DE102015219217A1

DE102015219217A1 - Apparatus and method for purifying seawater

Info

Publication number: DE102015219217A1
Application number: DE102015219217.2A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2017-04-06

Abstract

Eine Vorrichtung zur Reinigung von Meerwasser weist Osmosefiltermittel mit einem Filtereingang und mit einem Filterausgang auf, die Osmosefiltermembranen aufweisen. Es ist ein Vorratsbehälter vorgesehen, der mit den Osmosefiltermitteln verbunden ist. Der Vorratsbehälter ist mit einer Pumpe verbunden, die insbesondere direkt am Vorratsbehälter angeordnet ist, um gefiltertes Wasser aus dem Vorratsbehälter durch eine mit der Pumpe verbundene Leitung nach oben abzupumpen, die von der Vorrichtung bzw. von der Pumpe weg nach oben in Richtung Meeresspiegel geht. Die Vorrichtung ist in einer Tiefe von mehr als 500 Meter angeordnet, so dass das Meerwasser durch den dort herrschenden Druck durch die Osmosefiltermembranen gedrückt wird zur Filterung bzw. Reinigung.An apparatus for purifying seawater comprises osmotic filter means having a filter inlet and a filter outlet having osmotic filter membranes. It is provided a reservoir, which is connected to the osmosis filter means. The reservoir is connected to a pump, which is arranged in particular directly on the reservoir to pump filtered water from the reservoir by a pump connected to the line going upwards from the device or from the pump in the direction of sea level. The device is arranged at a depth of more than 500 meters, so that the seawater is pressed by the prevailing pressure through the osmosis filter membranes for filtering or cleaning.

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIKAREA OF APPLICATION AND PRIOR ART

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Meerwasser sowie eine Verwendung einer entsprechenden Vorrichtung bzw. ein Verfahren zum Reinigen von Meerwasser. The invention relates to a device for purifying seawater and to a use of a corresponding device or a method for purifying seawater.

Aus der DE 102012213214 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Meerwasserreinigung bekannt. Dabei kann ein Körper, der mit einer Osmosefiltermembran bespannt ist, in größerer Tiefe versenkt werden. Im Inneren des Körpers sammelt sich dann gereinigtes Meerwasser, welches mittels einer an Land stationierten und von Arbeitstieren angeordneten Pumpe nach oben gepumpt wird zur weiteren Verwendung. From the DE 102012213214 A1 a device and a method for seawater purification are known. In this case, a body which is covered with an osmosis filter membrane can be sunk in greater depth. Purified seawater then collects inside the body, which is pumped upwards by means of a pump stationed on land and arranged by working animals for further use.

AUFGABE UND LÖSUNGTASK AND SOLUTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorrichtung sowie eine Verwendung dafür bzw. ein Verfahren zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik gelöst werden können und es insbesondere gut möglich ist, Meerwasser zu reinigen und daraus Trinkwasser herzustellen. The invention has for its object to provide an aforementioned device and a use thereof or a method with which problems of the prior art can be solved and it is particularly well possible to clean sea water and produce drinking water.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche der Merkmale nur für die Vorrichtung oder nur für das Verfahren erläutert. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für die Vorrichtung als auch für ein Verfahren selbstständig gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. This object is achieved by a device having the features of claim 1 and a method having the features of claim 10. Advantageous and preferred embodiments of the invention are specified in the further claims and are explained in more detail below. Some of the features are explained only for the device or only for the method. However, they should be able to apply independently for both the device and for a method independently. The wording of the claims is incorporated herein by express reference.

Es ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zum Reinigen bzw. Entsalzen oder Filtern von Meerwasser Osmosefiltermittel aufweist, welche Osmosefiltermembranen aufweisen. Die Osmosefiltermittel weisen einen Filtereingang und einen Filterausgang auf, wobei am Filtereingang Meerwasser zuströmt, unter Umständen mittels eines Grobfilters odgl. vorgereinigt bzw. vorgefiltert. Der Filterausgang ist mit einem Vorratsbehälter verbunden. Der Vorratsbehälter wiederum ist mit einer Pumpe verbunden oder weist eine angeschlossene Pumpe auf, wobei die Pumpe besonders vorteilhaft direkt am Vorratsbehälter angeordnet ist, also auf etwa gleicher Tiefe und beispielsweise maximal 1 m bis 2 m entfernt davon. Die Pumpe pumpt gefiltertes bzw. gereinigtes Wasser aus dem Vorratsbehälter durch eine mit ihr verbundene bzw. von ihr abgehende Leitung nach oben. Diese Leitung geht von der Vorrichtung bzw. von der Pumpe weg in Richtung Meeresspiegel, wo das gefilterte bzw. gereinigte Wasser dann einer weiteren Verwendung zugeführt wird. Die Vorrichtung ist dabei in einer Tiefe von mehr als 500 m angeordnet, vorteilhaft mehr als 600 m und beispielsweise bis zu 800 m. Der Druck in dieser Tiefe reicht aus, Meerwasser selbsttätig durch die Osmosefiltermembranen zu drücken zur Filterung bzw. zur Reinigung, so dass es vor allem entsalzt wird. Somit wird keine Energie bzw. kein Aufwand für den Reinigungsvorgang an sich benötigt. Es muss lediglich noch das gereinigte Wasser nach oben gebracht werden zur weiteren sinnvollen Verwendung. It is envisaged that the apparatus for cleaning or desalination or filtration of seawater comprises osmotic filter means having osmotic filter membranes. The osmotic filter means have a filter input and a filter output, wherein at the filter inlet seawater flows, possibly by means of a coarse filter or the like. prepurified or prefiltered. The filter outlet is connected to a reservoir. The reservoir in turn is connected to a pump or has a connected pump, the pump is particularly advantageously arranged directly on the reservoir, ie at about the same depth and for example at most 1 m to 2 m away from it. The pump pumps filtered or purified water from the reservoir through an affiliated with her or outgoing line upwards. This line goes from the device or pump away in the direction of sea level, where the filtered or purified water is then supplied to a further use. The device is arranged at a depth of more than 500 m, advantageously more than 600 m and for example up to 800 m. The pressure at this depth is sufficient to press seawater automatically through the osmosis filter membranes for filtering or cleaning, so that it is mainly desalted. Thus, no energy or effort for the cleaning process is required per se. It only has to be brought up the purified water for further meaningful use.

Die genannte Leitung geht von der Vorrichtung bzw. von der Pumpe weg nach oben in Richtung Meeresspiegel, also dahin, wo das gereinigte Wasser benötigt wird. Hierfür gibt es dann im Rahmen der Erfindung weitere verschiedene Ausbildungsmöglichkeiten, welche nachfolgend noch im Einzelnen näher erläutert werden. The said line goes from the device or from the pump upwards towards the sea level, ie to where the purified water is needed. For this purpose, there are in the context of the invention further different training options, which will be explained in more detail below.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung fest am bzw. auf dem Meeresboden verankert, liegt oder steht also im Wesentlichen auf dem Boden auf und befindet sich auf dessen Tiefe. Hierzu muss eben ein Bereich des Meeresbodens ausgesucht werden, welcher eine entsprechend gewünschte Tiefe und Beschaffenheit aufweist. Diese Art der festen Anordnung am bzw. auf dem Meeresboden, unter Umständen auch als Verankerung, weist den Vorteil auf, dass sie relativ leicht positionsgenau zu erreichen ist. So können beispielsweise Steine oder sonstige Gewichte benutzt werden, um die Vorrichtung einfach am Meeresboden zu fixieren. Des Weiteren ist so ein guter und stabiler sowie lagegetreuer Abgangspunkt für die nach oben gehende Leitung möglich, so dass das gereinigte bzw. gefilterte Wasser gut nach oben gebracht werden kann über die erhebliche notwendige Leitungslänge hinweg. Bei einer festen Verankerung am Meeresboden kann die Vorrichtung auch auf einem wenige Meter hohen Gestell angeordnet sein. Auch dies wird noch als Anordnung direkt auf dem Meeresboden angesehen. According to a first embodiment of the invention, the device is firmly anchored on or on the seabed, so it lies or stands essentially on the ground and is at its depth. For this purpose, just an area of the seabed must be selected, which has a correspondingly desired depth and texture. This type of fixed arrangement on or on the seabed, under certain circumstances as anchoring, has the advantage that it is relatively easy to reach exact position. For example, stones or other weights can be used to easily fix the device to the seabed. Furthermore, such a good and stable as well as faithful departure point for the upward-going line is possible, so that the purified or filtered water can be brought up well over the considerable necessary cable length away. With a firm anchoring on the seabed, the device can also be arranged on a few meters high frame. This is still considered as an arrangement directly on the seabed.

In einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung kann die Vorrichtung zwar auch stetig auf einer gewissen Tiefe gehalten werden, aber dabei quasi frei schwimmend ausgebildet sein. Dies soll bedeuten, dass sie nicht direkt auf dem Meeresboden aufliegt, sondern mit Haltemitteln, welche vorteilhaft nach Art von Halteseilen ausgebildet sind, nach unten und/oder nach oben gehalten ist. Bei einer Halterung nach unten können die Haltemittel Seile oder Ketten sein, die am Meeresboden mit Gewichten fixiert sind. So ist es möglich, die Vorrichtung auch deutlich über dem Meeresboden anzuordnen, beispielsweise 10 m oder über 100 m, so dass vorhandene Meeresströmungen besser genutzt werden können zur Zuführung von frischem Meerwasser und mögliche, am Meeresgrund auftretende Effekte wie Bewuchs mit Algen odgl. geringer sind. Although in a second embodiment of the invention, the device can also be kept steadily at a certain depth, it can be designed to float freely. This is to mean that it does not rest directly on the seabed, but is held downwards and / or upwards with holding means, which are advantageously designed in the manner of tethers. With a bracket down, the retaining means can be ropes or chains that are fixed to the seabed with weights. So it is possible to arrange the device well above the seabed, for example, 10 m or 100 m, so that existing ocean currents can be better used for the supply of fresh seawater and possible, occurring on the seabed effects such as growth with algae or the like. are lower.

Bei der zweiten Ausgestaltung kann die Vorrichtung unter Umständen etwas hin und her schwingen bzw. sich bewegen. Hierbei ist es auch möglich, dass die Vorrichtung nicht nach unten befestigt ist oder nicht alleine nach unten, sondern auch nach oben. Dazu kann sie mit Halteseilen nach oben an einer Kopfstation nach Art einer schwimmenden Plattform angehängt sein, alternativ auch an einem Schiff. So ist jederzeit und relativ einfach eine Wartung der Vorrichtung möglich durch Heraufziehen. In the second embodiment, the device may under certain circumstances swing back and forth or move. It is also possible that the device is not fixed down or not alone down, but also upwards. For this purpose, it can be attached with tethers up to a head station in the manner of a floating platform, alternatively, on a ship. So anytime and relatively easy maintenance of the device is possible by pulling up.

Allgemein wird es als vorteilhaft angesehen, wenn vor einem Filtereingang zu den Osmosefiltermitteln ein Grobfilter angeordnet ist. So können organisches Material bzw. größere Bestandteile ausgefiltert werden. Ebenso kann so verhindert werden, dass Kleinlebewesen und Kleinstlebewesen in die Osmosefiltermittel geraten und diese beschädigen oder verstopfen. In general, it is considered advantageous if a coarse filter is arranged in front of a filter input to the osmotic filter means. Thus, organic material or larger components can be filtered out. It can also be prevented so that microbes and microorganisms get into the osmosis filter means and damage or clog them.

Es ist möglich, vor den Osmosefiltermitteln, insbesondere hinter dem genannten Grobfilter, eine Pumpe anzuordnen, insbesondere auch wenn gar kein solcher Grobfilter vorgesehen ist. Eine solche Pumpe sorgt für einen steten Wasserstrom zu den Osmosefiltermitteln und an den Osmosefiltermitteln vorbei, um Anreicherungseffekte zu verhindern, so dass stets sozusagen frisches Meerwasser an die Osmosefilter herangeführt wird.It is possible to arrange a pump in front of the osmosis filter means, in particular behind said coarse filter, in particular even if no such coarse filter is provided. Such a pump ensures a constant flow of water to the osmotic filter means and past the osmotic filter means in order to prevent accumulation effects, so that always fresh seawater is always brought to the osmosis filter.

Als hier genannte Pumpen, vor allem um das gefilterte Wasser nach oben zu Pumpen, eignen sich wegen der notwendigen Arbeitsdrücke bzw. Förderhöhen Kreiselpumpen. Für eine Pumpe vor den Osmosefiltermitteln kann auch eine normale Axialpumpe oder eine Impellerpumpe verwendet werden. Deren Leistung bzw. Arbeitsdruck muss nämlich nicht besonders hoch sein. As here mentioned pumps, especially to the filtered water up to pumps, are suitable because of the necessary working pressures and delivery heights centrifugal pumps. For a pump in front of the osmosis filter means, a normal axial pump or an impeller pump can also be used. Their performance or working pressure does not have to be very high.

Die Osmosefiltermittel mit den Osmosefiltermembranen können grundsätzlich auf verschiedene Art und Weise ausgebildet sein. Insbesondere können sie länglich und zylindrisch ausgebildet sein, vorteilhaft weitgehend rundzylindrisch. Die Osmosefiltermembranen sind in den Osmosefiltermitteln so angeordnet, dass sie eine möglichst große aktive Oberfläche aufweisen bzw. einen möglichst hohen Filterdurchsatz erreichen können. Dazu können die Osmosefiltermembranen beispielsweise gefaltet und/oder gerollt in einer Hülle angeordnet sein, so dass eben eine möglichst große Membranfläche zwischen Filtereingang und Filterausgang gegeben ist. Gleichzeitig sollten der Osmosefilter bzw. die Osmosefiltermittel reinigbar sein, um Ablagerungen bzw. Verschmutzung auch wieder entfernen zu können. Dies kann durch Rückspülen erfolgen. The osmotic filter means with the osmosis filter membranes can basically be formed in various ways. In particular, they may be elongated and cylindrical, advantageously largely round cylindrical. The osmosis filter membranes are arranged in the osmotic filter means so that they have the largest possible active surface or can achieve the highest possible filter throughput. For this purpose, the osmosis filter membranes can for example be folded and / or rolled arranged in a shell, so that just the largest possible membrane area between the filter inlet and filter outlet is given. At the same time, the osmosis filter or the osmosis filter means should be cleanable in order to be able to remove deposits or soiling again. This can be done by backwashing.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung können handelsübliche Osmosefiltermodule als Osmosefiltermittel eingesetzt werden. So bieten sich beispielsweise handelsübliche Osmosefiltermodule an, wie sie zur Anreicherung von Traubenmost mittels Umkehrosmose verwendet werden. Derartige Osmosefiltermodule haben einen Durchmesser von 10 cm bis 20 cm und eine Länge von etwa 1 m. Filtereingang und Filterausgang liegen an gegenüberliegenden Stirnseiten der Zylinderform. So kann auf bereits vorhandene und bewährte Osmosefiltermittel bzw. Osmosefiltermodule zurückgegriffen werden. Dies erhöht nach Möglichkeit die Zuverlässigkeit und senkt die Kosten. In one embodiment of the invention commercially available osmosis filter modules can be used as osmotic filter means. Thus, for example, commercially available osmosis filter modules are available, as they are used for the enrichment of grape must by means of reverse osmosis. Such Osmosefiltermodule have a diameter of 10 cm to 20 cm and a length of about 1 m. Filter input and filter output are on opposite ends of the cylinder shape. So can be used on existing and proven osmosis filter or osmosis filter modules. This increases reliability if possible and lowers costs.

Sind die Osmosefiltermittel allgemein als längliche und/oder zylindrische Osmosefiltermodule ausgebildet, so ist eine vorteilhafte Möglichkeit der Anordnung die, dass mehrere von ihnen als paralleles, bevorzugt miteinander verbundenes, Bündel zusammengefasst werden. Ihr jeweiliger Filterausgang kann mit einem vorteilhaft kurzen Leitungsabschnitt mit dem Vorratsbehälter verbunden sein. Vor den Filtereingängen ist vorteilhaft ein vorgenannter Grobfilter angeordnet, entweder pro Osmosefiltermodul ein solcher Grobfilter oder ein Grobfilter für mehrere Osmosefiltermodule zusammen. If the osmotic filter means are generally designed as elongate and / or cylindrical osmosis filter modules, an advantageous possibility of the arrangement is that several of them are combined as a parallel, preferably interconnected, bundle. Your respective filter output can be connected to the reservoir with an advantageously short line section. Before the filter inputs, an aforementioned coarse filter is advantageously arranged, either per osmosis filter module such a coarse filter or a coarse filter for several osmosis filter modules together.

Allgemein ist für die gesamte Vorrichtung, insbesondere für die Osmosefiltermittel und den Vorratsbehälter, zu beachten, dass diese in großer Tiefe mit entsprechendem Wasserdruck angeordnet sind und dort dauerhaft arbeiten sollen. Sie sind also entweder ausreichend druckstabil auszubilden, beispielsweise durch Herstellung mit großer Stabilität bzw. großen Wandstärken des entsprechenden Materials, vorteilhaft Stahl bzw. Edelstahl, evtl. aber auch Faserverbundmaterialien. Alternativ kann vorgesehen sein, dass sie weitgehend wassergefüllt sind und so dem hohen Wasserdruck Stand halten können. In general, it should be noted for the entire device, in particular for the osmosis filter means and the reservoir, that they are arranged at a great depth with corresponding water pressure and should work there permanently. They are therefore either sufficiently stable to pressure form, for example, by production with high stability or large wall thicknesses of the corresponding material, advantageously steel or stainless steel, but possibly also fiber composite materials. Alternatively, it can be provided that they are largely filled with water and can thus withstand the high water pressure.

In vorteilhafter Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Kopfstation an der Meeresoberfläche und/oder an Land auf, also besonders vorteilhaft in etwa auf Höhe des Meeresspiegels. In dieser Kopfstation kann nach oben gepumptes gefiltertes Wasser gesammelt werden. Des Weiteren ist es möglich, von der Kopfstation aus die Vorrichtung zu steuern und zu überwachen. Ebenso kann von dort eine Reparatur oder Wartung der Vorrichtung vorgenommen werden. Des Weiteren kann von der Kopfstation aus Energie, insbesondere Elektrizität, nach unten zu der Vorrichtung in der Tiefe abgehen bzw. mit Kabeln geleitet werden. Von der Kopfstation aus kann die Vorrichtung auch zur Reparatur, Wartung oder bei schwerwiegenden Beschädigungen nach oben gezogen werden, wenn sie entsprechend ausgebildet ist. Eine Kopfstation auf dem Meer kann eine Art schwimmende Plattform sein, alternativ ein Schiff, beispielsweise ein ausrangiertes Schiff wie ein Öltanker odgl.. Ist die Vorrichtung gemäß der eingangs genannten ersten Alternative so ausgebildet, dass sie auf dem Meeresboden aufsitzt, so kann die Kopfstation zwar in gerader Linie oberhalb der Vorrichtung angeordnet sein, wodurch sich eine Leitungslänge nach oben minimieren lässt. Sie kann aber auch versetzt oberhalb davon angeordnet sein, beispielsweise weiter in Richtung Land, um dann ein Weiterleiten des gereinigten Wassers zu vereinfachen. In an advantageous embodiment, the device has a head station on the sea surface and / or on land, so particularly advantageous at about the level of the sea level. In this head-end pumped up filtered water can be collected. Furthermore, it is possible to control and monitor the device from the headend. Likewise, a repair or maintenance of the device can be made from there. Furthermore, energy, in particular electricity, can be emitted from the head end down to the device in the depth or be conducted with cables. From the headend, the device can also be used for repair, maintenance or serious damage to the top be drawn if it is trained accordingly. A head station on the sea can be a kind of floating platform, alternatively a ship, for example a discarded ship such as an oil tanker or the like. If the device according to the above-mentioned first alternative is designed so that it rests on the seabed, the head station may indeed be arranged in a straight line above the device, whereby a line length can be minimized upwards. But it can also be arranged offset above it, for example, further towards land, in order then to facilitate a forwarding of the purified water.

Ist eine Kopfstation an Land angeordnet, so muss die vorgenannte Leitung, mit der das gereinigte Wasser nach oben gebracht wird, schrägt verlegt werden. Dabei kann eine Leitung entweder im Wesentlichen direkt auf dem Meeresboden liegen oder mit Bodenankern versehen sein kurz oberhalb des Meeresbodens laufen, so dass sie nicht vollständig oder weitgehend frei verläuft. Alternativ kann sie auch mit einem oder wenigen Schwimmkörpern zwischen Anfang und Ende gestützt werden, so dass sie bei einem weitgehend freien Verlauf nicht zu sehr durchhängt oder auf Zugspannung belastet ist. Da die Leitung zum einen gefiltertes Wasser enthält, welches üblicherweise leichter ist als das salzhaltige Meereswasser, und auch noch ihr Eigengewicht aufweist, wird sie unter Umständen nach oben gezogen bzw. aufschwimmen. Eine Abhilfemöglichkeit kann darin bestehen, dass die Leitung durch spezielle Ausbildung und/oder Materialzusätze schwerer gemacht wird, so dass sie im mit gefiltertem Wasser gefüllten Zustand in etwa im Meer schwebt. Alternativ kann sie durch diese Auftriebskraft daran befestigte schwere Teile wie Kabel, Leitungen odgl. besser tragen. If a head-end station is arranged on land, the above-mentioned pipe, with which the purified water is brought upwards, must be laid obliquely. In this case, a line can either lie substantially directly on the seabed or be provided with ground anchors run just above the seabed, so that it is not completely or largely free. Alternatively, it can be supported with one or a few floats between the beginning and end, so that it does not sag too much in a largely free course or is loaded on tensile stress. Because the line contains filtered water, which is usually lighter than the salty seawater, and still has its own weight, it may be pulled up or float up. A remedy may be that the line is made heavier by special training and / or material additives, so that it floats in the state filled with filtered water in the sea. Alternatively, it can by this buoyancy force attached heavy parts such as cables, lines or the like. wear better.

Die genannte Leitung kann einerseits ein starres Rohr sein. Dies bietet sich insbesondere bei einer Verlegung auf dem Meeresboden an sowie bei einem im Wesentlichen senkrechten Verlauf von der Filtervorrichtung nach oben zu einer genannten Kopfstation. Derartige stabile Rohre sind bekannt aus dem Bereich der Erdölförderung, welche auch in entsprechend vergleichbaren Tiefen erfolgt. Alternativ kann die Leitung flexibel sein, beispielsweise nach Art eines Schlauchs. Hier können übliche Schläuche mit hoher mechanischer Stabilität verwendet werden. The said line may on the one hand be a rigid tube. This is particularly useful when laying on the seabed and in a substantially vertical course of the filter device up to a said headend. Such stable tubes are known from the field of oil production, which also takes place in accordance with comparable depths. Alternatively, the line may be flexible, for example in the manner of a hose. Here conventional hoses with high mechanical stability can be used.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also quasi-kontinuierlich Meerwasser gereinigt und gereinigtes bzw. gefiltertes Wasser gewonnen, welches dann leicht in der Landwirtschaft verwendet werden kann oder nach einfacher Aufbereitung zu Trinkwasser für Menschen und/oder Tiere verwendet werden kann. Durch die Anordnung der Filtermittel im Wesentlichen stationär in der benötigten Tiefe, so dass der dort vorhandene Wasserdruck im Meer ausreicht, das Meerwasser durch die Osmosefiltermittel mit den Osmosefiltermembranen zu drücken zur Reinigung des Wassers, und vor allem durch das Anordnen einer Pumpe danach zum Hochpumpen des gereinigten Wassers, ist eben den quasi-stationäre und somit kontinuierliche Betrieb ermöglicht. Im Vergleich zur eingangs genannten DE 102012213214 A1 muss also nicht jedes Mal ein Behälter nach oben gezogen werden. Des Weiteren hat es sich im Rahmen der Erfindung als energetisch erheblich günstiger herausgestellt, wenn die Pumpe zur Förderung des gereinigten bzw. gefilterten Wassers nach oben unten an der Filtervorrichtung angeordnet ist und nicht oben bzw. auf Meereshöhe. Dies ist positiv für den Energieverbrauch. Thus, with the method according to the invention, seawater is quasi-continuously purified and purified or filtered water is recovered, which can then easily be used in agriculture or, after simple treatment, can be used to produce drinking water for humans and / or animals. Due to the arrangement of the filter means substantially stationary in the required depth, so that the existing water pressure in the sea is sufficient to press the seawater through the osmosis filter with the osmosis filter membranes for cleaning the water, and especially by arranging a pump then to pump up the purified water is just the quasi-stationary and thus continuous operation possible. Compared to the aforementioned DE 102012213214 A1 So not every time a container must be pulled up. Furthermore, it has been found in the context of the invention as energetically considerably cheaper, when the pump is arranged to promote the purified or filtered water up down the filter device and not at the top or at sea level. This is positive for the energy consumption.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.These and other features will become apparent from the claims but also from the description and drawings, wherein the individual features each alone or more in the form of sub-combinations in an embodiment of the invention and in other fields be realized and advantageous and protectable Represent embodiments for which protection is claimed here. The subdivision of the application into individual sections as well as intermediate headings does not restrict the general validity of the statements made thereunder.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:Embodiments of the invention are shown schematically in the drawings and are explained in more detail below. In the drawings show:

1 eine schematische Ansicht einer auf dem Meeresgrund montierten erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Leitung nach oben zu einer Kopfstation auf dem Wasser, 1 a schematic view of a device mounted on the seabed according to the invention with line up to a head-end station on the water,

2 eine schematische Funktionsansicht eines Teils der Vorrichtung aus 1 mit Grobfilter und Osmosefiltermitteln, 2 a schematic functional view of a part of the device 1 with coarse filter and osmosis filter means,

3 eine schematische Seitenansicht der Anordnung aus 2 und 3 a schematic side view of the arrangement 2 and

4 eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die frei im Meer an einer Kopfstation hängt. 4 an alternative embodiment of a device according to the invention, which hangs freely in the sea at a head station.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

In der 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 11 dargestellt, die auf dem Meeresboden 10 aufgestellt bzw. verankert ist, und zwar in einer eingangs genannten Tiefe, hier beispielsweise ca. 800 m, es könnten aber auch 500 m oder 600 m sein. Dies hängt eben davon ab, ab welcher Tiefe die verwendeten Osmosefiltermembranen selbsttätig das Meerwasser filtern. Es ist auch allgemein möglich, die Vorrichtung in einer Tiefe anzubringen, bei der die Osmosefiltermembranen das Meerwasser noch nicht selbsttätig filtern, sondern eine extra hierfür vorgesehene oder auch ansonsten vorhandene Pumpe die Druckdifferenz aufbringt. Die Vorrichtung 11 weist einen Eingang 13 auf, durch den Meerwasser mittels einer Eingangspumpe 14 an einen Grobfilter 16 gepumpt wird. Entweder kann die Eingangspumpe 14 in einer Art geschlossenen Leitung das Meerwasser an den Grobfilter 16 bzw. durch ihn hindurch pumpen. Alternativ kann sie eine leichte Strömung vor dem Grobfilter 16 erzeugen, so dass stets frisches Meerwasser herangeführt wird. Der Grobfilter dient, wie eingangs erläutert, dazu, größere störende Partikel oder Verschmutzungen auszufiltern. In the 1 is a device according to the invention 11 pictured on the seabed 10 erected or anchored, in an aforementioned depth, here for example about 800 m, but it could also be 500 m or 600 m. This depends on the depth at which used osmosis filter membranes automatically filter the seawater. It is also generally possible to mount the device at a depth at which the osmosis filter membranes do not yet filter the seawater automatically, but rather an extra pump provided for this or otherwise present the pressure difference. The device 11 has an entrance 13 on, through the seawater by means of an inlet pump 14 to a coarse filter 16 is pumped. Either the input pump can 14 in a kind of closed line, the seawater to the coarse filter 16 or pump through it. Alternatively, it may have a slight flow in front of the coarse filter 16 generate, so that always fresh seawater is introduced. The coarse filter is used, as explained above, to filter out larger interfering particles or contaminants.

Hinter dem Grobfilter 16 sind Osmosefiltermittel 18 angeordnet, hier schematisch dargestellt durch einen Kasten. Zwischen den beiden kann auch eine Pumpe oder eine sonstige Einrichtung vorgesehen sein, um an einem Filtereingang der Osmosefiltermittel 18 eine gewisse Strömung zu erzeugen, so dass stets frisches Wasser herangeführt wird und solches mit einer erhöhten Salzkonzentration abgeführt wird. Behind the coarse filter 16 are osmotic filter agents 18 arranged here schematically represented by a box. Between the two, a pump or other means may be provided to at a filter inlet of the osmosis filter means 18 to generate a certain flow, so that always fresh water is introduced and such is removed with an increased salt concentration.

Hinter den Osmosefiltermitteln 18, aus denen gereinigtes bzw. entsalztes Wasser austritt, bzw. an einem Filterausgang kann eine Pumpe 20 vorgesehen sein, dies muss aber nicht sein. Die Pumpe 20 kann das entsalzte bzw. gereinigte Wasser in einen Vorratsbehälter 22 fördern. Dessen Größe kann variieren, wenn aber das entsalzte bzw. gereinigte Wasser relativ schnell nach oben gefördert werden soll, braucht er nicht sehr groß zu sein. Behind the osmosis filter means 18 from which purified or desalinated water exits, or at a filter outlet, a pump 20 be provided, but this does not have to be. The pump 20 can the desalted or purified water in a reservoir 22 promote. Whose size may vary, but if the desalinated or purified water is to be promoted relatively quickly upwards, it does not need to be very large.

Sehr nahe am Vorratsbehälter 22 ist eine Förderpumpe 25 vorgesehen, die als eingangs genannte Hochdruckpumpe ausgebildet ist. Sie dient dazu, durch eine davon abgehende Steigleitung 28 das gereinigte bzw. entsalzte Wasser nach oben zu pumpen. Die Steigleitung 28 geht im Wesentlichen senkrecht nach oben zu einer Kopfstation 30, die hier eine Art schwimmende Plattform an der Meeresoberfläche 9 ist. Die Kopfstation kann wiederum einen Frischwassertank 32 mit Ventil 33 aufweisen. Hier kann das gereinigte und nach oben geförderte Wasser aufbewahrt werden und an Land oder zu einer weiteren Verwendung transportiert werden, beispielsweise mittels einer weiteren Leitung oder mittels Tankern odgl.. Die Kopfstation 30 kann entweder durch die Steigleitung 28 alleine an Ort und Stelle gehalten. Alternativ ist sie zusätzlich vertäut oder kann durch Maschinenkraft ihre Position halten wie benötigt. Very close to the storage tank 22 is a feed pump 25 provided, which is designed as a high-pressure pump mentioned above. It serves to pass through an ascending riser 28 pump the cleaned or desalinated water upwards. The riser 28 goes essentially vertically upwards to a headend 30 Here is a kind of floating platform on the sea surface 9 is. The head station can turn a fresh water tank 32 with valve 33 exhibit. Here, the purified and upwardly promoted water can be stored and transported on land or for further use, for example by means of another line or by tankers or the like. The head station 30 can either through the riser 28 alone held in place. Alternatively, it is additionally moored or can hold its position by machine power as needed.

Die Steigleitung 28 kann, wie eingangs erläutert, entweder starr sein und ein Rohr sein aus beispielsweise Metall mit ausreichender Stabilität. Alternativ kann sie ein flexibler Schlauch sein, so dass sie bei Wasserdruck abhängig vom Füllstand mit Wasser ihre Form anpassen kann. An der Steigleitung 28 können Steuer- und Versorgungsleitungen, insbesondere Stromkabel, nach unten zu der Vorrichtung 11 gehen, insbesondere zu den Pumpen 14, 20 und 25. The riser 28 can, as explained above, either be rigid and be a tube of, for example, metal with sufficient stability. Alternatively, it can be a flexible hose so that it can adapt its shape to water pressure, depending on the level of water. At the riser 28 can control and supply lines, especially power cables, down to the device 11 go, especially to the pumps 14 . 20 and 25 ,

Die Verankerung der Vorrichtung 11 am Meeresboden 10 kann entweder dauerhaft sein. Alternativ kann die gesamte Vorrichtung 11 an einem Gestell montiert sein, welches durch Ballastgewichte, Anker odgl. am Meeresboden 10 gehalten wird. So kann die Vorrichtung 11 grundsätzlich auch nach oben gezogen werden zu Wartungs- und/oder Reparaturzwecken. The anchoring of the device 11 on the seabed 10 can be either permanent. Alternatively, the entire device 11 be mounted on a frame, which by ballast weights, anchor or the like. on the seabed 10 is held. So can the device 11 basically also be pulled up for maintenance and / or repair purposes.

In der 2 sind weitere Details der Vorrichtung 11 schematisch dargestellt. Hier ist eine alternative Anordnung der Eingangspumpe 14' dargestellt, und zwar hinter Eingang 13 und Grobfilter 16. Die Eingangspumpe 14' verteilt das Wasser auf einen Zuführzweig 17, der an mehrere Osmosefiltermittel 18 nach Art von Osmosefiltermodulen geht. Dies können eingangs genannte Osmosefiltermodule sein, Von den Osmosefiltermitteln 18 führt dann wieder ein Abführzweig 19 als Süßwasserabzug fort, der in der Seitendarstellung der 3 besser zu erkennen ist. Der Abführzweig 19 geht zu einem Vorratsbehälter 22, wobei die vorgenannte Pumpe 20 hier unterstützend wirkt. In the 2 are more details of the device 11 shown schematically. Here is an alternative arrangement of the input pump 14 ' shown, behind the entrance 13 and coarse filters 16 , The input pump 14 ' distribute the water to a feeder branch 17 which involves multiple osmotic filter agents 18 goes in the way of osmosis filter modules. These may be the initially mentioned osmosis filter modules, of the osmotic filter means 18 then leads again a laxative branch 19 as a fresh water departure, which in the page presentation of the 3 is better to recognize. The laxative branch 19 goes to a storage container 22 , wherein the aforementioned pump 20 here supportive acts.

Nahe am Vorratsbehälter 22, unter Umständen direkt daran anmontiert, ist die Förderpumpe 25 als Hochdruckpumpe samt Steigleitung 28 vorgesehen. Close to the reservoir 22 , possibly mounted directly on it, is the feed pump 25 as a high pressure pump with riser 28 intended.

Zu den Osmosefiltermitteln 18 ist zu bemerken, dass sie die äußere Form von länglichen runden Zylindern haben können, beispielsweise mit 10 cm Durchmesser und 1 m Länge. Sie weisen einen stabilen Mantel auf, in dem eine Osmosefiltermembran untergebracht ist, vorteilhaft in eingerollter Form. Wenn beim Aufbau der Vorrichtung 11 bzw. vor allem beim Absenken jegliche Luft aus den Osmosefiltermitteln bzw. den Hüllen entfernt werden kann, entweder durch Zusammendrücken oder durch Auffüllen mit Wasser, beispielsweise Süßwasser, brauchen die Hüllen nicht so stark ausgebildet zu sein, um dem hohen Wasserdruck Stand zu halten. Dann können entweder dünnere Mäntel verwendet werden, unter Umständen auch flexible Mäntel. Sie sollten aber auf alle Fälle salzwasserbeständig sein. To the osmosis filter means 18 It should be noted that they may have the outer shape of elongated round cylinders, for example 10 cm in diameter and 1 m in length. They have a stable shell, in which an osmosis filter membrane is housed, advantageously in rolled-up form. When building the device 11 or especially when lowering any air from the osmosis filter means or the cases can be removed, either by squeezing or by filling with water, such as fresh water, the cases need not be so strong designed to withstand the high water pressure. Then either thinner coats can be used, sometimes flexible coats. But you should be resistant to salt water in any case.

Die Förderpumpe 25 kann permanent arbeiten oder auch zyklisch. Bei permanentem Betrieb kann ein relativ kleiner Vorratsbehälter 22 ausreichen. Des Weiteren ist dann der Betrieb der Förderpumpe 25 auch an die an sich permanent ablaufende Filterung bzw. Süßwassergewinnung angepasst. Unter Umständen kann vorgesehen sein, dass nicht nur eine einzige Förderpumpe 25 unten an der Vorrichtung 11 bzw. am Vorratsbehälter 22 vorgesehen ist, sondern entlang der Steigleitung 28 nach oben zur Kopfstation 30 noch mindestens eine weitere Förderpumpe. Dann kann unter Umständen eine effizientere Förderung erreicht werden. The pump 25 can work permanently or cyclically. In permanent operation, a relatively small reservoir 22 suffice. Furthermore, then the operation of the feed pump 25 also adapted to the permanently running filtering or fresh water production. Under certain circumstances, it may be provided that not only a single feed pump 25 at the bottom of the device 11 or at the storage container 22 is provided, but along the riser 28 up to the head station 30 at least one more pump. Then, under certain circumstances, a more efficient promotion can be achieved.

In der 4 ist eine alternative Ausgestaltung einer Vorrichtung 111 dargestellt mit als Kasten dargestellten Osmosefiltermitteln 118 samt Eingang 113, Grobfilter 116, Vorratsbehälter 122 und Förderpumpe 125. Die Vorrichtung 111 hängt an einem Führungsseil 135, das an einer schwimmenden Kopfstation 130 angehängt ist. Ein unten hängendes Stabilisierungsgewicht 136 stabilisiert die Position, wobei hier zusätzlich noch eine Verankerung am Meeresboden vorgesehen sein kann, wenn dieser nicht allzu tief darunter liegt. An der Kopfstation 130 ist wiederum ein Frischwassertank 132 vorgesehen, von dem aus das gefilterte Wasser dann entnommen werden kann zur weiteren Verwendung. Die Vorrichtung 111 hängt in etwa 800 m Tiefe. In the 4 is an alternative embodiment of a device 111 shown with osmotic filter means shown as a box 118 including entrance 113 , Coarse filter 116 , Storage container 122 and delivery pump 125 , The device 111 hangs on a guide rope 135 At a floating head-end 130 is attached. A stabilizing weight hanging down 136 stabilizes the position, whereby here additionally an anchoring can be provided at the sea bottom, if this is not too low underneath. At the headend 130 is again a fresh water tank 132 provided, from which the filtered water can then be removed for further use. The device 111 hangs in about 800 m depth.

Im Betrieb der Vorrichtung 11 sollte zur Reinigung der Osmosefiltermittel 18 in bestimmten Intervallen, alternativ bei einer gemessenen bestimmten Druckdifferenz, die ein Zusetzen der Filtermittel anzeigt, eine Reinigung vorgenommen werden. Vorteilhaft erfolgt dies durch Rückspülen der Filtermittel. Dazu kann die Pumpe 20 entsprechend 1 verwendet werden. Zum Rückspülen kann über eine mittels eines Ventils verschließbare Meerwassereinspeisung auch Meerwasser verwendet werden um Frischwasser zu sparen. In operation of the device 11 should be used to clean the osmotic filter 18 at certain intervals, alternatively at a measured particular pressure difference indicative of clogging of the filter media, a cleaning is performed. This is advantageously done by backwashing the filter media. This can be done by the pump 20 corresponding 1 be used. For backwashing, seawater can also be used to save fresh water via a seawater feed that can be closed by means of a valve.

Für eine leistungsfähige Produktion von Frischwasser bzw. Reinigung oder Filterung von Meerwasser kann eine Vielzahl von Osmosefiltermitteln vorgesehen sein, beispielweise bis zu 200 oder 300 Stück pro Vorrichtung. Diese können problemlos auf geeignete Art und Weise zusammengeschaltet werden. Ebenso können mehrere Vorrichtungen zusammengeschaltet oder zusammen verwendet werden, beispielsweise alle an einer einzigen Kopfstation.For a powerful production of fresh water or purification or filtration of seawater, a variety of osmotic filter means may be provided, for example up to 200 or 300 pieces per device. These can easily be interconnected in a suitable manner. Similarly, multiple devices may be interconnected or used together, for example, all at a single headend.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012213214 A1 [0002, 0020]

Claims

Device for cleaning seawater, wherein The device comprises osmotic filter means with a filter inlet and with a filter outlet, The osmosis filter means comprise osmosis filter membranes, The device has a reservoir, The osmosis filter means are connected to the reservoir, - The reservoir is connected to a pump which is arranged in particular directly on the reservoir to pump filtered water from the reservoir through a line connected to the pump, The device is arranged at a depth of more than 500 meters, - The line goes away from the device or from the pump upwards towards the sea level.

Apparatus according to claim 1, characterized in that it is firmly anchored to the seabed.

Apparatus according to claim 1, characterized in that it floats freely in the intended depth, being held with holding means, in particular tethers, down and / or upwards.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a coarse filter is disposed in front of a filter inlet to the osmosis filter means for filtering organic material or larger components, wherein preferably a pump is provided behind the coarse filter and before the osmosis filter means for a steady flow of water to the Osmosis filter media over to prevent enrichment effects.

Device according to one of the preceding claims, characterized by a plurality of osmosis filter means, which are arranged parallel to each other, preferably also directly next to each other, or which are arranged for a parallel flow of water towards the reservoir.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that by means of a pump in front of the osmosis filter means or in front of a coarse filter according to claim 4, a water flow is generated in the sea water to always have fresh seawater at the filter entrances.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the osmotic filter means are elongated and cylindrical, in particular substantially circular cylindrical, preferably commercial osmosis filter modules are installed as osmosis filter means, in particular commercial osmosis filter modules for enrichment of grape must by means of reverse osmosis.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a sea-surface and / or land-based head-end to collect upwardly pumped filtered water and / or to control and monitor the device and / or for maintenance or repair the device.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the line is flexible upwards, in particular designed as a hose.

A method of purifying seawater using a device according to any one of the preceding claims, wherein preferably the process is carried out continuously for a continuous stream of purified seawater.