DE69812131T2

DE69812131T2 - Vorrichtung zur erzeugung von reinem wasser aus rohwasser

Info

Publication number: DE69812131T2
Application number: DE69812131T
Authority: DE
Inventors: Rune Lysen
Original assignee: HVR Water Purification AB
Current assignee: HVR Water Purification AB
Priority date: 1997-09-23
Filing date: 1998-09-17
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2018-09-18
Also published as: EP1017630A1; EP1017630B1; JP4531973B2; DE69812131D1; US6383341B1; SE509928C2; SE9703424D0; JP2001517552A; ES2195391T3; CN1271333A; ATE234265T1; HK1031114A1; SE9703424L; RU2196111C2; CN1113819C; WO1999015463A1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Gewinnung von reinem Wasser aus Rohwasser, und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine solche Vorrichtung mit einem Verdampfer, der einen ersten Kreis zum Umlauf des Rohwassers, einen zweiten Kreis zum Umlauf eines flüssigen Kühlmittels und Membranelemente aufweist, um das umlaufende Rohwasser von dem umlaufenden flüssigen Kühlmittel zu trennen und um reines Wasser aus dem Rohwasser durch Membrandestillation mittels der Membranelemente zu gewinnen, die das umlaufende Rohwasser begrenzen.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Es ist bekannt, Wasser durch unterschiedliche Destillationsprozesse zu reinigen, und es ist auch bekannt, reines Wasser aus Salzwasser, beispielsweise durch Membrandestillation, zu erhalten. Hierzu wird beispielsweise auf die schwedischen Patentschriften 408637 und 411446 verwiesen.
Die schwedische Patentschrift 448085 bezweckt, die für das Verfahren benötigte Energie maximal auszunutzen. Das Verfahren benutzt eine mit Membranen ausgestattete Destillationseinheit, wobei eine erste Einheit das zu destillierende Wasser erhitzt und das Wasser einer Seite der Membran zuführt, während eine zweite Einheit Wasser, das kälter ist als das ersterwähnte Wasser, nach der anderen Seite der Membran überführt. Die beiden Einheiten sind über eine Verbindungsleitung miteinander derart verbunden, dass das Wasser von der zweiten Einheit nach der ersten Einheit entweder intermittierend oder kontinuierlich übertragen wird. Das Wasser wird in der ersten Einheit auf eine erforderliche Temperatur erhitzt, indem das Wasser über einen Wärmeaustauscher strömt, der an einer Energiequelle angeschlossen ist. Es wird Energie von der zweiten Einheit auf die erste Einheit über eine Wärmepumpe und zwei weitere Wärmeaustauscher übertragen.
Der Zugang zu trinkbarem Wasser ist eine vitale Notwendigkeit zum Überleben der gesamten Menschheit. Leider unterscheidet sich jedoch die natürliche Verfügbarkeit von trinkbarem Wasser in unterschiedlichen Teilen der Welt beträchtlich voneinander. An Stellen, wo die Zufuhr von Trinkwasser nicht ausreicht, um den Bedürfnissen Rechnung zu tragen, ist es notwendig, künstlich Trinkwasser zu erzeugen, und dies zu einem Preis, der für die Menschen an den betreffenden Stellen bezahlbar ist.
Zahlreiche Verfahren, Vorrichtungen und Einrichtungen, die früher benutzt wurden, um trinkbares Wasser aus Salzwasser, beispielsweise, zu gewinnen, besitzen eine Zahl von Nachteilen. Beispielsweise sind derartige Verfahren und Vorrichtungen sehr Energie-aufwendig, erzeugen störend hohe Geräuschpegel und erzeugen Wasser mit einer übermäßig hohen Temperatur, was zu einem Literpreis führt, der für zahlreiche Menschen zu kostspielig ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese und weitere Nachteile soweit als möglich zu vermeiden und eine Vorrichtung mit geringem Energiebedarf zu schaffen, die mit einem niedrigen Geräuschpegel arbeitet und reines Trinkwasser mit einer geeigneten Trinkwassertemperatur zwischen 8–10°C erzeugt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Gewinnung von reinem Wasser aus Rohwasser mit einem Verdampfer, der einen ersten Kreis zum Umlauf des Rohwassers, einen zweiten Kreis zum Umlauf eines flüssigen Kühlmittels und Membranelemente aufweist, um das umlaufende Rohwasser von dem umlaufenden flüssigen Kühlmittel zu trennen und um reines Wasser aus dem Rohwasser durch Membrandestillation mittels der Membranelemente zu gewinnen, die das umlaufende Rohwasser begrenzen, und sie löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Vorrichtung einen Wärmeaustauscher aufweist, der die Temperatur des Rohwassers erhöht, bevor das Wasser in den Verdampfer eintritt, wobei eine Stelle des Wärmeaustauschers mit dem ersten Kreis verbunden ist, dass die Vorrichtung außerdem eine Wärmepumpe aufweist, die die Temperatur des flüssigen Kühlmittels absenkt, bevor das Kühlmittel in den Verdampfer eintritt, wobei die Hochtemperaturseite der Wärmepumpe an den Eingang des zweiten Kreises über die andere Seite des Wärmeaustauschers und eine Kühlvorrichtung angeschlossen ist, und dass die Niedertemperaturseite der Wärmepumpe an den Ausgang des zweiten Kreises angeschlossen ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben. Diese zeigt in der einzigen Figur eine gemäß der Erfindung aufgebaute Vorrichtung.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die dargestellte Vorrichtung weist eine Verdampfereinheit 10 auf, die einen ersten Kreis 101 besitzt, in dem Rohwasser aus einem Rohwassertank umläuft, während ein zweiter Kreis 102 vorgesehen ist, in dem ein flüssiges Kühlmittel (Wasser) umläuft. Außerdem sind Membranelemente vorgesehen, um das umlaufende Rohwasser von dem umlaufenden flüssigen Kühlmittel zu trennen und um Reinwasser aus dem Rohwasser durch Membrandestillation durch die Membranelemente zu gewinnen. Die Membrandestillation selbst ist aus den oben erwähnten Patentschriften bekannt und braucht deshalb hier nicht weiter beschrieben zu werden.
Die beschriebene Vorrichtung weist einen Wärmeaustauscher 11 auf, der die Temperatur des Rohwassers erhöht, bevor das Rohwasser in den Verdampfer 10 eintritt, und der Wärmeaustauscher ist auf der einen Seite 111 mit dem ersten Kreis 101 verbunden. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die ursprüngliche Temperatur des Rohwassers 67°C, während die Temperatur des in den Verdampfer 10 eintretenden Wassers 70°C beträgt.
Die Temperatur des flüssigen Kühlmittels wird gesenkt, bevor das Kühlmittel in den Verdampfer 10 eintritt. Die Temperaturabsenkung erfolgt durch eine Wärmepumpe 12. Die Hochtemperaturseite 121 der Wärmepumpe ist mit der Eingangsseite 1021 des zweiten Kreises 102 über die verbleibende Seite 112 des Wärmeaustauschers 11 und eine Kühlvorrichtung 13 verbunden. Die Niedertemperaturseite 122 der Wärmepumpe 12 ist an die Ausgangsseite 1022 des zweiten Kreises 102 angeschlossen.
Die Kühlvorrichtung 13 weist einen Kondensator 131, eine Trockenvorrichtung 132 und ein Kapillarrohr 133 auf, und sie bewirkt eine Absenkung der Temperatur des flüssigen Kühlmittels von 70°C auf 5°C. Die Temperatur des Kühlmittels beträgt beim Verlassen des Verdampfers 10 8°C.
Der modus operandi der schematisch dargestellten Vorrichtung ist der Folgende:
Zu Beginn des Reinigungsprozesses wird die Wärmepumpe 12 angelassen, so dass Wärme an den Wärmeaustauscher 10 abgegeben und der Verdampfer 10 gekühlt wird. Gleichzeitig wird eine Wasserpumpe 14 aktiviert, die Rohwasser aus dem Rohwassertank absaugt und nach dem Wärmeaustauscher 11 fördert, in dem das Rohwasser erhitzt wird, das dann in den ersten Kreis 101 des Verdampfers 10 gepumpt wird.
Wenn das Wasser zwischen den Membranen im Verdampfer 10 zirkuliert und in die Nähe des flüssigen Kühlmittels gelangt, das über Kühlplatten geführt wird, dann wird ein Dampfdruck erzeugt, der die Wassermoleküle veranlasst, durch die Membranen hindurchzutreten und an den Kühlplatten zu kondensieren. An diesen läuft das resultierende Kondensat ab und sammelt sich am Auslass 103.
Eine Vorrichtung dieser Konstruktion benutzt im Wesentlichen die gesamte verfügbare Wärme und Kälte in dem Wärmepumpenprozess, d. h. die erzeugte Wärme wird benutzt, um das Rohwasser zu erhitzen, und gleichzeitig wird die so erzeugte Kälte benutzt, um den Dampfdruck aufrechtzuerhalten, um das Verfahren durchzuführen, und dies führt zu einem niedrigen Energieverbrauch.
Die Wasser-Reinigungsfähigkeit der neuartigen Vorrichtung wurde überprüft, und es wurden verschiedene Analysemessungen durchgeführt. Die folgende Tabelle 1 enthält die Konzentrationen gewisser Substanzen im Wasser vor und nach der Reinigung:
Tabelle 1

Die Tabelle II gibt den höchsten und tiefsten Wert der Reinigung in Prozenten in Bezug auf drei unterschiedliche Messungen für jede Substanz an: Tabelle II

Chloroform	99,8–98,6
1,1,1-Trichlorethan	99,9–99,6
Trichlorethylen	99,7–99,4
Dichlorbromomethan	99,8–98,7
Kohlenstoff-Tetrachlorid	99,7–98,7
Dibromochlormethan	99,7–98,7
Bromoform	99,6–97,8

Claims

Vorrichtung zur Gewinnung von reinem Wasser aus Rohwasser mit einem Verdampfer (10), der einen ersten Kreis (101) zum Umlauf des Rohwassers, einen zweiten Kreis (102) zum Umlauf eines flüssigen Kühlmittels und Membranelemente aufweist, um das umlaufende Rohwasser von dem umlaufenden flüssigen Kühlmittel zu trennen und um reines Wasser aus dem Rohwasser durch Membrandestillation mittles der Membranelemente zu gewinnen, die das umlaufende Rohwasser begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Wärmeaustauscher (11) aufweist, der die Temperatur des Rohwassers erhöht, bevor das Wasser in den Verdampfer (10) eintritt, wobei eine Seite (111) des Wärmeaustauschers mit dem ersten Kreis (101) verbunden ist, daß die Vorrichtung außerdem eine Wärmepumpe (12) aufweist, die die Temperatur des flüssigen Kühlmittels absenkt, bevor das Kühlmittel in den Verdampfer (10) eintritt, wobei die Hochtemperaturseite (121) der Wärmepumpe an den Eingang (1021) des zweiten Kreises (102) über die andere Seite (112) des Wärmeaustauschers (11) und eine Kühlvorrichtung (13) angeschlossen ist, und daß die Niedertemperaturseite (122) der Wärmepumpe an den Ausgang (1022) des zweiten Kreises (102) angeschlossen ist.