AT503422B1 - Vorrichtung zur trinkwassererzeugung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trinkwassererzeugung durch zumindest teilweise Abtrennung von Wasser aus einer wässrigen Lösung, mit zumindest einer Membranfiltereinrichtung, die einen Lösungszulauf, einen Lösungsmittelablauf und einen Konzentratausgang für ein aus der Lösung entstandenes Konzentrat aufweist, ein Verfahren zur Trinkwassererzeugung durch zumindest teilweise Abtrennung von Wasser aus einer wässrigen Lösung durch Permeation der Lösungsmittelmoleküle durch eine semipermeable Membran sowie die Verwendung der Vorrichtung zur Meerwasserentsalzung.

Die ausreichende Versorgung der Menschheit mit Trinkwasser stellt ein immer größer werdendes Problem dar, insbesondere in der südlichen Hemisphäre. Wasser ist zwar prinzipiell in ausreichenden Mengen vorhanden, jedoch ist der Großteil davon für den direkten Verzehr aufgrund des Salzgehaltes von Meerwasser nicht geeignet.

Um aus Meerwasser Trinkwasser zu erzeugen, sind bereits verschiedenste Techniken bekannt, beispielsweise die Umkehrosmose. Letztere gehört zu den durch einen hydrostatischen Druck betriebenen Membran-Trennverfahren. Dabei wird der aus der Osmose bekannte Effekt des „Verdünnungsbestrebens“ der konzentrierten Lösung, d.h. dass zum Konzentrationsausgleich zwischen zwei Lösungen unterschiedlicher Konzentration, welche über eine semipermeable Trennwand, nämlich die Membran, miteinander in Verbindung stehen, das Lösungsmittel von der verdünnteren Lösung in die konzentriertere Lösung diffundiert, wodurch allmählich ein hydrostatischer Überdruck, der so genannte osmotische Druck, der dem Verdünnungsbestreben entgegenwirkt, erzeugt wird, ausgenutzt. Durch die Verwendung einer semipermeablen Trennwand wird nur Teilen des Systems die Diffusion ermöglicht, wobei gelösten Stoffen, wie z.B. Salzen, der Durchtritt verwehrt ist. Bei der Umkehrosmose wird nun ein hydrostatischer Druck angelegt, der größer ist als der osmotische Druck, womit erreicht, dass aus Salzlösungen das Lösungsmittel in Richtung höherer Verdünnung diffundiert und somit die Salzlösungen aufkonzentriert werden.

Umkehrosmoseanlagen zur Trinkwasseraufbereitung sind weit verbreitet. So ist z.B. aus der US 5,997,737 A eine Trinkwasseraufbereitungsanlage aus Meerwasser für Bohrinseln bekannt. Diese besteht aus einer Pumpe, die Meerwasser über einen Meerwasserfilter einer Mehrzahl von Tanks mit Umkehrosmoseelementen zuführt. Ein Teil des darin gereinigten Wassers wird in einer zweiten Umkehrosmoseeinheit weiter gereinigt und werden in der Folge die beiden Teilströme an gereinigtem Wasser wieder vereinigt, wodurch Trinkwasserqualität entsteht. Durch die Aufteilung auf zwei Umkehrosmoseeinheiten ist ein größerer Mengendurchsatz möglich, da im zweiten nur mehr die Endreinigung erfolgt. Durch Bestrahlung mittels UV-Licht wird das Trinkwasser länger haltbar und kann dieses in Tanks gelagert werden.

Eine ähnliche Anlage ist aus der US 5,632,892 A bekannt, wobei hier der hydrostatische Druck durch eine von einem Dieselmotor angetriebenen Hochdruckpumpe erzeugt wird. Das Rohwasser wird bei dieser Anlage zweistufig über einen Primärfilter, z.B. einen Sandfilter, für die Grobreinigung, und einen Sekundärfilter vorgereinigt, bevor es über die Hochdruckpumpe in die Umkehrosmoseeinheit eingeleitet wird.

Die US 5,972,216 A beschreibt eine Trinkwasseraufbereitungsanlage in Modulbauweise, speziell ausgelegt für militärische Operationen. Die Module können seriell oder parallel geschaltet werden, sodass ständig ausreichend Trinkwasser bzw. auch Wasser minderer Qualität für Duschen zur Verfügung steht. Die Module sind in ihren Abmessungen so bemessen, dass je ein komplettes Modul auf einem LKW-Anhänger Platz findet.

Aus der GB 2 194 524 A ist eine Trinkwasseraufbereitungsanlage für den Heimgebrauch bekannt. Diese umfasst einen Vorratsbehälter mit einem Partikelfilter, eine Umkehrosmoseeinheit und einen an diese ausgangsseitig strömungsverbunden Aktivkohlefilter. Die Anlage ist in einem Behälter untergebracht. 3 AT 503 422 B1

Aus der US 4,759,844 A ist eine ähnliche Anlage bekannt, wobei zusätzlich noch ein lonentau-scher für die Deionisation des Wasser angeordnet ist.

Bei den beiden zuletzt genannten Anlagen soll mit Hilfe des Aktivkohlefilters eine zusätzliche Filtration von im Wasser suspendierten Partikeln erfolgen und andererseits sollen dabei Geruchsstoffe adsorbiert werden.

Eine Weiterentwicklung dieses Aktivkohlefilters beschreibt die US 5,198,114 A, nach der die Aktivkohle mit Dolomit versetzt ist. Damit soll zum einen durch das bevorzugte Wachstum von harmlosen Bakterien das Wachstum von gesundheitsgefährdenden Bakterien verhindert werden und zum anderen erfolgt eine Mineralisation des Wassers mit Calcium- und Magnesiumionen.

Die Mineralisation ist auch aus der US 5,597,487 A bekannt. Diese für Leitungswasser ausgelegte Trinkwasseranlage besteht aus einem Partikelvorfilter, einem Druckregler für den Eingangsdruck und einer Pumpe zum Aufbau des erforderlichen hydrostatischen Drucks für die Umkehrosmoseeinheit. Alternativ können Nano- bzw. Ultrafiltration verwendet werden. Um die Effizienz der Umkehrosmoseeinheit zu steigern, wird das Rohwasser aus der Leitung mit bereits gereinigtem Wasser verdünnt, wodurch die Flussrate durch die Osmoseeinheit erhöht wird. Für die Mineralisation des gereinigten Wassers werden Calciumchlorid und Magnesiumchlorid zugesetzt. Auch dieses System umfasst einen Aktivkohlefilter, einerseits um eine ausreichende Durchmischung mit den Mineralstoffen und andererseits gelöstes C02 aus dem Wasser zu entfernen. Die Sterilisation mittels UV-Licht ist ebenfalls vorgesehen.

Neben Anlagen mit elektrisch bzw. durch Verbrennungsmotoren angetriebene Pumpen sind z.B. aus der US 5,496,466 A eine Anlage mit einer Handpumpe und aus der US 3,850,815 A eine Anlage, bei der der erforderliche hydrostatische Druck mittels C02-Katuschen aufgebaut wird, bekannt.

Schließlich ist noch die Verwendung von Umkehrosmoseeinheiten für Wasserkocher bzw. Kaffeemaschinen aus der US 6,003,569 A sowie zur Erzeugung einer intravenös zu verabreichenden Lösung zur Behandlung eines Patienten außerhalb eines Krankenhauses aus der US 5,259,954 A bekannt.

Nachteilig bei Trinkwasseraufbereitungsanlagen, die nach dem Umkehrosmoseprinzip arbeiten, ist das so genannte Membran-Fouling, d.h. die mehr oder weniger rasche Verlegung der Membranoberfläche. Um trotzdem einen Betrieb der Anlage über einen hinreichend langen Zeitraum zu ermöglichen, weisen großtechnische Anlagen Membranflächen von über 100 nr auf. Dies ist naturgemäß bei Klein- und Kleinstanlagen, insbesondere bei tragbaren Anlagen, nicht möglich.

Das Dokument DE 198 52 466 A1 beschreibt eine Filtervorrichtung für Filtration von Blut mit zumindest einer Filtermembran, zumindest einer der Filtermembran gegenüberliegend ausgebildeten Gegenfläche und zumindest einem zwischen der Filtermembran und der Gegenfläche ausgebildeten spaltförmigen Flüssigkeitsraum. Weiters wird ein Filterverfahren beschrieben, bei dem eine Flüssigkeit in einen zwischen einer Filtermembran und einer Gegenfläche ausgebildeten spaltförmigen Flüssigkeitsraum eingeleitet und relativ zu der Filtermembran und/oder der Gegenfläche bewegt wird. Die Filtriervorrichtung weist eine Scheibe auf, an deren Kreisfläche zumindest die Filtermembran oder die Gegenfläche ausgebildet ist. In den spaltförmigen Flüssigkeitsraum werden nach dem Verfahren zwei parallel zu der Filtermembran und der Gegenfläche verlaufende spiralförmige Flüssigkeitswirbel erzeugt, die einen gleichen Drehsinn aufweisen, jedoch entgegengesetzte radiale Bewegungsrichtung haben. Es sollen damit Mikrowirbel an der Filteroberfläche erzeugt werden, die ein Verstopfen der Filterporen mit Feststoffen, korpuskulären Partikel und dgl. verhindern. Zur Erzeugung der spiralförmigen Flüssigkeitswirbel sind die Filtermembran und/oder die Gegenfläche drehbar gelagert. 4 AT 503 422 B1

Die US 4,861,476 A beschreibt eine Trennzelle für die Druckfiltration und Umkehrosmose, bestehend aus einem flachen, zweiteiligen Druckgehäuse, dessen beide Teile druckfest und fluiddicht miteinander verbindbar sind, wobei im anströmseitigen Gehäuseteil ein Zulaufstutzen und ein Konzentratablaufstutzen und im filtratseitigen Gehäuseteil ein Filtratablaufstutzen vorgesehen sind, mit einer zwischen beiden Gehäuseteilen eingespannten Membran, an welcher filtratseitig eine poröse Membranauflage und anströmseitig eine Strömungsführungsplatte mit einem Kanal unmittelbar anliegen, wobei der Kanal an einem seiner beiden Enden mit dem Zulaufstutzen und am anderen Ende mit dem Konzentratablaufstutzen mediendurchlässig verbunden ist und wobei der Kanal der Strömungsführungsplatte die Konfiguration einer mean-derförmigen Wendespirale aufweist und der Zulaufstutzen und der Konzentratablaufstutzen peripher auf der Strömungsführungsplatte angeordnet sind, insbesondere diametral gegenüberliegen. Es soll damit eine leistungsfähige Trennzelle geschaffen werden, die als Test-Trennzelle geeignet ist, sodass sie zu Testzwecken eine relatitätsnahe Membranüberströmung ermöglicht.

Aus der WO 00/37369 A ist ein Bioreaktor für die Wasserbehandlung mit hohen Anteilen an Ammonium oder Gesamtstickstoff bekannt, umfassend eine Membran sowie eine oxidierende, blasenerzeugende Einrichtung. Weiters umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung von Blasen zur Reinigung der Membran. Durch die kleinen Blasen der oxidierenden blasenerzeugenden Einrichtung werden aerobe Bedingungen für die Oxidation erzeugt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Betriebssicherheit einer eingangs genannten Vorrichtung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird jeweils eigenständig dadurch gelöst, dass bei der eingangs genannten Vorrichtung im Strömungsverlauf der Lösung vor dem Lösungszulauf der Membranfiltereinrichtung zumindest eine Einrichtung zur Erzeugung einer Rotations- bzw. Drallströmung in der Lösung angeordnet ist bzw. bei dem Verfahren, indem zumindest ein Teil der wässrigen Lösung vor dem Eintritt in die Membranfiltereinrichtung in eine Drall- bzw. Rotationsströmung versetzt wird. Dabei wird in der Einrichtung kein Teil des Lösungsstromes entzogen, diese Einrichtung dient also nicht als Vorfilter, wie diese zum Teil aus dem Stand der Technik bekannt ist, vielmehr wird der gesamte Lösungsstrom, der diese Einrichtung verlässt der Membranfiltereinrichtung zugeführt.

Durch die Erzeugung einer Rotations- bzw. Drallströmung in zumindest einem Teilstrom der Lösung, mit der die Membranfiltereinrichtung beaufschlagt wird, kann ein Unterdrück erzeugt werden, womit, sofern diese Einrichtung gegen die Umgebungsathmosphäre offen ist, Luft von diesem Teilstrom eingesaugt wird und dieser damit mit Sauerstoff angereichert wird. Andererseits ist es damit auch möglich, sofern die Einrichtung gegen die Umgebungsathmosphäre abgeschlossen ist, dass aufgrund des Unterdrucks es zu einer Entgasung des Teilstroms kommt, wodurch also der Sauerstoffgehalt in diesem Teilstrom reduziert werden kann. Es ist damit also möglich, je nach der Zusammensetzung der Lösung, insbesondere der organischen Fracht in der Lösung, verursacht durch Keime, Bakterien, Viren, etc. entweder oxidative Milieubedingungen einzustellen, wobei zusätzlicher Luftsauerstoff verstärkend wird, oder die Oxidationskraft der Lösung zu verringern und damit ansatzweise anaerobe Bedingungen herzustellen. Es kann damit das Membran-Fouling, verursacht durch die biologische Fracht, reduziert werden, sodass also die Membranfiltereinrichtung über einen längeren Zeitraum störungsfrei betrieben werden kann. Zudem bewirkt das Versetzen zumindest eines Teilstroms der Lösung in Rotations- bzw. Drallströmung, dass durch diese Rotationsbewegung auch bereits ein mechanischer Aufschluss größerer Partikel erfolgt, wodurch ebenfalls das Membran-Fouling über einen längeren Zeitraum vermieden werden kann.

Die Einrichtung zur Erzeugung einer Rotationsströmung kann durch einen Zyklon oder ein Potentialdrallrohr gebildet sein. Es ist auf diese Weise möglich, der Lösung bzw. einem Teilstrom davon eine sehr hohe radiale Geschwindigkeitskomponente zu verleihen. 5 AT 503 422 B1

Wie bereits oben erwähnt, ist es mit Hilfe dieser Einrichtung möglich die Lösung zusätzlich mit einem Gas, insbesondere Luft oder Sauerstoff anzureichern, wozu es von Vorteil ist, wenn an dieser Einrichtung zumindest eine Ansaugeinrichtung für dieses Gas angeordnet ist.

Zur Verringerung des Energiebedarfs bzw. zur Erhöhung des Durchsatzes ist es von Vorteil, wenn nicht die gesamte Lösung in die Rotations- bzw. Drallströmung versetzt wird, wozu vor der Membranfiltereinrichtung eine Verteileinrichtung angeordnet sein kann, die den Lösungsstrom in einen Hauptstrom und einen Nebenstrom unterteilt, wobei die Einrichtung zur Erzeugung einer Rotations- bzw. Drallströmung im Nebenstrom angeordnet ist und wobei hinter dieser eine weitere Verteileinrichtung angeordnet ist, über die der Nebenstrom mit dem Hauptstrom vor dem Eintritt in die Membranfiltereinrichtung wieder vereinigt wird. Es ist auf diese Weise auch möglich im Nebenstrom und im Hauptstrom unterschiedliche Druckverhältnisse zu erzeugen, sodass unabhängig von gefordertem Druckgefälle durch die Membranfiltereinrichtung im Nebenstrom ein für die Gasanreicherung oder Entgasung entsprechendes Druckniveau eingestellt werden kann.

Vor der Membranfiltereinrichtung kann zumindest ein Magnet angeordnet sein, in dessen Magnetfeld eine zumindest teilweise Ausrichtung von dipolaren Teilchen in der Lösung ermöglicht wird, sodass diese entsprechend ausgerichtet die Membranfiltereinrichtung beaufschlagen und damit ebenfalls ein Membran-Fouling abgeschwächt werden kann.

Dabei ist von Vorteil, wenn der zumindest eine Magnet an und/oder in der Einrichtung zur Erzeugung einer Rotations- bzw. Drallströmung angeordnet ist, da damit die Regellosigkeit der dipolaren Teilchen, verursacht durch die Drall- bzw. Rotationsströmung und die damit verbundene Durchwirbelung der dipolaren Teilchen, zumindest in einem gewissen Maße, wieder aufgehoben werden kann und somit eine bestimmte Ausrichtung diesen dipolaren Teilchen aufgezwungen werden kann.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass unter Teilchen nicht nur Partikel an sich verstanden werden sollen, sondern auch Moleküle, etc.

Es ist weiters möglich, dass vor der Membranfiltereinrichtung zumindest ein Laser angeordnet ist. Mit Hilfe dieses Lasers ist es möglich, den durch die Membranfiltereinrichtung hindurchtretenden Teilchen in gewisse Grundschwingung zu verleihen, wobei aufgrund der monochromatischen Strahlung des Lasers die Schwingungen sämtlicher Teilchen annähernd die gleiche Frequenz aufweisen, wodurch das Absetzen der Teilchen auf der Filtermembran erschwert wird. Zudem kann durch diesen Laser bereits ein Vorabbau der biologischen Fracht erfolgen, indem beispielsweise Zellmembranen, etc. zerstört werden.

Der zumindest eine Laser kann an oder in der Einrichtung zur Erzeugung der Rotations- bzw. Drallströmung angeordnet sein, da darin die Ausrichtung durch die Rotationsbewegung und gegebenenfalls durch den vorhandenen Magneten unterstützt werden kann, sodass also die benötigte Laserenergie reduziert werden kann. Sollte die Einrichtung zur Erzeugung der Rotations- bzw. Drallströmung dabei in einem Nebenstrom angeordnet sein, kann damit zwar eine Verschlechterung dieses Effektes einhergehen, es wird jedoch noch immer eine Verbesserung des Membran-Foulings beobachtet, was mit hoher Wahrscheinlichkeit darauf zurückzuführen ist, dass die Teilchen aufgrund der Strömung im Hauptstrom ohnehin bereits eine gewisse Ausrichtung aufweisen.

Der Laser kann einen Impulsgenerator aufweisen, der Laserimpluse erzeugt, wodurch zusätzlicher zur Frequenz des Laserlichtes eine weitere Schwingungskomponente durch die Impulsfrequenz in die Lösung eingebracht werden kann.

Es ist weiters möglich, dass nach der Membranfiltereinrichtung eine Kühleinrichtung angeordnet ist, wodurch, insbesondere wenn mit der Vorrichtung Trinkwasser erzeugt wird, dessen Qualität 6 AT 503 422 B1 über einen längeren Zeitraum aufrecht erhalten werden kann.

Dabei ist es von Vorteil, wenn diese Kühleinrichtung in einem Vorratsbehälter für das Lösungsmittel angeordnet ist, sodass also mit der Vorrichtung unabhängig vom Entnahmevolumen beispielsweise Trinkwasser auf Vorrat hergestellt werden kann.

Weiters kann vorgesehen sein, dass nach der Membranfiltereinrichtung eine Einrichtung zur Zugabe von Mineralstoffen und/oder Vitaminen angeordnet ist, wodurch die Trinkwasserqualität gehoben werden kann.

Ebenso kann nach der Membranfiltereinrichtung eine Einrichtung zur Zugabe von C02 angeordnet sein, die insbesondere mit der Einrichtung zur Zugabe von Mineralstoffen und/oder Vitaminen kombiniert sein kann, sodass also nicht nur Trinkwasser an sich hergestellt werden kann, sondern auch Tafel- bzw. Mineralwasser. Zudem kann durch die C02-Anreicherung auch die Haltbarkeit des Trinkwassers, insbesondere in wärmeren Regionen, verbessert werden.

Um die Vorrichtung autark betreiben zu können ist es von Vorteil, wenn diese zumindest eine Solarzelle zur Stromgewinnung aufweist, beispielsweise indem ein Behälterteil der Vorrichtung durch diese gebildet ist.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass im Teilstrom ein Druck aufrechterhalten wird, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 bar und einer oberen Grenze von 7 bar. Es hat sich gezeigt, dass dieses Druckintervall im Teilstrom insbesondere dann von Vorteil ist, wenn in diesem Teilstrom der zumindest eine Magnet und/oder der zumindest eine Laser angeordnet ist.

Zum Unterschied dazu kann im Hauptstrom ein Druck aufrechterhalten werden, der ausgewählt ist an einem Bereich mit einer unteren Grenze von 12 bar und einer oberen Grenze von 17 bar, wodurch eine entsprechende Effektivität im Hinblick auf die Membranfiltereinrichtung, d.h. die Filterleistung, erreicht werden kann.

Wie bereits erwähnt, betrifft die Erfindung auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Trinkwassererzeugung, insbesondere aus Wasser mit hohem Gehalt an gelösten Salzen, wie z.B. Meerwasser.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in stark schematisch vereinfachter Darstellung:

Fig. 1 eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung:

Fig. 2 eine Ausführungsvariante der Vorrichtung mit einem Haupt- und einem Nebenstrom:

Fig. 3 eine Ausführungsvariante der Einrichtung zur Erzeugung einer Rotations- bzw. Drallströmung in Art eines Zyklons;

Fig. 4 eine Ausführungsvariante der Einrichtung zur Erzeugung einer Rotations- bzw. Drallströmung in Form eines Potentialdrallrohres.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschied- 7 AT 503 422 B1 liehen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen. Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 gezeigt, die zur zumindest teilweisen Abtrennung eines Lösungsmittels aus einem Lösungsgemisch dient, insbesondere zur Entsalzung von Meerwasser. Diese Vorrichtung 1 umfasst eine Membranfiltereinrichtung 2 mit einer Membran 3. Die Membranfiltereinrichtung 2 weist einen Permeatausgang 4 und einen Konzentratausgang 5 auf.

Derartige Membranfiltereinrichtungen 2, beispielsweise Umkehrosmoseanlagen, sind aus dem Stand der Technik bereits bestens bekannt. Bei der Umkehrosmose benutzt man Druck, um den natürlichen Osmose-Prozess umzukehren. Der anzuwendende Druck muss dabei größer sein als der Druck, der durch das osmotische Verlangen zum Konzentrationsausgleich entstehen würde. Trinkwasser hat beispielsweise einen Osmotischen Druck von weniger als 2 bar, der angewendete Druck der Umkehrosmose ausgehend von Trinkwasser muss daher höher liegen. Die osmotische Membran 3 lässt dabei nur die Trägerflüssigkeit durch und die gelösten Stoffe werden gleichzeitig zurückgehalten.

Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen sei der auf diesem Gebiet tätige Fachmann an die einschlägige Literatur betreffend Umkehrosmoseanlagen bzw. generell Membranfiltereinrichtungen 2, insbesondere hinsichtlich der Membranen 3 sowie die dafür verwendeten Werkstoffe, an die einschlägige Literatur verwiesen.

Im Strömungsverlauf einer Lösung 6, also beispielsweise Meerwasser, vor der Membranfilter-einrichtung 2 ist eine Einrichtung 7 angeordnet, die vor einem Lösungszulauf 8 der Membranfiltereinrichtung 2 in der Lösung 6 eine Rotations- bzw. Drallströmung erzeugt. Bevorzugt kann an diese Einrichtung 7 zur Erzeugung dieser Rotations- bzw. Drallströmung durch einen Zyklon oder ein Potentialdrallrohr gebildet sein. Selbstverständlich bestehen auch andere, insbesondere mechanische Möglichkeiten um der Lösung 6 diese Rotationsströmung zu verleihen. Beispielsweise besteht mit Hilfe von sogenannten Umlenkblechen die Möglichkeit, der Lösung 6 in gewisser Art eine Rotationsgeschwindigkeitskomponente zu verleihen. Allerdings weisen Zyklone bzw. Potentialdrallrohre den Vorteil auf, dass sie sehr robust sind und eine hohe Effizienz aufweisen.

Der prinzipielle Aufbau eines Zyklons, insbesondere eines Hydrozyklons, ist hinlänglich bekannt. In der Regel besteht dieser aus einem zylindrischen Gefäß, welches sich nach unten hin konisch verjüngt. Die Zuführung des jeweiligen Fluids, also der Lösung 6, kann dabei tangential von der Seite her erfolgen oder von oben wenn innerhalb dieses Zyklons bzw. Hydrozyklons entsprechende Umlenkbleche angeordnet sind, die dem Fluid bzw. der Lösung 6 eine tangentiale Strömungskomponente aufzwingt. Normalerweise werden diese Zyklone bzw. Hydrozyklo-ne dazu verwenden um durch die erzeugte Rotationsbewegung schwerere Teilchen aufgrund der Fliehgeschwindigkeit an die Zyklonwandung zu pressen, an der sie dann abgleiten und so aus dem Fluid abgetrennt werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 dient jedoch dieser Zyklon nicht dazu, um aus der Lösung 6 Bestandteile abzutrennen, sondern wird damit lediglich der Lösung 6 eine Rotations- bzw. Drallströmung aufgezwungen.

Die Ausbildung dieser Einrichtung 7 zur Erzeugung einer Rotations- bzw. Drallströmung als Potentialdrallrohr ist in Fig. 4 dargestellt und wird im Folgenden noch näher erläutert. 8 AT 503 422 B1

Gegebenenfalls kann in Strömungsrichtung der Lösung 6 vor der Einrichtung 7 zur Erzeugung der Rotations- bzw. Drallströmung zumindest ein Vorfilter 9 angeordnet sein, beispielsweise ein Sandfilter und/oder ein Aktivkohlefilter, wie dies für Umkehrosmoseanlagen hinlänglich bekannt ist. Es sollen mit Hilfe dieser Filter einerseits grobe Teilchen aus der Lösung 6 abgetrennt werden, um damit die mechanische Belastung der jeweiligen Einrichtungen der Vorrichtung 1 zu verringern, insbesondere bedingt die abrassive Wirkung aufgrund der Erzeugung der Rotations-bzw. Drallströmung, bzw. kann beispielsweise mit Aktivkohlefiltern zumindest ein Teil der biologischen Fracht der Lösung 6 abgetrennt werden. Für den Aufbau des erforderlichen Druckes in der Vorrichtung 1, insbesondere der Membranfiltereinrichtung 2, ist in Strömungsrichtung der Lösung 6 vor der Einrichtung 7 zur Erzeugung der Rotations- bzw. Drallströmung, bzw. gegebenenfalls vor dem bzw. den Vorfilter(n) 9 zumindest eine Pumpe 10 vorgeordnet, die dem Stand der Technik entsprechend ausgebildet sein kann. Es besteht auch die Möglichkeit, dass mehrere Pumpen 10 angeordnet werden.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gezeigt. Diese weist wiederum die Pumpe 10 auf, mit der die Lösung 6 durch die Vorrichtung 1 bewegt wird.

Bei dieser Ausführungsvariante wird ein Primärstrom 11 der Lösung 6 in einen Hauptstrom 12 und einen Nebenstrom 13 aufgeteilt. Dazu ist im Strömungsverlauf nach der Lösung 6 nach der Pumpe 10 eine Verteileinrichtung 14 angeordnet. Über diese Verteileinrichtung 14 wird nicht nur der Nebenstrom 13 abgezweigt, sondern kann damit vielmehr auch innerhalb des Nebenstromes 13 ein anderes Druckgefälle als im Hauptstrom 12 aufrechterhalten werden. Bevorzugt weist der Nebenstrom 13 einen geringeren Druck auf als der Hauptstrom 12. Die Verteileinrichtung 14 kann beispielsweise durch entsprechende Stromteiler, Ventile, etc. gebildet sein.

Es ist jedoch auch denkbar, dass sowohl im Hauptstrom 12 als auch im Nebenstrom 13 derselbe oder zumindest annähernd derselbe Druck vorherrschend ist.

Des Weiteren sei angemerkt, dass es prinzipiell möglich ist im Nebenstrom 13 bedarfsweise eine weitere Pumpe 10 anzuordnen.

Die Einrichtung 7 zur Erzeugung der Rotations- bzw. Drallströmung ist bei dieser Ausführungsvariante im Nebenstrom 13 angeordnet.

Vor der Membranfiltereinrichtung 2 ist eine weitere Verteileinrichtung 15 angeordnet, über die der Hauptstrom 12 mit dem Nebenstrom 13 wieder zusammengeführt werden, bevor diese vereinigten Teilströme in die Membranfiltereinrichtung 2 eintreten. Sollte bei einer Ausführungsvariante im Nebenstrom 13 ein geringerer Druck vorherrschen als im Hauptstrom 12, so kann über diese Verteileinrichtung gewährleistet werden, dass aufgrund des höheren Druckes nicht Lösung 6 aus dem Hauptstrom 12 in den Nebenstrom 13 einströmt. Gegebenenfalls kann dies bewerkstelligt werden aufgrund der höheren Strömungsgeschwindigkeit im Hauptstrom 12, welche eine Art Sogwirkung erzeugt die die Lösung 6 aus dem Nebenstrom 13 in Art eines Venturirohres bzw. einer Wasserstrahldüse ansaugt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, können bedarfsweise mehrere Membranfiltereinrichtungen 2 in der Vorrichtung 1 angeordnet werden.

Das Permeat, also das gereinigte Lösungsmittel, beispielsweise Wasser, verlässt über den Permeatausgang 4 die Membranfiltereinrichtung 2 und wird bei dieser Ausführungsvariante in einen Vorratsbehälter 16 eingeleitet. Um im Falle von Trinkwasser dieses für eine längere Zeit lagern zu können, ist es von Vorteil wenn im Vorratsbehälter 16 eine Kühleinrichtung 17 angeordnet ist. Diese Kühleinrichtung 17 kann beispielsweise, wie in Fig. 2 strichliert angedeutet, als Wärmetauscher ausgebildet sein, ebenso ist es möglich diese als Kühlmantel oder dergleichen 9 AT 503 422 B1 auszubilden.

Der Vorratsbehälter 16 weist eine Zapfstelle 18 auf, über die das Trinkwasser bzw. das Lösungsmittel bei Bedarf abgezogen werden kann.

Wie in Fig. 2 weiter strichliert angedeutet, besteht die Möglichkeit, das Trinkwasser, mit Mineralstoffen und/oder Vitaminen zu versehen. Es können dazu entsprechende Vorratsbehälter 19-21 angeordnet werden, in denen die jeweiligen Mineralstoffe und/oder Vitamine etc. vorrätig gehalten werden. Ebenso ist es möglich bereits eine entsprechende Mischung daraus in nur einem einzigen dieser Vorratsbehälter 19-21 vorzusehen.

Die Mineralstoffe und/oder Vitamine können dem Trinkwasser vor und/oder in dem Vorratsbehälter 16 zugeführt werden. Bevorzugt ist in diesem Vorratsbehälter 16 eine Rühreinrichtung 22 die für das Auflösen der Zusatzstoffe sorgt.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass anstelle dieser Vorratsbehälter 19-21, bzw. einzelnen hiervon, beispielsweise Marmorfilter innerhalb des Strömungsverlaufes des gereinigten Wassers vorgesehen sind, um beispielsweise eine Aufhärtung desselben zu ermöglichen.

Weiters ist in Fig. 2 angedeutet, dass bei Bedarf über eine weitere Leitung 23 dem System eine weitere Vorrichtung 1 angefügt werden kann.

Als Mineralstoff bzw. Spurenelemente können Stoffe ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend Natrium, Kalium, Eisen, Calzium, Magnesium, Zink, Selen, Kupfer, Mangan, Chrom, Molybdän, Phosphor, Jodid bzw. Chlorid.

Das Vitamin kann ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend Vitamin A, Vitamin C, Vitamin D, Vitamin E, Vitamin K, Thiamin, Riboflavin, Niacin, Vitamin B6, Vitamin B12 und Pantothensäure.

Mit Hilfe der Einrichtung 7 zur Erzeugung der Rotations- bzw. Drallströmung wird, wie bereits einleitend erwähnt, erreicht, dass das Membran-Fouling, also das Belegen der Membran mit Feststoffen, Bakterien, etc., über einen längeren Zeitraum zumindest annähernd vermieden werden kann, sodass also die Vorrichtung 1 im Wesentlichen wartungsfrei über einen längeren Zeitraum betrieben werden kann, bevor die Membran 3 gereinigt bzw. ausgetauscht werden muss. Die Reinigung erfolgt in der Regel durch Rückspülung, d.h. dass der Permeatausgang 4 mit einem Lösungsmittelzulauf verbunden wird und so die auf der Konzentratausgangsseite abgelagerten Feststoffe abgespült werden. Dieser Vorgang ist prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt.

Zur Verbesserung dieses Effektes ist es möglich, dass gemäß einer Ausführungsvariante innerhalb der Vorrichtung 1, insbesondere vor der Membranfiltereinrichtung 2, zumindest ein Magnet 24 angeordnet wird. Dieser kann als Permanentmagnet oder Elektromagnet ausgeführt sein. Gegebenenfalls kann das Magnetfeld auch ein Wechselfeld sein, bzw. ein Feld mit variierender Magnetfeldstärke. Es kann damit eine zusätzliche Ausrichtung vom dipolaren Teilchen, beispielsweise Molekülen oder dergleichen, innerhalb der Einrichtung 7 zur Erzeugung der Rotations- bzw. Drallströmung erreicht werden.

Zusätzlich kann, wie dies ebenfalls in Fig. 2 strichliert angedeutet ist, innerhalb der Vorrichtung 1 vor der Membranfiltereinrichtung 2 zumindest ein Laser 25 angeordnet sein, wobei dieser wiederum bevorzugt in oder an der Einrichtung 7 zur Erzeugung der Rotations- bzw. Drallströmung angeordnet ist. Mit Hilfe dieses Lasers 25 ist nicht nur die Ausrichtung der Teilchen unterstützend möglich, sondern können damit auch Zellmembrane oder dergleichen zerstört werden, sodass zumindest ein Teil der biologischen Fracht der Lösung 6 bereits von Eintritt in die Membranfiltereinrichtung 2 entsprechend mechanisch zerstört wird und damit das Membran- 10 AT 503 422 B1

Fouling wiederum über einen längeren Zeitraum zumindest annähernd vermieden werden kann. Zudem wird durch Zerstörung der Zellmembranen der oxidative Abbau dieser Zellen von Bakterien, Keimen oder Viren durch die mechanische Beanspruchung innerhalb der Einrichtung 7 aufgrund der Rotations- bzw. Drallströmung erleichtert.

Als Laser 25 können handelsübliche Laser verwendet werden, beispielsweise Neodymlaser, Argonlaser oder dergleichen, wobei sich die Wellenlänge und damit die übertragbare Energie nach der jeweiligen biologischen Fracht richten kann, sodass es also durchaus Unterschiede innerhalb der Vorrichtung 1 gibt, je nachdem ob z.B. Meerwasser entsalzt werden soll oder Brackwasser oder kommunales Abwasser aufbereitet werden soll.

Wie bereits einleitend ausgeführt, kann, je nach dem ob es sich um einen oxidativen, also aeroben oder einen anaeroben Abbau der biologischen Fracht handelt, bedarfsweise eine Ansaugeinrichtung 26 für ein Gas beispielsweise Luft oder Sauerstoff angeordnet sein. Diese besteht im einfachsten Fall aus einem Ansaugrohr, welches in die Einrichtung 7 mündet.

Es können aber auch andere Gase als Sauerstoff oder Luft zugeführt werden, beispielsweise Stickstoff, CO2 oder dergleichen.

Der Laser 25 kann kontinuierliches Licht ausstrahlen bzw. ist es möglich, dass dieser mit einem Pulsgenerator wirkungsverbunden ist, sodass der Laser 25 Laserpulse aussendet.

Des Weiteren ist von Vorteil, dass die Lösung mit einer Rotations- bzw. mit einer Drallströmung durch das Magnetfeld bewegt wird, da die Ablenkung eine Funktion der Geschwindigkeit ist und damit die Ablenkung und Ausrichtung der Teilchen verbessert werden kann.

Weiters sei erwähnt, dass die Anordnung zumindest eines Vorfilters 9 vor der Einrichtung 7 zur Erzeugung der Rotations- bzw. Drallströmung auch bei der Ausführungsvariante nach Fig. 2 möglich ist. Andererseits ist es möglich auf diese Vorfilter 9 zu verzichten, auch wenn damit eine höhere Beanspruchung der Vorrichtung 1 einhergeht, allerdings kann durch einen nicht zu hohen Anteil an in der Lösung 6 enthaltenen gröberen Teilchen, beispielsweise Sandteilchen oder dergleichen, der mechanische Aufschluss der biologischen Fracht in der Einrichtung 7 unterstützt werden.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsvariante eines „Zyklons“ dargestellt. Dabei sind kaskadenartig mehrere Teilzyklone übereinander angeordnet, wobei wiederum jeder für sich genommen aus einem zylindrischen Teilstück 27 und einem zumindest annähernd konusförmig sich verjüngenden Teilstück 28 gebildet ist. An jener Stelle, an dem das konusartige Teilstück 28 den kleinsten Durchmesser aufweist können, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, wiederum zylinderfömige Fortsätze vorgesehen sein, die jeweils in das zylinderförmige Teilstück 27 des darunter liegenden Teilzyklons münden. Auf diese Weise ist es möglich den Druck, beispielsweise innerhalb des Teilstroms 13, zu reduzieren, wobei durch die Potenzierung der Rotationsströmung am Ausgang dieser Variante eines Zyklons eine größere Rotationsgeschwindigkeit erreicht wird, bzw. auch die Sogwirkung damit vergrößert werden kann.

Schließlich zeigt Fig. 4 die Ausbildung eines Potentialdrallrohres 29.

Mit Hilfe des Potentialdrallrohres 29 wird die Flüssigkeit in eine so genannte Drallströmung mit spiraligem Strömungsverlauf versetzt. Entsprechend der Molekularbewegung bewegen sich Moleküle eines Fluids in chaotischer Weise in sämtliche Richtungen, sodass in der Folge durch Molekülzusammenstöße Energie, welche für die Strömung verwendet wird, verloren geht. Wenn ein Fluid strömt, ist den Molekülen eine bestimmte Bewegungskomponente aufgeprägt, entsprechend der generellen Strömungsrichtung. In Rohrleitungen ist bekanntlich durch Kollisionen der Moleküle mit der Rohrwandung die Strömungsgeschwindigkeit an der Wandung null. Diese Moleküle weisen in Summe also die Molekolur- und die Strömungsgeschwindigkeit auf (unter 1 1 AT 503 422 B1

Vernachlässigung der Verlustenergie aufgrund der Reibung mit der Rohrwandung). Die Moleküle werden in Summe senkrecht in die Rohrmitte zurückgeworfen. Wenn ein derartig zurückgeworfenes Molekül mit einem parallel zur Rohrwandung fließenden Molekül kollidiert, wird die generelle Stromrichtung zur Rohrmitte hin abgelenkt. Im Sinne dieses Modells potentieller Molekularbewegung entsteht damit ein asymmetrischer Bewegungstyp, mit nach vorwärts reduzierter Strömungsgeschwindigkeit und dementsprechend in Richtung Rohrmitte verstärkter Druckkomponente. Da von der gegenüberliegenden Rohrwandung eine analoge Wirkung ausgeht, wird die Vorwärtsströmung weiter reduziert und die Querströmung intensiviert. In der Drallströmung mit spiraligem Strömungsverlauf sorgt die ständige Umlenkung ebenfalls für eine Reibung an der Wand. Die daraus resultierende Druckkomponente weist senkrecht zur Strömung. Bei diagonalem Bahnverlauf wird damit das Fluid ständig auf die gewünschte Spiralbahn zurückgeworfen. Die Reibung hat damit eine geringere negative Auswirkung und wirkt in gewisser Weise positiv auf die Bewegungsrichtung. Durch den Druck - der stets nach innen gerichtet ist - wird eine Beschleunigung der inneren Stromlinie entsprechend einem Potentialwirbel erreicht. Durch diese Beschleunigung entsteht im Mittenbereich des Rohres eine Sogwirkung, die es ermöglicht, in diesem Mittenbereich zugeführte Gase in die Flüssigkeit einzusaugen. Es kommt damit zu einer intensiven Vermischung der Flüssigkeit und zudem können sehr hohe Konzentrationen an dem Gas in der Flüssigkeit erreicht werden. Das Gas wird in dieser Flüssigkeit zumindest großteils gebunden. Die Potentialdrallströmung erfordert im Vergleich zu anderen Strömungsarten weniger Energie zur Förderung von Flüssigkeiten, sodass bei gleicher Energie höhere Strömungsgeschwindigkeiten erreicht werden können. Dadurch wird auch die Sogwirkung im Mittenbereich der Strömung erhöht, wodurch höhere Endkonzentrationen an Gas in der Flüssigkeit erreicht werden können. Im Speziellen können höhere Sauerstoffkonzentrationen in der Flüssigkeit erreicht werden. Die Vorrichtung ist zudem relativ einfach aufgebaut, sodass also auch der Wartungsaufwand bzw. die Investitionskosten für eine derartige Anlage reduziert werden kann.

Zur Erhöhung der Sogwirkung ist es von Vorteil, wenn eine Gasleitung koaxial angeordnet ist.

Die gasführende Leitung kann durch ein Rohr mit kreisförmigen Durchströmöffnungen gebildet sein. Durch die kreisförmige Ausbildung der Durchströmöffnungen im Mantel der Gasleiteinrichtung mit einem maximalen Durchmesser von 0,1 mm kann das Gas, beispielsweise Luft oder Sauerstoff, in Form von kleinen Gasbläschen der Flüssigkeit zugeführt werden, wodurch ein höherer Anreichungsgrad durch die verbesserte Durchmischung erreicht werden kann.

Die Durchströmöffnungen sind bevorzugt in einem Abstand zueinander angeordnet, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 mm und einer oberen Grenze von 20 mm. Durch diesen Raster an Durchströmöffnungen, der sich bevorzugt über die gesamte Manteloberfläche der Gasleitung erstreckt, kann, insbesondere im Zusammenhang mit den Durchströmöffnungen mit einem maximalen Durchmesser von 0,1 mm, der Mengendurchsatz pro Zeiteinheit an Gas bei gleichzeitig guter Durchmischung mit der Flüssigkeit erreicht werden.

Das Potentialdrallrohr 29 kann als Rohrkonstruktion ausgebildet mit einem Außenrohr. Das Außenrohr weist eine Einströmöffnung 30 sowie eine Ausströmöffnung 31 für die Flüssigkeit 2 auf. An einer Innenwandung des Außenrohres ist eine Flüssigkeitsumlenkeinrichtung angeordnet. Diese Flüssigkeitsumlenkeinrichtung hat die Form einer Schnecke bzw. Spirale. Mit Hilfe dieser Flüssigkeitsumlenkeinrichtung wird die einströmende Flüssigkeit in eine spiralförmige Bewegung versetzt.

Die Flüssigkeitsumlenkeinrichtung kann einstückig mit dem Außenrohr ausgebildet sein.

In einer Ausführungsvariante dazu besteht die Möglichkeit, das Potentialdrallrohr 29 mit einem sechseckigen Innenquerschnitt auszubilden, wobei das Rohr in sich wiederum gewendelt ist, also die Ecken des Sechseckes entlang einer Schraubenlinie - in Strömungsrichtung betrachtet - angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsvariante sind die Ecken des sechseckförmigen In- 12 AT 503 422 B1 nenquerschnitts gerundet ausgebildet, sodass sich in diesen gerundeten Ecken Nebenströme der Flüssigkeit ausbilden und sich der Hauptstrom zwischen den Nebenströmen ohne Kontakt mit der Wand ausbildet und somit im Wesentlichen ohne Reibung strömt.

In einer weiteren Ausführungsvariante dazu besteht die Möglichkeit in der Innenwandung des Außenrohrs spiralförmig angeordnete, nutförmige Ausnehmungen vorzusehen, mit deren Hilfe die Flüssigkeit in die spiralförmige Drallströmung versetzt wird.

Weiters besteht die Möglichkeit diverse Umlenkbleche etc. innerhalb des Außenrohres anzuordnen, so lange die Bedingung aufrecht erhalten ist, dass die Flüssigkeit 2 in die Drallströmung versetzt bzw. gezwungen wird.

Dazu können von der Wand gegen die Mitte ragende, leitschaufelartige Flächen vorgesehen sein, die so gekrümmt sind, dass sie die Flüssigkeit von der Wand gegen die Mitte der Flüssigkeitsfront drängen.

Ebenso kann der Rohrquerschnitt des Außenrohres aus mehreren Kreisbogenabschnitten gebildet sein und das Rohr schraubenlinienförmig gewendelt werden. Der Querschnitt des Potentialdrallrohres 29 kann dabei eiförmig mit einer Eindellung neben der Spitze des eiförmigen Querschnittes ausgebildet sein und das Potentialdrallrohr 29 vor dem Wendeln in an sich bekannter Weise verdrillt sein. Potentialdrallrohr 29 kann um den Mantel eines gedachten Kreiskegels gewendelt sein.

Weiters besteht bei der Ausführungsform mit Leitschaufeln bzw. Umlenkblechen als Flüssigkeitsumlenkeinrichtungen die Möglichkeit, dass diese selbst an ihren Oberflächen entsprechende nutförmige Ausnehmungen aufweisen, die wiederum gewendelt sind.

Das Trinkwasser kann vor oder bevorzugt nach der Anreicherung bzw. Zusetzung der Zusatzstoffe sterilisiert werden. Bevorzugt wird hierfür ein Elektronenstrahler, insbesondere wie dieser aus dem Stand der Technik bekannt ist, verwendet.

Das Potentialdrallrohr 29 kann auch in Strömungsrichtung konisch sich verjüngend ausgeführt sein.

Die Einströmöffnung des Zyklon bzw. die Einströmöffnung 30 des Potentialdrallrohrs 29 ist mit der Zuführleitung der Lösung 6 verbunden, die Ausströmöffnung des Zyklons bzw. Ausströmöffnung 31 des Potentialdrallrohres 29 ist mit dem Lösungszulauf der Membranfiltereinrichtung 2 verbunden.

Die weiteren Merkmale der Erfindung wurden einleitend bereits abgehandelt, sodass sich eine Wiederholung an dieser Stelle und der Darstellung einzelner spezieller Ausführungsvarianten erübrigt.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der Vorrichtung 1, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Vorrichtung 1 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

Claims (22)

13 AT 503 422 B1 Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrunde liegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden. Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1; 2; 3; 4 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen. Bezugszeichenaufstellung 1 Vorrichtung 2 Membranfiltereinrichtung 3 Membran 4 Permeatausgang 5 Konzentratausgang 6 Lösung 7 Einrichtung 8 Lösungszulauf 9 Vorfilter 10 Pumpe 11 Primärstrom 12 Hauptstrom 13 Nebenstrom 14 Verteileinrichtung 15 Verteileinrichtung 16 Vorratsbehälter 17 Kühleinrichtung 18 Zapfstelle 19 Vorratsbehälter 20 Vorratsbehälter 21 Vorratsbehälter 22 Rühreinrichtung 23 Leitung 24 Magnet 25 Laser 26 Ansaugeinrichtung 27 Teilstück 28 Teilstück 29 Potentialdrallrohr 30 Einströmöffnung 31 Ausströmöffnung 32 Innenwandung 33 Flüssigkeitsleiteinrichtung Patentansprüche: 1. Vorrichtung (1) zur Trinkwassererzeugung durch zumindest teilweise Abtrennung von Wasser aus einer wässrigen Lösung (6), mit zumindest einer Membranfiltereinrichtung (2), die einen Lösungszulauf (8), einen Lösungsmittelablauf und einen Konzentratausgang (5) 1 4 AT 503 422 B1 für ein aus der Lösung (6) entstandenes Konzentrat aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsverlauf der Lösung (6) vor dem Lösungszulauf (8) der Membranfiltereinrichtung (2) zumindest eine Einrichtung (7) zur Erzeugung einer Rotations- bzw. Drallströmung in der Lösung (6) angeordnet ist.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (7) zur Erzeugung einer Rotationsströmung ein Zyklon oder ein Potentialdrallrohr ist.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Einrichtung (7) zur Erzeugung einer Rotations- bzw. Drallströmung zumindest eine Ansaugeinrichtung (26) für ein Gas, insbesondere Luft oder Sauerstoff, angeordnet ist.

4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Membranfiltereinrichtung (2) eine Verteileinrichtung (14) angeordnet ist, die den Lösungsstrom in einen Hauptstrom (12) und einen Nebenstrom (13) unterteilt, wobei die Einrichtung (7) zur Erzeugung einer Rotations- bzw. Drallströmung im Nebenstrom (13) angeordnet ist, und wobei hinter dieser eine weitere Verteileinrichtung (15) angeordnet ist, über die der Nebenstrom (13) mit dem Hauptstrom (12) vor dem Eintritt in die Membranfiltereinrichtung (2) wieder vereinigt wird.

5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Membranfiltereinrichtung (2) zumindest ein Magnet (24) angeordnet ist.

6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Magnet (24) an und/oder in der Einrichtung (7) zur Erzeugung einer Rotations- bzw. Drallströmung angeordnet ist.

7. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Membranfiltereinrichtung (2) zumindest ein Laser (25) angeordnet ist.

8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Laser (25) an und/oder in der Einrichtung (7) zur Erzeugung einer Rotations- bzw. Drallströmung angeordnet ist.

9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (25) einen Pulsgenerator aufweist, der Laserpulse erzeugt.

10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Membranfiltereinrichtung (2) eine Kühleinrichtung (17) angeordnet ist.

11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (17) in einem Vorratsbehälter (19) für das Lösungsmittel angeordnet ist.

12. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Membranfiltereinrichtung (2) eine Einrichtung zur Zugabe von Mineralstoffen und/oder Vitaminen angeordnet ist.

13. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Membranfiltereinrichtung (2) eine Einrichtung zur Zugabe von C02 angeordnet ist, diese insbesondere mit der Einrichtung zur Zugabe von Mineralstoffen und/oder Vitaminen kombiniert ist.

14. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Solarzelle zur Stromgewinnung angeordnet, z.B. ein Behälterteil durch diese gebildet ist. 1 5 AT 503 422 B1

15. Verfahren zur Trinkwassererzeugung durch zumindest teilweise Abtrennung von Wasser aus einer wässrigen Lösung (6) durch Permeation der Wassermoleküle durch eine semipermeable Membran einer Membranfiltereinrichtung (2), insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der wässrigen Lösung (6) vor dem Eintritt in die Membranfiltereinrichtung (2) in eine Drall- bzw. Rotationsströmung versetzt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Teilstrom der Lösung (6) in die Drall- bzw. Rotationsströmung versetzt wird, und dieser Teilstrom vor dem Eintritt in die Membranfiltereinrichtung (2) mit dem Hauptstrom (12) vereinigt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Teilstrom ein Druck aufrecht erhalten wird, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 2 bar und einer oberen Grenze von 7 bar.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Hauptstrom (12) ein Druck aufrecht erhalten wird, der ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 12 bar und einer oberen Grenze von 17 bar.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Lösung (6) vor dem Eintritt in die Membranfiltereinrichtung (2) einem Magnetfeld ausgesetzt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Lösung (6) vor dem Eintritt in die Membranfiltereinrichtung (2) einer Laserstrahlung ausgesetzt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass gepulste Laserstrahlung verwendet wird.

22. Verwendung der Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Meerwasserentsalzung. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen