DE2111489A1 - Verfahren zur Aufbereitung von Wasser - Google Patents
Verfahren zur Aufbereitung von WasserInfo
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Description
Patentanwalt Patentanwälte
Dr. phil. Gerhard Henkel Dr. rer. nat. Wolf-Dieter Henkel
D-757 Baden-Baden Balg Dipl.-Ing. Ralf M. Kern
Eduard-Sdimld-Str. 2
f- -| Tel.: (0811) 663197
El Paso Natural Gas Company ui.v.-Aa
Telex:
ΞΙ Paso, Texas, V.St.A.
Verfahren zur Aufbereitung von Wasser
Die Aufmerksamkeit der zivilisierten Welt gilt in immer
stärkerem Maße dem Umweltschutz, insbesondere dem Problem der Luft- und Wasserverunreinigung. In der Tat hängt die
Existenzfähigkeit der Menschheit in zunehmendem Maße von einer wirksamen Beseitigung und Aufbereitung häuslicher und
industrieller Abwasser ab. So wurden bisher zahlreiche Versuche zur Behandlung von Abwässern und Müll unternommen. Nach
dem aus der USA-Patentschrift 3 296 122 bekannten Verfahren soll beispielsweise durch Abwasserbehandlung ein als Trinkwasser
geeignetes "Reinwasser" gewonnen werden. In der Regel hat sich jedoch bisher die Abwasserreinigung bis zur Gewinnung
von Trinkwasser noch nicht als wirtschaftlich durchführbar erwiesen.
Zur Entwässerung von Abwasserschlamm und dgl. ist es ferner bereits bekannt, sich ein- oder mehrstufiger Verdampfer
zu bedienen und die Abwasserfeststoffe durch Verwendung eines relativ wenig flüchtigen Verflüssigungsmediums, z.B.
von tierischen oder pflanzlichen fetten und ölen, Erdöl und seiner i'raktionen und Derivate, wie Heizöl, Glycerin, GIykolen
und dgl., in suspendiertem und pumpfähigem Zustand zu
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halten. Diese Maßnahmen gelangen bei dem in den USA-Patentschriften
3 251 398 und 3 304 991 beschriebenen Carver-Greenfield-Verfahren
zur Anwendung. Bei diesem bekannten Verfahren werden - ganz allgemein gesagt - der Abwasserschlamm mit dem
"verflüssigenden" Öl vermischt, das erhaltene Gemisch durch
Verdampfen (des Wassers) entwässert, der abströmende Dampf kondensiert, die Feststoffe von dem ölrückstand abgetrennt
und das Öl schließlich zum erneuten Vermischen mit weiterem Abwasserschlamm rezyklisiert. Die einen hohen Gehalt an organischem
Material enthaltenden Feststoffe lassen sich zu Heizzwecken verbrennen, während das Kondensat rein genug ist, um
es in Ströme oder Flüsse abzulassen. Einer weiten Verbreitung des geschilderten Verfahrens sind jedoch auf Grund seiner hohen
Kosten Grenzen gesetzt.
Die Schwierigkeiten bei der Gewinnung von Seinwasser in solchen Gebieten, in denen Salzwässer, Brackwässer und andere
Wässer hohen Mineralstoffgehalts die einzig nennenswerten und verfügbaren Wasserquellen darstellen, sind seit langem bekannt.
Zur Lösung dieser Schwierigkeiten sind die verschiedensten Entmineralisierungsverfahren,
beispielsweise die aus der USA-Patentschrift 3 414 483 bekannte mehrstufige Entwässerung, oder eine
Entmineralisierung mittels lonenaustauschereinheiten, Umkehrosmose
und Elektrodialyse, bekannt. Sämtliche bekannten Verfahren liefern jedoch neben relativ reinem Wasser mit niedrigem
Mineralstoffgehalt (destilliertes Wasser im Falle der Entwässerung),
einen Ablauf bzwo ein "Ablaßwasser" mit hohem Mineralstoff- bzw. -Salzgehalt, das beseitigt werden muß. In einigen
Gegenden kann oder darf dieser Ablauf tatsächlich nicht mehr in (Schlamm) Teiche und dgl. abgelassen werden, da sich
sonst der Mineralsalz- bzw. Stoffgehalt des Grundwassers er-'
höhen würde.
Der Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von Wasser anzugeben, das einerseits die geschil-
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derten Schwierigkeiten löst und andererseits zu einem als
Trinkwasser und/oder Industriewasser geeigneten "Reinwasser" führt.
Es wurde nun gefunden, daß sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen läßt, daß man a) mineralsalzhaltiges Wasser unter
Bildung eines praktisch salzfreien Wasserablaufs und einer
mit Mineralsalzen angereicherten Wasserfraktion entsalzt; daß man b) die mit Mineralsalzen angereicherte Wasserfraktion
zur Bildung eines nach Entfernung des Wassers pumpfähigen Gemisches mit einem relativ wenig flüchtigen Verflüssigungsmedium
(fluidizing liquid) versetzt; daß man c) das erhaltene Gemisch durch Erwärmen unter Bildung eines aus kondensiertem
Wasser bestehenden Ablaufs und einer Aufschlämmung der Mineralsalze in dem Verflüssigungsmedium entwässert;
daß man d) die Mineralsalze von dem Verflüssigungsmedium abtrennt und letzteres in das Verfahren rückführt und daß man
schließlich e) die einzelnen (Wasser-) Abläufe aus den verschiedenen Verfahrenstufen wieder der Wasserversorgung zuführt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich zur Behandlung bzw. Aufbereitung sämtlicher mineralsalz- bzw. stoffhaltiger
Wässer, z.B. von Quellwässern, Salzwässern, Brackwässern und dgl.. Je nach dem aufzubereitenden Wasser wird dieses zunächst
nach einem der bekannten Entmineralisierungsverfahren entsalzt, wobei eine praktisch salzfreie Fraktion und eine
an Mineralsalzen bzw. - stoffen angereicherte Fraktion anfällt. Die entmineralisierte bzw. entsalzte Wasserfraktion kann in
das Versorgungsnetz für Industrie und/oder Haushalt eingespeist werden. Die an Mineralsalzen bzw. - stoffen konzentrierte
Wasserfraktion wird hierauf vorzugsweise zusammen mit Industrieabwässern und/oder häuslichen Abwässern nach dem bekannten Garver-Greenfield-Verfahren
(Vermischen mit einem relativ wenig flüchtigen Öl zur Bildung eines pumpfähigen Schlammes, Abdamp-
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fen des Wassers aus der Aufschlämmung, Abtrennen der Feststoffrückstände
aus dem Öl und Rückführen des Öls) unter Bildung eines Wasserablaufs entwässert. Letzterer wird mindestens
teilweise als Industriewasser wiederverwendet. Die Feststoffe, die in Form trockener Körnchen anfallen, lassen
sich leicht verteilen bzw. beseitigen. <Je nach der zur Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendeten Anlage lassen sie sich beispielsweise als Düngemittel, zur Chemikalienherstellung,
als Heizmaterial und dgl. verwenden. Wenn sie' keinem derartigen Verwendungszweck zugeführt werden können,
können sie zu einer gegen den Untergrund abgedichteten "Grube" P transportiert werden.
Sofern die Wasserquelle praktisch keine biologischen Verunreinigungen
enthält ( wie das bei zahlreichen Quellwässern der Fall ist), und, abgesehen von dem hohen Mineralsalzgehalt,
für Trinkwasserzwecke verwendet werden könnte, kann daran gedacht werden, es mit dem erfindungsgemäß anfallenden, entmineralisierten
Wasser zu einem im Haushalt verwendbaren Wasser mit ausgeglichenem Mineralsalzgehalt zu verdünnen.
Die Verwendung 'des erfindungsgemäß erhältlichen, praktisch
entmineralisierten Wassers in der Industrie, beispielsweise als Kesselspeisewasser, als Kühlwasser in Kühltürmen, als Kühl-"
wasser für Maschinen, in Kühlapparaten,- schlangen und dgl., trägt ganz erheblich zur Lösung des Problems eines Steinansatzes
bzw. einer Zunderbildung bei und vermindert die Menge des Ablaßwassers. Sämtliche anfallenden Ablaßwässer können
ohne Schwierigkeiten nach dem Carver-Greenfield-Verfahren behandelt
werden, wobei kein Verlust mehr zu befürchten ist und andererseits keine Schwierigkeiten hinsichtlich der Abfallbeseitigung
mehr gegeben sind. Die Verwendung des erfindungsgemäß erhältlichen entsalzten Wassers in Kühlsystemen gestattet
ferner einen weit größeren Wasserumlauf (als dies bisher mög-
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lieh war), was zu einer Kostenersparnis bei den teuren
Korrosionsschutzmitteln führt. Die aus den einzelnen Kühlsystemen abgelassenen Wasser lassen sich ebenfalls wieder
nach dem Carver-Greenfield-Verfahren behandeln.
Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich insbesondere
in Trockengebieten durchführen, in denen Wasserknappheit
herrscht und das verfügbare Wasser in der Hegel einen hohen Mineralsalzgehalt aufweist. Eine zur Durchführung des Verfahrens
gemäß der Erfindung geeignete Einheit kann beispielsweise in Haturgas-Behandlungsanlagen, in Pumpstationen, in
petrochemische Anlagen, in KraftStationen oder einen anderen
Verbund von Industrie und Haushalt eingebaut werden. Erfindungsgemäß wird eine Dauerlösung für die Wasserversorgung
einerseits und für eine Verringerung der Wasserverunreinigung andererseits geschaffen, die, solange die Anlage in Betrieb
ist, frei von Verpflichtungen der öffentlichen Hand ist. Selbstverständlich
läßt sich das Verfahren gemäß der Erfindung nicht nur in kleineren örtlichkeiten oder Trockengebieten durchführen.
Je größer die bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
verwendete Anlage ist, desto wirtschaftlicher läßt sich
Als
das Verfahren durchführen./weitere Beispiele für Anwendungsgebiete
seien genannt: Pulper und Papiermühlen, Anlagen für synthetische Kunststoffe und Fasern, Eisen- und Stahlwerke,
.Bergbauindustrie sowie fast sämtliche anderen Bezirke, auf denen sowohl Industrie- als auch häusliches Wasser benötigt
wird.
Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gemäß der Erfindung läßt sich noch steigern, wenn man die in der jeweiligen Industrieanlage
ungenutzte Wärmeenergie der Entmineralisierung und Schlammentwässerung ( im Rahmen des Verfahrens gemäß der
Erfindung) zuführt. Das hierbei anfallende Industriewaseer
läßt sich oftmals in vorteilhafter Weise zur Reinigung von aus
der Anlage austretender verschmutzter Luft verwenden, wobei
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gleichzeitig noch ein weiteres Verschmutzungsproblem gelöst wird.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Fließbild zur Erläuterung des der
vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Erfin—
ψ dungsgedankens;
Fig. 2 ein ,schematisches Fließbild einer typischen Naturbzw.
Erdgas-Behandlungsanlage und damit "vergesellschafteten" häuslichen Einrichtungen in einem Gebiet,
das aus einer tiefen Wasserquelle mit Wasser hoheji Mineralsalzgehalts versorgt wird;
Fig. 3 ein schematisches Fließbild entsprechend Fig. 2,
wobei jedoch der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke bei einer Kraftanlage
verwirklicht ist;
Fig. 4 ein schematisches Fließbild entsprechend Fig. 2,
wobei jedoch der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke bei einem Gasreinigungssystem
verwirklicht ist und
Fig. 5 ©in schematisches Fließbild einer weiteren Aus-
führungsforitt des Verfahrens gemäß der Erfindung bei
einer petrochemischen Anlage.
In dem in Fig. 1 dargestellten Fließbild wird aus einer Quelle 10 salziges» brackiges Rohwasser mit hohem Mineralsalz
gehalt gefördert, In typischer Weise kann ein solches Wasser
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500 bis 3000 oder mehr ppm an insgesamt darin gelösten Feststoffen
enthalten. Wenn die Wasserquelle genügend tief ist, besitzt das daraus geförderte Wasser in der Regel eine genügende
Reinheit, um - abgesehen von seinem hohen Mineralsalzgehalt - als Trinkwasser verwendet werden zu können. Das
aus der Quelle 10 geförderte Wasser wird über ein Ventil 12 zu einem Entsalzer 14 gepumpt. Bei diesem Entsalzer kann es
sich um eine Ionenaustauschersäule, eine Umkehrosmosevorrichtung,
einen Elektrodialyseapparat oder eine Destillationsanlage
handeln. Solche Entsalzereinheiten sind bekannt und brauchen folglich nicht im einzelnen beschrieben zu werden.
In dem Entsalzer 14 fällt ein Reinwasserablauf an, der über eine Leitung 16 abgezogen wird. Der Reinwasserablauf soll
einen geringen Gehalt an insgesamt darin gelösten Feststoffen, r,,B. weniger als 15 PP^ darin gelöste- Feststoffe, enthalten.
Im Falle einer Verwendung von Mehrfacheffekt-Vakuumverdampfern
ist der Reinwasserablauf selbstverständlich praktisch vollständig
salzfrei. Der durch die Leitung 16 fließende Reinwasserablauf wird über ein Ventil 18 einer Leitung 20 und über diese
einer Industrieanlage 22, z.B. einer Gasförderanlage, einer Gasbehandlungsanlage, einer chemischen Anlage oder einem Pulper,
zugeführt. Ein Teil des Reinwassers wird aurch ein Ventil und eine Leitung 26 als Haushaltswasser abgezogen. Um ein
Wasser mit ausgeglichenem Mineralsalzgehalt zu liefern, kann ein Teil des Wassers mit hohem Mineralsalzgehalt durch eine
Leitung 28 und ein Ventil JO in das Reinwasser eingemischt werden.
Bei geeigneter Einstellung läßt sich somit ein hervorragendes Trinkwasser gewinnen.
Wie bereits erwähnt, kann es sich bei der Industrieanlage um eine Erdgas-Förderstation, eine üaturgas-Behandlungsanlage,
eine chemische Anlage, eine Raffinerie, einen Pulper, eine Kraftanlage und dgl. handeln. In derartigen Anlagen herrscht an zahlreichen
Stellen ein großer Wasserbedarf. So wird beispielsweise
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Wasser für Dampfkessel, Gasturbinen, Kolbenmotoren, Kühltürme, Gaswäscher und verschiedene andere Zwecke benötigt.
Wenn der in der Leitung 20 befindliche Wasserablauf mit einem höchstens geringfügigen Mineralsalzgehalt für Dampfkessel,
Kühltürme und dgl. verwendet wird, wird der Steinansatz
bzw. die Zunderbildung beträchtlich vermindert.
Unabhängig vom jeweils verwendeten Entsalzer fällt in jedem Falle ein an Mineralsalzen konzentriertes Wasser an«.
Dieses Wasser kann aus dem Ablaßwasser der Verdampfer einer Destillationsanlage oder aus dem konzentrierten Ablauf aus
einer Ionenaustauschersäule, einer Umkehrosmosevorrichtung
oder einer Elektrodialysevorrichtung bestehen. Dieser hochkonzentrierte , mineralsalzhaltige Ablauf wird durch eine Leitung
32 abgezogen und einem einen Teil des sogenannten Carver-Greenfield-Systems
gemäß den genannten USA-Patentschriften 3 251 398 und 3 304 991 bildenden Mischtank 34 zugeführt. Der
Mischtank 34- nimmt ferner häusliche Abwässer, Abfälle und dgl.
aus den mit den Industrieanlagen vergesellschafteten Haushaltungen auf. Diese Abfälle werden dem Mischtank 34· durch
eine Leitung 36 zugeführt.
Erfindungsgemäß werden ferner die aus der Anlage 22 stammenden
Industrieabwässer gesammelt und über eine Leitung in den Mischtank 34- rückgeführt. Die vereinigten Abwässer werden
mit über eine Leitung 40 in den Mischtank 34· rückgeführtem,
regeneriertem "Verflüssigungsöl" gemischt. Das beim Vermischen erhaltene verflüssigte Schlammgemisch wird über eine Leitung
in Wasserverdampfer 44 des Garver-GreenfieId-Systems eingespeist.
In den genannten Verdampfern wird praktisch das gesamte Wasser entfernt, während die Feststoffe in dem "Verflüssigungsöl"-suspendiert
bleiben. Bei diesem öl kann es sich in typischer Weise um Heizöl handeln. Es kann jedoch auch irgend
eine beliebige, relativ wenig flüchtige Flüssigkeit, einschließlich anorganischer Flüssigkeiten, wie Silikonöle, verwendet
werden.
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Der kondensierte Wasserablauf -aus dem Carver-Greenfield-Verdampfer
wird über eine Leitung 46 abgezogen und in die Anlage 22 über eine Leitung 48 und ein Ventil 50 zur Wiederverwendung
an einer beliebigen Stelle rückgeführt. Infolge seines niedrigen Mineralsalzgehalts (weniger als etwa 15 ppm
an insgesamt gelösten Feststoffen) kann es ähnlich wie das Reinwasser in Leitung 20 in Kühltürmen als Auffrischwasser
oder in anderen Anlagen, in welchen es normalerweise zu einem Steinansatz bzw. zu einer Zunderbildung kommt, verwendet werden.
Das in der Anlage 22 nicht benötigte Wasser kann über ein Ventil 52 und eine Leitung 54· zur Lagerung oder gegebenenfalls
Weiterbehandlung zu einem Haushaltswasser abgezogen werden. Es kann auch zu Bewässerungszwecken verwendet werden,
wobei kein nachteiliger Einfluß auf das pflanzliche oder tierische Leben zu befürchten ist.
Bei dem Carver-Greenfield-System wird der aus den in Öl suspendierten Feststoffen bestehende, entwässerte Schlamm über
eine Leitung 56 abgezogen und einem Feststoff-Abscheider 58, der aus einer Zentrifuge und dgl. bestehen kann, zugeführt.
Das regenerierte öl wird, wie bereits ausgeführt, dem Mischtank 54 durch die Leitung 40 zugeführt. Die durch eine Leitung
60 abgezogenen Feststoffe liegen in Form körniger, leicht zu handhabender Teilchen vor, die zur industriellen Wiederverwendung
gelagert oder einer Abfallgrube zugeführt werden. Diese Feststoffe weisen in Gebieten, in denen relativ wenige
Haushaltungen mit einer große Mengen an Wasser verbrauchenden Industrieanlage vergesellschaftet sind, im Verhältnis zu ihrem
Gehalt an organischen Stoffen einen hohen Mineralsalzgehalt auf.
In diesem Falle sind die Feststoffe im Hinblick auf ihren Mineralsalzgehalt wertvoller als im Hinblick auf ihren Heizwert.
In dem in Fig. 2 dargestellten Fließbild wird mineralsalzhaltiges Wasser aus einer Quelle 110 mittels einer Pumpe 112
über ein Ventil 114 und eine Leitung 116 einer mit 118 bezeich-
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neten Vakuumdestillationsanlage zur Konzentration (der Mineralsalze)
zugeführt. Bin Teil des anfallenden Reinwassers wird über ein Ventil 120 und eine Leitung 122 zur Speisung
einer Anlage 124 abgezogen. Ein anderer Teil des reinen
destillierten Wassers wird über eine Leitung 126 abgeleitet und mit Hilfe eines Mischventils 128 mit durch die Pumpe
über eine Zweigleitung 130 zugespeistem, mineralsalzhaltigem
Wasser gemischt. Durch eine Leitung 132 wird ein Wasser mit ausgeglichenem Mi-neralsalzgehalt einem Reservoir 134- für Haushaltswasser
zugeführt. Dieses Wasser wird über eine Speiseleitung 136 mit 138 bezeichneten Haushaltungen zugeführt.
Das häusliche Abwasser, Müll und häusliche Abfälle werden gesammelt und über eine Leitung 140 einem Mischer 142 des Carver-GreenfieId-Systems
zugeführt. Das an Mineralsalzen konzentrierte. Ablaßwasser aus den Vakuumdestillationseinheiten
wird in den Mischer 142 über eine Leitung 144 zugespeist. Ferner wird in den Mischer 142 aus der Anlage 124 stammendes
Industrieabwasser über eine Leitung 146 rückgeführt. Die vereinigten Abwasser werden mit aus einer Leitung 148 stammendem,
rückgeführtem Öl durchsetzt una durchmischt. Die mit Öl durchsetzten, vermischten Abwässer weraen über eine Leitung 150
Carver-Greenfield-Verdampfern 152 zugeführt, aus welchen regeneriertes
Wasser durch eine Leitung 154- in die Industrieanlage
rückgeführt wird. Die in dem Öl suspendierten Feststoffe werden
über eine Leitung 156 zu einem Öl—Abscheider 158 abgezogen
und von dort einer ausgekleideten Trocknungsgrube 160 zugeführt.
Das in Fig. 2 schematisch dargestellte System wurde für
eine Natur- bzw. Erdgasbehandlungsvorrichtung an einem Ort, an welchem insgesamt 17 Familien wohnten, entwickelt. Aus
der Wasserquelle wurde Wasser mit einem Gesamtgehalt an darin
gelösten Feststoffen von 1060 ppm in einer Menge von
etwa 665 l/min gefördert. Die Konzentrier-Verdampfereinheit
von
118 besaß eine Kapazität/35380 kg/std und konnte pro Stunde 31298 kg Kondensat liefern. Diese Einheit wurde dazu verwen-
118 besaß eine Kapazität/35380 kg/std und konnte pro Stunde 31298 kg Kondensat liefern. Diese Einheit wurde dazu verwen-
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de.t, für die Anlage wxd für Haushalt szwe.cke reines destilliertes
Wasser "in einer Menge von etwa 416400 1 pro Tag zu liefern.
Die Abläufe aus den Verdampfern 118 sowie die verschiedenen Abwässer wurden der Garver-Greenfield-Einheit zugeführt. Die
Garver-Qreenfield-Einhe.it wurde pro Stunde mit etwa 4£20 kg
Ablauf ausr den Verdampfern 118 und etwa 1140 kg Abwasser beschickt.
Mit dem Ablauf aus den Verdampfern wurden pro Stunde
etwa 43 kg darin gelöste Feststoffe abgezogen. Der Eeststoffgehalt
der häuslichen Abwasser betrug etwa 225 g pro Stunde.
Das rückgewonnene Kondensat aus den Garver-Greenfield-Verdampfern
betrug pro Stunde etwa 5440 kg. Das zum Betrieb der Verdampfer benötigte Heizmaterial bestand aus in der Anlage verfügbarem
Erdgas. In einem mit Erdgas beheiztem, fest installierten Kessel wurden pro Stunde 4,5 Millionen kcal zur Dampferzeugung für den
.für die ^onzentrier-Vakuumdestillationseinheit und für die Carver-Greenfield-Verdampfer
erforderlichen Dampf verbraucht. Die Einheit ist vollständig und in sich abgeschlossen und benötigt
zum kontinuierlichen Betrieb lediglich die Zufuhr von Wasser aus der Quelle, von Heizmaterial, von Kühlwasser, von Energie
und von frischem öl. Pro Tag werden etwa 76 kg Öl benötigt.
In dem in Fig. 3 dargestellten Eließbild wird, ähnlich wie
bereits geschildert, aus einer Quelle 210 über ein Ventil 212
Wasser einer Mehrfacheffekt-Verdampfereinheit 214 zugeführt. Das in dieser Einheit gebildete Reinwasser wird über eine Leitung
216 abgezogen. Dieses Wasser wird über eine Leitung 218
Dampfgeneratoren und dgl. zugeführt; ein Teil des Reinwassers
kann über eine Zweigleitung 220 abgezogen werden, um mit Quellwasser
gemischt und in Form der Mischung über eine Leitung 222 der Wasserversorgung von Haushalten zugeführt zu werden. Die
Dampfgeneratoren können ein Teil einer Kraftanlage 224 sein.
In der Kraftanlage können ferner Gasturbinen oder Kolbenmotoren zur Erzeugung von Elektrizität Verwendung finden. Ein Teil des
Reinwassers kann in den Kühlsystemen dieser Einheiten als Auffrischwasser
verwendet werden. Das aus den Verdampfereinheiten 214 abgezogene Wasser wird über eine Leitung 226 einer Misch-
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einheit 228 des Carver-Greenfield-Systems zugeführt. Wie
bereits geschildert, kann diese Mischeinheit über eine Leitung 230 mit häuslichen Abwässern und über eine Leitung 232
mit Industriewasser-Rücklauf gespeist werden. Die Abwässer werden mit über eine Leitung 234 kommendem Öl-Rücklauf gemischt
und Carver-Greenfield-Verdampfern 236 zugeführt. Bei
der dargestellten Ausführungsform v/ird über eine Leitung 238 Industriewasser abgezogen, das teilweise als Auffrischwasser
für die Kühlsysteme der Maschinen verwendet werden kann. So wird ein .Teil des in der -Leitung 238 befindlichen Wassers
über eine Leitung 240 und ein Ventil 242 in einen durch eine Leitung 244 umlaufenden Kühlwasserstrom eingespeist. Dieses
Wasser wird aus den Kühlsystemen durch Leitungen 246 abgezogen, in einem Turm 248 gekühlt und durch die Leitung 244
in das System rückgepumpt. Im Falle, daß sich in den Kühlsystemen Verunreinigungen ansammeln, wird ein Teil des Wassers
durch eine Leitung 250 und ein Ventil 252 abgelassen und in
das Mischgefäß des Garver-Greenfield-Systems rückgeführt.
Bei der dargestellten Ausführungsform werden die Schornstein-Gase aus der Kraftanlage, d.h. von gas- oder ölbeheizten
Dampfmaschinen oder Gasturbinen, über eine Leitung 254 abgezogen. Ein Teil dieser Abgase wird über eine Rohrleitung
256 einem Abgaskessel 25'8 zugeführt. Dieser Abgaskessel kann
zur Dampferzeugung verwendet werden. Der hierbei gebildete
Dampf wird über eine Leitung 260 und eine Rückführleitung 262 durch die Verdampfereinheiten der Destillationsanlage
214 und durch die Verdampfereinheiten der Carver-Greenfield-Verdampfer
236 zirkulieren gelassen. Auf diese Weise wird die Wärme in diesem System wirtschaftlich ausgenutzt.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, wie sich das Verfahren gemäß der Erfindung bei einem Gasabsorptionssystem zur Entfernung
saurer Gase aus Erdgas verwirklichen läßt. Hierbei handelt es sich um typische Maßnahmen in Erdgas-Behanülungsanlagen.
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Das Absorptionssystem, das aus einem Absorber 310 und einer
Abstreifeinrichtung 312 besteht, ist in üblicher V/eise, beispielsweise
wie in der USA-Patentschrift 2 157 068 beschrieben
ist, konstruiert. Bei diesem System wird das saure Gas über eine Leitung 314- am unteren Ende in den Absorber 310
eingeleitet. In diesem wird es durch In-Berührung-Kommen
mit einem Alkanolamin oder einer anderen Absorptionslösung gereinigt. Das reine Gas verläßt den Turm über eine Leitung
316. Die mit H2S, CO2 und ähnlichen Gasen angereicherte Absorptionslösung
wird aus dem Absorber 310 über eine Leitung 318 abgezogen, fließt durch einen Wärmetauscher 320, in welchem
sie durch indirekten Wärmeaustausch mit einer rücklaufenden, warmen Magerlösung erwärmt wird, und wird schließlich
am oberen Ende in die Abstreifeinrichtung 312 eingespeist.
Diese Abstreifeinrichtung ist mit einer Dampfheizeinrichtung
322 ausgestattet, mit deren Hilfe die angereicherte Lösung erhitzt und die absorbierten sauren Bestandteile
abgetrieben werden. Letztere verlassen das System über eine Leitung 324. Die heiße Magerlösung wird über eine Leitung
326, einen Wärmetauscher 328, den Wärmetauscher 320, eine Kühleinrichtung 332 und eine Leitung 338 zum oberen Ende
des Absorbers 310 rückgeführt. Hierbei wird die für einen Carver-Greenfield-Verdampfer 340 erforderliche Wärme durch
Verwendung einer Wärmetauscherflüssigkeit, die über eine Leitung 342 und 344 umläuft und Wärme aus dem Wärmetauscher
328 auf eine Heizeinheit 346 im Carver-Greenfield-Verdampfersystem
überträgt, erhalten. Selbstverständlich kann dem Verdampfer auch mittels Dampf oder anderer Wärmelieferanten zusätzliche
Wärme zugeführt werden.
Industriewässer aus dem Carver-Greenfield-Verdampfer wird über Leitungen 348 in ein Reservoir 350 abgezogen. Aus
diesem wird ein Teil des Wassers über eine Leitung 352 für industrielle Zwecke abgezogen, lüin Teil dieses Wassers wird
über eine Leitung 354 und ein Ventil 356 der Kühleinrichtung 332 des Absorptionss;y stems zugeführt. Das aus der Kühlein-
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richtung 332 stammende warme Wasser wird über eine Leitung
358 einem Kühlturm 360 zugeführt und anschließend über eine
Leitung 362 mittels einer Pumpe 364 umlaufen gelassen. Das
gesamte notwendige Spülwasser wird aus diesem Umlaufsystem
über ein Ventil 366 und eine Leitung 368 abgezogen und über
eine Leitung 370 in den Carver-Greenfield-Verdampfer rückgeführt.
Andere häusliche und Industrieabwässer können über eine Leitung 372 zugespeist werden. Die Wärme für die Heizeinheit
322 der Abstreifeinrichtung 312 wird von einem Dampfgenerator
376 geliefert. Diesem Generator kann über eine Leitung 378 aus einer im vorliegenden Falle nicht dargestellten
Destillationsanlage (vgl. beispielsweise Fig. 2) stammendes, • reines Auffrischwasser zugeführt werden. Das aus dem Dampfgenerator
abgelassene V/asser bzw. Spülwasser läßt sich über eine Leitung 380 abziehen und mit den der Carver-Greenfield-Einheit
zugespeisten Abwässern vereinigen.
Aus Fig. 5 ergibt sich eine Ausführung des Verfahrens gemäß
der Erfindung im Zusammenhang mit dem Betrieb einer petrochemischen Anlage 400. Dieser Anlage wird über eine Leitung
402 aus Konzentrier-Verdampfern 404, die, wie im Zusammenhang
mit den vorherigen Figuren erläutert wurde, mit Rohwasser aus einer Quelle 406 gespeist werden, Reinwasser zugeführt. Der
petrοchemischen Anlage 400 wird ferner mittels einer Leitung
408 aus Carver-GreenfieId-Verdampfern 410 Industriewasser zu
Kühlzwecken und dgl. zugespeist. Abwasserrücklauf aus der petrochemischen Anlage wird über eine Leitung 412 abgezogen
und entweder mit anderen, in einer Leitung 414 fließenden Abwässern vereinigt oder über ein Ventil 416 und eine Leitung
418 einer chemischen RückgewInnungseinheit 420 zugeführt.
Diese Rückgewinnungseinheit kann aus Entspannungs-Verdampfereinheiten
bestehen, in welchen sämtliche flüchtigen chemischen Substanzen aus dem Wasser abgestreift werden. Letzteres wird
hierauf über eine Leitung 422 einem Mischer 423 cLes Carver-Greenfield-Systeins
zugeführt. Andererseits können ausgefallene chemische Substanzen auch über Leitungen 424 mit dem durch
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eine Leitung 422 strömenden Restabwasser in das Carver-GreenfieId-System
gezogen werden.
Bei einer Abwandlung des geschilderten Verfahrensablaufs kann verunreinigte Luft aus der petrochemischen Anlage über
eine Leitung 428 einem Gaswäscher 430 zugeführt werden, in
welchem es mit über eine Leitung 432 zugeführtem Industriewasser in Berührung gebracht wird. Die saubere Luft wird
über eine Leitung 434 in die Atmosphäre entlassen, während
das die aus der Luft entfernten Verunreinigungen enthaltende Wasser über eine Leitung 436, eine Leitung 438 und ein Ventil
440 in den Mischer 423 des Carver-Greenfleld-Systems
rückgeführt wird. Im Falle, daß dieses verschmutzte V/asser wiedergewinnbare, flüchtige chemische Substanzen oder wertvolle
Chemikalien enthält, die ausgefällt werden können, kann es andererseits über eine Leitung 442 und ein Ventil 444 der
Leitung 418 zu der chemischen Rückgewinnungseinheit 420 geleitet werden. Der Mischer des Carver-Greenfield-Systems
kann zusätzlich zu den anderen Abfällen über eine Leitung mit Abwässern und dgl. beschickt werden.
Die in Fig. 5 schematisch dargestellte Luftreinigung ist nicht auf petrochemische Anlagen beschränkt. Viele Industriezweige
machen von einer Gaswäsche mit Wasser Gebrauch, um dadurch Luftverschmutzungsprobleme zu bekämpfen. Hierbei tritt
jedoch das weitere Problem auf, wie das nunmehr die Luftverunreinigungen enthaltene Wasser beseitigt werden kann. Erfinauxx&^^-einäß
wird nun dieses Problem dadurch gelöst, daß ein solches Abwasser bzw. ein solches verschmutztes Wasser dem
Garver-Greenfield-System zugeführt wird.
Selbstverständlich können beliebige Kombinationen der in den Figuren 2-5 dargestellten Maßnahmen in einer einzigen Industrieanlage
verwirklicht und kombiniert werden. Ebenso selbstverständlich dürfte es für den Fachmann sein, daß das geschilderte
Verfahren die verschiedensten Abwandlungen erfahren kann.
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Das grundlegende Merkmal des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht in der Kombination einer Entsalzung mit einem Carver-GreenfieId-System,
wobei beide Systeme in der Kombination weit wirtschaftlicher arbeiten können, als einzeln. Abschließend
sei noch darauf hingewiesen, daß nicht zu erwarten war, daß das bisher zur Aufbereitung von organischen Abfällen, z.B.
von Abwässern und dgl., eingesetzte Carver-Greenfield-System
auch bei der Aufbereitung von Abwässern mit hohem Mineralsalzgehalt verwendet werden könne.
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Claims (13)
1.) Verfahren zur Aufbereitung von Wasser, dadurch gekennzeichnet,
daß man a) mineralsalzhaltiges Wasser unter Bildung eines praktisch salzfreien Wasserablaufs und einer
mit Mineralsalzen angereicherten Wasserfraktion entsalzt; daß man b) die mit Mineralsalzen angereicherte Wasserfraktion
zur Bildung eines nach Entfernung des Wassers pump-, fähigen Gemisches mit einem relativ wenig flüchtigen Verflüssigungsmedium
(fluidizing liquid) versetzt; daß man c) das erhaltene Gemisch durch Erwärmen unter Bildung eines
aus kondensiertem Wasser bestehenden Ablaufs und einer Aufschlämmung der Mineralsalze in dem Verflüssigungsmedium entwässert;
daß man d) die Mineralsalze von dem Verflüssigungsmedium abtrennt und letzteres in das Verfahren rückführt und
daß man schließlich e) die einzelnen (Wasser-) Abläufe aus den verschiedenen Verfahrenstufen wieder der Wasserversorgung
zuführt.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man mineralsalzhaltiges Wasser durch Mehrfacheffekt-Vakuumdestillation
entsalzt; daß man als praktisch salzfreien Wasserablauf destilliertes Wasser gewinnt und daß man die mit Mineralsalzen
angereicherte Wasserfraktion als "Destillationsrückstand" aus den Destillationseinheiten abzieht.
$.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man von aus Quellwasser bestehendem mineralsalzhaltigem Wasser ausgeht und aaß man einen Teil dieses Wasser mit einem Teil des
salzfreien Ablaufs zur Herstellung eines Wassers mit ausgeglichenem
Mineralsalzgehalt für Haushaltswasser vermischt.
4.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man mindestens einen Teil der Wasserabläufe als Industriewasser
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verwendet und daß man das Industrie abwasser zusammen mit dem relativ wenig flüchtigen Verflüssigujqgsmedium und der
an Mineralsalzen konzentrierten Wasserfraktion der Verdampfung und einer anschließenden Wiederverwendung zuführt.
5·) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens einen Teil des entsalzten Wasserablaufs der
Haushaltswasserversorgung zuführt und daß man die häuslichen Abwässer zusammen mit dem relativ wenig flüchtigen Verflüssigungsmedium
und der an Mineralsalzen konzentrierten Wasser-A fraktion der Verdampfung und einer anschließenden Wiederverwendung
zuführt.
6.) Verfahren zur Aufbereitung von Wasser zu einem an einem Ort mit H^shalts- und Industriewasserbedarf wiederverwendbaren
Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß man a) mineralsalzhaltiges Speisewasser unter Bildung eines praktisch salzfreien
Wasserablaufs und einer mit Mineralsalzen angereicher-'ten Wasserfraktion entsalzt; daß man b) einen Teil des entsalzten
Wasserablaufs der Haushaltswasserversorgung und einen anderen Teil des entsalzten Wasserablaufs der Industriewasserversorgung
zuführt; daß man c) die Abwässer aus den.Haushaltseinrichtungen und die Abwässer aus den Industrieeinrichtungen
W sammelt; daß man d) die vereinigten Abwässer und die aus der
Entsalzung stammende an Mineralsalzen konzentrierte Wasserfraktion zur Bildung eines nach Entfernung des Wassers pumpfähigen
Gemisches mit einem relativ wenig flüchtigen Verflüssigung
smedium mischt; daß man e) das erhaltene Gemisch durch Erwärmen unter Bildung eines aus kondensiertem Wasser
bestehenden Ablaufs und einer Aufschlämmung der Mineralsalze
und der organischen Feststoffe in dem Verflüssigungsmedium entwässert; daß man f) die Feststoffe von dem Verflüssigungsmedium abtrennt und letzteres in das Verfahren rückführt und
daß man schließlich g) mindestens einen Teil des kondensierten Wasserablaufs aus der Entwässerung einer industriellen Verwendung
zuführt.
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7·) Verfahren nach. Anspruch 6, dadurch, gekennzeichnet, daß
man mindestens einen Teil der Wasserabläufe für die industrielle Wasserversorgung zu Wasserkühlzwecken verwendet.
8.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
man mindestens einen Teil des entsalzten Wasserablaufs unter Verminderung eines Steinansatzes bzw. einer Zunderbildung in
Kesselanlagen verwendet.
9.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man es bei einer Erdgas-Behandlungsaniage durchführt, wobei
man mindestens einen Teil des der industriellen Verwendung zugeführten Wassers in Kühltürmen verwendet und daß mindestens
ein Teil des der Entwässerung und anschließenden Wiederverwendung zugeführten Industrieabwassers aus dem Wasserablauf aus
dem Kühlturm besteht.
10.) Verfahren nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß in der Erdgas-Behandlungsanlage Maßnahmen zur Absorption bzw.
Entfernung saurer Gase aus dem Erdgas getroffen werden, wobei diese Maßnahmen darin bestehen, daß eine Absorptionsflüssigkeit
zwischen einer Absorptions- und einer Abstreifstufe umlaufen gelassen wird, die (Ab sorptions-)Magerf Lässigkeit vor
der Absorption gekühlt und die mit sauren Gasen angereicherte Absorptionsflüssigkeit zum Abstreifen (der sauren Gase) erhitzt
wird, und mindestens ein Teil des der Anlage zugeführten Wasserablaufs in einem indirekten Wärmeaustausch zum Kühlen
der (Absorptions-)Magerflüssigkeit verwendet wird.
11.) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wärmeenergie aus der heißen Magerlösung aus der
Abstreifstufe als Lieferant für einen Teil der zur Behandlung
der Abwässer oder der mineralsalzhaltigen Wässer, die ihrerseits zur Wasserversorgung der Anlage dienen, erforderlichen
Wärmeenergie verwendet.
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12.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die mit Wasser versorgte Industrie eine Kraftanlage mit gas- oder ölbeheizten Verbrennungsanlagen aufweist, daß ein Teil
der dem industriellen Gebrauch zugeführten Wasserabläufe den Wasserbedarf dieser Maschinen deckt und daß die aus den Schornstein-oder
Verbrennungsgasen dieser Maschinen gewonnene Wärmeenergie mindestens teilweise den Wärmeenergiebedarf bei der
Behandlung der Abwässer oder mineralsalzhaltigen Wässer, die ihrerseits der Industriewasserversorgung dienen, deckt.
13.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Wasserablaufs aus der Entwässerung zur
Entfernung von Verunreinigungen aus Gasen verwendet wird und daß das diese Verunreinigungen enthaltende Wasser erneut der
Entwässerung zugeführt wird.
209839/0944
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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GB743271 | 1971-03-22 |
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DE (1) | DE2111489A1 (de) |
FR (1) | FR2127301A5 (de) |
GB (1) | GB1289064A (de) |
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DE3030287A1 (de) * | 1980-08-09 | 1982-03-18 | Hanover Research Corp., East Hanover, N.J. | Verfahren und vorrichtung zur rueckgewinnung von reinem wasser und im wesentlichen trockenen feststoffen aus wasser-feststoff-systemen, wobei die entwaesserung in einem leichten fluidierenden oel vorgenommen wird |
CN107857455A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-03-30 | 北京城市排水集团有限责任公司 | 一种基于热水解的污泥高温高干脱水减量装置及其使用方法 |
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FR2376826A1 (fr) * | 1977-01-07 | 1978-08-04 | Kestner App Evaporateurs | Procede economique de depollution des eaux residuaires d'un atelier de fabrication de nitrate d'ammonium, permettant de recuperer et de concentrer l'ammoniac et le nitrate d'ammonium des effluents liquides |
JP2520317B2 (ja) * | 1990-03-14 | 1996-07-31 | 日立造船株式会社 | 超純水製造装置および方法 |
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1971
- 1971-03-03 FR FR7107359A patent/FR2127301A5/fr not_active Expired
- 1971-03-10 DE DE19712111489 patent/DE2111489A1/de active Pending
- 1971-03-22 GB GB1289064D patent/GB1289064A/en not_active Expired
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CN107857455A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-03-30 | 北京城市排水集团有限责任公司 | 一种基于热水解的污泥高温高干脱水减量装置及其使用方法 |
CN107857455B (zh) * | 2017-12-12 | 2020-05-15 | 北京城市排水集团有限责任公司 | 一种基于热水解的污泥高温高干脱水减量装置及其使用方法 |
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GB1289064A (de) | 1972-09-13 |
FR2127301A5 (de) | 1972-10-13 |
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