WO2014114728A1 - Verfahren zum betreiben einer wasseraufbereitungsanlage, entsprechende wasseraufbereitungsanlage sowie verwendung des verfahrens zur aufbereitung von rohwasser - Google Patents

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Wolfram R. BAUER
Rainer HOLMIG
Ludwig WEISSFLOG
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    • C02F2301/08—Multistage treatments, e.g. repetition of the same process step under different conditions

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a water treatment plant for separating dissolved impurities from supplied raw water.
  • the invention further relates to a water treatment plant and the use of the process for the treatment of raw water.
  • the water treatment plant is used to clean the raw water for producing pure water, especially drinking water or service water.
  • the impurities are present, for example, as salts and / or as toxic substances, in particular inorganic toxic substances, and / or as radioactive elements.
  • various methods are available to remove impurities from the raw water, ie to purify or clarify this up to a technically possible pure water yield.
  • To remove salt, in particular sea salt there are known, for example, thermal desalination processes and membrane desalination processes.
  • Thermal desalination processes are distillation processes, the so-called multi-stage flash evaporation process (MSF process) being the most common process. These desalination processes use heaters with a separate energy source. The raw water is introduced into the heater of a first distillation stage in which it is expanded and thereby is steamed. This can be repeated in any number of further, downstream flow distillation stages. As a result of the evaporation, the salt content of the raw water increases from distillation stage to distillation stage. However, the salt content can not be arbitrarily increased, so that raw water must be removed, which also has impurities, while only a certain proportion of the raw water supplied can be removed as pure water.
  • MSF process multi-stage flash evaporation process
  • the raw water to be discharged is, for example directly or else indirectly, returned to the sea via a seepage well via the groundwater.
  • this reduces the yield of pure water and on the other hand represents a serious technological, socio-economic and ecological disadvantage in intra-continental drylands with limited raw water resources
  • such higher temperatures are technically difficult to realize because, especially in the heater solid deposits form, which can lead to malfunction.
  • membrane desalination processes For the purpose of seawater desalination, membrane desalination processes have in the meantime become more important than thermal desalination processes. This is due in particular to the mean availability of suitable membrane materials. In addition, with membrane desalination process, a lower energy consumption can be realized than with thermal desalination process.
  • the membrane desalination process is a separation and enrichment process based on selective mass transfer through a semipermeable membrane. In this case, the salt retention capacity of the membrane can be adjusted to a certain limit.
  • the osmotic pressure of the raw water compared to that of the pure water is a measure of the difference in the thermodynamic activity of the saline raw water.
  • raw water having a certain first salt concentration is supplied to the water treatment plant in liquid form and discharged at a certain second salt concentration, further in liquid form, the second salt concentration being higher than the first salt concentration.
  • Natural seawater which is used, for example, as raw water, is usually saturated with hydrogen carbonate or even partially supersaturated. Therefore, when concentrating and / or heating solid carbonate, in particular calcium carbonate and / or magnesium carbonate, excreted, which is difficult to dissolve. These carbonates settle as solid deposits on the membrane and lead to malfunctions. Although additives can be added to the raw water; however, this too can only reduce the clogging of pores of the membrane.
  • the operating costs for water treatment plants which use the membrane desalination process depend on the individual chemical composition of the raw water, in particular its salinity.
  • a pure water yield ie a ratio of pure water to supplied raw water, of about 50%, ideally up to 85%, can be achieved.
  • the method can also be used for cleaning radioactively contaminated raw water. This is achieved according to the invention by the method having the features of claim 1.
  • the raw water is passed through at least one distillation stage, the one A vapor separator and a raw water heat exchanger having a first heat transfer path and a second heat transfer path thermally coupled to the first heat transfer path, wherein the raw water is heated in the first heat transfer path and subsequently fed to the vapor separator, wherein steam removed from the vapor separator passed through the second heat transfer path and then is discharged in at least partially condensed form as pure water, and wherein the raw water downstream of the at least one distillation stage fed to a fluidized bed drying device and converted by means thereof into a vapor and a dry granules.
  • the impurities are to be understood as meaning all substances which are no longer contained in the distillate or in the pure water and can therefore be removed from them by the evaporation of the raw water.
  • a multi-stage water treatment plant which consists of at least one of the at least one distillation stage and the fluidized bed drying device as a further stage.
  • the raw water supplied to the water treatment plant first enters the distillation stage.
  • This has the steam separator and the raw water heat exchanger.
  • the raw water supplied to the distillation stage is heated in the raw water heat exchanger and subsequently introduced into the vapor separator.
  • In this steam is separated from the raw water, for example, evaporates at least a portion of the raw water and exits as a vapor from the vapor separator.
  • the raw water separated in the vapor separator has a correspondingly higher concentration of impurities than before.
  • the vapor separator is designed, for example, as a flash separator.
  • the raw water enters a vertical direction spaced from a lower lying raw water outlet of the vapor separator.
  • the raw water now sinks downwards by gravity into the direction of the raw water outlet, while the steam rises and is removed through a steam outlet of the steam separator.
  • the remaining raw water is led out of the steam separator through the raw water outlet.
  • the steam outlet can be assigned, for example, a mist eliminator, which is designed in particular as a wire mesh separator or lamella separator. This prevents the liquid droplets entrained by the steam from getting out of the vapor separator. Rather, they lead them, for example, back to the raw water present in the vapor separator.
  • the vapor taken from the steam separator is compressed by means of a compressor and fed to the raw water heat exchanger, namely its second heat transfer path.
  • the steam By compressing the steam in the compressor, the steam is pressurized to a higher pressure and thus supplied with energy. Accordingly, it heats up during the compression on.
  • the heat of the steam is now transferred to the raw water in the raw water heat exchanger. This heats up as explained above.
  • the steam in the steam separator at least partially condenses.
  • the resulting condensate is free from the previously dissolved in the raw water impurities due to the previous evaporation and is therefore removed as pure water.
  • the distillation stage thus operates on the principle of mechanical vapor compression (MVC Method).
  • MVC Method mechanical vapor compression
  • the raw water leaving the distillation stage which now has a higher concentration of impurities, is fed to the fluidized-bed drying device. If several distillation stages are provided, the raw water leaving an upstream distillation stage passes into the immediately following, downstream distillation stage or, if the distillation stage is the last, most downstream stage, into the fluidized bed drying apparatus.
  • the raw water introduced into the fluidized-bed drying device has a concentration of impurities which, for example, corresponds to at least 90%, at least 95%, at least 98% or at least 99% of the solubility limit of the impurities in the raw water at the temperature which occurs when entering the fluidized-bed drying device , If salt water is used as raw water, for example in the form of seawater, the raw water can be referred to as brine or as brine.
  • the highest in the raw water heat exchanger of the at least one distillation stage occurring temperature is preferably at most 200 ° C, but preferably not more than 175 ° C or Lehstens 150 ° C. With such temperatures can be achieved Customized r s energy efficient operation of the water treatment plant.
  • the Raw water heat exchanger for example, adjusted such that the raw water in the respective vapor separator has a temperature at which an evaporation of at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90% or at least 95% of the raw water entering this separator is achieved ,
  • the raw water heat exchanger of the upstream distillation stage can be adjusted such that at least 75%, at least 80% or at least 85% of the raw water is evaporated.
  • a higher degree of evaporation for example of at least 90%, can be provided for the distillation stage downstream of the raw water.
  • the distillation stage is designed so that a significant increase in the concentration of impurities in the raw water is achieved.
  • the at least one distillation stage is designed such that the ratio between the concentration of impurities in the raw water supplied to the fluidized bed dryer and the concentration of impurities in the raw water fed to the water treatment plant is at least 2, at least 3, at least 4, at least 5, at least 7.5 , at least 10, at least 15 or at least 20.
  • the pressure present in the raw-water heat exchangers of the distillation stages preferably falls between distillation stages succeeding one another in the flow direction of the raw water, in particular as a result of pressure losses in the components.
  • a raw-water heat exchanger located farther downstream it is necessary to lower pressure than in an upstream raw water heat exchanger.
  • the same or at least almost the same pressure may be present in the flow-wise successive raw-water heat exchangers. This is particularly the case when the raw water heat exchangers operate in forced circulation process, in which the raw water is conveyed by means of at least one pump through the raw water heat exchanger.
  • the pressure losses described above are at least largely compensated.
  • the raw water is fed downstream of the distillation stage or the distillation stages of the fluidized bed drying device, wherein the raw water at this point already has a much higher concentration of impurities than when it enters the water treatment plant.
  • the raw water should at least largely, in particular completely, be evaporated. Accordingly, the gaseous vapors and the dry granules, which are composed essentially of the impurities, are formed in the fluidized-bed drying device.
  • the fluidized-bed drying device can in principle be designed as desired. It is important, however, that at least part of the granules accumulating in it due to the evaporation of the raw water is not removed directly, but is fed to a fluidized bed formed in the fluidized-bed drying device.
  • This fluidized bed is preferably permanently in motion, which is excited, for example by means of an air flow.
  • the granules present in the fluidized bed have quasifluidi- characteristics.
  • the fluidized bed is quasi-stationary, especially in the case of excitation by means of the air flow.
  • the raw water is introduced into the fluidized bed, in particular injected or injected in the form of a spray. At the same time, the fluidized bed or the granulate forming the fluidized bed is heated.
  • the raw water introduced into the fluidized bed evaporates with formation of the vapor and additional granules, the latter remaining in the fluidized bed.
  • the vapor is removed, for example, by a vapor filter. Due to the permanent movement of the granules in the fluidized bed, direct contact of the raw water, which has not yet completely evaporated, with a heat exchanger serving to heat the fluidized bed is largely avoided. Accordingly, the impurities can not accumulate in the form of a surface layer or a crust on or in the heat exchanger. Such a surface layer could, as already explained, lead to a reduction in the efficiency of the heat exchanger and make expensive cleaning work necessary.
  • the granules have a residual water content of at most 15%, at most 10%, at most 7.5%, at most 5%, at most 2.5% or at most 1%. More preferably, the residual water content is extremely low, ie at most 2.5%, at most 2%, at most 1, 5%, at most 1%, at most 0.75% or at most 0.5%. This means that the granules are largely dry and accordingly has the lowest possible volume. The low residual water content causes the granules to flow freely. In particular, is enough that a fluidized bed in the fluidized bed drying device can be easily kept in motion.
  • the small volume makes it much easier to dispose of the impurities in the form of granules than the discharge of the raw water in known water treatment plants, which has a very high concentration of impurities.
  • the granules can be collected in a container and subsequently removed. Since the granules have at most a low residual water content, the storage volume required for collecting is extremely low.
  • the collected granules can be used for example as a raw material, in particular for the chemical industry.
  • the dry granules are free-flowing.
  • the name of a substance is initially only an indication of the position in the water treatment plant at which it is present.
  • the designation of the substance does not necessarily make any statement about the state, in particular the physical state, of the substance; However, this can of course be provided. This applies, for example, to the substance names "raw water”, “pure water”, “steam” and "vapors".
  • the vapor upstream of a heat exchanger or a heat transfer path assigned to it is present as gas.
  • heat is extracted from the steam in the heat exchanger so that it cools, it may come to an at least partial condensation of the steam, in particular a complete condensation of the steam, depending on the temperature of the steam downstream of the heat exchanger.
  • the selected substance name is retained in order to ensure a clear and stringent description of the operation of the water treatment plant It is intended to serve drinking water by desalination of saline raw water, in particular groundwater and / or surface water, for example in rural or intra-continental dry areas, toxic water constituents such as nitrate, heavy metals, uranium, plutonium, arsenic, radioactive isotopes, for example Strontium and cesium elements are removed as impurities from the raw water, and in addition to the pure water obtained, only the dry granules accumulate, which, as explained, is disposed of in a simple manner, for example by dumping and / or in the chemical industry can be further processed. There is no raw water leaving the water treatment plant because it is completely separated into the pure water and the dry granules.
  • the water treatment plant is present here as a water desalination plant.
  • the procedure can be used in particular in developing and emerging countries. For this reason, the technology used has been selected such that in a simple manner, a water treatment plant can be realized, which is both easy to maintain and resistant to even extreme environmental conditions.
  • the water treatment plant implementing the process should be earthquake-proof.
  • the process can be used to decontaminate radioactively contaminated raw water.
  • radioactive impurities in the form of uranium, plutonium and radioactive isotopes for example the elements strontium and cesium
  • the pure water thereby fall to the impurities, which are bound in the form of dry granules, in particular crystalline bound. In this case too, they can be eliminated as a solid from the water treatment plant.
  • the method described can be used without further modification for the decontamination of radioactively contaminated raw water, because isotopes of the same element differ only in their chemical reactions, if their mass differences are relatively large.
  • the radioactive isotope can Cs 137 simultaneously with the stable isotope Cs 133 in conjunction with appropriate, dissolved anions in the raw water, together with the chemically similar reactive alkali elements of the first main group, such as lithium, sodium, potassium and rubidium to Cations, precipitate in the form of the granules as a crystalline solid.
  • Comparable behavior is also present for the radioactive isotope Sr 90 , which with the chemically similar reacting alkaline earth elements of the second main group, such as beryllium, magnesium, calcium and barium, in conjunction with the sulfate, chloride and carbonate ions in the raw water the fluidized bed drying device is obtained as granules.
  • decontamination at the end of the process is Tes, distilled pure water and, for example, disposable granules before.
  • Uranium and plutonium can also be obtained in the fluidized-bed drying device as constituents of crystalline salt mixtures and preferably present in a disposable form. Due to the strong radioactivity present in the fluidized-bed drying device, however, appropriate radiation protection measures, in particular based on the national radiation protection regulations, must be observed. For example, it can be provided that the granules are automatically discharged.
  • the pure water for the absorption of volatile radioactive iodine isotopes can be filtered by means of several multi-redundant, individually controllable and / or automatically changeable activated carbon filters.
  • impurities entrained by the vapor for example Cs 137 , Sr 90 , U and / or Pu nuclides (nuclides 238, 239, 240, 241, 242, 244), multiply redundant, individually controllable and / or automatically exchangeable ion exchange systems for further purification of the pure water downstream.
  • the now radioactive granules can be packed and removed for further storage, in particular intermediate storage or final disposal.
  • the method according to the invention can be quickly moved to crisis areas and installed there at short notice.
  • the method can be used to treat radioactive extinguishing and / or cooling waters, which are incurred, for example, in the control of Reaktorkata- stanza and other comparable accident cases.
  • a further embodiment of the invention provides that the vapor is at least partially condensed and then supplied to the pure water.
  • the pure water should therefore not now come from the at least one distillation stage.
  • the vapor is at least partially condensed and then discharged in condensed form as pure water from the water treatment plant.
  • the other part of the vapor is used, for example, for operating the fluidized-bed drying device, in particular for exciting the fluidized bed consisting of the dry granulate.
  • a further embodiment of the invention provides that the vapor for at least partial condensation is fed to a first secondary preheat exchanger, by means of which the raw water is heated upstream of the distillation stage. So it is not only intended to supply heat to the raw water by means of the raw water heat exchanger. Rather, at least the first secondary preheat exchanger is additionally provided. This is - with respect to the raw water - provided upstream of the distillation stage and corresponding upstream of the raw water heat exchanger. Such a configuration serves to maintain a permanent operation of the at least one distillation stage. By heating the raw water before it enters the at least one distillation stage, it is not necessary to introduce external heat directly into this.
  • the raw water has a certain temperature before entering the distillation stage, it is sufficient to feed the vapor taken from the steam separator into the raw water heat exchanger in the manner described above in order to heat the raw water to a sufficiently high temperature.
  • the heating of the raw water in the first secondary preheater is provided by means of the vapor supplied to the first secondary preheater. The vapor is thus removed heat and transferred to the raw water. At the same time, however, the raw water and the vapors are fluidly separated from each other.
  • a development of the invention provides that the raw water upstream of the distillation stage is fed to a Dampfvorabscheider, wherein the extracted steam preferably is combined with the, the steam separator of the distillation stage taken vapor.
  • the Dampfvorabscheider - with respect to the raw water - downstream of the first Sekundärvorebenleyers provided, in particular fluidically between this and the raw water heat exchanger of the at least one distillation stage.
  • the steam pre-separator is designed, for example, identically to the steam separator of the distillation stage.
  • the steam preseparator serves, in particular, for separating off gas, for example inert gas, contained in the raw water, before the raw water is fed to the distillation stage.
  • off gas for example inert gas
  • the steam taken from the steam pre-separator is combined with the steam from the steam separator of the distillation stage. This merging is particularly provided before the steam is supplied to the raw water heat exchanger. Also, the resulting in the Dampfvorabscheider steam thus serves to heat the raw water in the raw water heat exchanger. Likewise, it is subsequently removed in at least partially condensed form as pure water.
  • the steam taken from the vapor separator of the distillation stage and / or the vapor taken from the vapor separator at least partially the second heat transfer path of the raw water heat exchanger of the distillation stage, in particular via at least one compressor, and / or a second secondary preheater , by means of which the raw water Is heated upstream of the distillation stage, is supplied for at least partial condensation.
  • the raw water heat exchanger and / or the second secondary preheater are provided, the latter serving to heat the raw water upstream of the distillation stage.
  • the second secondary preheating exchanger only part of the steam from at least one of the above-mentioned sources, in particular from both sources, is supplied to the second secondary preheating exchanger.
  • the residual amount of steam, or at least a portion thereof, is available for operating the raw water heat exchanger of the distillation stage.
  • the raw water passes through the second secondary preheat exchanger upstream of the first secondary preheat exchanger.
  • the vapor removed from the vapor separator of the distillation stage and / or the vapor taken from the vapor pre-separator is compressed by means of a compressor.
  • the compressor is preferably - with respect to a flow direction of the steam - fluidically provided between the steam separator or the Dampfvorabscheider on the one hand and the raw water heat exchanger and the second Sekundärvoreben- exchanger on the other hand.
  • the pressure of the steam is increased, which is associated in particular with an increase in the temperature of the steam.
  • at least one additional compressor can be provided. This is especially true This is the case if the water treatment plant has several distillation stages.
  • the compressor is used to operate a first of the distillation stages in the flow direction.
  • the proportion of impurities in the raw water increases as this distillation step passes, the boiling temperature of the raw water increases. Accordingly, a higher temperature is necessary in a downstream further of the distillation stages.
  • This steam distributor is designed, for example, as a valve arrangement with at least one valve or multi-way valve. From the steam distributor, steam can be passed in the direction of the raw water heat exchanger of one of the distillation stages in the direction of the raw water heat exchanger of the further distillation stages or of the further compressor and / or in the direction of the second secondary preheater, preferably with individually adjustable throughput (mass or volume of Steam per unit of time). It may also be provided that the steam supplied to the second secondary preheating exchanger is fed in at least partially condensed form to a first primary gas separator and removed in this resulting liquid as pure water. Downstream of the second secondary preheat exchanger, therefore, the steam supplied to it is conducted into the first primary gas separator.
  • the first primary gas separator is, for example, identical to the steam preseparator.
  • the first Primärgasabscheider the steam is supplied in partially condensed, in particular completely condensed form. In it liquid and / or steam accumulates.
  • the steam is discharged into an outside environment of the water treatment plant because it usually does not contain any appreciable amount of pure water.
  • the resulting liquid is discharged as pure water.
  • the steam taken off from the vapor separator is fed in at least partially condensed form downstream of the second heat transfer path to a second primary gas separator and removed in this resulting liquid as pure water.
  • the steam used to operate the distillation stage or the raw water heat exchanger is therefore used to produce pure water.
  • it is fed to the second primary gas separator, which is provided downstream of the raw water heat exchanger.
  • the second Primärgasabscheider is constructed, for example, identical to the first Primärgasabscheider. It also produces both liquid and vapor.
  • the liquid is discharged in the form of pure water or se merged with the accumulating in other areas of the water treatment plant pure water.
  • the steam is completely condensed downstream of the raw water heat exchanger or the second heat transfer path. The present in the raw water heat exchanger throughput of the steam can be adjusted accordingly.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides that in the second primary gas separator resulting steam for at least partial condensation is fed to a third secondary preheating, by means of which the raw water is heated upstream of the distillation stage.
  • the third secondary preheat exchanger can also be used for heating the raw water. For example, it is provided upstream of the first secondary preheat exchanger. Preference is given to an embodiment of the water treatment plant in which raw water is taken from a main stream of the raw water upstream of the first Sekundärvorowskileyers and fed to the second Sekundärvorowski (2004) and / or the third Sekundärvorblaze (2004).
  • the raw water withdrawn in this way is returned to the main stream and together with the latter is directed in the direction of the first secondary preheat exchanger or the at least one distillation stage.
  • the raw water can be supplied in parallel to the second secondary preheating exchanger and the third secondary preheating exchanger, each having an individually adjustable flow rate.
  • the raw-water heat exchanger of each distillation stage-if several are provided-to be followed by such a second primary-gas separator.
  • the vapor is combined downstream of the raw-water heat exchanger of at least two of the distillation stages, in particular all distillation stages, and then fed together to the second primary-gas separator. If a plurality of second primary gas separators are provided, the steam occurring in them is preferably combined and introduced together into the third secondary preheating exchanger.
  • a further development of the invention provides that the vapor accumulating in the second primary gas separator is fed downstream of the third secondary preheating exchanger to a secondary gas separator and removed as pure water in this resulting liquid. It is therefore provided a further stage for the separation of gas, which is realized in the form of the secondary gas separator.
  • This secondary gas separator is designed, for example, identically to the second primary gas separator.
  • the secondary gas separator is supplied with the vapor from the at least one second primary gas separator after it has been condensed at least partially, preferably completely, in the third secondary preheating exchanger.
  • the flow rate of the steam flowing through the third secondary preheating exchanger and / or the raw water is adjusted such that the steam is completely condensed downstream of the third secondary preheating exchanger or upstream of the secondary gas separator.
  • the secondary gas Separator vapor is applied, for example, directly into the external environment of the water treatment plant.
  • the liquid present in it is removed as pure water or combined with the pure water from the second primary gas separator.
  • the raw water is selectively fed to a secondary preheater or more secondary preheat exchangers, which is / are selected from the first Sekundärvorowskileyer, the second Sekundärvorowskileyer and the third Sekundärvor139leyer.
  • a secondary preheater or more secondary preheat exchangers which is / are selected from the first Sekundärvorowskileyer, the second Sekundärvorowskileyer and the third Sekundärvorowskileyer.
  • raw water is taken from the main stream supplied to the water treatment plant and fed to the one or more secondary preheat exchangers. Subsequently, this raw water is combined again with the main stream.
  • the said secondary preheat exchangers are particularly preferably connected or switchable in terms of flow. In a further embodiment, however, a series connection can also be realized.
  • the raw water always flows through the first secondary preheat exchanger, whereas the procedure described above is realized only for the second Sekundärvorowskileyer and the third Sekundärvor139leyer.
  • the raw water supplied to the first secondary preheating exchanger can therefore already be heated by means of the second secondary preheating exchanger and / or the third secondary preheating exchanger, depending on an operating state of the water treatment system.
  • a further embodiment of the invention provides that the raw water is fluidly heated before the raw water heat exchanger by means of a Primärvor Bristol (2004).
  • the primary preheat exchanger is therefore provided upstream of the distillation stage.
  • the primary preheat exchanger With the primary preheat exchanger, the raw water entering it can be heated by a large temperature difference.
  • the primary preheat exchanger for heating the raw water with already produced pure water is applied.
  • pure water is supplied to the primary preheater, which has a significantly higher temperature than the raw water also supplied to it separately from the clean water.
  • pure water which has passed through the raw water heat exchanger of the at least one distillation stage in the form of the steam.
  • the pure water which is taken from the second Primärgasabscheider and / or the Sekundärgasabscheider, fed to the primary preheater for heating the raw water.
  • the primary preheat exchanger also has a first heat transfer path and one of these thermally coupled second heat transfer path. The raw water passes through the first heat transfer path; the pure water is supplied to the second heat transfer path.
  • At least two distillation stages are flowed through in series from the raw water.
  • a first of the distillation stages upstream of the raw water, with respect to the flow direction of the raw water is first passed through by the raw water.
  • Raw water leaving this distillation stage which has a higher proportion of impurities, is then fed directly to a downstream second of the distillation stages.
  • any desired number of distillation stages connected in series can be provided, in which the proportion of impurities in the remaining raw water is steadily increased.
  • the raw water is then fed to the fluidized bed dryer and transferred to the vapors and the dry granules.
  • a development of the invention provides that in a fluidized bed container of the fluidized bed drying device, an at least partially made of the granules fluidized bed is generated, which is heated by supplying thermal energy, in particular from a regenerative energy source.
  • a crystallization of the impurities contained in the remaining raw water is carried out.
  • the raw water supplied to the fluidized-bed drying device is preferably completely evaporated.
  • the water content of the raw water is removed in the form of the vapor. What remains is the dry granules.
  • the fluid to be evaporated is, in the present case, ie the raw water, in direct contact with a heat transfer surface of the heat exchanger.
  • the fluidized bed is preferably in permanent motion. To evaporate the raw water, this is introduced into the fluidized bed. This means that the raw water initially, in particular during its evaporation process, does not come into contact with any heat transfer surface possibly present in the area of the fluidized bed. So it can not or only to a much reduced extent to settle the impurities come on this. Settling on walls of the fluidized bed container, in which the fluidized bed is present, is prevented in particular by the permanent movement of the fluidized bed.
  • impurities are taken up directly in the form of granules from the fluidized bed, so that they are subsequently in permanent motion.
  • the Bel Mrs completely from the granules which is produced by the evaporation of raw water.
  • another suitable means to form the fluidized bed This agent is gradually replaced during operation of the water treatment plant by the granules consisting of the impurities.
  • the necessary for vaporizing the raw water thermal energy is supplied to him via the fluidized bed, which is heated for this purpose by supplying thermal energy from an external energy source.
  • This external energy source is for example a regenerative energy source.
  • the fluidized bed is heated with solar energy and / or with the help of wind power generated electrical energy.
  • a further embodiment provides that the thermal energy used for heating the fluidized bed is removed at least temporarily from a storage device for intermediate storage of thermal energy.
  • a storage device for intermediate storage of thermal energy With appropriate dimensioning of the storage device, a permanent operation, especially at night and / or unfavorable weather conditions, possible.
  • the memory device is embodied, for example, in accordance with German patent application 10 2012 218 634.4, filed on 12 October 2012.
  • the storage device of the water treatment plant described here may additionally or alternatively have features of at least one of the claims of said patent application.
  • such an embodiment is to be understood as purely exemplary; Of course, other embodiments of the memory device can be realized.
  • a further embodiment provides that the granulate obtained in the fluidized-bed container by drying the raw water is removed by means of a transport device from the fluidized-bed container, in particular directly from the fluidized bed.
  • the transport device is adjusted such that the amount of granules present in the fluidized-bed container always remains constant or at least lies between a constant lower limit and a likewise constant, larger upper limit.
  • the transport device can be arranged in the area of the fluidized bed in such a way that the granules can be removed directly from the latter.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the fluidized bed is generated in the fluidized bed tank mechanically by means of a rotor or fluidly by means of fluid injection.
  • the rotor preferably has at least one wing which imparts a movement of the rotor onto the fluidized bed or the granules forming it.
  • the granules are placed in a fluidized, fluidized bed-like state.
  • the rotor is driven at a rotational speed for which a Froude number in the range of 1.5 to 2.5 is obtained.
  • a Main axis of rotation of the fluidized bed generated by the rotor can be arbitrarily aligned. Preferably, however, it is perpendicular to the gravity vector.
  • the fluidized bed can be generated fluidically by fluid injection.
  • a fluid is introduced with a certain throughput and a certain speed under a certain orientation in the fluidized bed container.
  • the fluid is aligned such that a fluidized bed is formed, which preferably has a main axis of rotation, which is arranged parallel to the gravity vector.
  • it is preferably provided that, during the fluid injection, at least part of the vapor is injected into the fluidized bed container.
  • it may be provided to heat the fluidized bed only indirectly, namely by means of thermal energy, which is supplied to the introduced into the fluidized bed tank fluid, in particular so the vapor.
  • it may of course be provided to heat the fluidized bed directly, for example by means of a heat transfer surface of a heat exchanger which is in heat transfer contact at least temporarily with the fluidized bed.
  • a development of the invention provides that the vapor is filtered by means of a vapor filter, wherein in the vapor filter resulting granules are discharged from it and the fluidized bed and / or the resulting granules in the fluidized bed container is supplied.
  • the vapor is therefore not discharged directly from the fluidized bed drying device. Rather, it is freed of any entrained particles in the vapor filter, so that safe is provided that no impurities get out together with the vapor from the fluidized bed dryer.
  • These particles also form the granules. Accordingly, they are preferably re-introduced into the fluidized-bed container, for example in the fluidized bed.
  • the granules can of course also be supplied to the granules already taken out of the fluidized bed container and be removed or disposed of together with them.
  • a further embodiment of the invention provides that in a cleaning mode of the water treatment system, at least one heat exchanger is cleaned by means of a cleaning device, wherein a cleaning agent is passed through the heat exchanger.
  • the at least one heat exchanger is, for example, the primary preheating exchanger, the first secondary preheating exchanger, the raw water heat exchanger and / or a heat exchanger of the fluidized-bed drying device.
  • the primary preheat exchanger is preferably the heat exchanger of the highest performance water treatment plant. Accordingly, usually more contaminants are deposited here than in the other heat exchangers.
  • the cleaning device which holds the cleaning agent and is adapted to promote this by the at least one heat exchanger for its purification. This is within the scope of a purification mode of the water treatment. provided investment system or the corresponding heat exchanger.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides that the primary preheat exchanger has a plurality of partial heat exchangers, in which at least a first partial heat exchanger is flowed through by the cleaning agent in the cleaning mode, while at least a second of the partial heat exchanger for parallel carrying out a normal operation of the water treatment plant is flowed through by raw water.
  • This allows permanent operation of the water treatment plant, because always at least one of the plurality of partial heat exchanger for performing the normal operation and thus for heating the raw water for the purpose of the subsequent separation of the impurities from the raw water is available.
  • there is an "in situ" - cleaning cleaning-in-place").
  • the at least one partial heat exchanger used for performing the normal operation is particularly preferably designed such that it allows a flow rate of the raw water, which should be at most possible in the normal operation of the water treatment plant.
  • the cleaning mode for the at least one of the partial heat exchanger so no reduction of the raw water flow rate should be necessary.
  • To clean the first partial heat exchanger it is charged with cleaning agent by means of the cleaning device.
  • the at least one first partial heat exchanger is operated in the cleaning mode and the at least one second of the partial heat exchangers is operated in the normal operating mode, this taking place simultaneously.
  • the cleaning agent is heated in the cleaning mode, in particular by means of the vapor removed thermal energy.
  • a heat exchanger is provided which can be acted upon with at least a portion of the vapor as well as the cleaning agent.
  • a useful development of the invention provides that the cleaning agent removed from a detergent tank, used to clean the heat exchanger and then the fluidized bed drying device is supplied. The provision of the cleaning agent takes place in the detergent tank. In the cleaning mode, it is removed from this and fed to the primary heat exchanger for cleaning. Downstream of the primary heat exchanger, it is disposed of by introducing it into the fluidized bed dryer, preferably along with the raw water. This has the advantage that expensive disposal of the cleaning agent can be avoided in other ways.
  • the cleaning agent is brought together prior to feeding into the fluidized bed drying device in a buffer with the raw water coming from the distillation stage. Both the raw water and the detergent are thus introduced into the buffer. Subsequently, from this the raw water, which now also contains the detergent removed and the fluidized bed drying device supplied at a certain flow rate.
  • the temporary storage device serves to temporarily store the large amount of cleaning agent accumulating during the cleaning of the primary preheating exchanger until it can be crystallized with the aid of the fluidized-bed drying device and subsequently removed together with the granules or in the form of the granules.
  • a rinsing tank in which pure water is stored, with which is flushed to complete the cleaning mode of the heat exchanger.
  • the rinsing serves to discharge still present in the heat exchanger detergent.
  • the pure water used for rinsing which may also be referred to as rinsing water, also passes into the intermediate store downstream of the heat exchanger to be rinsed and is introduced from it into the fluidized-bed drying device. Accordingly, the polluted during flushing pure water is freed again of impurities and is subsequently available again as pure water.
  • the raw water is heated by means of a Anfahrkorers, in particular using thermal energy from the regenerative energy source and / or the storage device. Because the heat exchanger of the at least one distillation stage and also the greater part of the further heat exchangers are heated with thermal energy which is taken from the vapor and / or the pure water, it is necessary to heat the water. preparation plant or the at least one distillation stage for starting external thermal energy supply.
  • the starting heat exchanger which serves to heat the raw water upstream of the distillation stage.
  • the starting heat exchanger - in terms of flow direction of the raw water - between the Primärvor139leyer and the distillation stage, in particular between the Primärvor139leyer and the first Sekundärvor139leyer arranged.
  • the thermal energy is taken, for example, the regenerative energy source or the storage device.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the pure water is provided with minerals, in particular by admixing a certain amount of raw water.
  • the pure water is downstream of the distillation stage or the fluidized bed drying device as a distillate, which consists of pure or almost pure water.
  • a conditioning of the pure water is provided in which minerals are added to it.
  • These are preferably selected such that the pure water is present after adding the minerals as drinking water or as process water.
  • the minerals are present, for example, in the form of salts, in particular pure salts. In this case, a certain amount of the minerals is supplied to the pure water per unit volume in order to set a desired mineral concentration in the pure water.
  • the raw water composition may be used for such conditioning. This is especially the case when the raw water already contains the necessary minerals, but for example in too high a concentration. In this case, for example, a toxic harmless amount of raw water can be added to the pure water, in particular for the production of irrigation water for fields or drinking water for animals. Of course, however, such an admixture of the raw water to the pure water is not possible and / or useful for every application of the water treatment plant. This applies in particular if it is used for the treatment of radioactive raw water.
  • a development of the invention provides that the raw water is purified before passing through the distillation stage, in particular by means of mechanical, chemical, physical-chemical and / or biological purification methods.
  • cleaning especially insoluble substances are removed from the raw water.
  • the mechanical cleaning methods which include coarse filtration and fine filtration, are provided in particular.
  • the chemical, physical-chemical or biological purification processes are preferably used for the removal of impurities dissolved colloidally in the raw water.
  • Organic compounds can also be removed from the raw water by oxidation and / or absorption or rendered harmless.
  • the cleaning preferably takes place upstream of the first heat exchanger of the water treatment plant in the flow path of the raw water in order to prevent fouling of the heat exchanger by coarse dirt particles.
  • the invention further relates to a water treatment plant for separating dissolved impurities from supplied raw water, in particular for carrying out the method described above, wherein the water treatment plant is designed to run the raw water through at least one distillation stage comprising a steam separator and a raw water heat exchanger with a first Heat transfer path and having a thermally coupled to the first heat transfer path second heat transfer path; to heat the raw water in the first heat transfer path and subsequently supply it to the vapor separator; to remove vapor taken from the vapor separator through the second heat transfer path and then to remove it as pure water in at least partially condensed form; and to feed the raw water downstream of the at least one distillation stage to a fluidized-bed dryer and by means of this into a vapor and a dry granulate.
  • the advantages of such a design of the water treatment plant and the method used has already been discussed.
  • the water treatment plant and the process can be further developed in accordance with the above statements, so that reference is made to this extent.
  • the invention relates to the use of the method according to the above statements and / or the water treatment plant according to the above statements for the treatment of raw water present as waste water for obtaining pure water present as drinking water and / or process water.
  • the dirty water in drinking water or hot water are transferred.
  • the use is intended in particular in intra-continental areas in which a further contamination of the available raw water, for example by the discharge of raw water with a higher concentration of impurities, must not take place.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a water treatment plant
  • Figure 2 is a further schematic representation of the water treatment plant
  • Figure 3 is a schematic representation of a range of
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a first embodiment of the fluidized bed drying device
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of a second embodiment of the fluidized bed drying device
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a third embodiment of the fluidized-bed drying device
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the third embodiment of the fluidized-bed drying apparatus
  • FIG. 8 shows a variant of the third embodiment of the fluidized-bed drying device
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a region of the FIG
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a water treatment plant 1. This serves for the separation of dissolved impurities from raw water, which is supplied to the water treatment plant 1 via a raw water inlet 2.
  • the raw water flows in the direction of arrow 3 in the water treatment plant 1 a.
  • the impurities are separated in the water treatment plant 1 from the raw water, which is subsequently present in the form of pure water and can be removed from a clean water outlet 4.
  • the flow direction of the pure water is indicated by the arrow 5.
  • the impurities accumulate in the form of granules, which can be removed through a granule outlet 6. This is indicated by the arrow 7.
  • the water treatment plant 1 has at least one distillation stage 8.
  • the distillation stage 8 has a raw water heat exchanger 10, the distillation stage 9 via a Rohwasser Creekleyer 1 1.
  • the distillation stage 8 a steam separator 12 and the distillation stage 9 a steam separator 13.
  • a fluidized bed drying device 14 is also provided. This has a heat exchanger 15 and a fluidized bed tank 16.
  • the water treatment plant 1 also has a primary preheater 17, by means of which the raw water can be heated before it is fed to the first distillation stage 8. Furthermore, a first secondary preheat exchanger 18 is arranged upstream of a steam pre-separator 19. A second secondary preheat exchanger 20 and a first primary gas separator 21 are preferably also provided. In addition, each of the distillation stages 8 and 9 is preferably assigned a second primary gas separator 22a or 22b. These are in particular a third Sekundärvor139 (2004) 23 and / or a Sekundärgasabscheider 24 assigned.
  • the raw water is now supplied through the raw water inlet 2 of a distributor 25.
  • a distributor 25 This is present, for example, as a valve device with at least one valve, in particular a multi-way valve.
  • the distributing device 25 serves to divide the raw water provided by the raw water inlet 2 into the primary preheating exchanger 17, the second secondary preheating exchanger 20 and the third secondary preheating exchanger 23.
  • the second Sekundärvorowskileyer 20 and the third Sekundärvorowskileyer 23 are each optional, so do not have to exist. If none of these elements provided, so can of course also an immediate flow connection between the raw water inlet 2 and the primary preheater 17 may be provided.
  • the raw water After merging the diverted raw water with the main flow in the collecting device 27, which is also designed as a valve device, ie at least one valve, in particular a multi-way valve, the raw water passes through a line 29 in the direction of the primary preheat exchanger 17.
  • the line 29 is connected directly to this.
  • a Querterrorismsverstellglied 30 may be present.
  • the raw water is heated. Subsequently, it is fed via a line 31 to the first secondary preheat exchanger 18 supplied. In this, the raw water is heated further. Finally, it passes from the first secondary preheat exchanger 18 via a line 32 into the steam preseparator 19.
  • This has, for example, an evaporator chamber into which the raw water is introduced. Alternatively, it may also be in the form of a centrifugal separator or the like.
  • the Dampfvorabscheider 19 evaporates a portion of the raw water and is subsequently removed via a line 33 as a vapor. The remaining liquid raw water passes through a line 34 in the distillation stage 8, in particular in the raw water heat exchanger 10th
  • the raw water is further heated and subsequently supplied through a line 35 to the vapor separator 12.
  • This is formed, for example, analogously to the Dampfvorabscheider 19.
  • This remaining raw water is supplied via the line 37 of the - with respect to the flow direction of the raw water - downstream second distillation stage 9, in particular the raw water heat exchanger 1 1.
  • the raw water heat exchanger 1 1 there is a further heating of the raw water, which subsequently passes through a line 38 into the vapor separator 13.
  • the first is taken from the line 39; the latter through the line 40.
  • a lower pressure preferably prevails in the vapor separator 13 than in the vapor separator 12.
  • the remaining raw water is supplied via the line 40 of the fluidized bed drying device 14.
  • a conveyor 41 for conveying the remaining raw water in the direction of the fluidized bed drying device 14 may be provided. Consequently, therefore, the raw water downstream of the two distillation stages 8 and 9 is introduced into the fluidized-bed drying device 14. In this it is preferably completely evaporated in the fluidized bed tank 16.
  • heat is supplied to it, for example, by means of the heat exchanger 15, which preferably originates from a regenerative heat source and / or is taken from a heat store.
  • the heat exchanger 15 may, as indicated here, be provided upstream of the fluidized bed tank 16. In a preferred embodiment, however, it is integrated in these.
  • a vapor and a dry granules accumulate.
  • the vapor is withdrawn through a line 42, while the granules can be removed through the granule outlet 6.
  • the granules are characterized by a low residual water content of not more than 15%, not more than 10%, not more than 7,5%, not more than 5%, not more than 2,5% or not more than 1%.
  • the steam withdrawn from the steam pre-separator 19 is supplied through line 33 to a collector 43. This is designed, for example, as a valve device which has at least one valve, in particular a multi-way valve.
  • the collecting device 43 can also be supplied with the steam taken off from the steam separator 1 2 through the line 36 and the steam removed from the steam separator 13 through the line 39.
  • the Dampfvorabscheider 19 and the line 33 are optional, so need not necessarily be present. This also applies to the entire distillation stage 9.
  • the line 37 is directly connected to the line 40 fluidly connected.
  • the line 39 is omitted. In the following, however, only the illustrated embodiment will be discussed; simple modifications of this will become apparent to one skilled in the art.
  • the collected in the collector 43 steam is supplied through a line 44 to a compressor 45. This compresses the steam, bringing it to a higher pressure level. Subsequently, the thus compressed steam is fed through a line 46 of a distributor 47.
  • the distribution device 47 is preferably also designed as a valve device which, for example, at least one valve, in particular a multi-way valve having. To the distribution device 47, the raw water heat exchanger 10 of the distillation stage 8 is connected via a line 48.
  • a line 49 to another compressor 50 This serves to further compress the already compressed by the compressor 45 steam and then fed via a line 51 to the raw water heat exchanger 1 1 of the distillation stage 9.
  • the second secondary preheat exchanger 20 is fluidly connected to the distribution device 47 via a line 52.
  • it can now be adjusted by means of the distributor 47, as the steam is distributed to the lines 48, 49 and 52.
  • a controlled and / or regulated setting of the respective throughput through said lines 48, 49 and 52 is possible.
  • the steam supplied to the second secondary preheat exchanger 20 serves to heat the raw water also supplied to the second secondary preheat exchanger 20.
  • the steam condenses at least partially.
  • the now at least partially condensed steam is introduced through a line 53 into the first primary gas separator 21. From this steam or gas is removed via a line 54, which is discharged, for example, into an external environment of the water treatment plant 1. This is indicated by the arrow 55.
  • a line 56 In addition to the steam or the gas falls in the first Primärgasabscheider 21 to a liquid which is removed through a line 56.
  • This liquid is in the form of pure water, which is passed in the direction of the pure water outlet 4.
  • the line 56 in which a conveyor 57 may be provided, opens into a collecting device 58, through which it is passed through a line 59 in the direction of the pure water outlet 4.
  • the steam which is taken from the distributor 47 through the conduit 48 and supplied to the raw water heat exchanger 10, serves in this the heating of the raw water upstream of the Dampfabscheiders 12.
  • the steam condenses in the raw water heat exchanger 10 at least partially.
  • This at least partially condensed vapor is fed to the second primary gas separator 22a through a conduit 60.
  • the former is passed through a line 61, the latter through a line 62 from the second primary gas separator 22a. accepted.
  • the liquid is also present here in the form of pure water and is directed in the direction of the pure water outlet 4.
  • a conveyor 63 is provided in the line 62, for example.
  • the pure water removed from the second primary gas separator 22a is passed through the primary preheat exchanger 17 in order to heat the raw water flowing through it.
  • the primary preheat exchanger 17 is preferably fed to a collecting device 64. From there it passes, for example, into the primary preheater 17 and subsequently via the collecting device 58, to which the primary preheating exchanger 17 is connected via a line 65, and through the line 59 to the clean water outlet 4.
  • the vapor taken from the second primary gas separator 22a passes through the line 61 to a collecting device 66, which in turn, for example, is present as a valve device with at least one valve, in particular multi-way valve.
  • the collector 66 is fluidly connected via a line 67 to the third secondary preheat exchanger 23.
  • the steam thus flows through the third secondary preheat exchanger 23, gives off heat to this raw water, which also flows through, and passes through a line 68 into the secondary gas separator 24.
  • the steam is withdrawn through a line 69 and, for example, as indicated by the arrow 70, in the direction of the external environment of the water treatment plant 1 already- introduced.
  • the liquid is removed by a line 71 and fed as pure water, preferably via the primary preheater 17, the pure water outlet 4.
  • the line 71 may, for example, open into the collecting device 64.
  • a conveyor 72 is provided in the conduit 71.
  • steam is taken from the distributor 47 via line 49 and fed to the raw water heat exchanger 1 1 via the compressor 50. In this it serves to heat the raw water heat exchanger 1 1 also flowing through raw water. It condenses at least partially. This at least partially condensed steam is fed downstream of the raw water heat exchanger 1 1 via a line 73 to the second secondary preheater 22 b. Also in this fall steam or gas and liquid.
  • the former passes via a line 74, for example, into the third secondary preheater exchanger 23.
  • the line 47 is preferably connected to the collecting device 66 in the same way as the line 68.
  • the liquid is withdrawn through line 75, which preferably has a delivery device 76.
  • the liquid is analogous to the liquid from the second primary gas separator 22a as pure water. Therefore, it is directed towards the pure water outlet 4.
  • the line 75 is preferably connected to the collecting device 64.
  • the pure water passes through from the second primary gas 22b the conduit 75, together with the pure water from the second primary gas separator 22a and the pure water from the secondary gas separator 24, into the primary preheat exchanger 17 after being combined with it in the collector 64.
  • the vapor taken from the fluidized bed tank 16 is supplied via line 42 to the first secondary preheater 18. In this he serves to heat the first Sekundärvorebenleyer 18 also passing raw water.
  • a conveyor 78 is preferably provided in line 77.
  • the line 77 is connected to the collector 58.
  • the pure water combined in the collecting device 58 is subsequently jointly discharged through the line 59 in the direction of the pure water outlet 4 and subsequently further processed or discharged from the water treatment plant 1.
  • FIG. 2 shows a further schematic illustration of the water treatment plant 1, the focus of the illustration being placed on other aspects, so that in part other elements can be recognized.
  • the additional elements described with reference to FIG. 2 are preferably only optional, and therefore need not be realized, although this is advantageous. In the following, only the differences or additions to the already described water treatment plant 1 will be discussed, so that reference is made in principle to the above statements.
  • the flow connection from the distributor 25 to the second secondary preheater 20 may include a cross-sectional adjustment member 79 for adjusting the flow rate of the raw water to the second secondary preheat exchanger 20.
  • the flow connection is indicated in the representation form selected here by means of arrows 80 and 81.
  • the cross-section adjustment member 30 in the line 29 for example, a pressure adjusting valve, in particular a pressure control valve.
  • the Querterrorismsver- actuator 30 via a control line 82 with a downstream of him lying region of the line 29 is fluidly connected.
  • the Querterrorismsverstellglied 30 controls the pressure present at this point to a certain target pressure.
  • a start-up heat exchanger 83 is provided. This is for example in the flow connection between the primary preheater 17 and the first secondary preheater 18 before. In any case, it is flowed through by the raw water to warm it up, before it enters the distillation stage 8.
  • the starting heat exchanger 83 is connected via the line 31 to the primary preheater 17 and via a line 84 to the first secondary preheater 18.
  • a connection between the Anfahragitau- shear 83 and the Dampfvorabscheider 19 via a bypass line 85 may be provided.
  • the raw water directly - ie bypassing the first Sekundärvorowskileyers 18 - are introduced from the Anfahragileyer 83 in the Dampfvorabscheider 19. This is provided in particular during the startup of the water treatment plant 1, because at this time the first secondary preheating exchanger 18 can not yet be charged with a sufficient amount of the vapor from the fluidized bed drying device 14.
  • the starting heat exchanger 83 is supplied with thermal energy for heating the raw water by means of a heating circuit 86, which has, for example, a heat source 87 and a conveyor 88.
  • the heat source 87 is, for example, a regenerative energy source or operated at least by means of such.
  • a heat accumulator may be provided, which serves the temporary storage of thermal energy.
  • the heat accumulator is available, for example, as concrete heat storage. It can be provided that in addition to the Anfahr Anlagenleyer 83 and the heat exchanger 15 of the fluidized bed drying device 14 is connected to the heating circuit 86 (not shown).
  • a Querterrorismsverstellglied 89 is provided, which is designed as a level control valve, in particular as a level control valve. It is connected via a control line 90 to the vapor separator 12.
  • the cross-section adjustment member 89 therefore preferably serves to regulate the fill level in the vapor separator 12.
  • the line 34 opens into a collecting device 91 on its side facing away from the vapor pre-separator 19. This is, for example, as a valve device with at least one valve, in particular a multi-way valve before. From the collection center Device 91 passes the raw water via a line 92 into the raw water heat exchanger 10th
  • a conveyor 93 may be provided. It now does not open, as described above, directly into the raw water heat exchanger 1 1, but rather into a distributor 94. This is connected via a line 95 to the collector 91.
  • a Querterrorismsverstellglied 96 may be provided, which is formed, for example, as a mass flow adjustment or mass flow control valve. For this purpose, it is for example connected via a control line 97 to the collecting device 91 facing side of the line 95.
  • the cross-section adjustment member 96 therefore preferably serves to adjust the throughput through the line 95 to a desired throughput.
  • the distributor device 94 is connected to a collecting device 100 via a line 98, which preferably has a cross-section adjustment element 99.
  • the cross-section adjustment member 99 is formed, for example, as a level adjustment valve, in particular as a level control valve. Preferably, it serves to control the level in the vapor separator 13 and is connected for this purpose via a control line with this.
  • a line 101 leads into the raw water heat exchanger 1 1.
  • the line 40 which has the conveying device 41, is connected to a distributor device 102.
  • a line 103 in which preferably a Querterrorismsverstellglied 104 is provided to the collecting device 100.
  • the cross-section adjustment member 104 can via a control line
  • the cross-section adjustment member 104 may be connected to one of the collecting device 100 facing region of the line 103.
  • the cross-section adjustment member 104 is designed as a mass flow adjustment or mass flow control valve. It therefore preferably serves to set the throughput through the line 103 to a desired throughput.
  • a line 106 From the distribution device 102 further branches off a line 106, in which also a Querterrorismsverstellglied 107 may be provided. This is preferably via a control line 108 with a distributor 102 remote from the region of the line
  • the Queritessverstellglied 107 sets its flow area, for example, depending on the density of the raw water at this point.
  • the line 106 is, as indicated by the arrow 109, fluidly connected to the fluidized bed drying device 14.
  • the water treatment plant 1 can have at least one further cross-section adjustment member 110.
  • This is configured, for example, as a control valve, so it serves to set a flow rate through the respective line.
  • several of these Querterrorismsverstellglied 1 10 are provided.
  • at least one further cross-section adjustment element may be present in the form of a control valve or control valve.
  • such a Querterrorismsverstellglied 1 1 1 is provided in the line 52, which serves the setting or rules to a certain pressure in the distributor 47 facing the region of the line 52.
  • the conduit 33 may be a Querußsverstellglied 1 12, which serves to set a certain pressure in the, the Dampfvorabscheider 19 facing region of the line 33.
  • FIG 3 shows a schematic detail of a region of the water treatment plant 1, wherein in particular the fluidized bed drying device 14 is shown.
  • This has a fluidized bed container 1 15, in which the heat exchanger 15 is integrated.
  • the heat exchanger 15 forms an area of a wall of the fluidized bed container 15.
  • the fluidized bed drying device 14 may be connected via a line 1 16 to a reservoir 1 17, which is present for example in the line 40.
  • the reservoir 1 17 can be removed by means of the conveyor 41 raw water and fed either via the line 1 16 the fluidized bed container 1 15 or introduced via a line 1 18 again in the reservoir 1 17.
  • the reservoir 1 17 serves to ensure a uniform flow rate of introduced into the fluidized bed tank 1 15 raw water. He is optional.
  • the raw water is introduced through the line 1 16 in the fluidized bed container 1 15, for example, injected. This is done in such a way that the raw water enters a fluidized bed 1 19, which is heated by means of the heat exchanger 15.
  • the fluidized-bed drying device 14 or the fluidized-bed container 1 15 it is transferred to the vapors and the dry granules.
  • the vapor is fed through a line 120, which is indicated here by an arrow, a vapor filter 121.
  • a conveying device 122 in particular a cell lock, in the direction of the granule outlet 6.
  • the now purified vapor is returned via a line 123, in which, for example, at least one Querterrorismsverstellglied 124 and / or a compressor 125, in the fluidized bed container 1 15 to the fluidized bed 1 19 fluidly, so by means of fluid injection, to produce.
  • the heat exchanger 15 is connected, for example, to the heating circuit 86.
  • the vapor filter 121 is also heated.
  • it has a heating device, not shown here, which is in particular also connected to the heating circuit 86.
  • a further part of the vapor passes through the line 42, which has, for example, a Queritessverstellglied 126, in the first Sekundärvorowskileyer 18. Then, as already stated above, it is conveyed as pure water in the direction of the pure water outlet 4.
  • Another part of the vapor can be discharged, for example via a separation device 127, through a line 128 in the direction of the external environment of the water treatment plant 1. Pure water accumulating in the separating device 127 is removed in the direction of the pure water connection 4.
  • the resulting in the fluidized bed drying device 14 and the fluidized bed tank 1 15 dry granules is discharged via a conveyor 129 in the direction of the granule outlet 6.
  • the conveyor 129 is configured, for example, as a screw conveyor or the like.
  • FIG. 4 schematically shows a first embodiment of the fluidized-bed drying device 14 or of the fluidized bed container 1 15.
  • the vapor filter 121 is arranged outside the fluidized-bed container 15.
  • the vapor filter 121 is supplied via the line 120 and in the direction of the arrow of the vapors, which is obtained by the evaporation of the line 1 16 introduced through the line 1 16 in the fluidized bed container 1 raw water.
  • the vapor is cleaned and removed along the arrow 130 as already described above.
  • the granules are not applied directly from the vapor filter 121 in the embodiment shown here, but rather first as indicated by the arrow 131, the fluidized bed 1 19 fed.
  • the conveyor 129 should be arranged such that the granules can be removed directly from the fluidized bed 1 19, as indicated by the arrow 132.
  • the removal of the granules thus takes place at a distance from a bottom of the fluidized bed container 15.
  • the removal may be provided in the region of the bottom.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the fluidized-bed drying device 14 in a schematic view.
  • the essential Difference to the embodiment described above is that the vapor filter 121 is now integrated in the fluidized bed container 1 15.
  • FIG. 6 shows a third embodiment of the fluidized bed drying device 14.
  • the fluidized bed 1 19 in the fluidized bed container 1 15 is not fluidly generated by fluid injection, but rather mechanically by a rotor 133, which for this purpose at least one wing 134th having.
  • the raw water is introduced through connections 135, which are thus fluidly connected to the line 40 and / or 1 16 for this purpose, in the fluidized bed container 1 15.
  • the vapor is removed through the port 136, for which purpose, for example, the line 120 is connected to it.
  • the rotor 133 is rotatably mounted in the fluidized bed container 1 15, which is configured for example cylindrical.
  • the fluidized bed tank 1 15 is preferably double-walled and procedurally divided into a crystallization zone 137 and a weir zone 138.
  • the granules are discharged via the weir zone 138 through a connection 139 from the fluidized bed tank 1 15 and then discharged in the direction of the granule outlet 6.
  • FIG. 7 shows a cross section through the third embodiment of the fluidized-bed drying device 14. It is clear that the vanes 134 are designed in such a way that they impress the rotary movement of the rotor 133 on the granules, so that the vortex Layer 1 19 generated or is placed in a forced rotational movement.
  • FIG. 8 shows a variant of the third embodiment of the fluidized-bed drying device 14. This is for a vacuum operation, in particular vacuum operation, is provided.
  • the splitting up of the raw water into the vapors and the granules is thus provided at reduced pressure, for example an operating pressure of 30 mbar to 200 mbar.
  • any other operating pressure is adjustable.
  • a range of the boiling temperature (based on pure water) of about 25 ° C to about 60 ° C reach!
  • a vacuum lock 140 is provided between the fluidized bed container 15 and the granule outlet 6.
  • the fluidized-bed drying device 14 is provided at atmospheric pressure, higher temperatures of the fluidized bed 1 19 are required.
  • the fluidized bed 1 19 is heated to about 130 ° C to about 150 ° C.
  • the conveying device 129 already mentioned above and a cooling device upstream of this can now be provided.
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a cleaning device 141 of the water treatment plant 1.
  • This has at least a first tank 142.
  • a tank 143 may be provided.
  • the tank 142 is flow-connected via a line 144 to the raw-water inlet 2, which is merely connected here. is interpreted. Accordingly, the tank 142 raw water can be supplied.
  • a collecting device 145 is provided, which is designed in particular as a valve device, preferably as a multi-way valve device. Consequently, both the tank 142 via the line 144 and the raw water inlet 2 are connected to the collecting device 145.
  • the tank 142 Via a line 146, the tank 142 is also connected to the pure water connection 4. This is also merely indicated.
  • pure water can be supplied to the tank 142 via the line 146.
  • this also applies to the tank 143, in which pure water can be kept.
  • the tank 142 may be supplied via an inlet 147 detergent. For example, a mixture of raw water and cleaning agent is thus present in the tank 142.
  • the tank 142 is associated with a heat exchanger 148, which is supplied for example by the heating circuit 86 with thermal energy.
  • the heat exchanger 148 By means of the heat exchanger 148, the cleaning agent contained in the tank 142 can be heated.
  • the cleaning agent is removed from the tank 142 and multi-way valves 150, 151 and 152 are adjusted such that the cleaning agent flows in the direction of the heat exchanger 148 and out of this back into the tank 142.
  • the connection between the heat exchanger 148 and the heating circuit 86 is preferably adjustable by means of a Querterrorismsverstellglieds 153. This is controlled or regulated, for example, based on a temperature of the cleaning agent downstream of the heat exchanger 148. In this way, the temperature of the tank 142 returned to the the cleaning agent to a certain temperature can be adjusted.
  • the multiway valves 150, 151, and 152 are now set such that the purge will flow through one or more of the conduits 154, 155, and 156.
  • the line 154 is fluidly connected, for example, with the raw water heat exchanger 10, the line 155 with the raw water heat exchanger 1 1 and the line 156 with the fluidized bed drying device 14 and the fluidized bed tank 1 15. These elements can therefore be supplied with the cleaning agent from the tank 152. Downstream of the raw water heat exchanger 1 1, a line 157 and downstream of the fluidized bed drying device 14, the line 158 connected so that the detergent can pass through this back into the cleaning device 141.
  • the lines 157 and 158 are connected to the collector 145 so that the detergent can get back into the tank 142, for example, for further use.
  • the previously cleaned facilities ie the raw water heat exchanger 10, the raw water heat exchanger 1 1 and / or the fluidized bed drying device 14, be rinsed in the tank 143 held pure water.
  • a conveyor 159 is provided, which is also connected on its side facing away from the tank 143 to the multiway valves 150, 151 and 152.
  • the fresh water used for purging thus passes through the lines 154, 155 and 156 in the desired device and through the lines 157 and 158 back into the tank 142.
  • the detergent or the pure water used for rinsing be kept for a further cleaning process.
  • the multi-way valves 150, 151 and 152 can also be supplied by appropriate adjustment of the multi-way valves 150, 151 and 152 at a certain throughput of the fluidized bed drying device 14, so that the pure water is separated from it and the detergent is subsequently obtained in the form of the granules.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Wasseraufbereitungsanlage (1) zum Abscheiden von gelösten Verunreinigungen aus zugeführtem Rohwasser, wobei das Rohwasser durch wenigstens eine Destillationsstufe (8,9) geführt wird, die einen Dampfabscheider (12,13) sowie einen Rohwasserwärmetauscher (10,11) mit einer ersten Wärmeübertragungsstrecke und einer mit der ersten Wärmeübertragungsstrecke thermisch gekoppelten zweiten Wärmeübertragungsstrecke aufweist; wobei das Rohwasser in der ersten Wärmeübertragungsstrecke erhitzt und nachfolgend dem Dampfabscheider (12,13) zugeführt wird; wobei aus dem Dampfabscheider (12,13) entnommener Dampf durch die zweite Wärmeübertragungsstrecke geführt und anschließend in wenigstens teilweise kondensierter Form als Reinwasser abgeführt wird; und wobei das Rohwasser stromabwärts der wenigstens einen Destillationsstufe (8,9) einer Wirbelschichttrocknungseinrichtung (14) zugeführt und mittels dieser in einen Brüden und ein trockenes Granulat überführt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Wasseraufbereitungsanlage (1) sowie die Verwendung des Verfahrens zur Aufbereitung von Rohwasser.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Wasseraufbereitungsanlage, entsprechende Wasseraufbereitunqsanlaqe sowie Verwendung des Verfahrens zur Aufbereitung von Rohwasser
Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Wasseraufbereitungsanlage zum Abscheiden von gelösten Verunreinigungen aus zugeführtem Rohwasser. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Wasseraufbereitungsanlage sowie die Verwendung des Verfahrens zur Aufbereitung von Rohwasser. Die Wasseraufbereitungsanlage dient dem Reinigen des Rohwassers zum Herstellen von Reinwasser, insbesondere Trinkwasser beziehungsweise Brauchwasser. Die Verunreinigungen liegen dabei beispielsweise als Salze und/oder als toxische Stoffe, insbesondere anorganische toxische Stoffe, und/oder als radioaktive Elemente vor. Grundsätzlich stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung, um Verunreinigungen aus dem Rohwasser abzuscheiden, dieses also bis zu einer technisch möglichen Reinwasserausbeute zu reinigen beziehungsweise zu klären. Zum Entfernen von Salz, insbesondere Meersalz, sind dabei beispielsweise thermische Entsalzungsverfah- ren und Membranentsalzungsverfahren bekannt.
Thermische Entsalzungsverfahren sind Destillationsverfahren, wobei das sogenannte Multi Stage Flash-Verdampfungsverfahren (MSF- Verfahren) das gebräuchlichste Verfahren darstellt. Bei diesen Entsalzungsverfahren werden Erhitzer mit einer separaten Energiequel- le verwendet. Das Rohwasser wird in den Erhitzer einer ersten Destillationsstufe eingebracht, in welchem es entspannt und dabei ver- dampft wird. Dies kann in einer beliebigen Anzahl an weiteren, strömungstechnisch nachgeschalteten Destillationsstufen wiederholt werden. Als Folge des Verdampfens erhöht sich der Salzgehalt des Rohwassers von Destillationsstufe zu Destillationsstufe. Der Salz- gehalt kann jedoch nicht beliebig erhöht werden, sodass Rohwasser abgeführt werden muss, welches weiterhin Verunreinigungen aufweist, während lediglich ein bestimmter Anteil des zugeführten Rohwassers als Reinwasser entnommen werden kann.
Das abzuführende Rohwasser wird, im Falle einer Meerwasserent- salzungsanlage, beispielsweise unmittelbar oder aber mittelbar über einen Versickerungsbrunnen über das Grundwasser in das Meer zurückgeführt. Dies mindert zum Einen die Ausbeute an Reinwasser und stellt zum Anderen in innerkontinentalen Trockengebieten mit begrenzten Rohwasservorkommen einen gravierenden technologi- sehen, sozialökonomischen sowie ökologischen Nachteil dar. Eine Erhöhung der Ausbeute an Reinwasser beziehungsweise die Reduzierung der Menge des abzuführenden Rohwassers ist allenfalls durch eine Anhebung der Temperatur möglich, auf welche das Rohwasser zum Verdampfen erwärmt wird. Solche höheren Temperatu- ren sind jedoch technisch schwierig zu realisieren, weil sich vor allem in dem Erhitzer feste Ablagerungen bilden, welche zu Betriebsstörungen führen können.
Zum Zwecke der Meerwasserentsalzung haben zwischenzeitlich die Membranentsalzungsverfahren eine größere Bedeutung als die thermischen Entsalzungsverfahren erlangt. Dies liegt insbesondere in der mittlerweise gegebenen Verfügbarkeit von geeigneten Membranmaterialien begründet. Zudem kann mit Membranentsalzungsverfahren ein niedrigerer Energieverbrauch realisiert werden als mit thermischen Entsalzungsverfahren. Bei dem Membranentsalzungsverfahren handelt es sich um einen Trenn- und Anreicherungspro- zess, der auf selektiven Stofftransport durch eine semipermeable Membran zurückgeht. Dabei kann das Salzrückhaltevermögen der Membran bis zu einer gewissen Grenze eingestellt werden. Für den Verfahrensaufwand ist der osmotische Druck des Rohwassers gegenüber dem des Reinwassers ein Maß für die Differenz der ther- modynamischen Aktivität des salzhaltigen Rohwassers.
Wie bei den thermischen Entsalzungsverfahren wird Rohwasser mit einer bestimmten ersten Salzkonzentration der Wasseraufbereitungsanlage in flüssiger Form zugeführt und mit einer bestimmten zweiten Salzkonzentration, weiterhin in flüssiger Form, abgeführt, wobei die zweite Salzkonzentration höher ist als die erste Salzkonzentration. Natürliches Meerwasser, welches beispielsweise als Rohwasser verwendet wird, ist normalerweise mit Hydrogencarbonat gesättigt oder teilweise sogar übersättigt. Daher wird beim Konzentrieren und/oder Erwärmen festes Carbonat, insbesondere Calciumcarbonat und/oder Magnesiumcarbonat, ausgeschieden, welches schwer löslich ist. Diese Carbonate setzen sich als feste Ablagerun- gen an der Membran ab und führen zu Betriebsstörungen. Dem Rohwasser können zwar Additive zugesetzt werden; auch dies kann jedoch das Zusetzen von Poren der Membran lediglich reduzieren.
Die Betriebskosten für Wasseraufbereitungsanlagen, welche das Membranentsalzungsverfahren einsetzen, hängen von der individu- eilen chemischen Zusammensetzung des Rohwassers, insbesondere seines Salzgehalts, ab. Mithilfe des Membranentsalzungsverfahrens kann eine Reinwasserausbeute, also ein Verhältnis von ent- nommenem Reinwasser zu zugeführtem Rohwasser, von etwa 50 %, im Idealfall von bis zu 85 %, erzielt werden.
Bei bekannten Verfahren zur Wasseraufbereitung fällt also stets eine große Menge an verbleibendem Rohwasser an, welches einen grö- ßeren Anteil an Verunreinigungen aufweist als das zugeführte Rohwasser. Dieses stark verschmutzte Rohwasser muss aufwendig entsorgt werden. Dies ist jedoch in zahlreichen Einsatzgebieten nicht oder allenfalls unter sehr hohem Aufwand möglich. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Wasseraufbereitungsanlage innerkonti- nental eingesetzt werden soll. Entsprechend steht lediglich ein begrenzter Rohwasservorrat zur Verfügung, welcher nicht durch die Entsorgung des abgeführten Rohwassers weiter verunreinigt werden soll. Ein Sammeln des anfallenden, stark verschmutzten Rohwassers ist aufgrund des dazu notwendigen Speichervolumens tech- nisch nicht zu realisieren.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Wasseraufbereitungsanlage zum Abscheiden von gelösten Verunreinigungen aus Rohwasser vorzuschlagen, welches diesen Nachteil nicht aufweist, sondern insbesondere auch in Gebieten ein- gesetzt werden kann, in welchen der Rohwasservorrat begrenzt ist beziehungsweise in der Wasseraufbereitungsanlage anfallendes, stärker verschmutztes Rohwasser nicht ohne Weiteres entsorgt werden kann. Bevorzugt ist das Verfahren auch zum Reinigen von radioaktiv verschmutztem Rohwasser einsetzbar. Dies wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Rohwasser durch wenigstens eine Destillationsstufe geführt wird, die einen Dampfabscheider sowie einen Rohwasserwärmetauscher mit einer ersten Wärmeübertragungsstrecke und einer mit der ersten Wärmeübertragungsstrecke thermisch gekoppelten zweiten Wärmeübertragungsstrecke aufweist, wobei das Rohwasser in der ersten Wärme- Übertragungsstrecke erhitzt und nachfolgend dem Dampfabscheider zugeführt wird, wobei aus dem Dampfabscheider entnommener Dampf durch die zweite Wärmeübertragungsstrecke geführt und anschließend in wenigstens teilweiser kondensierter Form als Reinwasser abgeführt wird, und wobei das Rohwasser stromabwärts der wenigstens einen Destillationsstufe einer Wirbelschichttrocknungseinrichtung zugeführt und mittels dieser in einen Brüden und ein trockenes Granulat überführt wird. Unter den Verunreinigungen sind dabei beispielsweise alle Stoffe zu verstehen, welche nachfolgend in dem Destillat beziehungsweise dem Reinwasser nicht mehr enthal- ten sind, sich also durch das Verdampfen des Rohwassers aus diesem entfernen lassen.
Es liegt also eine mehrstufige Wasseraufbereitungsanlage vor, welche zumindest aus der wenigstens einen Destillationsstufe und der Wirbelschichttrocknungseinrichtung als weiterer Stufe besteht. Das der Wasseraufbereitungsanlage zugeführte Rohwasser gelangt zunächst in die Destillationsstufe. Diese verfügt über den Dampfabscheider und den Rohwasserwärmetauscher. Das der Destillationsstufe zugeführte Rohwasser wird in dem Rohwasserwärmetauscher erwärmt und nachfolgend in den Dampfabscheider eingebracht. In diesem wird Dampf von dem Rohwasser getrennt, beispielsweise verdampft zumindest ein Teil des Rohwassers und tritt als Dampf aus dem Dampfabscheider aus. Das in dem Dampfabscheider abgeschiedene Rohwasser weist eine entsprechend höhere Konzentration an Verunreinigungen auf als zuvor. Der Dampfabscheider ist beispielsweise als Flash-Abscheider ausgeführt. In ihn tritt das Rohwasser in vertikaler Richtung beabstandet von einem weiter unten liegenden Rohwasserauslass des Dampfabscheiders ein. Das Rohwasser sinkt nun durch Schwerkrafteinfluss nach unten in Richtung des Rohwasserauslasses, während der Dampf nach oben steigt und durch einen Dampfauslass des Dampfabscheiders entnommen wird. Das verbleibende Rohwasser wird durch den Rohwasserauslass aus dem Dampfabscheider herausgeführt. Dem Dampfauslass kann beispielsweise ein Tropfenabschei- der zugeordnet sein, der insbesondere als Drahtgestrickabscheider oder Lamellenabscheider ausgebildet ist. Dieser verhindert, dass von dem Dampf mitgerissene Flüssigkeitstropfen aus dem Dampfabscheider herausgelangen. Vielmehr führen sie diese beispielsweise wieder dem in dem Dampfabscheider vorliegenden Rohwasser zu.
Der dem Dampfabscheider entnommene Dampf wird mittels eines Verdichters komprimiert und dem Rohwasserwärmetauscher, nämlich dessen zweiter Wärmeübertragungsstrecke, zugeführt. Durch das Verdichten des Dampfs in dem Verdichter wird der Dampf auf einen höheren Druck gebracht und ihm mithin Energie zugeführt. Entsprechend erwärmt er sich während des Verdichtens weiter. Die Wärme des Dampfs wird nun in dem Rohwasserwärmetauscher auf das Rohwasser übertragen. Dieses erwärmt sich damit wie vorstehend erläutert. Gleichzeitig kondensiert der Dampf in dem Dampfab- scheider wenigstens teilweise. Das dabei entstehende Kondensat ist aufgrund des vorhergehenden Verdampfens frei von den zuvor in dem Rohwasser gelösten Verunreinigungen und wird daher als Reinwasser abgeführt. Die Destillationsstufe arbeitet mithin nach dem Prinzip der mechanischen Dampfkompression (MVC- Verfahren). Die für die Verdampfung des Rohwassers erforderliche Wärme wird dabei durch die in dem Verdichter zugeführte Energie beziehungsweise Kompressionswärme bereitgestellt und anschließend in dem Rohwasserwärmetauscher an das Rohwasser übertra- gen.
Das aus der Destillationsstufe austretende Rohwasser, welches nun eine höhere Konzentration an Verunreinigungen aufweist, wird der Wirbelschichttrocknungseinrichtung zugeführt. Sind mehrere Destillationsstufen vorgesehen, so gelangt das aus einer stromaufwärts gelegenen Destillationsstufe austretende Rohwasser in die unmittelbar folgende, stromabwärts gelegene Destillationsstufe oder - falls die Destillationsstufe die letzte, am weitesten stromabwärts gelegene Stufe darstellt - in die Wirbelschichttrocknungseinrichtung.
Das in die Wirbelschichttrocknungseinrichtung eingebrachte Roh- wasser weist eine Konzentration an Verunreinigungen auf, welche beispielsweise wenigstens 90 %, wenigstens 95 %, wenigstens 98 % oder wenigstens 99 % der Löslichkeitsgrenze der Verunreinigungen in dem Rohwasser bei der bei dem Eintreten in die Wirbelschichttrocknungseinrichtung vorliegenden Temperatur entspricht. Wird als Rohwasser Salzwasser, beispielsweise in Form von Meerwasser, verwendet, kann das Rohwasser als Salzsole beziehungsweise als Brine bezeichnet werden.
Die höchste in dem Rohwasserwärmetauscher der wenigstens einen Destillationsstufe auftretende Temperatur ist vorzugsweise höchs- tens 200 °C, bevorzugt jedoch höchstens 175° C oder Lehstens 150° C. Mit derartigen Temperaturen kann ein besonders energieeffizienter Betrieb der Wasseraufbereitungsanlage erzielt werden. Der Rohwasserwärmetauscher wird zum Beispiel derart eingestellt, dass das Rohwasser in dem jeweiligen Dampfabscheider eine Temperatur aufweist, mit welcher eine Verdampfung von wenigstens 75 %, wenigstens 80 %, wenigstens 85 %, wenigstens 90 % oder wenigstens 95 % des in diesen Dampfabscheider eintretenden Rohwassers erzielt wird.
Sind beispielsweise mehrere, insbesondere zwei aufeinanderfolgende Destillationsstufen vorgesehen, so kann der Rohwasserwärmetauscher der stromaufwärts gelegenen Destillationsstufe derart ein- gestellt werden, dass mindestens 75 %, mindestens 80 % oder mindestens 85 % des Rohwassers verdampft werden. Für die bezüglich des Rohwassers stromabwärts gelegene Destillationsstufe kann dagegen ein höherer Verdampfungsgrad, beispielsweise von wenigstens 90 %, vorgesehen sein. Insgesamt ist die Destillationsstufe so ausgeführt, dass ein deutlicher Anstieg der Konzentration der Verunreinigungen in dem Rohwasser erzielt wird. Beispielsweise ist die wenigstens eine Destillationsstufe derart ausgeführt, dass das Verhältnis zwischen der Konzentration der Verunreinigungen in dem der Wirbelschichttrocknungseinrichtung zugeführten Rohwasser und der Konzentration der Verunreinigungen in dem der Wasseraufbereitungsanlage zugeführten Rohwasser mindestens 2, mindestens 3, mindestens 4, mindestens 5, mindestens 7,5, mindestens 10, mindestens 15 oder mindestens 20 beträgt.
Der in den Rohwasserwärmetauschern der Destillationsstufen vorlie- gende Druck sinkt vorzugsweise zwischen in Strömungsrichtung des Rohwassers aufeinanderfolgenden Destillationsstufen, insbesondere infolge von Druckverlusten in den Bauteilen, ab. In einem strömungstechnisch weiter hinten liegenden Rohwasserwärmetauscher ist mit- hin ein niedrigerer Druck zu verzeichnen als in einem stromaufwärts gelegenen Rohwasserwärmetauscher. Alternativ kann in den strömungstechnisch aufeinanderfolgenden Rohwasserwärmetauschern derselbe oder zumindest nahezu derselbe Druck vorliegen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Rohwasserwärmetauscher im Zwangsumlaufverfahren arbeiten, bei welchem das Rohwasser mittels zumindest einer Pumpe durch die Rohwasserwärmetauscher gefördert wird. Somit werden die vorstehend beschriebenen Druckverluste zumindest weitgehend ausgeglichen. Wie bereits erläutert, wird das Rohwasser stromabwärts der Destillationsstufe beziehungsweise der Destillationsstufen der Wirbelschichttrocknungseinrichtung zugeführt, wobei das Rohwasser an dieser Stelle bereits eine deutlich höhere Konzentration der Verunreinigungen aufweist als bei seinem Eintreten in die Wasseraufberei- tungsanlage. In der Wirbelschichttrocknungseinrichtung soll das Rohwasser zumindest weitestgehend, insbesondere vollständig, verdampft werden. Entsprechend entstehen in der Wirbelschichttrocknungseinrichtung der gasförmige Brüden und das trockene Granulat, das sich im Wesentlichen aus den Verunreinigungen zusammen- setzt.
Die Wirbelschichttrocknungseinrichtung kann prinzipiell beliebig ausgeführt sein. Von Bedeutung ist jedoch, dass zumindest ein Teil des in ihr durch das Verdampfen des Rohwassers anfallenden Granulats nicht unmittelbar abgeführt, sondern einer in der Wirbelschichttrock- nungseinrichtung ausgebildeten Wirbelschicht zugeführt wird. Diese Wirbelschicht befindet sich vorzugsweise permanent in Bewegung, welche beispielsweise mittels eines Luftstroms angeregt wird. Das in der Wirbelschicht vorliegende Granulat weist dabei quasifluide Ei- genschaften auf. Die Wirbelschicht ist, insbesondere im Falle der Anregung mithilfe des Luftstroms, quasistationär. Vorzugsweise wird das Rohwasser in die Wirbelschicht eingebracht, insbesondere eingespritzt beziehungsweise in Form eines Sprühnebels eingedüst. Gleichzeitig wird die Wirbelschicht beziehungsweise das die Wirbelschicht bildende Granulat beheizt.
Das in die Wirbelschicht eingebrachte Rohwasser verdampft unter Entstehung des Brüdens sowie zusätzlichen Granulats, wobei letzteres in der Wirbelschicht verbleibt. Der Brüden wird, beispielsweise durch einen Brüdenfilter, entnommen. Bedingt durch die permanente Bewegung des Granulats in der Wirbelschicht wird ein direkter Kontakt des noch nicht vollständig verdampften Rohwassers mit einem dem Beheizen der Wirbelschicht dienenden Wärmetauscher weitgehend vermieden. Entsprechend können sich die Verunreinigungen nicht in Form einer Oberflächenschicht beziehungsweise einer Kruste an oder in dem Wärmetauscher ansammeln. Eine derartige Oberflächenschicht könnte, wie bereits erläutert, zu einer Verringerung der Effizienz des Wärmetauschers führen und aufwändige Reinigungsarbeiten notwendig machen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Granulat einen Restwassergehalt von höchstens 15 %, höchstens 10 %, höchstens 7,5 %, höchstens 5 %, höchstens 2,5 % oder höchstens 1 % aufweist. Besonders bevorzugt ist der Restwassergehalt äußerst niedrig, beträgt also höchstens 2,5 %, höchstens 2 %, höchstens 1 ,5 %, höchstens 1 %, höchstens 0,75 % oder höchstens 0,5 %. Das bedeutet, dass das Granulat weitestgehend trocken ist und entsprechend ein möglichst geringes Volumen aufweist. Der geringe Restwassergehalt bewirkt, dass das Granulat rieselfähig ist. So wird insbesondere er- reicht, dass eine Wirbelschicht in der Wirbelschichttrocknungseinrichtung ohne Weiteres in Bewegung gehalten werden kann.
Das geringe Volumen macht eine Entsorgung der Verunreinigungen in Form des Granulats wesentlich einfacher als das Abführen des Rohwassers bei bekannten Wasseraufbereitungsanlagen, welches eine sehr hohe Konzentration an Verunreinigungen aufweist. Insbesondere kann das Granulat in einem Behälter gesammelt und nachfolgend abtransportiert werden. Weil das Granulat allenfalls einen geringen Restwassergehalt aufweist, ist das für das Sammeln not- wendige Speichervolumen äußerst gering. Das gesammelte Granulat kann beispielsweise als Rohstoff, insbesondere für die chemische Industrie, verwendet werden. Bevorzugt ist das trockene Granulat rieselfähig.
An dieser Stelle soll explizit darauf hingewiesen werden, dass die Bezeichnung eines Stoffs zunächst lediglich ein Hinweis auf die Position in der Wasseraufbereitungsanlage ist, an welcher er vorliegt. Die Bezeichnung des Stoffs trifft also nicht notwendigerweise eine Aussage über den Zustand, insbesondere den Aggregatzustand, des Stoffs; gleichwohl kann dies selbstverständlich vorgesehen sein. Dies gilt beispielsweise für die Stoffbezeichnungen „Rohwasser", „Reinwasser", „Dampf" und „Brüden". So liegt beispielsweise der Dampf stromaufwärts eines Wärmetauschers beziehungsweise einer diesem zugeordneten Wärmeübertragungsstrecke als Gas vor. Weil jedoch dem Dampf in dem Wärmetauscher Wärme entzogen wird, sodass er sich abkühlt, kann es - in Abhängigkeit von der Temperatur des Dampfs stromabwärts des Wärmetauschers - zu einem wenigstens teilweisen Kondensieren des Dampfs, insbesondere einem vollständigen Kondensieren des Dampfs, kommen. Mithin liegt der Dampf nicht mehr in dem Aggregatzustand „gasförmig", sondern vielmehr in flüssiger Form vor. Dennoch wird die gewählte Stoffbezeichnung beibehalten, um eine klare und stringente Beschreibung der Arbeitsweise der Wasseraufbereitungsanlage zu gewährleisten. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in zahlreichen Anwendungsgebieten eingesetzt werden. Zum Einen kann es der Trinkwassergewinnung durch Entsalzung eines salinen Rohwassers, insbesondere eines Grund- und/oder Oberflächenwassers, beispielsweise in ländlichen beziehungsweise innerkontinentalen Trockenge- bieten dienen. Dabei sollen toxische Wasserinhaltsstoffe, wie beispielsweise Nitrat, Schwermetalle, Uran, Plutonium, Arsen, radioaktive Isotope, beispielsweise der Elemente Strontium und Cäsium, als Verunreinigungen aus dem Rohwasser entfernt werden. Neben dem gewonnenen Reinwasser fällt ausschließlich das trockene Granulat an, welches wie erläutert auf einfache Art und Weise entsorgt, beispielsweise deponiert und/oder in der chemischen Industrie weiterverarbeitet werden kann. Es fällt kein aus der Wasseraufbereitungsanlage austretendes Rohwasser an, weil dieses vollständig in das Reinwasser und das trockene Granulat aufgetrennt wird. Die Was- seraufbereitungsanlage liegt hier als Wasserentsalzungsanlage vor.
Das Verfahren kann insbesondere in Entwicklungs- und Schwellenländern eingesetzt werden. Aus diesem Grund wurde die verwendete Technologie derart ausgewählt, dass auf einfache Art und Weise eine Wasseraufbereitungsanlage realisiert werden kann, welche zum Einen wartungsfreundlich und zum Anderen widerstandsfähig gegenüber auch extremen Umgebungsbedingungen ist. Insbesondere soll die das Verfahren umsetzende Wasseraufbereitungsanlage erdbebensicher sein. Zum Anderen kann das Verfahren verwendet werden, um radioaktiv belastetes Rohwasser zu dekontaminieren. Beispielsweise können radioaktive Verunreinigungen in Form von Uran, Plutonium sowie radioaktive Isotope, beispielsweise der Elemente Strontium und Cä- sium, aus dem Rohwasser entfernt werden, welches geogen oder anthropogen belastet ist. Neben dem Reinwasser fallen dabei die Verunreinigungen an, welche in Form des trockenen Granulats gebunden, insbesondere kristallin gebunden, sind. Sie können mithin auch in diesem Fall als Feststoff aus der Wasseraufbereitungsanla- ge ausgeschieden werden.
Das beschriebene Verfahren kann ohne weitere Modifikation zur Dekontamination von radioaktiv belastetem Rohwasser eingesetzt werden, weil sich Isotope des gleichen Elements nur dann in ihren chemischen Reaktionen unterscheiden, wenn ihre Massenunterschiede relativ groß sind. Zum Beispiel kann das radioaktive Isotop Cs137 gleichzeitig mit dem stabilen Isotop Cs133 in Verbindung mit entsprechenden, in dem Rohwasser gelösten Anionen zusammen mit den chemisch ähnlich reagierenden Alkalielementen der ersten Hauptgruppe, wie beispielsweise Lithium-, Natrium-, Kalium- und Rubidi- um-Kationen, in Form des Granulats als kristalliner Feststoff ausfallen.
Vergleichbares Verhalten liegt auch für das radioaktive Isotop Sr90 vor, welches mit den chemisch ähnlich reagierenden Erdalkalielementen der zweiten Hauptgruppe, beispielsweise Beryllium, Magne- sium, Calcium und Barium, in Verbindung mit den in dem Rohwasser befindlichen Sulfat-, Chlorid- und Carbonationen in der Wirbelschichttrocknungseinrichtung als Granulat anfällt. In beiden beschriebenen Fällen liegen am Ende des Verfahrens dekontaminier- tes, destilliertes Reinwasser sowie das, beispielsweise deponierbare Granulat vor.
Uran und Plutonium können ebenfalls in der Wirbelschichttrocknungseinrichtung als Bestandteile kristalliner Salzgemische anfallen und vorzugsweise in deponierbarer Form vorliegen. Dabei sind jedoch aufgrund der starken, in der Wirbelschichttrocknungseinrichtung vorliegenden Radioaktivität, entsprechende Strahlenschutzmaßnahmen, insbesondere auf Grundlage der nationalen Strahlenschutzverordnungen, zu beachten. Beispielweise kann vorgesehen sein, dass das Granulat automatisch abführbar ist.
Als weitere Sicherheitsmaßnahme kann bei der Dekontamination von radioaktivem Rohwasser das Reinwasser zur Absorption von flüchtigen radioaktiven Jodisotopen mittels mehrerer mehrfachredundanter, einzeln ansteuerbarer und/oder automatisch wechselba- rer Aktivkohlefilter gefiltert werden. Alternativ oder zusätzlich können zur Bindung von durch den Dampf mitgerissenen Verunreinigungen, beispielsweise Cs137-, Sr90-, U- und/oder Pu-Nukliden (Nuklide 238, 239, 240, 241 , 242, 244), mehrfachredundante, einzeln ansteuerbare und/oder automatisch wechselbare lonenaustauschersysteme zur weiteren Reinigung des Reinwassers nachgeschaltet sein.
Unter Beachtung allfälliger Sicherheits- beziehungsweise Schutzmaßnahmen kann das nunmehr radioaktive Granulat verpackt und zur weiteren Lagerung, insbesondere Zwischenlagerung beziehungsweise Endlagerung, abgeführt werden. Somit ergibt sich die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Verfahren bei nuklearen Störfällen und Katastrophen einzusetzen. Weil die das Verfahren durchführende Wasseraufbereitungsanlage modular aufgebaut und entspre- chend mobil ist, kann sie rasch in Krisengebiete verbracht und dort kurzfristig installiert werden. Beispielsweise kann das Verfahren verwendet werden, um radioaktive Lösch- und/oder Kühlwässer zu behandeln, welche zum Beispiel bei der Bekämpfung von Reaktorkata- Strophen und anderen vergleichbaren Havariefällen anfallen.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Reinwasserausbeute, bezogen auf den Durchsatz des zugeführten Rohwassers, von nahezu 100 %, beispielsweise mindestens 95 %, mindestens 97 %, mindestens 98 % oder mindestens 99 %, realisierbar. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Brüden wenigstens teilweise kondensiert und anschließend dem Reinwasser zugeführt wird. Das Reinwasser soll also nunmehr nicht lediglich aus der zumindest einen Destillationsstufe stammen. Zusätzlich wird der Brüden wenigstens teilweise kondensiert und anschließend in kondensierter Form als Reinwasser aus der Wasseraufbereitungsanlage ausgebracht. Der andere Teil des Brüdens wird beispielsweise zum Betreiben der Wirbelschichttrocknungseinrichtung verwendet, insbe- sondere zur Anregung der aus dem trockenen Granulat bestehenden Wirbelschicht. Durch das Überführen wenigstens eines Teils des Brüden in Reinwasser kann die Effizienz der Wasseraufbereitungsanlage, insbesondere das Verhältnis der Masse pro Zeiteinheit zwischen dem aus der Wasseraufbereitungsanlage ausgebrachten Reinwasser und dem der Wasseraufbereitungsanlage zugeführten Rohwasser, deutlich erhöht werden. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Brüden zum wenigstens teilweisen Kondensieren einem ersten Sekundärvorwärmetauscher zugeführt wird, mittels welchem das Rohwasser stromaufwärts der Destillationsstufe erwärmt wird. Es ist also nicht lediglich vorgesehen, dem Rohwasser mittels des Rohwasserwärmetauschers Wärme zuzuführen. Vielmehr ist zusätzlich zumindest der erste Sekundärvorwärmetauscher vorgesehen. Dieser ist - bezüglich des Rohwassers - stromaufwärts der Destillationsstufe und entsprechend stromaufwärts des Rohwasserwärmetauschers vorgesehen. Eine derartige Ausgestaltung dient dem Aufrechterhalten eines dauerhaften Betriebs der wenigstens einen Destillationsstufe. Durch das Erwärmen des Rohwassers vor dessen Eintritt in die zumindest eine Destillationsstufe ist es nicht notwendig, externe Wärme unmittelbar in diese einzubringen. Weist das Rohwasser vor dem Eintritt in die Destillationsstufe eine bestimmte Temperatur auf, so ist es ausreichend, auf die vorstehend beschriebene Art und Weise dem Dampfabscheider entnommenen Dampf dem Rohwasserwärmetauscher zuzuführen, um das Rohwasser auf eine ausreichend hohe Temperatur zu erwärmen. Das Erwärmen des Rohwassers in dem ersten Sekundärvorwärmetauscher ist mithilfe des Brüden vorgesehen, welcher dem ersten Sekundärvorwärmetauscher zugeführt wird. Dem Brüden wird mithin Wärme entnommen und an das Rohwasser übertragen. Gleichzeitig sind jedoch das Rohwasser und der Brüden strömungstechnisch voneinander getrennt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Rohwasser stromaufwärts der Destillationsstufe einem Dampfvorabscheider zugeführt wird, wobei der diesem entnommene Dampf vorzugsweise mit dem, dem Dampfabscheider der Destillationsstufe entnommenen Dampf zusammengeführt wird. Beispielsweise ist der Dampfvorabscheider - bezüglich des Rohwassers - stromabwärts des ersten Sekundärvorwärmetauschers vorgesehen, insbesondere strömungs- technisch zwischen diesem und dem Rohwasserwärmetauscher der wenigstens einen Destillationsstufe. Der Dampfvorabscheider ist beispielsweise identisch zu dem Dampfabscheider der Destillationsstufe ausgeführt.
Der Dampfvorabscheider dient insbesondere dazu, in dem Rohwas- ser enthaltenes Gas, zum Beispiel Inertgas, aus diesem abzuscheiden, bevor das Rohwasser der Destillationsstufe zugeführt wird. Als Gas fällt in der Wasseraufbereitungsanlage insbesondere C02 und/oder Luft an. Der dem Dampfvorabscheider entnommene Dampf wird in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mit dem Dampf aus dem Dampfabscheider der Destillationsstufe zusammengeführt. Dieses Zusammenführen ist insbesondere vorgesehen, bevor der Dampf dem Rohwasserwärmetauscher zugeführt wird. Auch der in dem Dampfvorabscheider entstehende Dampf dient also dem Erwärmen des Rohwassers in dem Rohwasserwärmetauscher. Ebenso wird es anschließend in wenigstens teilweise kondensierter Form als Reinwasser abgeführt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der dem Dampfabscheider der Destillationsstufe entnommene Dampf und/oder der dem Dampfvorabscheider entnom- mene Dampf zumindest teilweise der zweiten Wärmeübertragungsstrecke des Rohwasserwärmetauschers der Destillationsstufe, insbesondere über zumindest einen Verdichter, und/oder einem zweiten Sekundärvorwärmetauscher, mittels welchem das Rohwasser stromaufwärts der Destillationsstufe erwärmt wird, zum wenigstens teilweisen Kondensieren zugeführt wird. Um den Dampf aus den vorstehend genannten Quellen in Form des Reinwassers abführen zu können, muss er zunächst wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, kondensiert werden. Zu diesem Zweck sind der Rohwasserwärmetauscher und/oder der zweite Sekundärvorwärmetauscher vorgesehen, wobei letzterer dem Erwärmen des Rohwassers stromaufwärts der Destillationsstufe dient.
Beispielsweise wird dem zweiten Sekundärvorwärmetauscher ledig- lieh ein Teil des Dampfes aus wenigstens einer der vorstehend genannten Quellen, insbesondere aus beiden Quellen, zugeführt. Somit steht die restliche Menge des Dampfes oder zumindest ein Teil von dieser zum Betreiben des Rohwasserwärmetauschers der Destillationsstufe zur Verfügung. Vorzugsweise durchläuft das Rohwas- ser den zweiten Sekundärvorwärmetauscher stromaufwärts des ersten Sekundärvorwärmetauschers.
In zumindest einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der dem Dampfabscheider der Destillationsstufe entnommene Dampf und/oder der dem Dampfvorabscheider entnommene Dampf mittels eines Verdichters komprimiert wird. Der Verdichter ist vorzugsweise - bezogen auf eine Strömungsrichtung des Dampfes - strömungstechnisch zwischen dem Dampfabscheider beziehungsweise dem Dampfvorabscheider einerseits und dem Rohwasserwärmetauscher beziehungsweise dem zweiten Sekundärvorwärme- tauscher andererseits vorgesehen. Mithilfe des Verdichters wird der Druck des Dampfes erhöht, was insbesondere mit einer Erhöhung der Temperatur des Dampfes einhergeht. Zudem kann wenigstens ein weiterer Verdichter vorgesehen sein. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Wasseraufbereitungsanlage über mehrere Destillationsstufen verfügt.
Beispielsweise dient der Verdichter dem Betreiben einer in Strömungsrichtung ersten der Destillationsstufen. Weil sich jedoch bei dem Durchlaufen dieser Destillationsstufe der Anteil der Verunreinigungen in dem Rohwasser erhöht, steigt die Siedetemperatur des Rohwassers an. Entsprechend ist in einer stromabwärts gelegenen weiteren der Destillationsstufen eine höhere Temperatur notwendig. Diese wird erreicht, indem der Dampf, welcher dieser weiteren der Destillationsstufen zugeführt werden soll, stromabwärts des Verdichters durch den weiteren Verdichter geführt wird. Erst stromabwärts dieses weiteren Verdichters gelangt der Dampf in den Rohwasserwärmetauscher der weiteren der Destillationsstufen und kann mithin das Rohwasser in diesem auf eine höhere Temperatur bringen. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Dampf stromabwärts des Verdichters einer Verteileinrichtung beziehungsweise einem Dampfverteiler zugeführt wird. Dieser Dampfverteiler ist beispielsweise als Ventilanordnung mit wenigstens einem Ventil beziehungsweise Mehrwegeventil ausgeführt. Aus dem Dampfverteiler kann Dampf in Richtung des Rohwasserwärmetauschers der einen der Destillationsstufen, in Richtung des Rohwasserwärmetauschers der weiteren der Destillationsstufen beziehungsweise des weiteren Verdichters und/oder in Richtung des zweiten Sekundärvorwärmetauschers geleitet werden, bevorzugt mit jeweils individuell einstell- barem Durchsatz (Masse beziehungsweise Volumen des Dampfs pro Zeiteinheit). Es kann zudem vorgesehen sein, dass der dem zweiten Sekundärvorwärmetauscher zugeführte Dampf in wenigstens teilweise kondensierter Form einem ersten Primärgasabscheider zugeführt und in diesem anfallende Flüssigkeit als Reinwasser abgeführt wird. Strom- abwärts des zweiten Sekundärvorwärmetauschers wird also der diesem zugeführte Dampf in den ersten Primärgasabscheider geleitet. Dieser dient dazu, noch in dem Dampf enthaltene Gase, insbesondere Inertgase, abzuscheiden. Der erste Primärgasabscheider ist insoweit beispielsweise identisch zu dem Dampfvorabscheider aus- geführt. Dem ersten Primärgasabscheider wird der Dampf in teilweise kondensierter, insbesondere vollständig kondensierter Form zugeführt. In ihm fällt Flüssigkeit und/oder Dampf an. Der Dampf wird beispielsweise in eine Außenumgebung der Wasseraufbereitungsanlage ausgebracht, weil er üblicherweise keine nennenswerte Menge an Reinwasser enthält. Die anfallende Flüssigkeit wird dagegen als Reinwasser abgeführt.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass der dem Dampfabscheider entnommene Dampf in wenigstens teilweise kondensierter Form stromabwärts der zweiten Wärmeübertragungsstre- cke einem zweiten Primärgasabscheider zugeführt und in diesem anfallende Flüssigkeit als Reinwasser abgeführt wird. Auch der zum Betreiben der Destillationsstufe beziehungsweise des Rohwasserwärmetauschers verwendete Dampf wird mithin zur Erzeugung von Reinwasser genutzt. Zu diesem Zweck wird er dem zweiten Primär- gasabscheider zugeführt, welcher stromabwärts des Rohwasserwärmetauschers vorgesehen ist. Der zweite Primärgasabscheider ist beispielsweise identisch zu dem ersten Primärgasabscheider aufgebaut. Auch in ihm fallen sowohl Flüssigkeit als auch Dampf an. Die Flüssigkeit wird in Form des Reinwassers abgeführt beziehungswei- se mit dem in anderen Bereichen der Wasseraufbereitungsanlage anfallendem Reinwasser zusammengeführt. Bevorzugt ist der Dampf stromabwärts des Rohwasserwärmetauschers beziehungsweise der zweiten Wärmeübertragungsstrecke vollständig kondensiert. Der in dem Rohwasserwärmetauscher vorliegende Durchsatz des Dampfes kann entsprechend eingestellt werden.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in dem zweiten Primärgasabscheider anfallender Dampf zum wenigstens teilweisen Kondensieren einem dritten Sekundär- vorwärmetauscher zugeführt wird, mittels welchem das Rohwasser stromaufwärts der Destillationsstufe erwärmt wird. Auch der dritte Sekundärvorwärmetauscher kann mit zum Erwärmen des Rohwassers herangezogen werden. Beispielsweise ist er stromaufwärts des ersten Sekundärvorwärmetauschers vorgesehen. Bevorzugt ist dabei eine Ausgestaltung der Wasseraufbereitungsanlage, bei welcher einem Hauptstrom des Rohwassers stromaufwärts des ersten Sekundärvorwärmetauschers Rohwasser entnommen und dem zweiten Sekundärvorwärmetauscher und/oder dem dritten Sekundärvorwärmetauscher zugeführt wird. Stromabwärts des zwei- ten Sekundärvorwärmetauschers beziehungsweise des dritten Sekundärvorwärmetauschers wird das auf diese Weise entnommene Rohwasser wieder dem Hauptstrom zugeführt und gemeinsam mit diesem in Richtung des ersten Sekundärvorwärmetauschers beziehungsweise der wenigstens einen Destillationsstufe geleitet. Beson- ders bevorzugt kann dabei das Rohwasser dem zweiten Sekundärvorwärmetauscher und dem dritten Sekundärvorwärmetauscher mit jeweils individuell einstellbarem Durchsatz strömungstechnisch parallel zugeführt werden. Besonders bevorzugt ist selbstverständlich dem Rohwasserwärmetauscher jeder Destillationsstufe - falls mehrere vorgesehen sind - ein derartiger zweiter Primärgasabscheider nachgeschaltet. Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass der Dampf stromab- wärts der Rohwasserwärmetauscher von wenigstens zwei der Destillationsstufen, insbesondere allen Destillationsstufen, zusammengeführt und anschließend gemeinsam dem zweiten Primärgasabscheider zugeführt wird. Sind mehrere zweite Primärgasabscheider vorgesehen, so wird der in diesen anfallende Dampf vorzugsweise zu- sammengeführt und gemeinsam in den dritten Sekundärvorwärmetauscher eingebracht.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der in dem zweiten Primärgasabscheider anfallende Dampf stromabwärts des dritten Sekundärvorwärmetauschers einem Sekundärgasabscheider zuge- führt und in diesem anfallende Flüssigkeit als Reinwasser abgeführt wird. Es ist also eine weitere Stufe zum Abscheiden von Gas vorgesehen, welche in Form des Sekundärgasabscheiders realisiert ist. Dieser Sekundärgasabscheider ist beispielsweise identisch zu dem zweiten Primärgasabscheider ausgeführt. Dem Sekundärgasab- scheider wird der Dampf aus dem wenigstens einen zweiten Primärgasabscheider zugeführt, nachdem er in dem dritten Sekundärvorwärmetauscher wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, kondensiert wurde.
Insbesondere wird der Durchsatz des den dritten Sekundärvorwär- metauscher durchströmenden Dampfes und/oder des Rohwassers derart eingestellt, dass der Dampf stromabwärts des dritten Sekundärvorwärmetauschers beziehungsweise stromaufwärts des Sekundärgasabscheiders vollständig kondensiert ist. In dem Sekundärgas- abscheider anfallender Dampf wird beispielsweise unmittelbar in die Außenumgebung der Wasseraufbereitungsanlage ausgebracht. Die in ihm vorliegende Flüssigkeit wird dagegen als Reinwasser abgeführt beziehungsweise mit dem Reinwasser aus dem zweiten Prim- ärgasabscheider zusammengeführt.
Wie bereits vorstehend angedeutet, kann es vorgesehen sein, dass das Rohwasser wahlweise einem Sekundärvorwärmetauscher oder mehreren Sekundärvorwärmetauschern zugeführt wird, der beziehungsweise die aus dem ersten Sekundärvorwärmetauscher, dem zweiten Sekundärvorwärmetauscher und dem dritten Sekundärvorwärmetauscher ausgewählt ist/sind. Zu diesem Zweck wird Rohwasser aus dem der Wasseraufbereitungsanlage zugeführten Hauptstrom entnommen und dem einen oder den mehreren Sekundärvorwärmetauschern zugeführt. Nachfolgend wird dieses Rohwasser wieder mit dem Hauptstrom zusammengeführt. Bei einer derartigen Ausführungsform sind die genannten Sekundärvorwärmetauscher besonders bevorzugt strömungstechnisch parallel geschaltet beziehungsweise schaltbar. In einer weiteren Ausführungsform kann jedoch auch eine Hintereinanderschaltung realisiert sein. Im Speziellen kann es vorgesehen sein, dass das Rohwasser stets den ersten Sekundärvorwärmetauscher durchströmt, wohingegen das vorstehend beschriebene Vorgehen lediglich für den zweiten Sekundärvorwärmetauscher und den dritten Sekundärvorwärmetauscher realisiert ist. Das dem ersten Sekundärvorwärmetauscher zu- geführte Rohwasser kann also bereits - in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Wasseraufbereitungsanlage - mithilfe des zweiten Sekundärvorwärmetauschers und/oder des dritten Sekundärvorwärmetauschers erwärmt sein. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Rohwasser strömungstechnisch vor dem Rohwasserwärmetauscher mittels eines Primärvorwärmetauschers erwärmt wird. Der Primärvorwärmetauscher ist mithin stromaufwärts der Destillationsstufe vorge- sehen. Beispielsweise liegt er zudem stromaufwärts des ersten Sekundärvorwärmetauschers und insbesondere strömungstechnisch zwischen dem zweiten Sekundärvorwärmetauscher und dem dritten Sekundärvorwärmetauscher einerseits und dem ersten Sekundärvorwärmetauscher andererseits. Mit dem Primärvorwärmetauscher kann das in ihn eintretende Rohwasser um eine große Temperaturdifferenz erwärmt werden.
Beispielsweise wird der Primärvorwärmetauscher zum Erwärmen des Rohwassers mit bereits erzeugtem Reinwasser beaufschlagt. Insbesondere wird dem Primärvorwärmetauscher Reinwasser zuge- führt, welches eine deutlich höhere Temperatur aufweist als das ihm ebenfalls, strömungstechnisch von dem Reinwasser getrennt zugeführte Rohwasser. Dies ist insbesondere dasjenige Reinwasser, welches in Form des Dampfes den Rohwasserwärmetauscher der wenigstens einen Destillationsstufe durchlaufen hat. Beispielsweise wird das Reinwasser, welches dem zweiten Primärgasabscheider und/oder dem Sekundärgasabscheider entnommen wird, dem Primärvorwärmetauscher zum Erwärmen des Rohwassers zugeführt. Auch der Primärvorwärmetauscher verfügt mithin über eine erste Wärmeübertragungsstrecke und einem dieser thermisch gekoppel- ten zweiten Wärmeübertragungsstrecke. Das Rohwasser durchläuft die erste Wärmeübertragungsstrecke; das Reinwasser wird der zweiten Wärmeübertragungsstrecke zugeführt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden mindestens zwei Destillationsstufen in Reihenschaltung von dem Rohwasser durchströmt. Das bedeutet also, dass eine - bezüglich der Strömungsrichtung des Rohwassers - stromaufwärts liegen- de erste der Destillationsstufen zuerst von dem Rohwasser durchströmt wird. Aus dieser Destillationsstufe austretendes Rohwasser, welches einen höheren Anteil an Verunreinigungen aufweist, wird anschließend unmittelbar einer stromabwärts gelegenen zweiten der Destillationsstufen zugeführt. Prinzipiell kann eine beliebige Anzahl an hintereinander geschalteten Destillationsstufen vorgesehen sein, in welchen der Anteil der Verunreinigungen an dem verbleibenden Rohwasser stetig vergrößert wird. Aus der in Strömungsrichtung des Rohwassers letzten Destillationsstufe, beispielsweise also der zweiten der Destillationsstufen, wird das Rohwasser anschließend der Wirbelschichttrocknungseinrichtung zugeführt und in den Brüden und das trockene Granulat überführt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, das in einem Wirbelschichtbehälter der Wirbelschichttrocknungseinrichtung eine wenigstens teilweise aus dem Granulat bestehende Wirbelschicht erzeugt wird, welche durch Zufuhr von thermischer Energie, insbesondere aus einer regenerativen Energiequelle, erwärmt wird. In der Wirbelschichttrocknungseinrichtung wird insbesondere eine Kristallisation der in dem verbliebenen Rohwasser enthaltenen Verunreinigungen vorgenommen. Zu diesem Zweck wird das der Wirbelschichttrock- nungseinrichtung zugeführte Rohwasser vorzugsweise vollständig verdampft. Der Wasseranteil des Rohwassers wird in Form des Brüdens abgeführt. Übrig bleibt das trockene Granulat. Bei üblichen Trocknungseinrichtungen beziehungsweise Wärmetauschern steht das zu verdampfende Fluid, in dem hier vorliegenden Fall also das Rohwasser, in unmittelbarem Kontakt mit einer Wärmeübertragungsfläche des Wärmetauschers. Weil sich bei dem Ver- dampfen des Rohwassers auf dieser Wärmeübertragungsfläche eine Schicht beziehungsweise Kruste aus den Verunreinigungen bildet, welche die Wärmeübertragung negativ beeinflusst, sinkt die Effizienz des Wärmetauschers über der Zeit sehr schnell ab, sodass eine Reinigung beziehungsweise ein Austausch des Wärmetauschers notwendig ist. Entsprechend kann eine Wasseraufbereitungsanlage mit einer derartigen Trocknungseinrichtung nicht im Dauerbetrieb betrieben werden.
Dieser Problematik wird durch die Verwendung der Wirbelschichttrocknungseinrichtung begegnet. Die Wirbelschicht befindet sich vorzugsweise in permanenter Bewegung. Zum Verdampfen des Rohwassers wird dieses in die Wirbelschicht eingebracht. Das bedeutet, dass das Rohwasser zunächst, insbesondere während seines Verdampfungsvorgangs, nicht in Kontakt mit einer eventuell im Bereich der Wirbelschicht vorliegenden Wärmeübertragungsfläche tritt. Es kann also nicht oder lediglich in deutlich verringertem Ausmaß zu einem Absetzen der Verunreinigungen auf dieser kommen. Ein Absetzen auf Wandungen des Wirbelschichtbehälters, in welchem die Wirbelschicht vorliegt, wird insbesondere durch die permanente Bewegung der Wirbelschicht verhindert. Bevorzugt werden bei dem Verdampfen des Rohwassers übrig bleibende Verunreinigungen unmittelbar in Form des Granulats von der Wirbelschicht aufgenommen, sodass sie sich nachfolgend in permanenter Bewegung befinden. Besonders bevorzugt besteht die Wir- belschicht vollständig aus dem Granulat, welches durch das Verdampfen des Rohwassers entsteht. Selbstverständlich kann jedoch, insbesondere für ein Anfahren der Wasseraufbereitungsanlage, bei welchem noch kein Granulat erzeugt wurde, ein weiteres geeignetes Mittel die Wirbelschicht bilden. Dieses Mittel wird während des Betriebs der Wasseraufbereitungsanlage schrittweise durch das aus den Verunreinigungen bestehende Granulat ersetzt. Die zum Verdampfen des Rohwassers notwendige thermische Energie wird ihm über die Wirbelschicht zugeführt, welche zu diesem Zweck durch Zufuhr von thermischer Energie aus einer externen Energiequelle erwärmt wird. Diese externe Energiequelle ist beispielsweise eine regenerative Energiequelle. Beispielsweise wird die Wirbelschicht mit solarer Energie und/oder mithilfe von aus Windkraft gewonnener elektrischer Energie erwärmt. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die zum Erwärmen der Wirbelschicht verwendete thermische Energie zumindest zeitweise aus einer Speichereinrichtung zur Zwischenspeicherung von thermischer Energie entnommen wird. Bei entsprechender Dimensionierung der Speichereinrichtung ist ein permanenter Betrieb, insbeson- dere auch bei Nacht und/oder ungünstigen Witterungsbedingungen, möglich. Die Speichereinrichtung ist beispielsweise gemäß der deutschen Patentanmeldung 10 2012 218 634.4, eingereicht am 12. Oktober 2012, ausgeführt. Insbesondere kann die Speichereinrichtung der hier beschriebenen Wasseraufbereitungsanlage zusätzlich oder alternativ Merkmale wenigstens eines der Ansprüche der genannten Patentanmeldung aufweisen. Eine derartige Ausgestaltung ist jedoch rein beispielhaft zu verstehen; selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen der Speichereinrichtung realisierbar. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das in dem Wirbelschichtbehälter durch Trocknen des Rohwassers anfallende Granulat mittels einer Transporteinrichtung aus dem Wirbelschichtbehälter, insbesondere unmittelbar aus der Wirbelschicht, entnommen wird. Insbesondere wird die Transporteinrichtung derart eingestellt, dass die in dem Wirbelschichtbehälter vorliegende Menge des Granulats stets konstant bleibt beziehungsweise zumindest zwischen einer konstanten unteren Grenze und einer ebenfalls konstanten, größeren oberen Grenze liegt. Realisierbar sind hier verschiedene Ausfüh- rungsformen. Beispielsweise kann durch Schwerkrafteinfluss in Richtung eines Bodens des Wirbelschichtbehälters gedrängtes Granulat mittels der Transporteinrichtung entnommen werden, welches somit bereits nicht mehr in der Wirbelschicht vorliegt. Zusätzlich oder alternativ kann jedoch die Transporteinrichtung derart im Bereich der Wirbelschicht angeordnet sein, dass das Granulat unmittelbar aus dieser entnommen werden kann.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Wirbelschicht in dem Wirbelschichtbehälter mechanisch mittels eines Rotors oder fluidisch mittels Fluideinblasung erzeugt wird. Der Rotor weist für erstere Ausführungsform vorzugsweise wenigstens einen Flügel auf, welcher eine Bewegung des Rotors auf die Wirbelschicht beziehungsweise das diese bildende Granulat aufprägt. Durch eine Rotation des Rotors wird das Granulat in einen fluidisierten, wirbelschichtähnlichen Zustand versetzt. Auch wenn hier keine Wirbel- Schicht im engeren Sinne vorliegt, welche allein fluidisch erzeugt ist, kann auch mithilfe einer derartigen, mechanisch erzeugten Wirbelschicht der genannte Vorteil erzielt werden. Der Rotor wird beispielsweise mit einer Rotationsgeschwindigkeit angetrieben, für welche sich eine Froudezahl in dem Bereich von 1 ,5 bis 2,5 ergibt. Eine Hauptdrehachse der mittels des Rotors erzeugten Wirbelschicht kann beliebig ausgerichtet sein. Bevorzugt steht sie jedoch senkrecht auf dem Schwerkraftvektor.
Alternativ kann selbstverständlich die Wirbelschicht fluidisch durch Fluideinblasung erzeugt werden. Dabei wird ein Fluid mit einem bestimmten Durchsatz und einer bestimmten Geschwindigkeit unter einer bestimmten Ausrichtung in den Wirbelschichtbehälter eingebracht. Das Fluid ist dabei derart ausgerichtet, dass sich eine Wirbelschicht ausbildet, welche bevorzugt eine Hauptdrehachse auf- weist, die parallel zu dem Schwerkraftvektor angeordnet ist. Vorzugsweise ist zum Aufprägen der Bewegung auf die Wirbelschicht vorgesehen, dass bei der Fluideinblasung das Einblasen wenigstens eines Teils des Brüden in den Wirbelschichtbehälter erfolgt. Insbesondere bei einer derartigen Ausführungsform kann es vorgesehen sein, die Wirbelschicht lediglich mittelbar zu heizen, nämlich mithilfe von thermischer Energie, welche dem in den Wirbelschichtbehälter eingebrachten Fluid, insbesondere also dem Brüden, zugeführt wird. Alternativ kann es selbstverständlich vorgesehen sein, die Wirbelschicht unmittelbar zu heizen, beispielsweise mithilfe einer zumin- dest zeitweise mit der Wirbelschicht in Wärmeübertragungskontakt stehenden Wärmeübertragungsfläche eines Wärmetauschers.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Brüden mittels eines Brüdenfilters gefiltert wird, wobei in dem Brüdenfilter anfallendes Granulat aus ihm ausgebracht und der Wirbelschicht und/oder den in dem Wirbelschichtbehälter anfallenden Granulat zugeführt wird. Der Brüden wird also nicht unmittelbar aus der Wirbelschichttrocknungseinrichtung ausgebracht. Vielmehr wird er in dem Brüdenfilter von eventuell mitgerissenen Partikeln befreit, sodass sicherge- stellt ist, dass keine Verunreinigungen zusammen mit dem Brüden aus der Wirbelschichttrocknungseinrichtung herausgelangen. Diese Partikel bilden ebenfalls das Granulat. Entsprechend werden sie bevorzugt wieder in den Wirbelschichtbehälter, beispielsweise in die Wirbelschicht, eingebracht. Zusätzlich oder alternativ kann das Granulat selbstverständlich auch dem bereits aus dem Wirbelschichtbehälter entnommenen Granulat zugeführt und gemeinsam mit diesem abgeführt beziehungsweise entsorgt werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in einer Reinigungsbetriebsart der Wasseraufbereitungsanlage wenigstens ein Wärmetauscher mittels einer Reinigungseinrichtung gereinigt wird, wobei ein Reinigungsmittel durch den Wärmetauscher geleitet wird. Der wenigstens eine Wärmetauscher ist beispielsweise der Primärvorwärmetauscher, der erste Sekundärvorwärmetauscher, der Rohwasserwärmetauscher und/oder ein Wärmetauscher der Wirbelschichttrocknungseinrichtung. Wie vorstehend bereits erwähnt, ist der Primärvorwärmetauscher vorzugsweise der Wärmetauscher der Wasseraufbereitungsanlage mit der höchsten Leistung. Entsprechend lagern sich hier üblicherweise mehr Verunreinigungen ab als in den andere Wärmetauschern.
Das bedeutet, dass es notwendig ist, zumindest den Primärwärmetauscher von Zeit zu Zeit zu reinigen. Selbstverständlich kann auch eine Reinigung eines anderen der genannten Wärmetauscher oder von mehreren der Wärmetauscher durchgeführt werden. Zu diesem Zweck ist die Reinigungseinrichtung vorgesehen, welche das Reinigungsmittel vorhält und dazu ausgebildet ist, dieses durch den wenigstens einen Wärmetauscher zu dessen Reinigung zu fördern. Dies ist im Rahmen einer Reinigungsbetriebsart der Wasseraufberei- tungsanlage beziehungsweise des entsprechenden Wärmetauschers vorgesehen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Primärvorwärmetauscher mehrere Teilwärmetauscher aufweist, von welchen in der Reinigungsbetriebsart wenigstens ein erster Teilwärmetauscher von dem Reinigungsmittel durchströmt wird, während zumindest ein zweiter der Teilwärmetauscher zum parallelen Durchführen eines Normalbetriebs der Wasseraufbereitungsanlage von Rohwasser durchströmt wird. Dies ermöglicht einen permanenten Betrieb der Wasseraufbereitungsanlage, weil stets zumindest einer der mehreren Teilwärmetauscher zum Durchführen des Normalbetriebs und mithin zum Erwärmen des Rohwassers zum Zwecke des nachfolgenden Abscheidens der Verunreinigungen aus dem Rohwasser zur Verfügung steht. Insoweit liegt eine „In situ"- Reinigung („cleaning-in-place") vor.
Der wenigstens eine zum Durchführen des Normalbetriebs verwendete Teilwärmetauscher ist besonders bevorzugt derart ausgestaltet, dass er einen Durchsatz des Rohwassers ermöglicht, welcher in dem Normalbetrieb der Wasseraufbereitungsanlage höchstens möglich sein soll. Durch das Durchführen der Reinigungsbetriebsart für den wenigstens einen der Teilwärmetauscher soll also keine Verringerung des Rohwasserdurchsatzes notwendig sein. Zum Reinigen des ersten Teilwärmetauschers wird dieser mithilfe der Reinigungseinrichtung mit Reinigungsmittel beaufschlagt. Bei einer derartigen Aus- führungsform kann also davon gesprochen werden, dass der wenigstens eine erste Teilwärmetauscher in der Reinigungsbetriebsart und der wenigstens eine zweite der Teilwärmetauscher in der Normalbetriebsart betrieben wird, wobei dies gleichzeitig erfolgt. Bevorzugt kann es dabei vorgesehen sein, dass das Reinigungsmittel in der Reinigungsbetriebsart erwärmt wird, insbesondere mittels dem Brüden entnommener thermischer Energie. Um die Wirksamkeit des Reinigungsmittels zu verbessern, ist eine Erhöhung seiner Temperatur vorgesehen. Dies erfolgt beispielsweise mit thermischer Energie, die prinzipiell beliebig bereitgestellt werden kann, bevorzugt jedoch dem Brüden entnommen wird. Es ist also ein Wärmetauscher vorgesehen, welcher sowohl mit zumindest einem Teil des Brüden als auch dem Reinigungsmittel beaufschlagbar ist. Eine sinnvolle Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Reinigungsmittel aus einem Reinigungsmitteltank entnommen, zum Reinigen des Wärmetauschers verwendet und anschließend der Wirbelschichttrocknungseinrichtung zugeführt wird. Das Vorhalten des Reinigungsmittels erfolgt in dem Reinigungsmitteltank. In der Reinigungsbetriebsart wird es aus diesem entnommen und dem Primärwärmetauscher zum Reinigen zugeführt. Stromabwärts des Primärwärmetauschers wird es entsorgt, indem es in die Wirbelschichttrocknungseinrichtung, vorzugsweise zusammen mit dem Rohwasser, eingebracht wird. Dies hat den Vorteil, dass eine auf- wendige Entsorgung des Reinigungsmittels auf andere Art und Weise vermieden werden kann.
Dabei kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass das Reinigungsmittel vor dem Zuführen in die Wirbelschichttrocknungseinrichtung in einem Zwischenspeicher mit dem aus der Destillationsstufe kommenden Rohwasser zusammengeführt wird. Sowohl das Rohwasser als auch das Reinigungsmittel werden also in den Zwischenspeicher eingebracht. Nachfolgend wird aus diesem das Rohwasser, welches nun zusätzlich das Reinigungsmittel enthält, entnommen und der Wirbelschichttrocknungseinrichtung mit einem bestimmten Durchsatz zugeführt. Der Zwischenspeicher dient insbesondere dazu, die während des Reinigens des Primärvorwärmetauschers in kurzer Zeit anfallende große Menge des Reinigungsmittels zwi- schenzuspeichern, bis es mithilfe der Wirbelschichttrocknungseinrichtung kristallisiert und nachfolgend zusammen mit dem Granulat beziehungsweise in Form des Granulats abgeführt werden kann.
Zudem kann in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ein Spültank vorgesehen sein, in welchem Reinwasser bevorratet wird, mit welchem zum Abschließen der Reinigungsbetriebsart der Wärmetauscher gespült wird. Das Spülen dient dem Austragen von noch in dem Wärmetauscher vorliegendem Reinigungsmittel. Bevorzugt gelangt das zum Spülen verwendete Reinwasser, welches auch als Spülwasser bezeichnet werden kann, stromabwärts des zu spülen- den Wärmetauschers ebenfalls in den Zwischenspeicher und wird aus diesem in die Wirbelschichttrocknungseinrichtung eingebracht. Entsprechend wird das beim Spülen verschmutzte Reinwasser erneut von Verunreinigungen befreit und steht nachfolgend wieder als Reinwasser zur Verfügung. Es kann vorgesehen sein, dass zum Inbetriebnehmen der Wasseraufbereitungsanlage das Rohwasser mittels eines Anfahrwärmetauschers erwärmt wird, insbesondere unter Verwendung thermischer Energie aus der regenerativen Energiequelle und/oder der Speichereinrichtung. Weil der Wärmetauscher der wenigstens einen Destilla- tionsstufe und auch der größte Teil der weiteren Wärmetauscher mit thermischer Energie beheizt werden, welche dem Brüden und/oder dem Reinwasser entnommen wird, ist es notwendig, der Wasserauf- bereitungsanlage beziehungsweise der zumindest einen Destillationsstufe zum Anfahren externe thermische Energie zuzuführen.
Dies ist mithilfe des Anfahrwärmetauschers vorgesehen, welcher zum Erwärmen des Rohwassers stromaufwärts der Destillationsstufe dient. Beispielsweise ist der Anfahrwärmetauscher strömungstechnisch - bezogen auf eine Strömungsrichtung des Rohwassers - zwischen dem Primärvorwärmetauscher und der Destillationsstufe, insbesondere zwischen dem Primärvorwärmetauscher und dem ersten Sekundärvorwärmetauscher, angeordnet. Die thermische Energie wird beispielsweise der regenerativen Energiequelle beziehungsweise der Speichereinrichtung entnommen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Reinwasser mit Mineralien versehen wird, insbesondere durch Beimischen einer bestimmten Menge des Rohwassers. Das Reinwasser liegt stromabwärts der Destillationsstufe beziehungsweise der Wirbelschichttrocknungseinrichtung als Destillat vor, welches aus reinem beziehungsweise nahezu reinem Wasser besteht. Aus diesem Grund ist ein Konditionieren des Reinwassers vorgesehen, bei welchem ihm Mineralien zugefügt werden. Diese sind bevorzugt derart gewählt, dass das Reinwasser nach dem Zugeben der Mineralien als Trinkwasser oder als Brauchwasser vorliegt. Die Mineralien liegen beispielsweise in Form von Salzen, insbesondere reinen Salzen, vor. In diesem Fall wird eine bestimmte Menge der Mineralien dem Reinwasser pro Volumeneinheit zugeführt, um eine gewünschte Mi- neralienkonzentration in dem Reinwasser einzustellen.
Bei geeigneter Zusammensetzung des Rohwassers kann alternativ dieses für ein derartiges Konditionieren verwendet werden. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn das Rohwasser die notwendigen Mineralien bereits enthält, allerdings beispielsweise in zu hoher Konzentration. In diesem Fall kann beispielsweise eine toxisch unbedenkliche Menge des Rohwassers dem Reinwasser beigemischt werden, insbesondere zum Herstellen von Bewässerungswasser für Äcker oder von Tränkwasser für Tiere. Selbstverständlich ist jedoch ein derartiges Beimengen des Rohwassers zu dem Reinwasser nicht für jede Anwendung der Wasseraufbereitungsanlage möglich und/oder sinnvoll. Dies gilt insbesondere, wenn sie zum Aufbereiten von radi- oaktivem Rohwasser herangezogen wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Rohwasser vor dem Durchlaufen der Destillationsstufe gereinigt wird, insbesondere mittels mechanischer, chemischer, physikalisch-chemischer und/oder biologischer Reinigungsverfahren. Mithilfe des Reinigens werden vor allem unlösliche Stoffe aus dem Rohwasser entfernt. Zu diesem Zweck sind insbesondere die mechanischen Reinigungsverfahren, unter welche Grobfiltration und Feinfiltration fallen, vorgesehen. Die chemischen, physikalisch-chemischen beziehungsweise biologischen Reinigungsverfahren werden vorzugsweise zum Ent- fernen von kolloidal in dem Rohwasser gelösten Verunreinigungen verwendet. Organische Verbindungen können zudem durch Oxidati- on und/oder Absorption aus dem Rohwasser entfernt beziehungsweise unschädlich gemacht werden. Vorzugsweise findet das Reinigen stromaufwärts des ersten Wärmetauschers der Wasseraufberei- tungsanlage im Strömungsweg des Rohwassers statt, um ein Verschmutzen der Wärmetauscher durch grobe Schmutzpartikel zu verhindern. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Wasseraufbereitungsanlage zum Abscheiden von gelösten Verunreinigungen aus zugeführtem Rohwasser, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wobei die Wasseraufbereitungsanlage dazu ausge- bildet ist: Das Rohwasser durch wenigstens eine Destillationsstufe zu führen, die einen Dampfabscheider sowie einen Rohwasserwärmetauscher mit einer ersten Wärmeübertragungsstrecke und einer mit der ersten Wärmeübertragungsstrecke thermisch gekoppelten zweiten Wärmeübertragungsstrecke aufweist; das Rohwasser in der ersten Wärmeübertragungsstrecke zu erhitzen und nachfolgend dem Dampfabscheider zuzuführen; aus dem Dampfabscheider entnommenen Dampf durch die zweite Wärmeübertragungsstrecke zu führen und anschließend in wenigstens teilweise kondensierter Form als Reinwasser abzuführen; und das Rohwasser stromabwärts der we- nigstens einen Destillationsstufe einer Wirbelschichttrocknungseinrichtung zuzuführen und mittels dieser in einen Brüden und ein trockenes Granulat zu überführen. Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Wasseraufbereitungsanlage sowie des verwendeten Verfahrens wurde bereits eingegangen. Die Wasseraufberei- tungsanlage sowie das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Die Erfindung betrifft schließlich die Verwendung des Verfahrens gemäß den vorstehenden Ausführungen und/oder der Wasseraufbe- reitungsanlage gemäß den vorstehenden Ausführungen zur Aufbereitung von als Schmutzwasser vorliegendem Rohwasser zum Gewinnen von als Trinkwasser und/oder Brauchwasser vorliegendem Reinwasser. Mithilfe der Wasseraufbereitungsanlage beziehungsweise dem Verfahren kann also das Schmutzwasser in Trinkwasser beziehungsweise Brauchwasser überführt werden. Hierzu beziehungsweise der dazu verwendeten Vorgehensweise wird auf Vorstehendes Bezug genommen. Die Verwendung ist insbesondere in innerkontinentalen Gebieten vorgesehen, in welchen eine weitere Verunreinigung des zur Verfügung stehenden Rohwassers, beispielsweise durch das Ausbringen von Rohwasser mit einer höheren Konzentration der Verunreinigungen, nicht erfolgen darf.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Wasseraufbereitungsanlage,
Figur 2 eine weitere schematische Darstellung der Wasseraufbereitungsanlage, Figur 3 eine schematische Darstellung eines Bereichs der
Wasseraufbereitungsanlage, in welchem eine Wirbelschichttrocknungseinrichtung vorliegt,
Figur 4 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Wirbelschichttrocknungseinrichtung, Figur 5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Wirbelschichttrocknungseinrichtung,
Figur 6 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Wirbelschichttrocknungseinrichtung, Figur 7 eine Querschnittsdarstellung der dritten Ausführungsform der Wirbelschichttrocknungseinrichtung,
Figur 8 eine Variante der dritten Ausführungsform der Wirbelschichttrocknungseinrichtung, und Figur 9 eine schematische Darstellung eines Bereichs der
Wasseraufbereitungsanlage, in welchem eine Reinigungseinrichtung vorliegt.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wasseraufbereitungsanlage 1 . Diese dient dem Abscheiden von gelösten Verunreinigungen aus Rohwasser, welches der Wasseraufbereitungsanlage 1 über einen Rohwassereinlass 2 zugeführt wird. Das Rohwasser strömt dabei in Richtung des Pfeils 3 in die Wasseraufbereitungsanlage 1 ein. Die Verunreinigungen werden in der Wasseraufbereitungsanlage 1 aus dem Rohwasser abgeschieden, welches nachfolgend in Form von Reinwasser vorliegt und aus einem Reinwasser- auslass 4 entnommen werden kann. Die Strömungsrichtung des Reinwassers ist dabei durch den Pfeil 5 angedeutet. Die Verunreinigungen fallen in Form eines Granulats an, welches durch einen Gra- nulatauslass 6 entnommen werden kann. Dies ist durch den Pfeil 7 angedeutet.
Die Wasseraufbereitungsanlage 1 weist zumindest eine Destillationsstufe 8 auf. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Destillationsstufen 8 und 9 vorgesehen, prinzipiell können jedoch auch lediglich eine Destillationsstufe oder mehr als zwei Destil- lationsstufen realisiert werden. Die Destillationsstufe 8 verfügt über einen Rohwasserwärmetauscher 10, die Destillationsstufe 9 über einen Rohwasserwärmetauscher 1 1 . Zudem weist die Destillations- stufe 8 einen Dampfabscheider 12 und die Destillationsstufe 9 einen Dampfabscheider 13 auf. Neben den Destillationsstufen 8 und 9 ist zudem eine Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14 vorgesehen. Diese verfügt über einen Wärmetauscher 15 sowie einen Wirbel- schichtbehälter 16.
Neben den Destillationsstufen 8 und 9 sowie der Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14 weist die Wasseraufbereitungsanlage 1 zudem einen Primärvorwärmetauscher 17 auf, mittels welchem das Rohwasser erwärmt werden kann, bevor es der ersten Destillationsstufe 8 zugeführt wird. Weiterhin ist ein erster Sekundärvorwärmetauscher 18 stromaufwärts eines Dampfvorabscheiders 19 angeordnet. Ein zweiter Sekundärvorwärmetauscher 20 sowie ein erster Primärgasabscheider 21 sind bevorzugt ebenfalls vorgesehen. Zudem ist vorzugsweise jeder der Destillationsstufen 8 und 9 ein zweiter Primär- gasabscheider 22a beziehungsweise 22b zugeordnet. Diesen sind insbesondere ein dritter Sekundärvorwärmetauscher 23 und/oder ein Sekundärgasabscheider 24 zugeordnet.
Das Rohwasser wird nun durch den Rohwassereinlass 2 einer Verteileinrichtung 25 zugeführt. Diese liegt beispielsweise als Ventilein- richtung mit wenigstens einem Ventil, insbesondere einem Mehrwegeventil, vor. Die Verteileinrichtung 25 dient dazu, das durch den Rohwassereinlass 2 bereitgestellte Rohwasser auf den Primärvorwärmetauscher 17, den zweiten Sekundärvorwärmetauscher 20 und den dritten Sekundärvorwärmetauscher 23 aufzuteilen. Dabei sind jedoch der zweite Sekundärvorwärmetauscher 20 und der dritte Sekundärvorwärmetauscher 23 jeweils optional, müssen also nicht vorliegen. Ist keines dieser Elemente vorgesehen, so kann selbstverständlich auch eine unmittelbare Strömungsverbindung zwischen dem Rohwassereinlass 2 und dem Primärvorwärmetauscher 17 vorgesehen sein.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel fließt ein Hauptstrom des Rohwassers aus der Verteileinrichtung 25 über eine Leitung 26 in Richtung des Primärvorwärmetauschers 17 beziehungsweise einer Sammeleinrichtung 27. Von dem Hauptstrom in der Verteileinrichtung 25 abgezweigtes Reinwasser fließt dagegen nur durch den zweiten Sekundärvorwärmetauscher 20, nur durch den dritten Sekundärvorwärmetauscher 23 oder durch beide. Dieses abgezweigte Rohwasser wird mit dem Hauptstrom erst in der Sammeleinrichtung 27 wieder zusammengeführt. Die Verteileinrichtung 25 und/oder die Sammeleinrichtung 27 sind vorzugsweise derart ausgeführt, dass der Durchsatz durch den zweiten Sekundärvorwärmetauscher 20 und den dritten Sekundärvorwärmetauscher 23 beliebig, insbesonde- re stufenlos, einstellbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann zu diesem Zweck in der Leitung 26 ein Querschnittsverstellglied 28 vorliegen, mittels welchem der Durchsatz des Hauptstroms einstellbar ist.
Nach dem Zusammenführen des abgezweigten Rohwassers mit dem Hauptstrom in der Sammeleinrichtung 27, welche beispielswei- se ebenfalls als Ventileinrichtung ausgebildet ist, also wenigstens ein Ventil, insbesondere ein Mehrwegeventil, aufweist, gelangt das Rohwasser durch eine Leitung 29 in Richtung des Primärvorwärmetauschers 17. Vorzugsweise ist die Leitung 29 unmittelbar an diesen angeschlossen. In der Leitung 29 kann ein Querschnittsverstellglied 30 vorliegen.
In dem Primärvorwärmetauscher 17 wird das Rohwasser erwärmt. Anschließend wird es über eine Leitung 31 dem ersten Sekundär- vorwärmetauscher 18 zugeführt. In diesem wird das Rohwasser weiter erwärmt. Schließlich gelangt es aus dem ersten Sekundärvorwärmetauscher 18 über eine Leitung 32 in den Dampfvorabscheider 19. Dieser weist beispielsweise eine Verdampferkammer auf, in wel- che das Rohwasser eingebracht wird. Alternativ kann er auch in Form eines Fliehkraftabscheiders oder dergleichen vorliegen. In dem Dampfvorabscheider 19 verdampft ein Teil des Rohwassers und wird nachfolgend über eine Leitung 33 als Dampf entnommen. Das verbleibende, flüssige Rohwasser gelangt durch eine Leitung 34 in die Destillationsstufe 8, insbesondere in den Rohwasserwärmetauscher 10.
In diesem wird das Rohwasser weiter erwärmt und nachfolgend durch eine Leitung 35 dem Dampfabscheider 12 zugeführt. Dieser ist beispielsweise analog zu dem Dampfvorabscheider 19 ausgebildet. Auch hier wird über eine Leitung 36 anfallender Dampf und über eine Leitung 37 verbleibendes Rohwasser entnommen. Dieses verbleibende Rohwasser wird über die Leitung 37 der - bezüglich der Strömungsrichtung des Rohwassers - stromabwärts liegenden zweiten Destillationsstufe 9 zugeführt, insbesondere dem Rohwasser- Wärmetauscher 1 1 . In diesem erfolgt eine weitere Erwärmung des Rohwassers, welches nachfolgend durch eine Leitung 38 in den Dampfabscheider 13 gelangt. In diesem fällt auf die bereits bekannte Art und Weise Dampf sowie das verbleibende Rohwasser an. Erste- re wird durch die Leitung 39 entnommen; letzteres durch die Leitung 40. Dabei herrscht vorzugsweise in dem Dampfabscheider 13 ein niedrigerer Druck vor als in dem Dampfabscheider 12.
Das verbleibende Rohwasser wird über die Leitung 40 der Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14 zugeführt. Dabei kann beispielswei- se in der Leitung 40 eine Fördereinrichtung 41 zum Fördern des verbleibenden Rohwassers in Richtung der Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14 vorgesehen sein. Mithin wird also das Rohwasser stromabwärts der beiden Destillationsstufen 8 und 9 in die Wirbelschicht- trocknungseinrichtung 14 eingebracht. In dieser wird es in dem Wirbelschichtbehälter 16 vorzugsweise vollständig verdampft. Zu diesem Zweck wird ihm beispielsweise mithilfe des Wärmetauschers 15 Wärme zugeführt, welche bevorzugt aus einer regenerativen Wärmequelle stammt und/oder einem Wärmespeicher entnommen ist. Der Wärmetauscher 15 kann, wie hier angedeutet, stromaufwärts des Wirbelschichtbehälters 16 vorgesehen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist er jedoch in diesen integriert. Durch das Verdampfen des Rohwassers in dem Wirbelschichtbehälter 16 fallen ein Brüden sowie ein trockenes Granulat an. Der Brüden wird durch eine Leitung 42 entnommen, während das Granulat durch den Gra- nulatauslass 6 entnommen werden kann. Das Granulat zeichnet sich durch einen niedrigen Restwassergehalt von höchstens 15 %, höchstens 10 %, höchstens 7,5 %, höchstens 5 %, höchstens 2,5 % oder höchstens 1 % aus. Der aus dem Dampfvorabscheider 19 entnommene Dampf wird durch die Leitung 33 einer Sammeleinrichtung 43 zugeführt. Diese ist beispielsweise als Ventileinrichtung ausgeführt, welche zumindest ein Ventil, insbesondere ein Mehrwegeventil, aufweist. Der Sammeleinrichtung 43 kann auch der dem Dampfabscheider 1 2 entnomme- ne Dampf durch die Leitung 36 sowie der dem Dampfabscheider 13 entnommene Dampf durch die Leitung 39 zugeführt werden. Dabei sind jedoch insbesondere der Dampfvorabscheider 19 sowie die Leitung 33 optional, müssen also nicht zwingend vorhanden sein. Dies gilt auch für die gesamte Destillationsstufe 9. In einer alternativen Ausführungsform ist also die Leitung 37 unmittelbar mit der Leitung 40 strömungsverbunden. Gleichzeitig entfällt die Leitung 39. Im Folgenden wird jedoch lediglich auf die dargestellte Ausführungsform eingegangen; einfache Abwandlungen von dieser ergeben sich für den Fachmann in naheliegender Art und Weise.
Der in der Sammeleinrichtung 43 gesammelte Dampf wird durch eine Leitung 44 einem Verdichter 45 zugeführt. Dieser verdichtet den Dampf, bringt ihn also auf ein höheres Druckniveau. Nachfolgend wird der so verdichtete Dampf durch eine Leitung 46 einer Verteileinrichtung 47 zugeführt. Die Verteileinrichtung 47 ist vorzugsweise ebenfalls als Ventileinrichtung ausgeführt, welche beispielsweise wenigstens ein Ventil, insbesondere ein Mehrwegeventil, aufweist. An die Verteileinrichtung 47 ist über eine Leitung 48 der Rohwas- serwärmetauscher 10 der Destillationsstufe 8 angeschlossen.
Zudem führt von der Verteileinrichtung 47 eine Leitung 49 zu einem weiteren Verdichter 50. Dieser dient dazu, den bereits mittels des Verdichters 45 verdichteten Dampf weiter zu verdichten und anschließend über eine Leitung 51 dem Rohwasserwärmetauscher 1 1 der Destillationsstufe 9 zuzuführen. Schließlich ist der zweite Sekundärvorwärmetauscher 20 über eine Leitung 52 strömungstechnisch an die Verteileinrichtung 47 angeschlossen. Vorzugsweise kann mittels der Verteileinrichtung 47 nun eingestellt werden, wie der Dampf auf die Leitungen 48, 49 und 52 verteilt wird. Vorzugsweise ist ein gesteuertes und/oder geregeltes Einstellen des jeweiligen Durchsatzes durch die genannten Leitungen 48, 49 und 52 möglich. Der dem zweiten Sekundärvorwärmetauscher 20 zugeführte Dampf dient dazu, das dem zweiten Sekundärvorwärmetauscher 20 ebenfalls zugeführte Rohwasser zu erwärmen. Dabei kondensiert der Dampf wenigstens teilweise. Stromabwärts des zweiten Sekundär- vorwärmetauschers 20 wird der nunmehr zumindest teilweise kondensierte Dampf durch eine Leitung 53 in den ersten Primärgasabscheider 21 eingebracht. Aus diesem wird über eine Leitung 54 Dampf beziehungsweise Gas entnommen, welches beispielsweise in eine Außenumgebung der Wasseraufbereitungsanlage 1 ausge- bracht wird. Dies ist durch den Pfeil 55 angedeutet. Neben dem Dampf beziehungsweise dem Gas fällt in dem ersten Primärgasabscheider 21 eine Flüssigkeit an, welche durch eine Leitung 56 entnommen wird. Diese Flüssigkeit liegt in Form von Reinwasser vor, welches in Richtung des Reinwasserauslasses 4 geleitet wird. Bei- spielsweise mündet die Leitung 56, in welcher eine Fördereinrichtung 57 vorgesehen sein kann, in eine Sammeleinrichtung 58 ein, durch welche es durch eine Leitung 59 in Richtung des Reinwasserauslasses 4 geführt wird.
Der Dampf, welcher der Verteileinrichtung 47 durch die Leitung 48 entnommen und dem Rohwasserwärmetauscher 10 zugeführt wird, dient in diesem dem Erwärmen des Rohwassers stromaufwärts des Dampfabscheiders 12. Dabei kondensiert der Dampf in dem Rohwasserwärmetauscher 10 wenigstens teilweise. Dieser wenigstens teilweise kondensierte Dampf wird dem zweiten Primärgasabschei- der 22a durch eine Leitung 60 zugeführt. Wie bereits vorstehend für den ersten Primärgasabscheider 21 beschrieben, fallen in dem zweiten Primärgasabscheider 22a Dampf beziehungsweise Gas sowie Flüssigkeit an. Ersteres wird durch eine Leitung 61 , letzteres durch eine Leitung 62 aus dem zweiten Primärgasabscheider 22a ent- nommen. Die Flüssigkeit liegt auch hier in Form des Reinwassers vor und wird in Richtung des Reinwasserauslasses 4 geleitet. Zu diesem Zweck ist in der Leitung 62 beispielsweise eine Fördereinrichtung 63 vorgesehen. Besonders bevorzugt wird das aus dem zweiten Primärgasabscheider 22a entnommene Reinwasser durch den Primärvorwärmetauscher 17 geleitet, um das diesen durchströmende Rohwasser zu erwärmen. Zu diesem Zweck wird es bevorzugt einer Sammeleinrichtung 64 zugeführt. Aus dieser gelangt es beispielsweise in den Pri- märvorwärmetauscher 17 und nachfolgend über die Sammeleinrichtung 58, mit welcher der Primärvorwärmetauscher 17 über eine Leitung 65 verbunden ist, und durch die Leitung 59 zu dem Reinwas- serauslass 4.
Der dem zweiten Primärgasabscheider 22a entnommene Dampf ge- langt durch die Leitung 61 zu einer Sammeleinrichtung 66, die beispielsweise wiederum als Ventileinrichtung mit wenigstens einem Ventil, insbesondere Mehrwegeventil, vorliegt. Die Sammeleinrichtung 66 ist über eine Leitung 67 mit dem dritten Sekundärvorwärmetauscher 23 strömungsverbunden. Der Dampf durchströmt also den dritten Sekundärvorwärmetauscher 23, gibt dabei Wärme an diesen ebenfalls durchströmendes Rohwasser ab und gelangt durch eine Leitung 68 in den Sekundärgasabscheider 24.
Auch in dem Sekundärgasabscheider 24 fallen auf die vorstehend beschriebene Art und Weise Dampf beziehungsweise Gas sowie Flüssigkeit an. Der Dampf wird durch eine Leitung 69 entnommen und beispielsweise, wie durch den Pfeil 70 angedeutet, in Richtung der Außenumgebung der Wasseraufbereitungsanlage 1 ausge- bracht. Die Flüssigkeit dagegen wird durch eine Leitung 71 entnommen und als Reinwasser, vorzugsweise über den Primärvorwärmetauscher 17, dem Reinwasserauslass 4 zugeführt. Zu diesem Zweck kann die Leitung 71 beispielsweise in die Sammeleinrichtung 64 einmünden. Vorzugsweise ist in der Leitung 71 eine Fördereinrichtung 72 vorgesehen. Das Reinwasser aus dem Sekundärgasabscheider 24 gelangt also gemeinsam mit dem Reinwasser aus dem zweiten Primärgasabscheider 22a in den Primärvorwärmetauscher 17. Schließlich wird aus der Verteileinrichtung 47 über die Leitung 49 Dampf entnommen und über den Verdichter 50 dem Rohwasserwärmetauscher 1 1 zugeführt. In diesem dient es dazu, das den Rohwasserwärmetauscher 1 1 ebenfalls durchströmende Rohwasser zu erwärmen. Dabei kondensiert es wenigstens teilweise. Dieser wenigstens teilweise kondensierte Dampf wird stromabwärts des Rohwasserwärmetauschers 1 1 über eine Leitung 73 dem zweiten Sekundärvorwärmetauscher 22b zugeführt. Auch in diesem fallen Dampf beziehungsweise Gas sowie Flüssigkeit an. Ersteres gelangt über eine Leitung 74 beispielsweise in den dritten Sekundärvorwär- metauscher 23. Zu diesem Zweck ist die Leitung 47 bevorzugt ebenso wie die Leitung 68 an die Sammeleinrichtung 66 angeschlossen.
Die Flüssigkeit dagegen wird durch die Leitung 75 entnommen, welche bevorzugt eine Fördereinrichtung 76 aufweist. Die Flüssigkeit liegt analog zu der Flüssigkeit aus dem zweiten Primärgasabschei- der 22a als Reinwasser vor. Daher wird sie in Richtung des Reinwasserauslasses 4 geleitet. Zu diesem Zweck ist bevorzugt die Leitung 75 an die Sammeleinrichtung 64 angeschlossen. Mithin gelangt das Reinwasser aus dem zweiten Primärgasabscheider 22b durch die Leitung 75 gemeinsam mit dem Reinwasser aus dem zweiten Primärgasabscheider 22a und dem Reinwasser aus dem Sekundärgasabscheider 24 in den Primärvorwärmetauscher 17, nachdem es mit diesem in der Sammeleinrichtung 64 zusammengeführt wurde. Der dem Wirbelschichtbehälter 16 entnommene Brüden wird über die Leitung 42 dem ersten Sekundärvorwärmetauscher 18 zugeführt. In diesem dient er dem Erwärmen des den ersten Sekundärvorwärmetauscher 18 ebenfalls durchlaufenden Rohwassers. Dabei kondensiert der Dampf wenigstens teilweise und wird nachfolgend in Form von Reinwasser durch eine Leitung 77 in Richtung des Reinwasserauslasses 4 abgeführt. In der Leitung 77 ist bevorzugt eine Fördereinrichtung 78 vorgesehen. Beispielsweise ist die Leitung 77 an die Sammeleinrichtung 58 angeschlossen. Das in der Sammeleinrichtung 58 zusammengeführte Reinwasser wird nachfolgend gemeinsam durch die Leitung 59 in Richtung des Reinwasserauslasses 4 abgeleitet und nachfolgend weiterverarbeitet beziehungsweise aus der Wasseraufbereitungsanlage 1 ausgebracht.
Die Figur 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung der Wasseraufbereitungsanlage 1 , wobei der Schwerpunkt der Darstellung auf andere Aspekte gelegt ist, sodass zum Teil andere Elemente zu erkennen sind. Die anhand der Figur 2 zusätzlich beschriebenen Elemente sind vorzugsweise lediglich optional, müssen also nicht realisiert sein, wenngleich dies vorteilhaft ist. Im Folgenden soll lediglich auf die Unterschiede beziehungsweise Ergänzungen zu der bereits beschriebenen Wasseraufbereitungsanlage 1 eingegangen werden, sodass grundsätzlich auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird. Die Strömungsverbindung von der Verteileinrichtung 25 zu dem zweiten Sekundärvorwärmetauscher 20 kann ein Querschnittsverstellglied 79 aufweisen, um den Durchsatz des Rohwassers zu dem zweiten Sekundärvorwärmetauscher 20 einzustellen. Die Strö- mungsverbindung ist in der hier gewählten Darstellungsform mittels Pfeilen 80 und 81 angedeutet.
Es wird zudem nun deutlich, dass das Querschnittsverstellglied 30 in der Leitung 29 beispielsweise ein Druckeinstellventil, insbesondere ein Druckregelventil ist. Zu diesem Zweck ist das Querschnittsver- Stellglied 30 über eine Steuerleitung 82 mit einem stromabwärts von ihm liegenden Bereich der Leitung 29 strömungsverbunden. Vorzugsweise regelt das Querschnittsverstellglied 30 den an dieser Stelle vorliegenden Druck auf einen bestimmten Solldruck.
Um ein problemloses Anfahren der Wasseraufbereitungsanlage 1 vornehmen zu können, ist ein Anfahrwärmetauscher 83 vorgesehen. Dieser liegt beispielsweise in der Strömungsverbindung zwischen dem Primärvorwärmetauscher 17 und dem ersten Sekundärvorwärmetauscher 18 vor. In jedem Fall wird er von dem Rohwasser zu dessen Aufwärmen durchströmt, bevor dieses in die Destillationsstu- fe 8 gelangt. In der hier dargestellten Ausführungsform ist der Anfahrwärmetauscher 83 über die Leitung 31 an den Primärvorwärmetauscher 17 und über eine Leitung 84 an den ersten Sekundärvorwärmetauscher 18 angeschlossen.
Zusätzlich kann eine Verbindung zwischen dem Anfahrwärmetau- scher 83 und dem Dampfvorabscheider 19 über eine Bypassleitung 85 vorgesehen sein. Über diese kann das Rohwasser unmittelbar - also unter Umgehung des ersten Sekundärvorwärmetauschers 18 - aus dem Anfahrwärmetauscher 83 in den Dampfvorabscheider 19 eingebracht werden. Dies ist insbesondere während des Anfahrens der Wasseraufbereitungsanlage 1 vorgesehen, weil zu diesem Zeitpunkt der erste Sekundärvorwärmetauscher 18 noch nicht mit einer ausreichenden Menge des Brüden aus der Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14 beaufschlagt werden kann.
Dem Anfahrwärmetauscher 83 wird mittels eines Heizkreislaufs 86, welcher beispielsweise eine Wärmequelle 87 und eine Fördereinrichtung 88 aufweist, mit thermischer Energie zum Erwärmen des Roh- wassers versorgt. Die Wärmequelle 87 ist dabei beispielsweise eine regenerative Energiequelle oder wird zumindest mittels einer solchen betrieben. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Heizkreislauf auch ein Wärmespeicher vorgesehen sein, der dem Zwischenspeichern von thermischer Energie dient. Der Wärmespeicher liegt beispiels- weise als Betonwärmespeicher vor. Es kann vorgesehen sein, dass neben dem Anfahrwärmetauscher 83 auch der Wärmetauscher 15 der Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14 an den Heizkreislauf 86 angeschlossen ist (nicht dargestellt).
In der Leitung 34 ist beispielsweise ein Querschnittsverstellglied 89 vorgesehen, das als Füllstandseinstellventil, insbesondere als Füllstandsregelventil, ausgebildet ist. Dabei ist es über eine Steuerleitung 90 mit dem Dampfabscheider 12 verbunden. Vorzugsweise dient das Querschnittsverstellglied 89 also dem Regeln des Füllstands in dem Dampfabscheider 12. In der hier dargestellten Ausfüh- rungsform mündet die Leitung 34 auf ihrer dem Dampfvorabscheider 19 abgewandten Seite in eine Sammeleinrichtung 91 . Diese liegt beispielsweise als Ventileinrichtung mit wenigstens einem Ventil, insbesondere einem Mehrwegeventil, vor. Aus der Sammeleinrich- tung 91 gelangt das Rohwasser über eine Leitung 92 in den Rohwasserwärmetauscher 10.
In der Leitung 37 kann eine Fördereinrichtung 93 vorgesehen sein. Sie mündet nun nicht, wie vorstehend beschrieben, unmittelbar in den Rohwasserwärmetauscher 1 1 ein, sondern vielmehr in eine Verteileinrichtung 94. Diese ist über eine Leitung 95 an die Sammeleinrichtung 91 angeschlossen. In der Leitung 95 kann ein Querschnittsverstellglied 96 vorgesehen sein, welches beispielsweise als Mas- senstromeinstell- beziehungsweise Massenstromregelventil ausge- bildet ist. Dazu ist es beispielsweise über eine Steuerleitung 97 an die der Sammeleinrichtung 91 zugewandte Seite der Leitung 95 angeschlossen. Das Querschnittsverstellglied 96 dient mithin vorzugsweise dazu, den Durchsatz durch die Leitung 95 auf einen Solldurchsatz einzustellen. Weiter ist die Verteileinrichtung 94 über eine Leitung 98, die bevorzugt ein Querschnittsverstellglied 99 aufweist, an eine Sammeleinrichtung 100 angeschlossen. Das Querschnittsverstellglied 99 ist beispielsweise als Füllstandseinstellventil, insbesondere als Füllstandsregelventil, ausgebildet. Vorzugsweise dient es dem Regeln des Füllstands in dem Dampfabscheider 13 und ist zu diesem Zweck über eine Steuerleitung mit diesem verbunden.
Von der Sammeleinrichtung 100 führt eine Leitung 101 in den Rohwasserwärmetauscher 1 1 . Bezüglich des Rohwassers stromabwärts des Dampfabscheiders 13 ist die Leitung 40, welche die Förderein- richtung 41 aufweist, an eine Verteileinrichtung 102 angeschlossen. Von dieser führt eine Leitung 103, in welcher bevorzugt ein Querschnittsverstellglied 104 vorgesehen ist, zu der Sammeleinrichtung 100. Das Querschnittsverstellglied 104 kann über eine Steuerleitung
105 an einen der Sammeleinrichtung 100 zugewandten Bereich der Leitung 103 angeschlossen sein. Analog zu dem Querschnittsverstellglied 96 ist das Querschnittsverstellglied 104 als Massen- stromeinstell- beziehungsweise Massenstromregelventil ausgebildet. Es dient also bevorzugt dazu, den Durchsatz durch die Leitung 103 auf einen Solldurchsatz einzustellen.
Von der Verteileinrichtung 102 zweigt weiterhin eine Leitung 106 ab, in welcher ebenfalls ein Querschnittsverstellglied 107 vorgesehen sein kann. Dieses ist bevorzugt über eine Steuerleitung 108 mit einem der Verteileinrichtung 102 abgewandten Bereich der Leitung
106 wirkverbunden. Das Querschnittsverstellglied 107 stellt seinen Durchströmungsquerschnitt beispielsweise in Abhängigkeit von der Dichte des Rohwassers an dieser Stelle ein. Die Leitung 106 ist, was durch den Pfeil 109 angedeutet wird, mit der Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14 strömungsverbunden.
Neben den genannten Elementen kann die Wasseraufbereitungsanlage 1 wenigstens ein weiteres Querschnittsverstellglied 1 10 aufweisen. Dieses ist beispielsweise als Stellventil ausgestaltet, dient also dem Einstellen eines Durchsatzes durch die jeweilige Leitung. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind mehrere dieser Querschnittsverstellglied 1 10 vorgesehen. Zudem kann wenigstens ein weiteres Querschnittsverstellglied in Form eines Stellventils beziehungsweise Regelventils vorliegen. Beispielsweise ist in der Leitung 52 ein derartiges Querschnittsverstellglied 1 1 1 vorgesehen, welches dem Einstellen beziehungsweise Regeln auf einen bestimmten Druck in dem der Verteileinrichtung 47 zugewandten Bereich der Leitung 52 dient. Die Leitung 33 kann ein Querschnittsverstellglied 1 12 aufweisen, welches dem Einstellen eines bestimmten Drucks in dem, dem Dampfvorabscheider 19 zugewandten Bereich der Leitung 33 dient. Ein weiteres Querschnittsverstellglied 1 1 3 ist in der Leitung 60 angeordnet. Dies wird in Abhängigkeit von einem Druck in der Leitung 46 angesteuert beziehungsweise geregelt. Analoges gilt für ein Querschnittsverstellglied 1 14 in der Leitung 73. Dieses wird in Abhängigkeit von einem Druck in der Leitung 51 eingestellt beziehungsweise geregelt.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines Bereichs der Wasseraufbereitungsanlage 1 , wobei insbesondere die Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14 abgebildet ist. Diese weist einen Wirbelschichtbehälter 1 15 auf, in welchen der Wärmetauscher 15 integriert ist. Beispielsweise bildet der Wärmetauscher 15 einen Bereich einer Wand des Wirbelschichtbehälters 1 15 aus. Die Wirbel- Schichttrocknungseinrichtung 14 kann über eine Leitung 1 16 an einen Vorratsbehälter 1 17 angeschlossen sein, welcher beispielsweise in der Leitung 40 vorliegt. Dem Vorratsbehälter 1 17 kann mittels der Fördereinrichtung 41 Rohwasser entnommen und entweder über die Leitung 1 16 dem Wirbelschichtbehälter 1 15 zugeführt oder über eine Leitung 1 18 erneut in den Vorratsbehälter 1 17 eingebracht werden. Der Vorratsbehälter 1 17 dient dazu, einen gleichmäßigen Durchsatz des in den Wirbelschichtbehälter 1 15 eingebrachten Rohwassers sicherzustellen. Er ist jedoch optional.
Das Rohwasser wird durch die Leitung 1 16 in den Wirbelschichtbe- hälter 1 15 eingebracht, beispielsweise eingedüst. Dies erfolgt derart, dass das Rohwasser in eine Wirbelschicht 1 19 gelangt, welche mittels des Wärmetauschers 15 beheizt wird. In der Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14 beziehungsweise dem Wirbelschichtbehälter 1 15 wird es in den Brüden und das trockene Granulat überführt. Der Brüden wird durch eine Leitung 120, die hier durch einen Pfeil angedeutet ist, einem Brüdenfilter 121 zugeführt. In diesem wird mitgerissenes Granulat von dem Brüden getrennt und mittels einer Förder- einrichtung 122, insbesondere einer Zellenschleuse, in Richtung des Granulatauslasses 6 gefördert. Der nunmehr gereinigte Brüden wird über eine Leitung 123, in welcher beispielsweise zumindest ein Querschnittsverstellglied 124 und/oder ein Verdichter 125 vorliegen, in den Wirbelschichtbehälter 1 15 zurückgeleitet, um die Wirbel- Schicht 1 19 fluidisch, also mittels Fluideinblasung, zu erzeugen.
Der Wärmetauscher 15 ist beispielsweise an den Heizkreislauf 86 angeschlossen. Zudem kann es vorgesehen sein, dass der Brüdenfilter 121 ebenfalls beheizt ist. Zu diesem Zweck weist er eine hier nicht dargestellte Heizeinrichtung auf, welche insbesondere eben- falls mit dem Heizkreislauf 86 verbunden ist.
Ein weiterer Teil des Brüdens gelangt durch die Leitung 42, welche beispielsweise ein Querschnittsverstellglied 126 aufweist, in den ersten Sekundärvorwärmetauscher 18. Anschließend wird er, wie bereits vorstehend ausgeführt, als Reinwasser in Richtung des Rein- wasserauslasses 4 gefördert. Ein weiterer Teil des Brüdens kann, beispielsweise über eine Abscheideeinrichtung 127, durch eine Leitung 128 in Richtung der Außenumgebung der Wasseraufbereitungsanlage 1 ausgebracht werden. In der Abscheideeinrichtung 127 anfallendes Reinwasser wird in Richtung des Reinwasseranschlus- ses 4 abgeführt.
Das in der Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14 beziehungsweise dem Wirbelschichtbehälter 1 15 anfallende trockene Granulat wird über eine Fördereinrichtung 129 in Richtung des Granulatauslasses 6 ausgebracht. Die Fördereinrichtung 129 ist zum Beispiel als Förderschnecke oder dergleichen ausgestaltet.
Die Figur 4 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der Wir- belschichttrocknungseinrichtung 14 beziehungsweise des Wirbelschichtbehälters 1 15. Dabei ist der Brüdenfilter 121 außerhalb des Wirbelschichtbehälters 1 15 angeordnet. Dem Brüdenfilter 121 wird über die Leitung 120 beziehungsweise in Richtung des Pfeils der Brüden zugeführt, welcher durch das Verdampfen des durch die Lei- tung 1 16 in den Wirbelschichtbehälter 1 15 eingebrachten Rohwassers anfällt. Der Brüden wird gereinigt und entlang des Pfeils 130 wie vorstehend bereits beschrieben abgeführt. Im Gegensatz zu den vorstehenden Ausführungen wird bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel das Granulat nicht unmittelbar aus dem Brüdenfilter 121 ausgebracht, sondern vielmehr zunächst wie durch den Pfeil 131 angedeutet, der Wirbelschicht 1 19 zugeführt.
Auch wird nun das Granulat nicht an einem Boden des Wirbelschichtbehälters 1 15 entnommen, wie dies in der Figur 3 angedeutet wurde. Vielmehr soll die Fördereinrichtung 129 derart angeordnet sein, dass das Granulat unmittelbar aus der Wirbelschicht 1 19 entnommen werden kann, wie dies durch den Pfeil 132 angedeutet ist. Das Entnehmen des Granulats erfolgt mithin beabstandet von einem Boden des Wirbelschichtbehälters 1 15. Gleichwohl kann selbstverständlich zusätzlich oder alternativ das Entnehmen im Bereich des Bodens vorgesehen sein.
Die Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14 in schematischer Ansicht. Der wesentliche Unterschied zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform liegt darin, dass der Brüdenfilter 121 nun in dem Wirbelschichtbehälter 1 15 integriert ist. Hinsichtlich der weiteren Merkmale wird entsprechend auf die vorstehende Beschreibung verwiesen. Die Figur 6 zeigt eine dritte Ausführungsform der Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14. Entgegen den vorstehenden Ausführungen wird nunmehr die Wirbelschicht 1 19 in dem Wirbelschichtbehälter 1 15 nicht fluidisch durch Fluideinblasung, sondern vielmehr mechanisch durch einen Rotor 133 erzeugt, welcher zu diesem Zweck we- nigstens einen Flügel 134 aufweist. Das Rohwasser wird durch Anschlüsse 135, welche zu diesem Zweck also mit der Leitung 40 und/oder 1 16 strömungsverbunden sind, in den Wirbelschichtbehälter 1 15 eingebracht. Der Brüden wird durch den Anschluss 136 entnommen, wobei zu diesem Zweck beispielsweise die Leitung 120 an ihn angeschlossen ist.
Der Rotor 133 ist in dem Wirbelschichtbehälter 1 15, welcher beispielsweise zylindrisch ausgestaltet ist, drehbar gelagert. Der Wirbelschichtbehälter 1 15 ist vorzugsweise doppelwandig ausgeführt und verfahrenstechnisch in eine Kristallisationszone 137 und eine Wehrzone 138 aufgeteilt. Das Granulat wird über die Wehrzone 138 durch einen Anschluss 139 aus dem Wirbelschichtbehälter 1 15 ausgebracht und anschließend in Richtung des Granulatauslasses 6 abgeführt.
Die Figur 7 zeigt einen Querschnitt durch die dritte Ausführungsform der Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14. Es wird deutlich, dass die Flügel 134 derart ausgestaltet sind, dass sie die Drehbewegung des Rotors 133 auf das Granulat aufprägen, sodass die Wirbel- Schicht 1 19 erzeugt beziehungsweise in eine erzwungene Drehbewegung versetzt wird.
Die Figuren 8 zeigt eine Variante der dritten Ausführungsform der Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14. Diese ist für einen Unter- druckbetrieb, insbesondere Vakuumbetrieb, vorgesehen. Das Aufteilen des Rohwassers in den Brüden und das Granulat ist also bei Unterdruck, beispielsweise einem Betriebsdruck von 30 mbar bis 200 mbar, vorgesehen. Selbstverständlich ist jedoch jeder beliebige andere Betriebsdruck einstellbar. Mit dem angegebenen Bereich des Betriebsdrucks wird ein Bereich der Siedetemperatur (bezogen auf reines Wasser) von etwa 25 ° C bis etwa 60 ° C erreich! Um den Unterdruck beziehungsweise ein Ausbringen des Granulats durch den Anschluss 139 zu ermöglichen, ist eine Vakuumschleuse 140 zwischen dem Wirbelschichtbehälter 1 15 und dem Granulatauslass 6 vorgesehen.
Ist das Betreiben der Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14 bei atmosphärischem Druck vorgesehen, werden höhere Temperaturen der Wirbelschicht 1 19 benötigt. Beispielsweise wird die Wirbelschicht 1 19 auf etwa 130° C bis etwa 150° C erwärmt. Anstelleder vorste- hend beschriebenen Vakuumschleuse 1 14 kann nun jedoch die vorstehend bereits erwähnte Fördereinrichtung 129 und eine dieser vorgeschaltete Kühleinrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen sein.
Die Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung einer Reinigungseinrichtung 141 der Wasseraufbereitungsanlage 1 . Diese verfügt zumindest über einen ersten Tank 142. Optional kann ein Tank 143 vorgesehen sein. Der Tank 142 ist über eine Leitung 144 mit dem Rohwassereinlass 2 strömungsverbunden, welcher hier lediglich an- gedeutet ist. Entsprechend kann dem Tank 142 Rohwasser zugeführt werden. Beispielsweise ist dabei eine Sammeleinrichtung 145 vorgesehen, die insbesondere als Ventileinrichtung, vorzugsweise als Mehrwegeventileinrichtung ausgeführt ist. An die Sammeleinrich- tung 145 ist mithin sowohl der Tank 142 über die Leitung 144 als auch der Rohwassereinlass 2 angeschlossen. Über eine Leitung 146 ist der Tank 142 zudem mit dem Reinwasseranschluss 4 verbunden. Dies ist ebenfalls lediglich angedeutet. Über die Leitung 146 kann dem Tank 142 mithin Reinwasser zugeführt werden. Optional gilt dies im Übrigen ebenfalls für den Tank 143, in welchem Reinwasser vorgehalten werden kann.
Dem Tank 142 kann über einen Einlass 147 Reinigungsmittel zugeführt werden. Beispielsweise liegt in dem Tank 142 folglich ein Gemisch aus Rohwasser und Reinigungsmittel vor. Dem Tank 142 ist ein Wärmetauscher 148 zugeordnet, welcher beispielsweise von dem Heizkreislauf 86 mit thermischer Energie versorgt wird. Mithilfe des Wärmetauschers 148 kann das in dem Tank 142 befindliche Reinigungsmittel erwärmt werden. Zu diesem Zweck wird beispielsweise mittels einer Fördereinrichtung 149 dem Tank 142 das Reini- gungsmittel entnommen und Mehrwegeventile 150, 151 und 152 derart eingestellt, dass das Reinigungsmittel in Richtung des Wärmetauschers 148 und aus diesem zurück in den Tank 142 strömt. Die Verbindung zwischen dem Wärmetauscher 148 und dem Heizkreislauf 86 ist vorzugsweise mittels eines Querschnittsverstellglieds 153 einstellbar. Dieses wird beispielsweise auf Grundlage einer Temperatur des Reinigungsmittels stromabwärts des Wärmetauschers 148 angesteuert beziehungsweise geregelt. Auf diese Art und Weise kann die Temperatur des in den Tank 142 zurückgelangen- den Reinigungsmittels auf eine bestimmte Temperatur eingestellt werden.
In einem Reinigungsbetrieb werden nun die Mehrwegeventile 150, 151 und 152 derart eingestellt, dass das Reinigungsmittel durch eine oder mehrere der Leitungen 154, 155 und 156 strömt. Die Leitung 154 ist beispielsweise mit dem Rohwasserwärmetauscher 10, die Leitung 155 mit dem Rohwasserwärmetauscher 1 1 und die Leitung 156 mit der Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14 beziehungsweise dem Wirbelschichtbehälter 1 15 strömungsverbunden. Diese Elemen- te können mithin mit dem Reinigungsmittel aus dem Tank 152 beaufschlagt werden. Stromabwärts des Rohwasserwärmetauschers 1 1 ist eine Leitung 157 und stromabwärts der Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14 die Leitung 158 derart angeschlossen, dass das Reinigungsmittel durch diese zurück in die Reinigungseinrichtung 141 gelangen kann. Die Leitungen 157 und 158 sind dabei an die Sammeleinrichtung 145 angeschlossen, sodass das Reinigungsmittel zurück in den Tank 142 gelangen kann, beispielsweise für eine weitere Verwendung.
Anschließend können die zuvor gereinigten Einrichtungen, also der Rohwasserwärmetauscher 10, der Rohwasserwärmetauscher 1 1 und/oder die Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14, mit in dem Tank 143 vorgehaltenem Reinwasser gespült werden. Zu diesem Zweck ist eine Fördereinrichtung 159 vorgesehen, welche auf ihrer dem Tank 143 abgewandten Seite ebenso an die Mehrwegeventile 150, 151 und 152 angeschlossen ist. Auch das zum Spülen verwendete Frischwasser gelangt mithin durch die Leitungen 154, 155 und 156 in die gewünschte Einrichtung und durch die Leitungen 157 und 158 zurück in den Tank 142. Wie bereits vorstehend erläutert, kann die in dem Tank 142 nunmehr vorliegende Flüssigkeit, also beispielsweise das Reinigungsmittel oder das zum Spülen verwendete Reinwasser, für einen weiteren Reinigungsvorgang vorgehalten werden. Alternativ kann es jedoch auch durch entsprechendes Einstellen der Mehrwegeventile 150, 151 und 152 mit einem bestimmten Durchsatz der Wirbelschichttrocknungseinrichtung 14 zugeführt werden, sodass das Reinwasser aus ihm abgeschieden wird und das Reinigungsmittel nachfolgend in Form des Granulats anfällt.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben einer Wasseraufbereitungsanlage (1 ) zum Abscheiden von gelösten Verunreinigungen aus zugeführtem Rohwasser, - wobei das Rohwasser durch wenigstens eine Destillationsstufe (8,9) geführt wird, die einen Dampfabscheider (12,13) sowie einen Rohwasserwärmetauscher (10,1 1 ) mit einer ersten Wärmeübertragungsstrecke und einer mit der ersten Wärmeübertragungsstrecke thermisch gekoppelten zweiten Wärmeübertragungsstrecke aufweist,
- wobei das Rohwasser in der ersten Wärmeübertragungsstrecke erhitzt und nachfolgend dem Dampfabscheider (12,13) zugeführt wird,
- wobei aus dem Dampfabscheider (12,13) entnommener Dampf durch die zweite Wärmeübertragungsstrecke geführt und anschließend in wenigstens teilweise kondensierter Form als Reinwasser abgeführt wird, und
- wobei das Rohwasser stromabwärts der wenigstens einen Destillationsstufe (8,9) einer Wirbelschichttrocknungsein- richtung (14) zugeführt und mittels dieser in einen Brüden und ein trockenes Granulat überführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Brüden wenigstens teilweise kondensiert und anschließend dem Reinwasser zugeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brüden zum wenigstens teilweisen Kondensieren einem ersten Sekundärvorwärmetauscher (18) zugeführt wird, mittels welchem das Rohwasser stromaufwärts der Destillationsstufe (8,9) erwärmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohwasser stromaufwärts der Destillationsstufe (8,9) einem Dampfvorabscheider (19) zugeführt wird, wobei der diesem entnommene Dampf vorzugsweise mit dem, dem Dampfabscheider (12,13) der Destillationsstufe (8,9) entnommenen Dampf zusammengeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Dampfabscheider (12,13) der Destillationsstufe (8,9) entnommene Dampf und/oder der dem Dampfvorabscheider (19) entnommene Dampf zumindest teilweise der zweiten Wärmeübertragungsstrecke des Rohwasserwärmetauschers (10,1 1 ) der Destillationsstufe (8,9), insbesondere über zumindest einen Verdichter (45,50), und/oder einem zweiten Sekundärvorwärmetauscher (20), mittels welchem das Rohwasser strom- aufwärts der Destillationsstufe (8,9) erwärmt wird, zum wenigstens teilweisen Kondensieren zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dem zweiten Sekundärvorwärmetauscher (20) zugeführte Dampf in wenigstens teilweise konden- sierter Form einem ersten Primärgasabscheider (21 ) zugeführt und in diesem anfallende Flüssigkeit als Reinwasser abgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Dampfabscheider (12,13) entnommene Dampf in wenigstens teilweise kondensierter Form stromabwärts der zweiten Wärmeübertragungsstrecke einem zwei- ten Primärgasabscheider (22) zugeführt und in diesem anfallende Flüssigkeit als Reinwasser abgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Primärgasabscheider (22) anfallender Dampf zum wenigstens teilweisen Kondensieren einem dritten Sekundärvorwärmetauscher (23) zugeführt wird, mittels welchem das Rohwasser stromaufwärts der Destillationsstufe (8,9) erwärmt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohwasser strömungstech- nisch vor dem Rohwasserwärmetauscher (10,1 1 ) mittels eines Primärvorwärmetauschers (17) erwärmt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Wirbelschichtbehälter (1 15) der Wirbelschichttrocknungseinrichtung (14) eine wenigstens teilweise aus dem Granulat bestehende Wirbelschicht (1 19) erzeugt wird, welche durch die Zufuhr von thermischer Energie, insbesondere aus einer regenerativen Energiequelle, erwärmt wird.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelschicht (1 19) in dem Wir- belschichtbehälter (1 15) mechanisch mittels eines Rotors (133) oder fluidisch mittels Fluideinblasung erzeugt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Reinigungsbetriebsart der Wasseraufbereitungsanlage (1 ) wenigstens ein Wärmetauscher mittels einer Reinigungseinrichtung (141 ) gereinigt wird, wobei ein Reinigungsmittel durch den Wärmetauscher geleitet wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Inbetriebnehmen der Wasseraufbereitungsanlage (1 ) das Rohwasser mittels eines Anfahrwärmetauschers (83) erwärmt wird, insbesondere unter Verwendung thermischer Energie aus der regenerativen Energiequelle und/oder der Speichereinrichtung.
14. Wasseraufbereitungsanlage (1 ) zum Abscheiden von gelösten Verunreinigungen aus zugeführtem Rohwasser, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wasseraufbereitungsanlage (1 ) dazu ausgebildet ist,
- das Rohwasser durch wenigstens eine Destillationsstufe (8,9) zu führen, die einen Dampfabscheider (12,13) sowie einen Rohwasserwärmetauscher (10,1 1 ) mit einer ersten Wärmeübertragungsstrecke und einer mit der ersten Wärmeübertragungsstrecke thermisch gekoppelten zweiten Wärmeübertragungsstrecke aufweist,
- das Rohwasser in der ersten Wärmeübertragungsstrecke zu erhitzen und nachfolgend dem Dampfabscheider (12,13) zuzuführen, - aus dem Dampfabscheider (12,13) entnommenen Dampf durch die zweite Wärmeübertragungsstrecke zu führen und anschließend in wenigstens teilweise kondensierter Form als Reinwasser abzuführen, und
- das Rohwasser stromabwärts der wenigstens einen Destillationsstufe (8,9) einer Wirbelschichttrocknungseinrichtung (14) zuzuführen und mittels dieser in einen Brüden und ein trockenes Granulat zu überführen.
15. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und/oder der Wasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 14 zur Aufbereitung von als Schmutzwasser vorliegendem Rohwasser zum Gewinnen von als Trinkwasser und/oder Brauchwasser vorliegendem Reinwasser.
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