DE2725010A1

DE2725010A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von wasser im anschluss an die entspannungsverdampfung

Info

Publication number: DE2725010A1
Application number: DE19772725010
Authority: DE
Inventors: Remilio Longino Eisden
Original assignee: Eilandgebied Curacao
Current assignee: Eilandgebied Curacao
Priority date: 1976-06-02
Filing date: 1977-06-02
Publication date: 1977-12-15
Also published as: US4222825A; GB1586250A; DE2725010C2; NL7605952A

Description

Willemstad, Curacao , Niederländische Antillen

"Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Wasser im Anschluss an die Entspannungsverdampfung"

Die Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen bezeichneten Gegenstand.

Die Aufbereitung von Meerwasser, Salzlösungen, Brackwasser, Abwässern und verunreinigten·Industriewässern gewinnt aus Gründen des Umweltschutzes und aus wirtschaftlichen Gründen zunehmende Bedeutung. Zur Wiedergewinnung von Trinkwasser sind verschiedene Verfahren bekannt, die für Trockengebiete, Küstenregionen und Inselgebiete von beträchtlicher Bedeutung sind. Diese Verfahren sehen z.B. eine Destillation, Elektrolyse und/oder Osmose bzw. umgekehrte Osmose vor.

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Verfahren zur Gewinnung von frischem Trinkwasser aus Meerwasser sind z.B. bei R.H. Perry und CH. Chilton "Chemical Engineers¹ Handbook", 5. Ausgabe, Mc Graw-Hill, New York - London, 1973, Kapitel 11, S. 34 ff beschrieben.

Ein viel verwendetes Verfahren ist die Entspannungsverdampfung, bei der man Meerwasser oder anderes verunreinigtes Wasser zunächst durch ein Wärmeaustauscher-Rohrbündel und dann durch einen dampfbeheizten Erhitzer leitet und anschliessend durch eine Düse in eine Entspannungskammer sprüht, wobei konzentrierte Sole oder Abwasser als Sumpf erhalten wird, während in einem oder mehreren Kondensationströgen reines Frischwasser gewonnen wird, das als Trinkwasser abgezogen werden kann.

Ein Hauptnachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die ursprünglich in dem zu behandelnden Wasser absorbierten bzw. gelösten Gase ebenfalls abgetrennt werden, so dass das Destillat gasfrei ist oder zumindest zu geringe Mengen an Kohlendioxid enthält, um die für den menschlichen Gebrauch notwendigen Eigenschaften zu besitzen. Eine dieser Eigenschaften ist eine bestimmte Härte, die dem Wasser in Abwesenheit von Kohlendioxid nicht zu eigen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Wasser,das durch Entspannungsverdampfung wieder-gewonnen wurde, bereitzustellen, bei dem das Reinwasser einen bestimmten Gehalt an absorbiertem oder gelöstem Kohlendioxid enthält, um ihm die erforderliche Härte und die anderen gewünschten Eigenschaften zu verleihen. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur

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Gewinnung von Kohlendioxid bereitzustellen, das zur .arbonisierung von Frischwasser, welches aus Meerwasser, Salzwasser oder anderem verunreinigtem Wasser wiedergewonnen wurde, im Anschluss an die Entspannungsverdampfung verwendet wird.

Bekannte Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid aus Meerwasser haben, den Nachteil, dass sie unwirtschaftlich sind und hohe Investitions- und Energiekosten bedingen.

In bekannten Verfahren zur Gewinnung von Trinkwasser aus Meerwasser wird das Wasser entgast und die Verfahren sind darüberhinaus unwirtschaftlich. Bisher wurde nicht erkannt, dass das gewonnene Frischwasser eine gewisse Menge an Kohlendioxid enthalten muss.

Meerwasser ist in dauernder Bewegung und in Berührung mit der Atmosphäre, so dass sich ein Gleichgewicht zwischen den Gasen der Atmosphäre und den im Meerwasser gelösten Gasen einstellt. Die in der Atmosphäre enthaltenen Gase sind Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid und im übrigen Edelgase, hauptsächlich Argon, sowie Wasserstoff. Der Stickstoffgehalt beträgt 78,03 Volumenprozent, der Sauerstoffgehalt 20,99 Volumenprozent und der Kohlendioxidbehalt 0,03 Volumenprozent. Alle diese Gase lösen sich bis zu einem bestimmten Grad in Meerwasser, Brackwasser und anderem Wasser. Die gelöste Menge richtet sich hierbei nach dem Partialdruck des Gases, der Art des Gases und auch der Art und der Menge der anderen Komponenten des Wassers, wobei der Chloridgehalt ein wichtiger Parameter ist.

Das Kohlendioxid ist nicht nur als solches im Wasser gelöst, sondern auch in Form gelöster Verbindungen enthalten, z.B. von Salzen,

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wie Carbonaten und Hydrogencarbonaten. Ferner reagiert es mit bestimmten Komponenten des Wassers. Mit anderen Worten: das Kohlendioxid ist in Meerwasser und anderen natürlichen oder industriellen Wässern als absorbiertes Gas als auch in Form von Verbindungskomponenten vorhanden, die zu einem gewissen Grad in dem Wasser gelöst sind. Meerwasser enthält z.B. insgesamt 49 verschiedene Elemente, darunter Calciumionen. Beim Erhitzen von Meerwasser bildet sich Kalkstein (CaCO₃). Um eine zu starke Kalksteinbildung zu vermeiden, wird das gesamte Kohlendioxidgas sowie das chemisch gebundene Kohlendioxid aus dem Wasser entfernt. Dies kann nach bekannten Methoden durch Ansäuern oder durch Entspannungsverdampfung erfolgen. Bisher wurden beträchtlich Kohlendioxidmengen nach diesen Verfahren abgetrennt, ohne dass eine wirtschaftliche Wiederverwendung des Kohlendioxids gefunden wurde.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Wasser im Anschluss an die Entspannungsverdampfung, bei denen man die während der Entspannungsverdampfung freigesetzten Gase auffängt und in dem Destillat oder in anderem Reinwasser absorbiert, wobei hauptsächlich das Kohlendioxid absorbiert wird und die Eigenschaften des Wassers verbessert. Die Gasaufnahme erfolgt mit Hilfe eines Ejektor-Kondensators.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemässen Verfahrens und

Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch einen Teil einer beispielhaften Vorrichtung der Erfindung.

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Im einzelnen sind dargestellt eine Verbindungsleitung 1 zu dem Entspannungsverdampfer, ein Rückschlagventil 2, eine Druckwasserleitung 3, eine Strahlpumpe 4, ein Mischbehälter 5, ein Absorber 6, eine Luftleitung 7, mehrere Sprühdüsen 8_f ein Schwimmer 9, der Flüssigkeitsspiegel 10, ein Ventil 11, ein Messglas 12 und eine Entnahmeleitung 13 für das CO₂~haltige Wasser. Im Anschluss an den Entspannungsverdampfer oder Ejektor-Kondensator ist ein Rückschlagventil vorgesehen. Dieses öffnet sich, wenn die Strahlpumpe nicht arbeitet. Während des Ansaugens der Strahlpumpe ist das Rückschlagventil geschlossen und die nicht kondensierbaren Gase werden angesaugt und mit dem Wasser der Strahlpumpe durch die Mischvorrichtung zur der Absorptionszone geleitet. Die Mischvorrichtung dient dazu, ein gute Vermischung der Gase mit dem Wasser zu bewerkstelligen.Die Mischvorrichtung ist nicht obligatorisch und kann auch weggelassen werden. Sie wird vorzugsweise dann angewandt, wenn ein optimales Durchmischen erforderlich ist. Der Abstand zwischen der Strahlpumpe und dem Kohlendioxidabsorber sollte möglichst gross gewählt werden, um eine gute Durchmischung von Wasser und Gas zu gewährleisten. Das Gemisch aus Gas und Wasser tritt in die Absorptionskammer 6 am oberen Ende ein. Ein Sprühsystem aus mehreren Sprühdüsen 8 gewährleistet hierbei einen guten Kontakt zwischen dem Wasser und den Gasen. Auf diese Weise wird möglichst viel Kohlendioxid in dem Wasser gelöst, so dass die folgenden Reaktionen ablaufen:

CO₂+H₂O * ^H2^CO3
H₃CO₃ ^H⁺+ HCO~

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Die in dem Wasser gelöste Menge an freiem Kohlendioxid richtet sich nur nach dem Partialdruck des Kohlendioxids, da keine anderen Ionen vorhanden sind.

Im Absorber ist ein Schwimmer 9 vorgesehen, der eine automatische Kontrolle des Flüssigkeitsniveaus ermöglicht. Falls der Druck im Absorber aufgrund einer Gasansammlung zunimmt, sinkt der Flüssigkeitsspiegel 10 ab. In diesem Fall öffnet sich das Ventil 11 und ein Teil der Gase kann entweichen. Der Druck im Absorber normalisiert sich dabei und das Ventil 11 wird automatisch wieder geschlossen.

Die Abgase strömen durch die Luftleitung 7 oberhalb der Sprühdüsen 8. Sie bestehen hauptsächlich aus Stickstoff und Sauerstoff. Das kohlendioxidhaltige Wasser kann entweder als solches verwendet werden oder aber man vermischt es mit Brunnenwasser oder destilliertem Wasser.

Das behandelte Wasser kann gegebenenfalls anschliessend durch Entsäuerungs- oder Härtungsfilter geleitet werden, um die gewünschte Härte zu erzielen. Als Filtermaterial eignet sich z.B. kalzinierter Dolomit ("Akdolit"), der hauptsächlich aus Calciumoxid, Calcium- und Magnesiumcarbonat besteht. Das aus diesen Filtern ablaufende Wasser entspricht im allgemeinen dem Tillmans-Gleichgewicht.

Auf äusserst wirtschaftliche Weise wird somit Kohlendioxid aus Meerwasser oder anderem destillativ behandeltem Wasser entfernt und wiedergewonnen und anschliessend in Reinwasser dosiert, so dass dieses die für den menschlichen Verbrauch wichtigen Eigenschaften erhält. 709850/1104

Claims

Willeinstad, Curacao, Niederländische Antillen Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Wasser im Anschluss an die Entspannungsverdampfung Priorität: 2. Juni 1976, Niederlande, Nr. 76.05952 Patentansprüche

1. Verfahren zur Behandlung von Wasser im Anschluss an die Entspannungsverdampfung, dadurch gekennzeich net, dass man die während der Entspannungsverdampfung freigesetzten Gase auffängt und das enthaltene Kohlendioxid in reinem Wasser absorbiert.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Verbindungsleitung (1) zum Entspannungsverdampfer, einem Rückschlagventil (2), einer Druckwasserleitung (3), einer Strahlpumpe (4), einer Mischvorrichtung (5), einem Absorber (6), einer Luftleitung (7), einer Anzahl von Sprühdüsen (8), einem Schwimmer (9), einem Ventil (11), einem Messglas (12) und einer Entnahmeleitung (13) für das CO,-haltige Wasser.

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ORIGINAL INSPECTED