DE10336755B4 - Apparatus and method for carbonating drinking water - Google Patents

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Abstract

Verwendung einer Vorrichtung mit mindestens einem Membrankontaktor (5) mit mindestens einem Wasserzulauf (32), mindestens einem Einlass (37) für CO2, mindestens einem Auslass (41) für angereichertes Wasser, mindestens einem Rücklauf (12) von einem Wasserauslass zu einem Wasserzulauf, und mindestens einer Membran, auf deren Feedseite CO2 und auf deren Permeatseite das anzureichernde Wasser geführt wird, zur Karbonisierung von Trinkwasser.Use of a device with at least one membrane contactor (5) with at least one water inlet (32), at least one inlet (37) for CO2, at least one outlet (41) for enriched water, at least one return (12) from a water outlet to a water inlet, and at least one membrane, on the feed side of CO2 and on the permeate side of which the water to be enriched is led, for the carbonation of drinking water.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Karbonisierung von Trinkwasser.The invention relates to an apparatus and a method for the carbonation of drinking water.

Unter Karbonisierung von Trinkwasser wird hier und im folgenden sein Anreichern mit CO2 verstanden.Carbonation of drinking water is here and hereafter understood to mean enrichment with CO 2 .

Es sind eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen zur Karbonisierung von Trinkwasser bekannt. Dabei wird das Wasser in aller Regel gekühlt karbonisiert, da die Löslichkeit von CO2 bei niedrigeren Temperaturen steigt.A variety of methods and apparatus for carbonation of drinking water are known. As a rule, the water is carbonated by cooling, since the solubility of CO 2 increases at lower temperatures.

Aus der WO 94/05407 A1 ist eine Vorrichtung zum Bereiten und Ausgeben von Erfrischungsgetränken bekannt, bei der Trinkwasser in einen mit CO2 gefluteten Behälter gefördert wird. Von dem über dem Trinkwasser befindlichen Gaspolster wird dann CO2 über eine Umwälzpumpe abgesaugt und in das Wasser eingemischt. Der Behälter wird von außen über eine durch Kühlschlangen erzeugte Eisschicht gekühlt, um die Temperatur des Trinkwassers niedrig zu halten. Ein offensichtlicher Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß der gerätetechnische Aufwand hoch und somit teuer ist, so daß sie für den Einsatz im Haushalt nicht geeignet ist.From the WO 94/05407 A1 a device is known for preparing and dispensing soft drinks, in which drinking water is conveyed into a container flooded with CO 2 . From the over the drinking water gas cushion CO 2 is then sucked off via a circulation pump and mixed into the water. The container is cooled from the outside via an ice layer produced by cooling coils in order to keep the temperature of the drinking water low. An obvious disadvantage of this device is that the equipment expense is high and therefore expensive, so that it is not suitable for use in the home.

Demgegenüber wird der CO2-Eintrag bei für den Haushalt geeigneten, allgemein bekannten Lanzenkarbonisierungsgeräten dadurch bewerkstelligt, daß das CO2 über die Lanze unter Druck in einen das Trinkwasser enthaltenden Behälter, in der Regel eine Flasche, injiziert wird. Die Handhabung solcher Geräte ist jedoch insofern relativ umständlich, als das Trinkwasser in speziellen Behältern zu karbonisieren ist, wobei das Trinkwasser zuvor separat gekühlt werden muß, insbesondere wenn es mit größeren Mengen CO2 angereichert werden soll.In contrast, the CO 2 entry in suitable for household, well-known Lanzenkarbonisierungsgeräten accomplished by the CO 2 is injected via the lance under pressure in a container containing the drinking water, usually a bottle. The handling of such devices is, however, relatively cumbersome in that the drinking water is to be carbonized in special containers, the drinking water must be previously cooled separately, especially if it is to be enriched with larger amounts of CO 2 .

Aus der DE 196 14 754 C1 ist ein ebenfalls nach dem Injektorprinzip arbeitendes, von der Anmelderin entwickeltes Verfahren nebst Vorrichtung zum kontinuierlichen Kühlen und Karbonisieren von Trinkwasser bekannt, das dem Verbraucher ein bedienungsfreundliches, becherweises Zapfen von gekühltem, CO2-haltigen Trinkwasser ermöglicht und aufgrund seiner Bauform im Haushalt verwendbar ist. Hierzu wird aus dem Leitungsnetz entnommenes Trinkwasser im Durchlaufverfahren in einer Kühlanlage gekühlt, in einer der Kühlanlage nachgeschalteten Karbonisierungsstrecke mit CO2 angereichert und über eine Zapfstelle eines Zapfstrangs, in den die Karbonisierungsstrecke übergeht, entnommen, wobei die Zapfstelle am Ende des Zapfstrangs eine drucksteuernde Funktion hat. Um den CO2-Eintrag zu verbessern, wird das Trinkwasser der Karbonisierungsstrecke über eine Pumpe mit erhöhtem Druck zugeführt. Die gute Funktionalitat wird durch einen technischen Aufwand erreicht, den es zu verringern gilt.From the DE 196 14 754 C1 is also working on the principle injector, developed by the applicant process in addition to apparatus for continuous cooling and carbonation of drinking water known to allow the consumer an easy to use, mug-wise cones of cooled, CO 2 -containing drinking water and is suitable due to its design in the home. For this purpose, drinking water extracted from the mains network is cooled in a continuous flow system, enriched with CO 2 in a cooling system connected downstream of the cooling system and withdrawn via a tapping point of a dispensing line, into which the carbonation section passes, wherein the dispensing point has a pressure-controlling function at the end of the dispensing line , In order to improve the CO 2 input, the drinking water is fed to the carbonation section via a pump with increased pressure. The good functionality is achieved by a technical effort that needs to be reduced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der bei Beibehaltung der sonstigen Vorteile der zuvor erörterten Vorrichtung eine kontinuierliche Anreicherung von Wasser mit Gas, insbesondere eine Karbonisierung, mit geringem technischen Aufwand möglich ist.The invention has for its object to provide a device of the type mentioned, with the retention of the other advantages of the previously discussed device continuous enrichment of water with gas, in particular a carbonization, with little technical effort is possible.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 21.This object is achieved with a device having the features of claim 1 and a method having the features of claim 21.

Es wurde überraschend festgestellt, daß Membranen, insbesondere semipermeable Membranen, die in der Regel in Membrantrennverfahren wie der Ultrafiltration, der Umkehrosmose oder der Dialyse verwendet werden, hervorragend auch zur Karbonisierung von Trinkwasser einsetzbar sind. Erfindungsgemäß dient die Membran als Kontaktfläche, wobei die treibenden Kräfte zum Stofftransport des Gases durch die Membran entweder ein unterschiedlicher Druck zu beiden Seiten der Membran oder aber der Unterschied in der Gaskonzentration auf beiden Seiten sein können. Auf diese Weise wird ein optimaler Eintrag von CO2 in das Wasser ermöglicht.It has surprisingly been found that membranes, in particular semipermeable membranes, which are generally used in membrane separation processes such as ultrafiltration, reverse osmosis or dialysis, are also outstandingly suitable for the carbonation of drinking water. According to the invention, the membrane serves as a contact surface, wherein the driving forces for mass transfer of the gas through the membrane either a different pressure on both sides of the membrane or the difference in the gas concentration may be on both sides. In this way, an optimal entry of CO 2 in the water is made possible.

Unter Permeatseite der Membran wird hier und im folgenden immer die Seite verstanden, auf der das anzureichernde Wasser geführt wird, und unter Feedseite immer die Seite, auf der das Gas geführt wird, und zwar unabhängig von den Durchlässigkeitseigenschaften der Membran.The term permeate side of the membrane is understood here and below to mean always the side on which the water to be enriched is passed, and below the feed side always the side on which the gas is guided, irrespective of the permeability properties of the membrane.

Die Verwendung einer Membran bietet eine Vielzahl von Vorteilen. Zum einen kann zur Gasanreicherung auf Pumpen oder sonstige motorische Apparate verzichtet werden. Es wurde festgestellt, daß im Gegensatz zu der vorerwähnten, von der Anmelderin zuvor entwickelten Karbonisierungsvorrichtung auf einen Wasserdruck, der größer als der über das Wasserleitungsnetz zur Verfügung gestellte ist, verzichtet werden kann, so daß auch eine vormals benötigte Pumpe entfallen kann. Hieraus ergibt sich zum einen eine wesentliche Vereinfachung des apparatetechnischen Aufbaus, zum anderen eine erhebliche Energieersparnis im Betrieb der Vorrichtung, des weiteren eine wesentlich erhöhte Betriebs- und Ausfallsicherheit ebenso wie eine Vereinfachung der Wartung. Schließlich ist die Geräuschentwicklung während des Betriebs der Vorrichtung gegenüber vorbekannten Geräten erheblich geringer.The use of a membrane offers a multitude of advantages. On the one hand, it is possible to dispense with pumps or other motor apparatus for gas enrichment. It has been found that in contrast to the aforementioned, previously developed by the applicant Karbonisierungsvorrichtung to a water pressure that is greater than the Asked about the water supply network, can be dispensed with, so that even a previously required pump can be omitted. This results in a significant simplification of the apparatus engineering, on the other hand, a significant energy savings in the operation of the device, further a much increased operational and reliability as well as a simplification of maintenance. Finally, the noise during operation of the device over prior art devices is considerably lower.

Der Aufbau der Membran im Membrankontaktor kann auf verschiedene Weise erfolgen, wobei darauf zu achten ist, daß für eine gewünschte Entnahmemenge von mit Gas angereichertem Wasser die als Kontaktfläche zur Verfügung stehende Fläche der Membran ausreichend groß ist. So kommen beispielsweise Plattenmembranen, insbesondere in mehrschichtiger Ausführung, bei der eine Vielzahl von nebeneinander liegenden, zueinander parallel geschalteten Feedseiten und Permeatseiten durch Membranscheiben voneinander getrennt sind, in Betracht.The structure of the membrane in the membrane contactor can be done in various ways, it being important to ensure that for a desired removal amount of gas-enriched water available as the contact surface Surface of the membrane is sufficiently large. Thus, for example, plate membranes, in particular in a multilayer design, in which a plurality of juxtaposed, mutually parallel feed sides and permeate sides are separated by membrane discs come into consideration.

Bevorzugt wird der Membrankontaktor mit einer Vielzahl von parallel geschalteten Hohlleitern ausgeführt, wobei innerhalb der Hohlleiter wahlweise die Feedseite und außerhalb der Hohlleiter die Permeatseite ist oder umgekehrt. Gegenüber der Verwendung von Modulen mit mehreren Plattenmembranen besteht hier der konstruktive Vorteil, daß lediglich die Ein- und Auslässe der Hohlleiter parallel geschaltet werden müssen, während der die Hohlleiter umgebende Raum im Membrankontaktor nur einen Ein- und Auslaß benötigt.Preferably, the membrane contactor is designed with a multiplicity of waveguides connected in parallel, wherein inside the waveguide optionally the feed side and outside the waveguide is the permeate side or vice versa. Compared to the use of modules with multiple plate membranes here is the constructive advantage that only the inputs and outlets of the waveguide must be connected in parallel, while the space surrounding the waveguide in the membrane contactor requires only one inlet and outlet.

Zwischen dem Wasserauslaß eines Membrankontaktors und seinem Wasserzulauf ist ein Rücklauf vorgesehen, so daß zumindest ein Teil des angereicherten Wassers den Anreicherungsprozeß im Membrankontaktor erneut durchlaufen kann, so daß im Ergebnis die Konzentration des Gases im anzureichernden Wasser insgesamt erhöht wird.A return is provided between the water outlet of a membrane contactor and its water inlet, so that at least a portion of the enriched water can pass through the enrichment process in the membrane contactor again, so that as a result the concentration of the gas in the water to be enriched is increased overall.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Hohlleiter innerhalb des Membrankontaktors über jeweils ein Sammelanschlußstück mit dem Wasserzulauf und mit dem Wasserauslaß verbunden. Der verbleibende Raum im Membrankontaktor kann dann über den Gaseinlaß mit CO2 beaufschlagt werden. Durch die gezielte Strömungsführung des Wassers durch den Membrankontaktor und seine geometrische Auslegung kann sichergestellt werden, daß am Wasserauslaß die CO2-Konzentration der gewünschten Konzentration gleichbleibend entspricht.In a preferred embodiment, the waveguides are connected within the membrane contactor via a respective collecting connection piece with the water inlet and with the water outlet. The remaining space in the membrane contactor can then be acted upon via the gas inlet with CO 2 . By the targeted flow of water through the membrane contactor and its geometric design can be ensured that at the water outlet, the CO 2 concentration of the desired concentration is consistent.

Bei dieser Ausführungsform ist es von erheblichem Vorteil, wenn die Hohlleiter einen mittleren Durchmesser von weniger als 300 μm, insbesondere von weniger als 250 μm, aufweisen. Bereits aufgrund des geringen zur Verfügung stehenden Raumes kann die Bildung selbst kleinster makroskopischer Gasblasen im Hohlleiter im Wesentlichen unterbunden werden. Dies spielt insbesondere eine Rolle für den Zeitraum, in dem das Wasser in den Hohlleitern nicht fließt, sondern steht, beispielsweise für den Fall, daß kein angereichertes Wasser am Auslaß des Membrankontaktors abgenommen wird. Gleichzeitig kommt der Gastransport über die Membran bei Stillstand des Wassers sehr schnell zum Erliegen, da die Löslichkeitsgrenze des im Hohlleiter stehenden Wassers schnell erreicht ist.In this embodiment, it is of considerable advantage if the waveguides have an average diameter of less than 300 μm, in particular less than 250 μm. Already due to the small available space, the formation of even the smallest macroscopic gas bubbles in the waveguide can be substantially prevented. This particularly plays a role for the period in which the water in the waveguides does not flow, but stands, for example, in the event that no enriched water is removed at the outlet of the membrane contactor. At the same time the gas transport over the membrane at standstill of the water comes very quickly to a standstill, since the solubility limit of standing in the waveguide water is reached quickly.

Neben der Möglichkeit, aufgrund geometrischer Verhältnisse eine Bildung von makroskopischen Gasblasen im aufzubereitenden Wasser zu verhindern, können makroskopische Gasblasen auch dadurch verhindert werden, daß auf der Feedseite ein gegenüber der Permeatseite niedrigerer Gasdruck herrscht. Darüber hinaus ist es auch möglich, daß sich an der Membran bildende Gasblasen bei geeigneter Strömungsgeschwindigkeit frühzeitig abreißen, so daß auch durch die Wahl einer geeigneten Strömungsgeschwindigkeit die sich bildenden Gasblasen vergleichsweise klein bleiben.In addition to the possibility of preventing macroscopic gas bubbles forming in the water to be treated due to geometric conditions, macroscopic gas bubbles can also be prevented by having a lower gas pressure on the feed side than the permeate side. Moreover, it is also possible that demolish at the membrane forming gas bubbles early at a suitable flow rate, so that even by choosing a suitable flow rate, the forming gas bubbles remain relatively small.

Insbesondere bei der Verwendung von Hohlleitern mit sehr geringem Durchmesser ist es von Vorteil, wenn mehr als 5.000, insbesondere mehr als 10.000 Hohlleiter vorgesehen sind, um einen ausreichenden Wasserdurchsatz für die jeweilige Anwendung sicherzustellen.In particular, when using waveguides with a very small diameter, it is advantageous if more than 5,000, in particular more than 10,000 waveguides are provided to ensure a sufficient flow of water for each application.

Eine Länge der dünnen Hohlleiter bis 350 mm, insbesondere eine Länge von in etwa 300 mm, hat sich insofern als vorteilhaft herausgestellt, als der Strömungswiderstand für das durchströmende Wasser in jedem Fall ausreichend gering ist.A length of the thin waveguides up to 350 mm, in particular a length of about 300 mm, has proven to be advantageous in that the flow resistance for the water flowing through is sufficiently low in each case.

Als Hohlleiter kommen in weiterer bevorzugter Ausführung insbesondere solche in Betracht, die aus Polyamid, insbesondere Polyarylethersulfone hergestellt sind. Auch sind Membranen aus Polypropylen bevorzugt verwendbar. Andere verwendbare Membranwerkstoffe sind beispielsweise Zellulose oder Zelluloseacetat. Gerade für die Trinkwasseraufbereitung sollten die Werkstoffe hygienisch praxisoptimal sein, d. h. insbesondere die für ihren Einsatzbereich notwendigen Kriterien hinsichtlich Hygiene, mikrobiologischer Beeinträchtigung und Langzeitstabilität erfüllen.Suitable waveguides in a further preferred embodiment are, in particular, those which are produced from polyamide, in particular polyaryl ether sulfones. Also, membranes made of polypropylene are preferably usable. Other usable membrane materials are, for example, cellulose or cellulose acetate. Especially for drinking water treatment, the materials should be hygienically practical, d. H. meet in particular the necessary criteria for their application in terms of hygiene, microbiological impairment and long-term stability.

Grundsätzlich kann es von Vorteil sein, wenn die Membran auf der Permeatseite hydrophob ist. In diesem Fall ist es möglich, auf der Feedseite den Druck auf einen Wert unterhalb des Drucks auf der Permeatseite abzusenken.In principle, it may be advantageous if the membrane on the permeate side is hydrophobic. In this case, it is possible to lower the pressure on the feed side to a value below the pressure on the permeate side.

Alternativ oder in Ergänzung zu im Membrankontaktor verwendeten semipermeablen Membranen können auch poröse technische Membranen verwendet werden, sofern sie einen geeigneten Durchflußwiderstand für das durch die Membran zu transportierende CO2 haben, wobei dann im Betrieb auf der Feedseite gegenüber der Permeatseite ein Überdruck herrschen muß.Alternatively or in addition to semipermeable membranes used in the membrane contactor, porous technical membranes can also be used, provided that they have a suitable flow resistance for the CO 2 to be transported through the membrane, in which case overpressure must prevail in operation on the feed side relative to the permeate side.

Die Vorrichtung kann mindestens eine Kühleinheit aufweisen, die dem Membrankontaktor zwar nachgeschaltet sein kann, diesem bevorzugt aber vorgeschaltet ist, da bei gekühltem Wasser die Löslichkeit von CO2 wesentlich erhöht ist. Anstatt oder in Ergänzung zu einer dem Membrankontaktor vorgeschalteten oder nachgeschalteten Kühleinheit kann auch eine Kühleinheit in einen Rücklauf zwischengeschaltet sein.The device may have at least one cooling unit, which may be downstream of the membrane contactor, but preferably upstream of it, since the solubility of CO 2 is substantially increased in the case of cooled water. Instead of or in addition to a cooling unit upstream or downstream of the membrane contactor, a cooling unit may also be interposed in a return line.

Um einen Überdruck auf der Feedseite des Membrankontaktors auszuschließen oder um die Feedseite vollständig zu ent- bzw. zu belüften, kann ein Überdruck- bzw. Entlüftungsventil auf der Feedseite des Membrankontaktors vorgesehen sein. In order to exclude an overpressure on the feed side of the membrane contactor or completely to the feed side to vent or vent, a positive pressure or vent valve may be provided on the feed side of the membrane contactor.

Nach einer weiteren Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine manuell einstellbare Regelung für den Gasdruck auf der Feedseite des Membrankontaktors und/oder den Wasserdruck auf der Permeatseite des Membrankontaktors auf, damit die Konzentration des Gases im angereicherten Wasser eingestellt werden kann.According to a further embodiment, the device according to the invention has a manually adjustable control for the gas pressure on the feed side of the membrane contactor and / or the water pressure on the permeate side of the membrane contactor, so that the concentration of the gas in the enriched water can be adjusted.

Ebenso bevorzugt weist die erfindungsgemäße Vorrichtung Anschlüsse zum Anschluß des Wasserzulaufs an ein Trinkwasserversorgungsnetz auf, damit sie auf einfache Weise im Haushalt oder in anderen Bereichen, in denen das angereicherte Wasser in vergleichsweise kleinen Portionen zur Verfügung gestellt werden soll, verwendbar ist. Selbstverständlich kann die Vorrichtung aber auch über andere Wasserquellen und daran angepaßte Anschlüsse versorgt werden.Also preferably, the device according to the invention has connections for connecting the water inlet to a drinking water supply network, so that it can be used in a simple manner in the home or in other areas in which the enriched water is to be made available in comparatively small portions. Of course, the device can also be supplied via other water sources and adapted ports.

Der Wasserauslaß der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann mit einem Sammelbehälter für das aufbereitete Wasser verbunden sein, wobei der Wasserauslaß gegebenenfalls über ein Ventil, das von einer Füllstandsregelung im Sammelbehälter gesteuert wird, bei Bedarf geschlossen werden kann. Insbesondere für die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Haushalt kann sie auch eine dem Wasserauslaß nachgeordnete Zapfstelle mit einem Zapfhahn aufweisen, über die das angereicherte Wasser portionsweise entnommen werden kann.The water outlet of the device according to the invention may be connected to a collecting tank for the treated water, wherein the water outlet may optionally be closed by a valve, which is controlled by a level control in the sump, if necessary. In particular, for the application of the device according to the invention in the household, it may also have a water outlet downstream tapping point with a tap through which the enriched water can be removed in portions.

Ein modularer Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist insofern von Vorteil, als einzelne Elemente wie Kühleinheit, Membrankontaktor oder Zapfstelle bei Defekten einzeln ausgetauscht werden können. Auch ergeben sich Vorteile bei der Produktion der Einzelkomponenten sowie deren Montage.A modular design of the device according to the invention is advantageous in that individual elements such as cooling unit, membrane contactor or tapping point can be replaced individually in case of defects. There are also advantages in the production of individual components and their assembly.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird bevorzugt mit einer Durchflussrate des Trinkwassers durch den Membrankontaktor von mindestens 1,2 l/min, insbesondere von mindestens 1,5 l/min, betrieben. Vorzugsweise sollte je nach Art der im Membrankontaktor verwendeten Membran ein permeatseitiger Druck von 2,5 bar nicht unterschritten und von 3,5 bar nicht überschritten werden. Wird eine hydrophile Membran verwendet, kann es von Vorteil sein, wenn ein feedseitiger Druck von 2,9 bar nicht unterschritten und von 4,1 bar nicht überschritten wird, wobei die obere Grenze insbesondere durch den Transmembrandruck der verwendeten Membran bestimmt wird. Wird eine hydrophobe Membran verwendet, kann es vorteilhaft sein, wenn der Mindestdruck auf der Feedseite 2,5 bar und der Maximaldruck 3,5 bar beträgt.The device according to the invention is preferably operated with a flow rate of the drinking water through the membrane contactor of at least 1.2 l / min, in particular of at least 1.5 l / min. Depending on the type of membrane used in the membrane contactor, preferably a permeate-side pressure of 2.5 bar should not be undershot and not exceed 3.5 bar. If a hydrophilic membrane is used, it may be advantageous if a feed-side pressure of 2.9 bar is not undershot and not exceeded by 4.1 bar, the upper limit being determined in particular by the transmembrane pressure of the membrane used. If a hydrophobic membrane is used, it may be advantageous if the minimum pressure on the feed side is 2.5 bar and the maximum pressure is 3.5 bar.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem zugehörigen Verfahren sind Anreicherungsraten von CO2 in Trinkwasser von weit mehr als 500 mgCO2/l möglich, wobei die Anreicherung bevorzugt in-line, also zu dem Zeitpunkt, zu dem das Trinkwasser an der Zapfstelle entnommen wird, erfolgt.With the device according to the invention and the associated methods are accumulation rates of CO 2 in water of more than 500 mg CO2 / l possible, whereby the enrichment preferably in-line, ie to the point at which the drinking water is taken off at the tapping point, takes place ,

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt wird, näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention with reference to the accompanying drawings, in which preferred embodiments of the device according to the invention is illustrated, explained in more detail. Show it:

1 ein Fließschema für eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; 1 a flow chart for an embodiment of the device according to the invention;

2 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels des Membrankontaktors; und 2 a sectional view of an embodiment of the membrane contactor; and

3 das Ausführungsbeispiel aus 2 in Draufsicht. 3 the embodiment 2 in plan view.

Die im Fließschema in 1 dargestellte beispielhafte Ausführungsform ist über eine Absperrarmatur 1 an eine nicht dargestellte Trinkwasserquelle, insbesondere an ein Trinkwasserleitungsnetz angebunden. In der durch den Pfeil A angezeigten Fließrichtung folgen ein Rückflußverhinderer 2 und ein Druckminderer 3, der den Wasserdruck auf einen definierten Eingangsdruck, beispielsweise 3 bar, reduziert. Nachfolgend ist eine Kühleinheit 4 angeordnet, die beispielsweise als Kompressionskühlanlage oder als Peltierkühlanlage ausgeführt sein kann, wobei eine Peltierkühlanlage insbesondere den Vorteil besitzt, daß sie gegenüber einer Kompressionskühlanlage geräuscharm ist.The flow chart in 1 illustrated exemplary embodiment is a shut-off valve 1 connected to a drinking water source, not shown, in particular to a drinking water network. In the flow direction indicated by the arrow A follow a backflow preventer 2 and a pressure reducer 3 , which reduces the water pressure to a defined inlet pressure, for example 3 bar. Below is a cooling unit 4 arranged, which may be embodied for example as a compression cooling system or as a Peltier cooling system, wherein a Peltier cooling system has the particular advantage that it is quiet compared to a compression cooling system.

Der Kühlanlage nachgeschaltet ist ein Membrankontaktor 5, der eingangsseitig auch mit einer Gasquelle 6, beispielsweise einem CO2-Vorratsbehälter handelsüblicher Größe, über eine Leitung 7 verbunden ist. In der Leitung 7 ist ein Druckminderer 8 vorgesehen, der das CO2 auf beispielsweise 3,5 bar Arbeitsdruck entspannt. Darüber hinaus ist in der Leitung 7 zwischen dem Druckminderer 8 und dem Membrankontaktor 5 ein Durchflußbegrenzer 9, beispielsweise ein Nadelventil, angeordnet, mit dem sich die zugeführte Gasmenge einstellen läßt, so daß das mit CO2 angereicherte Wasser zwischen ”still” und ”prickelnd” variiert werden kann, wobei ihm weit über 1000 mgCO2/l, bei einer mittleren Karbonisierung etwa 4000 mgCO2/l, zugesetzt werden können. Ausgangsseitig schließt sich an den Membrankontaktor 5 eine Zapfstrecke 10 mit einem Zapfhahn 11 an.Downstream of the cooling system is a membrane contactor 5 , the input side also with a gas source 6 , For example, a CO 2 storage container commercial size, via a line 7 connected is. In the line 7 is a pressure reducer 8th provided that relaxes the CO 2 to, for example, 3.5 bar working pressure. In addition, is in the line 7 between the pressure reducer 8th and the membrane contactor 5 a flow restrictor 9 , For example, a needle valve, arranged with which the amount of gas supplied can be adjusted so that the enriched with CO 2 water between "quiet" and "sparkling" can be varied, far more than 1000 mg CO2 / l, with a medium carbonation about 4000 mg CO2 / l, can be added. On the output side, the membrane contactor closes 5 a tap range 10 with a tap 11 at.

Das Trinkwasser wird bei einer in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung demnach zunächst gekühlt und anschließend im Membrankontaktor mit CO2 angereichert. Die Anreicherung erfolgt in-line, also genau zu dem Zeitpunkt, wenn der Zapfhahn 8 geöffnet wird und Wasser vom Leitungsnetz über die Kühlanlage, den Membrankontaktor und die Zapfstrecke zum Zapfhahn fließt.The drinking water is at an in 1 Accordingly, the device according to the invention initially cooled and then in Membrane contactor enriched with CO 2 . The enrichment takes place in-line, at the exact moment when the tap 8th is opened and water flows from the mains via the cooling system, the membrane contactor and the tap line to the tap.

Grundsätzlich kann die Menge des im Wasser anzureichernden CO2 durch Variation des Wasserdrucks, der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers und der Druckdifferenz zwischen der Feed- und der Permeatseite der Membran beeinflußt werden.In principle, the amount of CO 2 to be enriched in the water can be influenced by varying the water pressure, the flow rate of the water and the pressure difference between the feed side and the permeate side of the membrane.

Zwischen dem Wasserauslaß des Membrankontaktors 5 und seinem Wassereinlaß ist ein Rücklauf 12 vorgesehen, so daß zumindest ein Teil des aus dem Membrankontaktor 5 austretenden, angereicherten Wassers erneut den Anreicherungsprozeß durchlaufen und damit die Konzentration des im Wasser gelösten CO2 weiter erhöht werden kann. Über ein Dreiwegeventil 13 kann die dem Rücklauf zugeführte Wassermenge eingestellt und somit der Anreicherungsgrad vom Verbraucher variiert werden.Between the water outlet of the membrane contactor 5 and its water inlet is a return 12 provided so that at least a part of the membrane contactor 5 emerging, enriched water again through the enrichment process and thus the concentration of CO 2 dissolved in the water can be further increased. About a three-way valve 13 the amount of water supplied to the return can be adjusted and thus the degree of enrichment can be varied by the consumer.

In den Rücklauf 12 ist eine Kühleinheit 14 zwischengeschaltet, die hier als zweite Kühleinheit ausgebildet ist. Der Rücklauf kann aber auch durch eine dem Membrankontaktor vorgeschaltete Kühleinheit geführt werden, oder aber es kann je nach Anwendung nur diese eine Kühleinheit in der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein.In the return 12 is a cooling unit 14 interposed, which is designed here as a second cooling unit. The return can also be performed by a membrane contactor upstream cooling unit, or it can be provided depending on the application, only this one cooling unit in the device according to the invention.

Um die durch einen Mehrfachdurchlauf des Wassers durch den Membrankontaktor bedingten Druckverluste zu kompensieren, ist zwischen der Kühleinheit 4 und dem Membrankontaktor 5 eine Pumpe 15 vorgesehen, mit der der Wasserdruck am Eingang des Membrankontaktors 5 bei Bedarf erhöht werden kann. Zur Steuerung der Pumpe 12 ist ein Druckschalter 13 vorgesehen, der die Pumpe einschaltet, wenn ein vorbestimmter Mindestdruck in der Zapfstrecke unterschritten wird, und wieder ausschaltet, wenn ein vorbestimmter Maximaldruck in der Zapfstrecke erreicht wird.To compensate for the pressure losses caused by a multiple pass of the water through the membrane contactor is between the cooling unit 4 and the membrane contactor 5 a pump 15 provided with the water pressure at the entrance of the diaphragm contactor 5 can be increased if necessary. To control the pump 12 is a pressure switch 13 provided, which turns on the pump when a predetermined minimum pressure in the Zapfstrecke is exceeded, and turns off again when a predetermined maximum pressure in the Zapfstrecke is reached.

2 und 3 zeigen ein Beispiel eines Membrankontaktors 20, der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden kann. Der Membrankontaktor 20 weist eine einen Hohlzylinder bildende Behälterwand 21 auf. Der Hohlzylinder wird unten mit einem Fußstück 22 und oben mit einem Kopfstück 23 abgeschlossen. 2 and 3 show an example of a membrane contactor 20 which can be used in the device according to the invention. The membrane contactor 20 has a container wall forming a hollow cylinder 21 on. The hollow cylinder is down with a foot piece 22 and above with a head piece 23 completed.

Zwischen dem Fußstück 22 und dem Kopfstück 23 ist ein Membraneinsatz 24 eingesetzt, der kopf- und fußseitig mit Anschlußstücken 25, 26 in hierfür vorgesehenen Aufnahmen 27, 28 im Fußstück 22 bzw. im Kopfstück 23 sitzt. Der Membraneinsatz 24 besitzt an seinem Kopfende und an seinem Fußende jeweils ein Sammelanschlußstück 29, 30, über das eine Vielzahl von Hohlleitern 31 mit den kopf- bzw. fußseitigen Anschlußstücken in Verbindung stehen. Werden aus Fasern, insbesondere aus Polyarylethersulfone oder einem anderen Polyamid, Zellulose oder Zelluloseacetat aufgebaute Hohlleiter verwendet, haben diese typischerweise einen Innendurchmesser von ca. 225 μm und eine Wanddicke von 30 μm.Between the foot piece 22 and the head piece 23 is a membrane insert 24 used, the head and foot side with fittings 25 . 26 in designated shots 27 . 28 in the foot piece 22 or in the head piece 23 sitting. The membrane insert 24 has at its head end and at its foot each a Sammelanschlußstück 29 . 30 , over which a variety of waveguides 31 with the head or foot side fittings are in communication. If waveguides constructed from fibers, in particular polyarylethersulfones or another polyamide, cellulose or cellulose acetate, are used, they typically have an inside diameter of about 225 μm and a wall thickness of 30 μm.

Im Fußstück 22 ist ein Wassereinlaß 32 mit einem ein Rückschlagventil 33 aufnehmenden Ventilsitz 34 vorgesehen, der über eine Bohrung 35 mit der Aufnahme 27 für das Anschlußstück 25 des Membraneinsatzes 24 verbunden ist. Darüber hinaus weist das Fußstück 23 einen Gaseinlaß 37 mit einem ein Rückschlagventil 38 aufnehmenden Ventilsitz 39 auf, der über eine Bohrung 40 mit dem den Membraneinsatz 24 umgebenden Hohlraum im Hohlzylinder verbunden ist.In the foot piece 22 is a water intake 32 with a one-way valve 33 receiving valve seat 34 provided that over a bore 35 with the recording 27 for the fitting 25 of the membrane insert 24 connected is. In addition, the foot piece points 23 a gas inlet 37 with a one-way valve 38 receiving valve seat 39 up, over a hole 40 with the membrane insert 24 surrounding cavity is connected in the hollow cylinder.

Das Kopfstück 23 weist einen Auslaß 41 für das angereicherte Wasser mit einer herkömmlichen Anschlußarmatur 42 zum Anschluß der Zapfstrecke auf, die mit der Aufnahme 28 für das Anschlußstück 26 des Membraneinsatzes 24 in Verbindung steht. Schließlich ist im Kopfstück ein Überdruck- bzw. Entlüftungsventil 43 für den den Membraneinsatz 24 umgebenden Raum im Hohlzylinder vorgesehen.The head piece 23 has an outlet 41 for the enriched water with a conventional connection fitting 42 to connect the Zapfstrecke, with the recording 28 for the fitting 26 of the membrane insert 24 communicates. Finally, in the head piece is an overpressure or vent valve 43 for the membrane insert 24 surrounding space provided in the hollow cylinder.

Ein bevorzugt verwendbarer Membraneinsatz wird beispielsweise zu Dialysezwecken unter der Bezeichnung Ultrafilter U 8000 S von der Gambro Dialysatoren GmbH & Co. KG angeboten. Dieser Membraneinsatz weist eine mehrschichtige Ultrafiltrations-Hohlfasermembran mit ca. 18.000 Hohlfasern auf. Die Hohlfasern sind dreischichtig aus Polyamid mit einer inneren Trägerschicht, einer darüberliegenden, geschäumten Zwischenschicht und einer darauf liegenden, sehr dünnen Außenhaut aufgebaut. Die effektive Membranoberfläche des Membraneinsatzes beträgt ca. 2,2 qm2. Die Membranen sind von einem Hohlzylinder umschlossen, der kopf- und fußseitig mit Sammelanschluss-Stücken verschlossen ist. Die Feedseite des Membraneinsatzes steht in eingebautem Zustand über eine seitliche Bohrung in einem der Sammelanschlüsse mit dem den Membraneinsatz umgebenden Raum innerhalb der Behälterwand 21 in Verbindung.A preferably usable membrane insert is offered for example for dialysis purposes under the name Ultrafilter U 8000 S by Gambro Dialysatoren GmbH & Co. KG. This membrane insert has a multilayer ultrafiltration hollow fiber membrane with approximately 18,000 hollow fibers. The hollow fibers are composed of three layers of polyamide with an inner carrier layer, an overlying, foamed intermediate layer and a very thin outer skin lying thereon. The effective membrane surface of the membrane insert is approximately 2.2 square meters 2 . The membranes are enclosed by a hollow cylinder, which is closed on the head and foot side with hunt pieces. The feed side of the membrane insert is in the installed state via a lateral bore in one of the hunt connections with the space surrounding the membrane insert within the container wall 21 in connection.

Bevorzugt wird dieser Membrankontaktor bei einem Wassereingangsdruck von mindestens 2,5 bar mit einer Durchströmrate von mindestens 1,5 l/min betrieben. Die Druckdifferenz zwischen Feed- und Permeatseite soll bevorzugt mindestens 0,4 bar betragen, so dass das Gas zur Anreicherung des Wassers den Hohlleitern von außen mit einem Mindestdruck von 2,9 bar zugeführt wird. Der Transmembrandruck, der bei diesem Membrankontaktor 0,6 bar beträgt, soll aber nicht überschritten werden, um Gaspolster in den Hohlleitern, die durch einen unbeabsichtigten Stoffübergang von der Feed- zur Permeatseite bei Überschreiten des Transmembrandrucks entstehen, zu vermeiden. Eine entsprechende Druckregelung erfolgt über den Druckminderer 8.Preferably, this membrane contactor is operated at a water inlet pressure of at least 2.5 bar at a flow rate of at least 1.5 l / min. The pressure difference between the feed and permeate side should preferably be at least 0.4 bar, so that the gas for enrichment of the water is supplied to the waveguides from the outside with a minimum pressure of 2.9 bar. The transmembrane pressure, which is 0.6 bar in this membrane contactor, but should not be exceeded in order to avoid gas cushion in the waveguides, which are formed by an unintentional mass transfer from the feed to the permeate side when the Transmembrandrucks. A corresponding pressure regulation takes place via the pressure reducer 8th ,

Besondere Vorteile dieses Membrankontaktors liegen unter anderem darin, daß er aufgrund seiner Verwendung in der Medizintechnik grundsätzlich unter sterilen Bedingungen hergestellt wird und die Membran keimdicht ist, so daß insbesondere keine Keime von der Permeatseite zur Feedseite gelangen können.Among other things, particular advantages of this membrane contactor are that, because of its use in medical technology, it is generally produced under sterile conditions and the membrane is germ-tight, so that, in particular, no germs can pass from the permeate side to the feed side.

Ein anderes Beispiel eines bevorzugt einsetzbaren Membrankontaktors ist der als Industrie-Membran X40 von der Membrana GmbH angebotene. In diesem Membrankontaktor wird eine hydrophobe, einschichtige Membran aus Polypropylen eingesetzt. Dieser Membrankontaktor weist ca. 3.700 Kapillaren und eine effektive Membranoberfläche von 0,76 qm2 auf.Another example of a membrane contactor which can be used with preference is that offered as an industrial membrane X40 by Membrana GmbH. In this membrane contactor, a hydrophobic, single-layer polypropylene membrane is used. This membrane contactor has about 3,700 capillaries and an effective membrane surface of 0.76 square meters. 2

Aufgrund seiner hydrophoben Membran kann er mit einem Gasdruck unterhalb des Wasserdrucks betrieben werden, da kein Wasser von der Permeatseite auf die Feedseite gelangen kann. Bevorzugt wird dieser Membrankontaktor bei einem Trinkwassereingangsdruck von 2,5 bar bis 3,5 bar und einer Durchflussrate von 1,2 l/min bis 2,0 l/min betrieben. Der feedseitige Gasdruck sollte mindestens 2,5 bar und maximal 3,5 bar betragen.Due to its hydrophobic membrane, it can be operated with a gas pressure below the water pressure, since no water can get from the permeate side to the feed side. Preferably, this membrane contactor is operated at a drinking water inlet pressure of 2.5 bar to 3.5 bar and a flow rate of 1.2 l / min to 2.0 l / min. The feed side gas pressure should be at least 2.5 bar and a maximum of 3.5 bar.

Die besonderen Vorteile dieses Membrankontaktors liegen darin, daß er kompakt gebaut und der Gaseintrag in das Trinkwasser sehr effektiv ist.The particular advantages of this membrane contactor are that it is compact and the gas input into the drinking water is very effective.

Unabhängig von der Art des Membrankonzentrators sollte die Temperatur des angereicherten Trinkwassers zwischen 5°C und 30°C liegen, wobei insbesondere karbonisiertes Trinkwasser bis zu einer Temperatur von 18°C subjektiv als erfrischend empfunden wird.Regardless of the type of membrane concentrator, the temperature of the enriched drinking water should be between 5 ° C and 30 ° C, whereby especially carbonated drinking water up to a temperature of 18 ° C is subjectively perceived as refreshing.

Claims (27)

Verwendung einer Vorrichtung mit mindestens einem Membrankontaktor (5) mit mindestens einem Wasserzulauf (32), mindestens einem Einlass (37) für CO2, mindestens einem Auslass (41) für angereichertes Wasser, mindestens einem Rücklauf (12) von einem Wasserauslass zu einem Wasserzulauf, und mindestens einer Membran, auf deren Feedseite CO2 und auf deren Permeatseite das anzureichernde Wasser geführt wird, zur Karbonisierung von Trinkwasser.Use of a device with at least one membrane contactor ( 5 ) with at least one water inlet ( 32 ), at least one inlet ( 37 ) for CO 2 , at least one outlet ( 41 ) for enriched water, at least one return ( 12 ) from a water outlet to a water inlet, and at least one membrane, on whose feed side CO 2 and on the permeate side of which the water to be enriched is passed, for the carbonation of drinking water. Vorrichtung zur Karbonisierung von Trinkwasser, gekennzeichnet durch mindestens einen Membrankontaktor (5) mit mindestens einem Wasserzulauf (32), Anschlüsse für den Wasserzulauf an ein Trinkwasserversorgungsnetz, mindestens einem Einlass (37) für CO2, mindestens einem Auslass (41) für das angereicherte Wasser, mindestens einem Rücklauf (12) von einem Wasserauslass zu einem Wasserzulauf, und mindestens einer Membran, auf deren Feedseite CO2 und auf deren Permeatseite das anzureichernde Wasser geführt wird.Device for carbonating drinking water, characterized by at least one membrane contactor ( 5 ) with at least one water inlet ( 32 ), Connections for the supply of water to a drinking water supply network, at least one inlet ( 37 ) for CO 2 , at least one outlet ( 41 ) for the enriched water, at least one return ( 12 ) from a water outlet to a water inlet, and at least one membrane, on whose feed side CO 2 and on the permeate side of which the water to be enriched is passed. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran eine semipermeable Membran, insbesondere eine für Ultrafiltration geeignete Membran ist.Apparatus according to claim 2, characterized in that the membrane is a semi-permeable membrane, in particular a membrane suitable for ultrafiltration. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankontaktor (5) mindestens eine Plattenmembran, insbesondere eine mehrschichtige Plattenmembran aufweist, bei der eine Vielzahl von nebeneinander liegenden, zueinander parallel geschalteten Feedseiten und Permeatseiten durch Membranscheiben voneinander getrennt sind.Device according to claim 2 or 3, characterized in that the membrane contactor ( 5 ) has at least one plate membrane, in particular a multilayer plate membrane, in which a plurality of juxtaposed, mutually parallel feed sides and permeate sides are separated from each other by membrane discs. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankontaktor (5) eine Vielzahl von parallel geschalteten Hohlleitern (31) aufweist.Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the membrane contactor ( 5 ) a plurality of parallel waveguides ( 31 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlleiter (31) innerhalb des Membrankontaktors (5) über jeweils ein Sammelanschlussstück (29, 30) mit dem Wasserzulauf (32) und mit dem Wasserauslass (41) verbunden sind, und der verbleibende Raum im Membrankontaktor (5) über den Gaseinlass (37) mit CO2 beaufschlagt werden kann.Device according to claim 5, characterized in that the waveguides ( 31 ) within the membrane contactor ( 5 ) via one collecting connector ( 29 . 30 ) with the water inlet ( 32 ) and with the water outlet ( 41 ) and the remaining space in the membrane contactor ( 5 ) via the gas inlet ( 37 ) can be charged with CO 2 . Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlleiter (31) einen mittleren Durchmesser von weniger als 300 μm, insbesondere von weniger als 250 μm, aufweisen.Device according to claim 5 or 6, characterized in that the waveguides ( 31 ) have an average diameter of less than 300 μm, in particular less than 250 μm. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 5.000, insbesondere mehr als 10.000 Hohlleiter (31), vorgesehen sind.Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that more than 5,000, in particular more than 10,000 waveguides ( 31 ) are provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlleiter (31) eine Länge bis 350 mm, insbesondere von in etwa 300 mm aufweisen.Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the waveguide ( 31 ) have a length up to 350 mm, in particular of about 300 mm. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen (31) aus einem Polyamidwerkstoff, insbesondere aus Polyarylethersulfone aufgebaut sind.Device according to one of claims 2 to 9, characterized in that the membranes ( 31 ) are constructed of a polyamide material, in particular of polyarylethersulfones. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranen (31) aus einem Polypropylenwerkstoff hergestellt sind.Device according to one of claims 2 to 9, characterized in that the membranes ( 31 ) are made of a polypropylene material. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der darauf rückbezogenen Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran auf der Permeatseite hydrophob ist. Apparatus according to claim 3 or any of claims 4 to 11 appended thereto, characterized in that the membrane is hydrophobic on the permeate side. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran eine poröse technische Membran ist, wobei im Betrieb auf der Feedseite gegenüber der Permeatseite ein Überdruck herrscht.Apparatus according to claim 2, characterized in that the membrane is a porous technical membrane, wherein in operation on the feed side against the permeate side there is an overpressure. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, gekennzeichnet durch mindestens eine Kühleinheit (4, 14).Device according to one of claims 2 to 13, characterized by at least one cooling unit ( 4 . 14 ). Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kühleinheit (4) dem Membrankontaktor (5) in Flussrichtung des Trinkwassers vorgeschaltet ist.Apparatus according to claim 14, characterized in that at least one cooling unit ( 4 ) the membrane contactor ( 5 ) upstream in the flow direction of the drinking water. Vorrichtung nach dem auf Ansprüche 14 oder 15 rückbezogenen Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kühleinheit (14) in den Rücklauf (12) zwischengeschaltet ist.Device according to claim 14 or claim 14, characterized in that at least one cooling unit ( 14 ) in the return ( 12 ) is interposed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 16, gekennzeichnet durch ein Überdruck- bzw. Entlüftungsventil (43) auf der Feedseite des Membrankontaktors (5).Device according to one of claims 2 to 16, characterized by an overpressure or venting valve ( 43 ) on the feed side of the membrane contactor ( 5 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 17, gekennzeichnet durch eine manuell einstellbare Regelung für den Gasdruck auf der Feedseite des Membrankontaktors (5) und/oder für den Wasserdruck auf der Permeatseite des Membrankontaktors (5).Device according to one of claims 2 to 17, characterized by a manually adjustable control for the gas pressure on the feed side of the membrane contactor ( 5 ) and / or for the water pressure on the permeate side of the membrane contactor ( 5 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 18, gekennzeichnet durch eine dem Wasserauslass nachgeordnete Zapfstelle (11).Device according to one of claims 2 to 18, characterized by a water outlet downstream tapping point ( 11 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 19, gekennzeichnet durch einen modularen Aufbau.Device according to one of claims 2 to 19, characterized by a modular construction. Verfahren zur Karbonisierung von Trinkwasser mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 20, gekennzeichnet durch eine Durchflussrate des Trinkwassers durch den Membrankontaktor von mindestens 1,2 l/min, insbesondere von mindestens 1,5 l/min und einem feedseitigen Gasdruck von mindestens 2,5 bar.Method for carbonating drinking water with a device according to one of claims 2 to 20, characterized by a flow rate of the drinking water through the membrane contactor of at least 1.2 l / min, in particular of at least 1.5 l / min and a feed side gas pressure of at least 2 , 5 bar. Verfahren nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch einen permeatseitigen Druck von mindestens 2,5 bar.A method according to claim 21, characterized by a permeate side pressure of at least 2.5 bar. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, gekennzeichnet durch einen permeatseitigen Druck von höchstens 3,5 bar.A method according to claim 21 or 22, characterized by a permeate side pressure of at most 3.5 bar. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, gekennzeichnet durch einen feedseitigen Druck von mindestens 2,9 bar bei Verwendung einer hydrophilen Membran.Method according to one of claims 21 to 23, characterized by a feed-side pressure of at least 2.9 bar when using a hydrophilic membrane. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, gekennzeichnet durch einen feedseitigen Druck von höchstens 4,1 bar bei Verwendung einer hydrophilen Membran und höchstens 3,5 bar bei Verwendung einer hydrophoben Membran.Method according to one of claims 21 to 24, characterized by a feed side pressure of at most 4.1 bar when using a hydrophilic membrane and at most 3.5 bar when using a hydrophobic membrane. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 500 mg/l CO2 in das Trinkwasser eingetragen werden.Method according to one of claims 21 to 25, characterized in that at least 500 mg / l CO 2 are introduced into the drinking water. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Anreicherung von CO2 im Trinkwasser in-line erfolgt.Method according to one of claims 21 to 26, characterized in that the accumulation of CO 2 in the drinking water takes place in-line.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19853638A1 (en) * 1997-05-21 2000-05-25 Dainippon Ink & Chemicals Carbon di:oxide supply apparatus for washing semiconductor devices, liquid crystals

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19853638A1 (en) * 1997-05-21 2000-05-25 Dainippon Ink & Chemicals Carbon di:oxide supply apparatus for washing semiconductor devices, liquid crystals

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