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WO2008145498A1 - Wasseraufbereitungsanlage - Google Patents

Wasseraufbereitungsanlage Download PDF

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WO2008145498A1
WO2008145498A1 PCT/EP2008/055678 EP2008055678W WO2008145498A1 WO 2008145498 A1 WO2008145498 A1 WO 2008145498A1 EP 2008055678 W EP2008055678 W EP 2008055678W WO 2008145498 A1 WO2008145498 A1 WO 2008145498A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water
treatment plant
plate
water treatment
belt
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2008/055678
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerald Herrmann
Peter Stein
Michael Rein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Roehm GmbH Darmstadt
Original Assignee
Evonik Roehm GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Roehm GmbH filed Critical Evonik Roehm GmbH
Publication of WO2008145498A1 publication Critical patent/WO2008145498A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/14—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using solar energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/0011—Heating features
    • B01D1/0029—Use of radiation
    • B01D1/0035—Solar energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/22—Evaporating by bringing a thin layer of the liquid into contact with a heated surface
    • B01D1/221—Composite plate evaporators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02A20/142—Solar thermal; Photovoltaics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
    • Y02A20/208—Off-grid powered water treatment
    • Y02A20/212—Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation

Definitions

  • the invention relates to a water treatment plant, comprising a hollow chamber plate as a component and a method for the treatment of sea, brackish or contaminated water by evaporation and condensation in the hollow chamber plate.
  • Impurities such as bacterial germs can be removed oxidatively from contaminated water. This approach is unsuitable for the removal of oils, heavy metals and other non-organic contaminants from water. Another problem is the inedible for humans natural salinity of the sea water. Also, the salts contained therein can not be removed oxidatively as organic components.
  • Another principle is that of solar stillness.
  • the water is the primary medium in the collector. It evaporates in the only slightly filled collector space and condenses again on the overlying cover, which is cooled by air. The usual insulation of the collector is omitted here.
  • FR-A-2511667 discloses a solar stillness which improves water performance through optimized air circulation.
  • the condenser is additionally cooled by the water to be supplied to the reservoir and to be purified.
  • DE-A-100 47 522 describes an optimized construction of a solar still for seawater or brackish water, which allows to produce up to 20 l of drinking water per day with the Im 2 collector surface.
  • the structure is relatively complicated and in any case requires power to operate the pumps.
  • DE-A-3612188 describes a solar seawater desalination plant which utilizes the evaporation of water in greenhouses. The water condenses inside the greenhouse and provides drinking water quality.
  • Solardestillen acting devices are usually composed of several materials. This includes a covering glass or foil, which serves as a condenser, a frame, usually made of metal, water-conducting elements, a Absorber, an insulation on the side facing away from the sun and others.
  • the size of the device is finalized by the given design in manufacturing and can not be adapted to the application. Coupling several such devices creates additional effort, possibly leakage and also increased installation requirements during assembly. Further, the commercially available devices that act as solar stills are difficult to use by using high density materials. Another problem is the aggressiveness of the water, especially in the desalination of seawater. Metallic components must either be protected from corrosion by paints or plastic coatings, or expensive alloys that are not attacked by salt water must be used.
  • the invention therefore relates to a water treatment plant (1) for sea, brackish or contaminated water (Fig. 1), comprising a hollow chamber plate (2), which at least two belt plates (3 a, 3b) by webs (4), below Formation of adjacent hollow chambers (5ab) are kept at a distance from each other, wherein the lower belt plate (3a) is equipped with an absorption layer (6), and at the upper end side of the hollow chamber plate (2) feeds (7a) for the water to be treated ( 8) are connected via the belt plate (3a), at the lower end side corresponding to discharges (7b) for the water condensed on the upper belt plate (3b) water (9) and discharges (7c) for the residual brackish water from the belt plate (3a), and an external source of energy for evaporation of the water is present.
  • the erfmdungssiee water treatment plant is preferably operated with solar energy, so that in this case the hollow chamber plate acts as a solar still.
  • Alternative energy sources are those that generate radiant heat; Suitable radiation sources are, for example, infrared emitters or gas lamps.
  • Hollow panels are available in the market in a variety of embodiments and materials. Hollow chamber panels basically consist of two or more belt plates with intermediate vertical and / or diagonal webs, wherein according to the invention preferably hollow chamber plates are used with vertical webs.
  • This structure gives the panels a high rigidity with low weight and good thermal insulation properties. Due to these properties and the high light transmission and weather resistance with good fire behavior find hollow panels usually use in the commercial sector, eg. As for greenhouses, industrial and sports halls, and in the private sector, eg. B. for pergolas, terrace roofs and conservatories.
  • Hollow panels are produced by extrusion by means of a tool corresponding to the cross section by simultaneous formation of the outer and middle layers (outer and middle straps) and the webs.
  • the hollow chamber plates to be used according to the invention are advantageously produced by continuous extrusion. As a result, there is the advantage over known solar quenching of other materials that their length can be adapted to individual needs and costly coupling between the individual solar quiescent are not required.
  • thermoplastic, transparent plastics such as polystyrene, polycarbonate, polyvinyl chloride, polyethylene, polypropylene and / or polymethyl methacrylate.
  • the aforementioned plastics have long been established in the food industry, so that they can be safely used for the water treatment plant according to the invention. Also the corrosion resistance of these plastics Sea water and sunlight is excellent. Depending on the type of plastic degradation is difficult to prove.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • Polymethyl methacrylate (PMMA) cellular sheets have excellent UV stability and, in addition, high light transmission, which is retained even after prolonged exposure to the sun.
  • Stegdoppel- / Stegdreifachplatte in which the webs at regular intervals to each other perpendicular to the plane of the plate, so that in cross section creates the image of contiguous rectangular chambers.
  • the thickness of the straps is generally not critical. However, the thickness should be sufficiently large to ensure sufficient overall stability of the hollow chamber plate. If the thickness of the straps is too small, variations in the thickness occur in the production process of the hollow-chamber plate, in particular in the regions of the ribs which, if possible, must be avoided. Therefore, hollow chamber plates are preferably used in which the thickness of the straps is between about 1 and 6 mm, in particular 1.0 to 3.0 mm, preferably 1.5 to 2.5 mm. The thickness of the straps in the interior of the web plate is usually much lower and is preferably 0.2 to 0.5 mm.
  • the spacing of the belt plates relative to one another is generally half the plate thickness for web strip plates, and generally one third of the plate thickness for bridge quad plates.
  • the web distances are generally 5 to 40 mm, preferably 15 to 33 mm, while the thickness of the webs is generally 1.0 to 2.5 mm, preferably 1.2 to 1.9 mm.
  • the dimensions of the peripheral chambers may differ from the repetitive dimensions of the chamber inside the plate. Repetitive structures and plane-parallel belt plates have established themselves in the market, but are not necessary for the invention described here. Also conceivable are non-rectangular or rounded chamber cross-sectional structures of multi-wall sheets, which may also be twisted for some forms of expression.
  • the webs preferably black, may be colored.
  • the belt plates may be roughened or deformed by embossing to have a surface enlarging structure which prevents leakage of the sea, brackish or contaminated water from evaporating ( Figure 2).
  • a structure roller can be used in the production, optionally also online.
  • the collectors in case of rain can also be used as a collecting surface for rainwater.
  • the collected water may optionally be conveyed to a reservoir with the same line as the desalted water.
  • a structure formation can prevent the water from flowing off to the side.
  • the flange plates may be, for example ALLTOP ® -Paint provided with a water-spreading coating.
  • the absorption layer (6) offers a coating with preferably black paint such as a methacrylate.
  • a metal plate or a colored plastic plate eg PVC
  • the middle belt plate of a triple or quadruple plate to be dyed black.
  • the absorption layer may be provided on the side facing away from the radiation source with an insulating layer (10), which is preferred (Fig. 1).
  • the insulating material (10a) is preferably a foam layer, for example made of PVC foam and / or PU foam.
  • an insulating layer (10) and the hollow body of another web plate can act, so that one uses in this case a hollow chamber plate with three or more belt plates and webs.
  • the lower hollow chambers then remain empty or optional - if necessary online - filled with the aforementioned insulation material, for example, foamed, or divided by using another web plate.
  • the hollow chamber plate (2) along the webs guides (11), for example by seams or edges, be constructed, through which the condensed water (9) is discharged (Fig. 3).
  • These guides can be constructed in a simple manner already in the continuous production of the hollow chamber plates.
  • a solar water treatment plant (1) for sea, brackish or contaminated water (Fig. 4), in which the hollow chamber plate (2) has three belt plates (3a, 3b, 3d), which by vertical webs (4), with formation of adjacent hollow chambers (5ab, 5bd ⁇ are kept apart from each other, wherein at the lower end side of the lower belt plate (3a) only discharges (7c) are connected to the Restbrackwasser and at the upper end side of the belt plate (3a) feeds ( 7a) for the water to be treated (8) and in addition transfers (7d) for the water vapor from the lower hollow chambers (5 ab) to the upper hollow chambers (5bd) formed from the middle (3b) and the upper (3d) belt plate and at lower end side of the upper hollow chambers (5bd) on the belt plate (3b) discharges (7b) for the condensed water (9) are present.
  • the lowermost belt plate (3 a) is equipped with an absorption layer (6), which may be provided on the side facing away from the sun with an insulating layer (10).
  • an absorption layer (6) which may be provided on the side facing away from the sun with an insulating layer (10).
  • an insulating layer (10) for this embodiment, with respect to the materials for the cellular plate as well as for the absorption and the insulating layer, the above applies.
  • the aforementioned embodiment of the solar water treatment plant according to the invention may be modified so that the hollow chamber plate (2) is a Stegvierfachplatte having an additional, below the belt plate (3 a) located, belt plate (3c), and the adjacent belt plates (3a, 3c) by vertical webs (4), with formation of hollow chambers (5ac), are kept at a distance from each other, and wherein these lowermost hollow chambers (5ac) optionally with an insulating material (10a) are filled (Fig. 5).
  • the water treatment plant according to the invention can be placed in any location under different terrain conditions in any exposure, provided that supply and discharge lines and a corresponding water pressure are set up.
  • the water treatment system is used on rooftops, but possibly also on a floating tank (Fig.6). This is advantageous if on land only a limited amount of space exists or large differences in height for the supply of the water to be treated by the then required pumps must be overcome, for example in the area of cliffs.
  • the water, which was obtained by the, located on the floating tank, inventive water treatment plant can then be emptied easily on land.
  • the treated water which is obtained as condensate, is free of salts and minerals and should be conditioned when used as drinking water, for example by the addition of electrolytes.
  • the invention further relates to a process for the treatment of water for sea, brackish or contaminated water by solar energy, wherein the sea, brackish or contaminated water is transferred to a water treatment plant according to one of claims 1 to 11, vaporized by the solar energy and by Evaporative cooling is condensed, and then the condensed treated water is separated.
  • Fig.l Section through a double web plate perpendicular to the belt plane and parallel to the
  • Bars which has an insulating body at the bottom.
  • the resulting cross section of the hollow chamber plate has a condensate-carrying
  • Bars which has an insulating body at the bottom.
  • Fig.6 section through a floating in brackish, or seawater
  • Plant is operated by a pump (®).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wasseraufbereitungsanlage, enthaltend eine Hohlkammerplatte als Bauteil und ein Verfahren zur Aufbereitung von Meer-, Brack- oder kontaminiertem Wasser durch Solarenergie. Die Wasseraufbereitungsanlage kann auf Hausdächern oder auf schwimmenden Tanks verwendet werden.

Description

Wasseraufbereitungsanlage
Die Erfindung betrifft eine Wasseraufbereitungsanlage, enthaltend eine Hohlkammerplatte als Bauteil und ein Verfahren zur Aufbereitung von Meer-, Brack- oder kontaminiertem Wasser durch Verdampfung und Kondensation in der Hohlkammerplatte.
Die Gewinnung von Trinkwasser aus Meerwasser oder auch aus verunreinigtem Wasser gewinnt angesichts der wachsenden Erdbevölkerung und der zunehmenden Umweltverschmutzung in Ländern wie beispielsweise China an zunehmender Bedeutung.
Verunreinigungen wie bakterielle Keime können oxidativ aus verunreinigtem Wasser entfernt werden. Diese Vorgehensweise ist ungeeignet für die Entfernung von Ölen, Schwermetallen und anderen nicht organischen Verunreinigungen aus Wasser. Ein weiteres Problem stellt der für den Menschen ungenießbare natürliche Salzgehalt des Meerwassers dar. Auch die darin enthaltenen Salze lassen sich nicht oxidativ wie organische Bestandteile entfernen.
Um nicht organische Bestandteile vom Wasser zu trennen, muss man auf Trennverfahren zurückgreifen, die aus der Chemie hinreichend bekannt sind. Denkbar ist hier beispielsweise die Dialyse oder auch absorbierende Trennverfahren. Praktikabel ist dabei auch die Destillation.
Bei der Destillation ist neben der Erwärmung des Wassers auch die Verdampfungsenthalpie zu überwinden, die mit 2,3 kJ/kg relativ hoch ist und unter Berücksichtigung der zusätzlich für die Wassererwärmung von 30 auf 1000C erforderlichen Energie, sogar etwa 2,55 kJ/kg beträgt. Da der größte Teil auf die Verdampfung des Wassers entfällt, hat sich im Maschinenbau auch die Technik einer Verdampfungskühlung etabliert. Umgekehrt sind die Energiemengen, die zur Verdampfung notwenig sind, beträchtlich, weshalb fossile Energieträger die Reinigung des Wassers durch Destillation erheblich verteuern. Aus diesem Grunde gibt es beispielsweise auf der Insel Teneriffa eine durch Windkraft betriebene Meerentsalzungsanlage.
Bekannt sind auch solarbetriebene Anlagen. Bei diesen Anlagen wird entweder die Sonnenenergie mit gängigen Solarkollektoren aufgefangen. Die erwärmte Primärflüssigkeit gibt dann die Energie an einer anderen Stelle an das Wasser ab, welches verdampft.
Ein anderes Prinzip ist das der Solardestille. Hierbei ist das Wasser das Primärmedium im Kollektor. Es verdampft im nur gering gefüllten Kollektorraum und kondensiert wieder an der darüber liegenden Abdeckung, die durch Luft gekühlt ist. Die übliche Isolierung des Kollektors entfällt hierbei.
Das Prinzip der Solardestille ist in der Literatur hinreichend beschrieben. So wird in der FR-A-2511667 eine Solardestille, die durch eine optimierte Luftzirkulation die Wasserleistung verbessert, offenbart. Hierbei wird der Kondensator durch das dem Reservoir zuzuführende und zu reinigende Wasser zusätzlich gekühlt.
Auch Schriften zur Optimierung der Leistung zeigen, dass ein Bedarf besteht mit möglichst energiesparenden Mitteln Trinkwasser herzustellen. So wird in der DE-A-100 47 522 ein optimierter Aufbau einer Solardestille für Meer- oder Brackwasser beschrieben, der es erlaubt mit Im2 Kollektorfläche bis zu 20 1 Trinkwasser pro Tag zu erzeugen. Der Aufbau ist jedoch relativ kompliziert und erfordert in jedem Fall Strom, um die Pumpen zu betreiben.
In der DE-A-3612 188 wird eine solare Meerwasserentsalzungsanlage beschrieben, die die Verdampfung von Wasser in Gewächshäusern nutzt. Das Wasser kondensiert innerhalb des Gewächshauses und liefert Trinkwasserqualität.
Bekannte als Solardestillen fungierende Vorrichtungen sind in der Regel aus mehreren Materialien zusammengesetzt. Hierzu gehört eine deckende Glasscheibe oder Folie, die als Kondensator dient, ein Rahmen, üblicherweise aus Metall, Wasser führende Elemente, ein Absorber, eine Isolation auf der von der Sonne abgewandten Seite u.a.. Die Größe der Vorrichtung ist durch die vorgegebene Konstruktion bei der Fertigung endgültig und lässt sich an die Anwendung nicht mehr anpassen. Durch Verkopplung mehrerer solcher Vorrichtungen entsteht dabei zusätzlicher Aufwand, gegebenenfalls Leckage und auch erhöhter Installationsbedarf während der Montage. Ferner sind die handelsüblichen, als Solardestille fungierenden, Vorrichtungen durch Einsatz von Materialien mit hohen Dichten schwer. Ein weiteres Problem stellt - insbesondere bei der Entsalzung von Meerwasser - die Aggressivität des Wassers dar. Metallische Bauteile müssen entweder durch Lacke oder Kunststoffbeschichtungen vor Korrosion geschützt werden, oder es müssen teuere Legierungen verwendet werden, die nicht vom Salzwasser angegriffen werden.
Es besteht daher die Aufgabe eine Wasseraufbereitungsanlage bereitzustellen, die aus leichten, aber stabilen, nicht korrosionsanfälligen und UV-resistenten Materialien besteht, deren Bauteile aber trotzdem kostengünstig von variabler Größe gefertigt werden können. Darüber hinaus sollte die Wasseraufbereitungsanlage durch umweltfreundliche Energiequellen betrieben werden können.
Gegenstand der Erfindung ist daher eine Wasseraufbereitungsanlage (1) für Meer-, Brackoder kontaminiertes Wasser (Fig. 1), enthaltend eine Hohlkammerplatte (2), welche mindestens zwei Gurtplatten (3 a, 3b) aufweist, die durch Stege (4), unter Ausbildung von benachbarten Hohlkammern (5ab), voneinander auf Abstand gehalten sind, wobei die untere Gurtplatte (3 a) mit einer Absorptionsschicht (6) ausgestattet ist, und an der oberen Stirnseite der Hohlkammerplatte (2) Zuführungen (7a) für das aufzubereitende Wasser (8) über die Gurtplatte (3a), an der unteren Stirnseite entsprechend Abführungen (7b) für das an der oberen Gurtplatte (3b) kondensierte Wasser (9) sowie Abführungen (7c) für das Restbrackwasser von der Gurtplatte (3a) angeschlossen sind, und eine äußere Energiequelle zur Verdampfung des Wassers vorhanden ist.
Die erfmdungsgemäße Wasseraufbereitungsanlage wird vorzugsweise mit Sonnenenergie betrieben, so dass in diesem Fall die Hohlkammerplatte als Solardestille fungiert. Alternative Energiequellen sind solche die Strahlungswärme erzeugen; geeignete Strahlungsquellen sind beispielsweise Infrarot- Strahler oder Gaslampen. Hohlkammerplatten sind auf dem Markt in den verschiedensten Ausführungsformen und Materialien erhältlich. Hohlkammerplatten bestehen grundsätzlich aus zwei oder mehreren Gurtplatten mit dazwischen liegenden Vertikal- und/oder Diagonalstegen, wobei erfindungsgemäß bevorzugt Hohlkammerplatten mit senkrechten Stegen verwendet werden.
Diese Struktur verleiht den Platten eine hohe Steifigkeit bei geringem Eigengewicht und gute Wärmedämmenden Eigenschaften. Aufgrund dieser Eigenschaften sowie der hohen Lichtdurchlässigkeit und Witterungsbeständigkeit bei gutem Brandverhalten finden Hohlkammerplatten üblicherweise Verwendung im gewerblichen Bereich, z. B. für Gewächshäuser, Industrie- und Sporthallen, und im privaten Bereich, z. B. für Pergolen-, Terrassenüberdachungen und Wintergärten.
Hohlkammerplatten werden durch Extrusion mittels eines dem Querschnitt entsprechenden Werkzeuges durch gleichzeitige Ausbildung der Außen- und Mittelschichten (Außen- und Mittelgurte) und der Stege erzeugt.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Hohlkammerplatten werden vorteilhaft durch kontinuierliche Extrusion hergestellt. Dadurch besteht gegenüber bekannten Solardestillen aus anderen Materialien der Vorteil, dass ihre Länge den individuellen Bedürfnissen angepasst werden kann und aufwändige Kopplungen zwischen den einzelnen Solardestillen nicht erforderlich sind.
Erfindungsgemäß werden bevorzugt Hohlkammerplatten aus thermoplastischen transparenten Kunststoffen wie Polystyrol, Polycarbonat, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polypropylen und/oder Polymethylmethacrylat verwendet.
Die vorgenannten Kunststoffe haben sich im Lebensmittelbereich bereits lange etabliert, so dass sie unbedenklich für die erfindungsgemäße Wasseraufbereitungsanlage verwendet werden können. Auch die Korrosionsbeständigkeit von diesen Kunststoffen gegenüber Meerwasser und Sonnenlicht ist hervorragend. Je nach Kunststofftyp lässt sich der Abbau überhaupt nur schwer nachweisen.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Hohlkammerplatten aus Polymethylmethacrylat (PMMA).
Hohlkammerplatten aus Polymethylmethacrylat (PMMA) besitzen eine ausgezeichnete UV-Stabilität und darüber hinaus eine hohe Lichttransmission, die auch nach längerer Exposition in der Sonne erhalten bleibt.
Es ist von daher auch vorteilhaft die Anschlussteile (Wasserzuführung und -abführung) aus PMMA herzustellen.
Häufigste Ausführungsform einer Hohlkammerplatte ist die
Stegdoppel-/Stegdreifachplatte, bei der die Stege in regelmäßigen Abständen zueinander senkrecht zur Plattenebene verlaufen, so dass im Querschnitt das Bild von sich aneinanderreihenden rechteckigen Kammern entsteht.
Die Dicke der Gurte ist im Allgemeinen unkritisch. Die Dicke soll jedoch hinreichend groß sein, um eine ausreichende Gesamtstabilität der Hohlkammerplatte zu gewährleisten. Ist die Dicke der Gurte zu gering, so entstehen im Fertigungsprozess der Hohlkammerplatte Schwankungen der Dicke, insbesondere in den Bereichen der Stege, welche nach Möglichkeit zu vermeiden sind. Bevorzugt werden daher Hohlkammerplatten verwendet, bei welchen die Dicke der Gurte zwischen ca. 1 und 6 mm beträgt, insbesondere 1,0 bis 3,0 mm, vorzugsweise 1,5 bis 2,5 mm. Die Dicke der Gurte im Inneren der Stegplatte ist in der Regel deutlich geringer und beträgt vorzugsweise 0,2 bis 0,5 mm.
Der Abstand der Gurtplatten zueinander liegt bei Stegdreifachplatten im Allgemeinen bei der halben Plattendicke und bei Stegvierfachplatten im Allgemeinen bei einem Drittel der Plattendicke.
Die Stegabstände betragen im Allgemeinen 5 bis 40 mm, vorzugsweise 15 bis 33 mm, während die Dicke der Stege im Allgemeinen 1,0 bis 2,5 mm, vorzugsweise 1,2 bis 1,9 mm beträgt. Die Abmessungen der am Rand liegenden Kammern können von den sich wiederholenden Kammermaßen im Innern der Platte abweichen. Sich wiederholende Strukturen und auch planparallele Gurtplatten haben sich auf dem Markt durchgesetzt, sind aber für die hier beschriebene Erfindung nicht notwendig. Denkbar sind auch nicht rechtwinklige oder gerundete Kammerquerschnittsstrukturen von Stegplatten, die für einige Ausprägungsformen auch in sich verwunden sein können.
Gegebenenfalls können auch die Stege, vorzugsweise schwarz, gefärbt sein.
Die Gurtplatten können aufgeraut oder durch Prägung verformt sein, so dass sie eine oberflächenvergrößernde Struktur aufweisen, wodurch das Auslaufen des Meer-, Brackoder kontaminierten Wassers vor dem Verdampfen verhindert wird (Fig. 2). Zum Erhalt einer solchen Struktur kann bei der Fertigung, gegebenenfalls auch online, eine Strukturwalze eingesetzt werden.
Die Kollektoren im Falle von Regen auch als Sammelfläche für Regenwasser genutzt werden. Das aufgefangene Wasser kann gegebenenfalls mit der gleichen Leitung wie das entsalzte Wasser zu einem Reservoir gefördert werden.
Auf der Solardestille kann durch eine Strukturbildung verhindert werden, dass das Wasser zur Seite abfließt.
Zusätzlich oder alternativ können die Gurtplatten mit einem wasserspreitenden Lack, zum Beispiel ALLTOP®-Lack, versehen sein.
Bei der Online-Fertigung der Hohlkammerplatten kann auch die erfindungsgemäße Absorptionsschicht (6) und gegebenenfalls auch eine Isolationsschicht (10) aufgebracht werden. Als Absorptionsschicht bietet sich beispielsweise eine Lackierung mit vorzugsweise schwarzer Farbe z.B. ein Methacrylatlack an. Es kann alternativ aber auch eine Metallplatte oder eine eingefärbte Kunststoffplatte (z.B. PVC) verwendet werden oder gegebenenfalls die mittlere Gurtplatte einer Stegdreifach- oder Vierfachplatte schwarz eingefärbt sein. Die Absorptionsschicht kann auf der von der Strahlungsquelle abgewandten Seite mit einer Isolationsschicht (10) versehen sein, was bevorzugt ist (Fig. 1). Als Isolationsmaterial (10a) wird vorzugsweise eine Schaumschicht z.B. aus PVC-Schaum und/oder PU-Schaum eingesetzt. Durch Kombinationen von Isolationsmaterialien können optimale Dämmeigenschaften eingestellt werden.
Als Isolationsschicht (10) kann auch der Hohlkörper einer weiteren Stegplatte fungieren, so dass man in diesem Fall eine Hohlkammerplatte mit drei oder mehr Gurtplatten und Stegen einsetzt. Die unteren Hohlkammern bleiben dann leer oder werden optional - bei Bedarf online - mit dem vorgenannten Isolationsmaterial gefüllt, beispielsweise aus geschäumt, oder geteilt durch Verwendung einer weiteren Stegplatte.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform können in der Hohlkammerplatte (2) entlang der Stege Führungen (11), beispielsweise durch Nähte oder Kanten, konstruiert sein, über die das kondensierte Wasser (9) abgeführt wird (Fig. 3). Diese Führungen können auf einfache Weise bereits bei der kontinuierlichen Herstellung der Hohlkammerplatten konstruiert werden.
Besonders bevorzugt ist eine solare Wasseraufbereitungsanlage (1) für Meer-, Brack- oder kontaminiertes Wasser (Fig. 4) , bei welcher die Hohlkammerplatte (2) drei Gurtplatten (3a, 3b, 3d) aufweist, die durch senkrechte Stege (4), unter Ausbildung von benachbarten Hohlkammern (5ab, 5bdχ voneinander auf Abstand gehalten sind, wobei an der unteren Stirnseite der unteren Gurtplatte (3 a) nur Abführungen (7c) für das Restbrackwasser angeschlossen sind und an der oberen Stirnseite der Gurtplatte (3 a) Zuführungen (7a) für das aufzubereitende Wasser (8) und zusätzlich Überleitungen (7d) für den Wasserdampf von den unteren Hohlkammern (5 ab) zu den aus der mittleren (3b) und der oberen (3d) Gurtplatte gebildeten oberen Hohlkammern (5bd) sowie an der unteren Stirnseite der oberen Hohlkammern (5bd) an der Gurtplatte (3b) Abführungen (7b) für das kondensierte Wasser (9) vorhanden sind.
Die unterste Gurtplatte (3 a) ist mit einer Absorptionsschicht (6) ausgestattet, welche auf der von der Sonne abgewandten Seite mit einer Isolationsschicht (10) versehen sein kann. Für diese Ausführungsform gilt bezüglich der Materialien für die Hohlkammerplatte sowie für die Absorptions- und die Isolationsschicht das zuvor Genannte.
Weiterhin kann die vorgenannte Ausführungsform der erfindungsgemäßen solaren Wasseraufbereitungsanlage so modifiziert sein, dass die Hohlkammerplatte (2) eine Stegvierfachplatte ist, die eine zusätzliche, sich unterhalb der Gurtplatte (3 a) befindliche, Gurtplatte (3c) aufweist, und die benachbarten Gurtplatten (3a, 3c) durch senkrechte Stege (4), unter Ausbildung von Hohlkammern (5ac), voneinander auf Abstand gehalten sind, und wobei diese untersten Hohlkammern (5ac) gegebenenfalls mit einem Isolationsmaterial (10a) gefüllt sind (Fig. 5).
Die erfindungsgemäße Wasseraufbereitungsanlage kann ortsungebunden unter unterschiedlichen Geländebedingungen in beliebiger Exposition aufgestellt werden, sofern Zu- und Ableitungen und ein entsprechender Wasserdruck einzurichten sind. In den meisten Fällen wird die Wasseraufbereitungsanlage auf Hausdächern verwendet, gegebenenfalls aber auch auf einem schwimmenden Tank (Fig.6). Dies ist von Vorteil, wenn an Land nur ein eingeschränktes Platzangebot besteht oder große Höhenunterschiede für die Zufuhr des aufzubereitenden Wassers durch die dann erforderlichen Pumpen überwunden werden müssen, beispielsweise im Bereich von Steilküsten. Das Wasser, welches durch die, auf dem schwimmenden Tank befindliche, erfindungsgemäße Wasseraufbereitungsanlage, gewonnen wurde, kann dann problemlos an Land entleert werden.
Das aufbereitete Wasser, welches als Kondenswasser erhalten wird, ist von Salzen und Mineralien befreit und sollte beim Gebrauch als Trinkwasser beispielsweise durch einen Zusatz von Elektrolyten konditioniert werden.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Wasseraufbereitung von für Meer-, Brack- oder kontaminiertem Wasser durch Solarenergie, wobei das Meer-, Brackoder kontaminierte Wasser in eine Wasseraufbereitungsanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 überführt wird, durch die Solarenergie verdampft und durch Verdunstungskühlung kondensiert wird, und dann das kondensierte aufbereitete Wasser abgetrennt wird.
Figurenkurzbeschreibung :
Fig.l : Schnitt durch eine Stegdoppelplatte senkrecht zur Gurtebene und parallel zu den
Stegen, die an der Unterseite einen Isolationskörper besitzt.
Fig.2: Ausschnittvergrößerung von Fig. 1
Fig. 3: Schnitt durch eine Stegdoppelplatte senkrecht zur Gurtebene und senkrecht zu den
Stegen. Der resultierende Querschnitt der Hohlkammerplatte weist eine kondensatführende
Struktur auf.
Fig.4: Schnitt durch eine Stegdreifachplatte senkrecht zur Gurtebene und parallel zu den
Stegen, die an der Unterseite einen Isolationskörper besitzt.
Fig.5: Schnitt durch eine Stegvierfachplatte senkrecht zur Gurtebene und parallel zu den
Stegen, die in der unteren Kammerebene mit einem Isolationskörper gefüllt ist.
Fig.6: Schnitt durch eine im Brack-, bzw. Seewasser schwimmende
Wasseraufbereitungsanlage senkrecht zur Gurtebene und parallel zu den Stegen. Die
Anlage wird durch eine Pumpe (®) betrieben.

Claims

Patentansprüche
1. Wasseraufbereitungsanlage (1) für Meer-, Brack- oder kontaminiertes Wasser enthaltend eine Hohlkammerplatte (2), welche mindestens zwei Gurtplatten (3a, 3b) aufweist, die durch Stege (4), unter Ausbildung von benachbarten Hohlkammern (5ab), voneinander auf Abstand gehalten sind, wobei die untere Gurtplatte (3 a) mit einer Absorptionsschicht (6) ausgestattet ist, und an der oberen Stirnseite der Hohlkammerplatte (2) Zuführungen (7a) für das aufzubereitende Wasser (8) über die Gurtplatte (3 a) und an der unteren Stirnseite entsprechend Abführungen (7b) für das an der oberen Gurtplatte (3b) kondensierte Wasser (9) sowie Abführungen (7c) für das Restbrackwasser von der Gurtplatte (3 a) angeschlossen sind und eine äußere Energiequelle zur Verdampfung des Wassers vorhanden ist.
2. Wasseraufbereitungsanlage (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als äußere Energiequelle Solarenergie verwendet wird.
3. Wasseraufbereitungsanlage (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammerplatte (2) aus einem transparenten Polymerwerkstoff besteht und dass die Stege der Hohlkammerplatte senkrecht sind.
4. Wasseraufbereitungsanlage (1) gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der transparente Polymerwerkstoff Polymethylmethacrylat ist.
5. Wasseraufbereitungsanlage (1) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Gurtplatte (3a) befindliche Absorptionsschicht (6) zusätzlich nach außen mit einer Isolationsschicht (10) versehen ist.
6. Wasseraufbereitungsanlage (1) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsschicht (6) eine schwarze Lackschicht ist.
7. Wasseraufbereitungsanlage (1) gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammerplatte (2) mindestens drei Gurtplatten (3a, 3b, 3c) aufweist, die durch Stege (4), unter Ausbildung von Hohlkammern (5ab, 5ac), voneinander auf Abstand gehalten sind, und wobei die durch die mittlere und die untere Gurtplatte (3a) und (3c) gebildeten Hohlkammern (5ac) mit einem Isolationsmaterial (10a) gefüllt sind.
8. Wasseraufbereitungsanlage (1) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Gurtplatte (3a) entlang der Stege (4) Führungen (11) durch Nähte oder Kanten konstruiert sind, über die das kondensierte Wasser (9) abgeführt wird.
9. Wasseraufbereitungsanlage (1) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammerplatte (2) drei Gurtplatten (3a, 3b, 3d) aufweist, die durch senkrechte Stege (4), unter Ausbildung von benachbarten Hohlkammern (5ab, 5bd), voneinander auf Abstand gehalten sind, wobei an der unteren Stirnseite der unteren Gurtplatte(3a) nur Abführungen (7c) für das Restbrackwasser angeschlossen sind und an deren oberen Stirnseite zusätzlich Überleitungen (7d) für den Wasserdampf von den unteren Hohlkammern (5 ab) zu den aus der mittleren (3b) und der oberen (3d) Gurtplatte gebildeten oberen Hohlkammern (5bd) sowie an der unteren Stirnseite der oberen Hohlkammern (5bd) an der Gurtplatte (3b) Abführungen (7b) für das kondensierte Wasser (9) vorhanden sind.
10. Wasseraufbereitungsanlage (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammerplatte (2) eine zusätzliche, sich unterhalb der Gurtplatte (3 a) befindliche, Gurtplatte (3 c) aufweist, und die benachbarten Gurtplatten (3 a, 3 c) durch senkrechte Stege (4), unter Ausbildung von Hohlkammern (5ac), voneinander auf Abstand gehalten sind, und wobei diese untersten Hohlkammern (5ac) mit einem Isolationsmaterial (10a) gefüllt sind.
11. Wasseraufbereitungsanlage (1) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gurtplatten mit einer oberflächenvergrößernden Struktur und/oder einem wasserspreitenden Lack versehen sind.
12. Verfahren zur Wasseraufbereitung von Brack-, Meer- oder kontaminierten Wasser durch Solarenergie, dadurch gekennzeichnet, dass das Brack-, Meer- oder kontaminierte Wasser in eine Wasseraufbereitungsanlage (1) gemäß den Ansprüchen 1 bis 11 überführt, verdampft und kondensiert wird, und dann das kondensierte Wasser abgetrennt wird.
13. Verwendung einer Wasseraufbereitungsanlage (1) gemäß Anspruch 1 bis 11 auf Hausdächern oder auf schwimmenden Tanks.
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