EP2675552A1 - Verfahren und anlage zur aufbereitung einer loesung mittels einem zweistufigen membranverfahren - Google Patents

Verfahren und anlage zur aufbereitung einer loesung mittels einem zweistufigen membranverfahren

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EP2675552A1
EP2675552A1 EP12705268.6A EP12705268A EP2675552A1 EP 2675552 A1 EP2675552 A1 EP 2675552A1 EP 12705268 A EP12705268 A EP 12705268A EP 2675552 A1 EP2675552 A1 EP 2675552A1
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EP
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retentate
membrane
pressure
solution
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Withdrawn
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EP12705268.6A
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KSB AG
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a method and a plant for the treatment of a solution, wherein in at least one first membrane unit, a feed stream is separated into a permeate stream and a retentate stream.
  • a solution is a mixture in which substances, for example salts or particles, are dissolved or finely dispersed in a liquid solvent, for example water.
  • membrane separation processes Separation by means of membrane processes has become established especially in food technology, biotechnology and pharmacy. Depending on the type of membranes used, the selective separation of individual substances or mixtures of substances is possible. A distinction is made between the membrane separation processes according to the driving force that underlies the separation.
  • a pump performs the still untreated liquid, which is referred to as a feed stream, a first membrane unit.
  • membrane units can be constructed in a modular manner, so that the system can be adapted stepwise to the extent of a separation problem.
  • the separation takes place by means of at least one semipermeable membrane.
  • the pump builds up a pressure in front of the semipermeable membrane.
  • the solvent and often a part of the solutes are pressed through the membrane.
  • the size of the retained substances can be adjusted. Depending on the size of the retained molecules, a distinction is made between microfiitration, ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis.
  • the invention for performing a reverse osmosis, in particular for seawater desalination.
  • a reverse osmosis in particular for seawater desalination.
  • RO reverse osmosis
  • the membranes can become clogged with deposits during their service life.
  • a periodic change of different operating phases can be used. In this case, a high pressure is built up on one side of the membrane during a first operating phase, so that a reverse osmosis takes place. During a second phase of operation, the pressure is lowered so that an osmosis takes place. Deposits, which have settled on the surface of the membrane, are replaced by a reversal of the flow direction.
  • Seawater desalination offers a good opportunity to provide drinking water in freshwater-poor regions with sea access cost-effectively in sufficient quantity.
  • the resulting retentate is usually passed back into the sea. Since the salt concentration of the retentate is significantly higher than that of natural seawater, this can lead to heavy pollution of the ecosystem, especially in the case of large plants.
  • DE 44 05 365 A1 describes a process for seawater desalination according to the principle of reverse osmosis.
  • a high-pressure water stream is fed to an osmosis system and separated into pressureless pure water and still standing under high pressure concentrate.
  • a low-pressure water stream is divided into two sub-streams before the pressure increase.
  • the first partial flow is brought to high pressure.
  • the second partial flow is directed into a tube feeder.
  • an exchange of the second partial flow is performed with the high-pressure water flow of the concentrate.
  • DE 00 59 536 A1 describes a plant for seawater desalination according to the principle of reverse osmosis.
  • a high-pressure water stream is fed to a reverse osmosis unit and separated into permeate and concentrate.
  • the concentrate is used for energy recovery.
  • the liquid supplied as a low-pressure water stream is divided into two partial streams.
  • the first partial flow is brought to high pressure.
  • the second partial stream is passed into a pressure exchanger.
  • an exchange of the low-pressure water flow is performed with a flowing from the reverse osmosis unit high-pressure water flow of the concentrate.
  • the reverse osmosis unit is associated with an osmosis expansion stage, which is connected to the pressure exchanger via an outlet line having a pressure increase.
  • WO 2010/052651 A1 a system is described which operates on the principle of reverse osmosis.
  • the system comprises a first separation unit in which two chambers are separated from a semipermeable membrane.
  • a stream of concentrated liquid and a stream of dilute liquid leave the first separation unit.
  • the stream of dilute liquid is fed to a second separation unit.
  • a second concentrated liquid stream and a second diluted liquid stream Prior to the second separation unit, a second concentrated liquid stream and a second diluted liquid stream are removed.
  • the second stream of concentrated liquid is reused in the cleaning system.
  • WO 96/05908 A1 describes a plant for Wasserentsaizung or softening with a membrane unit, which is self-cleaning. The formation of a salt layer on the surface of the membrane is prevented.
  • the dynamics of the water consumption of a building is used to periodically flush a recirculation / storage tank, which supplies the membrane of the water treatment unit.
  • the object of the invention is to provide an environmentally friendly membrane process and a plant with a high efficiency available.
  • This object is achieved in accordance with the invention in that at least part of the retentate stream is supplied to at least one second membrane unit in which retentate is present on one side of a membrane and on the other side to a solution whose concentration of dissolved substances is lower than that of the retentate so that the solvent of the solution passes through the membrane and dilutes the retentate.
  • this reduces the concentration of dissolved substances in the retentate.
  • the salt concentration of the retentate is at least partially adapted to the Saizkonzentration of natural seawater. By diluting, the introduction of retentate into the sea has significantly less impact on the ecosystem.
  • the process according to the invention is a continuous process in which at least one first membrane unit undergoes reverse osmosis and at the same time an osmosis process takes place in at least one other membrane unit.
  • first and second membrane units are used to distinguish the different process steps that occur in these membrane units. Reverse osmosis takes place in the "first” membrane unit and osmosis occurs in the "second” membrane unit.
  • first and second membrane units or a plurality of first or a plurality of second membrane units can be used.
  • a first and a second membrane unit will be used.
  • Seawater is preferably fed as feed stream to the first membrane unit, demineralized water being produced as permeate.
  • the highly concentrated brine obtained in the first membrane unit is supplied as a retentate to the second membrane unit.
  • the retentate On one side of the second membrane unit is the retentate.
  • seawater is preferably used as a solution. The concentration of dissolved salts is lower in seawater than in the retentate. In the second membrane unit, due to the osmotic pressure, water passes through the membrane and dilutes the retentate.
  • the entire retention stream which is obtained in the first membrane unit is fed to the second membrane unit.
  • the process steps of reverse osmosis and osmosis proceed in parallel in the process according to the invention and are carried out simultaneously in different membrane units. It is a continuous process.
  • the Pressure level in the second membrane unit is chosen so that the solvent passes through the membrane in the retentate and dilutes it.
  • the first and second membrane units can be completely separated from one another spatially or integrated within an apparatus.
  • the pressure level is lower in the second membrane unit than in the first membrane unit.
  • the different pressure level between the first and second membrane unit is used by means of a device.
  • the use of a pressure exchanger which transfers the pressure of the retentate, as it is present after the first membrane unit, as far as possible to fresh seawater is particularly suitable.
  • the pressure potential remaining in the retentate stream is utilized and contributes to a significant energy saving and thus to an increase in the efficiency.
  • the retentate stream after the first membrane unit flows under high pressure into a first pressure pipe and displaces fresh seawater located there. Meanwhile, fresh seawater flows into a second pressure pipe. There it pushes out the retentate, which has already released its pressure. Subsequently, a changeover takes place, so that the pressure pipes exchange their roles. This ensures a continuous, pulsation-free operation without mixing fresh seawater and retentate.
  • the highly concentrated retentate is an energy storage that can be used by an osmotic process.
  • the storage of the high-energy concentrated retentate does not require any special provisions regarding the contamination in relation to the use in the second membrane unit.
  • the dilution of the retentate causes an increase in the pressure level in the second membrane unit. This can be done, for example, by designing the second membrane unit to that the inflow of solvent increases the level in a container and in this way the hydrostatic pressure increases.
  • An alternative or complementary variant for increasing the pressure level on the retentate side of the second membrane unit is that the second membrane unit is constructed such that the inflow increases the pressure at which the liquid stands. This can be achieved, for example, by the fact that the act of rest completely fills a room. Solvent flows through the membrane solvent into the room so there is a strong pressure increase, since the retentate can not escape. The pressure increase is very strong even with small amounts of solvent overflowing, since liquids are incompressible. In order to allow a greater dilution effect of the retentate, gas cushions can be provided in the space. If solvent flows into the room, the gas cushions compress. Although this does not increase the pressure level so quickly, a stronger dilution effect is achieved.
  • the pressure increase can be as high as the osmotic pressure.
  • the osmotic pressure depends on the temperature.
  • the pressure level of the retentate stream is used after the second membrane unit by means of an energy recovery unit.
  • the use of a turbine proves to be particularly advantageous. In this way, the efficiency of the process and the system is increased.
  • the mechanical work of the turbine can be used to generate electricity or directly to drive a conveyor, such as a pump.
  • the membranes used in the first and second membrane unit can become clogged with contamination as the operating time increases. Since the flow direction through the membranes in the two membrane units are just reversed, the membranes can be replaced to remove the contaminants.
  • the streams can also be switched such that an osmosis takes place in the first membrane unit for the purpose of purification and a reverse osmosis takes place in the second membrane unit.
  • the solution which is supplied to the second membrane unit the same concentration of solutes as the feed stream, which is supplied to the first membrane unit. It proves to be particularly advantageous if the solution and the feed stream are removed from the same reservoir. As a result, essential components of the feedstream preparation can be shared.
  • sensors for measuring the substance concentrations in the individual sections of the system are provided in the system, wherein the sensors are connected to a higher-level control, wherein setpoint values for the individual sections can be stored in the higher-level control, the higher-order control Control is connected to actuators that can be controlled to set setpoints.
  • seawater desalination plants have a significant impact on the local ecosystem.
  • the arrangement according to the invention already enables a very advantageous dilution of the retentate. In conjunction with a regimental observation of the neighboring ecosystem can be
  • Limit values for the salt entry through the desalination plant can be specified, which can be specified in a higher-level control.
  • Fig. 1 is a schematic flow diagram of a process for desalination of seawater
  • Fig. 2 is a schematic flow diagram of the first part of the method with more detailed
  • a feed stream 2 to seawater of a first membrane unit 3 is supplied. Before it is stored in the reservoir 1 or before it is fed to the first membrane unit 3, the seawater is cleaned of constituents which could damage the semipermeable membrane 4.
  • the semipermeable membrane 4 may be made, for example, of polyamide, PTFE or sulfonated copolymers having a pore diameter of 5-10 "7 to 5-10 " 6 mm.
  • the membrane 4 allows water through and holds the Saize back.
  • the first membrane unit 3 separates the feed stream 2 into a permeate stream 5 and a retentate stream 6.
  • the permeate stream 5 is substantially salt-free pure water.
  • the retentate stream 6 has a higher salt concentration than the fed feed stream 2.
  • At least part of the retentate stream 6 is fed to a second membrane unit 7.
  • the second membrane unit 7 there is retentate on one side of a semi-permeable membrane 8 and on the other side a solution 9 whose concentration of dissolved substances is lower than that of the retentate.
  • seawater from the reservoir 1 is supplied to the second membrane unit 7 for this purpose.
  • the pressure on the retentate side of the second membrane unit 7 is lower than on the retentate side of the first membrane unit 3.
  • a device 10 the pressure difference between the first membrane unit 3 and the second membrane unit 7 is utilized.
  • the device 10 is connected between the first membrane unit 3 and the second membrane unit 7.
  • a pressure exchanger is used as the device 10.
  • the pressure exchanger is shown in Fig. 1 only as a square symbol 10. A detailed explanation will be given in the description of FIG. 2.
  • the driving force of the spontaneously occurring osmosis is the difference between the concentrations of one or more substances of the retentate side separated by the membrane 8 and the side with the solution 9.
  • the solution 9 is fed from the same reservoir 1 from which the feed stream 2 is taken.
  • Solvent of solution 9 passes through membrane 8. This dilutes the retentate. Salts present in the solution 9 are retained by the membrane 8.
  • the overflow of water through the membrane 8 reduces the difference in the concentration of dissolved salts.
  • the overflow of solvent builds up a pressure on the retentate side of the second membrane unit 7.
  • the pressure is used by means of an energy recovery unit 11.
  • the energy recovery unit 1 1 of the second membrane unit 7 is connected downstream. It is a turbine used as energy recovery unit 1.
  • the diluted with water retentate flows to the turbine.
  • the mechanical work of the turbine can be used to generate electrical energy or to pump. This increases the efficiency of the process.
  • Fig. 2 shows a flow chart of the first part of the method with detailed representation of the pressure exchanger.
  • the retentate stream 6 flows after the first membrane unit 3 under high pressure to a Umschaitmaschine 13.
  • the switching unit 13 comprises four rotary valves 14, which rotate in the clockwise direction with respect to the illustration.
  • Fig. 2 illustrates a snapshot, in which the rotary piston slide 14 occupy a position in which from the upper pressure tube 15, the low-pressure retentate of a separator 16 is pushed out to the pipe 17.
  • the pipeline 17 leads to the second membrane unit 7.
  • the upper pressure pipe 15 fills with fresh seawater from the reservoir 1.
  • the seawater is sucked in by a pump 18.
  • a portion of the seawater flows at a junction 19 via a check valve 20 in the upper pressure pipe 15th
  • the separating body 16 ' presses seawater out of the lower pressure pipe 15 ' .
  • the seawater flows through the check valve 21 and a pump 22 to the first membrane unit 3.
  • the feed stream 2 is additionally fed by a stream 23, which is supplied via a pump 24.
  • the seawater from the lower pressure tube 15 ' is displaced, it fills at the same time with high-pressure retentate from the first membrane unit 3.
  • the switching unit 3 switches over, wherein the pressure pipes 5, 15 ' exchange their tasks. This ensures a continuous, pulsation-free operation without mixing fresh seawater and retentate.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Aufbereitung einer Lösung. In mindestens einer ersten Membraneinheit (3) wird ein Feedstrom (2) in einen Permeatstrom (5) und einen Retentatstrom (6) getrennt. Erfindungsgemäß wird zumindest ein Teil des Retentatstroms (6) mindestens einer zweiten Membraneinheit (7) zugeführt. Bei der zweiten Membraneinheit (7) befindet sich Retentat auf der einen Seite einer Membran (8). Auf der anderen Seite befindet sich eine Lösung (9), deren Konzentration an gelösten Stoffen niedriger ist als die des Retentats. Dadurch tritt Lösemittel der Lösung (9) durch die Membran (8) und verdünnt das Retentat.

Description

Beschreibung
VERFAHREN UND ANLAGE ZUR AUFBEREITUNG EINER LOESUNG MITTELS EINEM
ZWEISTUFIGEN MEMBRANVERFAHREN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Aufbereitung einer Lösung, wobei in mindestens einer ersten Membraneinheit ein Feedstrom in einen Permeatstrom und einen Retentatstrom getrennt wird.
Eine Lösung ist ein Gemisch, bei dem Stoffe, beispielsweise Salze oder Partikel, in einem flüssigen Lösemittel, beispielsweise Wasser, gelöst bzw. fein verteilt sind.
Zur Herstellung von zahlreichen Produkten ist eine Aufbereitung von Lösungen notwen- dig. Bei Anlagen und Verfahren entsprechend dem Oberbegriff der Erfindung werden dazu Membrantrennverfahren eingesetzt. Deren besonderer Vorteil besteht darin, dass sie ohne Erhitzen auskommen und somit meist energetisch günstiger sind als thermische Trennverfahren. In der Membrantechnik fallen zwei Fraktionen an, die als Retentat und Permeat bezeichnet werden. Der Retentatstrom wird beim Trennprozess von der Membran zurückgehalten. Den Anteil der Flüssigkeit, der durch die Membran tritt, bezeichnet man als Permeat.
Die Separation mittels Membranverfahren hat sich insbesondere in der Lebensmittei- technologie, der Biotechnologie und der Pharmazie etabliert. Je nach Art der verwende- ten Membranen ist die selektive Abtrennung einzelner Stoffe oder bestimmter Stoffgemische möglich. Man unterscheidet die Membrantrennverfahren nach der treibenden Kraft, die der Trennung zugrunde liegt. Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um druckgetriebene Prozesse, bei denen vorzugsweise Wasser als Lösungsmittel zum Einsatz kommt, Eine Pumpe führt die noch unbehandelte Flüssigkeit, die als Feedstrom bezeichnet wird, einer ersten Membraneinheit zu. Diese so genannten Membraneinheiten lassen sich modular aufbauen, so dass die Anlage stufenweise an den Umfang eines Trennproblems angepasst werden kann. Die Trennung erfolgt mittels mindestens einer semipermeablen Membran. Die Pumpe baut einen Druck vor der semipermeabien Membran auf. Dabei werden das Lösungsmittel und häufig ein Teil der gelösten Stoffe durch die Membran gepresst.
Über die Auswahl der Membran lässt sich die Größe der zurückgehaltenen Stoffe einstellen. Je nach Größe der zurückgehaltenen Moleküle unterscheidet man zwischen Mikrofiitration, Ultrafiltration, Nanofiltration und Umkehrosmose.
Als besonders günstig erweist sich der Einsatz der Erfindung zur Durchführung einer Umkehrosmose, insbesondere zur Meerwasserentsalzung. Wird die konzentrierte Lösung mit einem Druck beaufschlagt, der oberhalb des osmotischen Drucks liegt, diffun- dieren Wassermoleküle durch die Membran, während die gelösten Salze zurückgehalten werden. Somit wird auf der einen Seite die Salzlösung aufkonzentriert, während auf der anderen Seite salzarmes Wasser gewonnen wird. Zwischen dem angelegten Betriebsdruck und dem sich einstellenden osmotischen Druck stellt sich ein Gleichgewicht ein. Dieser Prozess wird als Umkehrosmose (engl. Reverse Osmosis - RO) bezeichnet und zur Meerwasserentsalzung genutzt.
Die Membranen können sich im Laufe Ihrer Betriebszeit mit Ablagerungen zusetzen. Zur Reinigung der Membranen kann ein periodischer Wechsel unterschiedlicher Betriebsphasen genutzt werden. Dabei wird während einer ersten Betriebsphase ein hoher Druck auf einer Seite der Membran aufgebaut, so dass eine Umkehrosmose abläuft. Während einer zweiten Betriebsphase wird der Druck abgesenkt, so dass eine Osmose stattfindet. Ablagerungen, die sich an der Oberfläche der Membran festgesetzt haben, werden durch eine Umkehrung der Strömungsrichtung abgelöst.
Die Meerwasserentsalzung bietet eine gute Möglichkeit, Trinkwasser in süßwasserar- men Regionen mit Meeresanbindung kostengünstig in ausreichender Menge zur Verfügung zu stellen. Das anfallende Retentat wird dabei meist zurück ins Meer geleitet. Da die Salzkonzentration des Retentats deutlich über der des natürlichen Meerwassers liegt, kann dies, insbesondere bei großen Anlagen, zu einer starken Belastung des Ökosystems führen.
In der DE 44 05 365 A1 wird ein Verfahren zur Meerwasserentsalzung nach dem Prinzip der Umkehrosmose beschrieben. Dabei wird ein Hochdruck-Wasserstrom einer Osmose-Anlage zugeleitet und in druckloses Reinwasser und noch unter Hochdruck stehendes Konzentrat getrennt. Bei dem Verfahren wird ein Niederdruck-Wasserstrom vor der Druckerhöhung in zwei Teilströme aufgeteilt. Der erste Teilstrom wird auf Hochdruck gebracht. Der zweite Teilstrom wird in einen Rohrkammeraufgeber geleitet. In dem Rohrkammeraufgeber wird ein Austausch des zweiten Teilstroms mit dem Hochdruck-Wasserstrom des Konzentrats durchgeführt. Die DE 00 59 536 A1 beschreibt eine Anlage zur Meerwasserentsalzung nach dem Prinzip der Umkehrosmose. Dabei wird ein Hochdruck-Wasserstrom einer Umkehrosmose-Einheit zugeleitet und in Permeat und Konzentrat getrennt. Das Konzentrat wird zur Energierückgewinnung genutzt. Die als Niederdruck-Wasserstrom zugeleitete Flüssigkeit wird in zwei Teiiströme aufgeteilt. Der erste Teilstrom wird auf Hochdruck ge- bracht. Der zweite Teilstrom wird in einen Drucktauscher geleitet. In dem Drucktauscher wird ein Austausch des Niederdruck-Wasserstroms mit einem von der Umkehrosmose- Einheit zuströmenden Hochdruck-Wasserstrom des Konzentrats durchgeführt. Der Umkehrosmose-Einheit ist eine Osmose-Erweiterungsstufe zugeordnet, die über eine, einen Druckerhöher aufweisende, Ausgangsleitung an den Drucktauscher angeschlos- sen ist. In der WO 2010/052651 A1 wird ein System beschrieben, das nach dem Prinzip der Umkehrosmose arbeitet. Das System umfasst eine erste Trenneinheit bei der zwei Kammern von einer semipermeablen Membran getrennt sind. Ein Strom einer konzentrierten Flüssigkeit und ein Strom einer verdünnten Flüssigkeit verlassen die erste Trenneinheit. Der Strom der verdünnten Flüssigkeit wird einer zweiten Trenneinheit zugeführt. Vor der zweiten Trenneinheit werden ein zweiter Strom einer konzentrierten Flüssigkeit und ein zweiter Strom einer verdünnten Flüssigkeit abgeführt. Der zweite Strom der konzentrierten Flüssigkeit wird in dem Reinigungssystem wieder verwendet. Die WO 96/05908 A1 beschreibt eine Anlage zur Wasserentsaizung oder Enthärtung mit einer Membraneinheit, die selbst reinigend ist. Dabei wird der Aufbau einer Salzschicht auf der Oberfläche der Membran verhindert. Dazu wird die Dynamik des Wasserverbrauchs eines Gebäudes benutzt, um periodisch einen Rezirkulations/Vorrats- Behälter zu spülen, der die Membran der Wasser-Behandlungseinheit versorgt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein umweltfreundliches Membranverfahren und eine Anlage mit einem hohen Wirkungsgrad zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil des Re- tentatstroms mindestens einer zweiten Membraneinheit zugeführt wird, bei der sich auf der einen Seite einer Membran Retentat befindet und auf der anderen Seite eine Lösung, deren Konzentration an gelösten Stoffen niedriger ist als die des Retentats, so dass das Lösemittel der Lösung durch die Membran tritt und das Retentat verdünnt. Gegenüber herkömmlichen Verfahren und Anlagen wird dadurch die Konzentration an gelösten Stoffen im Retentat abgesenkt. Bei Anwendung des Verfahrens zur Meerwasserentsalzung wird so die Salzkonzentration des Retentats zumindest teilweise wieder an die Saizkonzentration des natürlichen Meerwassers angepasst. Durch die Verdünnung hat die Einleitung des Retentats ins Meer erheblich geringere Einflüsse auf das Ökosystem. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein kontinuierliches Verfahren, bei dem in mindestens einer ersten Membraneinheit eine Umkehrosmose und zeitgleich in mindestens einer anderen Membraneinheit ein Osmosevorgang abläuft. Die Begriffe„erste" und„zweite" Membraneinheit werden zur Unterscheidung der unterschiedlichen Verfahrensschritte verwendet, die in diesen Membraneinheiten ablaufen. In der„ersten" Membraneinheit findet eine Umkehrosmose statt. In der„zweiten" Membraneinheit läuft eine Osmose ab. Es können dabei jeweils nur eine erste und eine zweite Membraneinheit oder mehrere erste bzw. mehrere zweite Membraneinheiten einge- setzt werden. Im Folgenden wird aus Gründen eines erleichterten Textverständnisses jeweils von einer ersten und einer zweiten Membraneinheit gesprochen.
Als Feedstrom wird der ersten Membraneinheit vorzugsweise Meerwasser zugeführt, wobei entsalztes Wasser als Permeat erzeugt wird. Das in der ersten Membraneinheit anfallende, hoch konzentrierte, Salzwasser wird als Retentat der zweiten Membraneinheit zugeführt. Auf der einen Seite der zweiten Membraneinheit befindet sich das Retentat. Auf der anderen Seite wird als Lösung vorzugsweise Meerwasser eingesetzt. Die Konzentration an gelösten Salzen ist im Meerwasser geringer als im Retentat. In der zweiten Membraneinheit tritt, aufgrund des osmotischen Drucks, Wasser durch die Membran und verdünnt das Retentat.
Bei einer besonders günstigen Variante des Verfahrens wird der gesamte Reten- tatstrom, der in der ersten Membraneinheit anfällt, der zweiten Membraneinheit zugeführt.
Bei der erfindungsgemäßen Anlage wird dies durch eine entsprechende Verrohrung zwischen der ersten und der zweiten Membraneinheit erreicht.
Die Verfahrensschritte der Umkehrosmose und Osmose laufen bei dem erfindungsge- mäßen Verfahren parallel ab und werden in unterschiedlichen Membraneinheiten gleichzeitig durchgeführt. Es handelt sich um ein kontinuierliches Verfahren. Das Druckniveau in der zweiten Membraneinheit wird so gewählt, dass das Lösemittel durch die Membran in den Retentatstrom tritt und diesen verdünnt.
Die erste und die zweite Membraneinheit können räumlich vollständig von einander ge- trennt oder innerhalb eines Apparates integriert sein.
Das Druckniveau ist in der zweiten Membraneinheit niedriger als in der ersten Membraneinheit. Bei einer besonders günstigen Verfahrensvariante wird das unterschiedliche Druckniveau zwischen der ersten und zweiten Membraneinheit mittels einer Vorrichtung genutzt.
Dabei eignet sich besonders der Einsatz eines Drucktauschers, der den Druck des Re- tentats, wie es nach der ersten Membraneinheit vorliegt, möglichst auf frisches Meerwasser überträgt. Dadurch wird das im Retentatstrom noch vorhandene Druckpotential genutzt und trägt zu einer deutlichen Energieeinsparung und somit zu einer Steigerung des Wirkungsgrads bei. Bei dem Drucktauscher fließt der Retentatstrom nach der ersten Membraneinheit unter hohem Druck in ein erstes Druckrohr und verdrängt dort befindliches frisches Meerwasser. Währenddessen strömt frisches Meerwasser in ein zweites Druckrohr. Dort schiebt es das Retentat, das bereits seinen Druck abgegeben hat, heraus. Anschließend erfolgt eine Umschaltung, so dass die Druckrohre ihre Rollen vertauschen. Dabei wird ein kontinuierlicher, pulsationsfreier Betrieb ohne Vermischung von frischem Meerwasser und Retentat gewährleistet.
Das hoch konzentrierte Retentat ist ein Energiespeicher, der durch einen osmotischen Vorgang genutzt werden kann. Im Folgenden werden exemplarisch zwei Möglichkeiten zur Nutzung dieses Energiespeichers beschrieben. Die Lagerung des energiereichen konzentrierten Retenats benötigt keine besonderen Vorkehrungen bezüglich der Verunreinigung in Bezug auf die Nutzung in der zweiten Membraneinheit. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung bewirkt die Verdünnung des Retentats eine Erhöhung des Druckniveaus in der zweiten Membraneinheit. Dies kann beispielsweise dadurch umgesetzt werden, dass die zweite Membraneinheit so konstruiert ist, dass durch das Einströmen von Lösemittel der Füllstand in einem Behälter steigt und auf diese Weise der hydrostatische Druck zunimmt.
Eine alternative bzw. ergänzende Variante zur Steigerung des Druckniveaus auf der Retentatseite der zweiten Membraneinheit besteht darin, dass die zweite Membraneinheit so konstruiert ist, dass durch das Einströmen der Druck, unter dem die Flüssigkeit steht, ansteigt. Dies kann beispielsweise dadurch verwirklicht werden, dass das Reten- tat einen Raum vollständig ausfüllt. Strömt durch die Membran Lösemittel in den Raum so kommt es zu einem starken Druckanstieg, da das Retentat nicht ausweichen kann. Der Druckanstieg ist bereits bei kleinen überströmenden Mengen an Lösemittel sehr stark, da Flüssigkeiten inkompressibel sind. Um einen größeren Verdünnungseffekt des Retentats zuzulassen, können in dem Raum Gaspolster vorgesehen werden. Strömt Lösemittel in den Raum so komprimieren sich die Gaspolster. Dadurch steigt das Druckniveau zwar nicht so schnell an, aber es wird ein stärkerer Verdünnungseffekt erreicht.
Der Druckanstieg kann maximal so groß werden wie der osmotische Druck. Je größer der Konzentrationsunterschied an gelösten Salzen zwischen der Retentatseite und der Meerwasserseite in der zweiten Membraneinheit ist, desto größer ist der osmotische Druck. Daneben hängt der osmotische Druck von der Temperatur ab.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird das Druckniveau des Retentatstroms nach der zweiten Membraneinheit mittels einer Energiegewinnungseinheit genutzt. Dabei erweist sich der Einsatz einer Turbine als besonders vorteilhaft. Auf diese Weise wird der Wirkungsgrad des Verfahrens und der Anlage gesteigert. Die mechanische Arbeit der Turbine kann zur Erzeugung von elektrischem Strom oder direkt zum Antrieb einer Fördereinrichtung, beispielsweise einer Pumpe, genutzt werden.
Die in der ersten und zweiten Membraneinheit eingesetzten Membranen können sich mit zunehmender Betriebsdauer mit Verschmutzungen zusetzen. Da die Strömungsrichtung durch die Membranen in den beiden Membraneinheiten gerade umgekehrt sind, können zum Ablösen der Verschmutzungen die Membranen ausgetauscht werden. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung können auch die Ströme so umgeschaltet werden, dass zum Zweck einer Reinigung in der ersten Membraneinheit eine Osmose abläuft und in der zweiten Membraneinheit eine Umkehrosmose. Bei einer besonders vorteilhaften Variante des Verfahrens hat die Lösung, die der zweiten Membraneinheit zugeführt wird, die gleiche Konzentration an gelösten Stoffen wie der Feedstrom, welcher der ersten Membraneinheit zugeführt wird. Dabei erweist es sich als besonders günstig, wenn die Lösung und der Feedstrom aus dem gleichen Reservoir entnommen werden. Hierdurch können wesentliche Bestandteile der Feedstrom- Aufbereitung gemeinsam genutzt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung sind in der Anlage Sensoren zur Messung der Stoffkonzentrationen in den einzelnen Abschnitten der Anlage vorgesehen, wobei die Sensoren mit einer übergeordneten Steuerung verbunden sind, wobei in der übergeordne- ten Steuerung Sollwerte für die einzelnen Abschnitte hinterlegt sein können, wobei die übergeordnete Steuerung mit Aktoren verbunden ist, die zur Einstellung von Sollwerten ansteuerbar sind. Wie Eingangs dargestellt, haben Meerwasserentsalzungsanlagen einen erheblichen Einfluss auf das lokale Ökosystem. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht bereits eine sehr vorteilhafte Verdünnung des Retenats. In Verbindung mit einer regiemäßigen Beobachtung des benachbarten Ökosystems lassen sich
Grenzwerte für den Salzeintrag durch die Entsalzungsanlage ermittein, die in einer ü- bergeordneten Steuerung vorgegeben werden können.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst. Dabei zeigt
Fig. 1 ein schematisches Fließbild eines Verfahrens zur Meerwasserentsalzung, Fig. 2 ein schematisches Fließbild des ersten Teils des Verfahrens mit detaillierter
Darstellung des Drucktauscher. Aus einem Reservoir 1 wird ein Feedstrom 2 an Meerwasser einer ersten Membraneinheit 3 zugeführt. Das Meerwasser wird vor seiner Lagerung in dem Reservoir 1 , bzw. vor der Zuführung zur ersten Membraneinheit 3, von Bestandteilen gereinigt, welche die semipermeable Membran 4 beschädigen bzw. verschmutzen könnten.
In der ersten Membraneinheit 3 findet eine Umkehrosmose statt, bei der das Meerwasser unter hohem Druck durch die Membran 4 gepresst wird. Dabei muss der osmotische Druck überwunden werden. Die semipermeable Membran 4 kann beispielsweise aus Polyamid, PTFE oder sulfonierten Copolymeren mit einem Porendurchmesser von 5-10"7 bis 5-10"6 mm bestehen. Die Membran 4 lässt Wasser durch und hält die Saize zurück. Die erste Membraneinheit 3 trennt den Feedstrom 2 in einen Permeatstrom 5 und einen Retentatstrom 6. Bei dem Permeatstrom 5 handelt es sich um weitgehend salzfreies reines Wasser. Der Retentatstrom 6 hat eine höhere Salzkonzentration ais der zugeführte Feedstrom 2.
Zumindest ein Teil des Retentatstroms 6 wird einer zweiten Membraneinheit 7 zugeführt. In der zweiten Membraneinheit 7 befindet sich auf der einen Seite einer semiper- meabien Membran 8 Retentat und auf der anderen Seite eine Lösung 9 deren Konzentration an gelösten Stoffen niedriger ist ais die des Retentats. Im Ausführungsbeispiel wird dazu Meerwasser aus dem Reservoir 1 der zweiten Membraneinheit 7 zugeführt.
Der Druck auf der Retentatseite der zweiten Membraneinheit 7 ist geringer als auf der Retentatseite der ersten Membraneinheit 3. Mittels einer Vorrichtung 10 wird die Druckdifferenz zwischen der ersten Membraneinheit 3 und der zweiten Membraneinheit 7 ge- nutzt. Die Vorrichtung 10 ist zwischen der ersten Membraneinheit 3 und der zweiten Membraneinheit 7 geschaltet.
Im Ausführungsbeispiel wird als Vorrichtung 10 ein Drucktauscher eingesetzt. Der Drucktauscher ist in Fig. 1 nur als quadratisches Symbol 10 dargestellt. Eine ausführli- che Erläuterung erfolgt im Rahmen der Beschreibung von Fig. 2. In der zweiten Membraneinheit 7 läuft eine Osmose ab. Triebkraft der spontan ablaufenden Osmose ist der Unterschied zwischen den Konzentrationen eines oder mehrerer Stoffe der durch die Membran 8 getrennten Retentatseite und der Seite mit der Lösung 9. Die Lösung 9 speist sich aus dem gleichen Reservoir 1 aus der auch der Feedstrom 2 entnommen wird. Es tritt Lösungsmittel der Lösung 9 durch die Membran 8. Dadurch wird das Retentat verdünnt. In der Lösung 9 befindliche Salze werden von der Membran 8 zurückgehalten. Durch das Überströmen von Wasser durch die Membran 8 wird der Unterschied der Konzentration an gelösten Salzen verringert. Durch das Überströmen von Lösungsmittel baut sich auf der Retentatseite der zweiten Membraneinheit 7 ein Druck auf. Der Druck wird mittels einer Energiegewinnungseinheit 11 genutzt. Im Ausführungsbeispiel ist die Energiegewinnungseinheit 1 1 der zweiten Membraneinheit 7 nachgeschaltet. Es wird eine Turbine als Energiegewinnungseinheit 1 eingesetzt. Das mit Wasser verdünnte Retentat strömt der Turbine zu. Die me- chanische Arbeit der Turbine kann zur Erzeugung von elektrischer Energie oder zum Pumpen genutzt werden. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Verfahrens gesteigert.
Nach der Energiegewinnungseinheit 11 wird das verdünnte Retentat zurück ins Meer geleitet. Dabei vereinigt sich der verdünnte Retentatstrom mit einem Strom 12. Bei dem Strom 12 handelt es sich um die Lösung 9, die gegenüber dem reinen Meerwasser aus dem Reservoir 1 eine erhöhte Salzkonzentration aufweist, da Lösemittel aus der Lösung 9 auf die andere Seite der Membran 8 getreten ist, die Salze jedoch zurückgehalten wurden. Fig. 2 zeigt ein Fließbild des ersten Teils des Verfahrens mit detaillierter Darstellung des Drucktauschers. Der Retentatstrom 6 fließt nach der ersten Membraneinheit 3 unter hohem Druck einer Umschaiteinheit 13 zu. Die Umschalteinheit 13 umfasst vier Drehkolbenschieber 14, die sich mit Blick auf die Darstellung im Uhrzeigersinn drehen. Fig. 2 stellt eine Momentaufnahme dar, bei der die Drehkolbenschieber 14 eine Stellung einnehmen, bei welcher aus dem oberen Druckrohr 15 das Niederdruck-Retentat von einem Trennkörper 16 zur Rohrleitung 17 herausdrückt wird. Die Rohrleitung 17 führt zur zweiten Membraneinheit 7.
Gleichzeitig füllt sich das obere Druckrohr 15 mit frischem Meerwasser aus dem Reser- voir 1. Das Meerwasser wird von einer Pumpe 18 angesaugt. Ein Teil des Meerwassers strömt an einer Abzweigung 19 über ein Rückschlagventil 20 in das obere Druckrohr 15.
Zeitgleich zu diesem Vorgang drückt der Trennkörper 16' Meerwasser aus dem unteren Druckrohr 15'. Das Meerwasser strömt durch das Rückschlagventil 21 und eine Pumpe 22 der ersten Membraneinheit 3 zu. Der Feedstrom 2 wird zusätzlich von einem Strom 23 gespeist, der über eine Pumpe 24 zugeführt wird. Während das Meerwasser aus dem unteren Druckrohr 15' verdrängt wird füllt es sich gleichzeitig mit Hochdruck- Retentat aus der ersten Membraneinheit 3. Anschließend schaltet die Umschalteinheit 3 um, wobei die Druckrohre 5, 15' ihre Aufgaben tauschen. Dabei wird ein kontinuierlicher, pulsationsfreier Betrieb ohne Vermischung von frischem Meerwasser und Retentat gewährleistet.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Aufbereitung einer Lösung, bei dem in mindestens einer ersten Membraneinheit (3) ein Feedstrom (2) in einen Permeatstrom (5) und einen Re- tentatstrom (6) getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Retentatstroms (6) mindestens einer zweiten Membraneinheit (7) zugeführt wird, bei der sich auf der einen Seite einer Membran (8) Re- tentat befindet und auf der anderen Seite eine Lösung (9), deren Konzentration an gelösten Stoffen niedriger ist als die des Retentats, so dass Lösemittel der Lösung (9) durch die Membran (8) tritt und das Retentat verdünnt.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Retentats in der zweiten Membraneinheit (7) geringer ist als in der ersten Membraneinheit (3).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Vorrichtung ( 0) die Druckdifferenz des Retentats zwischen der ersten Membraneinheit (3) und der zweiten Membraneinheit (7) genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Druck- tauschers die Druckdifferenz des Retentats zwischen der ersten Membraneinheit (3) und der zweiten Membraneinheit (7) genutzt wird. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Turbine die Druckdifferenz des Retentats zwischen der ersten Membraneinheit (3) und der zweiten Membraneinheit (7) genutzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdünnung eine Erhöhung des Drucks auf der Retentatseite der zweiten Membraneinheit (7) bewirkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Energiegewinnungseinheit (11) der Druck des Retentats nach der zweiten Membraneinheit (7) genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Turbine der Druck des Retentats nach der zweiten Membraneinheit (7) genutzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung (9), die der zweiten Membraneinheit (7) zugeführt wird, die gleiche Konzentration an gelösten Stoffen hat wie der Feedstrom (2), welcher der ersten Membraneinheit (3) zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung (9)
und der Feedstrom (2) aus dem gleichen Reservoir (1) entnommen werden. 11 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die die Stoffkonzentration in der ausgeleiteten Lösung gemessen wird und zur Erreichung eines Sollwertes für diese Stoffkonzentration die Zuläufe zur zweiten Membraneinheit entsprechend gemischt werden. 2. Anlage zur Aufbereitung einer Lösung, mit mindestens einer ersten Membraneinheit (3) in der ein Feedstrom (2) in einen Permeatstrom (5) und einen Reten- tatstrom (6) trennbar istdadurch gekennzeichnet, dass die Anlage mindestens eine zweite Membraneinheit (7) umfasst, der zumindest ein Teil des Reten- tatstroms (6) und eine Lösung (9) so zuführbar sind, dass sich auf der einen Seite einer Membran (8) der zweiten Membraneinheit (7) Retentat befindet und auf der anderen Seite die Lösung (9), wobei die Konzentration an gelösten Stoffen in der Lösung (9) niedriger ist als die des Retentats, so dass Lösemittel der Lösung (9) durch die Membran (8) hindurchtretbar und das Retentat verdünnbar ist. 3. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Retentats in der zweiten Membraneinheit (7) so einstellbar ist, dass er geringer ist als in der ersten Membraneinheit (3).
14. Anlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Vorrichtung (10) die Druckdifferenz des Retentats zwischen der ersten Membraneinheit (3) und der zweiten Membraneinheit (7) nutzbar ist.
15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Druck- tauschers die Druckdifferenz des Retentats zwischen der ersten Membraneinheit (3) und der zweiten Membraneinheit (7) nutzbar ist.
16. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Verdünnung eine Erhöhung des Drucks auf der Retentatseite der zweiten Membraneinheit (7) erzielbar ist.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Energiegewinnungseinheit (11) der Druck des Retentats nach der zweiten Membraneinheit (7) nutzbar ist.
18. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Turbine der Druck des Retentats nach der zweiten Membraneinheit (7) nutzbar ist.
19. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Membraneinheit (7) eine Lösung zuführbar ist, welche die gleiche Kon- zentration an gelösten Stoffen hat wie der Feedstrom (2), welcher der ersten Membraneinheit (3) zuführbar ist.
Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung (9) und der Feedstrom (2) aus dem gleichen Reservoir (1) entnehmbar sind.
Anlage nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren zur Messung der Stoffkonzentrationen in den einzelnen Abschnitten der Anlage vorgesehen sind, wobei die Sensoren mit einer übergeordneten Steuerung verbunden sind, wobei in der übergeordneten Steuerung Sollwerte für die einzelnen Abschnitte hinterlegt sein können, wobei die übergeordnete Steuerung mit Aktoren verbunden ist, die zur Einstellung von Sollwerten ansteuerbar sind.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2747304T3 (es) * 2015-08-14 2020-03-10 Fluvicon Gmbh Purificación de líquidos mediante ósmosis forzada, intercambio iónico y reconcentración

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3423310A (en) * 1967-03-06 1969-01-21 Us Agriculture Osmotic processes and apparatus
US3707231A (en) * 1971-01-25 1972-12-26 Puredesal Inc Two-stage fluid treatment system
US3978344A (en) * 1973-11-12 1976-08-31 Jellinek Hans H G Osmosis process for producing energy
DE3825208C1 (de) * 1988-07-25 1989-11-02 Ernst Prof. Dr. 8581 Eckersdorf De Steudle
US5024929A (en) * 1990-04-30 1991-06-18 Eastman Kodak Company Method of preparing coupler dispersions for photographic use
US5281430A (en) * 1992-12-08 1994-01-25 Osmotek, Inc. Osmotic concentration apparatus and method for direct osmotic concentration of fruit juices
DE4405365A1 (de) 1993-03-10 1994-09-15 Siemag Transplan Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Wasseraufbereitung
US5520816A (en) 1994-08-18 1996-05-28 Kuepper; Theodore A. Zero waste effluent desalination system
US5989426A (en) * 1995-07-05 1999-11-23 Nitto Denko Corp. Osmosis membrane
WO1999039799A1 (en) * 1998-02-09 1999-08-12 Mcginnis Robert L Osmotic desalinization process
US7297268B2 (en) * 1999-05-25 2007-11-20 Miox Corporation Dual head pump driven filtration system
DE10059536A1 (de) 2000-11-30 2002-06-20 Siemag Transplan Gmbh System in einer Anlage zur Energierückgewinnung bei der Wasseraufbereitung,insbesondere bei der Meerwasserentsalzung
US7780852B2 (en) * 2003-07-24 2010-08-24 Effusion Dynamics, Llc Method for converting kinetic energy of gases or liquids to useful energy, force and work
US7471948B2 (en) * 2003-09-29 2008-12-30 M-Stack Limited Wireless telecommunication system
US8083942B2 (en) * 2004-12-06 2011-12-27 Board of Regents of the Nevada System of Higher Education, on Behalf of the Universary of Nevada, Reno Systems and methods for purification of liquids
CN101267875B (zh) * 2005-09-20 2013-02-06 水通道蛋白有限公司 用于产生盐度能的含有水通道蛋白的仿生水膜
WO2010052651A1 (fr) 2008-11-04 2010-05-14 Swiss Fresh Water Sa Système d'économie d'énergie par recyclage de concentrat
GB0822361D0 (en) * 2008-12-08 2009-01-14 Surrey Aquatechnology Ltd Cooling tower
US20100224561A1 (en) * 2009-02-10 2010-09-09 Marcin Mark A Process for minimizing produced water brines using forward osmosis
US20100212319A1 (en) * 2009-02-24 2010-08-26 Mark Donovan Method and apparatus for generating power utilizing forward osmosis
ES2372244B1 (es) * 2010-05-20 2013-02-11 Ohl Medio Ambiente Inima S.A.U. Proceso de producción de energía hidráulica y producción de agua potable mediante osmosis directa.
KR101200838B1 (ko) * 2010-07-14 2012-11-13 한국기계연구원 염도차를 이용한 삼투발전 및 해수의 담수화를 위한 장치 및 방법
US8801934B2 (en) * 2010-08-16 2014-08-12 Board of Regents of the Nevada System of Higher Education, on behalf of the Univeristy of Nevada, Reno Osmotically-assisted desalination method and system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2012110548A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012202202A1 (de) 2012-08-30
US20140042091A1 (en) 2014-02-13
CN103476485A (zh) 2013-12-25
WO2012110548A1 (de) 2012-08-23
CN103476485B (zh) 2016-05-11
IL227943A0 (en) 2013-09-30

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