WO2019223838A1 - Water processing device - Google Patents

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WO2019223838A1
WO2019223838A1 PCT/DE2019/100460 DE2019100460W WO2019223838A1 WO 2019223838 A1 WO2019223838 A1 WO 2019223838A1 DE 2019100460 W DE2019100460 W DE 2019100460W WO 2019223838 A1 WO2019223838 A1 WO 2019223838A1
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WO
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water
absorber plate
evaporation
layer
evaporation tank
Prior art date
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PCT/DE2019/100460
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German (de)
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Inventor
Ramin Assisi
Original Assignee
Hela Systems Ohg
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/14—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using solar energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/0011—Heating features
    • B01D1/0029—Use of radiation
    • B01D1/0035—Solar energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
    • Y02A20/208—Off-grid powered water treatment
    • Y02A20/212—Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Definitions

  • the invention relates to a water treatment device with which in particular seawater condenses and a condensate formed thereby can be obtained as useful or drinking water.
  • a large part of the known devices uses for the heating of sea water solar energy, which is converted either via solar panels into electrical energy in order to operate an electric heater, or directly heated seawater.
  • the size of the water surface, via which the solar energy is introduced into the water in relation to the volume of the water to be heated for the efficiency of the device determining.
  • this ratio plays a minor role for the efficiency of the device, so you will have to take other measures to achieve an increase in efficiency.
  • the publication CN 101 955 239 A discloses a water desalination plant which has a closed condensation vessel embedded in the ground and a closed evaporation vessel which is arranged above the condensation vessel.
  • the evaporation tank consists of thermo-insulating glass and is exposed to solar radiation.
  • the salt water which is at a low level in the evaporation tank, forms steam, which is conducted via a connecting pipe into the condensation tank.
  • a heat exchanger which is cooled with cold water flowing to the evaporation tank cold salt water.
  • the water vapor condenses on the heat exchanger and drips off into the condensation tank. How the water cycle from salt to condensation water is maintained and whether measures for the required cleaning of the system of salt or concentrated salt water are provided, is not disclosed here. Furthermore, no measures are mentioned, which are useful for maintaining the highest possible temperature gradient and thus to achieve a high efficiency of the plant.
  • This consists of a floating in the sea container, which is held with a floating platform on the water surface.
  • the lower part of the container forms a condensation tank with a thermally well conductive wall, which is located for cooling in the deeper water.
  • the upper part of the container forms a thermally insulated evaporation tank, which is closed above the water surface with a transparent hood.
  • the salt water in the evaporation tank is heated by the transparent hood of the sun and forms water vapor.
  • the water vapor is passed through a connecting tube in the cold condensation tank and condenses there.
  • the condensate can be pumped off via a suction line by means of a pump.
  • the salt water in the evaporation tank is exchanged for fresh seawater via electrically actuated valves, which is pumped directly from the sea.
  • the electrical supply of the valves and the pump via a photovoltaic system, which is arranged on the floating platform.
  • a known from WO 2007/054143 A1 desalination plant consists of a flat and thermally insulated evaporation tank low altitude, in which there is a shallow layer of salt water.
  • the evaporation vessel has a solar radiation absorbing top cover which heats the salt water layer.
  • the resulting water vapor is fed via outlet openings to a condensation tank for condensation.
  • salt water is passed through it in countercurrent to the water vapor.
  • the resulting condensation is absorbed in a storage tank connected to the condensation tank.
  • an additional Voricarm servinger may be arranged in which the salt water is already preheated.
  • the Voricarm servinger also on a solar radiation absorbing upper cover. How the water cycle from salt to condensation water is maintained and whether measures for the required cleaning of the system of salt or concentrated salt water are provided, is not disclosed in this document.
  • a water desalination plant which floats on the water surface of a sea. This is in or on a float arranged an evaporation tank, which is closed with a translucent disk.
  • evaporation tank In the evaporation tank is a salt water layer, which is heated and evaporated by einstrahlendes sunlight.
  • the water saturated with water vapor is passed by a fan through a pipe in the bottom of the evaporation vessel down into a condensation vessel.
  • the electrical supply to the fan is provided by a photovoltaic system.
  • the water condenses out of the water vapor-enriched air and drips off into a collector, from which it is pumped by means of a pump into a storage tank located above the water surface.
  • the remaining dry air is returned to the evaporation tank.
  • the dissipation of concentrated after evaporation of concentrated salt water into the sea through a drain pipe, which connects to a bottom opening in the evaporation tank.
  • the derived concentrated salt water simultaneously heats the incoming fresh seawater, which is taken up by an insulated suction pipe surrounding the drain pipe and fed into the evaporation tank.
  • a disadvantage of this desalination plant is in particular that it is not flexibly used locally, that is, it can only be operated floating on a body of water from which the water to be treated is removed.
  • an absorber plate is arranged, which after the Filling the evaporation tank with water to be treated - which may be waste water or seawater - is just below the water surface, so that the water volume of the water layer located above the absorber plate (upper water layer) is small in relation to the size of the water surface of the water layer, which is due to the cross section the evaporation tank is determined.
  • the water volume is heated very quickly by the irradiation of the sun over the water surface and the air volume above it between the water surface and the transparent cover of the evaporation container, which is determined in particular by the distance between the water surface and cover and also preferably small, is fast saturated with water vapor.
  • the evaporation of water from the upper water layer concentrates the salinity or the proportion of foreign matter of the remaining water in the upper water layer, which could lead to their deposition.
  • means are provided to exchange at intervals the water of the upper water layer against water from the existing below the absorber plate lower water layer.
  • a temperature gradient arises in the lower water layer, the water becoming warmer towards the absorber plate, so that the water reaching the upper water layer has a higher temperature than that taken from a body of water with which the evaporation tank was filled.
  • a refilling of the upper water layer which can take place permanently or stepwise, thus takes place with preheated water. Also, if necessary, rinse with preheated water.
  • the at least one condensation container is arranged below the absorber plate near the bottom of the evaporation container.
  • the condensation container is arranged between the at least one water inlet opening and the at least one water outlet opening, that the water along the condensation container has a flow, which accelerates the heat extraction.
  • the extracted heat should be removed as far as possible with the water flowing out again.
  • it inevitably also partially rises and heats the lower water layer increasingly toward the absorber plate.
  • the water treatment device can be operated not only on land and water, but it also particularly advantageously allows the cooling of the at least one condensation tank by water, also flowing water, in an operation on land.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a water treatment device with absorber plate arranged stationarily in the evaporation container, for use with water
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a water treatment device with an absorber plate arranged in the evaporation container in a stationary manner, for use on land,
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of a water treatment device with an absorber plate arranged floating in the evaporation container
  • Fig. 5 shows an advantageous modification of the embodiments to flush the absorber plate
  • Fig. 6 shows an embodiment with a condensation container arranged in the evaporation tank.
  • a water treatment device shown in Fig. 1, basically contains, same genus same devices of the prior art, an evaporation tank 1 and at least one with the evaporation tank 1 via at least one air outlet opening 1.4 directly or indirectly connected condensation tank. 3
  • the evaporation container 1 is closed with a cover 2 that is transparent to sunlight and has at least one water inlet opening 1.1, at least one water outlet opening 1.2 and above a maximum filling area the at least one air outlet opening 1.4 and at least one air inlet opening 1.5.
  • an absorber plate 4 is present in the evaporation tank 1 within the maximum filling area. It is arranged at a first distance a to the cover 2 and at a second distance b to a bottom 1.3 of the evaporation container 1, wherein the first distance a is smaller than the second distance b. Preferably, the first distance a is less than one-tenth of the second distance b.
  • the evaporation container 1 is in use appropriate arrangement to water or land on the at least one water inlet 1.1 with water from a water so filled that within the maximum filling below the absorber plate 4, a lower water layer W u and above the absorber plate 4, an upper water layer W 0 forms with an upper water level h, which is less than the first distance a.
  • the upper water layer W 0 can be achieved either by the fact that the water during filling on the absorber plate 4 increases, which is given if the absorber plate 4 is not arranged close to the evaporation tank 1 or itself has no closed surface.
  • the Be areas above and below the absorber plate 4 connected via at least one controllable second hydraulic pump 6.1.2 which optionally, as will be explained later, outside the operation of the water treatment device advantageously for flushing the absorber plate 4 is used. Which alternative is implemented depends in particular on whether the upper water level h must be set or adjusted by itself during operation of the water treatment device.
  • the water level height of the lower water layer W 0 must be equal to the second distance b
  • the water level height of the lower water layer W u in the case that the upper water layer W 0 is formed by pumped water could be lower as the second distance b, but this has practically no advantages.
  • the said openings of the evaporation tank 1 are dependent on how the evaporation tank 1 with respect to the water from which the water to be treated is removed is arranged according to use, permanently open or temporarily closed, advantageously by means of a controllable passage valve or a controllable first hydraulic pump 6.1.1 or a pneumatic pump 6.2. For this it is crucial that above the absorber plate 4 during operation of the water treatment device a constant upper water level h is maintained.
  • the evaporation tank 1 is then arranged according to use, when the absorber plate 4 is arranged horizontally.
  • the cover 2, which is designed in particular for an evaporation tank 1 with a large cross-section plan is then also preferably arranged horizontally, so that the air gap between the water level of the upper water layer W 0 and the cover 2 over the entire evaporation tank 1 is the same.
  • the cover 2 as well as the bottom 1.3 can be arranged inclined relative to the absorber plate 4.
  • the at least one water inlet opening 1.1 and the at least one water drain opening 1.2 are arranged below the absorber plate 4, so that the water when filling or refilling the evaporation tank 1 in the upper Water layer W 0 rises and / or is pumped from the lower water layer W u in the upper water layer W 0 . That is, the upper water layer W 0 is fed in each case from water of the lower water layer W u .
  • the absorber plate 4 consists of at least two layers, of which an upper layer 4.1, which faces the transparent cover 2, is absorbent for the sunlight and a lower layer 4.2, which faces the bottom 1.3, is heat-insulating.
  • the heat energy absorbed by the upper layer 4.1 can thus be released only into the upper water layer W 0 , so that only the upper water layer W 0 is heated by the irradiation of the sunlight.
  • the absorber plate 4 can be arranged fixed or variable in height in the evaporation tank 1.
  • the absorber plate 4 If the absorber plate 4 is fixedly connected to the evaporation tank 1, it has one of a fill level c of the actual filling within the maximum filling area independent and thus temporally constant second distance b to the bottom 1.3, which may, however, be locally different if, as later will be explained, the bottom is arranged 1.3 to the absorber plate 4 inclined.
  • the maximum filling area is limited by the at least one air outlet opening 1.4 or the at least one air inlet opening 1.5, depending on which of the two openings is formed closer to the absorber plate 4.
  • the means for securing the constant upper water level h as shown in Fig. 2 for a first embodiment, at least a float 5, in which the evaporation tank 1 is embedded.
  • the evaporation tank 1 and the floating body 5 are dimensioned so that the absorber plate 4 is positioned below the water level with a distance equal to the upper water level h and the at least one water inlet port 1.1 represents an open connection with the water.
  • the condensation tank 3 is arranged below the float 5 here.
  • the condensation tank 3 can swim at a fixed distance to the evaporation tank 1 connected to this under him or even rest on the bottom of the water and be connected via flexible lines (not shown in the figures) with the evaporation tank 1, which is a change in distance between the Evaporation tank 1 and the condensation tank 3, z. B. compensate as a result of swell.
  • the condensation tank 3 and the air space in the evaporation tank 1 is, as known from the prior art, a pneumatic pump 6.2 to the water vapor-enriched air to the condensation tank 3 or, as shown in FIG to direct the dry air back to the evaporation tank 1.
  • the pneumatic pump 6.2 in the connecting line from the evaporation tank 1 away is advantageously in the evaporation tank 1, a temperature sensor or a humidity sensor present, the humidity or the temperature of the air in the Evaporating container 1 measures and supplies the measured values of the control unit 14, which then controls the pneumatic pump 6.2 depending on the moisture content or the temperature of the air.
  • a third hydraulic pump 6.1.3 is advantageously present, with which the condensate is pumped into a reservoir or to a removal point, as shown in FIG.
  • the at least one water inlet port 1.1 is closed via a dependent of the upper water level h dependent valve, so that the evaporation tank 1 is not permanently with the Water is connected and therefore the upper water level h does not permanently level.
  • a water level sensor 13 for detecting the upper water level height h must be present, which is connected to the valve via a control unit 14.
  • the following embodiments differ to the aforementioned essentially in that the absorber plate 4 is arranged floating in the evaporation tank 1.
  • FIG. 1 A fourth advantageous embodiment of a water treatment device according to the invention is shown in FIG.
  • a floating device 7 is present, to which the absorber plate 4 is attached, so that the absorber plate 4 in the particular Land arranged evaporation tank 1 floats, so that the upper water layer W 0 has the water level h.
  • the upper water level h remains constant, even with the evaporation tank 1 closed, despite evaporation, since the floating device 7 ensures that the absorber plate 4 is kept under the water surface at a constant distance.
  • the cover 2 is also connected to the floating device 7, as shown in Fig. 4, or another floating device, so that the absorber plate 4 and the cover 2 always have a constant distance from each other.
  • Both the absorber plate 4 nor the cover 2 must be here in one piece or in other embodiments. Both the absorber plate 4 and the cover 2 may be composed of a plurality of individual elements which directly or indirectly connected to one another form the absorber plate 4 and the cover 2.
  • the first hydraulic pump 6.1.1 via which the water inlet port 1.1 communicates with the body of water, timed switched by the control unit 14 to refill the evaporation vessel 1 intermittently.
  • a permanent refilling is also possible during the irradiation of sunlight, in which case advantageously the pumping power is regulated as a function of the filling level c or the radiation intensity of the sun. Since the filling level c is reduced by the evaporation, but not the sensitive upper water level height h, a time control is sufficient to ensure that the lower water layer W u does not fall below a minimum height.
  • the dry air from the condensation tank 3 is not passed back into the evaporation tank 1 in this embodiment, but discharged into the environment and fresh air from the environment is sucked into the evaporation tank 1.
  • This can be of advantage if the ambient air is warmer than the dry air derived from the condensation tank 3.
  • the condensate is pumped here into a container from which it can be removed as if from a well.
  • different advantageous embodiments of the water treatment device have been described, which make it possible to keep the upper water level h during operation despite the evaporation constant in order to evaporate always a constant amount of water at an assumed constant solar radiation.
  • At least one condensation tank 3 is arranged, how and with what it is cooled, how and where the condensate formed is transported, is irrelevant and may correspond to any embodiments according to the prior art.
  • each of the aforementioned embodiments can be extended to the effect that the absorber plate 4 can be rinsed from time to time.
  • Fig. 5 the essential features for this purpose are shown in one embodiment.
  • first passage 8 Shown is a first passage 8 with an adjacent to the periphery of the absorber plate 4 arranged first passage opening 8.1 in a wall of the evaporation tank 1. It is located immediately above the absorber plate 4 and thus adjacent to the edge of the absorber plate 4.
  • the first passage 8 opens below the absorber plate 4 back into the wall of the evaporation vessel 1, so that water of the lower water layer W u either rises in the upper water layer W 0 at the edge of the absorber plate 4 or, as shown, by a second passage 8 arranged in the first Hydraulic pump 6.1.2 is pumped, which is advantageous to produce a stronger flow on the absorber plate 4.
  • the embodiment shown in Fig. 5 is applicable to the aforementioned embodiments, in which the absorber plate 4 is arranged stationarily in the evaporation tank 1.
  • the first passage 8 can also lead through the absorber plate 4, wherein the first passage opening 8.1 is here formed adjacent to the wall.
  • This embodiment not shown in the figures, can be advantageously combined with a stationary, but in particular with a variable in height absorber plate 4.
  • a second passage 9 with a second passage opening 9.1, which is arranged opposite the first passage opening 8.1.
  • a suction pump 1 1 is arranged, with the water is sucked out of the upper water layer W 0 and returned to the lower water layer W u .
  • the second passage 9, as shown, may be passed through the wall of the evaporation tank 1 or alternatively also through the absorber plate 4.
  • a first and a second passage 8, 9 correspondingly a plurality of first and second passages 8, 9 may be present.
  • the water treatment device has a sensor for detecting the salt content of saline water or the content of impurities in the case of the treatment of wastewater to detect the relevant content in the upper water layer W 0 , so depending on the height of the second hydraulic pump 6.1 .2 and the suction pump 1 1 can be controlled.
  • the upper water layer W 0 can then be pumped off before the content rises to the extent that deposits arise or they affect the absorption capacity of the absorber plate 4 noticeably.
  • a vibration device is additionally provided, which is connected to the absorber plate 4 in order to avoid deposits on the absorber plate 4 by vibration or to release them (not shown in the figures).
  • the at least one condensation tank 3 is arranged in the lower half of the lower water layer W u near the bottom 1.3 in the evaporation tank 1.
  • the arrangement of the condensation tank 3 in the evaporation tank 1 can be transferred to all other embodiments.
  • the absorber plate 4 and the bottom 1.3 form an acute angle with each other, whereby the bottom 1.3 is inclined in a use-appropriate arrangement of the evaporation tank 1 on land or in a body of water in any case with respect to the absorber plate 4, which is oriented horizontally, so that a Flow along the bottom 1.3 in its direction of inclination between the at least one water inlet opening 1.1, which is advantageously in the height of the condensation tank 3 or close below it, and the at least one water drain opening 1.2, which, adjacent to the bottom 1.3, at the lowest point of the evaporation tank 1 is arranged arises.
  • the heat energy withdrawn by convection heated by the heated air condensation tank 3 instead of only via heat conduction when cooling in a standing water or in the soil, resulting in a faster cooling and thus formation of the condensate.
  • the heat removed from the condensation container 3 on the surface facing the absorber plate 4 contributes at least partially to a temperature gradient of the lower water layer W u increasing in the direction of the absorber plate 4, so that the water rising into the upper water layer W 0 has a higher temperature than the one above at least one water inlet opening 1.1 in the evaporation tank 1 introduced water of the water.
  • the condensate can be passed from the condensation tank 3 in an open or closed collection container or even distributed over a distribution system in the ground.
  • the condensation tank 3 When the condensation tank 3 is arranged below the earth's surface, the condensation tank 3 can also immediately form a distribution system. That is, the condensation tank 3 can be made flat and branched over a large area, so that it has a surface as large as possible to its volume. The larger the surface area in relation to the volume, the faster the heat can be transported away by heat conduction in the soil at the same temperature difference between the condensation tank 3 and soil. With a correspondingly large surface, cooling in the ground alone may be sufficient to recover the condensate from the hot air enriched with water vapor.
  • the soil can be irrigated in its interior, which allows a much more efficient irrigation of plants than via an irrigation over the Earth's surface.

Abstract

The invention relates to a water processing device having an atomizing container (1) which is closed with a cover (2) that is transparent to sunlight, and which is connected to a condensation container (3) in which the air heated in the atomizing container (1) and enriched with water vapor condenses. In the atomizing container (1) there is, within a maximum filling range, an absorber plate (4) which is arranged at a first distance (a) relative to the cover (2) and at a second distance (b) relative to a bottom (1.3) of the atomizing container (1), the first distance (a) being smaller than the second distance (b). The absorber plate (4) consists of at least two layers, of which an upper layer (4.1), facing the transparent cover (2), absorbs sunlight, and a lower layer (4.2), facing the bottom (1.3), is thermally insulating, so that the incident sunlight directly heats only the upper water layer (WO).

Description

Wasseraufbereitungsvorrichtung  Water treatment device
Die Erfindung betrifft eine Wasseraufbereitungsvorrichtung, mit der insbesondere Meerwasser kondensiert und ein dadurch gebildetes Kondensat als Nutz- oder Trinkwasser gewonnen werden kann. The invention relates to a water treatment device with which in particular seawater condenses and a condensate formed thereby can be obtained as useful or drinking water.
Die Versorgung der Landwirtschaft mit Süßwasser stellt in immer mehr Teilen der Erde ein immer größer werdendes Problem dar. Durch den Klimawandel gelangt immer weniger Wasser in Form von Schnee und Eis auf die Berge, so dass der Anteil an Oberflächenwasser kontinuierlich sinkt. Es gilt als anerkannt, dass in Zukunft dieses Problem nur durch die Nutzung des Meerwassers nachhaltig gelöst werden kann. Selbst mit den besten aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist der hierfür erforderliche Energieaufwand sehr hoch, so dass diese durch viele Länder aus Kostengründen nicht nachhaltig genutzt werden können. Supplying agriculture with freshwater is becoming an ever increasing problem in more parts of the world. As a result of climate change, less and less water in the form of snow and ice is reaching the mountains, so that the proportion of surface water is continuously decreasing. It is acknowledged that in the future this problem can only be solved sustainably through the use of seawater. Even with the best known from the prior art methods and devices, the energy required for this is very high, so that they can not be used sustainably by many countries for cost reasons.
Ein großer Teil der bekannten Vorrichtungen nutzt für die Erwärmung des Meerwassers Solarenergie, die entweder über Solarpanels in elektrische Energie gewandelt wird, um damit eine elektrische Heizung zu betreiben, oder das Meerwasser unmittelbar erwärmt. Bei direkter Erwärmung mit Solarenergie ist die Größe der Wasseroberfläche, über die die Solarenergie in das Wasser eingetragen wird, im Verhältnis zum Volumen des zu erwärmenden Wassers für die Effizienz der Vorrichtung bestimmend. Gegenüber Vorrichtungen mit einer elektrischen Beheizung des Wassers, bei dem dieses Verhältnis eine untergeordnete Rolle für die Effizienz der Vorrichtung spielt, wird man also andere Maßnahmen treffen müssen, um eine Effizienzsteigerung zu erreichen. A large part of the known devices uses for the heating of sea water solar energy, which is converted either via solar panels into electrical energy in order to operate an electric heater, or directly heated seawater. When heated directly with solar energy, the size of the water surface, via which the solar energy is introduced into the water, in relation to the volume of the water to be heated for the efficiency of the device determining. Compared to devices with an electric heating of the water, in which this ratio plays a minor role for the efficiency of the device, so you will have to take other measures to achieve an increase in efficiency.
Als Stand der Technik werden daher hier nur solche Vorrichtungen von einem Fachmann betrachtet werden, bei denen die Erwärmung des Wassers unmittelbar durch den Eintrag von Solarenergie erfolgt, was heißt, dass die Wasseroberfläche durch die Sonne bestrahlt wird. As a prior art, therefore, only those devices will be considered here by a person skilled in the art, in which the heating of the water takes place directly by the input of solar energy, which means that the water surface is irradiated by the sun.
Aus der Offenlegungsschrift CN 101 955 239 A ist eine Wasserentsalzungsanlage bekannt, die einen ins Erdreich eingelassenen geschlossenen Kondensationsbehälter und einen geschlossenen Verdunstungsbehälter aufweist, der über dem Kondensationsbehälter angeordnet ist. Der Verdampfungsbehälter besteht aus thermoisolierendem Glas und ist der Sonnenstrahlung ausgesetzt. Das sich mit einem geringen Füllstand im Verdampfungsbehälter befindende Salzwasser bildet Wasserdampf, der über ein Verbindungsrohr in den Kondensationsbehälter geleitet wird. Im Kondensationsbehälter befindet sich ein Wärmetauscher, der mit zum Verdampfungsbehälter fließendem kalten Salzwasser gekühlt wird. Am Wärmetauscher kondensiert der Wasserdampf und tropft in den Kondensationsbehälter ab. Wie der Wasserkreislauf vom Salz- zum Kondenswasser aufrecht erhalten wird und ob Maßnahmen zur erforderlichen Reinigung der Anlage von Salz bzw. aufkonzentriertem Salzwasser vorgesehen sind, ist hier nicht offenbart. Weiterhin werden keine Maßnahmen erwähnt, die zur Aufrechterhaltung eines möglichst hohen Temperaturgradienten und damit zur Erreichung einer hohen Effektivität der Anlage dienlich sind. The publication CN 101 955 239 A discloses a water desalination plant which has a closed condensation vessel embedded in the ground and a closed evaporation vessel which is arranged above the condensation vessel. The evaporation tank consists of thermo-insulating glass and is exposed to solar radiation. The salt water, which is at a low level in the evaporation tank, forms steam, which is conducted via a connecting pipe into the condensation tank. In the condensation tank is a heat exchanger, which is cooled with cold water flowing to the evaporation tank cold salt water. The water vapor condenses on the heat exchanger and drips off into the condensation tank. How the water cycle from salt to condensation water is maintained and whether measures for the required cleaning of the system of salt or concentrated salt water are provided, is not disclosed here. Furthermore, no measures are mentioned, which are useful for maintaining the highest possible temperature gradient and thus to achieve a high efficiency of the plant.
Eine Studie zur Funktions- und Wirkungsweise einer Wasserentsalzungsanlage gemäß der vorgenannten CN 101 955 239 A ergab, bezogen auf Verhältnisse in Dubai, dass bei einer Temperaturdifferenz von 70 Grad Celsius ein maximal möglicher Ertrag von ca. 8 I pro qm und Tag zu erwarten sind. Hierfür wurde angenommen, dass sich im Verdampfungsbehälter das Wasser an der Wasseroberfläche auf 80 Grad Celsius erhitzt und die feuchte Luft später in Kondensationsbehälter auf 10 Grad Celsius heruntergekühlt wird. Obwohl die Temperaturen im Boden in mehreren Metern Tiefe deutlich geringer sind als die Außentemperaturen, kann diese Temperaturdifferenz nicht erreicht und darüber hinaus auch nicht gehalten werden, da sich der Kondensationsbehälter aufgrund der schlechten Wärmeleitung im Boden mit der Zeit aufwärmt. Flinzu kommt folgender weiterer Nachteil. Um zum Beispiel ein Land wie Jordanien vollständig mit Trinkwasser zu versorgen, werden ca. 500 Mio. Liter Trinkwasser benötigt. Dafür bräuchte man wegen der zuvor beschriebenen maximal möglichen Ausbeute von 8 I pro qm und Tag eine Fläche von 62,5 km2 oder eine Fläche von ca. 7,9 km x 7,9 km. Wenn man die Investitionskosten für eine Anlage dieser Art kalkuliert, übersteigt das selbst unter Ansatz einer sehr langen Amortisationszeit die derzeitig erreichbaren Kosten für die Trinkwassergewinnung mit herkömmlichen Methoden. Der größte Nachteil besteht jedoch darin, dass keine technischen Mittel vorgesehen sind, um die Anlage zu reinigen. Eine hohe Wirtschaftlichkeit der Anlage setzt voraus, dass das Problem der Reinigung möglichst wartungsarm gelöst wird. Die Offenlegungsschrift CN 108 358 266 A offenbart eine schwimmende Wasserentsalzungseinheit. Diese besteht aus einem im Meer treibenden Behälter, der mit einer schwimmenden Plattform an der Wasseroberfläche gehalten wird. Der untere Teil des Behälters bildet einen Kondensationstank mit einer thermisch gut leitenden Wand, der sich zur Kühlung im tieferen Wasser befindet. Der obere Teil des Behälters bildet einen thermisch isolierten Verdampfungstank, der oberhalb der Wasseroberfläche mit einer transparenten Haube verschlossen ist. Das im Verdampfungstank befindliche Salzwasser wird durch die transparente Haube von der Sonne erwärmt und bildet Wasserdampf. Der Wasserdampf wird über eine Verbindungsröhre in den kalten Kondensationstank geleitet und kondensiert dort. Das Kondenswasser kann mittels einer Pumpe über eine Saugleitung abgepumpt werden. In Intervallen wird das Salzwasser im Verdampfungstank über elektrisch betätigte Ventile gegen frisches Meerwasser ausgetauscht, was direkt aus dem Meer gefördert wird. Die elektrische Versorgung der Ventile und der Pumpe erfolgt über eine Photovoltaic-Anlage, die auf der schwimmenden Plattform angeordnet ist. A study on the function and mode of action of a water desalination plant according to the aforementioned CN 101 955 239 A revealed, based on conditions in Dubai, that at a temperature difference of 70 degrees Celsius a maximum possible yield of about 8 I per square meter and day are to be expected. For this it was assumed that the water in the evaporation tank heats up to 80 degrees Celsius at the water surface and the moist air is later cooled down to 10 degrees Celsius in condensation tanks. Although the temperatures in the ground at several meters depth are significantly lower than the outside temperatures, this temperature difference can not be achieved and also can not be maintained because the condensation tank warms up over time due to poor heat conduction in the soil. Flinzu comes another disadvantage. For example, to supply a country like Jordan with drinking water, about 500 million liters of drinking water are needed. Because of the previously described maximum possible yield of 8 l per square meter per day, this would require an area of 62.5 km 2 or an area of approximately 7.9 km x 7.9 km. If one calculates the investment costs for a plant of this type, this exceeds even the current achievable costs for the production of drinking water using traditional methods, even taking a very long payback period. The biggest disadvantage, however, is that no technical means are provided to clean the system. A high efficiency of the system requires that the problem of cleaning is achieved as low maintenance as possible. The published patent application CN 108 358 266 A discloses a floating water desalination unit. This consists of a floating in the sea container, which is held with a floating platform on the water surface. The lower part of the container forms a condensation tank with a thermally well conductive wall, which is located for cooling in the deeper water. The upper part of the container forms a thermally insulated evaporation tank, which is closed above the water surface with a transparent hood. The salt water in the evaporation tank is heated by the transparent hood of the sun and forms water vapor. The water vapor is passed through a connecting tube in the cold condensation tank and condenses there. The condensate can be pumped off via a suction line by means of a pump. At intervals, the salt water in the evaporation tank is exchanged for fresh seawater via electrically actuated valves, which is pumped directly from the sea. The electrical supply of the valves and the pump via a photovoltaic system, which is arranged on the floating platform.
Eine aus der WO 2007/054143 A1 bekannte Wasserentsalzungsanlage besteht aus einem flächigen und thermisch isolierten Verdampfungsbehälter geringer Höhe, in dem sich eine flache Schicht von Salzwasser befindet. Der Verdampfungsbehälter weist eine Sonnenstrahlung absorbierende obere Abdeckung auf, mit der die Salzwasserschicht erhitzt wird. Der dabei entstehende Wasserdampf wird über Auslassöffnungen einem Kondensationsbehälter zur Kondensation zugeführt. Zum Kühlen des Kondensationsbehälters wird Salzwasser im Gegenstrom zum Wasserdampf durch diesen hindurchgeleitet. Das sich dabei bildende Kondenswasser wird in einem mit dem Kondensationsbehälter verbundenen Speicherbehälter aufgenommen. In der Zuleitung des Salzwassers zum Verdampfungsbehälter kann ein zusätzlicher Vorwärmbehälter angeordnet sein, in dem das Salzwasser bereits vorgewärmt wird. Dazu weist der Vorwärmbehälter ebenfalls eine Sonnenstrahlung absorbierende obere Abdeckung auf. Wie der Wasserkreislauf vom Salz- zum Kondenswasser aufrecht erhalten wird und ob Maßnahmen zur erforderlichen Reinigung der Anlage von Salz oder aufkonzentriertem Salzwasser vorgesehen sind, wird in dieser Schrift nicht offenbart. A known from WO 2007/054143 A1 desalination plant consists of a flat and thermally insulated evaporation tank low altitude, in which there is a shallow layer of salt water. The evaporation vessel has a solar radiation absorbing top cover which heats the salt water layer. The resulting water vapor is fed via outlet openings to a condensation tank for condensation. To cool the condensation tank, salt water is passed through it in countercurrent to the water vapor. The resulting condensation is absorbed in a storage tank connected to the condensation tank. In the supply of salt water to the evaporation tank, an additional Vorwärmbehälter may be arranged in which the salt water is already preheated. For this purpose, the Vorwärmbehälter also on a solar radiation absorbing upper cover. How the water cycle from salt to condensation water is maintained and whether measures for the required cleaning of the system of salt or concentrated salt water are provided, is not disclosed in this document.
Aus der Offenlegungsschrift DE 196 21 042 A1 ist eine Wasserentsalzungsanlage bekannt, die auf der Wasseroberfläche eines Meeres schwimmt. Dazu ist in oder auf einem Schwimmkörper ein Verdampfungsbehälter angeordnet, der mit einer lichtdurchlässigen Scheibe verschlossen ist. Im Verdampfungsbehälter befindet sich eine Salzwasserschicht, die durch einstrahlendes Sonnenlicht erwärmt und verdampft wird. Die mit Wasserdampf gesättigte Luft wird mittels Ventilator durch ein Rohr im Boden des Verdampfungsbehälters nach unten in einen Kondensationsbehälter geleitet. Die elektrische Versorgung des Ventilators erfolgt mit einer Photovoltaic-Anlage. In dem vom Meer umgebenen und gekühlten Kondensationsbehälter kondensiert das Wasser aus der mit Wasserdampf angereicherten Luft und tropft in einen Sammler ab, aus dem es mittels einer Pumpe in einen über der Wasseroberfläche befindlichen Speicherbehälter gepumpt wird. Die verbleibende trockene Luft wird in den Verdampfungsbehälter zurückgeführt. Das Ableiten von nach dem Verdunsten aufkonzentriertem Salzwasser ins Meer erfolgt durch ein Abflussrohr, das sich an eine Bodenöffnung im Verdampfungsbehälter anschließt. Das abgeleitete aufkonzentrierte Salzwasser erwärmt gleichzeitig das zufließende frische Meerwasser, das durch ein das Abflussrohr umgebendes, isoliertes Ansaugrohr aufgenommen und in den Verdampfungsbehälter geführt wird. Durch das Absinken des aufkonzentrierten Salzwassers und das Aufsteigen des zu erwärmenden zufließenden Meerwassers soll sich ein Kreislauf durch den Verdampfungsbehälter einstellen, wobei der Füllstand im Verdampfungsbehälter durch die Eintauchtiefe der Wasserentsalzungsanlage in das Meer eingestellt wird. From the published patent application DE 196 21 042 A1 a water desalination plant is known, which floats on the water surface of a sea. This is in or on a float arranged an evaporation tank, which is closed with a translucent disk. In the evaporation tank is a salt water layer, which is heated and evaporated by einstrahlendes sunlight. The water saturated with water vapor is passed by a fan through a pipe in the bottom of the evaporation vessel down into a condensation vessel. The electrical supply to the fan is provided by a photovoltaic system. In the condensation vessel surrounded and cooled by the sea, the water condenses out of the water vapor-enriched air and drips off into a collector, from which it is pumped by means of a pump into a storage tank located above the water surface. The remaining dry air is returned to the evaporation tank. The dissipation of concentrated after evaporation of concentrated salt water into the sea through a drain pipe, which connects to a bottom opening in the evaporation tank. The derived concentrated salt water simultaneously heats the incoming fresh seawater, which is taken up by an insulated suction pipe surrounding the drain pipe and fed into the evaporation tank. Due to the sinking of the concentrated salt water and the rising of the incoming seawater to be heated, a cycle should be established through the evaporation tank, wherein the level in the evaporation tank is adjusted by the depth of immersion of the water desalination plant in the sea.
Nachteilig an dieser Wasserentsalzungsanlage ist insbesondere, dass sie lokal nicht flexibel einsetzbar ist, das heißt sie kann nur schwimmend auf einem Gewässer betrieben werden, von dem auch das aufzubereitende Wasser entnommen wird. A disadvantage of this desalination plant is in particular that it is not flexibly used locally, that is, it can only be operated floating on a body of water from which the water to be treated is removed.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine flexibel einsetzbare Wasseraufbereitungs vorrichtung zu schaffen, die sowohl zu Wasser als auch zu Land betreibbar ist. It is the object of the invention to provide a flexible water treatment device that can be operated both on water and on land.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst. This object is achieved with the features of the main claim 1.
Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen 2-12 angegeben. Advantageous embodiments are given in the dependent claims 2-12.
Es ist erfindungswesentlich, dass in dem Verdunstungsbehälter der Wasseraufbereitungsvorrichtung eine Absorberplatte angeordnet ist, die nach der Befüllung des Verdunstungsbehälters mit aufzubereitendem Wasser - das kann Abwasser oder Meerwasser sein - nur knapp unterhalb der Wasseroberfläche liegt, sodass das Wasservolumen der sich oberhalb der Absorberplatte befindenden Wasserschicht (obere Wasserschicht) klein ist im Verhältnis zur Größe der Wasseroberfläche der Wasserschicht, die durch den Querschnitt des Verdunstungsbehälters bestimmt ist. Damit wird das Wasservolumen durch die Einstrahlung der Sonne über die Wasseroberfläche sehr schnell erhitzt und das sich darüber befindende Luftvolumen zwischen der Wasseroberfläche und der transparenten Abdeckung des Verdunstungsbehälters, das insbesondere durch den Abstand zwischen Wasseroberfläche und Abdeckung bestimmt ist und ebenfalls bevorzugt klein ist, wird schnell mit Wasserdampf gesättigt. Durch die Verdunstung von Wassers der oberen Wasserschicht konzentriert sich der Salzgehalt bzw. der Anteil der Fremdstoffe des verbleibenden Wasser in der oberen Wasserschicht auf, was zu deren Ablagerung führen könnte. Vorteilhaft sind zum Abtransport des aufkonzentrierten Wassers und eventueller Ablagerungen (Spülen) Mittel vorhanden, um in zeitlichen Abständen das Wasser der oberen Wasserschicht gegen Wasser aus der unterhalb der Absorberplatte vorhandenen unteren Wasserschicht auszutauschen. Durch diesen Austausch und eine nicht vollständig vermeidbare Wärmeleitung zwischen der oberen und der unteren Wasserschicht bei Dauerbetrieb entsteht in der unteren Wasserschicht ein Temperaturgradient, wobei das Wasser zur Absorberplatte hin wärmer wird, sodass das neu in die obere Wasserschicht gelangende Wasser eine höhere Temperatur aufweist als das aus einem Gewässer entnommene, mit dem der Verdunstungsbehälter befüllt wurde. Ein Nachfüllen der oberen Wasserschicht, was permanent oder schrittweise erfolgen kann, erfolgt so mit vorgewärmtem Wasser. Auch erfolgt gegebenenfalls ein Spülen mit vorgewärmtem Wasser. It is essential to the invention that in the evaporation tank of the water treatment device, an absorber plate is arranged, which after the Filling the evaporation tank with water to be treated - which may be waste water or seawater - is just below the water surface, so that the water volume of the water layer located above the absorber plate (upper water layer) is small in relation to the size of the water surface of the water layer, which is due to the cross section the evaporation tank is determined. Thus, the water volume is heated very quickly by the irradiation of the sun over the water surface and the air volume above it between the water surface and the transparent cover of the evaporation container, which is determined in particular by the distance between the water surface and cover and also preferably small, is fast saturated with water vapor. The evaporation of water from the upper water layer concentrates the salinity or the proportion of foreign matter of the remaining water in the upper water layer, which could lead to their deposition. Advantageously, for the removal of the concentrated water and any deposits (rinsing) means are provided to exchange at intervals the water of the upper water layer against water from the existing below the absorber plate lower water layer. Through this exchange and an incompletely avoidable heat conduction between the upper and lower water layer during continuous operation, a temperature gradient arises in the lower water layer, the water becoming warmer towards the absorber plate, so that the water reaching the upper water layer has a higher temperature than that taken from a body of water with which the evaporation tank was filled. A refilling of the upper water layer, which can take place permanently or stepwise, thus takes place with preheated water. Also, if necessary, rinse with preheated water.
In einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Wasseraufbereitungs vorrichtung ist unterhalb der Absorberplatte nahe dem Boden des Verdunstungsbehälters der mindestens eine Kondensationsbehälter angeordnet. Für eine hohe Effizienz soll er möglichst gut gekühlt werden, weshalb das Wasser zum Befüllen des Verdunstungsbehälters aus großer Tiefe des Gewässers geholt wird. Vorteilhaft ist der Kondensationsbehälter zwischen der wenigstens einen Wasserzulauföffnung und der wenigstens einen Wasserablauföffnung so angeordnet, dass das Wasser entlang des Kondensationsbehälters eine Strömung aufweist, was den Wärmeentzug beschleunigt. Die entzogene Wärme soll weitestgehend mit dem wieder ausströmenden Wasser abtransportiert werden. Sie steigt jedoch unvermeidbar auch teilweise auf und erwärmt die untere Wasserschicht zunehmend zur Absorberplatte hin. In an advantageous embodiment of the water treatment device according to the invention, the at least one condensation container is arranged below the absorber plate near the bottom of the evaporation container. For a high efficiency, it should be cooled as well as possible, which is why the water is brought to fill the evaporation tank from a great depth of the water. Advantageously, the condensation container is arranged between the at least one water inlet opening and the at least one water outlet opening, that the water along the condensation container has a flow, which accelerates the heat extraction. The extracted heat should be removed as far as possible with the water flowing out again. However, it inevitably also partially rises and heats the lower water layer increasingly toward the absorber plate.
Der zwar unerwünschte, aber nicht 100% vermeidbare Verlust an Strahlungsenergie zur Aufheizung der oberen Wasserschicht, durch Wärmeleitung in die untere Wasserschicht, sowie ein Teil der dem Kondensationsbehälter entzogenen Wärmeenergie werden passiv genutzt, um das Wasser, welches die obere Wasserschicht auffüllt oder ersetzt, vorzuwärmen. The undesirable, but not 100% avoidable loss of radiant energy for heating the upper water layer, by heat conduction into the lower water layer, as well as a part of the heat energy withdrawn from the condensation container are passively used to preheat the water that fills or replaces the upper water layer ,
Die Wasseraufbereitungsvorrichtung kann nicht nur zu Wasser und zu Land betrieben werden, sondern sie ermöglicht besonders vorteilhaft auch die Kühlung des wenigstens einen Kondensationsbehälters durch Wasser, auch strömendes Wasser, bei einem Betrieb zu Lande. The water treatment device can be operated not only on land and water, but it also particularly advantageously allows the cooling of the at least one condensation tank by water, also flowing water, in an operation on land.
Die Erfindung soll nachfolgend durch Ausführungsbeispiele anhand von Zeichnungen näher beschrieben werden. Hierzu zeigen: The invention will be described in more detail by embodiments with reference to drawings. Show:
Fig. 1 eine Wasseraufbereitungsvorrichtung mit ihren wesentlichen Merkmalen, 1 shows a water treatment device with its essential features,
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Wasseraufbereitungsvorrichtung mit ortsfest in dem Verdunstungsbehälter angeordneter Absorberplatte, zur Verwendung zu Wasser, 2 shows a first embodiment of a water treatment device with absorber plate arranged stationarily in the evaporation container, for use with water,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Wasseraufbereitungsvorrichtung mit ortsfest in dem Verdunstungsbehälter angeordneter Absorberplatte, zur Verwendung zu Land, 3 shows a second embodiment of a water treatment device with an absorber plate arranged in the evaporation container in a stationary manner, for use on land,
Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Wasseraufbereitungsvorrichtung mit schwimmend in dem Verdunstungsbehälter angeordneter Absorberplatte, 4 shows a fourth embodiment of a water treatment device with an absorber plate arranged floating in the evaporation container,
Fig. 5 eine vorteilhafte Modifikation der Ausführungsbeispiele, um die Absorberplatte zu spülen, und Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel mit einem im Verdunstungsbehälter angeordneten Kondensationsbehälter. Fig. 5 shows an advantageous modification of the embodiments to flush the absorber plate, and Fig. 6 shows an embodiment with a condensation container arranged in the evaporation tank.
Eine erfindungsgemäße Wasseraufbereitungsvorrichtung, dargestellt in Fig. 1 , enthält grundsätzlich, gleich gattungsgleichen Vorrichtungen des Standes der Technik, einen Verdunstungsbehälter 1 sowie mindestens einen mit dem Verdunstungsbehälter 1 über mindestens eine Luftaustrittsöffnung 1.4 mittelbar oder unmittelbar verbundenen Kondensationsbehälter 3. A water treatment device according to the invention, shown in Fig. 1, basically contains, same genus same devices of the prior art, an evaporation tank 1 and at least one with the evaporation tank 1 via at least one air outlet opening 1.4 directly or indirectly connected condensation tank. 3
Der Verdampfungsbehälter 1 ist mit einer für Sonnenlicht transparenten Abdeckung 2 verschlossen und weist wenigstens eine Wasserzulauföffnung 1.1 , wenigstens eine Wasserablauföffnung 1.2 und oberhalb eines maximalen Befüllungsbereiches die wenigstens eine Luftaustrittsöffnung 1.4 und wenigstens eine Lufteintrittsöffnung 1.5 auf. The evaporation container 1 is closed with a cover 2 that is transparent to sunlight and has at least one water inlet opening 1.1, at least one water outlet opening 1.2 and above a maximum filling area the at least one air outlet opening 1.4 and at least one air inlet opening 1.5.
Im Unterschied zu gattungsgleichen Vorrichtungen des Standes der Technik ist in dem Verdunstungsbehälter 1 innerhalb des maximalen Befüllungsbereiches eine Absorberplatte 4 vorhanden. Sie ist in einem ersten Abstand a zu der Abdeckung 2 und in einem zweiten Abstand b zu einem Boden 1.3 des Verdunstungsbehälters 1 angeordnet, wobei der erste Abstand a kleiner als der zweite Abstand b ist. Bevorzugt ist der erste Abstand a kleiner als ein Zehntel des zweiten Abstandes b. Der Verdunstungsbehälter 1 ist bei verwendungsgerechter Anordnung zu Wasser oder zu Land über die wenigstens eine Wasserzulauföffnung 1.1 mit Wasser aus einem Gewässer so befüllbar, dass sich innerhalb des maximalen Befüllungsbereiches unterhalb der Absorberplatte 4 eine untere Wasserschicht Wu und oberhalb der Absorberplatte 4 eine obere Wasserschicht W0 mit einer oberen Wasserstandshöhe h ausbildet, die geringer als der erste Abstand a ist. In contrast to generic devices of the prior art, an absorber plate 4 is present in the evaporation tank 1 within the maximum filling area. It is arranged at a first distance a to the cover 2 and at a second distance b to a bottom 1.3 of the evaporation container 1, wherein the first distance a is smaller than the second distance b. Preferably, the first distance a is less than one-tenth of the second distance b. The evaporation container 1 is in use appropriate arrangement to water or land on the at least one water inlet 1.1 with water from a water so filled that within the maximum filling below the absorber plate 4, a lower water layer W u and above the absorber plate 4, an upper water layer W 0 forms with an upper water level h, which is less than the first distance a.
Dass sich bei der Befüllung des Verdunstungsbehälters 1 die obere Wasserschicht W0 ausgebildet kann, wird entweder dadurch erreicht werden, dass das Wasser beim Befüllen über die Absorberplatte 4 steigt, was gegeben ist, wenn die Absorberplatte 4 nicht dicht gegenüber dem Verdunstungsbehälter 1 angeordnet ist oder selbst keine geschlossene Oberfläche aufweist. Alternativ oder zusätzlich können, bei nicht dicht oder dicht gegenüber dem Verdunstungsbehälter 1 angeordneter Absorberplatte 4, die Bereiche oberhalb und unterhalb der Absorberplatte 4 über mindestens eine ansteuerbare zweite Hydraulikpumpe 6.1.2 verbunden sein, die gegebenenfalls, wie später erläutert wird, außerhalb des Betriebes der Wasseraufbereitungsvorrichtung vorteilhaft zur Spülung der Absorberplatte 4 Verwendung findet. Welche Alternative umgesetzt wird, hängt insbesondere davon ab, ob sich im Betrieb der Wasseraufbereitungsvorrichtung die obere Wasserstandshöhe h von selbst einstellt oder eingestellt werden muss. The fact that when filling the evaporation tank 1, the upper water layer W 0 can be achieved either by the fact that the water during filling on the absorber plate 4 increases, which is given if the absorber plate 4 is not arranged close to the evaporation tank 1 or itself has no closed surface. Alternatively or additionally, in the case of an absorber plate 4 which is not tightly or tightly arranged opposite the evaporation container 1, the Be areas above and below the absorber plate 4 connected via at least one controllable second hydraulic pump 6.1.2, which optionally, as will be explained later, outside the operation of the water treatment device advantageously for flushing the absorber plate 4 is used. Which alternative is implemented depends in particular on whether the upper water level h must be set or adjusted by itself during operation of the water treatment device.
Während für eine Ausbildung der oberen Wasserschicht durch aufsteigendes Wasser die Wasserstandshöhe der unteren Wasserschicht W0 gleich dem zweiten Abstand b sein muss, könnte die Wasserstandshöhe der unteren Wasserschicht Wu im Falle, dass die obere Wasserschicht W0 durch gepumptes Wasser gebildet wird, geringer sein als der zweite Abstand b, was aber praktisch keine Vorteile hat. While for a formation of the upper water layer by rising water, the water level height of the lower water layer W 0 must be equal to the second distance b, the water level height of the lower water layer W u in the case that the upper water layer W 0 is formed by pumped water could be lower as the second distance b, but this has practically no advantages.
Die genannten Öffnungen des Verdunstungsbehälters 1 sind abhängig davon, wie der Verdunstungsbehälter 1 bezogen auf das Gewässer, aus dem das auszubereitende Wasser entnommen wird, verwendungsgerecht angeordnet ist, permanent offen oder temporär verschließbar, vorteilhaft mittels eines steuerbaren Durchlassventils oder einer steuerbaren ersten Hydraulikpumpe 6.1.1 bzw. einer Pneumatikpumpe 6.2. Hierfür entscheidend ist, dass oberhalb der Absorberplatte 4 während des Betriebes der Wasseraufbereitungsvorrichtung eine konstante obere Wasserstandshöhe h gehalten wird. The said openings of the evaporation tank 1 are dependent on how the evaporation tank 1 with respect to the water from which the water to be treated is removed is arranged according to use, permanently open or temporarily closed, advantageously by means of a controllable passage valve or a controllable first hydraulic pump 6.1.1 or a pneumatic pump 6.2. For this it is crucial that above the absorber plate 4 during operation of the water treatment device a constant upper water level h is maintained.
Der Verdunstungsbehälter 1 ist dann verwendungsgerecht angeordnet, wenn die Absorberplatte 4 horizontal angeordnet ist. Die Abdeckung 2, die insbesondere für einen Verdunstungsbehälter 1 mit einem großen Querschnitt plan ausgeführt ist, ist dann ebenfalls bevorzugt horizontal angeordnet, sodass der Luftabstand zwischen dem Wasserspiegel der oberen Wasserschicht W0 und der Abdeckung 2 über den gesamten Verdunstungsbehälter 1 gleich ist. Grundsätzlich kann jedoch die Abdeckung 2 ebenso wie der Boden 1.3 gegenüber der Absorberplatte 4 geneigt angeordnet sein. The evaporation tank 1 is then arranged according to use, when the absorber plate 4 is arranged horizontally. The cover 2, which is designed in particular for an evaporation tank 1 with a large cross-section plan is then also preferably arranged horizontally, so that the air gap between the water level of the upper water layer W 0 and the cover 2 over the entire evaporation tank 1 is the same. In principle, however, the cover 2 as well as the bottom 1.3 can be arranged inclined relative to the absorber plate 4.
Die wenigstens eine Wasserzulauföffnung 1.1 und die wenigstens eine Wasserablauföffnung 1.2 sind unterhalb der Absorberplatte 4 angeordnet, sodass das Wasser beim Befüllen oder Nachfüllen des Verdunstungsbehälters 1 in die obere Wasserschicht W0 aufsteigt und / oder von der unteren Wasserschicht Wu in die obere Wasserschicht W0 gepumpt wird. Das heißt, die obere Wasserschicht W0 wird in jedem Fall aus Wasser der unteren Wasserschicht Wu gespeist. The at least one water inlet opening 1.1 and the at least one water drain opening 1.2 are arranged below the absorber plate 4, so that the water when filling or refilling the evaporation tank 1 in the upper Water layer W 0 rises and / or is pumped from the lower water layer W u in the upper water layer W 0 . That is, the upper water layer W 0 is fed in each case from water of the lower water layer W u .
Die Absorberplatte 4 besteht aus wenigstens zwei Schichten, von denen eine obere Schicht 4.1 , die der transparenten Abdeckung 2 zugewandt ist, für das Sonnenlicht absorbierend ist und eine untere Schicht 4.2, die dem Boden 1.3 zugewandt ist, wärmeisolierend ist. Die von der oberen Schicht 4.1 aufgenommene Wärmeenergie kann so nur in die obere Wasserschicht W0 abgegeben werden, sodass durch die Einstrahlung des Sonnenlichtes nur die obere Wasserschicht W0 erhitzt wird. The absorber plate 4 consists of at least two layers, of which an upper layer 4.1, which faces the transparent cover 2, is absorbent for the sunlight and a lower layer 4.2, which faces the bottom 1.3, is heat-insulating. The heat energy absorbed by the upper layer 4.1 can thus be released only into the upper water layer W 0 , so that only the upper water layer W 0 is heated by the irradiation of the sunlight.
Teilweise gelangt jedoch auch Wärmenergie in die an die Absorberplatte 4 angrenzende untere Wasserschicht Wu, sei es durch die zumindest zeitweise fluidische Verbindung zwischen den beiden Wasserschichten W0, Wu oder die nicht 100%-ige Wärmeisolation der unteren Schicht der Absorberplatte 4. Durch die erfindungsgemäße Speisung der oberen Wasserschicht W0 mit oberem Wasser der unteren Wasserschicht Wu wird diese für die unmittelbare Erhitzung der oberen Wasserschicht W0 verlorene Wärmeenergie wieder der Nutzung zugeführt. However, some of the heat energy also reaches the lower water layer W u adjoining the absorber plate 4, be it through the at least temporary fluidic connection between the two water layers W 0 , W u or the non-100% heat insulation of the lower layer of the absorber plate 4 the inventive supply of the upper water layer W 0 with upper water of the lower water layer W u , this lost for the immediate heating of the upper water layer W 0 heat energy back to use.
Um die Wasserstandshöhe h der oberen Wasserschicht W0 trotz Verdunstung konstant zu halten, gibt es verschiedene vorteilhafte Ausführungen der Wasseraufbereitungs vorrichtung. In order to keep the water level h of the upper water layer W 0 constant despite evaporation, there are various advantageous embodiments of the water treatment device.
Dabei kann die Absorberplatte 4 ortsfest oder in der Höhe veränderlich in dem Verdunstungsbehälter 1 angeordnet sein. In this case, the absorber plate 4 can be arranged fixed or variable in height in the evaporation tank 1.
Wenn die Absorberplatte 4 ortsfest mit dem Verdunstungsbehälter 1 verbunden ist, weist sie einen von einer Füllhöhe c der tatsächlichen Befüllung innerhalb des maximalen Befüllungsbereiches unabhängigen und damit zeitlich konstanten zweiten Abstand b zum Boden 1.3 auf, der allerdings örtlich unterschiedlich sein kann, wenn, wie später noch erläutert werden wird, der Boden 1.3 zur Absorberplatte 4 geneigt angeordnet ist. Der maximale Befüllungsbereich wird durch die wenigstens eine Luftaustrittsöffnung 1.4 bzw. die wenigstens eine Lufteintrittsöffnung 1.5 begrenzt, je nachdem, welche der beiden Öffnungen näher zu der Absorberplatte 4 ausgebildet ist. Es ist für diesen Fall eine Einrichtung vorhanden, die absichert, dass die Wasserstandshöhe h der oberen Wasserschicht W0 trotz Verdunstung konstant gehalten wird, wobei bei einer ortsfesten Anordnung der Absorberplatte 4 im Verdunstungsbehälter 1 über die Einstellung einer unterschiedlichen Füllhöhe c die obere Wasserstandshöhe h unterschiedlich groß eingestellt werden kann. Letztgenanntes ist von Interesse, wenn z. B. die Menge von gewonnenem Kondensat und damit aufbereitetem Wasser pro Zeiteinheit weitestgehend unabhängig von der Strahlungsintensität der einfallenden Sonnenstrahlung sein soll. If the absorber plate 4 is fixedly connected to the evaporation tank 1, it has one of a fill level c of the actual filling within the maximum filling area independent and thus temporally constant second distance b to the bottom 1.3, which may, however, be locally different if, as later will be explained, the bottom is arranged 1.3 to the absorber plate 4 inclined. The maximum filling area is limited by the at least one air outlet opening 1.4 or the at least one air inlet opening 1.5, depending on which of the two openings is formed closer to the absorber plate 4. There is a device for this case, which ensures that the water level h of the upper water layer W 0 is kept constant despite evaporation, with a stationary arrangement of the absorber plate 4 in the evaporation tank 1 on the setting of a different filling level c, the upper water level h different can be adjusted large. The latter is of interest, if z. B. the amount of recovered condensate and thus treated water per unit time should be largely independent of the radiation intensity of the incident solar radiation.
Für eine Verwendung der Wasseraufbereitungsvorrichtung zu Wasser, das heißt, wenn wenigstens der Verdunstungsbehälter 1 in einem Gewässer schwimmt, dessen Wasser aufbereitet werden soll, enthält die Einrichtung zur Absicherung der konstanten oberen Wasserstandshöhe h, wie in Fig. 2 für ein erstes Ausführungsbeispiel gezeigt, wenigstens einen Schwimmkörper 5, in dem der Verdunstungsbehälter 1 eingebettet ist. Der Verdunstungsbehälter 1 und der Schwimmkörper 5 sind so dimensioniert, dass die Absorberplatte 4 unterhalb des Gewässerspiegels mit einem Abstand gleich der oberen Wasserstandshöhe h positioniert ist und die wenigstens eine Wasserzulauföffnung 1.1 eine offene Verbindung mit dem Gewässer darstellt. Vorteilhaft ist hier der Kondensationsbehälter 3 unterhalb des Schwimmkörpers 5 angeordnet. Der Kondensationsbehälter 3 kann dabei in einem festen Abstand zum Verdunstungsbehälter 1 mit diesem verbunden unter ihm schwimmen oder aber auch auf dem Grund des Gewässers aufliegen und über flexible Leitungen (nicht in den Figuren dargestellt) mit dem Verdunstungsbehälter 1 verbunden sein, die eine Abstandsänderung zwischen dem Verdunstungsbehälter 1 und dem Kondensationsbehälter 3, z. B. in Folge von Seegang kompensieren. In einem durch die Verbindungsleitungen, den Kondensationsbehälter 3 und den Luftraum im Verdunstungsbehälter 1 gebildeten Luftkreislauf befindet sich, wie aus dem Stand der Technik bekannt, eine Pneumatikpumpe 6.2, um die mit Wasserdampf angereicherte Luft zum Kondensationsbehälter 3 oder, wie in der Fig. 2 gezeigt, die trockene Luft zurück zum Verdunstungsbehälter 1 zu leiten. Bei vorteilhafter Anordnung der Pneumatikpumpe 6.2 in der Verbindungsleitung vom Verdunstungsbehälter 1 weg ist vorteilhaft im Verdunstungsbehälter 1 ein Temperatursensor oder ein Feuchtigkeitssensor vorhanden, der die Luftfeuchte bzw. die Temperatur der Luft im Verdunstungsbehälter 1 misst und die Messwerte der Steuereinheit 14 zuführt, die dann die Pneumatikpumpe 6.2 abhängig vom Feuchtegehalt bzw. der Temperatur der Luft steuert. For use of the water treatment device to water, that is, when at least the evaporation tank 1 floats in a body of water whose water is to be treated, the means for securing the constant upper water level h, as shown in Fig. 2 for a first embodiment, at least a float 5, in which the evaporation tank 1 is embedded. The evaporation tank 1 and the floating body 5 are dimensioned so that the absorber plate 4 is positioned below the water level with a distance equal to the upper water level h and the at least one water inlet port 1.1 represents an open connection with the water. Advantageously, the condensation tank 3 is arranged below the float 5 here. The condensation tank 3 can swim at a fixed distance to the evaporation tank 1 connected to this under him or even rest on the bottom of the water and be connected via flexible lines (not shown in the figures) with the evaporation tank 1, which is a change in distance between the Evaporation tank 1 and the condensation tank 3, z. B. compensate as a result of swell. In an air circuit formed by the connecting lines, the condensation tank 3 and the air space in the evaporation tank 1 is, as known from the prior art, a pneumatic pump 6.2 to the water vapor-enriched air to the condensation tank 3 or, as shown in FIG to direct the dry air back to the evaporation tank 1. In an advantageous arrangement of the pneumatic pump 6.2 in the connecting line from the evaporation tank 1 away is advantageously in the evaporation tank 1, a temperature sensor or a humidity sensor present, the humidity or the temperature of the air in the Evaporating container 1 measures and supplies the measured values of the control unit 14, which then controls the pneumatic pump 6.2 depending on the moisture content or the temperature of the air.
Im Kondensationsbehälter 3 oder mit diesem verbunden ist vorteilhaft eine dritte Hydraulikpumpe 6.1.3 vorhanden, mit der das Kondensat in einen Speicher oder zu einer Entnahmestelle gepumpt wird, wie in Fig. 4 dargestellt. In the condensation tank 3 or connected to this, a third hydraulic pump 6.1.3 is advantageously present, with which the condensate is pumped into a reservoir or to a removal point, as shown in FIG.
Für eine Verwendung der Wasseraufbereitungsvorrichtung zu Land, bei der sich der Wasserspiegel im Verdunstungsbehälter 1 nicht permanent an die Höhe des Wasserspiegels des aufzuarbeitenden Gewässers anpasst, enthält gemäß einem zweiten vorteilhaften Ausführungsbeispiel, gezeigt in Fig. 3, die Einrichtung zur Absicherung der konstanten oberen Wasserstandshöhe h wenigstens einen Wasserstandssensor 13, eine Steuereinheit 14 und eine von der oberen Wasserstandshöhe h abhängig geregelte erste Hydraulikpumpe 6.1.1 , die zwischen dem Gewässer und der wenigstens einen Wasserzulauföffnung 1.1 angeordnet ist. For a use of the water treatment device to land, in which the water level in the evaporation tank 1 does not permanently adapts to the height of the water level of the water to be processed, according to a second advantageous embodiment, shown in Fig. 3, the means for securing the constant upper water level h at least one water level sensor 13, a control unit 14 and a dependent of the upper water level h dependent first hydraulic pump 6.1.1, which is disposed between the water and the at least one water inlet port 1.1.
In einem dritten, nicht in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel einer Wasseraufbereitungsvorrichtung, die gleich dem ersten Ausführungsbeispiel zu Wasser verwendet werden soll, ist die wenigstens eine Wasserzulauföffnung 1.1 über ein von der oberen Wasserstandshöhe h abhängig geregeltes Ventil verschließbar, sodass der Verdunstungsbehälter 1 nicht permanent mit dem Gewässer verbunden ist und sich die obere Wasserstandshöhe h daher auch nicht permanent einpegelt. Es ist dem Fachmann klar, dass auch hier ein Wasserstandssensor 13 zur Erfassung der oberen Wasserstandshöhe h vorhanden sein muss, der über eine Steuereinheit 14 mit dem Ventil verbunden ist. In a third, not shown in the figures embodiment of a water treatment device, which is to be used for water equal to the first embodiment, the at least one water inlet port 1.1 is closed via a dependent of the upper water level h dependent valve, so that the evaporation tank 1 is not permanently with the Water is connected and therefore the upper water level h does not permanently level. It is clear to the person skilled in the art that here, too, a water level sensor 13 for detecting the upper water level height h must be present, which is connected to the valve via a control unit 14.
Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich zu den vorgenannten im Wesentlichen dadurch, dass die Absorberplatte 4 schwimmend im Verdunstungsbehälter 1 angeordnet ist. The following embodiments differ to the aforementioned essentially in that the absorber plate 4 is arranged floating in the evaporation tank 1.
Ein viertes vorteilhaftes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Wasseraufbereitungsvorrichtung ist in Fig. 4 gezeigt. Hier ist in dem Verdunstungsbehälter 1 eine Schwimmeinrichtung 7 vorhanden, an der die Absorberplatte 4 angebracht ist, so dass die Absorberplatte 4 in dem insbesondere an Land angeordneten Verdunstungsbehälter 1 schwimmt, so dass die obere Wasserschicht W0 die Wasserstandshöhe h aufweist. Die obere Wasserstandshöhe h bleibt hierbei, auch bei geschlossenem Verdunstungsbehälter 1 , trotz Verdunstung konstant, da die Schwimmeinrichtung 7 dafür sorgt, dass die Absorberplatte 4 unter der Wasseroberfläche mit einem konstanten Abstand gehalten wird. Vorteilhaft ist die Abdeckung 2 ebenfalls mit der Schwimmeinrichtung 7, wie in Fig. 4 gezeigt, oder einer weiteren Schwimmeinrichtung verbunden, sodass die Absorberplatte 4 und die Abdeckung 2 stets einen konstanten Abstand zueinander aufweisen. A fourth advantageous embodiment of a water treatment device according to the invention is shown in FIG. Here, in the evaporation tank 1, a floating device 7 is present, to which the absorber plate 4 is attached, so that the absorber plate 4 in the particular Land arranged evaporation tank 1 floats, so that the upper water layer W 0 has the water level h. The upper water level h remains constant, even with the evaporation tank 1 closed, despite evaporation, since the floating device 7 ensures that the absorber plate 4 is kept under the water surface at a constant distance. Advantageously, the cover 2 is also connected to the floating device 7, as shown in Fig. 4, or another floating device, so that the absorber plate 4 and the cover 2 always have a constant distance from each other.
Weder die Absorberplatte 4 noch die Abdeckung 2 müssen hier oder auch in anderen Ausführungsbeispielen aus einem Stück sein. Sowohl die Absorberplatte 4 als auch die Abdeckung 2 können aus einer Vielzahl von einzelnen Elementen zusammengesetzt sein, die unmittelbar oder auch mittelbar miteinander verbunden die Absorberplatte 4 bzw. die Abdeckung 2 bilden. Neither the absorber plate 4 nor the cover 2 must be here in one piece or in other embodiments. Both the absorber plate 4 and the cover 2 may be composed of a plurality of individual elements which directly or indirectly connected to one another form the absorber plate 4 and the cover 2.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die erste Hydraulikpumpe 6.1.1 , über die die Wasserzulauföffnung 1.1 mit dem Gewässer in Verbindung steht, zeitgesteuert von der Steuereinheit 14 geschalten, um den Verdunstungsbehälter 1 stoßweise nachzufüllen. Auch ist eine permanente Nachfüllung möglich während der Einstrahlung von Sonnenlicht, wobei hier vorteilhaft die Pumpleistung in Abhängigkeit von der Füllhöhe c oder der Strahlungsintensität der Sonne geregelt wird. Da sich zwar die Füllhöhe c durch die Verdunstung verringert, jedoch nicht die sensibel zu haltende obere Wasserstandshöhe h, ist auch eine Zeitsteuerung ausreichend, die sichert, dass die untere Wasserschicht Wu eine Minimalhöhe nicht unterschreitet. In this embodiment, the first hydraulic pump 6.1.1, via which the water inlet port 1.1 communicates with the body of water, timed switched by the control unit 14 to refill the evaporation vessel 1 intermittently. A permanent refilling is also possible during the irradiation of sunlight, in which case advantageously the pumping power is regulated as a function of the filling level c or the radiation intensity of the sun. Since the filling level c is reduced by the evaporation, but not the sensitive upper water level height h, a time control is sufficient to ensure that the lower water layer W u does not fall below a minimum height.
Beispielhaft und auf alle anderen Ausführungsbeispiele übertragbar wird in diesem Ausführungsbeispiel die trockene Luft aus dem Kondensationsbehälter 3 nicht zurück in den Verdunstungsbehälter 1 geleitet, sondern in die Umgebung abgegeben und frische Luft aus der Umgebung wird in den Verdunstungsbehälter 1 gesaugt. Diese kann dann von Vorteil sein, wenn die Umgebungsluft wärmer ist als die aus dem Kondensationsbehälter 3 abgeleitete trockene Luft. Das Kondensat wird hier in einen Behälter gepumpt, aus dem es wie aus einem Brunnen entnommen werden kann. Anhand der beschriebenen Ausführungsbeispiele wurden unterschiedliche vorteilhafte Ausführungen der Wasseraufbereitungsvorrichtung beschrieben, die es in unterschiedlicher Weise ermöglichen, die obere Wasserstandshöhe h während des Betriebes trotz der Verdunstung konstant zu halten, um bei einer angenommenen konstanten Sonneneinstrahlung stets eine konstante Wassermenge zu verdunsten. By way of example and applicable to all other embodiments, the dry air from the condensation tank 3 is not passed back into the evaporation tank 1 in this embodiment, but discharged into the environment and fresh air from the environment is sucked into the evaporation tank 1. This can be of advantage if the ambient air is warmer than the dry air derived from the condensation tank 3. The condensate is pumped here into a container from which it can be removed as if from a well. On the basis of the described embodiments, different advantageous embodiments of the water treatment device have been described, which make it possible to keep the upper water level h during operation despite the evaporation constant in order to evaporate always a constant amount of water at an assumed constant solar radiation.
Wo der wenigstens eine Kondensationsbehälter 3 angeordnet ist, wie und womit er gekühlt wird, wie und wohin das gebildete Kondensat transportiert wird, ist dabei unerheblich und kann jeglichen Ausführungen gemäß dem Stand der Technik entsprechen. Where the at least one condensation tank 3 is arranged, how and with what it is cooled, how and where the condensate formed is transported, is irrelevant and may correspond to any embodiments according to the prior art.
Vorteilhaft kann jedes der vorgenannten Ausführungsbeispiele dahingehend erweitert werden, dass die Absorberplatte 4 von Zeit zu Zeit gespült werden kann. In Fig. 5 sind die hierfür wesentlichen Merkmale in einer Ausführung dargestellt. Advantageously, each of the aforementioned embodiments can be extended to the effect that the absorber plate 4 can be rinsed from time to time. In Fig. 5, the essential features for this purpose are shown in one embodiment.
Gezeigt ist ein erster Durchlass 8 mit einer an den Umfang der Absorberplatte 4 angrenzend angeordneten ersten Durchlassöffnung 8.1 in einer Wand des Verdunstungsbehälters 1. Sie ist unmittelbar oberhalb der Absorberplatte 4 und damit am Rand der Absorberplatte 4 an diese angrenzend angeordnet. Der erste Durchlass 8 mündet unterhalb der Absorberplatte 4 wieder in die Wand des Verdunstungsbehälters 1 , sodass Wasser der unteren Wasserschicht Wu in die obere Wasserschicht W0 am Rand der Absorberplatte 4 entweder aufsteigt oder, wie dargestellt, durch eine im ersten Durchlass 8 angeordnete zweite Hydraulikpumpe 6.1.2 gepumpt wird, was von Vorteil ist, um eine stärkere Strömung auf der Absorberplatte 4 zu erzeugen. Die in Fig. 5 gezeigte Ausführung ist anwendbar auf die vorgenannten Ausführungsbeispiele, bei denen die Absorberplatte 4 ortsfest in dem Verdunstungsbehälter 1 angeordnet ist. Shown is a first passage 8 with an adjacent to the periphery of the absorber plate 4 arranged first passage opening 8.1 in a wall of the evaporation tank 1. It is located immediately above the absorber plate 4 and thus adjacent to the edge of the absorber plate 4. The first passage 8 opens below the absorber plate 4 back into the wall of the evaporation vessel 1, so that water of the lower water layer W u either rises in the upper water layer W 0 at the edge of the absorber plate 4 or, as shown, by a second passage 8 arranged in the first Hydraulic pump 6.1.2 is pumped, which is advantageous to produce a stronger flow on the absorber plate 4. The embodiment shown in Fig. 5 is applicable to the aforementioned embodiments, in which the absorber plate 4 is arranged stationarily in the evaporation tank 1.
Der erste Durchlass 8 kann auch durch die Absorberplatte 4 führen, wobei die erste Durchlassöffnung 8.1 hier an die Wand angrenzend ausgebildet ist. Diese Ausführung, nicht in den Figuren dargestellt, kann mit einer ortsfesten, aber insbesondere mit einer in der Höhe veränderlichen Absorberplatte 4 vorteilhaft kombiniert werden. The first passage 8 can also lead through the absorber plate 4, wherein the first passage opening 8.1 is here formed adjacent to the wall. This embodiment, not shown in the figures, can be advantageously combined with a stationary, but in particular with a variable in height absorber plate 4.
Es ist darüber hinaus ein zweiter Durchlass 9 vorhanden, mit einer zweiten Durchlassöffnung 9.1 , die der ersten Durchlassöffnung 8.1 gegenüberliegend angeordnet ist. In dem zweiten Durchlass 9 ist eine Absaugpumpe 1 1 angeordnet, mit der Wasser aus der oberen Wasserschicht W0 abgesaugt und in die untere Wasserschicht Wu zurückgeführt wird. Auch hier kann der zweite Durchlass 9, wie dargestellt, durch die Wand des Verdunstungsbehälters 1 oder alternativ auch durch die Absorberplatte 4 geführt sein. Statt eines ersten und eines zweiten Durchlasses 8, 9 können entsprechend mehrere erste und zweite Durchlässe 8, 9 vorhanden sein. In addition, there is a second passage 9, with a second passage opening 9.1, which is arranged opposite the first passage opening 8.1. In the second passage 9, a suction pump 1 1 is arranged, with the water is sucked out of the upper water layer W 0 and returned to the lower water layer W u . Again, the second passage 9, as shown, may be passed through the wall of the evaporation tank 1 or alternatively also through the absorber plate 4. Instead of a first and a second passage 8, 9 correspondingly a plurality of first and second passages 8, 9 may be present.
Vorteilhaft weist die Wasseraufbereitungsvorrichtung einen Sensor zur Erfassung des Salzgehaltes von salzhaltigem Wasser bzw. des Gehaltes von Verunreinigungen im Falle der Aufbereitung von Abwasser auf, um den betreffenden Gehalt in der oberen Wasserschicht W0 zu erfassen, so dass von dessen Höhe abhängig die zweite Hydraulikpumpe 6.1.2 und die Absaugpumpe 1 1 gesteuert werden können. Advantageously, the water treatment device has a sensor for detecting the salt content of saline water or the content of impurities in the case of the treatment of wastewater to detect the relevant content in the upper water layer W 0 , so depending on the height of the second hydraulic pump 6.1 .2 and the suction pump 1 1 can be controlled.
Die obere Wasserschicht W0 kann dann abgepumpt werden, bevor der Gehalt soweit ansteigt, dass Ablagerungen entstehen bzw. diese das Absorptionsvermögen der Absorberplatte 4 spürbar beeinträchtigen. The upper water layer W 0 can then be pumped off before the content rises to the extent that deposits arise or they affect the absorption capacity of the absorber plate 4 noticeably.
Vorteilhaft ist zusätzlich eine Vibrationseinrichtung vorhanden, die mit der Absorberplatte 4 verbunden ist, um durch Vibration Ablagerungen auf der Absorberplatte 4 zu vermeiden oder diese zu lösen (nicht in den Figuren dargestellt). Advantageously, a vibration device is additionally provided, which is connected to the absorber plate 4 in order to avoid deposits on the absorber plate 4 by vibration or to release them (not shown in the figures).
In Fig. 6 ist ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dargestellt. Hier ist wesentlich, dass der mindestens eine Kondensationsbehälter 3 in der unteren Hälfte der unteren Wasserschicht Wu nahe dem Boden 1.3 im Verdunstungsbehälter 1 angeordnet ist. Die Anordnung des Kondensationsbehälters 3 im Verdunstungsbehälter 1 ist auf alle anderen Ausführungsbeispiele übertragbar. 6, a particularly advantageous embodiment is shown. Here it is essential that the at least one condensation tank 3 is arranged in the lower half of the lower water layer W u near the bottom 1.3 in the evaporation tank 1. The arrangement of the condensation tank 3 in the evaporation tank 1 can be transferred to all other embodiments.
Vorteilhaft schließen die Absorberplatte 4 und der Boden 1.3 einen spitzen Winkel miteinander ein, womit der Boden 1.3 bei einer verwendungsgerechten Anordnung des Verdunstungsbehälters 1 an Land oder in einem Gewässer in jedem Fall gegenüber der Absorberplatte 4, die horizontal ausgerichtet ist, geneigt ist, sodass eine Strömung entlang des Bodens 1.3 in dessen Neigungsrichtung zwischen der wenigstens einen Wasserzulauföffnung 1.1 , die sich vorteilhaft in der Höhe des Kondensationsbehälters 3 oder nahe unter diesem befindet, und der wenigstens einen Wasserablauföffnung 1.2, die, an den Boden 1.3 angrenzend, an tiefster Stelle des Verdunstungsbehälters 1 angeordnet ist, entsteht. Durch die damit erzeugte Strömung wird die Wärmeenergie des durch die aufgeheizte Luft erwärmten Kondensationsbehälters 3 über Konvektion entzogen, anstatt nur über Wärmeleitung bei Kühlung in einem stehenden Wasser oder im Erdreich, was zu einer schnelleren Abkühlung und damit Bildung des Kondensates führt. Advantageously, the absorber plate 4 and the bottom 1.3 form an acute angle with each other, whereby the bottom 1.3 is inclined in a use-appropriate arrangement of the evaporation tank 1 on land or in a body of water in any case with respect to the absorber plate 4, which is oriented horizontally, so that a Flow along the bottom 1.3 in its direction of inclination between the at least one water inlet opening 1.1, which is advantageously in the height of the condensation tank 3 or close below it, and the at least one water drain opening 1.2, which, adjacent to the bottom 1.3, at the lowest point of the evaporation tank 1 is arranged arises. Through the flow generated with it, the heat energy withdrawn by convection heated by the heated air condensation tank 3, instead of only via heat conduction when cooling in a standing water or in the soil, resulting in a faster cooling and thus formation of the condensate.
Die dem Kondensationsbehälter 3 auf der der Absorberplatte 4 zugewandten Oberfläche entzogene Wärme trägt zumindest teilweise zu einem in Richtung der Absorberplatte 4 ansteigenden Temperaturgradienten der unteren Wasserschicht Wu bei, sodass das in die obere Wasserschicht W0 aufsteigende Wasser eine höhere Temperatur aufweist als das über die wenigstens eine Wasserzulauföffnung 1.1 in den Verdunstungsbehälter 1 eingeleitete Wasser des Gewässers. The heat removed from the condensation container 3 on the surface facing the absorber plate 4 contributes at least partially to a temperature gradient of the lower water layer W u increasing in the direction of the absorber plate 4, so that the water rising into the upper water layer W 0 has a higher temperature than the one above at least one water inlet opening 1.1 in the evaporation tank 1 introduced water of the water.
Das Kondensat kann aus dem Kondensationsbehälter 3 in einen offenen oder geschlossenen Sammelbehälter geleitet werden oder auch gleich über ein Verteilersystem im Erdreich verteilt werden. The condensate can be passed from the condensation tank 3 in an open or closed collection container or even distributed over a distribution system in the ground.
Bei Anordnung des Kondensationsbehälters 3 unterhalb der Erdoberfläche kann der Kondensationsbehälter 3 auch gleich ein Verteilersystem bilden. Das heißt der Kondensationsbehälter 3 kann flach und großflächig verzweigt ausgeführt werden, so dass er eine zu seinem Volumen möglichst große Oberfläche aufweist. Je größer die Oberfläche im Verhältnis zum Volumen ist, umso schneller kann bei gleicher Temperaturdifferenz zwischen Kondensationsbehälter 3 und Erdreich die Wärme durch Wärmeleitung im Erdreich abtransportiert werden. Bei einer entsprechend großen Oberfläche kann allein die Kühlung im Erdreich ausreichend sein, um aus der heißen mit Wasserdampf angereicherten Luft das Kondensat zu gewinnen. Indem der großflächige und verzweigte Kondensationsbehälter 3 eine Vielzahl von bevorzugt nach unten gerichteten Löchern aufweist, durch die gebildetes Kondensat in die Erde dringen kann, kann das Erdreich in seinem Inneren bewässert werden, was eine viel effizientere Bewässerung von Pflanzen ermöglicht als über eine Bewässerung über die Erdoberfläche. Bezugszeichenliste When the condensation tank 3 is arranged below the earth's surface, the condensation tank 3 can also immediately form a distribution system. That is, the condensation tank 3 can be made flat and branched over a large area, so that it has a surface as large as possible to its volume. The larger the surface area in relation to the volume, the faster the heat can be transported away by heat conduction in the soil at the same temperature difference between the condensation tank 3 and soil. With a correspondingly large surface, cooling in the ground alone may be sufficient to recover the condensate from the hot air enriched with water vapor. By the large-area and branched condensation tank 3 having a plurality of preferably downwardly directed holes through which formed condensate can penetrate into the soil, the soil can be irrigated in its interior, which allows a much more efficient irrigation of plants than via an irrigation over the Earth's surface. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Verdunstungsbehälter1 evaporation tank
1.1 Wasserzulauföffnung1.1 water inlet opening
1.2 Wasserablauföffnung1.2 water drainage opening
1.3 Boden 1.3 soil
1.4 Luftaustrittsöffnung 1.4 air outlet opening
1.5 Lufteintrittsöffnung 1.5 air inlet opening
2 Abdeckung  2 cover
3 Kondensationsbehälter 3 condensation tanks
4 Absorberplatte 4 absorber plate
4.1 obere Schicht  4.1 upper layer
4.2 untere Schicht  4.2 lower layer
5 Schwimmkörper  5 floats
6.1.1 erste Hydraulikpumpe 6.1.1 first hydraulic pump
6.1.2 zweite Hydraulikpumpe6.1.2 second hydraulic pump
6.1.3 dritte Hydraulikpumpe6.1.3 third hydraulic pump
6.2 Pneumatikpumpe 6.2 Pneumatic pump
7 Schwimmeinrichtung 7 swimming facility
8 erster Durchlass 8 first passage
8.1 erste Durchlassöffnung 8.1 first passage opening
9 zweiter Durchlass 9 second passage
9.1 zweite Durchlassöffnung 9.1 second passage opening
11 Absaugpumpe 11 suction pump
13 Wasserstandssensor 13 water level sensor
14 Steuereinheit a erster Abstand 14 control unit a first distance
b zweiter Abstand b second distance
c Füllhöhe c filling height
h (obere) Wasserstandshöheh (upper) water level
Wu untere WasserschichtW u lower water layer
W0 obere Wasserschicht W 0 upper water layer

Claims

Patentansprüche claims
1. Wasseraufbereitungsvorrichtung mit einem Verdunstungsbehälter (1 ), der mit einer für Sonnenlicht transparenten Abdeckung (2) verschlossen ist und der wenigstens eine Wasserzulauföffnung (1.1 ), wenigstens eine Wasserablauföffnung (1.2) und oberhalb eines maximalen Befüllungsbereiches wenigstens eine Luftaustrittsöffnung (1.4) und wenigstens eine Lufteintrittsöffnung (1.5) aufweist, sowie mindestens einem mit dem Verdunstungsbehälter (1 ) über die wenigstens eine1. Water treatment device with an evaporation container (1) which is closed with a transparent cover for sunlight (2) and the at least one water inlet opening (1.1), at least one water outlet opening (1.2) and above a maximum filling at least one air outlet opening (1.4) and at least an air inlet opening (1.5) and at least one with the evaporation container (1) over the at least one
Luftaustrittsöffnung (1.4) verbundenen Kondensationsbehälter (3), dadurch gekennzeichnet, Air outlet opening (1.4) connected condensation tank (3), characterized
dass in dem Verdunstungsbehälter (1 ) innerhalb des maximalen that in the evaporation tank (1) within the maximum
Befüllungsbereiches eine Absorberplatte (4) vorhanden ist, die in einem ersten Abstand (a) zu der Abdeckung (2) und in einem zweiten Abstand (b) zu einem Boden (1.3) angeordnet ist, wobei der erste Abstand (a) kleiner als der zweite Abstand (b) ist und der Verdunstungsbehälter (1 ) über die wenigstens eine Wasserzulauföffnung (1.1 ) mit Wasser aus einem Gewässer so befüllbar ist, dass sich innerhalb des maximalen Befüllungsbereiches unterhalb der Absorberplatte (4) eine untere Wasserschicht (Wu) und oberhalb der Absorberplatte (4) eine obere Wasserschicht (W0) mit einer Wasserstandshöhe (h) ausbildet, die geringer als der erste Abstand (a) ist, wobei die Absorberplatte (4) aus wenigstens zwei Schichten besteht, von denen eine obere Schicht (4.1 ), der transparenten Abdeckung (2) zugewandt, für das Sonnenlicht absorbierend ist und eine untere Schicht (4.2), dem Boden (1.3) zugewandt, wärmeisolierend ist, sodass durch die Einstrahlung des Sonnenlichtes nur die obere Wasserschicht (W0) unmittelbar erhitzt wird. Befüllungsbereiches an absorber plate (4) is present, which is arranged at a first distance (a) to the cover (2) and at a second distance (b) to a bottom (1.3), wherein the first distance (a) is smaller than that second distance (b) and the evaporation container (1) via the at least one water inlet (1.1) is filled with water from a body so that within the maximum filling below the absorber plate (4) a lower water layer (W u ) and above the absorber plate (4) forms an upper water layer (W 0 ) with a water level height (h) which is smaller than the first distance (a), wherein the absorber plate (4) consists of at least two layers, of which an upper layer (4.1 ), facing the transparent cover (2), is absorbent to the sunlight, and a lower layer (4.2), facing the bottom (1.3), is heat-insulating so that only the upper water is exposed by the sunlight (W 0 ) is heated directly.
2. Wasseraufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, 2. Water treatment device according to claim 1, characterized in that
dass die Absorberplatte (4) fest mit dem Verdunstungsbehälter (1 ) verbunden ist und eine Einrichtung vorhanden ist, die absichert, dass die Wasserstandshöhe (h) der oberen Wasserschicht (W0) des innerhalb des maximalen Befüllungsbereiches befüllten Verdunstungsbehälters (1 ) trotz Verdunstung konstant gehalten wird. the absorber plate (4) is firmly connected to the evaporation tank (1) and a device is provided which ensures that the water level (h) of the upper water layer (W 0 ) of the evaporation tank (1) filled within the maximum filling area remains constant despite evaporation is held.
3. Wasseraufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, 3. Water treatment device according to claim 2, characterized
dass die Einrichtung zur Absicherung der konstanten oberen Wasserstandshöhe (h) wenigstens einen Schwimmkörper (5) enthält, in dem der Verdunstungsbehälter (1 ) eingebettet bei einer verwendungsgerechten Anordnung des Verdunstungsbehälters (1 ) in einem Gewässer schwimmt, so dass die Absorberplatte (4) unterhalb des Gewässerspiegels mit einem Abstand gleich der oberen Wasserstandshöhe (h) positioniert ist und die wenigstens eine Wasserzulauföffnung (1.1 ) eine offene Verbindung mit dem Gewässer darstellt. the device for ensuring the constant upper water level (h) contains at least one float (5) in which the evaporation container (1) embedded in a use appropriate arrangement of the evaporation tank (1) floats in a body of water, so that the absorber plate (4) below the water table with a distance equal to the upper water level (h) is positioned and the at least one water inlet opening (1.1) is an open connection with the water.
4. Wasseraufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, 4. Water treatment device according to claim 2, characterized in that
dass die Einrichtung zur Absicherung der konstanten oberen Wasserstandshöhe (h) für eine verwendungsgerechte Anordnung des Verdunstungsbehälters (1 ) an Land wenigstens einen Wasserstandssensor (13), eine Steuereinheit (14) und eine von der oberen Wasserstandshöhe (h) abhängig geregelte erste Hydraulikpumpe (6.1.1 ) enthält, die zwischen dem Gewässer und der wenigstens einen Wasserzulauföffnung (1.1 ) angeordnet ist.  in that the device for securing the constant upper water level (h) for a suitable arrangement of the evaporation tank (1) on land has at least one water level sensor (13), one control unit (14) and one first hydraulic pump (6.1) regulated from the upper water level (h) .1) disposed between the body of water and the at least one water inlet opening (1.1).
5. Wasseraufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, 5. Water treatment device according to claim 1, characterized in that
dass in dem Verdunstungsbehälter (1 ) eine Schwimmeinrichtung (7) vorhanden ist, an der die Absorberplatte (4) angebracht ist, so dass die Absorberplatte (4) in dem verwendungsgerecht angeordneten Verdunstungsbehälter (1 ) so schwimmt, dass die obere Wasserschicht (W0) die Wasserstandshöhe (h) aufweist. that in the evaporation tank (1) there is a floating device (7) to which the absorber plate (4) is attached so that the absorber plate (4) floats in the suitably arranged evaporation tank (1) so that the upper water layer (W 0 ) has the water level (h).
6. Wasseraufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, 6. Water treatment device according to claim 5, characterized in that
dass die Abdeckung (2) ebenfalls mit der Schwimmeinrichtung (7) oder einer weiteren Schwimmeinrichtung verbunden ist, sodass die Absorberplatte (4) und die Abdeckung (2) gesichert einen konstanten Abstand zueinander aufweisen.  in that the cover (2) is likewise connected to the floating device (7) or another floating device, so that the absorber plate (4) and the cover (2) are secured at a constant distance from each other.
7. Wasseraufbereitungsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 7. Water treatment device according to one of the preceding claims, characterized
dass an den Umfang der Absorberplatte (4) angrenzend wenigstens eine erste Durchlassöffnung (8.1 ) vorhanden ist, über die Wasser der unteren Wasserschicht (Wu) in die obere Wasserschicht (W0) an einem Rand der Absorberplatte (4) entweder aufsteigt oder in Verbindung mit einer zweiten Hydraulikpumpe (6.1.2) gepumpt wird, und wenigstens eine zweite Durchlassöffnung (9.1 ) gegenüberliegend vorhanden ist, wobei der wenigstens einen zweiten Durchlassöffnung (9.1 ) eine Absaugpumpe (1 1 ) zugeordnet ist, sodass Wasser aus der oberen Wasserschicht (W0) abgesaugt werden kann. that at least one first passage opening (8.1) is present adjacent to the circumference of the absorber plate (4), via which water of the lower water layer (W u ) either rises into the upper water layer (W 0 ) at an edge of the absorber plate (4) or into Connection with a second hydraulic pump (6.1.2) is pumped, and at least a second passage opening (9.1) opposite is present, wherein the at least one second passage opening (9.1) is associated with a suction pump (1 1), so that water from the upper water layer (W 0 ) can be sucked.
8. Wasseraufbereitungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, 8. Water treatment device according to claim 7, characterized in that
dass eine Vibrationseinrichtung vorhanden ist, die mit der Absorberplatte (4) verbunden ist, um durch Vibration Ablagerungen auf der Absorberplatte (4) zu vermeiden oder diese zu lösen.  a vibration device is provided which is connected to the absorber plate (4) in order to prevent or dissolve deposits on the absorber plate (4) by vibration.
9. Wasseraufbereitungsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 9. Water treatment device according to one of the preceding claims, characterized
dass der mindestens eine Kondensationsbehälter (3) in der unteren Hälfte der unteren Wasserschicht (Wu) im Verdunstungsbehälter (1 ) angeordnet ist, wobei die dem Kondensationsbehälter (3) entzogene Wärme teilweise zu einem in Richtung der Absorberplatte (4) ansteigenden Temperaturgradienten der unteren Wasserschicht (Wu) beiträgt, sodass das in die obere Wasserschicht (W0) aufsteigende Wasser eine höhere Temperatur aufweist als das über die wenigstens eine Wasserzulauföffnung (1.1 ) in den Verdunstungsbehälter (1 ) geleitete Wasser des Gewässers. in that the at least one condensation tank (3) is arranged in the lower half of the lower water layer (W u ) in the evaporation tank (1), wherein the heat withdrawn from the condensation tank (3) partially leads to a temperature gradient of the lower one rising in the direction of the absorber plate (4) Water layer (W u ) contributes, so that in the upper water layer (W 0 ) ascending water has a higher temperature than the at least one water inlet opening (1.1) in the evaporation tank (1) guided water of the water.
10. Wasseraufbereitungsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 10. Water treatment device according to one of the preceding claims, characterized
dass die Absorberplatte (4) und der Boden (1.3) einen spitzen Winkel miteinander einschließen, womit der Boden (1.3) bei einer verwendungsgerechten Anordnung des Verdunstungsbehälters (1 ) an Land oder in einem Gewässer gegenüber der Absorberplatte (4), die horizontal ausgerichtet ist, geneigt ist, sodass eine Strömung entlang des Bodens (1.3) in dessen Neigungsrichtung zwischen der wenigstens einen Wasserzulauföffnung (1.1 ) und der wenigstens einen Wasserablauföffnung that the absorber plate (4) and the bottom (1.3) at an acute angle with each other, whereby the bottom (1.3) in a proper use arrangement of the evaporation tank (1) on land or in a body of water relative to the absorber plate (4), which is aligned horizontally , is inclined, so that a flow along the bottom (1.3) in the direction of inclination between the at least one water inlet opening (1.1) and the at least one water drain opening
(1.2) entsteht, wobei die wenigstens eine Wasserablauföffnung (1.2) an den Boden(1.2), wherein the at least one water drain opening (1.2) to the ground
(1.3) angrenzt. (1.3) adjoins.
1 1.Wasseraufbereitungsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kondensationsbehälter (3) unterhalb der Erdoberfläche angeordnet ist und auf einer Seite, die bei einer verwendungsgerechten Anordnung des wenigstens einen Kondensationsbehälters (3) unterhalb der Erdoberfläche nach unten gerichtet ist, eine Vielzahl von Löchern aufweist, durch die gebildetes Kondensat in die Erde dringen kann. 1 1.Wasseraufbereitungsvorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized the at least one condensation container (3) is arranged below the surface of the earth and has a multiplicity of holes through the formed condensate on the one side, which is directed downwards in an appropriate arrangement of the at least one condensation container (3) below the surface of the earth Earth can penetrate.
12. Wasseraufbereitungsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 12. Water treatment device according to one of the preceding claims, characterized
dass die Absorberplatte (4) aus einer Vielzahl von Einzelplatten gebildet ist, die unmittelbar oder mittelbar über die Schwimmeinrichtung (7) miteinander verbunden sind.  the absorber plate (4) is formed from a multiplicity of individual plates which are connected to one another directly or indirectly via the floating device (7).
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