CH712868A2

CH712868A2 - Solar desalination and decontamination plant.

Info

Publication number: CH712868A2
Application number: CH01122/16A
Authority: CH
Inventors: Reithofer Klaus; Rudolf Wolfensberger Dr; Adler Joachim
Original assignee: Rudolf Wolfensberger Dr
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2018-03-15

Abstract

Diese Meerwasserentsalzungs- und Dekontaminierungsanlage wird mit Solarenergie betrieben. Sie besteht hauptsächlich aus einem kompakten Inputbereich, einem Verdampfungs- einem Unterdruck-, Verdichtungs- und Kondensations-, einem Destillat- und Schlackenteil. Das angewandte Verdampfungssystem im Unterdruckverfahren arbeitet und damit kann diese Dekontaminierungsanlage praktisch überall und für viele Zwecke eingesetzt werden. Über Unterdruck wird eine tiefere Verdampfungstemperatur erreicht, was den Einsatz eines kostengünstigen solaren Thermo-Kollektors ermöglicht. Die Verdampfungsenergie erzeugt ein solarer Thermo-Kollektor. Diese Solarenergie wird verstärkt mit einer Wärmerückgewinnungsanlage. Die Integration von Verdampfung und Kondensation ermöglicht es, den Unterdruck dauernd mit geringem energetischem Aufwand aufrechtzuerhalten, was die gesamte Anlage zur Deckung des Trink- und Brauchwasserbedarfs interessant macht. Die Anlage ist so ausgelegt, dass mit regulierter Durchflussgeschwindigkeit des aufzubereitenden Wassers die gewünschte Konzentration an Sole-Abwasser hergestellt wird (Fig. 1 ).This desalination and decontamination plant is powered by solar energy. It mainly consists of a compact input section, an evaporation section, a vacuum section, a compression and condensation section, a distillate section and a slag section. The applied evaporation system operates under vacuum and thus this decontamination can be used practically everywhere and for many purposes. A lower evaporation temperature is achieved by means of negative pressure, which makes it possible to use a low-cost solar thermal collector. The evaporation energy is generated by a solar thermal collector. This solar energy is reinforced with a heat recovery system. The integration of evaporation and condensation makes it possible to maintain the negative pressure constantly with low energy expenditure, which makes the entire system interesting to meet the drinking and industrial water needs. The system is designed so that the desired concentration of brine wastewater is produced at a regulated flow rate of the water to be treated (Fig. 1).

Description

Beschreibung Zielsetzung der Erfindung a) Ausgangslage [0001] Die anhaltende Trockenheit der letzten Jahre, insbesondere in der westlichen Hemisphäre, machte vor allem das Thema Meerwasserentsalzung wieder interessant.Description Aim of the invention a) Initial situation [0001] The continuing drought of recent years, especially in the Western Hemisphere, has made the topic of seawater desalination interesting again.

[0002] Punktuell stark betroffen von einer anhaltenden Dürreperiode war in den letzten Jahren speziell die Region Kalifornien, wo sich der Süsswassermangel wegen des hohen Wasserkonsums besonders ausprägte. Auch weltweit ist der Bedarf an Brauch- und Trinkwasser in den letzten Jahrzehnten sehr stark gestiegen, was vielerorts Mangelerscheinungen verursacht. Nicht nur Dürreperioden, sondern auch eine fortschreitende Kontaminierung der Abwässer erfordern neue Technologien zur Bekämpfung der Wasserarmut.Partly severely affected by a prolonged period of drought was in recent years specifically the region of California, where the freshwater shortage was particularly pronounced because of the high water consumption. Demand for drinking water and drinking water has also risen sharply worldwide in recent decades, causing deficiencies in many places. Not only periods of drought, but also the progressive contamination of wastewater require new technologies to combat low water levels.

[0003] Es ist daher nicht zu verwundern, dass die Suche nach geeigneten Meerwasserentsalzungs- und Dekontaminierungsanlagen intensiviert worden ist. Zur Diskussion stehen vor allem zwei Systeme; das ältere Verfahren über die thermische Destillation von Meerwasser und das neuere Verfahren der Umkehrosmose. Das Letztere benötigt weniger Energie, das Wasser muss aber aus hygienischen Gründen noch entkeimt, beispielsweise mit UV-Licht bestrahlt werden, was langfristig der menschlichen Gesundheit abträglich ist. Die thermische Meerwasserentsalzung liefert dagegen hygienisch einwandfreies Süsswasser. Beide Systeme sind jedoch sehr energieintensiv. Die vorliegende Erfindung soll nun diesen Nachteil beheben, indem eine neuartige thermische Verdampfung des Meerwassers zusammen mit einer permanent automatischen Unterdruckregulierung die Verdampfung auf tiefem Siedepunkt, gekoppelt mit Wärmerückgewinnung, eine kostengünstige Entsalzung des Meerwassers mittels Solarenergie gewährleistet.It is therefore not surprising that the search for suitable seawater desalination and Dekontaminierungsanlagen has been intensified. Two systems in particular are under discussion; the older method of thermal distillation of seawater and the newer method of reverse osmosis. The latter requires less energy, but for hygienic reasons, the water must still be sterilized, for example, irradiated with UV light, which in the long term is detrimental to human health. The thermal seawater desalination, however, provides hygienic freshwater. Both systems are very energy intensive. The present invention is now intended to remedy this disadvantage by a novel thermal evaporation of seawater together with a permanent automatic vacuum regulation, the evaporation at low boiling point, coupled with heat recovery, a cost-effective desalination of seawater using solar energy guaranteed.

[0004] Die solare Wasser-Destillationsanlage in der vorliegenden Erfindung ist so angelegt, dass die Anlage einerseits grundsätzlich mit Sonnenenergie betrieben und anderseits die Verdampfungsenergie zurück gewonnen werden kann.The solar water distillation plant in the present invention is designed so that the system on the one hand, in principle operated with solar energy and on the other hand, the evaporation energy can be recovered.

[0005] Normalerweise liegt der Siedepunkt und damit die Verdampfung von normalem Wasser auf Meereshöhe bei 100° Celsius. Der Dampfdruck ist dann höher als der Umgebungsdruck und es kommt zur Dampfbildung. Bei künstlich hergestelltem Unterdrück wird der Umgebungsdruck herabgesetzt, was das Wasser auf tieferem Siedepunkt zum Verdampfen bringt. Das Wasser siedet bei 0.6 bar Umgebungsdruck bereits bei etwa 86° C und bei 0.2 bar bei etwa 60° C. Diese physikalische Tatsache wird in der vorliegenden Erfindung ausgenützt, indem das Salzwasser oder anderweitig kontaminiertes Wasser im Unterdrück verdampft wird. Durch entsprechende Regulierung des Unterdrucks in der Verdampfungsanlage wird der Siedepunkt auf die jeweilige Temperatur der Solarheizwärme automatisch eingestellt. Somit kann auch eine relativ niedere Solarwärmetemperatur der Verdampferanlage das Wasser zum Sieden bzw. zum Verdampfen bringen.Normally, the boiling point and thus the evaporation of normal water at sea level is 100 ° Celsius. The vapor pressure is then higher than the ambient pressure and it comes to vapor formation. With artificially created suppression, the ambient pressure is lowered, causing the water to evaporate at a lower boiling point. The water boils at about 0.6 bar ambient pressure already at about 86 ° C and 0.2 bar at about 60 ° C. This physical fact is exploited in the present invention by the salt water or otherwise contaminated water is vaporized in vacuum. By appropriate regulation of the negative pressure in the evaporation system, the boiling point is automatically set to the respective temperature of the solar heating heat. Thus, even a relatively low solar thermal temperature of the evaporator system can bring the water to boiling or evaporation.

[0006] Die Verdampfung bei einem herabgesetzten Siedepunkt ermöglicht nun auch den Einsatz von Sonnenenergie in Verdampfungsanlagen, was den Einsatz von Fremdenergie praktisch unnötig macht. Damit wird ein energieunabhängiger und kostengünstiger Einsatz solcher Anlagen praktisch überall ermöglicht. Die Koppelung der beiden erfindungsgemäs-sen technischen Vorrichtungen zur Erreichung tiefer Siedepunkte zusammen mit der Rückgewinnung der Verdampfungsenergie erschliesst auch neue Anwendungsgebiete, die nicht nur auf die Meerwasserentsalzung beschränkt sind, sondern beispielsweise auch die Dekontaminierung von Abwässern oder anderem verschmutztem Wasser ermöglichen.The evaporation at a reduced boiling point now also allows the use of solar energy in evaporation systems, which makes the use of external energy practically unnecessary. This allows energy-independent and cost-effective use of such systems virtually everywhere. The coupling of the two erfindungsgemääs-sen technical devices to achieve low boiling points together with the recovery of the evaporation energy also opens up new applications, which are not limited to seawater desalination, but allow, for example, the decontamination of waste water or other polluted water.

[0007] Verunreinigtes Wasser oder Meerwasser kann durch verschiedene Destillationsprozesse, oder andere physikalische, chemische oder elektrische Prozesse gereinigt oder entsalzt werden. Alle diese Reinigungsprozesse, die im grossen Stil vorwiegend in Meerwasserentsalzungsanlagen angewandt werden, sind sehr energieintensiv und werden infolgedessen nur an Schwerpunktorten, wo genügend Investitionskapital vorhanden ist oder wo eine problemlose Energiezufuhr besteht, eingesetzt. Energiezufuhrprobleme und Kapitalmangel verhindern jeoch an den meisten Orten den umfassend weltweiten Einsatz solcher Anlagen, mit deren Hilfe beispielsweise Wüste in urbares Kulturland umgewandelt werden kann. Speziell ärmere Gegenden profitierten deswegen nicht von der Möglichkeit, gereinigtes Wasser für Mensch und Kulturen einzusetzen. Grosse Landstriche verblieben damit bisher unkultiviert und die Bevölkerung in Armut. Auch noch nicht richtig eingesetzt worden ist bis heute, nebst der Meerwasserentsalzung, die technisch einwandfreie Wasseraufbereitung an jedem Ort der Erde, wo sich Abwasser ansammelt. In fast jeder Siedlung mit Abwassersammel- oder -kläranlage wird praktisch nur Grobgut ausgefiltert. Das restliche Abwasser wird dann in die Flüsse und Seen abgeleitet und damit dem grossen Wasserkreislauf übergeben, statt, dass das Wasser in diesen Kläranlagen richtig dekontaminiert, sofort zu Trinkoder Brauchwasser aufbereitet im kleinen Wasserkreislauf direkt den dortigen Bewohnern oder der Landschaft wieder zugeführt wird. Bei Anwendung dieser Methode würden ganze Agglomerationen oder Regionen auch unabhängiger von Trockenheit und Dürre.Contaminated water or seawater may be purified or desalted by various distillation processes or other physical, chemical or electrical processes. All of these cleaning processes, which are widely used in seawater desalination plants on a large scale, are very energy intensive and as a result are only used at focal points where there is sufficient investment capital or where there is a smooth supply of energy. However, energy supply problems and lack of capital in most places prevent the widespread use of such facilities worldwide, with the help of which, for example, desert can be converted into arable land. Especially poorer areas did not benefit from the possibility to use purified water for humans and cultures. Large areas of land remained uncultivated and the population in poverty. Even today, not only has seawater desalination been used, but technically perfect treatment of water at any place on the earth where wastewater is accumulating. In almost every settlement with sewage collection or sewage treatment plant only coarse material is filtered out. The remaining wastewater is then discharged into the rivers and lakes and thus transferred to the large water cycle, instead of decontaminating the water properly in these sewage treatment plants, immediately treated to drinking or service water in the small water cycle directly to the local residents or the landscape is fed back. Using this method, whole agglomerations or regions would also be more independent of dryness and drought.

[0008] Die moderne Kriegsführung richtet sich unter anderem auch gegen die Infrastruktur des Gegners. Eines der Ziele ist die Ausschaltung des Stromnetzes und der Geräte durch EMP. Die vorliegende Anlage kann zufolge ihrer Konstruktion sicher gegen elektromagnetische Impulse (EMP) gebaut werden und es können so Gebiete mit starker Wohndichte in Krisenfällen vor grösseren Katastrophen mangels sauberem Wasser bewahrt werden. b) Entwicklungsziele [0009] Die vorliegende Erfindung beruht auf dem altbewährten Verfahren der thermischen Destillation durch Wasserdampf. Die ganze Anlage wird neu aber nur mit erneuerbarer Energie betrieben und es wird neu auch die Verdampfung, die Wärmerückgewinnung und Wiederaufbereitung der Sole verbessert. Die schädlichen Stoffe bleiben in der Sole zurück und werden mit dieser separat, variierbar in der erlaubten Konzentration abgeleitet.The modern warfare is directed inter alia against the infrastructure of the opponent. One of the goals is the elimination of the power grid and devices by EMP. According to its design, this facility can be safely constructed against electromagnetic pulses (EMP) and can thus preserve areas with a high density of housing in crisis situations from major disasters due to lack of clean water. b) Development Objectives The present invention is based on the well-established method of thermal distillation by steam. The whole system is new but only with renewable energy and it is now also the evaporation, heat recovery and reprocessing of the brine improved. The harmful substances remain in the brine and are derived with this separately, variably in the permitted concentration.

[0010] Die Besonderheit der neuen technischen Anwendung ist, dass zur Destillation des verunreinigten Einlauf-, beziehungsweise Rohwassers oder des Meerwassers lediglich Sonnenenergie benötigt wird. Dadurch fallen die Umwelt schädigenden, energieintensiven und teuren Verbrennungsprozesse weg und es kann damitweltweitzu einem umfassenden, kostengünstigen Einsatz von Meerwasserentsalzungs- oder Destillieranlagen zur Herstellung von Brauch- oder Trinkwasser in grösseren Mengen kommen; speziell in heissen und trockenen Gegenden, wo genügend Solarenergie vorhanden ist. In weniger sonnenreichen Gegenden kann die Solarenergie mit dieser Erfindung auch unterstützend eingesetzt werden, was die Betriebskosten erheblich senkt.The peculiarity of the new technical application is that only solar energy is needed for the distillation of contaminated inlet, or raw water or seawater. This eliminates the environment damaging, energy-intensive and expensive combustion processes away and it can thus world-wide come to a comprehensive, cost-effective use of desalination or distillation plants for the production of industrial or drinking water in large quantities; especially in hot and dry areas, where enough solar energy is available. In less sunny areas, the solar energy can be used with this invention also supportive, which significantly reduces operating costs.

[0011] Die Anlage funktioniert in ihrem Grundprinzip ähnlich wie bereits bestehende Meerwasserentsalzungsanlagen, hat aber durch die funktionale Abstimmung auf Solarenergie entschiedene Vorteile gegenüber den konventionellen Anlagen. Die teure Verdampfungsenergie in konventionellen Anlagen wird hier durch den Einsatz von Solarenergie und durch Rückgewinnung der Verdampfungsenergie ersetzt Die Vorteile der Anlage werden insbesondere durch Unterdrück im Verdampfungsbereich und damit über eine tiefere Betriebstemperatur erreicht, die den Einsatz von Solarenergie erst ermöglicht und damit Fremd-Energie einspart und infolgedessen eine von Stromnetzen und Gas- oder Mineralölzuleitungen unabhängige Standortwahl erlaubt. Somit kann die Anlage überall gebaut und eingesetzt werden, wo eine gewisse, minimale Sonneneinstrahlung die Funktionsfähigkeit der Anlage gewährleistet. Dies wird vor allem dort der Fall sein, wo Dürre oder Trockenheit vorherrschen, also speziell vom Äquator bis zu den Wendekreisen. Das erweitert den regionalen Einsatz der vorliegenden Anlage grundlegend. Es können damit nun auch wirtschaftlich schwächere Gebiete kostengünstig mit reinem Wasser versorgt werden.The system works in its basic principle similar to existing desalination plants, but has the functional vote on solar energy decided advantages over conventional systems. The expensive evaporation energy in conventional systems is replaced here by the use of solar energy and by recovery of the evaporation energy The advantages of the system are achieved in particular by suppression in the evaporation area and thus a lower operating temperature, the first enables the use of solar energy and thus saves foreign energy and, as a result, a siting independent of power grids and gas or mineral oil supplies allowed. Thus, the system can be built and used anywhere, where a certain, minimal solar radiation ensures the functionality of the system. This will be especially the case where there is drought or drought, especially from the equator to the tropics. This fundamentally extends the regional deployment of the present facility. It can now also economically weaker areas are supplied inexpensively with pure water.

[0012] Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Vereinfachung der Anlage zwecks kostengünstiger Erstellung. Ihr einfacher Bedienerservice erlaubt auch weniger ausgebildeten Fachkräften die Bedienung, was einen dauerhaften Einsatz gewährleistet. Dem dient auch die einfache Wartung durch Austauschmodule, sowie Umweltfreundlichkeit und Unabhängigkeit von Energielieferanten.Another object of the present invention is the simplification of the system for the purpose of cost-effective creation. Its simple operator service allows less trained professionals to operate, which ensures a long-lasting use. This is also the ease of maintenance through replacement modules, as well as environmental friendliness and independence of energy suppliers.

[0013] Ein weiterer Anwendungsbereich erschliesst sich dort, wo aus kontaminiertem Wasser reines Wasser hergestellt werden soll oder wo Gemeinschaftskläranlagen das Abwasser sogleich zu reinem Wasser regenerieren, womit Wasserknappheit wirksam und kostengünstig bekämpft wird.Another application opens up where pure water is to be produced from contaminated water or where community sewage plants immediately regenerate the wastewater to pure water, so that water scarcity is effectively and inexpensively combated.

[0014] Der geringe Bedarf an externer Wärmezufuhr ermöglicht auch den Nachtbetrieb, besonders dann, wenn eine So-lar-Sole-Anlage, beispielsweise als Wärmezwischenspeicher vorgeschaltet wird. Die Anlage ist technisch so konzipiert, dass sie sich für den 24-Stunden-Dauerbetrieb eignet. Sie kann aber auch im Teilbetrieb mit Solarwärme und/oder Verbrennungswärme arbeiten. c) Ausführung der Erfindung [0015] Eine solare Dekontaminierungsanlage, die aus einem kompakten Inputbereich für kontaminiertes Wasser und im Wesentlichen aus einer Verdampfungs-, einer Unterdrück-, Verdichtungs- und Kondensations- sowie aus einer Reinwasser- und einer Sole-Einheit besteht (Fig. 1).The low demand for external heat also allows nighttime operation, especially when a So lar brine plant, for example, is preceded by a heat buffer. The system is technically designed to be suitable for 24-hour continuous operation. But it can also work in partial operation with solar heat and / or combustion heat. c) Embodiment of the invention A solar decontamination plant, which consists of a compact input area for contaminated water and essentially of a vaporization, a suppression, compression and condensation as well as a pure water and a brine unit (Fig . 1).

[0016] Die thermische Solarkollektor-Anlage (Fig. 1) kann grundsätzlich ohne Zusatz von Wärmepumpen die nötige Verdampfungsenergie liefern. Dies wird ermöglicht, weil der mit einer Vakuumpumpe (2) versehene Verdampferkessel (Fig. 1) im Unterdrück arbeitet und damit der Verdampfungsprozess auf einem tieferen Temperaturniveau abläuft. Die Verdampfungsenergie wird ohne Zufuhr von mechanischer Energie, allein durch den solaren Thermo-Kollektor (1) mittels Schwerkraftausgleich zwischen dem Warm- und Kaltbereich, nach dem Prinzip der Schwerkraftheizungen, geliefert. Damit wird das Rohwasser über den flexiblen Verdampfer (19, Fig. 2) aufgeheizt. Zuvor ist das Rohwasser über den Wärmetauscher (5) zufolge interner Wärmerückgewinnung aus dem Kondensationsvorgang im Kondensator (3) vorgewärmt worden (Fig. 1)· [0017] Die eingesetzte Solar- und Wärmerückgewinnungsanlage liefert aufgrund ihrer technischen Beschaffenheit genügend Verdampfungsenergie. Der auf tieferem Temperaturniveau entstandene Dampf wird mit geringem photovoltaischem Energieaufwand im Verdichter (2) komprimiert, damit er im Kondensator (3) bei höherer Temperatur zu reinem Wasser kondensiert und die Kondensationswärme direkt im Beschickungsbehälter abgeben kann. Das noch sehr warme, kondensierte Wasser wird im Wärmetauscher (5) mit dem eingepumpten Rohwasser abgekühlt und erwärmt dieses gleichzeitig. Die auf diese technische Art der Rückgewinnung der Verdampfungsenergie zur Wiederverwendung im geschlossenen Kreislauf der Wasser-Destillationsanlage gewonnene Energie ergibt einen Energiegewinn um den Faktor 550/99.8 = 5.5 bis 550/27.1 = 20.3 und berechnet sich wie folgt: Um einen Liter Wasser zu verdampfen sind in der vorliegenden Anlage in Abhängigkeit von Druck und Temperatur zwischen 550 bis 570 kcal Energie erforderlich. Damit kann mittels eines thermischen Solarkollektors mit der Fläche eines Quadratmeters rund ein Liter Wasser pro Stunde verdampft werden. Bei der Kondensation wird die gleiche Energiemenge (550 kcal) wieder in Form von Wärme abgegeben zur Wiederverwendung als Verdampfungsenergie. Um die Kondensationswärme in den Verdampfungsbehälter zurückzuführen, muss der Dampf zuvor auf einen höheren Druck und damit höhere Temperatur verdichtet werden (2, Fig. 1). Die dazu erforderliche Energie schwankt je nach dem Druckverhältnis der Verdichtung zwischen 31.5 und 116 Wattstunden. Das erfordert eine Verdichtungsenergie von 27.1 kcal bzw. 99.8 kcal, damit eine Wärmezufuhr von 550 kcal erreicht wird. Dadurch erklärt sich der zuvor erwähnte Energiegewinn um den Faktor 550/99.8 = 5.5 bis maximal 550/27.1 = 20.3. Zufolge der idealen Kombination von Verdampfung und Wärmerückgewinnung im selben Kessel wird ein hoher Leistungsgewinn erzielt und damit kann gegenüber der einfachen thermischen Verdampfung ein Vielfaches an Kondensat gewonnen werden. Besonders wichtig dabei ist, dass diese Vorgänge in der Anlage durch ihre neuartige Konstruktion auf einer tieferen Betriebstemperaturebene ablaufen, was den Einsatz von thermischen Solarkollektoren ermöglicht.The thermal solar collector system (FIG. 1) can in principle supply the necessary evaporation energy without the addition of heat pumps. This is made possible because the evaporator vessel (FIG. 1) provided with a vacuum pump (2) operates underpressure and thus the evaporation process proceeds at a lower temperature level. The evaporation energy is supplied without supply of mechanical energy, solely by the solar thermal collector (1) by means of gravity balance between the hot and cold area, according to the principle of gravity heaters. Thus, the raw water via the flexible evaporator (19, Fig. 2) is heated. Previously, the raw water via the heat exchanger (5) has been preheated from the condensation process in the condenser (3) due to internal heat recovery (FIG. 1). The solar and heat recovery system used provides sufficient evaporation energy due to its technical nature. The resulting at a lower temperature level steam is compressed with little photovoltaic energy consumption in the compressor (2) so that it condenses in the condenser (3) at a higher temperature to pure water and can release the heat of condensation directly in the hopper. The still very warm, condensed water is cooled in the heat exchanger (5) with the pumped raw water and heated this simultaneously. The energy obtained in this technical way of recovering the evaporation energy for reuse in the closed loop of the water distillation unit gives an energy gain by a factor of 550 / 99.8 = 5.5 to 550 / 27.1 = 20.3 and is calculated as follows: To evaporate one liter of water in the present plant depending on pressure and temperature between 550 to 570 kcal energy required. This means that around one liter of water per hour can be evaporated by means of a thermal solar collector with the area of one square meter. During condensation, the same amount of energy (550 kcal) is returned in the form of heat for reuse as vaporization energy. In order to return the heat of condensation in the evaporation tank, the steam must first be compressed to a higher pressure and thus higher temperature (2, Fig. 1). The energy required varies between 31.5 and 116 watt-hours, depending on the pressure ratio of the compression. This requires a compaction energy of 27.1 kcal or 99.8 kcal, so that a heat input of 550 kcal is achieved. This explains the previously mentioned energy gain by a factor of 550 / 99.8 = 5.5 to a maximum of 550 / 27.1 = 20.3. Due to the ideal combination of evaporation and heat recovery in the same boiler, a high performance gain is achieved and thus a multiple of condensate can be obtained compared to the simple thermal evaporation. It is particularly important that these processes take place in the plant through their novel design at a lower operating temperature level, which allows the use of thermal solar collectors.

[0018] Die Verdampfungs- und Kondensationsanlagen sind miteinander technisch verbunden und arbeiten zusammen im geschlossenen System mitunterdruck, der temperaturabhängig vom zu verdampfenden Schmutzwasser reguliert wird und so eine kontinuierliche und optimale Dampfbildung zur Erzeugung von reinem Wasser in grösseren Mengen ermöglicht (Fig. 1) [0019] Das neuartige Zusammenwirken der Konzeptionen von Verdampfung und Kondensation ermöglicht es, den nötigen Unterdrück dauernd mit geringem energetischem Aufwand aufrecht zu erhalten. Hiezu genügt eine mit Solarvoltaik betriebene Unterdruckpumpe (2). Somit kann die gesamte Anlage praktisch total mit Solarenergie betrieben werden.The evaporation and condensation plants are technically connected to each other and work together in a closed system vacuum, which is regulated depending on the temperature of the waste water to be evaporated, thus allowing a continuous and optimal steam formation for the production of pure water in larger quantities (Fig. 1) 0019] The novel interaction of the concepts of evaporation and condensation makes it possible to maintain the necessary oppression permanently with little expenditure of energy. For this purpose, a powered with solar power vacuum pump (2) is sufficient. Thus, the entire system can be operated virtually totally with solar energy.

[0020] Der erfindungsgemäss neu eingesetzte Verdampfer (Fig. 2) ermöglicht eine energieeffiziente Verdampfung. Sie beruht auf einem innovativen Konzept der konvektiven Wärmeleitung und der optimalen Dampfblasenbildung. Daher hält sich der Verdampfer über Schwimmer (20) optimal für die Verdampfung an der Flüssigkeitsoberfläche und ist so konstruiert, dass die Wärmeleitung nur an den Stellen (19) erfolgt, wo eine optimale Blasenbildung stattfinden kann. Optimal wird die Blasenbildung dann ermöglicht, wenn sie auf einer Heiz-Oberfläche in einem Winkel zwischen 1-89° zur Senkrechten erfolgt, damit die Dampfblasen nicht behindernd der Heizfläche entlang streichen, was demzufolge eine optimale Verdampfung ermöglicht. Stellen, wo keine Blasenbildung erfolgen soll, sind isoliert (21).The inventively used new evaporator (Fig. 2) enables energy-efficient evaporation. It is based on an innovative concept of convective heat conduction and optimal vapor bubble formation. Therefore, the evaporator via floats (20) optimally retains vaporization at the liquid surface and is constructed so that heat conduction occurs only at the locations (19) where optimum bubble formation can take place. Bubble formation is optimally made possible when it is carried out on a heating surface at an angle between 1-89 ° to the vertical, so that the vapor bubbles do not hinder the heating surface along obstructing, thus allowing optimal evaporation. Places where no blistering occurs are isolated (21).

[0021] Der Verdampfer arbeitet innovativ nicht mit einer Wärmespirale, sondern mit neu konzipierten Wärmetauschern, die mit Schwimmern (20) versehen, flexibel an der Oberfläche der Verdampferflüssigkeit arbeiten und so auch bei variierendem Flüssigkeitsstand im Verdampferkessel optimal arbeiten. Der flexible Einsatz dieser Verdampferelemente (19) ermöglicht auch günstige und schnelle Servicearbeiten im Austauschverfahren. Alle Verdampferelemente in Meerwasserentsalzungsanlagen müssen regelmässig von Verkrustung und Biofouling gereinigt werden. Vorliegend erfolgt dies im Austauschverfahren auf einfache Weise mit nur kurzem Betriebsstillstand.The evaporator works innovatively not with a heat spiral, but with newly designed heat exchangers, which provided with floats (20), working flexibly on the surface of the evaporator liquid and thus work optimally even with varying liquid level in the evaporator vessel. The flexible use of these evaporator elements (19) also allows convenient and fast service work in the exchange process. All evaporator elements in desalination plants must be periodically cleaned of encrustation and biofouling. In the present case this is done in the exchange process in a simple manner with only a short shutdown.

[0022] Die Vakuumpumpe (2) einerseits vergrössert den Unterdrück (18) und erhöht anderseits auf der Output-, d.h. Verdichterseite im Kondensator (3) den Dampfdruck und die Dampftemperatur. Der Kondensator (3) befindet sich in der Verdampferflüssigkeit und gibt die Kondensationswärme direkt ab. Die Abwärme der Verdampferanlage wird damit optimal ausgenützt (Fig. 1).The vacuum pump (2) on the one hand increases the negative pressure (18) and on the other hand increases on the output, i. Compressor side in the condenser (3) the vapor pressure and the steam temperature. The condenser (3) is located in the evaporator liquid and releases the heat of condensation directly. The waste heat of the evaporator system is thus optimally utilized (FIG. 1).

[0023] Die Anlage regelt durch Ventile am Einlauf und Auslauf (6,15) des Rohwasserbeckens die Wasserstandshöhe so, dass keine Überflutung des Destillationsraumes stattfinden kann. Ein zweites Ventil ist zur Sicherheit eingebaut. Die Anlage ist so ausgelegt, dass über die Regulierung der Durchflussgeschwindigkeit des aufzubereitenden Wassers die gewünschte Konzentration an Sole-Abwasser hergestellt wird (Fig. 1). Damit lässt sich eine teure Aufbereitung des Sole-Abwassers in das Meer oder in die Umgebung vermeiden.The system controls by valves at the inlet and outlet (6.15) of the raw water tank, the water level so that no flooding of the distillation space can take place. A second valve is installed for safety. The system is designed so that the desired concentration of brine wastewater is produced by regulating the flow rate of the water to be treated (Fig. 1). This can be an expensive treatment of brine wastewater in the sea or in the environment avoid.

[0024] Legende zu Fig. 1 1 Thermischer Solarkollektor 2 Vakuumpumpe / Verdichter 3 Kondensator 4 zu verdampfende Flüssigkeit 5 Wärmetauscher 6 Einlassventil 7 Beschickungsbehälter 8 Reinwasserbehälter 9 Feststoffbehälter (Schlacke) 10 Solebehälter 11 EntlüftungLegend to Fig. 1 1 solar thermal collector 2 vacuum pump / compressor 3 condenser 4 to be evaporated liquid 5 heat exchanger 6 inlet valve 7 feed tank 8 pure water tank 9 solids container (slag) 10 brine tank 11 vent

Claims

12 raw water or. Sea water line 13 PV collector 14 Shut-off valve Slag 15 Shut-off valve Sole 16 Pressure regulator 17 Level controller 18 Steam / vacuum 19 Flexible evaporator 20 Float 21 Insulation 22 Supply line 23 Waste water output opening 24 Purification opening Legend to Fig. 2 19 Evaporator element 20 Float 21 Insulation 22 Supply line claims

1. desalination and decontamination plant characterized in that it operates on the evaporator principle with suppression, which reduces the boiling point of seawater or other liquids well below 100 ° C and the system can thus be wholly or partially operated by solar energy, the plant the steam then compressed and so the condensation of the vapor to distilled water or other condensate causes; consisting of a heater in a closed system with thermal solar collectors (1) a vacuum pump (2), a condenser (3), a feed tank (7), a countercurrent heat exchanger (5), a compressor (2), a pure water tank (8 ), a solids receiver (9), a brine container (10).

2. desalination and decontamination according to claim 1, characterized in that the evaporator (19) and the condenser (3) are in the same work dome (7) in an airtight housing, which is designed so that it without pressure loss or a low energy Low pressure build-up or through optimal heat recovery ensures continuous operation.

3. desalination and decontamination according to claim 1, characterized in that the solar heat is guided by flexible lines to the evaporator (19) near the surface of the evaporator liquid, and the evaporator is brought by means of adjustable floats in optimal horizontal position to the dirty water surface (20).

4. desalination and decontamination plant according to claim 1, characterized in that the evaporator unit (19, Fig. 2) is charged via flexible hoses and is always located near the water surface by adjustable float (20) that the individual heat-supplying heating elements with their heating surface tilted upward at an angle of 1 ° -89 ° to the horizontal water surface and are insulated downwards (21), which allows the optimal vapor bubble formation or evaporation in the upper area.

5. Desalination and decontamination plant according to claim 1, characterized in that the steam formed in the work dome via a compressor (2) in a Kondensationssspirale (3) through the heated still to be evaporated water (4) is guided, whereby the Kondensationssspirale the heat recovery is used and where the steam condenses at the same time by the pressure build-up through the compressor to distillate water.

6. desalination and decontamination plant according to claim 1, characterized in that the distillate is passed through a mating heat exchanger (5) in the distillate tank and so emits its residual heat to the newly supplied contaminated raw water or seawater.

7. desalination and decontamination according to claim 1, characterized in that below the brine region, a slag boiler (9) is placed, which is operated by a valve (14), whereby a continuous operation is made possible.

8. desalination and decontamination plant according to claim 1, characterized in that the waste water output port (20) is placed above the purge port (21), whereby, together with the inlet valves (6), and the shut-off valves (14.15), the flow rate can be regulated, depending according to the permitted or desired salt or mineral concentration in the brine or in the reflux water.