DE2111489A1

DE2111489A1 - Verfahren zur Aufbereitung von Wasser

Info

Publication number: DE2111489A1
Application number: DE19712111489
Authority: DE
Inventors: Eichelmann Jun John F; Chapman Walter H
Original assignee: El Paso Natural Gas Co
Current assignee: El Paso Natural Gas Co
Priority date: 1971-03-22
Filing date: 1971-03-10
Publication date: 1972-09-21
Also published as: GB1289064A; FR2127301A5

Description

Patentanwalt Patentanwälte

Dr. phil. Gerhard Henkel Dr. rer. nat. Wolf-Dieter Henkel

D-757 Baden-Baden Balg Dipl.-Ing. Ralf M. Kern

TeAT)Vw₂/ Dr. rer. nat. Lothar Feller T«l«gr.-Adr.:ElllpioldB«d»n-Bad#n D-8 München 90

Eduard-Sdimld-Str. 2 f- -| Tel.: (0811) 663197

El Paso Natural Gas Company ui.v.-Aa

Telex:

ΞΙ Paso, Texas, V.St.A.

Verfahren zur Aufbereitung von Wasser

Die Aufmerksamkeit der zivilisierten Welt gilt in immer stärkerem Maße dem Umweltschutz, insbesondere dem Problem der Luft- und Wasserverunreinigung. In der Tat hängt die Existenzfähigkeit der Menschheit in zunehmendem Maße von einer wirksamen Beseitigung und Aufbereitung häuslicher und industrieller Abwasser ab. So wurden bisher zahlreiche Versuche zur Behandlung von Abwässern und Müll unternommen. Nach dem aus der USA-Patentschrift 3 296 122 bekannten Verfahren soll beispielsweise durch Abwasserbehandlung ein als Trinkwasser geeignetes "Reinwasser" gewonnen werden. In der Regel hat sich jedoch bisher die Abwasserreinigung bis zur Gewinnung von Trinkwasser noch nicht als wirtschaftlich durchführbar erwiesen.

Zur Entwässerung von Abwasserschlamm und dgl. ist es ferner bereits bekannt, sich ein- oder mehrstufiger Verdampfer zu bedienen und die Abwasserfeststoffe durch Verwendung eines relativ wenig flüchtigen Verflüssigungsmediums, z.B. von tierischen oder pflanzlichen fetten und ölen, Erdöl und seiner i'raktionen und Derivate, wie Heizöl, Glycerin, GIykolen und dgl., in suspendiertem und pumpfähigem Zustand zu

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halten. Diese Maßnahmen gelangen bei dem in den USA-Patentschriften 3 251 398 und 3 304 991 beschriebenen Carver-Greenfield-Verfahren zur Anwendung. Bei diesem bekannten Verfahren werden - ganz allgemein gesagt - der Abwasserschlamm mit dem "verflüssigenden" Öl vermischt, das erhaltene Gemisch durch Verdampfen (des Wassers) entwässert, der abströmende Dampf kondensiert, die Feststoffe von dem ölrückstand abgetrennt und das Öl schließlich zum erneuten Vermischen mit weiterem Abwasserschlamm rezyklisiert. Die einen hohen Gehalt an organischem Material enthaltenden Feststoffe lassen sich zu Heizzwecken verbrennen, während das Kondensat rein genug ist, um es in Ströme oder Flüsse abzulassen. Einer weiten Verbreitung des geschilderten Verfahrens sind jedoch auf Grund seiner hohen Kosten Grenzen gesetzt.

Die Schwierigkeiten bei der Gewinnung von Seinwasser in solchen Gebieten, in denen Salzwässer, Brackwässer und andere Wässer hohen Mineralstoffgehalts die einzig nennenswerten und verfügbaren Wasserquellen darstellen, sind seit langem bekannt. Zur Lösung dieser Schwierigkeiten sind die verschiedensten Entmineralisierungsverfahren, beispielsweise die aus der USA-Patentschrift 3 414 483 bekannte mehrstufige Entwässerung, oder eine Entmineralisierung mittels lonenaustauschereinheiten, Umkehrosmose und Elektrodialyse, bekannt. Sämtliche bekannten Verfahren liefern jedoch neben relativ reinem Wasser mit niedrigem Mineralstoffgehalt (destilliertes Wasser im Falle der Entwässerung), einen Ablauf bzwo ein "Ablaßwasser" mit hohem Mineralstoff- bzw. -Salzgehalt, das beseitigt werden muß. In einigen Gegenden kann oder darf dieser Ablauf tatsächlich nicht mehr in (Schlamm) Teiche und dgl. abgelassen werden, da sich sonst der Mineralsalz- bzw. Stoffgehalt des Grundwassers er-' höhen würde.

Der Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von Wasser anzugeben, das einerseits die geschil-

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derten Schwierigkeiten löst und andererseits zu einem als Trinkwasser und/oder Industriewasser geeigneten "Reinwasser" führt.

Es wurde nun gefunden, daß sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen läßt, daß man a) mineralsalzhaltiges Wasser unter Bildung eines praktisch salzfreien Wasserablaufs und einer mit Mineralsalzen angereicherten Wasserfraktion entsalzt; daß man b) die mit Mineralsalzen angereicherte Wasserfraktion zur Bildung eines nach Entfernung des Wassers pumpfähigen Gemisches mit einem relativ wenig flüchtigen Verflüssigungsmedium (fluidizing liquid) versetzt; daß man c) das erhaltene Gemisch durch Erwärmen unter Bildung eines aus kondensiertem Wasser bestehenden Ablaufs und einer Aufschlämmung der Mineralsalze in dem Verflüssigungsmedium entwässert; daß man d) die Mineralsalze von dem Verflüssigungsmedium abtrennt und letzteres in das Verfahren rückführt und daß man schließlich e) die einzelnen (Wasser-) Abläufe aus den verschiedenen Verfahrenstufen wieder der Wasserversorgung zuführt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich zur Behandlung bzw. Aufbereitung sämtlicher mineralsalz- bzw. stoffhaltiger Wässer, z.B. von Quellwässern, Salzwässern, Brackwässern und dgl.. Je nach dem aufzubereitenden Wasser wird dieses zunächst nach einem der bekannten Entmineralisierungsverfahren entsalzt, wobei eine praktisch salzfreie Fraktion und eine an Mineralsalzen bzw. - stoffen angereicherte Fraktion anfällt. Die entmineralisierte bzw. entsalzte Wasserfraktion kann in das Versorgungsnetz für Industrie und/oder Haushalt eingespeist werden. Die an Mineralsalzen bzw. - stoffen konzentrierte Wasserfraktion wird hierauf vorzugsweise zusammen mit Industrieabwässern und/oder häuslichen Abwässern nach dem bekannten Garver-Greenfield-Verfahren (Vermischen mit einem relativ wenig flüchtigen Öl zur Bildung eines pumpfähigen Schlammes, Abdamp-

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fen des Wassers aus der Aufschlämmung, Abtrennen der Feststoffrückstände aus dem Öl und Rückführen des Öls) unter Bildung eines Wasserablaufs entwässert. Letzterer wird mindestens teilweise als Industriewasser wiederverwendet. Die Feststoffe, die in Form trockener Körnchen anfallen, lassen sich leicht verteilen bzw. beseitigen. <Je nach der zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendeten Anlage lassen sie sich beispielsweise als Düngemittel, zur Chemikalienherstellung, als Heizmaterial und dgl. verwenden. Wenn sie' keinem derartigen Verwendungszweck zugeführt werden können, können sie zu einer gegen den Untergrund abgedichteten "Grube" P transportiert werden.

Sofern die Wasserquelle praktisch keine biologischen Verunreinigungen enthält ( wie das bei zahlreichen Quellwässern der Fall ist), und, abgesehen von dem hohen Mineralsalzgehalt, für Trinkwasserzwecke verwendet werden könnte, kann daran gedacht werden, es mit dem erfindungsgemäß anfallenden, entmineralisierten Wasser zu einem im Haushalt verwendbaren Wasser mit ausgeglichenem Mineralsalzgehalt zu verdünnen.

Die Verwendung 'des erfindungsgemäß erhältlichen, praktisch entmineralisierten Wassers in der Industrie, beispielsweise als Kesselspeisewasser, als Kühlwasser in Kühltürmen, als Kühl-" wasser für Maschinen, in Kühlapparaten,- schlangen und dgl., trägt ganz erheblich zur Lösung des Problems eines Steinansatzes bzw. einer Zunderbildung bei und vermindert die Menge des Ablaßwassers. Sämtliche anfallenden Ablaßwässer können ohne Schwierigkeiten nach dem Carver-Greenfield-Verfahren behandelt werden, wobei kein Verlust mehr zu befürchten ist und andererseits keine Schwierigkeiten hinsichtlich der Abfallbeseitigung mehr gegeben sind. Die Verwendung des erfindungsgemäß erhältlichen entsalzten Wassers in Kühlsystemen gestattet ferner einen weit größeren Wasserumlauf (als dies bisher mög-

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lieh war), was zu einer Kostenersparnis bei den teuren Korrosionsschutzmitteln führt. Die aus den einzelnen Kühlsystemen abgelassenen Wasser lassen sich ebenfalls wieder nach dem Carver-Greenfield-Verfahren behandeln.

Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich insbesondere in Trockengebieten durchführen, in denen Wasserknappheit herrscht und das verfügbare Wasser in der Hegel einen hohen Mineralsalzgehalt aufweist. Eine zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignete Einheit kann beispielsweise in Haturgas-Behandlungsanlagen, in Pumpstationen, in petrochemische Anlagen, in KraftStationen oder einen anderen Verbund von Industrie und Haushalt eingebaut werden. Erfindungsgemäß wird eine Dauerlösung für die Wasserversorgung einerseits und für eine Verringerung der Wasserverunreinigung andererseits geschaffen, die, solange die Anlage in Betrieb ist, frei von Verpflichtungen der öffentlichen Hand ist. Selbstverständlich läßt sich das Verfahren gemäß der Erfindung nicht nur in kleineren örtlichkeiten oder Trockengebieten durchführen. Je größer die bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendete Anlage ist, desto wirtschaftlicher läßt sich

Als

das Verfahren durchführen./weitere Beispiele für Anwendungsgebiete seien genannt: Pulper und Papiermühlen, Anlagen für synthetische Kunststoffe und Fasern, Eisen- und Stahlwerke, .Bergbauindustrie sowie fast sämtliche anderen Bezirke, auf denen sowohl Industrie- als auch häusliches Wasser benötigt wird.

Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gemäß der Erfindung läßt sich noch steigern, wenn man die in der jeweiligen Industrieanlage ungenutzte Wärmeenergie der Entmineralisierung und Schlammentwässerung ( im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung) zuführt. Das hierbei anfallende Industriewaseer läßt sich oftmals in vorteilhafter Weise zur Reinigung von aus der Anlage austretender verschmutzter Luft verwenden, wobei

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gleichzeitig noch ein weiteres Verschmutzungsproblem gelöst wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Fließbild zur Erläuterung des der

vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Erfin— ψ dungsgedankens;

Fig. 2 ein ,schematisches Fließbild einer typischen Naturbzw. Erdgas-Behandlungsanlage und damit "vergesellschafteten" häuslichen Einrichtungen in einem Gebiet, das aus einer tiefen Wasserquelle mit Wasser hoheji Mineralsalzgehalts versorgt wird;

Fig. 3 ein schematisches Fließbild entsprechend Fig. 2,

wobei jedoch der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke bei einer Kraftanlage verwirklicht ist;

Fig. 4 ein schematisches Fließbild entsprechend Fig. 2,

wobei jedoch der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke bei einem Gasreinigungssystem verwirklicht ist und

Fig. 5 ©in schematisches Fließbild einer weiteren Aus-

führungsforitt des Verfahrens gemäß der Erfindung bei einer petrochemischen Anlage.

In dem in Fig. 1 dargestellten Fließbild wird aus einer Quelle 10 salziges» brackiges Rohwasser mit hohem Mineralsalz gehalt gefördert, In typischer Weise kann ein solches Wasser

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500 bis 3000 oder mehr ppm an insgesamt darin gelösten Feststoffen enthalten. Wenn die Wasserquelle genügend tief ist, besitzt das daraus geförderte Wasser in der Regel eine genügende Reinheit, um - abgesehen von seinem hohen Mineralsalzgehalt - als Trinkwasser verwendet werden zu können. Das aus der Quelle 10 geförderte Wasser wird über ein Ventil 12 zu einem Entsalzer 14 gepumpt. Bei diesem Entsalzer kann es sich um eine Ionenaustauschersäule, eine Umkehrosmosevorrichtung, einen Elektrodialyseapparat oder eine Destillationsanlage handeln. Solche Entsalzereinheiten sind bekannt und brauchen folglich nicht im einzelnen beschrieben zu werden.

In dem Entsalzer 14 fällt ein Reinwasserablauf an, der über eine Leitung 16 abgezogen wird. Der Reinwasserablauf soll einen geringen Gehalt an insgesamt darin gelösten Feststoffen, r,,B. weniger als 15 PP^ darin gelöste- Feststoffe, enthalten. Im Falle einer Verwendung von Mehrfacheffekt-Vakuumverdampfern ist der Reinwasserablauf selbstverständlich praktisch vollständig salzfrei. Der durch die Leitung 16 fließende Reinwasserablauf wird über ein Ventil 18 einer Leitung 20 und über diese einer Industrieanlage 22, z.B. einer Gasförderanlage, einer Gasbehandlungsanlage, einer chemischen Anlage oder einem Pulper, zugeführt. Ein Teil des Reinwassers wird aurch ein Ventil und eine Leitung 26 als Haushaltswasser abgezogen. Um ein Wasser mit ausgeglichenem Mineralsalzgehalt zu liefern, kann ein Teil des Wassers mit hohem Mineralsalzgehalt durch eine Leitung 28 und ein Ventil JO in das Reinwasser eingemischt werden. Bei geeigneter Einstellung läßt sich somit ein hervorragendes Trinkwasser gewinnen.

Wie bereits erwähnt, kann es sich bei der Industrieanlage um eine Erdgas-Förderstation, eine üaturgas-Behandlungsanlage, eine chemische Anlage, eine Raffinerie, einen Pulper, eine Kraftanlage und dgl. handeln. In derartigen Anlagen herrscht an zahlreichen Stellen ein großer Wasserbedarf. So wird beispielsweise

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Wasser für Dampfkessel, Gasturbinen, Kolbenmotoren, Kühltürme, Gaswäscher und verschiedene andere Zwecke benötigt. Wenn der in der Leitung 20 befindliche Wasserablauf mit einem höchstens geringfügigen Mineralsalzgehalt für Dampfkessel, Kühltürme und dgl. verwendet wird, wird der Steinansatz bzw. die Zunderbildung beträchtlich vermindert.

Unabhängig vom jeweils verwendeten Entsalzer fällt in jedem Falle ein an Mineralsalzen konzentriertes Wasser an«. Dieses Wasser kann aus dem Ablaßwasser der Verdampfer einer Destillationsanlage oder aus dem konzentrierten Ablauf aus einer Ionenaustauschersäule, einer Umkehrosmosevorrichtung oder einer Elektrodialysevorrichtung bestehen. Dieser hochkonzentrierte , mineralsalzhaltige Ablauf wird durch eine Leitung 32 abgezogen und einem einen Teil des sogenannten Carver-Greenfield-Systems gemäß den genannten USA-Patentschriften 3 251 398 und 3 304 991 bildenden Mischtank 34 zugeführt. Der Mischtank 34- nimmt ferner häusliche Abwässer, Abfälle und dgl. aus den mit den Industrieanlagen vergesellschafteten Haushaltungen auf. Diese Abfälle werden dem Mischtank 34· durch eine Leitung 36 zugeführt.

Erfindungsgemäß werden ferner die aus der Anlage 22 stammenden Industrieabwässer gesammelt und über eine Leitung in den Mischtank 34- rückgeführt. Die vereinigten Abwässer werden mit über eine Leitung 40 in den Mischtank 34· rückgeführtem, regeneriertem "Verflüssigungsöl" gemischt. Das beim Vermischen erhaltene verflüssigte Schlammgemisch wird über eine Leitung in Wasserverdampfer 44 des Garver-GreenfieId-Systems eingespeist. In den genannten Verdampfern wird praktisch das gesamte Wasser entfernt, während die Feststoffe in dem "Verflüssigungsöl"-suspendiert bleiben. Bei diesem öl kann es sich in typischer Weise um Heizöl handeln. Es kann jedoch auch irgend eine beliebige, relativ wenig flüchtige Flüssigkeit, einschließlich anorganischer Flüssigkeiten, wie Silikonöle, verwendet werden.

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Der kondensierte Wasserablauf -aus dem Carver-Greenfield-Verdampfer wird über eine Leitung 46 abgezogen und in die Anlage 22 über eine Leitung 48 und ein Ventil 50 zur Wiederverwendung an einer beliebigen Stelle rückgeführt. Infolge seines niedrigen Mineralsalzgehalts (weniger als etwa 15 ppm an insgesamt gelösten Feststoffen) kann es ähnlich wie das Reinwasser in Leitung 20 in Kühltürmen als Auffrischwasser oder in anderen Anlagen, in welchen es normalerweise zu einem Steinansatz bzw. zu einer Zunderbildung kommt, verwendet werden. Das in der Anlage 22 nicht benötigte Wasser kann über ein Ventil 52 und eine Leitung 54· zur Lagerung oder gegebenenfalls Weiterbehandlung zu einem Haushaltswasser abgezogen werden. Es kann auch zu Bewässerungszwecken verwendet werden, wobei kein nachteiliger Einfluß auf das pflanzliche oder tierische Leben zu befürchten ist.

Bei dem Carver-Greenfield-System wird der aus den in Öl suspendierten Feststoffen bestehende, entwässerte Schlamm über eine Leitung 56 abgezogen und einem Feststoff-Abscheider 58, der aus einer Zentrifuge und dgl. bestehen kann, zugeführt. Das regenerierte öl wird, wie bereits ausgeführt, dem Mischtank 54 durch die Leitung 40 zugeführt. Die durch eine Leitung 60 abgezogenen Feststoffe liegen in Form körniger, leicht zu handhabender Teilchen vor, die zur industriellen Wiederverwendung gelagert oder einer Abfallgrube zugeführt werden. Diese Feststoffe weisen in Gebieten, in denen relativ wenige Haushaltungen mit einer große Mengen an Wasser verbrauchenden Industrieanlage vergesellschaftet sind, im Verhältnis zu ihrem Gehalt an organischen Stoffen einen hohen Mineralsalzgehalt auf. In diesem Falle sind die Feststoffe im Hinblick auf ihren Mineralsalzgehalt wertvoller als im Hinblick auf ihren Heizwert.

In dem in Fig. 2 dargestellten Fließbild wird mineralsalzhaltiges Wasser aus einer Quelle 110 mittels einer Pumpe 112 über ein Ventil 114 und eine Leitung 116 einer mit 118 bezeich-

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neten Vakuumdestillationsanlage zur Konzentration (der Mineralsalze) zugeführt. Bin Teil des anfallenden Reinwassers wird über ein Ventil 120 und eine Leitung 122 zur Speisung einer Anlage 124 abgezogen. Ein anderer Teil des reinen destillierten Wassers wird über eine Leitung 126 abgeleitet und mit Hilfe eines Mischventils 128 mit durch die Pumpe über eine Zweigleitung 130 zugespeistem, mineralsalzhaltigem Wasser gemischt. Durch eine Leitung 132 wird ein Wasser mit ausgeglichenem Mi-neralsalzgehalt einem Reservoir 134- für Haushaltswasser zugeführt. Dieses Wasser wird über eine Speiseleitung 136 mit 138 bezeichneten Haushaltungen zugeführt. Das häusliche Abwasser, Müll und häusliche Abfälle werden gesammelt und über eine Leitung 140 einem Mischer 142 des Carver-GreenfieId-Systems zugeführt. Das an Mineralsalzen konzentrierte. Ablaßwasser aus den Vakuumdestillationseinheiten wird in den Mischer 142 über eine Leitung 144 zugespeist. Ferner wird in den Mischer 142 aus der Anlage 124 stammendes Industrieabwasser über eine Leitung 146 rückgeführt. Die vereinigten Abwasser werden mit aus einer Leitung 148 stammendem, rückgeführtem Öl durchsetzt una durchmischt. Die mit Öl durchsetzten, vermischten Abwässer weraen über eine Leitung 150 Carver-Greenfield-Verdampfern 152 zugeführt, aus welchen regeneriertes Wasser durch eine Leitung 154- in die Industrieanlage rückgeführt wird. Die in dem Öl suspendierten Feststoffe werden über eine Leitung 156 zu einem Öl—Abscheider 158 abgezogen und von dort einer ausgekleideten Trocknungsgrube 160 zugeführt.

Das in Fig. 2 schematisch dargestellte System wurde für eine Natur- bzw. Erdgasbehandlungsvorrichtung an einem Ort, an welchem insgesamt 17 Familien wohnten, entwickelt. Aus der Wasserquelle wurde Wasser mit einem Gesamtgehalt an darin gelösten Feststoffen von 1060 ppm in einer Menge von etwa 665 l/min gefördert. Die Konzentrier-Verdampfereinheit

von
118 besaß eine Kapazität/35380 kg/std und konnte pro Stunde 31298 kg Kondensat liefern. Diese Einheit wurde dazu verwen-

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de.t, für die Anlage wxd für Haushalt szwe.cke reines destilliertes Wasser "in einer Menge von etwa 416400 1 pro Tag zu liefern. Die Abläufe aus den Verdampfern 118 sowie die verschiedenen Abwässer wurden der Garver-Greenfield-Einheit zugeführt. Die Garver-Qreenfield-Einhe.it wurde pro Stunde mit etwa 4£20 kg Ablauf aus_r den Verdampfern 118 und etwa 1140 kg Abwasser beschickt. Mit dem Ablauf aus den Verdampfern wurden pro Stunde etwa 43 kg darin gelöste Feststoffe abgezogen. Der Eeststoffgehalt der häuslichen Abwasser betrug etwa 225 g pro Stunde. Das rückgewonnene Kondensat aus den Garver-Greenfield-Verdampfern betrug pro Stunde etwa 5440 kg. Das zum Betrieb der Verdampfer benötigte Heizmaterial bestand aus in der Anlage verfügbarem Erdgas. In einem mit Erdgas beheiztem, fest installierten Kessel wurden pro Stunde 4,5 Millionen kcal zur Dampferzeugung für den .für die ^onzentrier-Vakuumdestillationseinheit und für die Carver-Greenfield-Verdampfer erforderlichen Dampf verbraucht. Die Einheit ist vollständig und in sich abgeschlossen und benötigt zum kontinuierlichen Betrieb lediglich die Zufuhr von Wasser aus der Quelle, von Heizmaterial, von Kühlwasser, von Energie und von frischem öl. Pro Tag werden etwa 76 kg Öl benötigt.

In dem in Fig. 3 dargestellten Eließbild wird, ähnlich wie bereits geschildert, aus einer Quelle 210 über ein Ventil 212 Wasser einer Mehrfacheffekt-Verdampfereinheit 214 zugeführt. Das in dieser Einheit gebildete Reinwasser wird über eine Leitung 216 abgezogen. Dieses Wasser wird über eine Leitung 218 Dampfgeneratoren und dgl. zugeführt; ein Teil des Reinwassers kann über eine Zweigleitung 220 abgezogen werden, um mit Quellwasser gemischt und in Form der Mischung über eine Leitung 222 der Wasserversorgung von Haushalten zugeführt zu werden. Die Dampfgeneratoren können ein Teil einer Kraftanlage 224 sein. In der Kraftanlage können ferner Gasturbinen oder Kolbenmotoren zur Erzeugung von Elektrizität Verwendung finden. Ein Teil des Reinwassers kann in den Kühlsystemen dieser Einheiten als Auffrischwasser verwendet werden. Das aus den Verdampfereinheiten 214 abgezogene Wasser wird über eine Leitung 226 einer Misch-

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einheit 228 des Carver-Greenfield-Systems zugeführt. Wie bereits geschildert, kann diese Mischeinheit über eine Leitung 230 mit häuslichen Abwässern und über eine Leitung 232 mit Industriewasser-Rücklauf gespeist werden. Die Abwässer werden mit über eine Leitung 234 kommendem Öl-Rücklauf gemischt und Carver-Greenfield-Verdampfern 236 zugeführt. Bei der dargestellten Ausführungsform v/ird über eine Leitung 238 Industriewasser abgezogen, das teilweise als Auffrischwasser für die Kühlsysteme der Maschinen verwendet werden kann. So wird ein .Teil des in der -Leitung 238 befindlichen Wassers über eine Leitung 240 und ein Ventil 242 in einen durch eine Leitung 244 umlaufenden Kühlwasserstrom eingespeist. Dieses Wasser wird aus den Kühlsystemen durch Leitungen 246 abgezogen, in einem Turm 248 gekühlt und durch die Leitung 244 in das System rückgepumpt. Im Falle, daß sich in den Kühlsystemen Verunreinigungen ansammeln, wird ein Teil des Wassers durch eine Leitung 250 und ein Ventil 252 abgelassen und in das Mischgefäß des Garver-Greenfield-Systems rückgeführt.

Bei der dargestellten Ausführungsform werden die Schornstein-Gase aus der Kraftanlage, d.h. von gas- oder ölbeheizten Dampfmaschinen oder Gasturbinen, über eine Leitung 254 abgezogen. Ein Teil dieser Abgase wird über eine Rohrleitung 256 einem Abgaskessel 25'8 zugeführt. Dieser Abgaskessel kann zur Dampferzeugung verwendet werden. Der hierbei gebildete Dampf wird über eine Leitung 260 und eine Rückführleitung 262 durch die Verdampfereinheiten der Destillationsanlage 214 und durch die Verdampfereinheiten der Carver-Greenfield-Verdampfer 236 zirkulieren gelassen. Auf diese Weise wird die Wärme in diesem System wirtschaftlich ausgenutzt.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, wie sich das Verfahren gemäß der Erfindung bei einem Gasabsorptionssystem zur Entfernung saurer Gase aus Erdgas verwirklichen läßt. Hierbei handelt es sich um typische Maßnahmen in Erdgas-Behanülungsanlagen.

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Das Absorptionssystem, das aus einem Absorber 310 und einer Abstreifeinrichtung 312 besteht, ist in üblicher V/eise, beispielsweise wie in der USA-Patentschrift 2 157 068 beschrieben ist, konstruiert. Bei diesem System wird das saure Gas über eine Leitung 314- am unteren Ende in den Absorber 310 eingeleitet. In diesem wird es durch In-Berührung-Kommen mit einem Alkanolamin oder einer anderen Absorptionslösung gereinigt. Das reine Gas verläßt den Turm über eine Leitung 316. Die mit H₂S, CO₂ und ähnlichen Gasen angereicherte Absorptionslösung wird aus dem Absorber 310 über eine Leitung 318 abgezogen, fließt durch einen Wärmetauscher 320, in welchem sie durch indirekten Wärmeaustausch mit einer rücklaufenden, warmen Magerlösung erwärmt wird, und wird schließlich am oberen Ende in die Abstreifeinrichtung 312 eingespeist. Diese Abstreifeinrichtung ist mit einer Dampfheizeinrichtung 322 ausgestattet, mit deren Hilfe die angereicherte Lösung erhitzt und die absorbierten sauren Bestandteile abgetrieben werden. Letztere verlassen das System über eine Leitung 324. Die heiße Magerlösung wird über eine Leitung 326, einen Wärmetauscher 328, den Wärmetauscher 320, eine Kühleinrichtung 332 und eine Leitung 338 zum oberen Ende des Absorbers 310 rückgeführt. Hierbei wird die für einen Carver-Greenfield-Verdampfer 340 erforderliche Wärme durch Verwendung einer Wärmetauscherflüssigkeit, die über eine Leitung 342 und 344 umläuft und Wärme aus dem Wärmetauscher 328 auf eine Heizeinheit 346 im Carver-Greenfield-Verdampfersystem überträgt, erhalten. Selbstverständlich kann dem Verdampfer auch mittels Dampf oder anderer Wärmelieferanten zusätzliche Wärme zugeführt werden.

Industriewässer aus dem Carver-Greenfield-Verdampfer wird über Leitungen 348 in ein Reservoir 350 abgezogen. Aus diesem wird ein Teil des Wassers über eine Leitung 352 für industrielle Zwecke abgezogen, lüin Teil dieses Wassers wird über eine Leitung 354 und ein Ventil 356 der Kühleinrichtung 332 des Absorptionss;y stems zugeführt. Das aus der Kühlein-

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richtung 332 stammende warme Wasser wird über eine Leitung 358 einem Kühlturm 360 zugeführt und anschließend über eine Leitung 362 mittels einer Pumpe 364 umlaufen gelassen. Das gesamte notwendige Spülwasser wird aus diesem Umlaufsystem über ein Ventil 366 und eine Leitung 368 abgezogen und über eine Leitung 370 in den Carver-Greenfield-Verdampfer rückgeführt. Andere häusliche und Industrieabwässer können über eine Leitung 372 zugespeist werden. Die Wärme für die Heizeinheit 322 der Abstreifeinrichtung 312 wird von einem Dampfgenerator 376 geliefert. Diesem Generator kann über eine Leitung 378 aus einer im vorliegenden Falle nicht dargestellten Destillationsanlage (vgl. beispielsweise Fig. 2) stammendes, • reines Auffrischwasser zugeführt werden. Das aus dem Dampfgenerator abgelassene V/asser bzw. Spülwasser läßt sich über eine Leitung 380 abziehen und mit den der Carver-Greenfield-Einheit zugespeisten Abwässern vereinigen.

Aus Fig. 5 ergibt sich eine Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung im Zusammenhang mit dem Betrieb einer petrochemischen Anlage 400. Dieser Anlage wird über eine Leitung 402 aus Konzentrier-Verdampfern 404, die, wie im Zusammenhang mit den vorherigen Figuren erläutert wurde, mit Rohwasser aus einer Quelle 406 gespeist werden, Reinwasser zugeführt. Der petrοchemischen Anlage 400 wird ferner mittels einer Leitung 408 aus Carver-GreenfieId-Verdampfern 410 Industriewasser zu Kühlzwecken und dgl. zugespeist. Abwasserrücklauf aus der petrochemischen Anlage wird über eine Leitung 412 abgezogen und entweder mit anderen, in einer Leitung 414 fließenden Abwässern vereinigt oder über ein Ventil 416 und eine Leitung 418 einer chemischen RückgewInnungseinheit 420 zugeführt. Diese Rückgewinnungseinheit kann aus Entspannungs-Verdampfereinheiten bestehen, in welchen sämtliche flüchtigen chemischen Substanzen aus dem Wasser abgestreift werden. Letzteres wird hierauf über eine Leitung 422 einem Mischer 423 cLes Carver-Greenfield-Systeins zugeführt. Andererseits können ausgefallene chemische Substanzen auch über Leitungen 424 mit dem durch

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eine Leitung 422 strömenden Restabwasser in das Carver-GreenfieId-System gezogen werden.

Bei einer Abwandlung des geschilderten Verfahrensablaufs kann verunreinigte Luft aus der petrochemischen Anlage über eine Leitung 428 einem Gaswäscher 430 zugeführt werden, in welchem es mit über eine Leitung 432 zugeführtem Industriewasser in Berührung gebracht wird. Die saubere Luft wird über eine Leitung 434 in die Atmosphäre entlassen, während das die aus der Luft entfernten Verunreinigungen enthaltende Wasser über eine Leitung 436, eine Leitung 438 und ein Ventil 440 in den Mischer 423 des Carver-Greenfleld-Systems rückgeführt wird. Im Falle, daß dieses verschmutzte V/asser wiedergewinnbare, flüchtige chemische Substanzen oder wertvolle Chemikalien enthält, die ausgefällt werden können, kann es andererseits über eine Leitung 442 und ein Ventil 444 der Leitung 418 zu der chemischen Rückgewinnungseinheit 420 geleitet werden. Der Mischer des Carver-Greenfield-Systems kann zusätzlich zu den anderen Abfällen über eine Leitung mit Abwässern und dgl. beschickt werden.

Die in Fig. 5 schematisch dargestellte Luftreinigung ist nicht auf petrochemische Anlagen beschränkt. Viele Industriezweige machen von einer Gaswäsche mit Wasser Gebrauch, um dadurch Luftverschmutzungsprobleme zu bekämpfen. Hierbei tritt jedoch das weitere Problem auf, wie das nunmehr die Luftverunreinigungen enthaltene Wasser beseitigt werden kann. Erfinauxx_&^^-einäß wird nun dieses Problem dadurch gelöst, daß ein solches Abwasser bzw. ein solches verschmutztes Wasser dem Garver-Greenfield-System zugeführt wird.

Selbstverständlich können beliebige Kombinationen der in den Figuren 2-5 dargestellten Maßnahmen in einer einzigen Industrieanlage verwirklicht und kombiniert werden. Ebenso selbstverständlich dürfte es für den Fachmann sein, daß das geschilderte Verfahren die verschiedensten Abwandlungen erfahren kann.

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Das grundlegende Merkmal des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht in der Kombination einer Entsalzung mit einem Carver-GreenfieId-System, wobei beide Systeme in der Kombination weit wirtschaftlicher arbeiten können, als einzeln. Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß nicht zu erwarten war, daß das bisher zur Aufbereitung von organischen Abfällen, z.B. von Abwässern und dgl., eingesetzte Carver-Greenfield-System auch bei der Aufbereitung von Abwässern mit hohem Mineralsalzgehalt verwendet werden könne.

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Claims

- 17 Patentansprüche

1.) Verfahren zur Aufbereitung von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß man a) mineralsalzhaltiges Wasser unter Bildung eines praktisch salzfreien Wasserablaufs und einer mit Mineralsalzen angereicherten Wasserfraktion entsalzt; daß man b) die mit Mineralsalzen angereicherte Wasserfraktion zur Bildung eines nach Entfernung des Wassers pump-, fähigen Gemisches mit einem relativ wenig flüchtigen Verflüssigungsmedium (fluidizing liquid) versetzt; daß man c) das erhaltene Gemisch durch Erwärmen unter Bildung eines aus kondensiertem Wasser bestehenden Ablaufs und einer Aufschlämmung der Mineralsalze in dem Verflüssigungsmedium entwässert; daß man d) die Mineralsalze von dem Verflüssigungsmedium abtrennt und letzteres in das Verfahren rückführt und daß man schließlich e) die einzelnen (Wasser-) Abläufe aus den verschiedenen Verfahrenstufen wieder der Wasserversorgung zuführt.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mineralsalzhaltiges Wasser durch Mehrfacheffekt-Vakuumdestillation entsalzt; daß man als praktisch salzfreien Wasserablauf destilliertes Wasser gewinnt und daß man die mit Mineralsalzen angereicherte Wasserfraktion als "Destillationsrückstand" aus den Destillationseinheiten abzieht.

$.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man von aus Quellwasser bestehendem mineralsalzhaltigem Wasser ausgeht und aaß man einen Teil dieses Wasser mit einem Teil des salzfreien Ablaufs zur Herstellung eines Wassers mit ausgeglichenem Mineralsalzgehalt für Haushaltswasser vermischt.

4.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens einen Teil der Wasserabläufe als Industriewasser

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verwendet und daß man das Industrie abwasser zusammen mit dem relativ wenig flüchtigen Verflüssigujqgsmedium und der an Mineralsalzen konzentrierten Wasserfraktion der Verdampfung und einer anschließenden Wiederverwendung zuführt.

5·) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens einen Teil des entsalzten Wasserablaufs der Haushaltswasserversorgung zuführt und daß man die häuslichen Abwässer zusammen mit dem relativ wenig flüchtigen Verflüssigungsmedium und der an Mineralsalzen konzentrierten Wasser-A fraktion der Verdampfung und einer anschließenden Wiederverwendung zuführt.

6.) Verfahren zur Aufbereitung von Wasser zu einem an einem Ort mit H^shalts- und Industriewasserbedarf wiederverwendbaren Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß man a) mineralsalzhaltiges Speisewasser unter Bildung eines praktisch salzfreien Wasserablaufs und einer mit Mineralsalzen angereicher-'ten Wasserfraktion entsalzt; daß man b) einen Teil des entsalzten Wasserablaufs der Haushaltswasserversorgung und einen anderen Teil des entsalzten Wasserablaufs der Industriewasserversorgung zuführt; daß man c) die Abwässer aus den.Haushaltseinrichtungen und die Abwässer aus den Industrieeinrichtungen W sammelt; daß man d) die vereinigten Abwässer und die aus der Entsalzung stammende an Mineralsalzen konzentrierte Wasserfraktion zur Bildung eines nach Entfernung des Wassers pumpfähigen Gemisches mit einem relativ wenig flüchtigen Verflüssigung smedium mischt; daß man e) das erhaltene Gemisch durch Erwärmen unter Bildung eines aus kondensiertem Wasser bestehenden Ablaufs und einer Aufschlämmung der Mineralsalze und der organischen Feststoffe in dem Verflüssigungsmedium entwässert; daß man f) die Feststoffe von dem Verflüssigungsmedium abtrennt und letzteres in das Verfahren rückführt und daß man schließlich g) mindestens einen Teil des kondensierten Wasserablaufs aus der Entwässerung einer industriellen Verwendung zuführt.

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7·) Verfahren nach. Anspruch 6, dadurch, gekennzeichnet, daß man mindestens einen Teil der Wasserabläufe für die industrielle Wasserversorgung zu Wasserkühlzwecken verwendet.

8.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens einen Teil des entsalzten Wasserablaufs unter Verminderung eines Steinansatzes bzw. einer Zunderbildung in Kesselanlagen verwendet.

9.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man es bei einer Erdgas-Behandlungsaniage durchführt, wobei man mindestens einen Teil des der industriellen Verwendung zugeführten Wassers in Kühltürmen verwendet und daß mindestens ein Teil des der Entwässerung und anschließenden Wiederverwendung zugeführten Industrieabwassers aus dem Wasserablauf aus dem Kühlturm besteht.

10.) Verfahren nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß in der Erdgas-Behandlungsanlage Maßnahmen zur Absorption bzw. Entfernung saurer Gase aus dem Erdgas getroffen werden, wobei diese Maßnahmen darin bestehen, daß eine Absorptionsflüssigkeit zwischen einer Absorptions- und einer Abstreifstufe umlaufen gelassen wird, die (Ab sorptions-)Magerf Lässigkeit vor der Absorption gekühlt und die mit sauren Gasen angereicherte Absorptionsflüssigkeit zum Abstreifen (der sauren Gase) erhitzt wird, und mindestens ein Teil des der Anlage zugeführten Wasserablaufs in einem indirekten Wärmeaustausch zum Kühlen der (Absorptions-)Magerflüssigkeit verwendet wird.

11.) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wärmeenergie aus der heißen Magerlösung aus der Abstreifstufe als Lieferant für einen Teil der zur Behandlung der Abwässer oder der mineralsalzhaltigen Wässer, die ihrerseits zur Wasserversorgung der Anlage dienen, erforderlichen Wärmeenergie verwendet.

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12.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Wasser versorgte Industrie eine Kraftanlage mit gas- oder ölbeheizten Verbrennungsanlagen aufweist, daß ein Teil der dem industriellen Gebrauch zugeführten Wasserabläufe den Wasserbedarf dieser Maschinen deckt und daß die aus den Schornstein-oder Verbrennungsgasen dieser Maschinen gewonnene Wärmeenergie mindestens teilweise den Wärmeenergiebedarf bei der Behandlung der Abwässer oder mineralsalzhaltigen Wässer, die ihrerseits der Industriewasserversorgung dienen, deckt.

13.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Wasserablaufs aus der Entwässerung zur Entfernung von Verunreinigungen aus Gasen verwendet wird und daß das diese Verunreinigungen enthaltende Wasser erneut der Entwässerung zugeführt wird.

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