DE102012112215A1

DE102012112215A1 - Verfahren und Anlage zur Aufbereitung und Verarbeitung von Wässern

Info

Publication number: DE102012112215A1
Application number: DE102012112215.6A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Seifert; Alexander Kroiß
Original assignee: Technische Universitaet Muenchen
Current assignee: Technische Universitaet Muenchen
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2014-06-18
Also published as: WO2014090973A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage (10) zur Aufbereitung und Verarbeitung von Wässern. Ein Rohwasser (34) wird einer Membrananlage (12) zugeführt. In der Membrananlage (12) wird das Rohwasser (34) in mindestens ein Permeat (36) und eine erste Sole (38) getrennt. Die erste Sole (38) wird einer thermischen Anlage (14) zugeführt, in der die erste Sole (38) in mindestens ein erstes Destillat (40) und eine zweite Sole (42) getrennt wird. Zumindest ein Teil des ersten Destillates (40) wird in Rohwasser (34) eingeleitet, das der Membrananlage (12) zufließt oder sich in der Membrananlage (12) befindet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Aufbereitung und Verarbeitung von Wässern, indem ein abzutrennender Bestandteil zumindest teilweise aus einem Rohwasser entfernt und/oder in aufkonzentrierter Form gewonnen wird. Das Verfahren und die Vorrichtung finden insbesondere bei der Entsalzung oder Salzreduzierung von Meer- oder Brackwasser oder bei der Aufbereitung und Verarbeitung von Wässern aus der Öl- und Gasindustrie oder aus dem Bergbau Anwendung. Das Verfahren und die Vorrichtung können Permeat, sehr reines Destillat und Sole mit sehr hoher Konzentration eines abzutrennenden Bestandteils liefern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Zur Entsalzung von Wässern, beispielsweise von Meer- oder Brackwasser, und zur Aufbereitung von Industrieabwässern ist es im Stand der Technik üblich, Membranverfahren und/oder thermische Verfahren einzusetzen, um Salz oder andere abzutrennende Bestandteile aus dem aufzubereitenden Wasser, im Folgenden als "Rohwasser" bezeichnet, zu entfernen.
Im Stand der Technik werden verschiedene Membranverfahren zur Aufbereitung und Verarbeitung von Wässern eingesetzt. Beispiele sind die Verfahren der Umkehrosmose (UO), der Nanofiltration und der Ultrafiltration. Ultrafiltrationsverfahren finden insbesondere in der Ölund Gasindustrie zur Aufbereitung von Industriewässern Anwendung.
Membranverfahren werden zum Beispiel aufgrund ihrer vergleichsweise guten Energieeffizienz, die üblicherweise zwischen 2,5 und 10 kWh für die Gewinnung von einem m³ Wasser beträgt, in großem Umfang für Entsalzungsanwendungen eingesetzt, z.B. in der Meer- oder Brackwasserentsalzung. Außer zur Entsalzung werden Membrananlagen jedoch auch zur Aufbereitung und Verarbeitung von Wässern aus der Industrie verwendet, beispielsweise für Wässer bzw. Frackwasser aus der Öl- und Gasindustrie, Wässer aus dem Bergbau, Wässer in der Galvanik oder Wässer in der Nahrungsmittelindustrie. Zum Beispiel werden in der Nahrungsmittelindustrie zur Herstellung von Zuckerkonzentrat, Dicksaft oder Fruchtsaftkonzentrat bestimmte Wässer mithilfe von Membranverfahren aufkonzentriert bzw. eingedickt.
Ein bekanntes Prinzip, nach dem Membrananlagen betrieben werden können, ist die Umkehrosmose. Bei Umkehrosmoseanlagen wird ein aufzubereitendes Rohwasser mit einer Membran in Kontakt gebracht. Die Membran ist für die abzutrennenden Bestandteile des Rohwassers weitgehend undurchlässig (sog. semipermeable Membran), so dass der durch die Membran hindurch strömende Teil des Rohwassers (sog. Permeat) frei oder nahezu frei von den abzutrennenden Bestandteilen ist, während das abströmende Konzentrat (sog. Sole), das nicht durch die die Membran hindurchströmt, diese Bestandteile enthält. In der vorliegenden Offenbarung wird ein Wasser, das aus dem Rohwasser gewonnen wird und das eine höhere Konzentration eines abzutrennenden Bestandteils aufweist als das Rohwasser, als "Sole" bezeichnet, unabhängig davon, ob es sich bei dem abzutrennenden Bestandteil um ein Salz handelt oder nicht.
Bei der Aufbereitung von Rohwasser mit Hilfe der Umkehrosmose tritt also das Permeat auf der Austrittsseite der Membran aus, während sich in der Sole die Konzentration der abzutrennenden Rohwasserbestandteile erhöht. Die Sole oder ein Teil davon kann so oft zur Eintrittsseite der Membran zurückgeführt werden, bis eine bestimmte Konzentration des abzutrennenden Bestandteils auf der Eintrittsseite der Membran erreicht ist. Das Verhältnis der gewonnenen Menge an Permeat zu der dazu eingesetzten Menge an Rohwasser wird auch als Aufbereitungsverhältnis (engl. recovery ratio) bezeichnet.
Aufgrund des Konzentrationsunterschiedes zwischen dem Rohwasser bzw. der Sole auf der Membraneintrittsseite und dem Permeat auf der Membranaustrittsseite besteht ein osmotischer Druck, der überwunden werden muss, damit überhaupt Permeat – in entgegengesetzte Osmoserichtung – durch die Membran treten kann. Je höher die Konzentration, z.B. die Salzkonzentration (Salinität), des Rohwassers ist, desto höher sind auch der Konzentrationsunterschied und damit der aufzuwendende Druck. Mit steigendem Druck steigen die technischen Anforderungen an Umkehrosmoseanlagen, da beispielsweise stärkere Pumpen erforderlich sind und die Belastung für die Membranen und andere Anlagenbestandteile höher ist. Daher fallen für Umkehrosmoseanlagen, bei denen das Rohwasser aus Meerwasser besteht, sog. Meerwasserumkehrosmose(MWUO)-Anlagen, höhere Investitions- und Betriebskosten an als für Umkehrosmoseanlagen, die ein Rohwasser mit einer vergleichsweise geringen Salinität aufbereiten.
Im Stand der Technik werden auch verschiedene thermische Aufbereitungsverfahren zur Aufbereitung von Wässern eingesetzt. Beispiele für thermische Aufbereitungsverfahren sind die Membrandestillation, die mechanische Dampfkompression, die Multi-Effekt-Destillation (MED), die Feuchtluftdestillation und die mehrstufige Entspannungsverdampfung (sog. Multi-Stage-Flash, MSF). Zur Aufbereitung von Wässern aus der Industrie findet insbesondere die mechanische Dampfkompression Verwendung, zur Meerwasserentsalzung wird die Multi-Effekt-Destillation oder Multi-Stage-Flash eingesetzt. Zudem können thermische Aufbereitungsverfahren auch für Wässer bzw. Frackwasser aus der Öl- und Gasindustrie, Wässer aus dem Bergbau, Wässer in der Galvanik oder Wässer in der Nahrungsmittelindustrie verwendet werden. Zum Beispiel werden in der Nahrungsmittelindustrie zur Herstellung von Zuckerkonzentrat, Dicksaft oder Fruchtsaftkonzentrat bestimmte Wässer auch mithilfe thermischer Aufbereitungsverfahren aufkonzentriert bzw. eingedickt.
Thermische Aufbereitungsverfahren, wie beispielweise die Feuchtluftdestillation, sind vergleichsweise energieaufwendig und werden vor allem dann eingesetzt, wenn eine vorteilhafte Wärmequelle zur Aufbereitung und/oder Verarbeitung eines Rohwassers vorhanden ist. Dabei wird das Rohwasser erwärmt bzw. erhitzt, wobei nur reines Wasser verdampft und die im System befindliche Luft befeuchtet. Der Wasserdampf wird als reines Destillat auskondensiert. Zurück bleibt eine Sole, die als Abfall- oder Rückstandsprodukt abgeführt werden kann. Je nach Anlage und Prozessparametern ist auch ein „nahezu solefreier Betrieb“ (sog. Zero Liquid Discharge) möglich, bei dem das Rückstandsprodukt in sehr hoher Konzentration vorliegt, so dass nur eine sehr geringe Menge an Sole abgeführt werden muss.
Feuchtluftdestillationsanlagen können nahezu unabhängig von der Konzentration der abzutrennenden Bestandteile im Rohwasser betrieben werden. Daher sind sie besonders gut für die Aufbereitung und Verarbeitung von hochsalinem Rohwasser geeignet, da die Anlagenkonfiguration und der Energieaufwand kaum durch die Salinität beeinflusst werden.
Aus dem Stand der Technik ist auch die Kombination von thermischen Aufbereitungssystemen mit Membransystemen bekannt. Ein solches Hybridentsalzungssystem wird beispielsweise in dem Artikel: "Hybrid Desalination Systems: Alternative Designs of Thermal and th Membrane Processes." M. Marcovecchio et al., 10 International Symposium on Process Systems Engineering – PSE 2009 angegeben. Das System umfasst eine erste Anlage, die nach dem Prinzip der mehrstufigen Entspannungsverdampfung (Multi-Stage-Flash, MSF) arbeitet, sowie eine zweite Anlage, die nach dem Prinzip der Umkehrosmose arbeitet. Die Entspannungsverdampfungsanlage ist der Umkehrosmoseanlage vorgeschaltet, wodurch der Durchsatz der Umkehrosmoseanlage erhöht wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Anlage zur Verfügung zu stellen, mit denen Wässer effizienter und kostengünstiger aufbereitet werden können als es im Stand der Technik üblich ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Anlage nach Anspruch 11. Vorteilhafte Merkmale und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Zuführen eines Rohwassers in eine Membrananlage, wobei das Rohwasser einen abzutrennenden Bestandteil enthält. In der Membrananlage wird das Rohwasser in mindestens ein Permeat und eine erste Sole getrennt. Dabei enthält das Permeat einen geringeren Anteil des abzutrennenden Bestandteils als das Rohwasser. Die erste Sole enthält einen höheren Anteil des abzutrennenden Bestandteils als das Rohwasser. Die erste Sole wird einer thermischen Anlage zugeführt, in der die erste Sole in mindestens ein erstes Destillat und eine zweite Sole getrennt wird. Zumindest ein Teil des ersten Destillates wird in das Rohwasser eingeleitet, das sich im Zufluss zur oder in der Membrananlage befindet. Dadurch wird die Konzentration eines abzutrennenden Bestandteils im Rohwasser im Zufluss zur oder in der Membrananlage reduziert.
Auch wenn in der folgenden Beschreibung zur Veranschaulichung der Erfindung konkreter Bezug auf die Reduzierung der Salinität von Meer- oder Brackwasser genommen wird, ist zu beachten, dass sich die vorliegende Erfindung entsprechend auch auf andere Rohwässer beziehen kann, die anstatt einer bestimmten Salinität eine entsprechende Konzentration eines anderen abzutrennenden Bestandteils aufweisen, und alles im Bezug auf Meer- oder Brackwasserentsalzung gesagte sinngemäß auch für andere Rohwässer und abzutrennende Bestandteile gelten soll, insbesondere für Wässer bzw. Frackwasser aus der Öl- und Gasindustrie, für Wässer aus dem Bergbau, für Wässer in der Galvanik oder für Wässer in der Nahrungsmittelindustrie.
Bei der Aufbereitung solcher Wässer mit Hilfe von Membrananlagen steigen die Kosten für die Anlage selbst sowie für den Betrieb der Anlage mit der Salinität des Rohwassers. Dadurch, dass in dem erfindungsgemäßen Verfahren zumindest ein Teil des ersten Destillates in das Rohwasser im Zufluss zur oder in der Membrananlage eingeleitet wird, kann die Salinität des Rohwassers reduziert werden. Aufgrund der verringerten Salinität des Rohwassers ist auch der Druck geringer, der erforderlich ist, um das Rohwasser durch die Membran bzw. die Membranen der Membrananlage strömen zu lassen. Dieser Druck ist annähernd proportional zur Salzkonzentration bzw. zur Salinität des Rohwassers.
Die geringere Salinität des Rohwassers gestattet es beispielsweise günstigere Membranen und Pumpen, die weniger Druck standhalten bzw. weniger Druck aufbringen müssen, für die Membrananlage zu verwenden. Daher werden aufgrund der geringeren Salinität die Investitions- und die Betriebskosten für die Membrananlage verringert. Gleichzeitig wird die erste Sole nicht ungenutzt abgeführt, sondern zur Gewinnung von erstem Destillat genutzt. Das erste Destillat wiederum trägt zur Gewinnung von Permeat bei. Somit wird aufgrund der Kopplung mit der thermischen Anlage pro eingesetzter Menge an Rohwasser die Menge an erzeugtem Permeat erhöht, d.h. das Aufbereitungsverhältnis verbessert. Zudem wird aufgrund der Gewinnung von erstem Destillat aus der ersten Sole der volumenmäßige Anteil des Abfallproduktes reduziert.
Mit anderen Worten lässt sich sagen, dass mit der erfindungsgemäßen Anlage, bestehend aus einer Membrananlage und einer thermischen Anlage, pro zugeführter Rohwassermenge mehr Permeat und weniger, aber dafür höher konzentrierte Sole bei geringeren Investitions- und Betriebskosten der Membrananlage erzeugt werden kann, als mit einer Membrananlage allein. Auf den ersten Blick widerspricht es der Intuition, dass unter Einsatz einer zusätzlichen thermischen Anlage und der Rückführung eines eigentlich unbelasteten ersten Destillates die Kosten für das aufbereitete Wasser reduziert werden können.
Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass die Vorteile für die Membrananlage den Aufwand, eine zusätzliche thermische Anlage zu verwenden, mehr als lediglich aufwiegen. Es hat sich gezeigt, dass das Gesamtsystem, das durch die erfindungsgemäße Anlage gebildet wird, eine günstigere Produktion des Permeats erlaubt, als es bei einem Einzelbetrieb oder bei einem hintereinander geschalteten Betrieb von jeweils einer thermischen Anlage und einer Membrananlage möglich ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Anlage weiterhin einen Vorwärmer, in dem Wärme der zweiten Sole aus der thermischen Anlage auf das Rohwasser vor dessen Eintritt in die Membrananlage übertragen wird. Dadurch ist es möglich, die Eintrittstemperatur des Rohwassers zu erhöhen und die Prozesstemperatur in der Membrananlage vorteilhaft zu verändern, so dass die Membrananlage effizienter betrieben werden kann.
In dem Vorwärmer kann die zweite Sole in mindestens ein zweites Destillat und eine dritte Sole getrennt werden. Das zweite Destillat kann zumindest teilweise in Rohwasser eingeleitet werden, das der Membrananlage zufließt oder sich in der Membrananlage befindet. Dadurch kann die Salinität des Rohwassers weiter verringert und können die Investitions- und die Betriebskosten der Membrananlage weiter reduziert werden. Zudem kann aufgrund der Gewinnung von zweitem Destillat aus der zweiten Sole der volumenmäßige Anteil des Rückstandsproduktes, nämlich der dritten Sole, weiter reduziert werden.
Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Verwendung des Vorwärmers ergibt ist, dass das Rückstandsprodukt, nämlich die dritte Sole weniger warm als die zweite Sole ist, wodurch die Handhabung des Abtransportes vereinfacht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft für die Aufbereitung und Verarbeitung oder die Aufkonzentration von Rohwässern, die eine hohe Konzentration eines abzutrennenden Bestandteilsaufweisen, der bei einer Verdampfung oder Verdunstung nicht oder nur geringfügig in die Gasphase übergeht. Die Konzentration kann mit Hilfe des Einleitens zumindest eines Teils des ersten und/oder zweiten Destillates reduziert werden.
Vorzugsweise wird die Konzentration des abzutrennenden Bestandteils im Rohwasser in dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Einleiten von dem ersten und/oder dem zweiten Destillat um mindestens 5 %, besonders vorzugsweise um mindestens 20 % und insbesondere um mindestens 30 % reduziert.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise für die Aufbereitung von Brackwasser oder Meerwasser eingesetzt werden, und insbesondere für Wässer, die eine Salinität von ≥ 20.000 mg/kg aufweisen. Die Einheit „mg/kg“ bezeichnet in der vorliegenden Beschreibung eine Konzentration. Eine Konzentration oder Salinität von 1 mg/kg bedeutet, dass 1 kg des mit dem Bestandteil versetzten Wassers 1 mg des Bestandteils enthält.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Temperatur des Rohwassers im Zufluss zur oder in der Membrananlage mit Hilfe des genannten Einleitens von dem ersten und/oder dem zweiten Destillat oder durch Vorwärmung mithilfe von Sole aus der thermischen Anlage auf eine Temperatur von ≥ 20°C, vorzugsweise von ≥ 30°C und besonders vorzugsweise von ≥ 35°C und/oder auf eine Temperatur von ≤ 60°C, vorzugsweise von ≤ 50°C und besonders vorzugsweise von ≤ 45° erhöht. Innerhalb dieser Temperaturbereiche ist der Aufbereitungsprozess in einer Membrananlage mit Hilfe der Membran am effizientesten. Die genannten oberen Temperaturbereiche beziehen sich auf die im Stand der Technik für derartige Anwendungen üblicherweise verwendeten Membranen, sog. Standardmembranen. Es können jedoch auch sog. Hoch-Temperatur-Membranen (HT-Membranen) im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, die sich für Temperaturen eignen, die über den obengenannten Temperaturobergrenzen liegen. Für diese HT-Membranen gelten die bevorzugten obengenannten oberen Temperaturbeschränkungen nicht. Neben der Reduzierung der Salinität ist die Möglichkeit der Temperaturerhöhung des Rohwassers bzw. die Möglichkeit mithilfe des ersten und/oder zweiten Destillates die Prozesstemperatur der Membrananlage optimal einzustellen, ein weiterer Vorteil, der sich aus der erfindungsgemäßen Kopplung ergibt und mit dessen Hilfe die Effizienz weiter gesteigert werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein Teil der zweiten Sole in eine erste Sole rückgeführt, die sich im Zufluss zur oder in der thermischen Anlage befindet. Durch die genannte Rückführung wird zumindest ein Teil der zweiten Sole nochmals dem Trennungsprozess der thermischen Anlage in mindestens ein erstes Destillat und eine zweite Sole unterzogen, so dass eine Aufkonzentration erfolgt. Mit Hilfe der Rückführung und der sich daraus ergebenen Aufkonzentration kann die Menge des Abfallproduktes reduziert und zugleich der Ertrag an erstem Destillat erhöht werden.
Die Rückführung bei der thermischen Anlage kann beispielsweise mit Hilfe eines Batch-Betriebes oder auch in einem kontinuierlichen Betrieb vorgenommen werden. Bei dem Batch-Betrieb kann die zweite Sole dem thermischen Prozess beispielsweise ein oder mehrere weitere Male zugeführt werden. Anschließend kann die entstandene Sole abgeführt und der Prozess mit frischer erster Sole wiederholt werden. Mit einem solchen Batch-Prozess können sehr hohe Konzentrationen im Rückstandsprodukt und damit einhergehend ein vorteilhaft geringes Volumen des Rückstandsproduktes erreicht werden. Im Batch-Prozess wird vorzugsweise die gesamte zweite Sole rückgeführt.
Es kann aber auch nur ein Teil der zweiten Sole in einem kontinuierlichen Betrieb der thermischen Anlage rückgeführt werden. Üblicherweise ist die erreichte Aufkonzentration dabei geringer als im Falle eines Batch-Betriebs, jedoch muss kein Austausch der Sole vorgenommen werden.
Vorzugsweise wird die zweite Sole derart rückgeführt, dass die Temperatur der Sole bei Eintritt in die thermische Anlage ≤ 55°C, besonders vorzugsweise ≤ 50°C, insbesondere ≤ 45°C ist und/oder vorzugsweise ≥ 20°C, besonders vorzugsweise ≥ 30°C, insbesondere ≥ 40°C ist. Abhängig davon, ob die thermische Anlage im Batch-Betrieb oder im kontinuierlichen Betrieb betrieben wird und davon, welche Temperatur die erste Sole hat, kann die Einstellung der Eintrittstemperatur über die Rückführungszeit oder über die Menge der rückgeführten zweiten Sole eingestellt werden. Durch die obengenannten Temperaturbereiche wird sichergestellt, dass die obere Prozesstemperatur nicht überschritten wird.
Für den Betrieb der Anlage können die im Stand der Technik üblichen Verfahren zur Speicherung von Wässern verwendet werden. Beispielsweise kann eine Vorratshaltung der ersten und/oder der zweiten Sole vorgenommen werden. Die auf Vorrat gehaltene Sole kann dann später weiter bzw. erneut verwendet werden. Auf diese aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren soll jedoch in der vorliegenden Beschreibung nicht näher eingegangen werden.
Für den Betrieb der Membrananlage und/oder der thermischen Anlage können beispielsweise erneuerbare Energien, insbesondere Solarenergie und/oder Abwärme oder geothermische Wärme, eingesetzt werden.
Weiterhin ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufkonzentration von Wässern, insbesondere von Wässern bzw. Frackwasser aus der Öl- und Gasindustrie, von Wässern aus dem Bergbau, von Wässern in der Galvanik oder von Wässern in der Nahrungsmittelindustrie zu verwenden. Zum Beispiel können in der Nahrungsmittelindustrie zur Herstellung von Zuckerkonzentrat, Dicksaft oder Fruchtsaftkonzentrat bestimmte Wässer mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens aufkonzentriert bzw. eingedickt werden.
Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin eine Anlage zur Aufbereitung von Wässern, die eine Membrananlage und eine thermische Anlage umfasst. Die Membrananlage dient zur Trennung eines Rohwassers in mindestens ein Permeat und eine erste Sole und umfasst eine erste Zuführung sowie einen ersten und einen zweiten Ausgang. Durch die erste Zuführung wird der Membrananlage Rohwasser zugeführt, und durch den ersten bzw. zweiten Ausgang wird Permeat bzw. erste Sole aus der Membrananlage abgeführt. Die thermische Anlage dient zur Trennung der ersten Sole in mindestens ein erstes Destillat und eine zweite Sole und umfasst eine zweite Zuführung sowie einen dritten und einen vierten Ausgang. Die zweite Zuführung ist mit dem zweiten Ausgang verbunden. Durch die zweite Zuführung wird der thermischen Anlage zumindest ein Teil der ersten Sole zugeführt. Durch den dritten bzw. vierten Ausgang werden das erste Destillat bzw. die zweite Sole aus der thermischen Anlage abgeführt. Zwischen dem dritten Ausgang und der ersten Zuführung und/oder der Membrananlage umfasst die erfindungsgemäße Anlage weiterhin eine erste Verbindung, um dem Rohwasser zumindest einen Teil des ersten Destillats zuzuführen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Anlage weiterhin eine Rückführung, um zumindest einen Teil der aus der thermischen Anlage abgeführten zweiten Sole rückzuführen. Wenn die thermische Anlage kontinuierlich betrieben wird, kann die abgeführte zweite Sole beispielsweise der ersten Sole in der zweiten Zuführung oder in der thermischen Anlage zugeführt werden. Die Rückführung kann sich außerhalb und/oder innerhalb der thermischen Anlage befinden. Zusätzlich kann die Rückführung auch ein Reservoir umfassen, beispielsweise für einen Batch-Betrieb, bei dem die zweite Sole dem Prozess innerhalb der thermischen Anlage mehrmals und nacheinander unterzogen werden kann.
Als Membrananlage kann insbesondere eine Umkehrosmoseanlage, eine Nanofiltrationsanlage oder eine Ultrafiltrationsanlage verwendet werden. Als thermische Anlage kann beispielsweise eine Destillationsanlage, insbesondere eine Feuchtluftdestillationsanlage, eine Membrandestillationsanlage, eine Multi-Effekt-Destillationsanlage, eine mechanische Dampfkompressionsanlage oder eine Multi-Stage-Flash-Anlage, eingesetzt werden.
Die Anlage kann weiterhin einen Vorwärmer umfassen, um das Rohwasser für die Membrananlage mithilfe von zweiter Sole aus der thermischen Anlage vorzuwärmen. Dabei wird die zweite Sole zumindest teilweise in eine dritte Sole überführt. Der Vorwärmer umfasst eine dritte Zuführung, eine vierte Zuführung, einen fünften Ausgang und einen sechsten Ausgang.
Durch die vierte Zuführung wird dem Vorwärmer das vorzuwärmende Rohwasser zugeführt. Durch die dritte Zuführung, die mit dem vierten Ausgang der thermischen Anlage verbunden ist, wird zumindest ein Teil der zweiten Sole in den Vorwärmer eingeleitet, so dass Wärme von der zweiten Sole auf das Rohwasser übertragen werden kann. Durch den sechsten Ausgang des Vorwärmers, der mit der ersten Zuführung der Membrananlage verbunden ist, wird das vorgewärmte Rohwassers abgeführt. Das abgeführte vorgewärmte Rohwasser wird der Membrananlage durch die erste Zuführung zugeführt. Durch den fünften Ausgang kann die dritte Sole aus dem Vorwärmer abgeführt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Anlage kann die zweite Sole in dem Vorwärmer zumindest teilweise in die dritte Sole und ein zweites Destillat getrennt werden. In dieser Ausführungsform umfasst der Vorwärmer weiterhin einen siebten Ausgang und die Anlage weiterhin eine zweite Verbindung. Die zweite Verbindung ist mit der ersten Zuführung der Membrananlage und mit dem siebten Ausgang des Vorwärmers verbunden. Das zweite Destillat kann durch den siebten Ausgang des Vorwärmers abgeführt werden und über die zweite Verbindung zumindest teilweise in das Rohwasser, das der Membrananlage zufließt oder sich in der Membrananlage befindet, eingeleitet werden.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Darin zeigen:
1 eine Schemazeichnung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
2 eine Schemazeichnung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage, die weiterhin einen Vorwärmer zum Vorwärmen des Rohwassers umfasst.
BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt eine erfindungsgemäße Anlage 10 zur Aufbereitung von Wässern, die eine Membrananlage 12, beispielsweise eine Umkehrosmoseanlage, und eine thermische Anlage 14, beispielsweise eine Feuchtluftdestillationsanlage, umfasst. Die Membrananlage 12 beinhaltet eine erste Zuführung 16, einen ersten Ausgang 18 und einen zweiten Ausgang 20. Die thermische Anlage 14 umfasst eine zweite Zuführung 22, einen dritten Ausgang 24 und einen vierten Ausgang 26. Weiterhin umfasst die Anlage 10 eine erste Verbindung 28 zwischen dem dritten Ausgang 24 und der ersten Zuführung 16. Außerdem beinhaltet die Anlage 10 eine Rückführung 30, die den vierten Ausgang 26 und die zweite Zuführung 22 miteinander verbindet. Die thermische Anlage 14 wird mit Hilfe einer Heizung 32 betrieben. Weiterhin umfasst die Anlage 10 eine erste Abführung 39 und eine zweite Abführung 41. Die erste Abführung 39 ist mit dem zweiten Ausgang 20 verbunden und die zweite Abführung 41 ist mit dem dritten Ausgang 24 verbunden.
Zur Aufbereitung eines Rohwassers 34, beispielsweise zur Entsalzung oder zur Reduzierung des Salzgehaltes von Meerwasser oder Brackwasser, wird das Rohwasser 34 der Membrananlage 12 durch die erste Zuführung 16 zugeführt. Mit Hilfe einer Membran oder eines Membransystems (nicht gezeigt) wird das Rohwasser 34 innerhalb der Membrananlage 12 in mindestens ein Permeat 36 und eine erste Sole 38 getrennt. Das Permeat 36 wird durch den ersten Ausgang 18 und die erste Sole 38 wird durch den zweiten Ausgang 20 aus der Membrananlage 12 abgeführt. Die erste Sole 38 wird ganz oder teilweise durch die zweite Zuführung 22 in die thermische Anlage 14 zugeführt: Ein Teil der ersten Sole 38 kann über die erste Abführung 39 entnommen werden. Der thermischen Anlage 14 wird dann der restliche nicht abgeführte oder entnommene Teil der ersten Sole 38 zugeführt. In der thermischen Anlage 14 wird die erste Sole 38 dann in mindestens ein erstes Destillat 40 und eine zweite Sole 42 getrennt. Das erste Destillat 40 wird durch den dritten Ausgang 24 aus der thermischen Anlage 14 abgeführt und über die erste Verbindung 28 dem Rohwasser 34 im Zufluss zur Membrananlage 12 zugeführt. Es ist zu beachten, dass das Destillat 40 dem Rohwasser 34 – anders als in 1 dargestellt – auch innerhalb der Membrananlage 12 zugeführt werden kann. Weiterhin ist es möglich ein Teil des ersten Destillats 40 über die zweite Abführung 41 zu entnehmen.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform 10’ der erfindungsgemäßen Anlage, die eine vorteilhafte Weiterbildung der Anlage 10 aus 1 darstellt. Die Anlage 10’ umfasst zusätzlich einen Vorwärmer 44, der eine dritte Zuführung 46 und eine vierte Zuführung 48 sowie einen fünften Ausgang 50, einen sechsten Ausgang 52 und einen siebten Ausgang 54 umfasst. Weiterhin enthält die Anlage 10’ eine zweite Verbindung 56 und eine dritte Abführung 58. Die zweite Verbindung 56 verbindet den siebten Ausgang 54 des Vorwärmers 44 mit der ersten Zuführung 16 zur Membrananlage 12. Die dritte Abführung 58 ist über die zweite Verbindung 56 mit dem siebten Ausgang 54 des Vorwärmers 44 verbunden.
Im Betrieb der Anlage 10’ wird dem Vorwärmer 44 durch die vierte Zuführung 48 das Rohwasser 34 und durch die dritte Zuführung 46 die zweite Sole 42 zugeführt. Mithilfe des Vorwärmers 44 kann Wärme der zweiten Sole 42, die in der thermischen Anlage 14 erwärmt wurde, zumindest teilweise auf das Rohwasser 34 übertragen werden. Das erwärmte Rohwasser 34 wird durch den sechsten Ausgang 52 des Vorwärmers 44 abgeführt und der Membrananlage 12 als vorgewärmtes Rohwasser 34 durch die erste Zuführung 16 zugeführt. Aufgrund der Erwärmung des Rohwassers 34 durch den Vorwärmer 44 kann die Membrananlage 12 effizienter betrieben werden.
Durch die Wärmeübertragung von der zweiten Sole 42 auf das Rohwasser 34 wird die zweite Sole 42 in dem Vorwärmer 44 zumindest teilweise in eine dritte Sole 60 überführt. Die dritte Sole 60 wird über den fünften Ausgang 50 des Vorwärmers 44 als Abfall- oder Rückstandsprodukt oder als gewonnenes aufkonzentriertes Produkt abgeführt. Der Vorwärmer 44 hat die Funktion eines Wärmetauschers, mit dem die Wärmeenergie der zweiten Sole 42 zur Effizienzsteigerung der Membrananlage 12 genutzt werden kann. Andererseits hat die abgeführte dritte Sole 60 eine geringere Temperatur als die zweite Sole 42. Dies stellt einen weiteren Vorteil dar, weil die Handhabung des abgeführten Produktes erleichtert wird. Einerseits steigert der Vorwärmer 44 damit durch die Erwärmung des Rohwassers die Effizienz der Membrananlage 12, andererseits erleichtert er durch die Abkühlung der zweiten Sole 42 die Handhabung der weniger warmen abgeführten dritten Sole 60.
Der Vorwärmer 44 kann als eine thermische Anlage oder als eine Stufe einer thermischen Anlage ausgeführt sein, in der die zweite Sole 42 in die dritte Sole 60 und ein zweites Destillat 62 getrennt wird. Dies ist ein Beispiel des oben verwendeten Ausdrucks, gemäß dem lediglich "ein Teil" der zweiten Sole 42 in die dritte Sole 60 "überführt" wird. Das zweite Destillat 62 kann durch den siebten Ausgang 54 des Vorwärmers 44 abgeführt werden. Anschließend kann das zweite Destillat 62 durch die dritte Abführung 58 abgeführt werden und/oder dem erwärmten Rohwasser 34 über die zweite Verbindung 56 zugeführt werden. Dabei kann das zweite Destillat 62 aus dem Vorwärmer 44 ganz oder teilweise abgeführt werden oder dem Rohwasser 34 zugeführt werden. Durch die Trennung der zweiten Sole 42 in ein zweites Destillat 62 und eine dritte Sole 60 mithilfe des Vorwärmers 44 kann somit einerseits eine weitere Aufkonzentration des Rückstandsproduktes und andererseits eine Reduzierung der Konzentration des abzutrennenden Bestandteils im Rohwasser 34 erreicht werden. Aus den oben genannten Gründen sind beide Effekte vorteilhaft.
Aufgrund der in 1 dargestellten Kopplung zwischen einer Membrananlage 12 und einer thermische Anlage 14, mit deren Hilfe die Salinität des Rohwassers 34 durch Zuführung von erstem Destillat 40 reduziert werden kann, kann die Menge an gewonnenem Permeat 36 pro zugeführter Menge an Rohwasser 34 erhöht werden. Gleichzeitig können die Gesamtsystemkosten, welche die Investitions- und die Betriebskosten umfassen, bezogen auf einen Kubikmeter erzeugten Permeats 36 reduziert werden (sog. Wassergestehungskosten). Dies liegt daran, dass mit zunehmendem Salzgehalt des Rohwassers 34 sowohl die Betriebskosten als auch die Systemkosten der Membrananlage 12 erheblich ansteigen. Dies verdeutlicht die folgende Tabelle, in der gemäß UNEP (United Nations Environment Programme) für verschiedene Salinitäten und Anlagenkapazitäten die Wassergestehungskosten dargestellt sind:

Anlagenkapazität MWUO (3.800 m³/Tag) MWUO (19.000 m³/Tag) BWUO (3.800 m³/Tag) BWUO (19.000 m³/Tag)

Wassergestehungskosten (in US$/m³) 1,81 1,54 0,4 0,31
Wie der Tabelle zu entnehmen ist, sind die Wassergestehungskosten für eine Meerwasserumkehrosmose(MWUO)-Anlage wesentlich höher als die Wassergestehungskosten für eine Brackwasserumkehrosmose(BWUO)-Anlage. Der Druck, der aufgewendet werden muss, um das Meerwasser oder das Brackwasser durch die Membran der Membrananlage zu pumpen, ist annähernd proportional zur Salzkonzentration des Wassers. Hohe Salzkonzentrationen von über 25.000 mg/kg erfordern üblicherweise einen Druck von über 6 MPa, der durch entsprechende Pumpen aufgebracht werden muss. Bei einer geringeren Salzkonzentration, beispielsweise von Brackwasser mit einer Salinität von unter 10.000 mg/kg, ist der erforderliche Druck geringer, so dass Pumpen eingesetzt werden können, die nur einen Druck von 1 MPa oder weniger aufbringen müssen. Auch müssen andere Komponenten, insbesondere die Membranen, an die entsprechenden Drücke angepasst werden bzw. müssen diesen Drücken standhalten. Wie in der oben gezeigten Tabelle zu sehen ist, können die Wassergestehungskosten durch eine Reduktion der Salinität in viel höherem Maße reduziert werden als es durch eine alleinige Hochskalierung der Anlage möglich ist. Gemäß der oben gezeigten Tabelle könnten bei einer Hochskalierung von 3.800 auf 19.000 m³/Tag bei einer MWUO-Anlage die Wasserkosten von 1,81 auf 1,54 US$/m³ und bei einer BWUO-Anlage von 0,4 auf 0,31 US$/m³ gesenkt werden. Dagegen könnten bei einer Aufbereitung von BW statt MW bei einer Anlagenkapazität von 3.800 m³/Tag die Wasserkosten von 1,81 auf 0,4 US$/m³ und bei einer Anlagenkapazität von 19.000 m³/Tag die Wasserkosten von 1,54 auf 0,31 US$/m³ gesenkt werden.
Bei thermischen Anlagen sind die Wassergestehungskosten im Vergleich zu Membrananlagen meist höher. Die benötigte Energie zur Aufbereitung von Rohwasser liegt bei einer thermischen Anlage, die nach dem Prinzip der Multi-Effekt-Destillation arbeitet, etwa bei 80 kWh/m³ und bei einer thermischen Anlage, die nach dem Prinzip der Feuchtluftdestillation arbeitet, etwa bei 200 kWh/m³. In dem Artikel "I. Houcine et al., Pilot plant testing of a new solar desalination process by a multiple-effect-humidification, Desalination 196, p. 105–120, 2006" wird beispielsweise eine Feuchtluftdestillationsanlage angegeben, bei der die Wasserkosten bei einer Kapazität von 2000 m³/Tag 21,50 EUR/m³ betragen.
Dies zeigt, dass die Wassergestehungskosten bei einer thermischen Anlage wesentlich höher sind als bei einer Membrananlage mit vergleichbarem Tagesdurchsatz (vgl. 21,50 EUR/m³ bei 2000 m³/Tag gegenüber 1,81 / 0,4 US$/m³ bei 3.800 m³/Tag). Thermische Anlagen haben gegenüber Membrananlagen den Vorteil, dass ihre Leistungsfähigkeit nahezu unabhängig vom Salzgehalt des zugeführten Rohwassers ist. Damit können auch Rohwässer mit hohem Salzgehalt sehr gut aufkonzentriert werden, wodurch hohe Konzentrationen in der abgeführten Sole ermöglicht werden.
Die Anlagen 10 und 10’ kombinieren die Vorteile der Membrananlage 12 und der thermische Anlage 14, nämlich den hohen Durchsatz zu geringen Kosten und die salinitätsunabhängige Leistungsfähigkeit bzw. die Erzeugung von nahezu salzfreiem Destillat 40. Bei gleichem Zufluss von Rohwasser 34 mit gleicher Salinität kann unter Zuhilfenahme der thermische Anlage 14 eine günstigere Membrananlage 12 verwendet werden und ein höherer Ertrag an Permeat 36 erzielt werden als es ohne die thermische Anlage 14 möglich wäre. Gleichzeitig kann die Konzentration an abzutrennenden Bestandteilen in der zweiten Sole 42 in der gewünschten Weise eingestellt werden. Im Vergleich zum alleinigen Betrieb der Membrananlage 12 weist die zweite Sole 42 damit auch eine höhere Konzentration als die erste Sole 38 auf.
Mit Hilfe der Rückführung 30 wird in der Anlage 10 der durch die zweite Sole 42 gebildete Ausschuss weiter reduziert, da ein Teil der zweiten Sole 42 nochmals zur Destillatgewinnung eingesetzt wird, welches wiederum zur Reduzierung der Salinität des Rohwassers 34 eingesetzt wird. Die nicht oder nicht mehr rückgeführte zweite Sole 42 enthält ein Konzentrat der abzutrennenden Bestandteile und wird der Anlage entnommen. Die in 1 dargestellte Anlage 10 wird im kontinuierlichen Betrieb betrieben, bei dem das Rohwasser 34 kontinuierlich zufließt und das Permeat 36 sowie ein Teil der zweiten Sole 42 kontinuierlich abfließen. Der andere Teil der zweiten Sole 42 wird über die Rückführung 30 der ersten Sole 38 zugeführt, wodurch der Strom der zweiten Sole 42, der letztendlich die Anlage 10 verlässt, geringer ist und eine höhere Konzentration aufweist als es ohne die Rückführung 30 der Fall wäre.
Anders als es in 1 dargestellt ist, kann die thermische Anlage 14 auch im Batch-Betrieb betrieben werden. Dazu kann beispielsweise die gesamte zweite Sole 42, die innerhalb einer bestimmten Zeit produziert wird, mit einer ersten Sole 38 vermischt oder auch unvermischt, ein oder mehrere weitere Male dem Destillationsprozess in der thermische Anlage 14 unterzogen werden. Anschließend wird die Sole entsorgt und der Prozess mit einem neuen Batch fortgeführt. Dadurch kann eine sehr hohe Aufkonzentration erreicht werden, die zu einem nahezu solefreien Betrieb (Zero Liquid Discharge) führen kann.
Auch wenn in den Zeichnungen und der vorhergehenden Beschreibung bevorzugte Ausführungsbeispiele aufgezeigt und detailliert beschrieben wurden, sollten diese als rein beispielhaft und die Erfindung nicht einschränkend angesehen werden. Es wird darauf hingewiesen, dass nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben sind und sämtliche Veränderungen und Modifizierungen, die derzeit und künftig im Schutzumfang der Erfindung liegen, geschützt werden sollen. Die gezeigten Merkmale können in beliebigen Kombinationen von Bedeutung sein.
Bezugszeichenliste

10, 10’: Anlage
12: Membrananlage
14: thermische Anlage
16: erste Zuführung
18: erster Ausgang
20: zweiter Ausgang
22: zweite Zuführung
24: dritter Ausgang
26: vierter Ausgang
28: erste Verbindung
30: Rückführung
32: Heizung
34: Rohwasser
36: Permeat
38: erste Sole
39: erste Abführung
40: erstes Destillat
41: zweite Abführung
42: zweite Sole
44: Vorwärmer
46: dritte Zuführung
48: vierte Zuführung
50: fünfter Ausgang
52: sechster Ausgang
54: siebter Ausgang
56: zweite Verbindung
58: dritte Abführung
60: dritte Sole
62: zweites Destillat

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

"Hybrid Desalination Systems: Alternative Designs of Thermal and th Membrane Processes." M. Marcovecchio et al., 10 International Symposium on Process Systems Engineering – PSE 2009 [0011]
“I. Houcine et al., Pilot plant testing of a new solar desalination process by a multiple-effect-humidification, Desalination 196, p. 105–120, 2006” [0051]

Claims

Verfahren zur Aufbereitung und Verarbeitung von Wässern, um einen abzutrennenden Bestandteil zumindest teilweise aus einem Rohwasser (34) zu entfernen oder den abzutrennenden Bestandteil aufzukonzentrieren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Zuführen des Rohwassers (34) in eine Membrananlage (12), – Trennen des Rohwassers (34) in der Membrananlage (12) in mindestens ein Permeat (36) und eine erste Sole (38), wobei das Permeat (36) einen geringeren Anteil des abzutrennenden Bestandteils enthält als das Rohwasser (34) und wobei die erste Sole (38) einen höheren Anteil des abzutrennenden Bestandteils enthält als das Rohwasser (34), – Zuführen der ersten Sole (38) in eine thermische Anlage (14), – Trennen der ersten Sole (38) in der thermischen Anlage (14) in mindestens ein erstes Destillat (40) und eine zweite Sole (42), – Einleiten zumindest eines Teils des ersten Destillates (40) in Rohwasser (34) im Zufluss zur oder in der Membrananlage (12).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Rohwasser (34) vor dem genannten Zuführen in die Membrananlage (12) in einem Vorwärmer (44) mithilfe der zweiten Sole (42) aus der thermischen Anlage (14) vorgewärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die zweite Sole (42) in dem Vorwärmer (44) in mindestens ein zweites Destillat (62) und eine dritte Sole (60) getrennt wird, und bei dem zumindest ein Teil des zweiten Destillates (62) in Rohwasser (34) eingeleitet wird, das der Membrananlage (12) zufließt oder sich in der Membrananlage (12) befindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Konzentration des abzutrennenden Bestandteils des Rohwassers (34) mithilfe des Einleitens des ersten und/oder des zweiten Destillates (40) bzw. (62) reduziert wird, vorzugsweise um mindestens 5 %, besonders vorzugsweise um mindestens 20 % und insbesondere um mindestens 30 % reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Rohwasser (34) Brackwasser und/oder Meerwasser umfasst und der abzutrennende Bestandteil durch Salz gebildet wird, wobei die Salinität des Rohwassers insbesondere 20000 mg/kg übersteigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatur des Rohwassers (34) im Zufluss zur oder in der Membrananlage (12) mithilfe des genannten Einleitens des ersten und/oder des zweiten Destillates (40) bzw. (62) auf eine Temperatur von ≥ 20°C, vorzugsweise von ≥ 30°C, besonders vorzugsweise von ≥ 35°C und/oder ≤ 60°C, vorzugsweise von ≤ 50°C, besonders vorzugsweise von ≤ 45°C erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der zweiten Sole (42) an eine Zuführung (22) zur thermischen Anlage (14) oder innerhalb der thermischen Anlage (14) rückgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Membrananlage (12) und/oder die thermische Anlage (14) mithilfe von erneuerbaren Energien, insbesondere mit Solarenergie und/oder Abwärme oder geothermischer Wärme betrieben wird bzw. werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zur Aufkonzentration von Wässern, insbesondere von Wässern aus der Öl- und Gasindustrie, von Wässern aus dem Bergbau, von Wässern in der Galvanik oder von Wässern in der Nahrungsmittelindustrie, verwendet wird.
Anlage (10, 10’) zur Aufbereitung von Wässern, um einen abzutrennenden Bestandteil zumindest teilweise aus einem Rohwasser (34) zu entfernen oder den abzutrennenden Bestandteil aufzukonzentrieren, wobei die Anlage folgendes umfasst: – eine Membrananlage (12) zur Trennung eines Rohwassers (34) in mindestens ein Permeat (36) und eine erste Sole (38), wobei das Permeat (36) einen geringeren Anteil des abzutrennenden Bestandteils enthält als das Rohwasser (34) und wobei die erste Sole (38) einen höheren Anteil des abzutrennenden Bestandteils enthält als das Rohwasser (34), wobei die Membrananlage (12) folgendes umfasst: – eine erste Zuführung (16) zum Zuführen des Rohwassers (34) in die Membrananlage (12), – einen ersten Ausgang (18) zum Abführen des Permeats (36) aus der Membrananlage (12), – einen zweiten Ausgang (20) zum Abführen der ersten Sole (38) aus der Membrananlage (12), – eine thermische Anlage (14) zur Trennung der ersten Sole (38) in mindestens ein erstes Destillat (40) und eine zweite Sole (42), wobei die thermische Anlage (14) folgendes umfasst: – eine zweite Zuführung (22) zum Zuführen zumindest eines Teils der ersten Sole (38) in die thermische Anlage (14), die mit dem zweiten Ausgang (22) verbunden ist, – eien dritten Ausgang (24) zum Abführen des ersten Destillats (40) aus der thermischen Anlage (14), – einen vierten Ausgang (26) zum Abführen der zweiten Sole (42) aus der thermischen Anlage (14), wobei die Anlage (10, 10’) eine erste Verbindung (28) zwischen dem dritten Ausgang (24) und der ersten Zuführung (16) und/oder der Membrananlage (12) umfasst, um dem Rohwasser (34) zumindest einen Teil des ersten Destillats (40) zuzuführen.
Anlage (10, 10’) nach Anspruch 10, die weiterhin eine Rückführung (30) umfasst, um zumindest einen Teil der zweiten Sole (42) an die zweite Zuführung (22) rückzuführen oder innerhalb der thermischen Anlage (14) rückzuführen.
Anlage (10, 10’) nach Anspruch 10 oder 11, bei der die Membrananlage (12) eine Umkehrosmoseanlage, eine Nanofiltrationsanlage oder eine Ultrafiltrationsanlage umfasst und/oder bei der die thermische Anlage (14) eine Destillationsanlage, insbesondere eine Feuchtluftdestillationsanlage, eine Membrandestillationsanlage, eine Multi-Effekt-Destillationsanlage, eine mechanische Dampfkompressionsanlage oder eine Multi-Stage-Flash-Anlage, umfasst.
Anlage (10’) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, die weiterhin einen Vorwärmer (44) umfasst, um das Rohwasser (34) für die Membrananlage (12) mithilfe von zweiter Sole (42) aus der thermischen Anlage (14) vorzuwärmen, wobei die zweite Sole (42) zumindest teilweise in eine dritte Sole (60) überführt wird und wobei der Vorwärmer (44) folgendes umfasst: – eine vierte Zuführung (48), zum Zuführen des Rohwassers (34) in den Vorwärmer (44), – eine dritte Zuführung (46), zum Zuführen zumindest eines Teils der zweiten Sole (42) in den Vorwärmer (44), wobei die dritte Zuführung (46) mit dem vierten Ausgang (26) der thermischen Anlage (14) verbunden ist, – einen sechsten Ausgang (52), zum Abführen des vorgewärmten Rohwassers (34), wobei der sechste Ausgang (52) mit der ersten Zuführung (16) der Membrananlage (12) verbunden ist. – einen fünften Ausgang (50), zum Abführen der dritten Sole (60).
Anlage (10’) nach Anspruch 13, bei welcher die zweite Sole (42) in dem Vorwärmer (44) zumindest teilweise in die dritte Sole (60) und ein zweites Destillat (62) getrennt wird, bei welcher der Vorwärmer (44) weiterhin einen siebten Ausgang (54) zum Abführen des zweiten Destillates (62) umfasst, wobei die Anlage (10’) weiterhin eine zweite Verbindung (56) umfasst, um zumindest einen Teil des zweiten Destillates (62) in Rohwasser (34) einzuleiten, das der Membrananlage (12) zufließt oder sich in der Membrananlage (12) befindet, und wobei die zweite Verbindung (56) mit der ersten Zuführung (16) der Membrananlage (12) und mit dem siebten Ausgang (54) des Vorwärmers (44) verbunden ist.