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Verfahren und Vorrichtung zum osmotischen Aufbe-
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reiten von insbesondere Seewasser zu Trinkwasser Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum osmotischen Aufbereiten von insbesondere Seewasser zu Trinkwasser,
bei dem das Seewasser nach Filtrierung unter hohem Druck durch einen eine Reihe
semipermeabler Membranen od.dgl. aufweisenden Osmosemodul hindurchgedrückt wird,
sowie eine Vorrichtung zum osmotischen Aufbereiten von insbesondere Seewasser zu
Trinkwasser, mit einer Hochdruckpumpe und einem dieser nachgeschalteten Osmosemodul
od.dgl..
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Auf See gehenden Schiffen finden in steigendem Maße Vorrichtungen
zum Aufbereiten von Seewasser zu Trinkwasser Verwendung, wobei sich neben herkömmlichen
Verdampfungseinrichtungen insbesondere auch auf dem Prinzip der Umkehrosmose beruhende
Einrichtuncen bewährt haben. Einrichtungen der letztgenannten Art arbeiten in der
Weise, daß das Seewasser durch einen Osmosemodul, beispielsweise ein Plattenmodul,
der eine Reihe semipermeabler Membranen od.dgl. aufweist, hindurchgedrückt wird,
wobei dort die Salzbestandteile des Seewassers abgetrennt und das so aufbereitete
Trinkwasser der Trinkwasserversorgung des Schiffes od.dgl. zugeführt wird. Ein Problem
besteht bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren dieser Art darin, daß sie
verhältnismäßig störanfällig sind und insbesondere bei Schiffen, die Seegebiete
unterschiedlicher Wasserkonsistenz, insbesondere auch unterschiedlicher Salzkonzentration
und Temperatur des Meerwassers befahren, nicht unter allen Betriebsbedingungen Trinkwasser
der gewünschten Qualität liefern.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie
eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die auch unter ungünstigen
Betriebsbedingungen unabhängig von den befahrenen Seegebieten und der damit zusammenhängenden
Konsistenz des aufzubereitenden Seewassers eine gleichbleibende Qualität des hergestellten
Trinkwassers gewährleisten, wobei die Vorrichtung kostengünstig in der Herstellung
sowie zuverlässig, wartungsarm und robust im Betrieb sein soll.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß das
Seewasser dem Osmosemodul
mit geregelter Temperatur zugeführt wird.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
daß die Temperatur des Seewassers vor dem Einführen in den Osmosemodul auf ca. 250
C geregelt wird.
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Auch kann vorgesehen sein, daß das Seewasser dem Osmosemodul bei Einschalten
der Aufbereitungsanlage mit allmählich auf den vollen Betriebswert ansteigendem
Druck zugeführt wird.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich die Vorrichtung der gattungsgemäßen
Art aus durch eine Einrichtung zum Regeln der Temperatur des den Osmosemodul beaufschlagenden
Seewassers.
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Dabei kann vorgesehen sein, daß die Temperaturregeleinrichtung ein
Filter mit eingebauter Heizeinrichtung aufweist.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin ggf. vorgesehen, daß der Osmosemodul
während des Einschaltvorganges der Aufbereitungsanlage mittels einer Bypassleitung
mit darin angeordnetem Stellventil degressiv umgehbar ist, wobei der nicht den Osmosemodul
durchsetzende Teil des zugeführten Seewassers einem Seewasseraustritt zuführbar
ist.
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Auch wird erfindungsgemäß ggf. vorgeschlagen, daß zwischen der Temperaturregeleinrichtung
und der Hochdruckpumpe eine Niederdruckpumpe mit nachgeschaltetem Mehrstufenfilter
angeordnet ist.
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Die Erfindung ist weiterhin ggf. gekennzeichnet durch eine Einrichtung
zum kontinuierlichen Überprüfen des Salzgehaltes des den Osmosemodul verlassenden
Trinkwassers und Umleiten desselben in den Seewasseraustritt bei Überschreiten eines
vorgebbaren Salzgehaltes.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch
eine der Temperaturregeleinrichtung nachgeschaltete Einrichtung zum dosierten Zugeben
eines die Ablagerung von Schwebestoffen oder dergleichen im Osmosemodul verhindernden
Mittels, wie Hexamethylsulfat, zu dem den Osmosemodul beaufschlagenden Seewasser.
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Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, daß die verwendete(n) Pumpe(n)
Kolbenpumpe(n) ist bzw. sind.
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Dadurch, daß erfindungsgemäß die Temperatur des den Osmosemodul durchsetzenden
Seewassers auf einen optimalen Wert geregelt wird, gelingt es, unter allen nur denkbaren
Betriebsbedingungen einen optimalen Wirkungsgrad zu gewährleisten und Trinkwasser
hoher Qualität zu erzeugen. Die Verwendung von Kolbenpumpen anstelle in herkömmlichen
Anlagen üblicherweise verwendeter Kreiselpumpen oder dergleichen gewährleistet eine
konstante, exakte Druckbeaufschlagung der gesamten Anlage auch unter wechselnden,
von der Seewasserkonsistenz und -temperatur etc. abhängigen Bedingungen. Die vorgesehene
Bypassleitung nebst Hilfseinrichtungen stellt sicher, daß der empfindliche Osmosemodul
nicht durch einen allzu hohen Druck beim Einschalten der Anlage überlastet wird.
Insgesamt eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung hervorragend zum Betrieb
auf See
gehender Schiffe, wobei sie sich insbesondere auch durch
ihre äußerste Kompaktheit, wobei die Größe nicht einmal die eines herkömmlichen
Kühlschrankes überschreitet, auszeichnet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der schematischen Zeichnung
im einzelnen erläutert ist.
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Die aus einer einzigen Figur bestehende Zeichnung zeigt dabei ein
Blockschaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung.
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Wie die Zeichnung erkennen läßt, weist die Vorrichtung, einem Seewasserzufluß
10 nachgeschaltet, einen Wasserzuflußregler 12 auf, dem wiederum eine Temperaturmeßeinrichtung
14 nachgeordnet ist. Hierauf folgen in der aus dem Blockschaltbild ersichtlichen
Weise eine Temperaturregeleinrichtung 16, deren Heizleistung ggf. in Abhängigkeit
von der mittels der Temperaturmeßeinrichtung 14 ermittelten Temperatur regelbar
ist. Eine nachfolgende Niederdruckpumpe 18 (das Symbol "M" bezeichnet stets einen
Motorantrieb) beaufschlagt einen Mehrstufenfilter 20, dem eine Hochdruckpumpe 22
nachgeschaltet ist. Der Hochdruckpumpe 22 ist eine Druckbegrenzungs- und Regeleinrichtung
24 nachgeordnet, die über ein Sicherheitsventil 26 mit einem Osmosemodul 28, beim
gezeigten Ausführungsbeispiel einem Plattenmodul herkömmlicher Bauart, in Verbindung
steht. Über eine Trinkwasserleitung 30 mit darin angeordneter Salzmeßsonde 32 und
in Abhängigkeit von dieser beaufschlagbarem Dreiwegeventil 34
besteht
Verbindung vom Osmosemodul 28 zu einem Trinkwasseraustritt 36.
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Zwischen der Druckbegrenzungseinrichtung 24 und dem Sicherheitsventil
26 zweigt von der dem Osmosemodul 28 Seewasser zuführenden Verbindungsleitung zwischen
der Hochdruckpumpe 22 und dem Osmosemodul 28 über ein regelbares Stellventil 38
eine Bypassleitung 40 ab, die über einen Vierwege-Verbindungspunkt 42 einem Seewasseraustritt
44 zuführbar ist, mit dem über den Verbindungspunkt 42 und ein Rückschlagventil
46 auch das Dreiwegeventil 34 in Verbindung bringbar ist.
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Der Verbindungsleitung zwischen der Niederdruckpumpe 18 und dem Mehrstufenfilter
20 ist über ein Rückschlagventil 48 mittels einer Dosierpumpe 50 aus einem Dosiertank
52 ein das Ablagern von Schwebestoffen im Osmosemodul 28 verhinderndes Mittel, wie
beispielsweise Hexamethylsulfat, zuführbar. Ein Reinigungstank 54 enthält Reinigungsmittel,
welches in herkömmlicher Weise unter entsprechender Schaltung der diversen, aus
dem Blockschaltbild ersichtlichen Ventileinrichtungen etc. zum Reinigen und Regenerieren
der Anlage, insbesondere durch Osmosemoduls 28, zirkuliert werden kann.
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Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren wie folgt: Bei geöffnetem Wasserzuflußregler 12 wird mittels der Niederdruckpumpe
18 Wasser vom Seewasserzufluß 10 über die Temperaturregeleinrichtung 16 dem Mehrstufenfilter
20 zugeführt, unter gleichzeitigem dosierten Zufügen von Hexamethylsulfat über die
Dosierpumpe 50. Vom Mehrstufenfilter 20 gelangt das Seewasser zur Hochdruckpumpe
22
und von dort in den Osmosemodul 28, wobei in der Einschaltphase das Stellventil
38 so weit geöffnet ist, daß der Osmosemodul 28 zunächst nur mit einem wesentlich
niedrigeren als dem End-Betriebsdruck beaufschlägt wird, um so eine übergroße Beanspruchung
der semipermeablen Membranen des Osmosemoduls 28 zu vermeiden; während dieser Einschaltphase
fließt das nicht den Osmosemodul 28 durchsetzende Seewasser über die Bypassleitung
40 und den Verbindungspunkt 42 unmittelbar dem Seewasseraustritt 44 zu. Allmählich
wird dann das Stellventil 38 geschlossen, so daß schließlich der Osmosemodul 28
mit ggf. dem gesamten zugeführten Seewasser beaufschlagt wird, wobei das Sicherheitsventil
26 eine untunliche Druckbeanspruchung des Osmosemoduls 28 verhindert. Über die Trinkwasserleitung
30 gelangt das erzeugte Trinkwasser zur Salzmeßsonde 32, die bei einem Salzgehalt
innerhalb der zulässigen, vorgebbaren Grenzen das Dreiwegeventil 34 so schaltet,
daß die zum Rückschlagventil 46 führende Leitung geschlossen und der Durchfluß zum
Trinkwasseraustritt 36 gewährleistet ist. Beim Auftreten eines unzulässig hohen
Salzgehaltes schließt das Dreiwegeventil 34 die Verbindung zum Trinkwasseraustritt
36 und öffnet diejenige zum Rückschlagventil 46, wodurch das nicht brauchbare Trinkwasser
ebenfalls dem Seewasseraustritt 44 zugeleitet wird.
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Zur Reinigung der Anlage bzw. zum Regenerieren des Osmosemoduls 28
wird durch geeignete Stellung der verschiedenen, aus dem Blockschaltbild ersichtlichen
Ventile Reinigungsflüssigkeit aus dem Reinigungstank 54 so zirkuliert, daß die erforderlichen
Komponenten dem Reinigungsvorgang unterworfen werden.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den
Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in
beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen
Ausführungsformen wesentlich sein.
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BEZUGSZEICHENLISTE (LIST OF REFERENCE wJNERALS) 1 1 2 4 4 5 5 6 6
7 8 8 9 10 Seewasserzufluß 10 11 11 12 Wasserzuflußregler 12 13 13 14 Temperaturmeßeinrichtung
14 15 15 16 Temperaturregeleinrichtung 16 17 17 18 Niederdruckpumpe 18 19 19 20
Mehrstufenfilter 20 21 22 Hochdruckpumpe 22 23 23 24 Druckbegrenzungseinrichtung
24 25 25 p# Sicherheitsventil 26 27 28 Osmosemodul 28 29 29 30 Trinkwasserleitung
30
31 31 32 Salzmeßsonde 32 33 33 34 Dreiwegeventil 34 35 35 36
Trinkwasseraustritt 36 37 37 38 Stellventil 39 40 Bypassventil 40 41 4 1 42 Verbindungspunkt
43 43 44 Seewasseraustritt 45 45 46 Rückschlagventil 46 47 47 48 Rückschlagventil
48 49 49 50 Dosierpumpe 51 51 52 Dosiertank 52 53 53 54 Reinigungstank 55 55 56
56 57 5? 58 58 59 59 60 60 61 62 6 63 64 65
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