wody dodaje się solankę w ilości odpowiedniej dla uzupełnienia składu mineralnego odzyskanej wody.
9. 9. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że wodę wprowadza się pod ciśnieniem, które wynosi od 5 MPa do 6,5 MPa, zaś spadek ciśnienia wynosi od 0,15 do 0,20 MPa.