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DE102018106521A1 - Plant for separating an aqueous solution into purified water and solution residues - Google Patents

Plant for separating an aqueous solution into purified water and solution residues Download PDF

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DE102018106521A1
DE102018106521A1 DE102018106521.3A DE102018106521A DE102018106521A1 DE 102018106521 A1 DE102018106521 A1 DE 102018106521A1 DE 102018106521 A DE102018106521 A DE 102018106521A DE 102018106521 A1 DE102018106521 A1 DE 102018106521A1
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concentrate
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electrical energy
plant
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Michael Wunsch
Oliver Rappich
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H E GmbH
H+e GmbH
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Abstract

Eine Anlage (10) zum Trennen einer wässrigen Lösung (14) in Wasser und Lösungsrückstände (59), ist im Hinblick darauf, ein solches Trennen mit vergleichsweise geringem Energiebedarf zu ermöglichen, gekennzeichnet durch eine einstufige oder mehrstufige Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit (12) zur Auftrennung der Lösung (14) in ein Permeat (16) und ein Konzentrat (18) und eine der Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit (12) vorgeschaltete einstufige oder mehrstufige Pumpeneinheit (20) zur Zuführung der Lösung (14) in die Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit (12) unter Druck, wobei an der das Konzentrat (18) aus der letzten Stufe der Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit (12) abführenden Ausgangsleitung (26) eine Turbineneinheit (28) mit einem dadurch antreibbaren Generator (30) zur Umwandlung der Druckenergie des Konzentrats (18) in elektrische Energie (32) angeordnet ist und wobei dem Generator (30) eine Energiewandlungseinheit (34) nachgeschaltet ist, die mit der Pumpeneinheit (20) elektrisch derart verbunden ist, dass durch die mittels des Generators (30) gewonnene elektrische Energie (32) die Pumpeneinheit (20) antreibbar ist.A plant (10) for separating an aqueous solution (14) into water and dissolution residues (59) is characterized by a one-stage or multi-stage high pressure reverse osmosis unit (12) for separation in view of enabling such separation with comparatively low energy requirements the solution (14) in a permeate (16) and a concentrate (18) and a high-pressure reverse osmosis unit (12) upstream single-stage or multi-stage pump unit (20) for supplying the solution (14) in the high-pressure reverse osmosis unit (12) below Pressure, wherein at the concentrate (18) from the last stage of the high-pressure reverse osmosis unit (12) laxative output line (26) comprises a turbine unit (28) with a driven thereby generator (30) for converting the pressure energy of the concentrate (18) into electrical Energy (32) is arranged and wherein the generator (30) an energy conversion unit (34) is connected downstream, which verbu electrically with the pump unit (20) Nden is that by the means of the generator (30) obtained electrical energy (32), the pump unit (20) is drivable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Trennen einer wässrigen Lösung in Wasser und Lösungsrückstände mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.The invention relates to a system for separating an aqueous solution into water and solution residues having the features of the preamble of claim 1.

Anlagen zum Trennen einer wässrigen Lösung in Wasser und Lösungsrückstände sind aus dem Stand der Technik bekannt, bspw. aus DE 10 2015 210 910 A1 . Mit der dort vorgeschlagenen Anlage ist eine Entwässerung von wässrigen Lösungen möglich, wobei durch die Hintereinanderschaltung mehrerer Membraneinheiten schon vor einem Zuleiten der Lösung zu einer thermischen Trenneinheit hohe Entwässerungsraten erreicht werden können. Wenngleich der Energiebedarf einer solchen Anlage gegenüber konventionellen Anlagen reduziert ist, besteht hinsichtlich des Energiebedarfs weiterhin Raum für Optimierungen.Systems for separating an aqueous solution into water and solution residues are known from the prior art, for example DE 10 2015 210 910 A1 , With the plant proposed there, a dehydration of aqueous solutions is possible, which can be achieved by the series connection of several membrane units before feeding the solution to a thermal separation unit high dewatering rates. Although the energy demand of such a system is reduced compared to conventional systems, there is still room for optimization in terms of energy requirements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trennen einer wässrigen Lösung in Wasser und Rückstände mit vergleichsweise geringem Energiebedarf zu ermöglichen. Zur Erhöhung der Rentabilität ist insbesondere eine Reduzierung des zum Anlagenbetrieb erforderlichen Primärenergiebedarfs wünschenswert.The invention has for its object to enable separation of an aqueous solution in water and residues with relatively low energy consumption. In order to increase profitability, in particular a reduction of the primary energy demand required for plant operation is desirable.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach zeichnet sich die Anlage aus durch eine einstufige oder mehrstufige Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit zur Auftrennung der Lösung in ein Permeat und ein Konzentrat und eine der Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit vorgeschaltete einstufige oder mehrstufige Pumpeneinheit zur Zuführung der Lösung in die Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit unter (erhöhtem) Druck, wobei an der das Konzentrat aus der letzten Stufe der Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit abführenden Ausgangsleitung eine Turbineneinheit mit einem dadurch antreibbaren oder angetriebenen Generator zur Umwandlung der Druckenergie des Konzentrats in elektrische Energie angeordnet ist und wobei dem Generator eine Energiewandlungseinheit nachgeschaltet ist (elektrische Verbindung zwischen Generator und Energiewandlungseinheit), die mit der Pumpeneinheit elektrisch derart verbunden ist, dass durch die mittels des Generators gewonnene elektrische Energie die Pumpeneinheit antreibbar oder angetrieben ist.The invention solves this problem with a system having the features of claim 1. Thereafter, the system is characterized by a single-stage or multi-stage high-pressure reverse osmosis unit for separating the solution into a permeate and a concentrate and the high-pressure reverse osmosis unit upstream single-stage or multi-stage pump unit for supplying the solution into the high-pressure reverse osmosis unit under (elevated) pressure, wherein at the outlet line discharging the concentrate from the last stage of the high-pressure reverse osmosis unit, a turbine unit with a generator driven or driven thereby for converting the pressure energy of the concentrate into electrical energy is arranged and wherein the generator is followed by an energy conversion unit (electrical connection between the generator and the energy conversion unit), which is electrically connected to the pump unit in such a way that the electrical energy obtained by means of the generator causes the Pu mpeneinheit driven or driven.

Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Rentabilität der beschriebenen Anlage in erheblichem Maße erhöht werden kann, da die im Wege der Umkehrosmose in die Lösung eingespeiste Energie zu einem hohen Anteil zurückgewonnen werden kann. Dadurch wird die zum Anlagenbetrieb erforderliche Primärenergie reduziert. Dies erfolgt dadurch, dass die nach Passieren der Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit im Konzentrat enthaltene Druckenergie durch die Turbineneinheit nebst Generator in elektrische Energie umgewandelt und mittels der Energiewandlungseinheit der Pumpeneinheit zugeführt wird, wo die rückgewonnene Energie zum Antrieb der Pumpeneinheit (Antrieb des oder der Pumpenmotoren) genutzt werden kann. Ein Rückgewinnungspotential von ca. 20 bis 40 Prozent der Einspeiseenergie lässt sich realisieren. Durch Einsatz der Energiewandlungseinheit ist eine Entkopplung der Volumenströme vor und nach der Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit ermöglicht, da die Volumenströme nicht zwangsgekoppelt sind wie bspw. bei einer mechanischem Kopplung.Such an embodiment has the advantage that the profitability of the plant described can be increased to a considerable extent, since the energy fed into the solution by way of reverse osmosis can be recovered to a high proportion. This reduces the primary energy required for plant operation. This is done by converting the pressure energy contained in the concentrate by the turbine unit together with the generator after passing through the high-pressure reverse osmosis unit into electrical energy and supplied by means of the energy conversion unit to the pump unit, where the recovered energy is used to drive the pump unit (drive of the pump motor or motors) can be. A recovery potential of about 20 to 40 percent of the feed-in energy can be realized. By using the energy conversion unit, a decoupling of the volume flows before and after the high-pressure reverse osmosis unit is made possible, since the volume flows are not positively coupled, such as in the case of a mechanical coupling.

Im Konkreten kann es sich bei der vorliegenden Anlage um eine Entwässerungsanlage handeln. In diese Anlage kann über einen Zulauf eine wässrige Lösung zugeführt werden, bspw. eine hochsalzhaltige Lösung. Bei den Prozessergebnissen kann es sich einerseits um Wasser, vorzugsweise gereinigtes Wasser, und andererseits um Lösungsrückstände handeln, bspw. Endkonzentrat oder Feststoff.Specifically, this plant may be a drainage plant. In this plant, an aqueous solution can be supplied via an inlet, for example. A high saline solution. The process results can be on the one hand water, preferably purified water, and on the other hand solution residues, for example. Final concentrate or solid.

Die einstufige oder mehrstufige Pumpeneinheit dient zur Druckerhöhung der zugeführten Lösung auf ein oberhalb des atmosphärischen Drucks liegendes Druckniveau, bspw. auf einen Druck von ca. 5 bar. Bei der Pumpeneinheit kann es sich um eine oder mehrere Vordruckpumpen oder Feedpumpen handeln. Die Pumpeneinheit weist einen oder mehrere Elektromotoren zum Antrieb der Pumpeneinheit auf.The single-stage or multi-stage pump unit is used to increase the pressure of the supplied solution to a pressure above the atmospheric pressure level, for example. To a pressure of about 5 bar. The pump unit may be one or more pre-pressure pumps or feed pumps. The pump unit has one or more electric motors for driving the pump unit.

Die Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit kann einstufig oder mehrstufig ausgebildet sein. Die Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit kann mehrere Module aufweisen, bspw. Rohrscheibenmodule und/oder Ultrahochdruck-Wickelmodule.The high-pressure reverse osmosis unit can be designed in one or more stages. The high-pressure reverse osmosis unit can have a plurality of modules, for example tubular-plate modules and / or ultra-high-pressure-wound modules.

Die Anlage und insbesondere die Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit sind vorzugsweise derart eingerichtet, dass ein Betriebsbereich oberhalb bisheriger Anlagendrücke von ca. 100 bar (übliche Meerwasserentsalzung) erreicht werden kann. So sollen insbesondere Anlagendrücke von 100 bis 200 bar erreicht werden können. Mögliche Betriebsdrücke können 100 bar, 120bar, 140 bar, 160 bar, 180 bar und/oder 200 bar sein (Druck in der Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit). Dabei sind Anlage und insbesondere die Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit dazu eingerichtet, niedrige Volumenströme (ca. 5 bis 120 m3/h) bei hohem Betriebsdrücken zu fördern.The system and in particular the high-pressure reverse osmosis unit are preferably set up such that an operating range above the previous system pressures of about 100 bar (conventional seawater desalination) can be achieved. In particular, system pressures of 100 to 200 bar should be achieved. Possible operating pressures may be 100 bar, 120 bar, 140 bar, 160 bar, 180 bar and / or 200 bar (pressure in the high pressure reverse osmosis unit). In this case, the plant and in particular the high-pressure reverse osmosis unit are designed to promote low volume flows (about 5 to 120 m3 / h) at high operating pressures.

Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Energiewandlungseinheit derart eingerichtet sein, dass der Anteil der der Pumpeneinheit zugeführten elektrischen Energie (Anteil der rückgewonnenen Energie) regelbar ist. Somit kann die rückgewonnene Energie teilweise oder ganz zum Antrieb der Pumpeneinheit genutzt werden, wobei Nutzungsraten von 0 bis 100 Prozent denkbar sind. Dadurch können die Volumenströme vor und nach der Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit entkoppelt werden. Eine Regelung der Volumenströme relativ zueinander ist möglich, insbesondere durch Regelung der Zuführung der rückgewonnenen und zum Antrieb der Pumpeneinheit zugeführten Energie. Damit lassen sich variable Volumenströme realisieren, insbesondere in Abhängigkeit vom gelösten Salzgehalt. Wesentlich ist, dass die Energiewandlungseinheit regelbar ausgestaltet ist. Die konkrete Ausgestaltung der Energiewandlungseinheit kann jedoch unterschiedlich aussehen. Bspw. kann die Energiewandlungseinheit einen oder mehrere Transformatoren, einen oder mehrere Spannungs- und/oder Stromwandler, einen oder mehrere Wechselrichter und/oder einen oder mehrere Gleichrichter aufweisen.In a preferred embodiment, the energy conversion unit can be set up such that the proportion of the electrical energy supplied to the pump unit (proportion of the recovered energy) can be regulated. Thus, the recovered energy can partially or completely to drive The pump unit can be used, with utilization rates of 0 to 100 percent are conceivable. As a result, the volume flows before and after the high-pressure reverse osmosis unit can be decoupled. A regulation of the volume flows relative to each other is possible, in particular by controlling the supply of the recovered and supplied to drive the pump unit energy. This makes it possible to realize variable volume flows, in particular as a function of the dissolved salt content. It is essential that the energy conversion unit is designed adjustable. However, the specific design of the energy conversion unit may look different. For example. The energy conversion unit may comprise one or more transformers, one or more voltage and / or current transformers, one or more inverters and / or one or more rectifiers.

In vorteilhafter Weise kann die Energiewandlungseinheit einen elektrischen Energiespeicher aufweisen oder mit einem elektrischen Energiespeicher zusammenwirken. Dadurch kann überschüssige rückgewonnene elektrische Energie gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt abgerufen werden. Die Energiewandlungseinheit ist insbesondere dazu eingerichtet, um mit dem elektrischen Energiespeicher zusammenzuwirken, bspw. durch eine elektrische Schnittstelle an der Energiewandlungseinheit zur Kopplung mit dem Energiespeicher. Bei dem elektrischen Energiespeicher kann es sich insbesondere um einen elektrochemischen Energiespeicher handeln, bspw. eine Batterie oder einen Akku.In an advantageous manner, the energy conversion unit can have an electrical energy store or interact with an electrical energy store. As a result, excess recovered electrical energy can be stored and retrieved at a later time. The energy conversion unit is in particular configured to cooperate with the electrical energy store, for example by an electrical interface to the energy conversion unit for coupling to the energy store. The electrical energy store may in particular be an electrochemical energy store, for example a battery or a rechargeable battery.

In zweckmäßiger Weise kann eine externe elektrische Energieversorgung vorgesehen sein, die die Energiewandlungseinheit mit Energie versorgen kann oder versorgt. Durch eine externe elektrische, bspw. netzgebundene, Energiequelle kann die Energiewandlungseinheit alternativ oder ergänzend mit elektrischer Energie versorgt werden, so dass bspw. auch Lastspitzen energetisch abgedeckt werden können. Hierzu kann die Energiewandlungseinheit für eine externe elektrische Energieversorgung eingerichtet sein, bspw. durch eine Schnittstelle für die externe elektrische Energieversorgung.Conveniently, an external electrical power supply can be provided which can supply or supply the energy conversion unit with energy. By an external electrical, for example, grid-connected, energy source, the energy conversion unit can be supplied alternatively or supplementarily with electrical energy, so that, for example, load peaks can be energetically covered. For this purpose, the energy conversion unit can be set up for an external electrical energy supply, for example by an interface for the external electrical energy supply.

Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann eine Photovoltaikanlage vorgesehen sein, die die Energiewandlungseinheit und/oder den elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgen kann oder versorgt. Auf diese Weise ist eine weitere energetische Optimierung möglich, da der Anteil an Primärenergie weiter reduziert werden kann. Die Energiewandlungseinheit und/oder der elektrische Energiespeicher können entsprechende elektrische Schnittstellen zum Zusammenwirken mit der Photovoltaikanlage aufweisen.Within the scope of a preferred embodiment, a photovoltaic system can be provided which can supply or supply the energy conversion unit and / or the electrical energy store with electrical energy. In this way, further energy optimization is possible because the proportion of primary energy can be further reduced. The energy conversion unit and / or the electrical energy store can have corresponding electrical interfaces for interaction with the photovoltaic system.

In vorteilhafter Weise können der Turbineneinheit an der Ausgangsleitung, insbesondere unter Zwischenschaltung eines Konzentratzwischenspeichers, eine Eindampfanlage und ein Wärmeübertrager nachgeschaltet sein, denen zumindest ein Teil des (entspannten) Konzentrats zugeführt wird. Hiermit ist eine weitere Entwässerung des Konzentrats möglich.Advantageously, the turbine unit at the output line, in particular with the interposition of a concentrate batch storage, an evaporation plant and a heat exchanger to be followed, which at least a portion of the (relaxed) concentrate is supplied. This allows further dewatering of the concentrate.

Das der Eindampfanlage und dem Wärmeübertrager, ggf. unter Zwischenschaltung eines Konzentratzwischenspeichers, zugeführte Konzentrat hat sich auf einen geringeren Druck „entspannt“, da dieses die Turbineneinheit bereits durchlaufen hat (Konzentrat Niederdruckseite). Vor einem Durchlaufen der Turbineneinheit steht das Konzentrat noch unter Druck (Konzentrat Hochdruckseite).The concentrate fed to the evaporation unit and the heat exchanger, if necessary with the interposition of a concentrate wipe accumulator, has "relaxed" to a lower pressure, since this has already passed through the turbine unit (low-pressure side concentrate). Before passing through the turbine unit, the concentrate is still under pressure (concentrate high-pressure side).

In zweckmäßiger Weise kann ein mechanischer Brüdenverdichter vorgesehen sein, der mit der Eindampfanlage und/oder dem Wärmeübertrager zusammenwirkt. Dadurch kann zumindest ein Teil der im Dampf der Eindampfanlage enthaltenen Energie zurückgewonnen und der Eindampfanlage mit höherem Temperatur- und damit mit höherem Energieniveau erneut zugeführt werden. Insbesondere kann dem Brüdenverdichter über eine Dampf-Zuführleitung Dampf aus der Eindampfanlage zugeführt werden. Dort kann der Dampf mittels des mechanischen Brüdenverdichters, bspw. einem Gebläse, auf ein höheres Temperatur- und damit auch ein höheres Energieniveau angehoben werden. Über eine Dampf-Rückführleitung kann der komprimierte Dampf dem Wärmeübertrager, bspw. einem Wärmetauscher, zugeführt werden, der der Eindampfanlage diese Energie als Wärme zuführt. Durch den Brüdenverdichter muss lediglich die zur Temperaturerhöhung erforderliche Energie aufgebracht werden, die bspw. zumindest teilweise aus dem elektrischen Energiespeicher stammen kann.Conveniently, a mechanical vapor compressor can be provided, which cooperates with the evaporation plant and / or the heat exchanger. As a result, at least some of the energy contained in the vapor of the evaporation plant can be recovered and fed back to the evaporation plant at a higher temperature and thus at a higher energy level. In particular, vapor can be supplied to the vapor compressor via a steam supply line from the evaporation plant. There, the steam can be raised by means of the mechanical vapor compressor, for example a blower, to a higher temperature and thus also a higher energy level. Via a steam return line, the compressed steam can be supplied to the heat exchanger, for example a heat exchanger, which supplies this energy to the evaporation plant as heat. By the vapor compressor only the energy required for increasing the temperature must be applied, which may, for example, at least partially originate from the electrical energy storage.

Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann eine weitere Energiewandlungseinheit vorgesehen sein, mittels der dem Brüdenverdichter elektrische Energie des Energiespeichers oder einer weiteren externen elektrischen Energieversorgung zum Antrieb des Brüdenverdichters zugeführt wird. Damit kann die Antriebsenergie für den Antrieb des Brüdenverdichters zumindest teilweise aus rückgewonnener elektrischer Energie aufgebracht werden. Die weitere Energiewandlungseinheit ist derart eingerichtet, dass diese mit dem elektrischen Energiespeicher, der weiteren externen elektrischen Energieversorgung und/oder dem Brüdenverdichter zusammenwirken kann, bspw. kann die weitere Energiewandlungseinheit entsprechende elektrische Schnittstellen aufweisen.In a preferred embodiment, a further energy conversion unit can be provided, by means of which the vapor compressor electric energy of the energy storage or another external electrical power supply is supplied to drive the vapor compressor. Thus, the drive energy for the drive of the vapor compressor can be applied at least partially from recovered electrical energy. The further energy conversion unit is set up such that it can interact with the electrical energy store, the further external electrical energy supply and / or the vapor compressor, for example. The further energy conversion unit can have corresponding electrical interfaces.

In vorteilhafter Weise kann die Turbineneinheit in der Ausgangsleitung eine Konzentratentsorgung nachgeschaltet sein. Advantageously, the turbine unit in the output line downstream of a concentrate disposal.

Hierdurch kann eine Entsorgung des noch flüssigen Konzentrats erfolgen, bspw. durch einen Speichersee oder ein Solarpaneel. Dadurch kann eine Verdunstung der im Konzentrat noch enthaltenen Restflüssigkeit durchgeführt werden, so dass lediglich Lösungsrückstände, bspw. Feststoffe, zurückbleiben. This allows disposal of the still liquid concentrate done, for example. By a storage lake or a solar panel. As a result, evaporation of the residual liquid still contained in the concentrate can be carried out, so that only solution residues, for example solids, remain behind.

Im Konkreten kann nach Durchlaufen der Turbineneinheit ein Teil des Konzentrats (Konzentrat Niederdruckseite) der Eindampfanlage zugeführt werden, ggf. nach einem Passieren von Konzentratzwischenspeicher und/oder Eindampfanlage, und ein weiterer Teil kann der Konzentratentsorgung zugeführt werden.Specifically, after passing through the turbine unit, a portion of the concentrate (concentrate low pressure side) of the evaporation system can be supplied, possibly after passing through concentrate batch and / or evaporation, and another part can be supplied to the concentrate disposal.

Die Anlage kann einen Zulauf zur Zuführung einer wässrigen, insbesondere hochsalzhaltigen (>3,5 Gramm Salz pro Liter Lösung), Lösung zur Pumpeneinheit aufweisen. Die Pumpeneinheit kann mittels einer Eingangsleitung mit der Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit strömungsverbunden sein. Die Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit kann mittels der oben bereits beschriebenen Ausgangsleitung mit der Turbineneinheit strömungsverbunden sein (erster Abschnitt der Ausgangsleitung). Die Turbineneinheit kann mittels der beschriebenen Ausgangsleitung mit der Eindampfanlage und mit der Konzentratentsorgung strömungsverbunden sein (zweiter Abschnitt der Ausgangsleitung).The system may have an inlet for supplying an aqueous, in particular high salt content (> 3.5 grams of salt per liter of solution) solution to the pump unit. The pump unit may be fluidly connected to the high pressure reverse osmosis unit via an input line. The high-pressure reverse osmosis unit may be flow-connected to the turbine unit by means of the above-described outlet line (first section of the outlet line). The turbine unit may be fluidly connected to the evaporation plant and to the concentrate discharge by means of the described outlet line (second section of the outlet line).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt:

  • 1 ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zum Trennen einer wässrigen Lösung in Wasser und Lösungsrückstände in einem Prinzipschaubild.
The invention will be explained in more detail with reference to FIGS. It shows:
  • 1 an embodiment of a system for separating an aqueous solution in water and solution residues in a schematic diagram.

1 zeigt eine Anlage zum Trennen einer wässrigen, insbesondere hochsalzhaltigen, Lösung in vorzugsweise gereinigtes Wasser und Rückstände der Lösung, wobei die Anlage insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. 1 shows a plant for separating an aqueous, in particular saline-containing, solution in preferably purified water and residues of the solution, the plant as a whole by the reference numeral 10 is designated.

Die Anlage 10 weist eine einstufige oder mehrstufige Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit 12 zur Auftrennung der Lösung 14 in ein Permeat 16 und ein Konzentrat 18 auf. Das Permeat 16 stellt einen Teil des aus der Lösung 14 gewonnenen Wassers dar, welches ggf. weiter aufbereitet, bspw. gereinigt werden kann.The attachment 10 has a single-stage or multi-stage high pressure reverse osmosis unit 12 for separation of the solution 14 into a permeate 16 and a concentrate 18 on. The permeate 16 represents part of the solution 14 recovered water, which may be further processed, for example, can be cleaned.

Der Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit 12 ist eine einstufige oder mehrstufige Pumpeneinheit 20 zur Zuführung der Lösung 14 in die Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit 12 unter erhöhtem Druck vorgeschaltet. Die Pumpeneinheit 20 ist mittels einer Eingangsleitung 22 mit der Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit 12 strömungsverbunden. Über einen Zulauf 24 wird die Lösung 14 der Pumpeneinheit 20 zugeführt.The high-pressure reverse osmosis unit 12 is a single-stage or multi-stage pump unit 20 for supplying the solution 14 into the high pressure reverse osmosis unit 12 upstream under increased pressure. The pump unit 20 is by means of an input line 22 with the high-pressure reverse osmosis unit 12 flow-connected. About a feed 24 becomes the solution 14 the pump unit 20 fed.

Die Anlage 10 weist eine Ausgangsleitung 26 auf, mit der das Konzentrat 18 aus der letzten Stufe der Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit 12 abgeführt wird (erster Abschnitt der Ausgangsleitung 26). An der Ausgangsleitung 26 ist eine Turbineneinheit 28 mit einem dadurch antreibbaren Generator 30 zur Umwandlung der Druckenergie des Konzentrats in elektrische Energie 32 angeordnet. Dem Generator 30 ist eine Energiewandlungseinheit 34 nachgeschaltet, die mit der Pumpeneinheit 20 elektrisch derart verbunden ist, dass durch die mittels des Generators 30 gewonnene elektrische Energie 32 die Pumpeneinheit 20 antreibbar oder angetrieben ist.The attachment 10 has an output line 26 on, with the concentrate 18 from the last stage of the high pressure reverse osmosis unit 12 is discharged (first section of the output line 26 ). At the output line 26 is a turbine unit 28 with a generator driven thereby 30 for converting the pressure energy of the concentrate into electrical energy 32 arranged. The generator 30 is an energy conversion unit 34 connected downstream with the pump unit 20 electrically connected such that by means of the generator 30 gained electrical energy 32 the pump unit 20 is driven or driven.

Bevor das Konzentrat 18 die Turbineneinheit 28 durchläuft, steht das Konzentrat 18 unter Druck (Konzentrat Hochdruckseite 31). Nachdem das Konzentrat 18 die Turbineneinheit 28 durchlaufen hat, hat sich das Konzentrat 18 auf einen geringeren Druck entspannt (Konzentrat Niederdruckseite 33).Before the concentrate 18 the turbine unit 28 passes through, stands the concentrate 18 under pressure (concentrate high pressure side 31 ). After the concentrate 18 the turbine unit 28 has gone through, the concentrate has become 18 relaxed to a lower pressure (concentrate low pressure side 33 ).

Die Energiewandlungseinheit 34 ist derart eingerichtet, dass der Anteil der der Pumpeneinheit 20 zugeführten elektrischen Energie regelbar ist. Die konkrete Ausgestaltung der Energiewandlungseinheit 34 kann unterschiedlich ausfallen, wie oben beschrieben.The energy conversion unit 34 is set up so that the proportion of the pump unit 20 supplied electrical energy is controllable. The concrete design of the energy conversion unit 34 may vary, as described above.

Optional weist die Energiewandlungseinheit 34 einen elektrischen Energiespeicher 36 auf oder wirkt mit einem elektrischen Energiespeicher 36 zusammen. Die Energiewandlungseinheit 34 kann eine oder mehrere elektrische Schnittstellen 38 aufweisen, um mit dem elektrischen Energiespeicher 36 zusammenzuwirken.Optionally, the energy conversion unit 34 an electrical energy storage 36 on or acts with an electrical energy storage 36 together. The energy conversion unit 34 can have one or more electrical interfaces 38 have to with the electrical energy storage 36 co.

Ebenfalls denkbar ist (optional), dass eine externe elektrische Energieversorgung 40 vorgesehen ist, die die Energiewandlungseinheit 34 mit elektrischer Energie versorgt. Die Energiewandlungseinheit 34 kann eine entsprechende Schnittstelle 42 aufweisen, um mit der externen elektrischen Energieversorgung 40 zusammenzuwirken.It is also conceivable (optional) that an external electrical power supply 40 is provided, which is the energy conversion unit 34 supplied with electrical energy. The energy conversion unit 34 can be an appropriate interface 42 have to deal with the external electrical power supply 40 co.

Optional kann eine Photovoltaikanlage 44 vorgesehen sein, die die Energiewandlungseinheit 34 und/oder den elektrischen Energiespeicher 36 mit elektrischer Energie versorgt. Hierfür können die Energiewandlungseinheit 34 und der elektrische Energiespeicher 36 entsprechende elektrische Schnittstellen 38, 46 aufweisen.Optionally, a photovoltaic system 44 be provided, which is the energy conversion unit 34 and / or the electrical energy storage 36 supplied with electrical energy. For this purpose, the energy conversion unit 34 and the electrical energy storage 36 corresponding electrical interfaces 38 . 46 exhibit.

Der Turbineneinheit 28 ist an der Ausgangsleitung 26 (zweiter Abschnitt der Ausgangsleitung 26), insbesondere unter Zwischenschaltung eines Konzentratzwischenspeichers 48, eine Eindampfanlage 50 und ein Wärmeübertrager 52 nachgeschaltet, denen zumindest ein Teil des entspannten Konzentrats 18 (Konzentrat der Niederdruckseite 33) zugeführt wird. Die Ausgangsleitung 26 ist über Leitungsabschnitte 51 mit dem Konzentratzwischenspeicher 48, dem Wärmeübertrager 52 und/oder der Eindampfanlage 50 verbunden.The turbine unit 28 is at the output line 26 (second section of the output line 26 ), in particular with the interposition of a concentrate cache 48 , an evaporation plant 50 and a heat exchanger 52 downstream, which at least a part of the relaxed concentrate 18 (Concentrate of the low pressure side 33 ) is supplied. The output line 26 is over line sections 51 with the concentrate cache 48 , the heat exchanger 52 and / or the evaporation plant 50 connected.

Weiter ist ein mechanischer Brüdenverdichter 54 vorgesehen, der mit der Eindampfanlage 50 und dem Wärmeübertrager 52 zusammenwirkt. Dem Brüdenverdichter 54 kann über eine Dampf-Zuführleitung 56 Dampf aus der Eindampfanlage 50 zugeführt werden. Dort kann der Dampf mittels des mechanischen Brüdenverdichters 54, bspw. einem Gebläse, auf ein höheres Temperatur- und damit auch ein höheres Energieniveau angehoben werden. Über eine Dampf-Rückführleitung 58 kann der komprimierte Dampf dem Wärmeübertrager 52, bspw. einem Wärmetauscher, zugeführt werden, der der Eindampfanlage 50 diese Energie als Wärme erneut zuführt.Next is a mechanical vapor compressor 54 provided with the evaporation plant 50 and the heat exchanger 52 interacts. The vapor compressor 54 can via a steam supply line 56 Steam from the evaporation plant 50 be supplied. There, the steam can by means of the mechanical vapor compressor 54 , For example, a fan, be raised to a higher temperature and thus a higher energy level. Via a steam return line 58 the compressed steam can be the heat exchanger 52 , For example, a heat exchanger, are supplied to the evaporation plant 50 re-energize this energy as heat.

Der Wärmeübertrager 52 weist einen Ausgang 53 auf, an dem Kondensat 55 entnommen werden kann. Das Kondensat 55 stellt einen Teil des aus der Lösung 14 gewonnenen Wassers dar, welches weiter aufbereitet, bspw. gereinigt werden kann. Die Eindampfanlage 50 weist einen Ausgang 57 auf, an dem Lösungsrückstände 59 entnommen werden können, bspw. Endkonzentrat oder Feststoff.The heat exchanger 52 has an exit 53 on, on the condensate 55 can be removed. The condensate 55 represents part of the solution 14 recovered water, which can be further processed, for example, can be cleaned. The evaporation plant 50 has an exit 57 on, on the solution residues 59 can be removed, for example. Final concentrate or solid.

Optional kann eine weitere Energiewandlungseinheit 60 vorgesehen sein, mittels der dem Brüdenverdichter 54 elektrische Energie des Energiespeichers 36 oder einer weiteren externen elektrischen Energieversorgung 62 zum Antrieb des Brüdenverdichters 54 zugeführt wird. Die weitere Energiewandlungseinheit 60 kann elektrische Schnittstellen 64, 66 aufweisen, um mit dem Energiespeicher 36 und der externen elektrischen Energieversorgung 62 zusammenzuwirken.Optionally, another energy conversion unit 60 Be provided by means of the vapor compressor 54 electrical energy of the energy storage 36 or another external electrical power supply 62 to drive the vapor compressor 54 is supplied. The further energy conversion unit 60 can electrical interfaces 64 . 66 have to with the energy storage 36 and the external electrical power supply 62 co.

Der Turbineneinheit 12 kann in der Ausgangsleitung 26 eine Konzentratentsorgung 68 nachgeschaltet sein, die bspw. als Speichersee oder als Solarpaneel ausgebildet ist. Hiermit kann im Konzentrat 18 noch enthaltene Restflüssigkeit verdunsten, so dass lediglich Lösungsrückstände, bspw. Feststoffe, zurückbleiben.The turbine unit 12 can in the output line 26 a concentrate disposal 68 be downstream, which is formed, for example, as a storage lake or as a solar panel. This can be in the concentrate 18 remaining liquid remaining evaporate, so that only solution residues, for example solids, remain behind.

Die Anlage 10 zum Trennen einer wässrigen Lösung 14 in vorzugsweise gereinigtes Wasser arbeitet folgendermaßen:The attachment 10 for separating an aqueous solution 14 in preferably purified water works as follows:

Am Zulauf 24 wird wässrige, insbesondere hochsalzhaltige Lösung 14 der Pumpeneinheit 20 zugeführt. Die Pumpeneinheit 20 bringt die Lösung 14 auf ein sich oberhalb des atmosphärischen Drucks befindendes Druckniveau, bspw. einen Druck von ca. 5 bar. Anschließend wird die unter Druck gesetzte Lösung 14 über die Eingangsleitung 22 der Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit 12 zugeführt. Dort findet eine Umkehrosmose statt, bei der die Lösung 14 in ein Permeat 16 und ein Konzentrat 18 aufgetrennt wird. Das flüssige Permeat 16, welches weiter gereinigt oder gefiltert werden kann, stellt einen Teil des rückgewonnenen Wassers dar.At the inlet 24 is aqueous, especially high-salt solution 14 the pump unit 20 fed. The pump unit 20 brings the solution 14 to a pressure level above the atmospheric pressure, for example a pressure of about 5 bar. Subsequently, the pressurized solution 14 over the input line 22 the high-pressure reverse osmosis unit 12 fed. There is a reverse osmosis, in which the solution 14 into a permeate 16 and a concentrate 18 is separated. The liquid permeate 16 , which can be further purified or filtered, forms part of the recovered water.

Das Konzentrat 18 wird über eine Ausgangsleitung 26 aus der Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit 12 abgeführt (Konzentrat Hochdruckseite 31) und einer Turbineneinheit 28 mit Generator 30 zugeführt (erster Abschnitt der Ausgangsleitung 26). Die im Konzentrat 18 enthaltene Druckenergie wird an der Turbineneinheit 28 mittels des Generators 30 in elektrische Energie 32 umgewandelt, die mittels einer Energiewandlungseinheit 34 zum Antrieb der Pumpeneinheit 20 eingesetzt werden kann. Dies wird weiter unten beschrieben.The concentrate 18 is via an output line 26 from the high pressure reverse osmosis unit 12 discharged (concentrate high pressure side 31 ) and a turbine unit 28 with generator 30 fed (first section of the output line 26 ). The concentrate 18 contained pressure energy is at the turbine unit 28 by means of the generator 30 into electrical energy 32 converted by means of an energy conversion unit 34 for driving the pump unit 20 can be used. This will be described below.

Nach Durchlaufen der Turbineneinheit 28 hat sich das Konzentrat 18 auf einen geringeren Druck „entspannt“ (Konzentrat Niederdruckseite 33). An der Niederdruckseite 33 (zweiter Abschnitt der Ausgangsleitung 26) kann ein Teil des Konzentrats 18 einer Konzentratentsorgung 68 zugeführt werden, bspw. einem Speichersee oder einem Solarpaneel, wo die im Konzentrat 18 enthaltene Restflüssigkeit verdampfen kann, so dass lediglich Lösungsrückstände, bspw. Feststoff, zurückbleibt.After passing through the turbine unit 28 has the concentrate 18 to a lower pressure "relaxed" (concentrate low pressure side 33 ). At the low pressure side 33 (second section of the output line 26 ) may be a part of the concentrate 18 a concentrate disposal 68 be fed, for example, a storage lake or a solar panel, where in the concentrate 18 contained residual liquid can evaporate, so that only solution residues, eg. Solid remains.

An der Niederdruckseite 33 kann ein weiterer Teil des Konzentrats 18, ggf. über einen Konzentratzwischenspeicher 48, über einen Wärmeübertrager 52 einer Eindampfanlage 50 zugeführt werden. Der Wärmeübertrager 52 weist einen Ausgang 53 auf, an dem im Wärmeübertrager 52 kondensierte Flüssigkeit als Kondensat 55 entnommen werden kann. Das Kondensat 55 stellt einen Teil des aus der wässrigen Lösung 14 gewonnenen Wassers dar.At the low pressure side 33 may be another part of the concentrate 18 , if necessary via a concentrate cache 48 , via a heat exchanger 52 an evaporation plant 50 be supplied. The heat exchanger 52 has an exit 53 on, in the heat exchanger 52 condensed liquid as condensate 55 can be removed. The condensate 55 represents part of the aqueous solution 14 recovered water.

Das Konzentrat 14 wird vom Wärmeübertrager 52 einer Eindampfanlage 50 zugeführt. Die Eindampfanlage 50 weist einen Ausgang 57 auf, an dem Lösungsrückstände 59, bspw. Endkonzentrat oder Feststoff, entnommen werden kann. Der in der Eindampfanlage 50 enthaltene Dampf wird über eine Dampf-Zuführleitung 56 einem mechanischen Brüdenverdichter 54 zugeführt, der den Dampf verdichtet und somit auf ein höheres Temperatur- und Energieniveau anhebt. Über eine Dampf-Rückführleitung 58 wird der komprimierte Dampf dem Wärmeübertrager 52 zugeführt, von wo aus die Wärmeenergie der Eindampfanlage 50 zugeführt werden kann.The concentrate 14 is from the heat exchanger 52 an evaporation plant 50 fed. The evaporation plant 50 has an exit 57 on, on the solution residues 59 , For example, final concentrate or solid, can be removed. The in the evaporation plant 50 contained steam is via a steam supply line 56 a mechanical vapor compressor 54 fed, which compresses the steam and thus raises to a higher temperature and energy level. Via a steam return line 58 the compressed steam becomes the heat exchanger 52 supplied, from where the heat energy of the evaporation plant 50 can be supplied.

Wie zuvor bereits erläutert, kann durch den Generator 30 die im Konzentrat 18 enthaltene Druckenergie in elektrische Energie 32 umgewandelt werden. Die elektrische Energie 32 kann zumindest anteilig über eine Energiewandlungseinheit 34 der Pumpeneinheit 20 zugeführt werden, wo die elektrische Energie zur Speisung des oder der Antriebe der Pumpeneinheit 20 dienen kann. Die Energiewandlungseinheit 34 kann den Anteil der an die Pumpeneinheit 20 rückgeführten Energie regeln. Über eine externe elektrische Energieversorgung 40 kann der Energiewandlungseinheit 34 über deren Schnittstelle 42 weitere elektrische Energie zugeführt werden, bspw. um Lastspitzen abdecken zu können.As previously explained, can by the generator 30 those in the concentrate 18 contained pressure energy into electrical energy 32 being transformed. The electrical energy 32 can at least proportionately via an energy conversion unit 34 the pump unit 20 be supplied, where the electrical energy for feeding the drive or the pump unit 20 can serve. The Power conversion unit 34 can change the proportion of the pump unit 20 regulate recycled energy. Via an external electrical power supply 40 can the energy conversion unit 34 via their interface 42 be supplied with additional electrical energy, for example, to cover peak loads.

Rückgewonnene elektrische Energie 32, die nicht zum Antrieb der Pumpeneinheit 20 benötigt wird, kann über entsprechende Schnittstellen 38 dem elektrischen Energiespeicher 36 zugeführt werden. Dort kann die elektrische Energie 32 gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt wieder abgerufen werden. Über eine Photovoltaikanlage 44 kann dem elektrischen Energiespeicher 36 über eine Schnittstelle 46 weitere elektrische Energie zugeführt werden.Recovered electrical energy 32 not to drive the pump unit 20 is needed, via appropriate interfaces 38 the electrical energy storage 36 be supplied. There can be electrical energy 32 stored and retrieved at a later date. About a photovoltaic system 44 can the electrical energy storage 36 via an interface 46 be supplied with additional electrical energy.

Über eine weitere Energiewandlungseinheit 64 kann elektrische Energie des Energiespeichers 36 dem mechanischen Brüdenverdichter 54 zugeführt werden. Somit kann die zum Antrieb des mechanischen Brüdenverdichters 54 erforderliche elektrische Energie zumindest teilweise aus dem elektrischen Energiespeicher 36 gespeist werden. Über eine weitere externe elektrische Energieversorgung 62 kann der weiteren Energiewandlungseinheit 64 über deren Schnittstelle 66 weitere elektrische Energie zugeführt werden, die ebenfalls zum Antrieb des mechanischen Brüdenverdichters 54 genutzt werden kann.About another energy conversion unit 64 can electrical energy of the energy store 36 the mechanical vapor compressor 54 be supplied. Thus, to drive the mechanical vapor compressor 54 required electrical energy at least partially from the electrical energy storage 36 be fed. About another external electrical energy supply 62 can the further energy conversion unit 64 via their interface 66 further electrical energy are supplied, which also drive the mechanical vapor compressor 54 can be used.

Zusammenfassend hat die vorgeschlagene Anlage den Vorteil, dass deren Rentabilität in erheblichem Maße erhöht ist, da ca. 20-40 % der Einspeiseenergie rückgewonnen werden kann. Durch die elektrische Kopplung der Turbineneinheit 28 mit Generator 30 über die Energiewandlungseinheit 34 mit der Pumpeneinheit 20 sind die Volumenströme vor und nach der Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit 12 voneinander entkoppelt. Somit können variable Volumenströme realisiert werden, insbesondere in Abhängigkeit vom gelösten Salzgehalt.In summary, the proposed plant has the advantage that its profitability is significantly increased, since about 20-40% of the feed-in energy can be recovered. By the electrical coupling of the turbine unit 28 with generator 30 about the energy conversion unit 34 with the pump unit 20 are the volume flows before and after the high-pressure reverse osmosis unit 12 decoupled from each other. Thus, variable volume flows can be realized, in particular depending on the dissolved salt content.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102015210910 A1 [0002]DE 102015210910 A1 [0002]

Claims (9)

Anlage (10) zum Trennen einer wässrigen Lösung (14) in Wasser und Lösungsrückstände (59), gekennzeichnet durch eine einstufige oder mehrstufige Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit (12) zur Auftrennung der Lösung (14) in ein Permeat (16) und ein Konzentrat (18) und eine der Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit (12) vorgeschaltete einstufige oder mehrstufige Pumpeneinheit (20) zur Zuführung der Lösung (14) in die Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit (12) unter Druck, wobei an der das Konzentrat (18) aus der letzten Stufe der Hochdruck-Umkehrosmoseeinheit (12) abführenden Ausgangsleitung (26) eine Turbineneinheit (28) mit einem dadurch antreibbaren Generator (30) zur Umwandlung der Druckenergie des Konzentrats (18) in elektrische Energie (32) angeordnet ist und wobei dem Generator (30) eine Energiewandlungseinheit (34) nachgeschaltet ist, die mit der Pumpeneinheit (20) elektrisch derart verbunden ist, dass durch die mittels des Generators (30) gewonnene elektrische Energie (32) die Pumpeneinheit (20) antreibbar ist.Plant (10) for separating an aqueous solution (14) into water and dissolution residues (59), characterized by a single-stage or multi-stage high-pressure reverse osmosis unit (12) for separating the solution (14) into a permeate (16) and a concentrate (18 and a high-pressure reverse osmosis unit (12) upstream single-stage or multi-stage pump unit (20) for supplying the solution (14) in the high pressure reverse osmosis unit (12) under pressure, wherein at which the concentrate (18) from the last stage of the high pressure Reverse osmosis unit (12) discharging output line (26) a turbine unit (28) is driven therewith with a generator (30) for converting the pressure energy of the concentrate (18) into electrical energy (32) and wherein the generator (30) an energy conversion unit ( 34) which is electrically connected to the pump unit (20) in such a way that the pump unit (20) is energized by the electrical energy (32) obtained by means of the generator (30) ) is drivable. Anlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiewandlungseinheit (34) derart eingerichtet ist, dass der Anteil der der Pumpeneinheit (20) zugeführten elektrischen Energie (32) regelbar ist.Appendix (10) to Claim 1 , characterized in that the energy conversion unit (34) is arranged such that the proportion of the pump unit (20) supplied electrical energy (32) is controllable. Anlage (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiewandlungseinheit (34) einen elektrischen Energiespeicher (36) aufweist oder mit einem elektrischen Energiespeicher (36) zusammenwirkt.Appendix (10) to Claim 1 or 2 , characterized in that the energy conversion unit (34) has an electrical energy store (36) or cooperates with an electrical energy store (36). Anlage (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine externe elektrische Energieversorgung (40) vorgesehen ist, die die Energiewandlungseinheit (34) mit elektrischer Energie versorgen kann.Plant (10) according to one of the preceding claims, characterized in that an external electrical energy supply (40) is provided, which can supply the energy conversion unit (34) with electrical energy. Anlage (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Photovoltaikanlage (44) vorgesehen ist, die die Energiewandlungseinheit (34) und/oder den elektrischen Energiespeicher (36) mit elektrischer Energie versorgen kann.Plant (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a photovoltaic system (44) is provided, which can supply the energy conversion unit (34) and / or the electrical energy store (36) with electrical energy. Anlage (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbineneinheit (28) an der Ausgangsleitung (26), insbesondere unter Zwischenschaltung eines Konzentratzwischenspeichers (48), eine Eindampfanlage (50) und ein Wärmeübertrager (52) nachgeschaltet sind, denen zumindest ein Teil des Konzentrats (18) zugeführt wird.Plant (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine unit (28) at the output line (26), in particular with the interposition of a concentrate wedge memory (48), an evaporation plant (50) and a heat exchanger (52) are connected downstream of which at least a portion of the concentrate (18) is supplied. Anlage (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein mechanischer Brüdenverdichter (54) vorgesehen ist, der mit der Eindampfanlage (50) und/oder dem Wärmeübertrager (52) zusammenwirkt.Appendix (10) to Claim 6 , characterized in that a mechanical vapor compressor (54) is provided, which cooperates with the evaporation plant (50) and / or the heat exchanger (52). Anlage (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Energiewandlungseinheit (64) vorgesehen ist, mittels der dem Brüdenverdichter (54) elektrische Energie des Energiespeichers (36) oder einer weiteren externen elektrischen Energieversorgung (62) zum Antrieb des Brüdenverdichters (54) zugeführt wird.Appendix (10) to Claim 7 , characterized in that a further energy conversion unit (64) is provided, by means of which the vapor compressor (54) electrical energy of the energy store (36) or another external electrical power supply (62) for driving the vapor compressor (54) is supplied. Anlage (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbineneinheit (28) in der Ausgangsleitung (26) eine Konzentratentsorgung (68) nachgeschaltet ist.Plant (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the turbine unit (28) in the output line (26) is followed by a concentrate disposal (68).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115105954A (en) * 2021-03-17 2022-09-27 丹佛斯有限公司 Reverse osmosis system
WO2022200288A1 (en) * 2021-03-25 2022-09-29 Technische Universität Darmstadt Intermediate power store for power generating systems

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015210910A1 (en) 2015-06-15 2016-12-15 H+E GmbH Plant and method for separating an aqueous solution into purified water and residues of the solution

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015210910A1 (en) 2015-06-15 2016-12-15 H+E GmbH Plant and method for separating an aqueous solution into purified water and residues of the solution

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115105954A (en) * 2021-03-17 2022-09-27 丹佛斯有限公司 Reverse osmosis system
US12005395B2 (en) 2021-03-17 2024-06-11 Danfoss A/S Reverse osmosis system
WO2022200288A1 (en) * 2021-03-25 2022-09-29 Technische Universität Darmstadt Intermediate power store for power generating systems

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