NL1022059C2 - Werkwijze en installatie voor het ontzilten van zout bevattend water. - Google Patents

Description

I Werkwijze en installatie voor het ontzilten van zout bevattend water.

BESCHRIJVING

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het 5 ontzilten van zout bevattend water.

I Bij de momenteel gebruikelijke werkwijzen voor het I ontzilten van zout bevattend water wordt gebruik gemaakt van I gecompliceerd opgebouwde en veel energie verbruikende installaties.

I Met de uitvinding wordt beoogd een werkwijze te verkrijgen, 10 waarbij onder toepassing van eenvoudige middelen op efficiënte wijze het I water kan worden ontdaan van het zout.

I Volgens de uitvinding kan dit worden bereikt doordat men I het zout bevattend water voert door een warmtewisselaar, die is opgesteld I in een pekel bevattend bassin en men vervolgens het in de warmtewisselaar I 15 opgewarmde zout bevattend water door een verdamper voert voor het verdampen van althans een deel van het zout bevattend water, waarna men I de zo gevormde damp laat condenseren voor het verkrijgen van van zout I ontdaan water.

I Bij toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding wordt I 20 gebruik gemaakt van het feit, dat een in een bassin gevormde pekel laag I met verhoudingsgewijs hoog zoutgehalte onder invloed van de bestraling I met de zon zich tot een verhoudingsgewijs hoge temperatuur kan opwarmen.

Met behulp van een in deze een hoge temperatuur bezittende pekellaag opgestelde warmtewisselaar kan op goedkope wijze het zout bevattend water 25 worden opgewarmd om vervolgens naar een verdamper te worden toegevoerd waarin van zout vrij waterdamp kan worden gevormd, welke waterdamp vervolgens wordt gecondenseerd.

Op deze wijze wordt een werkwijze verkregen, die althans nagenoeg volledig op zonne-energie werkt en waarbij een goedkope en 30 efficiënte ontzilting van zout bevattend water kan worden verkregen.

Een verder aspect van de uitvinding heeft betrekking op een

•ί Π Ί Ί \ \ S Q

I installatie voor het ontzilten van zout bevattend water, welke in het I bijzonder geschikt is voor het uitvoeren van de bovengeschetste I werkwijze, waarbij de installatie is voorzien van een pekel bevattend I bassin, waarin een warmtewisselaar is opgesteld en waarbij op een ingang I 5 van de warmtewisselaar middelen zijn aangesloten voor het toevoeren van I het te ontzilten water en op een uitgang van de warmtewisselaar een I ingang van een verdamper is aangesloten, terwijl een uitgang van de I verdamper in verbinding staat met middelen voor het condenseren van in de H verdamper gevormde waterdamp.

10 Door toepassing van de uitvinding kan een eenvoudige en doelmatige installatie worden verkregen voor het ontzilten van water, welke installatie praktisch zonder toezicht automatisch kan werken.

De uitvinding zal hieronder nader worden uiteengezet aan de hand van bijgaande schematische figuren.

15 Figuur 1 toont schematisch een installatie volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont schematisch een deel van het in de installatie volgens figuur 1 toegepaste bassin met een aanduiding van een drietal in het bassin aanwezige, water van verschillend zoutgehalte 20 bevattende lagen.

Figuur 3 toont schematisch een inrichting voor het toevoeren van zout bevattend water in het bassin.

Figuur 4 toont schematisch een deel van het bassin van de installatie volgens figuur 1 met een zich over het deel van het bassin 25 uitstrekkende loopbrug.

H Figuur 5 toont schematisch een bovenaanzicht op figuur 4.

De in figuur 1 weergegeven installatie omvat een bassin 1, H waarvan de onderzijde op een afstand a van tenminste ± 2 m boven het grondwaterniveau 2 is opgesteld.

30 Nabij de bovenzijde van het bassin 1 mondt in het bassin 1 een leiding 3 uit via welke zout bevattend water, in het bijzonder 3 zeewater, in het bassin kan worden gepompt.

Nabij het bassin 1 is verder een put 4 aangebracht, die althans tot op het grondwaterniveau resp. het niveau van het zeewater gevuld wordt gehouden met te ontzilten water, in het bijzonder zeewater.

5 Door de put 4 althans gedeeltelijk onder het zeewaterniveau uit te laten steken kan worden bewerkstelligd, dat het zeewater automatisch in de put 4 stroomt zonder dat hiervoor pompen of dergelijke moeten worden toegepast.

Nabij de bodem van het bassin is in het bassin een 10 warmtewisselaar 5 aangebracht waaraan via een leiding 6 water uit de put 4 kan worden toegevoerd. Doelmatig wordt hierbij gebruik gemaakt van een in de put 4 opgestelde op een uiteinde van de leiding 6 aangesloten dompel pomp 7 hoewel uiteraard ook andere middelen voor het verpompen van het te ontzilten water vanuit de put 4 naar de warmtewisselaar 5 kunnen 15 worden toegepast.

Op een uitgang van de warmtewisselaar 5 is een leiding 8 aangesloten via welke het door de warmtewisselaar 5 geleide te ontzilten water kan worden toegevoerd aan een op zich bekende verdamper 9. Bij voorkeur wordt daarbij gebruik gemaakt van een zogenaamde lage 20 temperatuur verdamper met behulp waarvan in de verdamper toegevoerd water reeds vanaf ± 30°C kan worden verdampt.

Verder is doelmatig in de leiding . 8 nog een doorloopverwarmer 10 aangebracht met behulp waarvan het vanuit de warmtewisselaar 5 toestromende water verder kan worden opgewarmd.

25 Het boveneinde van de verdamper 9 is via een leiding 11 aangesloten op het boveneinde van een condensator 12, waarbij voor het transport van de in de verdamper gevormde damp in de leiding 11 nog een ventilator 13 is opgenomen.

Op de condensator 12 kan een koel aggregaat 14 zijn 30 aangesloten voor het afkoelen van de in de condensator toegevoerde waterdamp.

I Nabij de onderzijde van condensator 12 is een pomp 15 I aangebracht, met behulp waarvan in de condensator 12 gecondenseerd, van I zout ontdaan water via een leiding 16 kan worden weggepompt.

Op de onderzijde van de verdamper 9 is een afvoerleiding 17 I 5 aangesloten, via welke in de verdamper 9 achterblijvend restwater weer I naar de zee kan worden afgevoerd en/of via een tussenleiding 18 kan I worden teruggevoerd naar de warmtewisselaar 5.

I De leiding 16 is aangesloten op een in de put 4 opgestelde I warmtewisselaar 19, die benut wordt om in de put aanwezig te ontzilten I 10 water voor te verwarmen door afgifte van warmte van het warmere I gecondenseerde water. De uitgang van de warmtewisselaar 9 is via een I leiding 20 aangesloten op een verzamel bekken 21 voor het ontzilte water.

I Het bekken 1 zal men bij voorkeur in de grond uitgraven, I hoewel het ook denkbaar zal zijn om een dergelijk bekken op het 15 grondoppervlak op te bouwen.

Daarbij zal het bekken bij voorkeur een diepte hebben van tenminste ± 3 ra en worden de oplopende wanden van het bekken schuin gevormd, bij voorkeur onder een hoek van ± 45°. Zoals schematisch in figuur 2 is weergegeven kan men daarbij, indien gezien van de geaardheid 20 van de bodem nodig, de bodem en de zijwanden van het bekken bedekken met een ± 10 cm dikke zandlaag 22. Vervolgens zal men de bodem en de opstaande wanden van het bekken 1 bedekken met een bij voorkeur zwarte folie waarbij de uitvoering zodanig wordt getroffen, dat de folie de bodem en de zijwanden in hun geheel op voor water ondoorlaatbare wijze 25 afdekt.

Vervolgens wordt het bekken met zout water gevuld op een zodanige wijze, dat er een onderste waterlaag 23 van ± 1 m hoog met een zoutgehalte van ± 24%, een middelste waterlaag 24 met een hoogte van Η ± 1 m en een zoutgehalte van ± 15% en een bovenste waterlaag 25 van ± 1 m H 30 hoog met een zoutgehalte van ± 0-4% worden gevormd.

H Voor het aanbrengen van de verschillende zoutgehalten 5 bezittende waterlagen kan doelmatig gebruik worden gemaakt van de schematisch in figuur 3 weergegeven inrichting 26 waarvan er een tweetal zijn aangebracht aan het vrije uiteinde van een zich vanaf een zijkant van het bekken over een deel van het bekken uitstrekkende loopbrug 27, 5 die bij voorkeur voorzien is van opstaande leuningen 28.

De inrichting 26 omvat een verticaal staande buis 29, die in hoogterichting verschuifbaar vastgehouden is door een aan de loopbrug 27 bevestigde steun 30. Aan het ondereinde van de buis zijn een tweetal evenwijdig en horizontaal opgestelde cirkel vormige platen 31 en 32 10 bevestigd, die via tussen de platen opgestelde afstandsstukken 33 met elkaar zijn verbonden en op afstand van elkaar worden gehouden. De bovenste schijf 31 kan bijvoorbeeld een diameter van ± 100 cm hebben en de onderste schijf 1 een enigszins kleinere diameter van bijvoorbeeld ± 80 cm terwijl de afstandsstukken de platen onderling bij voorkeur op 15 een afstand van elkaar houden van ± 3 cm.

Door het verschuiven van de stang 29 in de steun 30 kunnen de platen 31 en 32 op iedere gewenste hoogte in het bassin 1 worden ingesteld.

Voor het in bedrijf stellen van de installatie zal het 20 bassin 1 eerst met behulp van zeewater of dergelijke worden gevuld tot op een hoogte van ± 1,80 m.

Vervolgens worden de inrichtingen 26 zodanig opgesteld, dat de schijven 31 en 32 dicht boven de in het bassin opgenomen warmtewisselaar 5 komen te liggen. Daarna zal aan het boveneinde van de 25 leiding 29 van iedere inrichting 26 water met een hoog zoutgehalte worden toegevoegd, welke water zoals in figuur 3 met pijlen aangeduid vanuit de leiding 29 tussen de platen 31 en 32 gelijkmatig in horizontale richting zal uitstromen zonder dat daarbij ongewenste wervelingen in het reeds in het bassin aanwezige water worden opgewekt. Op deze wijze kan de + 1 m 30 hoge laag 23 met hoog zoutgehalte in het bassin worden opgebouwd, waarbij de waterdiepte van de oorspronkelijke diepte van ± 1,80 m stijgt tot . n on Π t Π I ±2,80 m. Vervolgens worden de beide inrichtingen 26 omhoog bewogen tot I in een stand, waarin de platen 31, 32 ongeveer 1,80 m boven de bodem van I het bassin 1 zijn gelegen. In deze stand wordt weer water met een I geschikte zoutconcentratie toegevoerd voor het vormen van de tweede laag I 5 24 met een zoutgehalte van ± 15% waarbij uiteindelijk een totale waterhoogte van ± 3 m in het bassin wordt bereikt.

I In de praktijk is gebleken, dat door het soortelijk gewicht I van de verschillende zoutgehalten bezittende lagen 23-25 zich zeer I stabiele grensvlakken tussen de verschillende lagen vormen, die ook bij 10 eventuele beroering door uitwendige invloeden zich automatisch herstellen.

Indien een zo gevuld bassin wordt blootgesteld aan zonne- bestraling zal in de onderste een hoog zoutgehalte bezittende laag de temperatuur door de zonnewarmte worden opgevoerd en daar worden 15 vastgehouden. In de praktijk is gebleken, dat daarbij de temperatuur van de onderste laag 23 ± 1° per dag kan stijgen, waarbij na verloop van tijd een temperatuur van ca. 80°C in de onderste laag kan worden opgewekt. Bij een bassin met bijvoorbeeld een grondvlak van 40-50 m heeft men dan een hete pekellaag 23 met een zoutgehalte van ± 24% ter grootte van I 20 ± 2000 m2.

De tussengelegen laag 24 doet daarbij dienst als een isolerende laag, en via de bovenste laag 25 wordt de zonnewarmte geabsorbeerd en naar beneden geleid.

Nadat zo de onderste laag 23 op de gewenste temperatuur is 25 gebracht kan de pomp 7 in werking worden gesteld om het water uit de put H 4 door de warmtewisselaar en naar de verdamper te pompen. Daarbij zal de H warmtewisselaar warmte onttrekken uit de laag 23 zodat het uit de H warmtewisselaar afgevoerde water een temperatuur ongeveer gelijk aan de H temperatuur van het water in de laag 23 zal hebben. Indien gewenst kan H 30 deze temperatuur nog verder worden opgevoerd in de doorloopverwarmer 10.

Het zo in de verdamper 9 toegevoerde water zal grotendeels verdampen en I vervolgens zal de damp worden toegevoerd aan de condensator. Restwater, I dat een verhoudingsgewijs hoog zoutgehalte zal hebben, kan via de leiding I 17 worden afgevoerd, zoals hierboven beschreven.

I In de condensator 12 zal de in de condensator toegevoerde 5 waterdamp condenseren en het zo gevormde ontzilte water kan, zoals I hierboven beschreven met behulp van de pomp 15 uit de condensator 12 I worden afgevoerd. Het in de put aanwezige water 4 wordt daarbij reeds I voorverwarmd door de restwarmte van het gecondenseerde water, zodat het I aan de warmtewisselaar 5 toegevoerde water reeds een hogere temperatuur 10 kan hebben dan het in de put toegevoerde zeewater.

I Het in het bassin 21 toegevoerde ontzilte water kan, indien I nodig, voor gebruik nog aan verdere behandelingen worden onderworpen.

I Voor het bedrijven van de installatie is slechts weinig energie nodig voor het aandrijven van de pompen 7 en 15 en voor de 15 doorloopverwarmer 10. Deze energie kan bijvoorbeeld worden opgewekt met een windmolen, terwijl het ook denkbaar zal zijn om hiertoe zonnecollectors of dergelijke te gebruiken. Daarbij kan eventueel energie worden opgeslagen in accu's voor omstandigheden dat er geen wind is voor het aandrijven van de windmolen en/of met behulp van de zonnecollectors 20 te weinig energie wordt opgewekt.

Zoals nog schematisch in figuur 2 is weergegeven kan nabij de bovenzijde van het bekken 1 een zogenaamde slechts schematisch weergegeven golfbreker 34 zijn aangebracht om ongewenste golfvorming op het oppervlak van het bassin tegen te gaan.

25 Verder kunnen bijvoorbeeld aan de brug 27, zoals schematisch weergegeven in de figuur 4, voelers 35 en 36 zijn aangebracht voor meten van de temperatuur in de verschillende lagen in het bassin en voor het meten van het zoutgehalte in de verschillende lagen.

Verder kunnen nog meters voor de luchttemperatuur en, bij 30 gebruik van een windmolen, meters voor het meten van de windsnelheid worden aangebracht. Daarbij kunnen de verschillende sensoren en meters 1n ης q I 8 I zijn verbonden met een centrale regeleenheid voor het regelen van de I werking van de installatie, zoals het in werking stellen van de pompen 7 I en 15 en voor het' regelen van de windmolen, bijvoorbeeld verstellen van de schoepen van de windmolen en in- en/of uitschakelen van de windmolen.

I 5 Uit bovenstaande zal het duidelijk zijn, dat een I installatie is verkregen, die weinig onderhoud zal behoeven en die weinig energie zal gebruiken, welke energie nog door een windmolen, zonnecellen I of dergelijke kan worden opgewekt.

Claims (9)

1. Werkwijze voor het ontzilten van zout bevattend water, waarbij men het zout bevattend water voert door een warmtewisselaar, die 5 is opgesteld in een pekel bevattend bassin en men vervolgens het in de warmtewisselaar opgewarmde zout bevattend water door een verdamper voert voor het verdampen van althans een deel van het zout bevattende water, waarna men de zo gevormde damp inlaat in een condensor voor het verkrijgen van van zout ontdaan water.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men in het bassin meerdere boven elkaar gelegen waterlagen vormt, waarbij iedere waterlaag een hoger zoutgehalte heeft dan een daarboven gelegen waterlaag.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men in 15 het bassin een onderste waterlaag vormt met een zoutgehalte van ± 24%, een middelste waterlaag met een zoutgehalte van ± 15% en een bovenste waterlaag met een zoutgehalte van ± 0-4%.

4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat men iedere waterlaag met een hoogte van ± 1 m vormt.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat men het te ontzilten water vanuit een water bevattende put naar de in het bassin opgestelde warmtewisselaar toevoert, waarbij in deze put een warmtewisselaar is opgesteld waardoorheen het gecondenseerde water wordt geleid.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat men de in de verdamper gevormde waterdamp condenseert in een condensor, waarop een koeler voor het toevoeren van gekoelde lucht in de condensor is aangesloten.

7. Installatie voor het ontzilten van zout bevattend water 30 voorzien van een pekel bevattend bassin, waarin een warmtewisselaar is opgesteld, waarbij op een ingang van de warmtewisselaar middelen zijn 1 02205 9 I 10 aangesloten voor het toevoeren van het te ontzilten water en op een uitgang van de warmtewisselaar een ingang van een verdamper is I aangesloten, terwijl een uitgang van de verdamper in verbinding staat met I middelen voor het condenseren van de in de verdamper gevormde waterdamp.

58. Installatie volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de I installatie is voorzien van een put waaraan te ontzilten zeewater wordt I toegevoerd en waaruit het water naar de in het bassin opgestelde H warmtewisselaar wordt geleid.

9. Installatie volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat I 10 de verdamper is aangesloten op een condensor en de installatie is I voorzien van een pomp met behulp waarvan in de condensor gecondenseerd I water naar een opvangbassin voor het water kan worden getransporteerd.