DE102007009474A1

DE102007009474A1 - Aufbereitungsanlage für verunreinigtes Wasser insbes. Meerwasser

Info

Publication number: DE102007009474A1
Application number: DE102007009474A
Authority: DE
Inventors: Viktor Dulger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2008-08-28

Abstract

Aufbereitungsanlage für verunreinigtes Wasser, insbesondere Aufbereitungsanlage für Meerwasserentsalzung auf der Basis der Umkehrosmose, wobei das zu reinigende Wasser unter hohem Druck, vorgereinigt den Filtern für die Umkehrosmose zugeführt wird, so dass einerseits ca. 25% der zugeführten Wassermenge gereinigt in Trinkwasserqualität abfließen und ca. 75% als Parmelat in den Entnahmeraum, z. B. das Meer u. Ä., zurückfließt. In den Parmelatrückstrom ist eine Turbine (3) zum Antrieb eines Generators (3a) eingebaut. Die Zuführung des Gebrauchswassers erfolgt über zwei Pumpen (1, 2). Die erste Pumpe (1) wird über einen vom Netz gespeisten Motor (1a) oder eine unabhängige Verbrennungsmotor/Generatoreinheit angetrieben, während die zweite Pumpe (2) über einen weiteren Elektromotor (2a) angetrieben wird, der teilweise durch Strom, der durch die Turbinen/Generatoreinheit im Parmelatrückstrom rückgewonnen und andererseits durch zusätzliche alternative Stromerzeugungsanlagen wie z. B. Windkraft und/oder Solaranlagen gespeist wird. Ein Regler (9) regelt die zuzuführende Gebrauchswassermenge der RO-Anlage so, dass nach einer Anlaufphase stets die zweite Pumpe (2) mit größtmöglicher Leistung betrieben wird, während die Leistung der generatornetzbetriebenen ersten Pumpe (1) um die Leistung abgesenkt wird, die die zweite Pumpe erbringt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufbereitungsanlage für verunreinigtes Wasser, insbes. Meerwasserentsalzung auf der Basis der Umkehrosmose, wobei das zu reinigende Wasser unter hohem Druck, vorgereinigt den Filtern für die Umkehrosmose zugeführt wird, so dass einerseits ca. 25% der zugeführten Wassermenge gereinigt in Trinkwasserqualität abfließen und ca. 75% als Parmelat in den Entnahmeraum, z. B. das Meer u. ä., zurück fließt.
Reverse Osmosis Anlagen (kurz RO-Anlagen genannt) sind bekannt. Die für die Druckerzeugung nötige Pumpe wird im allgemeinen von einem Elektromotor angetrieben. Der hierfür erforderliche Strom wird dem vorhandenen Stromnetz entnommen oder mittels von Verbrennungsmotoren angetriebenen Generatoren erzeugt. Das vorgefilterte Wasser, z. B. Meerwasser, aus dem vorher Partikel von einer Größe bis zu 0,5 mm herausgefiltert wurden, wird einer Pumpe zugeführt, die es auf einen für die Umkehrosmose benötigten Druck von z. B. 40 bar bringt. Ca. 25% des zugeführten Wassers verlässt die RO-Anlage als Trinkwasser, der Rest, also 75% werden als sog. Parmelat zurück geführt z. B. ins Meer.
Man geht davon aus, dass große Meerentsalzungsanlagen ca. 5 KW pro 1.000 Liter benötigen; das bedeutet, dass eine Anlage für die Erzeugung von 25 m³ Trinkwasser pro Stunde einen Stromanschluss von 100 KVA benötigt.
Man hat versucht, die im Parmelat vorhandene Energie zur Erzeugung von Strom zu nutzen um den Energiebedarf zu reduzieren. Den so gewonnenen Strom versuchte man ins Netz einzuspeisen. Das Ergebnis dieses Versuches war unbefriedigend.
Bei Anlagen, die ganz oder teilweise den benötigten Strom mittels einer Generatoranlage erzeugen, die durch Verbrennungsmotoren angetrieben werden, ist der Verbrauch von Kraftstoff enorm, so dass in vielen Ländern die hierfür nötige Kraftstoffmenge nicht zur Verfügung steht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einmal die im Parmelat zurück strömende Energie wenigstens teilweise zurück zu gewinnen und zum anderen zusätzlich Energie aus sog. Alternativenergiequellen dem Prozess zuzuführen.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, dass in den Parmelatrückstrom eine Turbine zum Antrieb eines Generators eingebaut ist; die Zuführung des Gebrauchswassers über zwei Pumpen erfolgt, wobei die erste Pumpe über einen vom Netz gespeisten Motor oder eine unabhängige Verbrennungsmotor/Generatoreinheit angetrieben wird, während die zweite Pumpe über einen weiteren elektrischen Motor angetrieben wird, der teilweise durch den Strom, der durch die Turbinen/Generatoreinheit aus dem Parmelatrückstrom rückgewonnene Energie und andererseits durch zusätzliche alternative Stromerzeugungsanlagen wie z. B. Windkraft und/oder Solaranlagen gespeist wird und ein Regler die zugeführte Gebrauchswassermenge zur RO-Anlage so regelt, dass nach einer Anlaufphase stets die zweite Pumpe mit größtmöglicher Leistung betrieben wird, während die Leistung der generatorbetriebenen ersten Pumpe um die Leistung abgesenkt wird, die die zweite Pumpe erbringt.
Der Vorteil einer derartigen Anlage ist, dass der Energieaufwand für die erste Pumpe nach einem gewissen Anfahrvorgang beträchtlich abgesenkt werden kann, was vorteilhaft für die meist schwachen Stromnetze ist. Bei Anlagen, bei denen der Strom mittels Verbrennungsmotor angetriebenen Generatoren erfolgt, kann die Verbrennungsmotorleistung zurück genommen werden, so dass der Kraftstoffverbrauch erheblich reduziert werden kann. Die erste Pumpe dient bei einer derartig ausgelegten Anlage als Regelstufe, während die zweite Pumpe die Grundlast liefert. Ein Ausführungsbeispiel ist schematisch in 1 dargestellt.
Einer RO-Anlage 4 wird vorgereinigtes Wasser, z. B. vorgereinigt bis zu einer Partikelgröße von ca. 0,5 mm, über Pumpen 1, 2 zugeführt. Die Pumpe 1 wird über einen Elektromotor 1a angetrieben. Entweder ist der Elektromotor an das Stromnetz 7 angeschlossen, oder der Strom für den Antrieb des Elektromotors wird über eine eigens hierfür vorgesehene Motor/Generatoreinheit erzeugt. Als Antriebsmotor für die Generatoreinheit dient z. B. ein handelsüblicher Verbrennungsmotor oder Elektromotor. Die Pumpe 2, die ca. 60% der Leistung der Pumpe 1 hat, wird ebenfalls über einen Elektromotor 2a angetrieben. Der Strom für diesen Elektromotor wird teilweise über die Energierückgewinnungseinheit, bestehend aus einer Turbine 3, die einen Generator 3a antreibt, erzeugt und zum anderen über eine Alternativenergieerzeugungsanlage wie z. B. eine Windenergieerzeugungsanlage oder über Voltaik hergestellt.
Zur Energierückgewinnung ist in den Parmelatstrom 10 eine Turbinen/Generatoreinheit eingebaut, deren Strom zusammen mit dem Strom der Alternativstromerzeugungsanlage den Bedarf des Elektromotors 2a deckt. Natürlich bedarf es hierfür Regeleinrichtungen, die im Schema in 1 nicht gezeichnet sind, und die bedarfsgerecht ausgeführt werden müssen. Ist nun die Pumpe 2 hochgefahren, so fällt der Leistungsbedarf der Pumpe 1; das Abregeln der Pumpe 1 erfolgt sukzessive über einen Leistungsregler, so dass der Energiebedarf der Pumpe 1 entsprechend gedrosselt wird. Dies führt bei einer Stromentnahme aus dem Netz 7 zu einer Entlastung des Netzes.
Bei einer separaten Stromerzeugung mittels einer Verbrennungsmotor/Generatorerzeugung kann der Verbrennungsmotor entsprechend gedrosselt werden, so dass der Kraftstoffverbrauch entsprechend reduziert wird.
In 1 wird der Abfluss von Trinkwasser 5 aus der RO-Anlage symbolisch nach links angedeutet. Der in der Generatoreinheit 3a erzeugte Strom wird z. B. über eine Leitung 6 dem Antriebsmotor 2a zugeführt. Außerdem kann zusätzlicher Strom über die Leitung 7, die von einer Alternativenergieerzeugungsanlage hergestellt wird, in die Leitung 6 eingespeist werden. Die Pumpen 1, 2 saugen das Wasser für die RO-Anlage z. B. aus dem Meer 8 oder einem Fluss an, der Rücklauf 11 erfolgt ebenfalls in das Meer oder den Fluss.

1: große Pumpe
1a: Motor
2: kleine Pumpe
2a: Elektromotor
3: Turbine
3a: Generator
4: RO-Anlage
5: Trinkwasser
6: Leitung
7: Leitung
8: Meer bzw. Fluss
9: Regler
10: Parmelatstrom
11: Parmelatrückstrom

Claims

Aufbereitungsanlage für verunreinigtes Wasser, insbes. Aufbereitungs-anlage für Meerwasserentsalzung auf der Basis der Umkehrosmose, wobei das zu reinigende Wasser unter hohem Druck, vorgereinigt den Filtern für die Umkehrosmose zugeführt wird, so dass einerseits ca. 25% der zugeführten Wassermenge gereinigt in Trinkwasserqualität abfließen und ca. 75% als Parmelat in den Entnahmeraum, z. B. das Meer u. ä., zurück fließt, dad. gek. dass in den Parmelatrückstrom eine Turbine (3) zum Antrieb eines Generators (3a) eingebaut ist; die Zuführung des Gebrauchswassers über zwei Pumpen (1, 2) erfolgt, wobei die erste Pumpe (1) über einen vom Netz gespeisten Motor (1a) oder eine unabhängige Verbrennungsmotor/Generatoreinheit angetrieben wird, während die zweite Pumpe (2) über einen weiteren Elektromotor (2a) angetrieben wird, der teilweise durch Strom, der durch die Turbinen/Generatoreinheit im Parmelatrückstrom rückgewonnen wird und andererseits durch zusätzliche alternative Stromerzeugungsanlagen wie z. B. Windkraft und/oder Solaranlagen gespeist wird, und ein Regler (9) die zuzuführende Gebrauchswassermenge der RO-Anlage so regelt, dass nach einer Anlaufphase stets die zweite Pumpe (2) mit größtmöglicher Leistung betrieben wird, während die Leistung der generatornetzbetriebenen ersten Pumpe (1) um die Leistung abgesenkt wird, die die zweite Pumpe erbringt.
Aufbereitungsanlage nach A1, dad. gek., dass die zweite Pumpe (2) ca. 60% der Leistung der ersten Pumpe (1) hat.