DE1517580A1 - Submarine fresh water production plant - Google Patents

Description

Submarine SüSwassergewinnungsanlage Die vorliegende Erfindung betrifft eine submarine Sßwassergewinnungsanlage nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose. Bei diesen Anlagen wird der Wasserdruck in großen Meerestiefen itr die Erzwingung der umgekehrten Osmose auagenUtzt, bei der aus dem Meerwasser, das Süßwasser durch semipermeable Membranen in einen Raum wesentlich geringeren Drucks hindurchdrängt, während die Salze weitgehend zurückgehalten werden. Dieser Raum muß ale DruckgefäB ausgebildet sein und steht z. B. bei einer Ausführung durch eine Luftleitung, eine Förderleitung fUr das SUßwasser sowie elektrische Kabel für die im Inneren des Druckgefäßes befindlichen Meßvorrichtungen und eine Waeserpumpe mit des Peatland oder einem Schiff in Verbindung. Submarine Freshwater Harvesting Plant The present invention relates to a submarine fresh water recovery system based on the principle of reverse osmosis. In these systems, the water pressure in great depths of the sea is the forcing reverse osmosis, in which the fresh water from the sea water passes through pushes semi-permeable membranes into a space with significantly lower pressure, while the salts are largely retained. This room must be a pressure vessel be designed and is available for. B. in an execution one Air line, a delivery line for the fresh water and electrical cables for the inside the pressure vessel located measuring devices and a water pump with of the Peatland or a ship.

Wegen der benötigten hohen Drücke bzw. meerestiefen können solche Süßwassergewinnungsanlagen in vielen Fallen nur in großer Entfernung von der Küste eingesetzt werden, so daß entweder sehr lange Schlauchleitungen erforderlich sind. oder ständig liber dem Einsatzort der Anlagen dem Seegang und allen Wetteranlagen gewacbsene Aufnahmebehälter fUr das Süßwasser an der Meeresoberfläche vorhanden sein musse. Zudem kann es in wenig bewegtem Tasser erforderlich sein die Membranflächen einer derartigen submarinen SUßwassergewinnungsanlage gegenüber dem Meerwasser künatlich zu bewegen. Derartige Anlagen müssen aelbstverständlich auch zur Wartung oder eventuellen Behebung von Schäden wieder an die Meeresoberfläche gebracht werden können, was in Anbetracht der großen Einsatztiefen einen erheblichen technischen und zeitlichen Aufwand bedingt, wenn dies in konventioneller Weise durchgeführt werden roll.Because of the high pressures and sea depths required, such Freshwater extraction systems in many cases only at a great distance from the coast be used, so that either very long hose lines are required. or constantly over the place of use of the systems, the sea state and all weather systems Waxed receptacles for fresh water are available on the sea surface must be. In addition, the membrane surfaces may be necessary in a little agitated cup of such a submarine fresh water extraction system compared to the sea water to move. Such systems must of course also for maintenance or possible Repairing damage can be brought back to the sea surface, what Considering the great depth of use, a considerable technical and temporal Effort is required if this can be done in a conventional manner.

Diese genannten Schwierigkeiten können zum großen Teil dadurch behoben werden, daß erfindungsgemäß wenigstens zur teilweiaen Förderung des SUBwassers und/oder zur Bewegung der Anlage mit Süß wasser füllbare, im gefüllten Zustand Auftriebskräfte entwickelnde ballonartige Behälter mit variablem Volumen vorgesehen sind.These difficulties can largely be eliminated in this way be that according to the invention at least for partial promotion of the SUB water and / or to move the system with fresh water, which can be filled with buoyancy forces when filled evolving balloon-like containers of variable volume are provided.

Zur Förderung des gewonnenen SUßwassers kann z. B. anstelle einer bis zur Meeresoberfläche führenden SUBwasserleitung ein mit dem erzeugten Süßwaaser sich fullender ballonartiger Behälter vorgesehen sein, der im gefUllten Zustand durch den Auftrieb selbständig zur Entleerung zur Meeresoberfläche aufschwimmt. Nach der Entleerung sinkt er wieder-zum Einsatzort der Süßwassergewinnungsanlage zurück, Dieser. Behälter kann dabei so grogs gemacht werden, daB er in der Lage ist, auch bei einer entsprechend kurzen und kräftigen Verbindungsleitung mit der Süßwassergewinnungsanlage diese von ihrem Einsatzort anzuheben. Durch dieses Anheben der SüBwassergewinnungsanlage wird dieselbe durch Umströmung mit frischem Meerwasser gereinigt und außerdem für eine Durchmischung des Wassers am einsatzort gesorgt, falls keine meeresstromungen vorhanden sein sollten, die normalerweise für die Abführung der aufkonzentrierten Salzlösung an den Membranflächen sorgen.To promote the fresh water obtained z. B. instead of a A sub-aqueduct leading to the surface of the sea with the freshwater produced filling balloon-like container can be provided, which in the filled state floats up to the surface of the sea automatically due to the buoyancy. After emptying it sinks back to the place of use of the freshwater extraction system back, this one. The container can be made so large that it is able to is, even with a correspondingly short and strong connection line with the Freshwater extraction system to lift them from their place of use. By this lifting the fresh water production system is the same by flowing around it with fresh sea water cleaned and also ensured that the water is mixed at the place of use, if there are no ocean currents, they are normally used for the discharge the concentrated saline solution on the membrane surfaces.

Dieses Anheben der submarinen Süßwassergewinnungsanlagen kann auch unabhängig von der Förderung des Süßwassers an die Meeresoberfläche durchgefUhrt werden.This raising of the submarine freshwater abstraction systems can also carried out independently of the pumping of fresh water to the sea surface will.

Diese kurz geschilderten Einrichtungen seien nun anhand der Figuren 1 und 2 mit Hilfe von Prinzipdarstellungen nocher erläutert.These briefly described facilities are now based on the figures 1 and 2 explained in more detail with the aid of schematic representations.

In Figur 1 ist die Förderung von Süßwasser nach dem Prinzip der vorliegenden Erfindung, dargestellt. Die Einzeldarstellungen a bis a zeigen dabei den zeitlichen Ablauf vom Beginn der Süßwassererzeugung bis zur Förderung an die Meeresoberfläche. Mit 1 ist eine submarine SUßwassergewinnungsanlage echematisch dargestellt, die aus einem Druckgefäß mit daran angeflanschten semipermeablen Membranen großer Oberfläche besteht. Diese Anlage steht in Verbindung mit einem noch leeren z. B. ballonartigen Behälter 2 von variablem Volume, der im ungefUllten Zustand nur einen geringen Raum beansprucht und keinen wesentlichen Auftrieb besitzt. Dieser Behälter trägt an seinem oberen Ende einen Anschluß 3 iUr die Entnahme des Süßwassers. Der Behälter 2 ist über Kabel 9 mit einer vorzugsweise auf Land befindlichen Stromquelle verbunden und wird mit dem Einschalten der im Innern der Anlage 1 befindlichen Pumpe mit SüBwasser gefüllt und blfiht sich langsam auf. Der von der Pumpe zu erzeugende Druck muS dabei etwas böher als der am Einaatzort herrschende Wasserdruck sein. Dieses Stadium ist durch b gekennzeichnet. Von einer gewissen Menge eingepumpten Sßwassers ab ist der Auftrieb desselben so grogs, Daß der BehElter 2 mit samt der Verbindungsleitung 4 zur Süßwassergewinnungsanlage 1 infolge des Auftriebs nach oben schwimmt. An der Meeresoberfläche angekommen, wird der Behälter 2 durch ein Tankschiff 5 entleert, das durch eine lIalteeinrichtung auch dafür sorgt, daß der Behälter 2 bis zur völligen Entleerung an der Meeresoberfläche bleibt. Nach voliger Leerung. und Schließung der Verschlußeinrichtung 3 wird der Behälter vom Tankschiff wieder freigegeben und sinkt an den Eineatzort der Sßwassergewinnungsanlage zurück. Selbetverständlich können an Stelle eines einzigen Behälters je Anlage auch mehrere kleinere vorgesehen werden.In Figure 1, the pumping of fresh water according to the principle of the present Invention illustrated. The individual representations a to a show the temporal Process from the beginning of freshwater production to its delivery to the sea surface. With 1 is a submarine fresh water extraction system shown echematically, those from a pressure vessel with large semipermeable membranes flanged to it Surface. This system is in connection with a still empty z. B. balloon-like container 2 of variable volume, which in the unfilled state only one takes up little space and has no significant buoyancy. This container carries at its upper end a connection 3 iUr the extraction of fresh water. Of the Container 2 is connected to a power source, preferably on land, via cable 9 connected and is activated when the pump located inside the system 1 is switched on filled with fresh water and slowly blooms. The one to be generated by the pump The pressure must be slightly higher than the water pressure prevailing at the place of application. This stage is indicated by b. Pumped in by a certain amount From fresh water onwards, the buoyancy of the same is so great that the container 2 together with the Connection line 4 to the fresh water extraction system 1 as a result of the buoyancy floats above. Once at the sea surface, the container 2 is through a Tanker 5 emptied, which also ensures that the Container 2 remains on the sea surface until it is completely emptied. After voliger Emptying. and closing the closure device 3, the container is removed from the tanker released again and sinks back to the Eineatzort of the freshwater recovery system. Of course, instead of a single container, several containers can be used for each system smaller ones can be provided.

Wie in der Teilfigur 1d dargestellt, kann der maximale Abstand zwischen der Süßwassergewuinnungsanlage 1 und dem Behälter 2 durch Verwendung einer kUrzeren Leitung oder Trosse kleiner gemacht werden, als es der am Eineatzort herrschenden Meereatiefe entsprechen würde. In diesem Fall kann bei entsprechender Grole des Behälters 2 auch die süßwassergeewinnungsanlage 1 mit angehoben werden, ihre Membranen dabei selbst reinigen und ihnen durch die entstehende Strömung friches, nicht angereichtertes Meerwasser zuführen.As shown in the partial figure 1d, the maximum distance between the fresh water recovery system 1 and the tank 2 by using a shorter one Line or hawser are made smaller than the one prevailing at Eineatzort Would correspond to sea depth. In this case, depending on the size of the Container 2 also lifts the freshwater recovery system 1 with its membranes clean yourself and give them friches, not enriched, due to the resulting current Add sea water.

Der Auftrieb des Süßwassers ist dadurch bedingt, daß dieses eine um etwa 2% geringere Dichte ale Meerwasser besitzt. Daraus ergibt sich, daß eine Süßwassermenge von 1 m3 einen Auftrieb von ca.The buoyancy of fresh water is due to the fact that this one around has about 2% lower density than seawater. It follows that an amount of fresh water of 1 m3 a buoyancy of approx.

20 kp hat. Diese Erscheinung wird wie vor beschrieben in dieser Erfindung benützt. Er kann beträchtlich hoch werden, so würde z. B. ein kugelförmiger Behälter von 4 m Radius etwa 250 M3 SUßwasser aufnehmen kdnnen und dabei eine Auftriebakraft von 5000 kp erzeugen.Has 20 kp. This phenomenon is as described above in this invention used. It can be considerably high. B. a spherical container with a radius of 4 m can absorb about 250 m3 of fresh water and thereby create a buoyancy force of 5000 kp.

Diese Süßwassermenge könnte z. B. die Tageserzeugung einer Suéswassergewinnungsanlage mit einer. Membranfläche von ca. 500 m3 darstellen, wobei der Einsatzort etwa 1000 m unter der Meeresoberfläche kurde. Bei gleicher Wandatärke würde fUr den Behälter etwa die gleiche Kunstatoffaenge benötigt, wie für 1 km einer zur Meeresoberfläche führenden SchlauchleLtung.This amount of fresh water could e.g. B. the daily production of a fresh water recovery system with a. Represent membrane area of approx. 500 m3, whereby the place of use approx. 1000 m below the surface of the Kurdish sea. With the same wall thickness for the container about the same length of plastic is required as one to the sea surface for 1 km leading hose line.

Wenn durch den auftrieb des ballonartigen Behälters auch die SUB-wassergewinnungsanlage angehoben werden soll, muB selbstverständlich für eine zugfeste Verbindung zwischen den beiden Elementen gesorgt werden. Der verbindungsschlauch reicht dazu allein nicht mehr aus.If by the buoyancy of the balloon-like container also the SUB water extraction system is to be raised, must of course for a tensile connection between the two elements are taken care of. The connection hose is sufficient for this alone no longer off.

Auf dieser Art und Weise kann die Süßwassergewinnungsanlage 1 z. B. zur Wartung auch bis direkt unter der Meeresoberfläche empor transportiert werden, so daß der Einsatz von Spezialgerät zu diesem Zweck vom Tankschiff 5 aus nicht erforderlich ist. In diesem Fall hört während der Aufwärtsbewegung die SUBwasserproduktion in etwa 250 m Wassertiefe auf. Ein RUcklauf des SUSwassers durch die dann einsetzende normale Osmose in noch geringerer Wassertiefe, läßt sich konstruktiv z. B. durch RUckschlagventile verhindern.In this way, the fresh water extraction system 1 z. B. can also be transported up to directly below the surface of the sea for maintenance, so that the use of special equipment for this purpose from the tanker 5 is not required is. In this case, the sub-water production stops during the upward movement about 250 m water depth. A return of the SUS water through the then onset normal osmosis in even shallower water depth, can be constructive z. B. by Prevent check valves.

Da sich Beginn, Umfang und Ende der FUllung des BehWlters durch geeignetes Ein-und Abschalten der SUßwasserpuspe von Land aus regeln lassen, kann das Auftauchen des Behälters auf dem Zeitpunkt des Eintreffens des Tankschiffs am Einsatzort abgestimmrt werden.Since the beginning, extent and end of the filling of the container are determined by a suitable Switching the freshwater pump on and off can be regulated from the shore of the container coordinated at the time of the arrival of the tanker at the place of use will.

In Figur 2 ist eine Süßwasaergewinnungaanlage dargestellt, von der aus Pörderleitungen 4 bis sur Küstenstation 6 verlegt sind. Diese Forderleitungen 4 bestehen wie in Figur 1 aus Kunstatoff und enthalten in ihrem Innern zweckmäßiger Weise auch die benötigten elektrischen Kabel. Der Einsatzort der Süßwassergewinnungsanlagen 1 ist an der Meeresobertl§¢he durch Bojen 7 gekennzeichnet, die durch Seile 8 mit diesen Anlagen verbunden sind. Wie in Figur 1 besitzen diese Anlagen einen ballonartigen BehElter 2, der hier aber nicht mehr zum Transport des SUwassers dient. Er ist vielmehr lediglich zur Bewegung der Süßwassergewinnungsanlagen 1 vorgesehen. Der Behälter 2 ist so konstruiert, daS er sich bei normalens Förderdruck in den Leitungen 4 nicht mit SUBwaer füllt.In Figure 2, a Süßwasaergewinnungaanlage is shown, of which from pumping lines 4 to sur coast station 6 are laid. These delivery lines 4 consist of plastic as in Figure 1 and contain more expedient in their interior Way also the required electrical cables. The place of use of the freshwater extraction systems 1 is identified by buoys 7 on the sea ceilings, which are connected by ropes 8 connected to these systems. As in Figure 1, these systems have a balloon-like Container 2, which is no longer used here to transport the SU water. Rather, he is only intended to move the freshwater extraction systems 1. The container 2 is constructed in such a way that it is not in the lines 4 with normal delivery pressure fills with SUBwaer.

Wenn jedoch in der Entnahmeatation 6 auf dem Festland die Strömung in der Sßwasserleitung 4 gedrosselt wird, ao steigt der Druck in derselben und der Behälter 2 beginnt sich zu füllen und nach Erreichen eines entsprechenden FUllgrades die Anlage 1 anzuheben.If, however, the current is in the removal station 6 on the mainland is throttled in the fresh water line 4, ao increases the pressure in the same and the Container 2 begins to fill up and after reaching a corresponding filling level to raise Annex 1.

Durch Aufheben der Drosselung in der Landstation 6 wird der Meeresdruck den Behälter 2 sofort wieder in die Leitung 4 entleeren. Die Anlage sinkt an den Einsatzort zurEck. Auf diese Weise kann ein periodisches Auf-und Abbewegen der Anlage in der Nähe des Einsatzortes erzielt werden. Diese Bewegung der Sßwassergewinnungsanlage ist wie bereits erwähnt, besonders in stagnierendem Wasser vorteilhaft und verhindert die Salzanreicherung vor den Membranen.By lifting the throttling in the land station 6, the sea pressure is increased Empty the container 2 immediately back into the line 4. The plant sinks to the Place of use back. In this way, the system can be moved up and down periodically can be achieved in the vicinity of the place of use. This movement of the freshwater harvesting system As already mentioned, it is advantageous and prevented, especially in stagnant water the salt accumulation in front of the membranes.

Im Falle einer BeschAdigung der Anlage 1, also wenn z. B. ein Meßfiihler das Eindringen einer unzulässigen Menge von Salzwasser in dieselbe anzeigt, wird die Pumpe abgestellt und durch den Forderschlauch 4 SüSwasser in den ballonartigen Behälter 2 gepumpt und damit die wnlage zum Aufachwimmen gebracht. Sollte auch eine Beschädigung dieses Behälters eintreten, so daB also eine FUllung desselben mit Süßwasser nicht mehr möglich ist, so kann die Anlage durch eine geeignete Vorrichtung mit Hilfe der an den Bojen 7 befestigten Seile 8 zur Behebung der Schäden an die Wasseroberfläche gezogen werden.In the event of damage to system 1, i.e. if z. B. a measuring sensor indicates the ingress of an unacceptable amount of salt water into it the pump is turned off and fresh water through the delivery hose 4 into the balloon-like Tank 2 is pumped and the system is woken up. Should also be one Damage to this container occur, so that it is filled with Fresh water is no longer possible, the system can be replaced by a suitable device with the help of the ropes 8 attached to the buoys 7 to repair the damage to the Water surface are drawn.

4 PatentansprUche 2 Einenren4 Claims 2 Restrict

Claims (4)

Patentansprüche 1. Submarine Süßwassergewinnungsanlage nach dem Prinzip der umgekehrten Osmose, dadurch gekennzeichnet, da$ wenigstens zur teilweiaen Fbrderung des Süßwassers und/oder zur Bewasgung der Analage mit SUßwasser füllbare, Auftriebskräfte entweickelnde Behälter mit variablem Volumen vorgeaehen sind. Claims 1. Submarine fresh water extraction system according to the principle reverse osmosis, characterized in that at least for partial conveyance of fresh water and / or for watering the plant with fresh water fillable, buoyancy forces developing containers with variable volumes are provided. 2. Submarine Süßwaseergewinnungaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle einer zur Meereaoberflohe führenden Säßwasserleitung ein Mit dem erzeugten Süßwaaeer zu filleder Behälter mit variablem Volumen vorgesehan ist, der in teilweise oder ganz gefüllten zusatand selbsttätig, beispielsweise zur Entleerung in ein Tankschiff, zur Meeresoberfläche aufschwimmt.2. Submarine freshwater extraction system according to claim 1, characterized in that that instead of a freshwater pipeline leading to the sea flea, a with the generated Süßwaaeer to fill the container with variable volume is provided, which in part or completely filled state automatically, for example for emptying into a tanker, floats to the surface of the sea. 3. Submarine Süßwasaergewinnungsanlage nach Anspruch 2, dadurob gekennzeichnet, daß der behälter so groB und so mit der submarinen Anlage verbunden ist, da8 letztere beim Aufschwimmen des Behälters vom Einsstzort aus us eine einstellbare Strecke nach oben bewegt wird.3. Submarine Süßwasaergewinnungsanlage according to claim 2, characterized dadurob, that the container is so large and so connected to the submarine system that the latter an adjustable distance when the container floats from the place of use is moved upwards. 4. Submarine Süßwassergewinnungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die behälter in Zuge einer Süßwaaaerabführungaleitung angeordnet sind und sich eret dann zu fiillen beginnen, wenn der Druck innerhalb der Leitung das Normalmaß übersteigt.4. Submarine fresh water extraction system according to claim 1, characterized in that that the container or containers are arranged in the course of a Süßwaaaerabführungaleitung and it will then begin to fill when the pressure inside the line has reached that Exceeds normal.