DE102013224351B4 - Device for generating service water - Google Patents

Device for generating service water Download PDF

Info

Publication number
DE102013224351B4
DE102013224351B4 DE102013224351.0A DE102013224351A DE102013224351B4 DE 102013224351 B4 DE102013224351 B4 DE 102013224351B4 DE 102013224351 A DE102013224351 A DE 102013224351A DE 102013224351 B4 DE102013224351 B4 DE 102013224351B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
air
water
tank
evaporation
process air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102013224351.0A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102013224351A1 (en
Inventor
Patentinhaber gleich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102013224351.0A priority Critical patent/DE102013224351B4/en
Priority to PCT/EP2014/075551 priority patent/WO2015078863A1/en
Publication of DE102013224351A1 publication Critical patent/DE102013224351A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102013224351B4 publication Critical patent/DE102013224351B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/10Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation by direct contact with a particulate solid or with a fluid, as a heat transfer medium
    • C02F1/12Spray evaporation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/0011Heating features
    • B01D1/0029Use of radiation
    • B01D1/0035Solar energy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/16Evaporating by spraying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/34Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances
    • B01D3/343Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances the substance being a gas
    • B01D3/346Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping with one or more auxiliary substances the substance being a gas the gas being used for removing vapours, e.g. transport gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D5/00Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0057Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
    • B01D5/006Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with evaporation or distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/048Purification of waste water by evaporation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/14Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using solar energy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08Seawater, e.g. for desalination
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/20Controlling water pollution; Waste water treatment
    • Y02A20/208Off-grid powered water treatment
    • Y02A20/212Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Brauchwassergewinnung aus verunreinigtem Wasser, umfassend einen Kondensationsbehälter (2) mit einem Brauchwasserabfluss (4) und einem Prozessluftabfluss (36), einen Verdunstungsbehälter (6) mit einem Restwasserabfluss (8) und einem Prozessluftzufluss (38), eine Trenneinrichtung (10) mit steuerbarer Durchlässigkeit, die einen horizontalen Durchgang zwischen Kondensationsbehälter (2) und Verdunstungsbehälter (6) bildet, einen Kondensator (12), der im Kondensationsbehälter angeordnet ist und einen Kühlmitteleinlass (14) für verunreinigtes Wasser und einen Kühlmittelauslass (16) aufweist, eine Heizeinrichtung (18), die mit dem Kühlmittelauslass (16) verbunden und eingerichtet ist, das verunreinigte Wasser aufzuheizen, eine Sprüheinrichtung (20), die mit der Heizeinrichtung (18) verbunden und eingerichtet ist, das aufgeheizte verunreinigte Wasser in den Verdunstungsbehälter (6) einzusprühen, und eine regelbare Luftfördereinrichtung (22), die eingerichtet ist, Prozessluft dem Verdunstungsbehälter (6) zuzuführen.The present invention relates to a device for producing industrial water from contaminated water, comprising a condensation tank (2) with a service water drain (4) and a process air drain (36), an evaporation tank (6) with a residual water drain (8) and a process air inlet (38) Controllable-permeability separator (10) forming a horizontal passage between the condensing vessel (2) and the evaporation vessel (6), a condenser (12) disposed in the condensing vessel and a contaminated water coolant inlet (14) and a coolant outlet (16) a heater (18) connected to the coolant outlet (16) and configured to heat the contaminated water; a spray device (20) connected to the heater (18) and arranged to heat the contaminated water into the evaporation tank (6) spray, and a controllable air conveyor Device (22) which is adapted to supply process air to the evaporation tank (6).

Figure DE102013224351B4_0001
Figure DE102013224351B4_0001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Brauchwasser durch Entsalzung von Meerwasser bzw. allgemein Salzwasser oder Reinigung von verunreinigten Wässern wie brackigem Grundwasser oder Abwasser. Die Vorrichtung soll bevorzugt durch Solarenergie versorgt werden.The present invention relates to a device for recovering process water by desalination of seawater or salt water in general or purification of contaminated waters such as brackish groundwater or wastewater. The device should preferably be powered by solar energy.

Stand der TechnikState of the art

Ein bekanntes Verfahren zur Meerwasserentsalzung beruht auf dem Grundprinzip der so genannten Feuchtluftdestillation. Diese eignet sich gut auch für kleine, dezentrale Anlagen sowie die Energiezufuhr durch Solarenergie.A known process for seawater desalination is based on the basic principle of the so-called wet-air distillation. This is also well suited for small, decentralized systems and the energy supply by solar energy.

Es sind einstufige Verfahren zur solarthermischen Meerwasserentsalzung bekannt, bei denen Verdunster und Kondensator jeweils nur oben und unten einen Luft- und Wasserzulauf bzw. -Ablauf aufweisen. Es kann dabei nur eine Wärmerückgewinnung von etwa 50% erreicht werden. Allerdings ist der apparative Aufwand vergleichsweise gering, so dass sich der Einsatz in strukturschwachen Gebieten anbietet.Single-stage processes for solar thermal desalination of seawater are known in which the evaporator and condenser each have only at the top and bottom an air and water inlet or outlet. It can only be achieved a heat recovery of about 50%. However, the expenditure on equipment is relatively low, so that the use in structurally weak areas offers.

Um eine höhere Wärmerückgewinnung zu erzielen, sind mehrere Stufen bei der Verdunstung und Kondensation erforderlich. Diese Methode wird daher häufig bei Meerwasserentsalzungsanlagen eingesetzt. Bei Hochleistungsanlagen, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, sind mehr als 12 Stufen und mehr als 96% Wärmerückgewinnung möglich. Allerdings ist bei solchen Anlagen der apparative Aufwand sehr hoch. Für strukturschwache Gebiete sind derartige Anlagen daher weniger geeignet.To achieve higher heat recovery, multiple stages of evaporation and condensation are required. This method is therefore often used in seawater desalination plants. For high-performance fossil-fueled plants, more than 12 stages and more than 96% heat recovery are possible. However, the equipment cost is very high in such systems. For structurally weak areas, such systems are therefore less suitable.

Ein weiteres bekanntes Verfahren zur thermischen Entsalzung von Meerwasser ist das so genannte Multi-Effect-Humidification/Dehumidification-Verfahren (MEH). Systeme nach dem MEH-Verfahren basieren auf thermischer Energiezufuhr aus Niedertemperaturquellen (z. B. Sonnenkollektoren). Die Wärme wird einem abgeschlossenen Entsalzungsbehälter zugeführt, in dem der natürliche Wasserkreislauf mit Verdunstung und Kondensation nachgebildet wird.Another known method for the thermal desalination of seawater is the so-called multi-effect humidification / Dehumidification method (MEH). Systems based on the MEH process are based on thermal energy supply from low-temperature sources (eg solar collectors). The heat is supplied to a sealed desalination tank, in which the natural water cycle with evaporation and condensation is modeled.

Vorgewärmtes Meerwasser wird durch Zufuhr von Solarenergie weiter aufgeheizt und in einem Teil des Entsalzungsbehälters verdunstet, wobei Sole (so genannte Brine) mit aufkonzentriertem Salzgehalt abgeschieden wird. In dem anderen Teil des Entsalzungsbehälters wird der Wasserdampf zur Gewinnung des Destillats bzw. Brauchwassers mittels eines Kühlers kondensiert, dem kaltes Meerwasser als Kühlmedium zugeführt und dieses damit vorgewärmt wird. Dieses Verfahren läuft im Kreislauf, wobei kaltes Meerwasser und Solarenergie zugeführt und Brine und Brauchwasser abgezogen werden.Preheated seawater is further heated by the supply of solar energy and evaporated in a part of the desalting tank, whereby brine (brine) with concentrated salt content is deposited. In the other part of the desalting tank, the steam for condensing the distillate or service water is condensed by means of a cooler, the cold seawater is supplied as a cooling medium and this is preheated. This process runs in the cycle, with cold seawater and solar energy supplied and Brine and hot water are withdrawn.

Durch die Übertragung der beim Kondensieren frei werdenden Wärmeenergie auf das zugeführte Meerwasser wird in dem Prozess ein großer Teil der beim Verdunsten eingesetzten Wärmeenergie beim Kondensieren wieder zurück gewonnen und für die Vorwärmung des Meerwassers eingesetzt. Durch die Vorwärmung wird wiederum die Energie verringert, die zur weiteren Aufheizung des Meerwassers benötigt wird.By transferring the heat energy released when condensing on the supplied seawater, a large part of the heat energy used for evaporation in the process of condensation is recovered in the process and used for the preheating of the seawater. By preheating in turn, the energy is reduced, which is needed to further heat the seawater.

Die Druckschrift DE 43 40 745 C2 verwendet ein derartiges Feuchtluftdestillations-Verfahren zur Brauchwassererzeugung.The publication DE 43 40 745 C2 uses such a wet air distillation process for hot water production.

Dieses System hat jedoch bestimmte Nachteile. Zum Einen erfolgt die Verdunstung durch das Aufbringen erhitzten Meer- oder allgemein verunreinigten Wassers auf Vlies- oder Gewebetücher, um so die zur Verfügung stehende Oberfläche für die Verdunstung zu erhöhen. Dies bedingt jedoch, dass das verunreinigte Wasser keine wesentlichen Anteile an Fest- oder Schwebstoffen enthalten darf, da sich ansonsten die Tücher schnell zusetzen und somit unbrauchbar würden. Das System ist daher zur Reinigung von verschmutztem Wasser mit Anteilen von Fest- und Schwebstoffen, z. B. von brackigem Grundwasser, nicht geeignet.However, this system has certain disadvantages. On the one hand, the evaporation takes place by applying heated sea or generally contaminated water to nonwoven or fabric towels, so as to increase the available surface area for evaporation. However, this requires that the contaminated water must not contain significant amounts of solids or suspended matter, otherwise the cloths would clog up quickly and thus become unusable. The system is therefore for cleaning polluted water with amounts of solids and suspended solids, eg. B. of brackish groundwater, not suitable.

Weiterhin handelt es sich um ein System mit einem Prozessbehälter ohne innere Trennwände. Es gibt also keine Trennung zwischen Verdunstungsraum und Kondensationsraum. Eine Steuerung der beteiligten Massenströme ist somit nicht möglich. Das Verfahren ist darauf angewiesen, dass sich eine Konvektionswalze zwischen Verdunstungsraum und Kondensationsraum ausbildet. Die Leistung der Anlage ist daher durch das Volumen des Prozessbehälters begrenzt, welches benötigt wird, um diese der Natur nachempfundene Konvektion zu gewährleisten. Die Luftumwälzung findet vorwiegend laminar statt.Furthermore, it is a system with a process container without inner partitions. So there is no separation between the evaporation room and the condensation room. A control of the mass flows involved is therefore not possible. The method relies on a convection roller forming between the evaporation space and the condensation space. The performance of the plant is therefore limited by the volume of the process vessel needed to ensure this convection, which is modeled on nature. The air circulation takes place predominantly laminar.

Die Druckschrift EP 2455343 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Reinigen von Wasser, wobei Wasser durch ein Zerstäubungsgerät in Tröpfchen geteilt wird und wobei der von den Tröpfchen verdampfte Wasserdampf in einem von dem Zerstäubungsgerät erzeugten Trägerluftstrom entlang eines Zirkulationsweges über einen Entnebler, der noch vorhandene Tröpfchen entfernt, zu einem Kondensator transportiert wird.The publication EP 2455343 A1 discloses an apparatus for purifying water, wherein water is divided into droplets by a sputtering apparatus and wherein the vaporized by the droplets Water vapor in a carrier air stream produced by the atomizer is transported along a circulation path via a demister, which removes any remaining droplets, to a condenser.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine verbesserte Brauchwassererzeugungsvorrichtung auf Basis der Feuchtluftdestillation bereitzustellen, die bei einem gegebenen Volumen des Prozessbehälters leistungsfähiger ist, d. h. pro Zeiteinheit mehr Brauchwasser erzeugen kann, und welche trotzdem die grundsätzlichen Vorteile des MEH-Verfahrens beibehält. Die vorgeschlagene Vorrichtung soll weiterhin geeignet sein, auch verunreinigtes Wasser mit Anteilen von Fest- und Schwebstoffen zu verarbeiten.The object of the present invention is to provide an improved hot water production device based on the wet air distillation, which is more efficient for a given volume of the process vessel, d. H. can produce more process water per unit of time, and which nevertheless retains the fundamental advantages of the MEH process. The proposed device should continue to be suitable to process contaminated water with fractions of solids and suspended matter.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Brauchwassergewinnung aus verunreinigtem Wasser bereitgestellt, umfassend:

  • – einen Kondensationsbehälter mit einem Brauchwasserabfluss und einem Prozessluftabfluss;
  • – einen Verdunstungsbehälter mit einem Restwasserabfluss und einem Prozessluftzufluss;
  • – eine Trenneinrichtung mit steuerbarer Durchlässigkeit, die einen horizontalen Durchgang zwischen Kondensationsbehälter und Verdunstungsbehälter bildet;
  • – einen Kondensator, der im Kondensationsbehälter angeordnet ist und einen Kühlmitteleinlass für verunreinigtes Wasser und einen Kühlmittelauslass aufweist;
  • – eine Heizeinrichtung, die mit dem Kühlmittelauslass verbunden und eingerichtet ist, das verunreinigte Wasser aufzuheizen;
  • – eine Sprüheinrichtung, die mit der Heizeinrichtung verbunden und eingerichtet ist, das aufgeheizte verunreinigte Wasser in den Verdunstungsbehälter einzusprühen; und
  • – eine regelbare Luftfördereinrichtung, die eingerichtet ist, Prozessluft dem Verdunstungsbehälter zuzuführen
  • – eine regelbare Luftleitung, die eingerichtet ist, Prozessluft im oberen Bereich, bevorzugt an der Oberseite des Verdunstungsbehälters abzuführen und dem oberen Bereich, bevorzugt der Oberseite des Kondensationsbehälters zuzuführen, um einen Teil der Luftmenge, bevorzugt etwa 8–10%, zwingend durch den Sprühstrahl der Sprüheinrichtung zu führen;
wobei die Durchlässigkeit der Trenneinrichtung an verschiedenen Positionen in der Trenneinrichtung unabhängig von im Wesentlichen geschlossen bis im Wesentlichen vollständig geöffnet steuerbar ist, so dass die Luftströmung innerhalb von Verdunstungsbehälter und Kondensationsbehälter dadurch gezielt so beeinflusst werden kann, dass die Luftströmung im Wesentlichen turbulent ist; und
wobei die Trenneinrichtung eine Jalousie mit mehreren horizontal verlaufenden Lamellen ist, wobei bevorzugt jede Lamelle einzeln steuerbar ist.According to a first aspect of the invention there is provided an apparatus for producing industrial water from contaminated water, comprising:
  • - A condensation tank with a process water drain and a process air drain;
  • - An evaporation tank with a residual water drain and a process air inlet;
  • A controllable-permeability separator which forms a horizontal passage between the condensation container and the evaporation container;
  • A condenser disposed in the condensation vessel and having a contaminated water coolant inlet and a coolant outlet;
  • A heater connected to the coolant outlet and arranged to heat the contaminated water;
  • A spraying device connected to the heating device and arranged to spray the heated contaminated water into the evaporation tank; and
  • - A controllable air conveyor, which is adapted to supply process air to the evaporation tank
  • - An adjustable air line, which is adapted to process air in the upper region, preferably at the top of the evaporation tank to dissipate and the upper area, preferably the top of the condensation tank to a portion of the amount of air, preferably about 8-10%, mandatory by the spray to lead the spraying device;
wherein the permeability of the separator at different positions in the separator is independently controllable from substantially closed to substantially fully open, such that the air flow within the evaporator and condensation containers can thereby be selectively controlled so that the air flow is substantially turbulent; and
wherein the separator is a blind with a plurality of horizontally extending slats, wherein preferably each slat is individually controllable.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die umgewälzte Luftmenge und die Solemenge und damit die Leistung gezielt geregelt werden, das erfindungsgemäß eingesetzte Funktionsprinzip wird daher als Controlled-Multi-Effekt-Humidification/Dehumidification (CMEH) bezeichnet. Durch die Luftfördereinrichtung kann bei gleichem Raumbedarf von Verdunstungsbehälter und Kondensationsbehälter wesentlich mehr Prozessluft pro Zeiteinheit umgewälzt werden und dadurch mehr Wasser verdunsten. Durch die zwischen Verdunstungsbehälter und Kondensationsbehälter befindliche Trenneinrichtung mit variabel steuerbarer Durchlässigkeit kann die Ausbildung einer gewünschten Luftumwälzung gezielt beeinflusst werden, so dass die Luftumwälzung vorwiegend im turbulenten Bereich stattfindet. Die Vorteile des nahezu stufenlosen MEH-Verfahrens bleiben trotz erheblicher Leistungssteigerung beim CMEH-Verfahren erhalten.With the device according to the invention, the amount of air circulated and the amount of brine and thus the power can be controlled specifically, the operating principle used in the invention is therefore referred to as Controlled Multi-effect Humidification / Dehumidification (CMEH). As a result of the air delivery device, substantially more process air per unit of time can be circulated over the same space requirement of the evaporation container and the condensation container, thereby allowing more water to evaporate. By means of the separation device with variably controllable permeability located between evaporation container and condensation container, the formation of a desired air circulation can be specifically influenced so that the air circulation takes place predominantly in the turbulent region. The advantages of the nearly stepless MEH process are retained despite a considerable increase in performance in the CMEH process.

Die Luftumwälzung kann so bevorzugt etwa im oberen und unteren Bereich getrennt gesteuert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Trenneinrichtung derart ausgestaltet, dass an jeder vertikalen Position die Durchlässigkeit unabhängig steuerbar ist. Dadurch kann gezielt die gewünschte Form der Luftwalze beeinflusst werden, die sich innerhalb von Verdunstungsbehälter und Kondensationsbehälter, angetrieben von der Luftfördereinrichtung, ausbildet.The air circulation can be controlled so preferably about the top and bottom separately. In a preferred embodiment, the separating device is designed such that at each vertical position the permeability is independently controllable. As a result, the desired shape of the air roll, which is formed within the evaporation tank and condensation tank, driven by the air conveying device, can be influenced in a targeted manner.

Die Verstellung kann per Hand erfolgen, bevorzugt wird jedoch die Ansteuerung über einen geeigneten Antrieb.The adjustment can be done by hand, but preferred is the control via a suitable drive.

Eine Jalousie stellt eine sehr einfache Trenneinrichtung dar, die von im Wesentlichen geschlossen bis zu im Wesentlichen vollständig geöffnet steuerbar ist. Zusätzlich zum Grad der Durchlässigkeit kann die Luftströmung hier auch durch die Ausrichtung der jeweiligen Lamellen beeinflusst werden. Beispielsweise kann im oberen Bereich des Verdunstungsbehälters eine im Wesentlichen schräg aufwärts gerichtete Luftströmung vorliegen. Je nach gewünschter Steuerung können die Lamellen parallel dazu ausgerichtet werden, um eine möglichst ungestörte Durchströmung zu erreichen, oder senkrecht dazu, wenn eine turbulentere Durchströmung aufgrund des höheren Widerstands erzielt werden soll.A Venetian blind represents a very simple separating device, which can be controlled from essentially closed to substantially completely open. In addition to the degree of permeability, the air flow here can also be influenced by the orientation of the respective lamellae. For example, in the upper region of the evaporation tank, a substantially obliquely upward directed air flow available. Depending on the desired control, the lamellae can be aligned parallel to it, in order to achieve as undisturbed a flow as possible, or perpendicular thereto, if a more turbulent flow is to be achieved due to the higher resistance.

Durch den unterschiedlichen Wassergehalt von heißer gesättigter Luft (340 g/m3 bei 85°C) und kalter gesättigter Luft (30 g/m3 bei 30°C) ist der Luftbedarf im oberen Bereich des Verdunstungs- und Kondensationsbehälters etwa 10mal geringer als im unteren Bereich. Entsprechend variiert die Luftströmung, die durch die verstellbare Trenneinrichtung demgemäß gesteuert werden kann. Durch die Änderung der Luftmenge und der Prozesswassermenge kann die Leistung der Anlage geregelt werden.Due to the different water content of hot saturated air (340 g / m 3 at 85 ° C) and cold saturated air (30 g / m 3 at 30 ° C), the air requirement in the upper part of the evaporation and condensation tank is about 10 times lower than in the lower area. Accordingly, the air flow that can be controlled by the variable separator accordingly varies. By changing the amount of air and the amount of process water, the performance of the system can be regulated.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Luftfördereinrichtung ein Ventilator.According to one embodiment, the air conveying device is a fan.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Prozessluftabfluss des Kondensationsbehälters mit dem Prozessluftzufluss des Verdunstungsbehälters verbunden, so dass bevorzugt ein geschlossener Luftkreislauf entsteht. Alternativ kann der Luftkreislauf jedoch auch offen sein, so dass
Prozessluft aus der Umgebung der Vorrichtung entnommen und nach dem Durchgang durch die Vorrichtung wieder an die Umgebung abgegeben wird.
According to one embodiment, the process air outlet of the condensation tank is connected to the process air inlet of the evaporation tank, so that preferably a closed air circuit is created. Alternatively, however, the air circuit may be open, so that
Process air is taken from the environment of the device and returned to the environment after passing through the device.

Gemäß einer Ausführungsform sind der Prozessluftabfluss und der Prozessluftzufluss jeweils im unteren Bereich, bevorzugt an der Unterseite des Kondensationsbehälters beziehungsweise des Verdunstungsbehälters angeordnet.According to one embodiment, the process air outlet and the process air inlet are each arranged in the lower region, preferably on the underside of the condensation container or the evaporation container.

Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung weiter:

  • – eine regelbare Luftleitung, die eingerichtet ist, Prozessluft im oberen Bereich, bevorzugt an der Oberseite des Verdunstungsbehälters abzuführen und dem oberen Bereich, bevorzugt der Oberseite des Kondensationsbehälters zuzuführen.
According to the invention, the device further comprises:
  • - An adjustable air line, which is adapted to dissipate process air in the upper region, preferably at the top of the evaporation tank and the upper area, preferably the top of the condensation tank supply.

Diese Maßnahme hat den Zweck, einen Teil der Luftmenge, bevorzugt etwa 8–10%, zwingend durch den Sprühstrahl zu führen. Damit ist eine sehr intensive Befeuchtung der Luft gewährleistet. Außerdem wird dabei der volle Strahl mit der gesamten von dem eingesprühten erhitzten Wasser mitgeführten Wärmeenergie durch nur 8–10% der Luftmenge geführt. Eine Austrittstemperatur der Luft nahe der entsprechenden Wassereintrittstemperatur ist dabei zu erreichen. Je geringer diese Temperaturdifferenz ist, umso eher kann eine höhere Wärmerückgewinnung bzw. ein höherer Wirkungsgrad erreicht werden.This measure has the purpose of a part of the air amount, preferably about 8-10%, mandatory to pass through the spray. This ensures a very intensive humidification of the air. In addition, while the full beam with the entire entrained by the heated water heated heat energy is passed through only 8-10% of the amount of air. An outlet temperature of the air near the corresponding water inlet temperature can be achieved. The lower this temperature difference, the sooner a higher heat recovery or a higher efficiency can be achieved.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Heizeinrichtung einen Solarkollektor, der eingerichtet ist, das verunreinigte Wasser direkt oder über einen Wärmetauscher aufzuheizen.According to one embodiment, the heating device comprises a solar collector which is adapted to heat the contaminated water directly or via a heat exchanger.

Bevorzugt wird die Anlage durch Solarenergie versorgt, welche insbesondere in Gebieten wie beispielsweise der Sahara ausreichend zur Verfügung steht. Dadurch kann der zuzuführende Energiebedarf kostengünstig und umweltfreundlich gedeckt werden. Das zu reinigende Wasser kann direkt im Solarfeld auf die nötige Temperatur erhitzt werden, oder es kann mittels eines Wärmetauschers die Wärmeenergie auf das verunreinigte Wasser übertragen werden. Ersteres ermöglich eine sehr einfache Konstruktion mit geringen Verlusten. Letzteres ermöglicht es, in den Solarkollektoren eine andere Flüssigkeit zu verwenden, beispielsweise Öl, so dass eine Trennung vom verunreinigten Wasser vorliegt.Preferably, the plant is powered by solar energy, which is sufficiently available especially in areas such as the Sahara. As a result, the energy required to be supplied can be covered in a cost-effective and environmentally friendly manner. The water to be purified can be heated directly in the solar field to the required temperature, or it can be transferred by means of a heat exchanger, the heat energy to the contaminated water. The former allows a very simple construction with low losses. The latter makes it possible to use in the solar collectors another liquid, such as oil, so that there is a separation from the contaminated water.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung weiter:

  • – einen Kühler, der zwischen den Restwasserabfluss und den Kondensator geschaltet und eingerichtet ist, das Restwasser abzukühlen und dem Kondensator zuzuführen.
According to one embodiment, the device further comprises:
  • - A cooler, which is connected between the residual water drain and the condenser and arranged to cool the residual water and supply to the condenser.

Der Kühler hat die Aufgabe, das Prozesswasser aus dem Verdunstungsbehälter abzukühlen und dem Kondensator zuzuführen. Die Kühlung kann mithilfe von kaltem verunreinigtem Wasser erfolgen, alternativ aber auch durch einen Kühlturm oder Kamin. Die Kühlleistung entspricht dabei bevorzugt der Heizleistung der Heizeinrichtung, so dass ein geschlossener Wärmekreislauf entsteht.The cooler has the task to cool the process water from the evaporation tank and feed it to the condenser. Cooling can be done using cold contaminated water, or alternatively through a cooling tower or chimney. The cooling power preferably corresponds to the heating power of the heater, so that a closed heat cycle is formed.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung weiter:

  • – einen Wärmespeicher, der eingerichtet ist, Wärmeenergie zu speichern und bedarfsweise der Heizeinrichtung zuzuführen.
According to one embodiment, the device further comprises:
  • - A heat storage, which is adapted to store heat energy and, if necessary, supply the heater.

Um beispielsweise bei solarthermischer Energieversorgung der Anlage einen Betrieb auch außerhalb der Sonnenstunden sicherzustellen, kann ein Wärmespeicher vorgesehen werden, der zur Zwischenspeicherung von Wärmeenergie dient. Im Falle der Verwendung von Solarkollektoren muss dafür die Leistung bzw. Fläche entsprechend erhöht werden. Allgemein dient der Wärmespeicher dazu, nur zu bestimmten Zeiten anfallende und/oder wirtschaftlich nutzbare Wärmeenergie zwischenzuspeichern, um diese bedarfgerecht der Brauchwassererzeugungsvorrichtung bereitzustellen. Dies gilt auch für andere Energieformen wie etwa Industrieabwärme etc.In order to ensure, for example, in solar thermal energy supply to the plant operation outside the hours of sunshine, a heat storage can be provided for Caching of thermal energy is used. In the case of the use of solar collectors, the power or area must be increased accordingly. In general, the heat accumulator serves to temporarily store accumulating and / or economically usable heat energy only at certain times in order to provide it to the service water generating device as needed. This also applies to other forms of energy such as industrial waste heat etc.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

1 ist eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung; 1 is a schematic view of a first embodiment of the invention;

2 ist eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; 2 is a schematic view of a second embodiment of the invention;

3 ist eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung; 3 is a schematic view of a third embodiment of the invention;

4 ist eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung; und 4 is a schematic view of a fourth embodiment of the invention; and

5 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften Versuchsanlage gemäß der Erfindung. 5 is a schematic view of an exemplary pilot plant according to the invention.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Im Folgenden wird in beispielhafter Weise auf Meer- bzw. allgemein Salzwasser als eine Möglichkeit für verunreinigtes Wasser Bezug genommen. Andere verunreinigte Wässer mit anderen unerwünschten Inhaltsstoffen als Salz, insbesondere auch solche mit Anteilen von Fest- und Schwebstoffen, können jedoch in gleicher Weise verarbeitet werden.In the following, reference is made, by way of example, to seawater or, in general, salt water as a possibility for contaminated water. Other contaminated waters with other undesirable ingredients than salt, especially those with shares of solids and suspended matter, but can be processed in the same way.

1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Verdunsterbehälter 6 hat die Aufgabe, die Prozessluft auf eine relative Luftfeuchtigkeit von nahezu 100%, also gesättigt, und eine Temperatur von etwa 85°C zu bringen. Dazu wird Salzwasser mittels einer Sprüheinrichtung 20 fein verteilt in den Verdunsterbehälter 6 eingesprüht. 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of the present invention. An evaporator tank 6 The task is to bring the process air to a relative humidity of almost 100%, ie saturated, and a temperature of about 85 ° C. Salt water is added by means of a spraying device 20 finely distributed in the evaporator container 6 sprayed.

Der Wassergehalt beträgt bei dieser Temperatur dann etwa 340 g/m3. Die benötigte Luftmenge zum Transport von 1 m3 Wasser beträgt demnach etwa 3000 m3/h bei einstufigem Betrieb, bei mehrstufigem Betrieb etwa 6000 m3/h. Die benötigte Energie erhält der Verdunster durch 10 m3/h Prozesswasser (Sole) mit einer Temperatur von beispielsweise 86°C. Diese Temperatur wird durch Vorwärmung im Kondensator und Zufuhr von zusätzlicher Wärmeenergie, vorzugsweise Solarenergie, erreicht. Bei der Kondensation kühlt sich das Prozesswasser beispielsweise auf etwa 32°C ab, die freiwerdende Energie wird auf das als Kühlmittel verwendete Salzwasser übertragen und dadurch eine Vorwärmung und Wärmerückgewinnung erzielt.The water content at this temperature is then about 340 g / m 3 . The required amount of air for the transport of 1 m 3 of water is therefore about 3000 m 3 / h in single-stage operation, in multi-stage operation about 6000 m 3 / h. The evaporator receives the required energy through 10 m 3 / h of process water (brine) with a temperature of, for example, 86 ° C. This temperature is achieved by preheating in the condenser and supplying additional heat energy, preferably solar energy. During condensation, for example, the process water cools to about 32 ° C, the released energy is transferred to the salt water used as a coolant, thereby achieving preheating and heat recovery.

Um die Wärmeenergie vom Prozesswasser auf die Prozessluft übertragen zu können, bedarf es einer großen Übergangsfläche zwischen den beiden Medien. In einer Abschätzung dazu werden die folgenden Annahmen gemacht: Temperaturdifferenz zwischen Prozesswasser und Prozessluft: 3°C. Wärmeenergie für die Verdunstung von 1 m3 Meerwasser: 700 kW. Wärmeübergangskoeffizient α: 0,05 kW/(m2·ΔT). Erforderliche Übergangsfläche: 4667 m2. In order to be able to transfer the heat energy from the process water to the process air, a large transition area between the two media is required. In an estimate, the following assumptions are made: Temperature difference between process water and process air: 3 ° C. Heat energy for the evaporation of 1 m 3 of seawater: 700 kW. Heat transfer coefficient α: 0.05 kW / (m 2 · ΔT). Required transition area: 4667 m 2 .

Der Wärmeübergang bzw. Wärmeübergangskoeffizient hat bei der Meerwasserentsalzung eine entscheidende Bedeutung, da er die Flächen zur Kühlung und Verdunstung maßgeblich beeinflusst. Die vorstehend Annahme würde einen Wärmetauscher mit einer riesigen Oberfläche bzw. eine riesige Wasserfläche erfordern, was für eine entsprechende Anlage so unrealistisch ist. Im Stand der Technik wurde dies durch die Verwendung von Tüchern bzw. Gewebebahnen gelöst, die für eine Oberflächenvergrößerung sorgen, aber problematisch bei Schweb- und Feststoffen sind.The heat transfer or heat transfer coefficient is of crucial importance in seawater desalination, since it significantly influences the areas for cooling and evaporation. The above assumption would require a heat exchanger with a huge surface or a huge water surface, which is so unrealistic for a corresponding plant. In the prior art, this has been solved by the use of cloths or webs that provide surface enlargement but are problematic with suspended and solids.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem daher stattdessen durch Tropfenbesprühung gelöst. Mit geeigneten Düsen kann die Sprüheinrichtung 20 so eine große Menge an kleinsten Tropfen erzeugen, die eine 10mal größere Fläche von etwa 50.000 m2 aufweisen. Auf diese Weise wird im Verdunsterbehälter 6 eine mit Wasser gesättigte Prozessluft erzeugt. Nicht von der Prozessluft aufgenommenes, aufkonzentriertes Salzwasser bzw. Brine kann durch einen Restwasserablauf 8 aus dem Verdunsterbehälter 6 abgeführt werden.According to the invention, this problem is therefore solved instead by Tropfenbesprühung. With suitable nozzles, the spray can 20 To produce such a large amount of smallest drops, which have a 10 times larger area of about 50,000 m 2 . In this way, the evaporator container 6 generates a process air saturated with water. Not absorbed by the process air, concentrated salt water or Brine can by a residual water flow 8th from the evaporator tank 6 be dissipated.

Durch die Verwendung einer Sprüheinrichtung ergibt sich kein Problem mit Wasser, welches Fest- bzw. Schwebstoffe enthält. Das Prozesswasser kann daher auch grobkörnige Anteile haben, der Durchmesser sollte jedoch nicht mehr als etwa 1/3 der Düsenöffnung betragen. Die Festkörper werden bei dem Prozess ausgefiltert. Dies ist ein enormer technischer und wirtschaftlicher Vorteil, da die Ausfilterung solcher Stoffe ansonsten aufwendig und teuer wäre. By using a spraying device, there is no problem with water containing solid or suspended matter. The process water may therefore also have coarse particles, but the diameter should not be more than about 1/3 of the nozzle opening. The solids are filtered out during the process. This is a huge technical and economic advantage, since the filtering of such substances would otherwise be complicated and expensive.

Folgende im Prozesswasser enthaltene Schadstoffe werden bei dem erfindungsgemäßen Prozess ganz oder teilweise ausgefiltert, wobei diese Stoffe meist sehr umweltschädlich sind:

  • – Medikamentenrückstände;
  • – Düngemittelrückstände und Giftstoffe;
  • – Chemische Rückstände wie z. B. Farbstoffe.
The following pollutants contained in the process water are completely or partially filtered out in the process of the invention, these substances are usually very harmful to the environment:
  • - drug residues;
  • - fertilizer residues and toxins;
  • - Chemical residues such. B. Dyes.

Durch die Ausfilterung von auch feinsten Festkörpern wird auch eine eventuelle Strahlenbelastung reduziert.By filtering out even the finest solids, any radiation exposure is reduced.

Mit Feinststoffen belastetes Abwasser kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung soweit eingedickt werden, dass es nicht mehr versprühbar ist. Das derart eingedickte Abwasser kann separat abgeführt und einer Weiterbehandlung mit gängigen Verfahren wie Verpressung, Trocknung und Verbrennung zugeführt werden.Wastewater loaded with fine substances can be thickened with the device according to the invention to the extent that it can no longer be sprayed. The thus thickened wastewater can be removed separately and fed to a further treatment with conventional methods such as pressing, drying and combustion.

Die mit Wasser gesättigte Prozessluft wird horizontal vom Verdunsterbehälter 6 zum Kondensationsbehälter 2 geführt. Zwischen dem Verdunsterbehälter 6 und dem Kondensationsbehälter 2 ist erfindungsgemäß eine Trenneinrichtung 10, beispielsweise eine Jalousie mit einer Vielzahl von Lamellen 24, angeordnet. Die Jalousie 10 kann die Öffnung zwischen Verdunsterbehälter 6 und Kondensationsbehälter 2 von vollständig geöffnet bis vollständig geschlossen steuern. In einer bevorzugten Ausführungsform kann dabei jede Lamelle der Jalousie individuell gesteuert werden. In dem in 1 gezeigten Beispiel sind einige Lamellen in der unteren Hälfte Jalousie geschlossen, während alle anderen Lamellen teilweise geöffnet sind. Damit kann die Strömung zwischen Verdunsterbehälter 6 und Kondensationsbehälter 2 gezielt beeinflusst werden.The water-saturated process air is horizontal from the evaporator tank 6 to the condensation tank 2 guided. Between the evaporator tank 6 and the condensation tank 2 is a separation device according to the invention 10 For example, a blind with a variety of slats 24 arranged. The blind 10 can the opening between evaporator tank 6 and condensation tank 2 from fully open to fully closed. In a preferred embodiment, each slat of the blind can be controlled individually. In the in 1 example shown, some slats in the lower half of the blind are closed, while all other slats are partially open. This allows the flow between Verdunsterbehälter 6 and condensation tank 2 be specifically influenced.

Im Kondensationsbehälter 2 ist ein Kondensator 12 angeordnet. Der Kondensator 12 hat die Aufgabe, die Prozessluft abzukühlen und auf eine Temperatur von etwa 32°C zu bringen. Dabei wird Destillat abgeschieden, welches durch einen Abfluss 4 abgeführt und etwa zu Trinkwasser verarbeitet werden kann. Hierbei kann kein Sprühsystem verwendet werden, da sonst eine Vermischung zwischen Salzwasser und Destillat auftreten würde.In the condensation tank 2 is a capacitor 12 arranged. The capacitor 12 The task is to cool the process air and bring it to a temperature of about 32 ° C. This distillate is separated, which by a drain 4 discharged and about can be processed into drinking water. In this case, no spray system can be used, otherwise a mixing between salt water and distillate would occur.

Bevorzugt wird daher ein Metall- oder Stegplattenkondensator eingesetzt. Zwischen gesättigter Luft und Metall-Kondensator wäre der Wärmeübergangskoeffizient α normalerweise = 0,05. Es ist jedoch anzunehmen, dass Film- oder Tröpfchenkondensation eintritt, was den Wert von α auf 3 erhöhen würde. Daher beträgt die Übergangsfläche nur noch etwa 78 m2.Preferably, therefore, a metal or multiwall capacitor is used. Between saturated air and metal condenser, the heat transfer coefficient α would normally be 0.05. However, it is likely that film or droplet condensation will occur, which would increase the value of α to 3. Therefore, the transition area is only about 78 m 2 .

In dem Kondensator 12 wird Meerwasser als Kühlmittel verwendet. Das Meerwasser bleibt innerhalb des Kondensators 12, das Destillat bildet sich getrennt davon außen am Kondensator und kann abgeführt werden. Das als Kühlmittel eingesetzte Prozesswasser erwärmt sich durch die bei der Kondensation der gesättigten Luft frei werdenden Wärmeenergie auf etwa 79°C und wird einer Heizeinrichtung 18, beispielsweise einem Solarkollektor mit optionalem Wärmetauscher, zugeführt, um auf die benötigten 86°C aufgeheizt zu werden. Das aufgeheizte Prozesswasser wird dann der Sprüheinrichtung 20 zugeführt.In the condenser 12 Seawater is used as a coolant. The seawater stays inside the condenser 12 , the distillate is formed separately on the outside of the condenser and can be removed. The process water used as a coolant heats up to about 79 ° C due to the heat energy liberated during the condensation of the saturated air and becomes a heating device 18 , For example, a solar collector with optional heat exchanger, supplied to be heated to the required 86 ° C. The heated process water then becomes the sprayer 20 fed.

Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Prozessluftzufluss 38 im unteren Bereich des Verdunsterbehälters 6 vorgesehen, in dem eine Luftfördereinrichtung 22 angeordnet ist. Die Luftfördereinrichtung 22 ist bevorzugt ein Ventilator. Die Luftmenge der vom Ventilator 22 transportierten Prozessluft kann gezielt geregelt werden. Der Kondensationsbehälter 2 weist einen entsprechenden Prozessluftabfluss 36 auf. In der Ausführungsform von 1 ist der Luftkreislauf der Vorrichtung daher offen gestaltet. Prozessluft wird aus der Umwelt angesaugt und nach Durchgang durch die Vorrichtung wieder an die Umwelt abgegeben. In alternativen Ausführungsformen kann der Luftkreislauf auch geschlossen realisiert werden, wobei Prozessluftabfluss 36 Prozessluftzufluss 38 dann über eine Luftleitung verbunden sind. Siehe dazu beispielweise die Ausführungsformen der 25, die jeweils beispielhaft geschlossene Luftkreisläufe zeigen.Furthermore, according to the invention, a process air inflow 38 in the lower part of the evaporator tank 6 provided in which an air conveyor 22 is arranged. The air conveyor 22 is preferably a fan. The amount of air from the fan 22 Transported process air can be controlled specifically. The condensation tank 2 indicates a corresponding process air outflow 36 on. In the embodiment of 1 Therefore, the air circulation of the device is designed to be open. Process air is sucked from the environment and released to the environment after passing through the device. In alternative embodiments, the air circuit can also be realized closed, wherein process air outflow 36 Process air flow 38 then connected via an air line. See for example the embodiments of the 2 - 5 , each showing exemplary closed air circuits.

Prozessluftabfluss 36 und Prozessluftzufluss 38 sind im unteren Bereich der jeweiligen Behälter angeordnet. In der 1 ist die bevorzugte Variante gezeigt, gemäß der sich Prozessluftabfluss 36 und Prozessluftzufluss 38 an der Unterseite der jeweiligen Behälter befinden, was im Wesentlichen der hauptsächlichen Richtung der Luftströmung entspricht. Alternative Anordnungen sind ebenfalls möglich, beispielsweise seitlich im unteren Bereich des jeweiligen Behälters.Process air outflow 36 and process air inflow 38 are arranged in the lower region of the respective container. In the 1 the preferred variant is shown according to the process air drain 36 and process air inflow 38 located at the bottom of each container, which is essentially the main one Direction of the air flow corresponds. Alternative arrangements are also possible, for example laterally in the lower region of the respective container.

Im Zusammenspiel von Ventilator 22 und Jalousie 10 ist es so möglich, gesteuert einen wesentlich höheren Luftdurchsatz pro Zeiteinheit zu erreichen, wobei die Strömung bevorzugt im Wesentlichen turbulent ist. Durch das erfindungsgemäße CMEH-Verfahren in der Brauchwassergewinnungsvorrichtung kann gegenüber herkömmlichen MEH-Anlagen ein Vielfaches an Meerwasser pro Zeiteinheit verdunstet werden, und somit auch ein Vielfaches an Destillat gewonnen werden.In interaction of fan 22 and blinds 10 Thus, it is possible, under controlled conditions, to achieve a significantly higher air throughput per unit of time, the flow preferably being substantially turbulent. As a result of the CMEH process according to the invention in the industrial water production apparatus, a multiple of seawater per unit time can be evaporated compared to conventional MEH plants, and thus a multiple of distillate can be obtained.

In 2 ist eine Weiterbildung der Ausführungsform von 1 gezeigt. Hier ist weiterhin eine Luftleitung zwischen dem oberen Teil des Verdunsterbehälters 6 und des Kondensationsbehälters 2 angeordnet. Etwa 8–10% der Prozessluft werden so dem Kondensationsbehälter 2 zugeführt. Die Luftmenge ist regelbar.In 2 is a development of the embodiment of 1 shown. Here is still an air line between the upper part of Verdunsterbehälters 6 and the condensation tank 2 arranged. About 8-10% of the process air thus becomes the condensation tank 2 fed. The air volume is adjustable.

Dadurch kann erreicht werden, dass dieser Anteil der Prozessluft zwangsweise durch den Sprühstrahl geführt wird, was zu einer sehr intensiven Befeuchtung dieses Luftanteils führt. Weiterhin wird durch den Kontakt zwischen einem kleinen Anteil der Prozessluft mit dem gesamten eingesprühten erhitzten Meerwasser und somit der gesamten davon transportierten Wärmeenergie die Austrittstemperatur der Prozessluft auf einen Wert nahe der Temperatur des eingesprühten Meerwasser gebracht. Je geringer die Temperaturdifferenz ist, desto höher ist die erzielbare Wärmerückgewinnung.It can thereby be achieved that this portion of the process air is forcibly guided through the spray jet, which leads to a very intensive humidification of this proportion of air. Furthermore, the exit temperature of the process air is brought to a value close to the temperature of the sprayed seawater by the contact between a small proportion of the process air with the entire sprayed heated seawater and thus the entire heat energy transported. The lower the temperature difference, the higher the recoverable heat recovery.

Der Luftkreislauf für die Prozessluft ist hier geschlossen ausgeführt, er kann alternativ (nicht gezeigt) jedoch ebenso wie in 1 gezeigt offen ausgeführt sein. Allgemein kann jede Ausführungsform der Erfindung je nach Bedarf mit offenem oder geschlossenem Prozessluftkreislauf ausgeführt werden.The air circuit for the process air is executed here closed, but it can alternatively (not shown) as well as in 1 be shown open. In general, each embodiment of the invention may be implemented with open or closed process air circulation as needed.

In 3 ist eine Weiterbildung der Ausführungsform von 2 gezeigt. Allgemein kann die erforderliche Zufuhr von Wärmeenergie, um das vorgewärmte Prozesswasser aus dem Kondensator auf die nötigen 86°C aufzuheizen, aus allen dazu geeigneten Quellen stammen. Industrieabwärme, Erdwärme, Wärmeenergie aus Blockheizkraftwerken oder dergleichen kann verwendet werden. Aus Kosten- und Umweltgründen wird jedoch bevorzugt Solarenergie verwendet. Dazu weist die Ausführungsform der 3 als Heizeinrichtung einen Solarkollektor 28 auf, der über einen Wärmetauscher 30 das vorgewärmte Prozesswasser aufheizt. Der Wärmetauscher 30 ist hier optional, alternativ kann das Wasser auch direkt im Solarkollektor aufgeheizt werden.In 3 is a development of the embodiment of 2 shown. In general, the required supply of heat energy to heat the preheated process water from the condenser to the required 86 ° C may come from any suitable sources. Industrial waste heat, geothermal energy, heat energy from combined heat and power plants or the like can be used. For cost and environmental reasons, however, solar energy is preferably used. For this purpose, the embodiment of the 3 as heating a solar collector 28 on, over a heat exchanger 30 heats the preheated process water. The heat exchanger 30 is optional here, alternatively, the water can also be heated directly in the solar collector.

Nicht gezeigt ist eine weitere Ausführungsform. Da bei der Verwendung von Solarenergie nur während der täglichen Sonnenstunden ein Betrieb der Anlage möglich ist, kann zusätzlich ein Wärmespeicher vorgesehen werden, der auch für Nachtstunden genügend Wärmeenergie vorhält, um die Vorrichtung kontinuierlich oder zumindest wesentlich länger betreiben zu können. Dazu ist es erforderlich, die Leistung des Solarkollektors entsprechend zu erhöhen, um den Wärmespeicher zu füllen und gleichzeitig die Vorrichtung zu versorgen.Not shown is another embodiment. Since when using solar energy only during the daily hours of sunshine operation of the system is possible, in addition, a heat storage can be provided which holds enough heat energy for night hours to operate the device continuously or at least substantially longer. For this purpose, it is necessary to increase the power of the solar collector accordingly to fill the heat accumulator and at the same time to supply the device.

Es soll betont werden, dass der Wärmespeicher sich natürlich auch anbietet, um bei allen anderen Arten der Wärmezufuhr den Betrieb sicherzustellen bzw. die Wärmezufuhr gleichmäßiger gestalten zu können. Auch kann so etwa Wärmeenergie genutzt und gespeichert werden, die nur zeitweise zur Verfügung steht und/oder nur zu bestimmten Zeiten kostengünstig ist.It should be emphasized that the heat accumulator is of course also available to ensure the operation of all other types of heat supply or to be able to make the heat more evenly. It is also possible to use and store heat energy that is available only occasionally and / or is inexpensive only at certain times.

In 4 ist eine Weiterbildung der Ausführungsform von 3 gezeigt. Hier ist im Zulauf des Meerwassers ein Kühler 32 vorgesehen. Der Kühler hat die Aufgabe, das Prozesswasser, welches mit 32°C aus dem Verdunstungsbehälter kommt, auf 26°C abzukühlen und dem Kondensator 12 zuzuführen. Die Kühlung kann mit beispielsweise 18°C kaltem Meerwasser erfolgen. Alternativ sind auch andere Kühlungsverfahren denkbar, wie etwa ein Kühlturm oder Kamin.In 4 is a development of the embodiment of 3 shown. Here is in the inlet of the sea water a cooler 32 intended. The cooler has the task to cool the process water, which comes with 32 ° C from the evaporation tank to 26 ° C and the condenser 12 supply. The cooling can be done with, for example, 18 ° C cold sea water. Alternatively, other cooling methods are conceivable, such as a cooling tower or chimney.

In der gezeigten Ausführungsform ist weiterhin ein Mischbehälter 34 vorgesehen. Der Mischbehälter 34 ermöglicht es, das aus dem Verdunstungsbehälter 6 abgeführte Brine-Wasser nach Bedarf dem frischen Meerwasser beizumischen. Über einen regelbaren Ablauf kann es jedoch auch bedarfsweise abgeführt werden.In the embodiment shown is also a mixing container 34 intended. The mixing container 34 allows that from the evaporation tank 6 Dissipate Brine water to fresh seawater as needed. However, it can also be removed as required via an adjustable sequence.

In 5 ist eine beispielhafte Versuchsanlage gezeigt, die nach dem erfindungsgemäßen Prinzip arbeitet. Die Anlage weist eine Leistung von 13 Litern Brauchwasser pro Stunde auf. Die Bruttoleistung beträgt 9,3 kW, die Solarzusatzleistung beträgt 0,9 kW. Die Fläche des Solarkollektors beträgt 3 m2. Die gezeigten Temperaturangaben und Leistungen sind lediglich beispielhaft zu verstehen.In 5 an exemplary pilot plant is shown, which operates on the principle of the invention. The system has an output of 13 liters of process water per hour. The gross output is 9.3 kW, the additional solar power is 0.9 kW. The area of the solar collector is 3 m 2 . The temperatures and performances shown are only examples.

Claims (7)

Vorrichtung zur Brauchwassergewinnung aus verunreinigtem Wasser, umfassend: – einen Kondensationsbehälter (2) mit einem Brauchwasserabfluss (4) und einem Prozessluftabfluss (36); – einen Verdunstungsbehälter (6) mit einem Restwasserabfluss (8) und einem Prozessluftzufluss (38); – eine Trenneinrichtung (10) mit steuerbarer Durchlässigkeit, die einen horizontalen Durchgang zwischen Kondensationsbehälter (2) und Verdunstungsbehälter (6) bildet; – einen Kondensator (12), der im Kondensationsbehälter (2) angeordnet ist und einen Kühlmitteleinlass (14) für verunreinigtes Wasser und einen Kühlmittelauslass (16) aufweist; – eine Heizeinrichtung (18), die mit dem Kühlmittelauslass (16) verbunden und eingerichtet ist, das verunreinigte Wasser aufzuheizen; – eine Sprüheinrichtung (20), die mit der Heizeinrichtung (18) verbunden und eingerichtet ist, das aufgeheizte verunreinigte Wasser in den Verdunstungsbehälter (6) einzusprühen; – eine regelbare Luftfördereinrichtung (22), die eingerichtet ist, Prozessluft dem Verdunstungsbehälter (6) zuzuführen; und – eine regelbare Luftleitung (26), die eingerichtet ist, Prozessluft im oberen Bereich, bevorzugt an der Oberseite des Verdunstungsbehälters (6) abzuführen und dem oberen Bereich, bevorzugt der Oberseite des Kondensationsbehälters (2) zuzuführen, um einen Teil der Luftmenge, bevorzugt etwa 8–10%, zwingend durch den Sprühstrahl der Sprüheinrichtung (20) zu führen; wobei die Durchlässigkeit der Trenneinrichtung (10) an verschiedenen Positionen in der Trenneinrichtung (10) unabhängig von im Wesentlichen geschlossen bis im Wesentlichen vollständig geöffnet steuerbar ist, so dass die Luftströmung innerhalb von Verdunstungsbehälter (6) und Kondensationsbehälter (2) dadurch gezielt so beeinflusst werden kann, dass die Luftströmung im Wesentlichen turbulent ist; und wobei die Trenneinrichtung (10) eine Jalousie mit mehreren horizontal verlaufenden Lamellen (24) ist, wobei bevorzugt jede Lamelle (24) einzeln steuerbar ist.Device for collecting industrial water from contaminated water, comprising: - a condensation tank ( 2 ) with a process water drain ( 4 ) and a process air outflow ( 36 ); - an evaporation tank ( 6 ) with a residual water drain ( 8th ) and a process air inflow ( 38 ); A separating device ( 10 ) with controllable permeability, which is a horizontal passage between condensation tank ( 2 ) and evaporation tanks ( 6 ) forms; A capacitor ( 12 ) in the condensation tank ( 2 ) and a coolant inlet ( 14 ) for contaminated water and a coolant outlet ( 16 ) having; A heating device ( 18 ) connected to the coolant outlet ( 16 ) and is arranged to heat the polluted water; - a spraying device ( 20 ) connected to the heater ( 18 ) and arranged, the heated contaminated water in the evaporation tank ( 6 ) to spray; - an adjustable air conveyor ( 22 ), which is set up process air to the evaporation tank ( 6 ); and - an adjustable air line ( 26 ), which is set up, process air in the upper region, preferably at the top of the evaporation container ( 6 ) and the upper region, preferably the top of the condensation container ( 2 ) to supply a portion of the air amount, preferably about 8-10%, mandatory by the spray of the spraying device ( 20 ) respectively; the permeability of the separator ( 10 ) at different positions in the separating device ( 10 ) is independently controllable from substantially closed to substantially fully open so that the air flow within the evaporation vessel ( 6 ) and condensation tank ( 2 ) can thereby be selectively influenced so that the air flow is substantially turbulent; and wherein the separating device ( 10 ) a Venetian blind with several horizontal slats ( 24 ), preferably each lamella ( 24 ) is individually controllable. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Luftfördereinrichtung (22) ein Ventilator ist.Device according to one of the preceding claims, wherein the air conveying device ( 22 ) is a fan. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prozessluftabfluss des Kondensationsbehälters (2) mit dem Prozessluftzufluss des Verdunstungsbehälters (6) verbunden ist, wobei bevorzugt ein geschlossener Luftkreislauf entsteht.Device according to one of the preceding claims, wherein the process air outlet of the condensation container ( 2 ) with the process air inflow of the evaporation tank ( 6 ), wherein preferably a closed air circuit is formed. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prozessluftabfluss und der Prozessluftzufluss jeweils im unteren Bereich, bevorzugt an der Unterseite des Kondensationsbehälters (2) beziehungsweise des Verdunstungsbehälters (6) angeordnet sind.Device according to one of the preceding claims, wherein the process air outlet and the process air inlet respectively in the lower region, preferably at the bottom of the condensation container ( 2 ) or the evaporation tank ( 6 ) are arranged. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die Heizeinrichtung (18) einen Solarkollektor (28) umfasst, der eingerichtet ist, das verunreinigte Wasser direkt oder über einen Wärmetauscher (30) aufzuheizen.Device according to one of the preceding claims, wherein - the heating device ( 18 ) a solar collector ( 28 ), which is adapted, the contaminated water directly or via a heat exchanger ( 30 ) to heat up. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: – einen Kühler (32), der zwischen den Restwasserabfluss (8) und den Kondensator (12) geschaltet und eingerichtet ist, das Restwasser abzukühlen und dem Kondensator (12) zuzuführen.Device according to one of the preceding claims, further comprising: - a cooler ( 32 ) between the residual water drain ( 8th ) and the capacitor ( 12 ) and is arranged to cool the residual water and the capacitor ( 12 ). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: – einen Wärmespeicher, der eingerichtet ist, Wärmeenergie zu speichern und bedarfsweise der Heizeinrichtung (18) zuzuführen.Device according to one of the preceding claims, further comprising: - a heat accumulator, which is adapted to store heat energy and, if necessary, the heating device ( 18 ).
DE102013224351.0A 2013-11-28 2013-11-28 Device for generating service water Active DE102013224351B4 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013224351.0A DE102013224351B4 (en) 2013-11-28 2013-11-28 Device for generating service water
PCT/EP2014/075551 WO2015078863A1 (en) 2013-11-28 2014-11-25 Apparatus for generating service water by means of an evaporation tank

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013224351.0A DE102013224351B4 (en) 2013-11-28 2013-11-28 Device for generating service water

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102013224351A1 DE102013224351A1 (en) 2015-05-28
DE102013224351B4 true DE102013224351B4 (en) 2017-03-30

Family

ID=51999415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013224351.0A Active DE102013224351B4 (en) 2013-11-28 2013-11-28 Device for generating service water

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102013224351B4 (en)
WO (1) WO2015078863A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3032127A1 (en) * 2015-06-19 2016-08-05 Commissariat Energie Atomique SYSTEM FOR CONCENTRATING A HUMIDIFYING-DEHUMIDIFYING CYCLE SOLUTION AND ASSOCIATED METHOD
DE102016121579A1 (en) * 2016-11-10 2018-05-17 Biogastechnik Süd GmbH Apparatus and method for disposal of waste water
DE102018002568A1 (en) * 2017-07-14 2019-01-17 Burkhard Seifert Method and device for carrying out the method for concentration of solutions

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19929212A1 (en) 1999-06-25 2000-12-28 Alexander Von Poswik Water desalination plant employs adapted heat medium solution minimising mass liquid flow and corrosion
WO2003068358A1 (en) 2002-02-11 2003-08-21 Peter Wolf Method and device for the treatment of waste water
EP2455343A1 (en) 2009-07-13 2012-05-23 Electra Holdings Co., Ltd. Water purifying device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1200221A (en) * 1967-08-01 1970-07-29 Curzon Dobell Producing fresh water from air raised to high humidity by exposure to water vapor from contaminated sources of water
DE4340745C2 (en) 1993-11-30 1998-10-08 Dietrich Dr Jung Method and device for extracting industrial water from contaminated water
US8496234B1 (en) * 2012-07-16 2013-07-30 Massachusetts Institute Of Technology Thermodynamic balancing of combined heat and mass exchange devices

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19929212A1 (en) 1999-06-25 2000-12-28 Alexander Von Poswik Water desalination plant employs adapted heat medium solution minimising mass liquid flow and corrosion
WO2003068358A1 (en) 2002-02-11 2003-08-21 Peter Wolf Method and device for the treatment of waste water
EP2455343A1 (en) 2009-07-13 2012-05-23 Electra Holdings Co., Ltd. Water purifying device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013224351A1 (en) 2015-05-28
WO2015078863A1 (en) 2015-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10297321T5 (en) Atmospheric air-air heat exchanger for condensing cooling tower exhaust air
DE10297322T5 (en) Atmospheric air-air heat exchanger for condensing exhaust air from a cooling tower
DE10108528C1 (en) Process for treating liquids e.g. seawater, brackish water, wastewater and effluent comprises using preheating/removal unit for preheating and pre-cleaning the liquid
EP3710136A1 (en) Method and device for obtaining water from ambient air
DE102013111352A1 (en) Cleaning process and cleaning system for contaminated water
DE102013224351B4 (en) Device for generating service water
DE10347695A1 (en) Multi-stage vacuum distillation, vacuum cooling and vacuum freezing processes and apparatus for solution separation and seawater desalination
DE102014217280A1 (en) Method and arrangement of a steam turbine plant in combination with a thermal water treatment
DE102015222989A1 (en) Method and device for wastewater treatment of a rail vehicle
DE4340745C2 (en) Method and device for extracting industrial water from contaminated water
AT507297B1 (en) SOLAR CONDENSATION SYSTEM WITH CASCADE EVAPORATION
EP3458180B1 (en) Method and device for obtaining water from ambient air
WO2004067451A1 (en) Device for purifying water
WO2014195110A1 (en) System and method for processing water
DE102013201251B4 (en) Method for operating a water treatment plant, corresponding water treatment plant and use of the process for the treatment of raw water
WO2019096889A1 (en) Method and device for obtaining water from the ambient air
DE102011007292A1 (en) Device useful for desalination of raw water, preferably sea water, comprises preheater, into which raw water is introduced, a solar collector field, first condenser, a spherical condenser and fireplace, into which process air is supplied
WO2021018331A1 (en) Heating means for increasing the vaporisation rate of water for thermal and solar water evaporators
DE102013016626B4 (en) Apparatus and method for the treatment of liquids
WO2018045477A1 (en) Method and system for utilizing thermal energy from solar radiation
EP1475136A1 (en) Distillation device
DE202012009318U1 (en) Solar seawater desalination plant
DE102009010672A1 (en) Peltier condenser
DE2313800C3 (en) Device for the treatment of contaminated water
DE102018002568A1 (en) Method and device for carrying out the method for concentration of solutions

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: BECKER, KURIG, STRAUS, DE

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final