Beschreibung

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR AUFBEREITUNG VON FLüSSIGKEITEN MIT EINER TROCKNUNGSSTUFE MITTELS ELEKTROLYSE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 30.

Bei einer Aufbereitung von Flüssigkeiten, wie z. B. von Meer-, Brack-, oder Abwasser sowie sonstigen Abfallflüsssigkeiten, insbesondere zu Trink- und Brauchwasser, mittels einer Verdampfung in einem heißen Gasstrom mit anschließender Kondensation, wie dies beispielhaft in der gattungsbildenden EP 1 363 855 B1 beschrieben ist, können in Abhängigkeit vom jeweils vorgegebenen Prozessdruck und der jeweils vorgegebenen Prozesstemperatur unter Umständen nicht zu vernachlässigende Wasserdampfmengen in einem mittels eines Kondensatabscheiders von einem Basisflüssigkeit-Kondensat befreiten heißen Trägergasstrom, der vorzugsweise Luft oder Inertgas als Trägergas verwendet, vorliegen. Diese in dem heißen Trägergasstrom vorhandenen Wasserdampfmengen reduzieren die mögliche Höhe der Neubeladung des Trägergases gegebenenfalls spürbar, was sich nachteilig auf den Gesamtwirkungsgrad des Aufbereitungsprozesses auswirken kann. Aus dieser EP 1 363 855 B1 ist es lediglich bekannt, das vom Kondensatabscheider abgezogene Kondensat in einen Kondensat-Sammelbehälter zu überführen und das Kopfprodukt dieses Kondensat-Sammelbehälters, das noch restliche Trägergasbestandteile aufweist, einem Wärmetauscher als Gastrockner zuzuführen, dem wiederum ein weiterer Kondensatabscheider nachgeschaltet ist, um das restliche Trägergas aus dem Erstkondensat wieder in den Trägergaskreislauf einzuführen. Damit sollen vor allem Trägergasverluste im geschlossenen Trägergaskreislauf vermieden werden.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung, insbesondere zur Aufbereitung von Flüssigkeiten insbesondere von Meer- und/oder Brackwasser und/oder einer Abfallflüssigkeit und/oder Abwasser, zur Verfügung zu stellen, mittels dem bzw. mittels der auf einfache und effektive Weise ein möglichst reiner Trägergasstrom erhalten wird.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bezüglich der Vorrichtung gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 30. Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der darauf rückbezogenen Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird zur Gastrocknung bzw. zur Gasnachtrocknung wenigstens ein Teilstrom eines heißen, mit Wasserdampf beladenen Trägergases als heißer Wasserdampf- Trägergasstrom einer Wasserdampf-Elektrolyse unterworfen, in der wenigstens ein Teil des

Wasserstoff- und/oder Sauerstoffgases vom heißen Wasserdampf-Trägergasstrom abgespalten und ein getrockneter Trägergasstrom erzeugt wird.

Besonders vorteilhaft in Verbindung mit einer derartigen erfindungsgemäßen Verfahrens- führung und Ausgestaltung ist es, dass aufgrund des bereits in Dampfform vorliegenden Wassers eine erhebliche Minderung des für die Elektrolyse notwendigen elektrischen Energieaufwands erreichbar ist. Diese Energieminderung wird dadurch möglich, dass dem Wasserdampf zur Verdampfung des Wasser bereits in vorhergegangenen Verfahrensschritten Verdampfungswärme als Energie zugeführt worden ist, so dass für die Elektrolyse der Aufwand an elektrischer Energie reduziert ist. Der Wasserdampf-Trägergasstrom weist bevorzugt eine Temperatur zwischen 70° bis 300 ⁰ C, bevorzugt zwischen 90° und 250°C auf und zwar bei Betriebsdrücken bzw. Drücken zwischen 1 bar und 11 bar absolut, je nach den gerade aktuell vorherrschenden Betriebsbedingungen für eine z. B. Wasseraufbereitungsbzw. Abwasserreinigungsvorrichtung, was auch den Betriebsbedingungen für die Wasser- dampf-Elektrolyse entspricht, so dass der heiße Wasserdampf-Trägergasstrom - insbesondere aus einer Vorrichtung zur Aufbereitung von Flüssigkeiten, insbesondere von Meer- und/oder Brackwasser und/oder einer Abfallflüssigkeit und/oder Abwasser, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird - sofort und unmittelbar der erfindungsgemäßen Wasserdampf-Elektrolyse zur Trocknung des Wasserdampf-Trägergasstromes und damit zur Er- zeugung eines getrockneten Trägergasstromes verwendet werden kann. Ein derartiger getrockneter Trägergasstrom kann dann wieder in den Prozess zurückgeführt werden, wobei dieser getrocknete Trägergasstrom mit einer wesentlich größeren Menge an z. B. aufzubereitender Flüssigkeit neubeladen werden kann als dies ohne die Trocknung mit dem ursprünglichem heißen Wasserdampf-Trägergasstrom der Fall wäre.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindungsidee, die ausdrücklich auch als eigenständige Erfindungsidee unabhängig von der Trocknung des heißen Wasserdampf-Trägergasstroms mittels der Wasserdampf-Elektrolyse beansprucht wird, ist vorgesehen, wenigstens einen Teilstrom eines vom Trägergasstrom abgezweigten oder abgeleiteten, mit Wasserdampf beladenen Eduktstromes (heißer Wasserdampf-Eduktstrom) einer Wasserdampf-Elektrolyse zu unterziehen, in der wenigstens ein Teil des Wasserstoffes und/oder Sauerstoffes vom heißen Wasserdampf-Eduktstrom abgespalten und ein getrockneter Eduktstrom erzeugt wird. Bevorzugt handelt es sich bei dem mit Wasserdampf beladenen Eduktstrom um einen heißen, mit Wasserdampf beladenen Konzentratstrom, der von einem Konzentratabscheider abgezogen wird, dem ein überhitztes, nasses Trägergas- Dampfgemisch zugeführt wird, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird. Mit einer derartigen Verfahrensführung können somit auch diejenigen, Eduktströme bezeichneten Prozessströme zur Wasserstoff- bzw. Sauerstoff-Gewinnung im Rahmen einer Wasserdampf-Elektrolyse herangezogen werden, die vom Trägergaskreislauf abgezweigt bzw. abgezogen worden sind. Bevorzugt handelt es sich hierbei um solche Eduktströme bzw. Prozessströme, die im Rahmen der Aufbereitung der Flüssigkeiten in bestimmten Aufbereitungsstationen oder Aufbereitungsstufen abgezogene bzw. entfernte Verunreinigungen enthalten, insbesondere solche Verunreinigungen der Flüssigkeit, die wiederum Wertstoffe darstellen und wiedergewonnen werden sollen. Mit der Wasserdampf-Elektrolyse solcher Edukt- bzw. Prozessströme lässt sich somit eine Nachtrocknung bzw. Trocknung dieser Prozessströme erzielen, für die aufgrund des bereits in Dampfform vorliegenden Wassers eine erhebliche Minderung des für die Elektrolyse notwendigen elektrischen Energieaufwands erreicht wird,

so dass die Wertstoffgewinnung prozessoptimiert mit relativ geringem Energieaufwand erfolgen kann.

Zusätzlich zu diesen eben genannten Vorteilen weist die Erfindung den Vorteil auf, dass mit dieser z. B. aus Abfallflüssigkeiten als Aufbereitungsflüssigkeiten reinster Wasserstoff gewonnen werden kann, der wiederum einer anderen Verwendung zugeführt werden kann, z. B. als Treibstoff für Triebwerke oder Verbrennungsmotoren oder als Kühlmittel in Kraftwerken oder anderen industriellen Anlagen, um nur einige Verwendungsmöglichkeiten aufzuzeigen.

Als Elektrolyseverfahren kommen insbesondere eine alkalische Elektrolyse, wie z. B. die alkalische Druckelektrolyse, die Proton-Exchange-Membrane-Elektrolyse und die Hochtemperaturelektrolyse, und zwar sowohl als autotherme als auch als allotherme Elektrolyseverfahren, in Frage. Wie erfinderseitige Versuche gezeigt haben, beträgt der Energieaufwand für die erfindungsgemäße Gastrocknung eines heißen Wasserdampf-Trägergasstroms und/oder eines heißen Wasserdampf-Edukststromes lediglich ca. 2,7 kWh/m ³ Wasserstoff, wohingegen der Energiebedarf für eine herkömmliche Elektrolyse zur Erzeugung von Wasserstoff wesentlich höher liegt und je nach Elektrolyseverfahren zwischen ca. 9 - 18 kWh/m ³ Wasserstoff liegt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Verfahrensführung und Ausgestaltung wird der heiße Wasserdampf-Trägergasstrom und/oder der heiße Wasserdampf-Eduktstrom zur Wasserdampf-Elektrolyse in einen Reaktionsraum eines Wasserdampf-Elektrolysators geleitet, in dem wenigstens eine Anode und wenigstens eine Kathode als Elektroden angeordnet sind, denen bevorzugt von einem Gleichrichter als Energieversorgungseinrichtung die noch erforderliche elektrische Energie zur Abspaltung des Wasserstoffes und/oder des Sauerstoffes zugeführt wird.

Grundsätzlich kann der gesamte heiße Wasserdampf-Trägergasstrom und/oder Wasser- dampf-Eduktstrom der Wasserdampf-Elektrolyse zugeführt werden. Bevorzugt ist jedoch, dass der Wasserdampf-Elektrolyse eine in Abhängigkeit von vorgegebenen Parametern, insbesondere vom Gastrocknungsgrad und/oder vom Wasserstoffbedarf und/oder vom Sauerstoffbedarf, vorgegebene Menge des heißen Wasserdampf-Trägergasstroms und/oder des heißen Wasserdampf-Eduktstromes zugeführt wird. Damit kann eine im Hinblick auf den Energieverbrauch optimierte Gastrocknung bzw. Edukttrocknung mittels des wenigstens einen Wasserdampf-Elektrolysators erfolgen. So kann z. B. je nach z. B. Aufbereitungs- prozess und gefordertem Gastrocknungsgrad z. B. vorgegeben sein, dass zur Erfüllung sämtlicher Vorgaben lediglich ein bestimmter Teilstrom des Wasserdampf-Trägergasstroms und/oder Wasserdampf-Eduktstromes der Trocknung unterworfen wird, um einen Träger- gasstrom mit gewünschtem Trocknungsgrad zur Verfügung zu stellen. Konkret wird hierzu die der Wasserdampf-Elektrolyse zugeführte Menge des heißen Wasserdampf-Trägergases und/oder des heißen Wasserdampf-Eduktstromes mittels einer Regeleinrichtung vorgegeben, mittels der eine in der Zuleitung zu einem Wasserdampf-Elektrolysator angeordnete und mit der Regeleinrichtung gekoppelte Stell- und/oder Messeinrichtung, die insbesondere durch eine Durchflussmengen-Stell- und Messeinrichtung gebildet ist, angesteuert wird. Weiter bevorzugt wird hier zudem der von der Wasserdampf-Elektrolyse kommende getrocknete Trägergasstrom und/oder Eduktstrom über wenigstens eine Messeinrichtung

geführt, mittels der der Gehalt an Wasserstoff und/oder Sauerstoff im getrockneten Trägergasstrom und/oder im getrockneten Eduktstrom ermittelt werden kann. Diese Information wird dann der Regeleinrichtung als Parameter zur Verfügung gestellt, z. B. als Ist-Wert- Parameter, so dass die der Wasserdampf-Elektrolyse zuzuführende Menge des heißen Was- serdampf-Trägergasstroms und/oder des heißen Wasserdampf-Eduktstromes auf einfache und zuverlässige Weise ermittelt werden kann.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung und Verfahrensführung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Teil des bei der Wasserdampf-Elektrolyse gewonnenen Wasserstoffes und/oder Sauerstoffes vom Wasserdampf-Elektrolysator abgezogen und in einen Gasspeicher, insbesondere in einen Druckgasspeicher eingespeichert oder zwischengespeichert wird. Um den im Rahmen der Wasserdampf-Elektrolyse gewonnenen Wasserstoff und/oder Sauerstoff abziehen zu können, ist bevorzugt zwischen Wasserdampf-Elektrolysator und dem jeweiligen Druckgasspeicher eine Absaug- und/oder Pumpeinrichtung vorgesehen, die bevorzugt durch eine Vakuumpumpe gebildet ist. Um einen unerwünschten Rückstrom in Richtung Absaug- und/oder Pumpeinrichtung zu verhindern, ist hierzu bevorzugt im Bereich des jeweiligen Druckgasspeichers ein Absperrventil als Absperrvorrichtung und/oder ein Rückschlagventil als Rückschlagsicherung angeordnet. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Verfahrensführung und Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der im Rahmen der Wasserdampf-Elektrolyse gewonnene Wasserstoff und/oder Sauerstoff einer Brennstoffzelle zugeführt wird, mittels der Energie erzeugt wird, die wiederum in der Aufbereitungsanlage selbst zur Unterstützung des dortigen Energiebedarfs direkt verwendet werden kann. Besonders bevorzugt ist hierbei selbstverständlich, dass im Rahmen der Wasserdampf-Elektrolyse sowohl Wasserstoff als auch Sauerstoff gewonnen werden, die der Brennstoffzelle zugeführt werden können. Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, den Wasserstoff und/oder den Sauerstoff der Brennstoffzelle wenigstens teilweise aus anderen Quellen zuzuführen. Der im Rahmen der Wasserdampf-Elektrolyse gewonnene Wasserstoff und/oder Sauerstoff wird der Brenn- stoffzelle entsprechend vorgegebener Betriebsparameter mittels einer Steuer- und Regeleinrichtung zu vorgegebenen Zeiten und in vorgegebenen Mengen zugeführt, so dass ein optimierter Betrieb der Brennstoffzelle gewährleistet werden kann. Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass der im Rahmen der Wasserdampf-Elektrolyse gewonnene Wasserstoff und/oder Sauerstoff in einem Gasspeicher zwischengespeichert wird und der Wasser- stoff und/oder Sauerstoff aus diesen Gasspeichern heraus der Brennstoffzelle entsprechend der vorgegebenen Betriebsparameter zugeführt wird.

Beispielsweise wird die mittels der Brennstoffzelle gewonnene elektrische Energie elektrischen Verbrauchern der Aufbereitungsanlage zugeführt, insbesondere z. B. den jeweils vorgesehenen Wasserdampf-Elektrolysatoren bzw. den Gleichrichtern derartiger Wasser- dampf-Elektrolysatoren. Zusätzlich oder alternativ dazu können aber auch andere elektrische Verbraucher, wie beispielsweise Pumpen, Ventile oder dergleichen von der Brennstoffzelle mit Energie versorgt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die von der Brennstoffzelle gewonnene elektrische Energie anderen Verwendungsmöglichkeiten zuzuführen, z. B. in ein Stromnetz einzuspeisen oder aber auch einem thermischen Trockner zuzuführen, wie er gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zur Konzentrattrocknung verwendet wird, was nachfolgend noch näher erläutert wird.

Ebenso ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung zur Vermeidung eines unerwünschten Rückstroms in Richtung Wasserdampf-Elektrolysator vorgesehen, zwischen dem Wasserdampf-Elektrolysator und der jeweiligen Absaug- und/oder Pumpeinrichtung ein Absperrventil als Absperrvorrichtung und/oder ein Rückschlagventil als Rückschlagsicherung anzuordnen. Die jeweiligen Rohrleitungen zwischen Wasserdampf-Elektrolysator und z. B. Vakuumpumpe bzw. Druckgasspeicher sind dabei jeweils denjenigen Elektroden zugeordnet, in denen das abzusaugende Gas gebildet wird. Zur Gasbildung sind im Reaktionsraum des Elektrolysators Membrananordnungen vorgesehen, die bewirken, dass nur das jeweils gewünschte Gas, also Wasserstoff und/oder Sauerstoff, zu den jeweils zuge- ordneten Elektroden diffundieren können, während z. B. das Restgas im Reaktionsraum als reines, getrocknetes Trägergas zurückgehalten wird und über eine separate Rohrleitung als Trägergasleitung abgezogen werden kann. Wenigstens ein Teil dieses getrockneten Trägergases kann dann einer aufzubereitenden Flüssigkeit, insbesondere einem aufzubereitenden Meer- und/oder Brackwasser und/oder Abwasser oder einer aufzubereitenden Abfallflüssigkeit, zugeführt werden, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird.

Dem als Druckgasspeicher ausgebildeten Gasspeicher ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eine Druckregel- und/oder Alarmeinrichtung zugeordnet, die über eine Abblasleitung, die vorzugsweise eine Absperrvorrichtung und/oder eine Rückschlagsicherung auf- weist, eine Abblasvorrichtung in Abhängigkeit von einem vorgegebenen überdrück ansteuert. Diese Abblasvorrichtung, die insbesondere durch ein Abblasventil gebildet ist, kann mittels einer Bypassleitung, in der ein mechanisches Sicherheitsventil angeordnet ist, überbrückt werden. Mit einer derartigen Bypassleitung ist sichergestellt, dass z. B. im Falle eines Versagens bzw. Ausfalls der Druckregel- und/oder Alarmeinrichtung auf jeden Fall ein Abblasen des Gases wegen überdrucks möglich ist. Das mechanische Sicherheitsventil kann dabei z. B. bevorzugt im Hinblick auf einen überdruckschwellwert so ausgelegt sein, dass dieses erst später anspricht als die der Druckregel- und/oder Alarmeinrichtung zugeordnete elektronische Abblasvorrichtung. Insbesondere einem Wasserstoffspeicher als Gasspeicher ist zudem noch eine Sicherheitsfackel zugeordnet, um sicherzustellen, dass das im überdruckfall entweichende Wasserstoffgas sicher abgefackelt werden kann.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Wasserdampf-Elektrolyse des in Dampfform im Trägergas vorliegenden Wassers ist darin zu sehen, dass es damit grundsätzlich möglich ist, nur das Wasserstoffgas abzusaugen und zu speichern, während der anfallende Sauerstoff im Trägergas belassen wird. Dadurch kann der Sauerstoffanteil im Trägergas erhöht und im Falle einer erwünschten Nassverbrennung als Oxidationsmittel genutzt werden, so dass keine externe Sauerstoffzufuhr erforderlich wird. Alternativ dazu kann aber auch der anfallende Sauerstoff zusätzlich zum Wasserstoff ebenfalls abgesaugt und gespeichert werden, um diesen z. B. zu vorgegebenen Zeiten in vorgegebenen Mengen dem Kreislauf zuzuführen, z. B. im Fall einer erwünschten Nassverbrennung. Konkret kann hierzu z. B. einem Sauerstoffspeicher als Gasspeicher eine Sauerstoff-Rohrleitung zugeordnet sein, vorzugsweise mitsamt einer Absperrvorrichtung, bevorzugt ein Absperrventil, und/oder einer Rückschlagsicherung, z. B. einem Rückschlagventil, über die mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung zu vorgegebenen Zeiten eine vorgegebene Menge Sauerstoff in den getrockneten Trägergasstrom eingespeist werden kann. Besonders bevorzugt ist die Sauerstoff-Rohrleitung von der Gasspeicher-Rohrleitung abgezweigt und mündet in eine den getrockneten Trägergasstrom führende Trägergasleitung. Ebenso ist es aber möglich, den

Sauerstoff auch anderen Verwendungen zuzuführen. So kann der Sauerstoff z. B. zur zusätzlichen Sauerstoffversorgung von biologischen Abwasserreinigungsanlagen verwendet werden. Das eben gesagte gilt im übertragenen Sinne auch für die Wasserdampf-Edukt- ströme, die einer Wasserdampf-Elektrolyse unterzogen werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Verfahrensführung ist vorgesehen, dass eine aufzubereitende Flüssigkeit im getrockneten Trägergasstrom verteilt und/oder von diesem einer vorgegebenen Anzahl von Aufbereitungsstationen zugeführt wird, in der oder in denen der Trägergasstrom fraktioniert bzw. sukzessive von den in der aufzubereitenden Flüssigkeit enthaltenen festen und/oder flüssigen und/oder gasförmigen Verunreinigungen befreit und ein heißer Wasserdampf-Trägergasstrom bereitgestellt wird. Gemäß einer besonders bevorzugten konkreten Ausgestaltung und Verfahrensführung ist hierzu vorgesehen, dass die Aufbereitungsflüssigkeit vor der Zumischung des getrockneten Trägergases zur Vorerwärmung und Vorreinigung wenigstens einer Vorerwärmungs-Abscheideeinrichtung zugeführt wird, die jeweils wenigstens einen Vorerwärmungs-Wärmetauscher und eine dem Vorerwärmungs-Wärmetauscher nachgeschaltete Abscheideeinrichtung aufweist. In dieser wird die Aufbereitungsflüssigkeit durch den Vorerwärmungs-Wärmetauscher auf eine Temperatur unterhalb der Siedetemperatur der Basisflüssigkeit vorerwärmt, so dass die bezüglich der Basisflüssigkeit niedersiedenden Verunreinigungen verdampfen und/oder die gasförmigen Verunreinigungen thermisch ausgetrieben werden, wobei die verdampften und/oder ausgetriebenen Verunreinigungen in der Abscheideeinrichtung der wenigstens einen Vorerwärmungs-Abscheideeinrichtung abgeschieden werden. Vorteilhaft werden hier somit vor der Zuführung der Aufbereitungsflüssigkeit zu einer Trägergas-Einmischvorrichtung diejenigen niedersiedenden flüssigen Verunreinigungen und/oder gasförmigen Verunreini- gungen aus der Aufbereitungsflüssigkeit abgetrennt, die nach der Zuführung von dem Trägergas nicht mehr abgeschieden werden können. Mit einer derartigen Maßnahme kann daher eine vollständige Abtrennung nahezu aller flüssigen und gasförmigen Verunreinigungen in der Aufbereitungsflüssigkeit erzielt werden, so dass der Wirkungsgrad der gesamten Anlage und des gesamten Prozesses hierdurch sehr hoch ist und ein insgesamt äußerst wirtschaftlicher Betrieb der Anlage möglich ist.

Insbesondere kann mit einem derartigen Verfahren und einer derartigen Vorrichtung ein sehr bereites Spektrum unterschiedlichster Aufbereitungsflüssigkeiten mit einer Vielzahl von unterschiedlichsten flüssigen und/oder gasförmigen Verunreinigungen auf effektive und wirtschaftliche Weise aufbereitet werden. So ist eine derartige Verfahrensführung und Vorrichtung insbesondere auch für die Wassergewinnung, z. B. in Form von Trinkwasser oder Brauchwasser aus Meer- und/oder Brackwasser, besonders gut geeignet und vorteilhaft, da im Rahmen der Vorerwärmung und Vorreinigung das darin in großen Mengen gelöste Kohlendioxid sowie das bei dem thermischen Verfall von HCO ₃ entstehende Kohlen- dioxid abgeschieden und entfernt werden kann. Die in der Basisflüssigkeit vorhandenen Salze können dann im Rahmen der Verdampfung der Basisflüssigkeit als Salzsole im Konzentratabscheider abgeschieden werden. Wie bereits zuvor ausgeführt, eignet sich insbesondere das im Konzentratabscheider abgeschiedenen Konzentrat als heißer Wasser- dampf-Eduktstrom, der einer Wasserdampf-Elektrolyse bzw. einem Wasserdampf-Elektro- lysator zugeführt wird, da der anfallende Konzentratstrom einen relativ hohen Flüssigkeitsanteil aufweist, der notwendig ist, um die Fließfähigkeit des Konzentrates sicherzustellen. Da das Konzentrat bzw. der Konzentratstrom zudem bereits eine Temperatur im Bereich von ca.

100°C bis 150 ⁰ C aufweist, kann eine Trocknung mittels des Wasserdampf-Elektrolysators sehr gut in einer energieeffizienten Weise durchgeführt werden. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass mittels einer fraktionierten Elektrolyse eine Trennung von rückgewinnbaren Salzen oder Metallen, d. h. also von Wertstoffen, möglich wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil einer derartigen Wasserdampf-Elektrolyse des heißen Konzentratstroms ist, dass im Rahmen der Elektrolyse eine Erwärmung erfolgt, welche zusätzlich zur Vorerwärmung der aufzubereitenden Flüssigkeit genutzt werden kann, bevorzugt in Verbindung mit wenigstens einem Konzentrat/Aufbereitungsflüssigkeit-Wärmetauscher, der vor der Zumischung der Aufbereitungsflüssigkeit zum getrockneten Trägergasstrom von der Aufbereitungsflüssigkeit zur Vorerwärmung durchströmt wird. Die Resttrocknung des Konzentratstroms bis zu einer schüttfähigen Masse kann dann z. B. in einem thermischen Trockner erfolgen, bei dem z. B. Solarenergie als Wärmequelle genutzt wird.

Vorteilhaft wird hier ferner durch die vor der Zuführung des Trägergases erfolgende Austreibung von gasförmigen Verunreinigungen aus der Aufbereitungsflüssigkeit erreicht, dass sich diese gasförmigen Verunreinigungen nicht im vorzugsweise geschlossenen Trägergaskreislauf anreichern können. Vorteilhaft werden dadurch Stillstandzeiten der Anlage vermieden, um die gasförmigen Verunreinigungen vom Trägergas abzutrennen, so dass insgesamt ein wirtschaftliches Betreiben einer derartigen Anlage mit langen Laufzeiten sehr gut möglich ist. Zudem können dadurch auch im Gegensatz zu herkömmlichen Anlagen die Rohrleitungen und Apparate insgesamt entsprechend geringer und preiswerter dimensioniert und ausgelegt werden. Dies nicht zuletzt auch deswegen, weil durch das Abziehen der niedersiedenden flüssigen Verunreinigungen vor der Zuführung von Trägergas bereits ein Teil der Aufbereitungsflüssigkeit als Verunreinigung abgezogen worden ist.

Vorteilhaft findet bei einer derartigen Verfahrensführung und Vorrichtung, bei der einer aufzubereitenden Aufbereitungsflüssigkeit ein Trägergas als Schleppgas zugeführt wird, somit eine nach der Siedepunkttemperatur der flüssigen Verunreinigungen fraktionierte Abtrennung der flüssigen Verunreinigungen und/oder eine Austreibung der gasförmigen Verunreinigungen von der dadurch für eine umweltfreundliche Entsorgung und Wiederverwertung aufbereiteten Basisflüssigkeit statt. Die Verunreinigungen können dabei durchaus auch Wertstoffe sein, die wiederverwertet werden können und nicht entsorgt werden müssen. Ein besonders vorteilhafter Wirkungsgrad der Anlage und des Prozesses wird erreicht, wenn die zu behandelnde Aufbereitungsflüssigkeit nacheinander wenigstens zwei hintereinander geschalteten Vorerwärmungs-Abscheideeinrichtungen zugeführt wird. Mit einer derartigen mehrstufigen Vorerwärmung und Vorreinigung wird eine besonders gute und effiziente Trennwirkung hinsichtlich der Abtrennung der niedersiedenden Verunreinigungen und/oder der Austreibung der gasförmigen Verunreinigungen erzielt. Für eine derartige erhöhte Trennwirkung lässt sich ein besonders hoher Wirkungsgrad der Anlage insgesamt sowie insbesondere hinsichtlich der Vorerwärmung und Vorreinigung erreichen. Dies kann insbesondere auch dann erreicht werden, wenn die Aufbereitungsflüssigkeit in dem Vorer- wärmungs-Wärmetauscher bis möglichst nahe an die Verdampfungstemperatur der Basisflüssigkeit vorerwärmt wird, da hierdurch eine anschließende Feinstverteilung der vorerwärmten und vorgereinigten Aufbereitungsflüssigkeit in dem Trägergas begünstigt wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform und Verfahrensführung ist vorgesehen, dass die im wenigstens einen Vorerwärmungs-Wärmetauscher jeder Vorerwärmung- Abscheideeinrichtung vorgewärmte, aufzubereitende Aufbereitungsflüssigkeit einer Entspannungsvorrichtung als Bestandteil der Abscheideeinrichtung zugeführt wird, mit der eine effektive Abscheidung der niedersiedenden dampfförmigen Verunreinigungen und/oder gasförmigen Verunreinigungen erfolgt. Besonders vorteilhaft können dabei die niedersiedenden dampfförmigen Verunreinigungen und/oder die gasförmigen Verunreinigungen von der Entspannungsvorrichtung ausgehend über eine Leitung einer Kühlvorrichtung mit Wärmetauscher als weiterem Bestandteil der Abscheideeinrichtung zugeführt und in einem Sammelbehälter gespeichert werden, so dass beim Kühlvorgang ein Unterdruck in der Leitung erzeugt wird, durch den die abgeschiedenen Verunreinigungen aus der Entspannungsvorrichtung gesaugt werden. Vorteilhaft wird dadurch erreicht, dass die Abtrennung und Abscheidung der Verunreinigungen auf einfache Weise ohne großen Bauteil- und Apparateaufwand erzielt wird. Die Entspannungsvorrichtung kann dabei durch einen Ent- Spannungsbehälter mit vorgeschalteter Pumpe oder aber auch durch eine Pervaporations- membrananlage gebildet sein.

Eine besonders vorteilhafte Verfahrensführung wird mit einer Anordnung erreicht, bei der jeder Vorerwärmungs-Wärmetauscher durch einen Kondensat-Aufbereitungsflüssigkeit- Wärmetauscher gebildet ist, mit dem eine Vorerwärmung durch das heiße, aus dem Kondensatbehälter kommende Kondensat erfolgt. Zusätzlich dazu kann eine weitere Wärmezufuhr für die Vorerwärmung der Aufbereitungsflüssigkeit in einem Konzentrat-Aufbereitungsflüssigkeit-Wärmetauscher durch den heißen, von der Wasserdampf-Elektrolyse kommenden getrockneten Konzentratstrom als Eduktstrom oder, falls eine derartige Wasserdampf- Elektrolyse für den Konzentratstrom nicht vorgesehen sein sollte, durch das heiße, aus dem Konzentratsammelbehälter kommende Konzentrat erfolgen, wobei der Konzentrat-Abfallflüssigkeit-Wärmetauscher der wenigstens einen Vorerwärmung-Abscheideeinrichtung bevorzugt vorgeschaltet ist. Mit einer derartigen Verfahrensführung kann der Energieaufwand insgesamt erheblich reduziert werden, da nahezu alle heißen Ströme zur Erwärmung kälterer Ströme verwendet werden. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn zumindest ein Teil der Wärmezufuhr für die Verdampfung zu dem nassen Trägergas-Dampfgemisch in wenigstens einem Verdampfer-Kondensations-Wärmetauscher durch das abströmende, komprimierte und gereinigte Trägergas-Trockendampfgemisch erfolgt. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Trägergas in einem separaten Trägergaskreislauf geführt ist, um die Trägergasverluste zu minimieren. In einem derartigen geschlossenen Trägergaskreislauf können aufgrund der geringen Trägergasverluste auch relativ teure und wertvolle Inertgase als Trägergase verwendet werden, die in ihrer Funktion als Schleppgas für die Abfallflüssigkeiten gegenüber z. B. Luft regelmäßig bevorzugt sind, da diese anders als z. B. Luft nicht mit bestimmten anderen Komponenten, insbesondere gasförmigen Komponenten der Abfallflüssigkeiten, reagieren können. Weiter kann zur Gewinnung von im abgeschiedenen Kondensat vorhandenem Restträgergas eine zusätzliche Gastrocknung hinter einem Kondensat-Sammelbehälter vorgesehen sein, um nasses Restträgergas aus dem Kondensat-Sammelbehälter zu trocknen und dem Trägergaskreislauf im erwünschten trockenen Zustand zuzuführen. In einer konkreten Verfahrensführung und Ausführung hierzu wird das im Kondensatabscheider anfallende Kondensat über eine Kondensat-Ablaufleitung mit einem Absperrventil in einen Kondensat-Sammelbehälter abgeleitet,

wobei über eine Füllstandsmessung in Verbindung mit einem Regelventil ein möglichst trägergasverlustfreier Ablauf erzielt wird. Das Kopfprodukt des Kondensat-Sammelbehälters, das ebenfalls Trägergasbestandteile aufweist, wird einer kopfseitig an dem Kondensat- Sammelbehälter angeschlossenen Abgasleitung zugeführt und anschließend über einen Wärmetauscher als Gastrockner mit nachgeschaltetem Kondensatabscheider zur Trägergastrocknung sowie über die Gasleitung in einem weiteren Trägergaskreislauf ebenfalls wiederum der Trägergaszuführleitung zugeführt.

Für den Fall, dass z. B. nach längerer Betriebszeit dennoch Verluste von Trägergas im System auftreten, kann ferner auf einfache Weise Trägergas über einen mit dem Trägergaskreislauf gekoppelten Trägergasspeicher nachgefüllt werden. Die Zuführung erfolgt dabei durch eine einfache Einkopplung in den vorhandenen Trägergaskreislauf, so dass die Anlage hierfür nicht gestoppt werden braucht, was unwirtschaftlich ist, sondern kontinuierlich weiterbetrieben werden kann.

Eine weitere Nutzungsmöglichkeit insbesondere des im Rahmen der Wasserdampf-Elektrolyse gewonnenen Wasserstoffes besteht darin, das anfallende Gas in einer Verbrennungskraftmaschine, wie z. B. einem Ottomotor, zum Antrieb wenigstens eines Verdichters der Aufbereitungsanlage einzusetzen. Wird diese Verbrennungskraftmaschine zusätzlich mit einem Elektrogenerator verbunden, kann ebenfalls zusätzliche Energie gewonnen werden. Diese Form der Energiegewinnung und Energienutzung bewirkt eine Minderung des Primärenergiebedarfs und führt damit zu einer Verminderung der CO ₂ -Belastung der Atmosphäre.

Bei größeren Anlagen empfiehlt es sich zudem, die Energiebedarfsdeckung mittels einer Eigenstromerzeugung sicherzustellen. Im Hinblick auf die Reinheit ist eine Energieerzeugung mittels z. B. Windenergie ein optimaler Weg in Verbindung mit der Nutzung des erzeugten Wasserstoff- und Sauerstoffgases. Optional kann eine Energiegewinnung aber auch mittels anderer alternativer Energien erfolgen, z. B. mittels einer Photovoltaik-Anlage, deren überschussenergie in einer Speicheranlage für den Nachtbetrieb, als Zusatz zur Gas- energie, vorgehalten wird. Auch eine Ankopplung an ein Biomasse-Heizkraftwerk und/oder eine Biogasanlage ist grundsätzlich möglich.

Für den Fall, dass Luft als Trägergas vorgesehen ist, kann dieses bevorzugt aus der Umgebung angesaugt werden, z. B. über einen Kompressor, der mit einem Ansaugfilter versehen ist.

Zur Reinigung der Anlage kann gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zudem eine entsprechende Spülvorrichtung vorgesehen sein, die z. B. wenigstens einen Spülflüssigkeitsbehälter und/oder wenigstens eine Spülpumpe aufweist, mittels der ein Spülmedium, vorzugsweise ein im wenigstens einen Spülflüssigkeitsbehälter vorgehaltenes Spülmittel, zur Spülung der Rohrleitungen der Anlage durch diese gepumpt werden kann. Das Spülmittel ist vorzugsweise so gewählt, dass es an den jeweiligen Reinigungsfall angepasst ist, wobei grundsätzlich auch mehrere unterschiedliche Spülmittel bereitgehalten werden können. Die Spülung selbst erfolgt bevorzugt gesteuert oder geregelt entsprechend einem von einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung für den jeweiligen Reinigungsfall vorgegebenen Spülprogramm. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Vorrichtung bzw. eine Verfahrensführung, gemäß der bzw. denen die wenigstens eine die Aufbereitungsflüssigkeit

umpumpende Hauptpumpe gleichzeitig in einer Doppelfunktion beim Spülvorgang die das Spülmittel umpumpende Spülpumpe ausbildet. Die Spülungen selbst erfolgen beispielsweise in vorgegebenen Intervallen zu und für vorgegebene Zeiten, die von den jeweils konkret gegebenen Spülerfordernissen abhängen.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein schematisches Fließbild einer Vorrichtung zur Aufbereitung einer Flüssigkeit gemäß einer ersten Verfahrensführung, bei der im Rahmen der Wasserdampf-Elektrolyse lediglich Wasserstoff abgespalten wird,

Fig. 2 ein schematisches Fließbild einer Vorrichtung zur Aufbereitung einer Flüssig- keit mit einer alternativen Verfahrensführung, bei der im Rahmen der Wasserdampf-Elektrolyse sowohl Wasserstoff als auch Sauerstoff abgespalten wird,

Fig. 3 ein schematisches Fließbild einer Vorrichtung zur Aufbereitung einer Flüssigkeit mit einer alternativen Verfahrensführung, bei der eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, mit der ein Wasserdampf-Elektrolysator mit einer vorgegebenen Menge eines heißen Wasserdampf-Trägergasgemisches beschickt wird, und

Fig. 4 ein schematisches Fließbild einer Vorrichtung zur Aufbereitung einer Flüssig- keit mit einer weiteren alternativen Verfahrensführung, bei der eine Brennstoffzelle vorgesehen ist.

Aufbereitungsflüssigkeiten, wie z. B. in der Produktion anfallende Abfallflüssigkeiten, z. B. Lösungsmittel in unterschiedlichen Verdünnungen, oder Meer- und/oder Brackwasser, die zu Trink- und Brauchwasser aufbereitet werden sollen, werden in einer Verfahrensführung nach Fig. 1 gegebenenfalls vorgereinigt über einen Zulauf 1 sowie mittels einer Pumpe 2 zur Vorerwärmung und Vorreinigung einer Vorerwärmungs-Abscheideeinrichtung zugeführt, die einen Vorerwärmungs-Wärmetauscher 7 und eine dem Vorerwärmungs-Wärmetauscher 7 nachgeschaltete Abscheideeinrichtung 14 aufweist. Der Vorerwärmungs-Wärmetauscher 7 ist hier gleichzeitig als Kondensat-Aufbereitungsflüssigkeit-Wärmetauscher ausgebildet, was nachfolgend noch näher erläutert wird, wobei im Vorerwärmungs-Wärmetauscher 7 die Temperatur der zu reinigenden Aufbereitungsflüssigkeit abhängig vom vorhandenen Druck möglichst nahe an eine gewünschte Verdampfungstemperatur erwärmt wird. In der Abscheideeinrichtung 14 erfolgt eine Abscheidung des entsprechend seiner Siedepunkttemperatur entstandenen Dampfes und/oder der z. B. in dem Meer- und/oder Brackwasser vorhandenen Inertgase bzw. des vorhandenen und entstandenen gasförmigen CO ₂ aus der vorerwärmten Flüssigkeit. Der abgeschiedene Dampf und/oder das abgeschiedene Gas werden über eine Leitung 16 einer Kühlvorrichtung mit Wärmetauscher 17 zugeführt und in verflüssigter Form in einem Sammelbehälter 18 gespeichert. Bei dem Kühlvorgang entsteht in der Leitung 16 ein Unterdruck durch den die Ableitung des anfallenden Gases und/oder Dampfes aus der Abscheideeinrichtung 14 bewirkt wird. Für den Fall, dass keine

Abscheidung mittels der Abscheideeinrichtung 14 erforderlich sein sollte, kann diese auch über eine Bypassleitung 11 mit entsprechenden Absperrvorrichtungen 12 und 13 überbrückt werden. Die Zuführleitung vom Vorerwärmungs-Wärmetauscher 7 zur Abscheideeinrichtung 14 ist hier mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnet. In dieser Zuführleitung 9 ist ebenfalls eine Absperrvorrichtung 10 vorgesehen.

Der z. B. als Entspannungsbehälter ausgebildeten Abscheideeinrichtung 14 ist ferner eine Pumpe 21 zugeordnet, die zusammen eine Entspannungsvorrichtung ausbilden. Die so vorerwärmte und vorgereinigte Aufbereitungsflüssigkeit wird anschließend über eine Rohrleitung 22 zu einer Einmischvorrichtung 8 geführt, die weiter mit einer Trägergasleitung 63 verbunden ist, und in der eine Feinstverteilung der vorerwärmten und vorgereinigten Aufbereitungsflüssigkeit im von der Trägergasleitung 63 gelieferten getrockneten Trägergasstrom erfolgt. über eine Gemischleitung 25 wird dieses sich ergebende nasse Trägergas- Dampfgemisch in einen Verdampfer/Kondensations-Wärmetauscher 27 geleitet, in dem eine weitere Erwärmung mit dem Ziel einer überhitzung des Trägergas-Dampfgemisches erfolgt. Die erforderlichen Temperaturen und Betriebsdrücke des Trägergas-Dampfgemisches sind von den abzuscheidenden Inhaltsstoffen und den thermischen Größen der zu reinigenden Abfallflüssigkeit abhängig. Daher können Temperaturen zwischen 50 und 25O ⁰ C und Betriebsdrücke zwischen 0,5 bar und 20 bar erforderlich werden.

Das nasse Trägergas-Dampfgemisch mit dem bezüglich der Basisflüssigkeit höhersiedenden flüssigen Rest und den in der Basisflüssigkeit enthaltenen Salzen der zu reinigenden Aufbereitungsflüssigkeit wird anschließend mittels einer Rohrleitung 28 in einen Konzentratab- scheider 30 eingeleitet, in dem dieser flüssige Rest und/oder eine Salzsole als Konzentrat abgeschieden wird. Dieser Konzentratabscheider 30 kann beispielsweise als Zyklon- oder Prallplattenabscheider ausgebildet sein. Im Falle des Prallplattenabscheiders sind sowohl Einplatten- als auch Mehrplattenabscheider einsetzbar. Das nunmehr keine Restflüssigkeit mehr enthaltende Trägergas-Trockendampfgemisch verlässt über eine Leitung 31 den Konzentratabscheider 30 und wird einem Tropfenabscheider 32 zugeführt, in dem noch im Trägergas-Trockendampfgemisch enthaltenes Konzentrat abgeschieden und einem Konzentratsammelbehälter 97 über eine Rohrleitung 98 zugeführt werden kann. Das im Konzentratsammelbehälter 97 gesammelte Konzentrat wird über eine Rohrleitung 99 abgeführt, wobei das heiße Konzentrat gegebenenfalls zur Vorerwärmung der dem Vorerwärmungs-Wärmetauscher 7 zugeführten Abfallflüssigkeit 1 dienen kann, was hier aber nicht dargestellt ist.

Das den Tropfenabscheider 32 verlassende Trägergas-Trockendampfgemisch wird über eine Rohrleitung 33 einem Verdichter 36 zugeführt, wodurch das Trägergas-Trockendampfgemisch unter gleichzeitiger Temperaturerhöhung auf den gewünschten Betriebsdruck gebracht wird. Dieses komprimierte Trägergas-Trockendampfgemisch gelangt über eine Druckleitung 37 in den Verdampfer/Kondensations-Wärmetauscher 27 und wird dort unter Kondensation des Trockendampfes des Trägergas-Trockendampfgemisches, nämlich der Basisflüssigkeit der Aufbereitungsflüssigkeit, abgekühlt, wobei gleichzeitig eine Erhitzung des nassen Trägergas-Dampfgemisches, das von der Einmischung des getrockneten Trägergasstromes kommt, erfolgt.

Das vom Verdampfer/Kondensations-Wärmetauscher 27 kommende Gemisch wird anschließend über eine Rohrleitung 41 zu einem Kondensatabscheider 43 geführt, in dem das Kondensat abgeschieden wird. Als Kondensatabscheider 43 kommt hier z. B. ein Zyklonoder ein Prallplattenabscheider, wie z. B. ein Einplatten- oder Mehrplattenabscheider zum Einsatz.

Das im Kondensatabscheider 43 anfallende Kondensat wird in einem Kondensatsammelbehälter 44 gesammelt und gelangt über eine Rohrleitung 45 in einen Abscheider 48, wo noch vorhandene Mittelsieder, wie z. B. H ₄ N ₂ , CI ₃ N, H ₂ O ₂ , CCI ₃ NO ₂ , in Verbindung mit einer Kühlvorrichtung 50 und einem Sammelbehälter 51 abgeschieden werden, so dass das nunmehr durch eine hochreine Basisflüssigkeit gebildete Kondensat über eine Rohrleitung 52 zum Vorerwärmungs-Wärmetauscher 7 geführt wird, den es nach dem Wärmeaustausch mit der Aufbereitungsflüssigkeit über eine Rohrleitung 54 als z. B. Brauchwasser verlässt. Das heiße, mit nicht kondensiertem Wasserdampf beladene Trägergas gelangt nach dem Kondensatabscheider 43 als heißer Wasserdampf-Trägergasstrom über eine Absperrvorrich- tung 57 in einen Reaktionsraum eines Wasserstoff-Elektrolysators 58, in dem wenigstens eine Anode 60 und wenigstens eine Kathode 59 angeordnet sind. Diese Elektroden 59, 60 werden mittels eines Gleichrichters 62 mit elektrischer Energie versorgt. Die Kathode 59 ist dabei mittels einer ionenspezifischen Membran vom Reaktionsraum getrennt, durch die das anfallende Wasserstoffgas hindurch diffundieren kann, das Restgas dagegen nicht. Die Absaugung erfolgt über eine Rohrleitung 69, in der eine Absperrvorrichtung 70 und eine Rückschlagsicherung 71 angeordnet sind, und zwar mittels einer Vakuumpumpe 72. über eine Druckleitung 73, in der eine Rückschlagsicherung 75 und eine Absperrvorrichtung 76 ange- ordnet sind, wird das Wasserstoffgas in einen Druckgasspeicher 77 gefördert. Am Druckgasspeicher 77 ist eine Druckregel- und Alarmeinrichtung 78 zur überwachung und Sicherung angebracht, durch die geregelt über eine Leitung 79 mit einem Absperrventil 80 und einer Rückschlagsicherung 81 ein möglicher überdruck mittels eines automatischen Abblasventils 82 abgelassen wird. Zur zusätzlichen Sicherung ist eine Bypassleitung 84 mit einem mechanischen Sicherheitsventil 85 vorgesehen. Das ausströmende Wasserstoffgas wird mittels der Sicherheitsfackel 83 unschädlich verbrannt. Das nachgetrocknete Trägergas gelangt dagegen aus dem Elektrolysator 58 über die Leitung 63 mit einer Durchflussmengen- messeinrichtung 65 und einer mit einem Regelventil 67 gekoppelten Druck- und Temperaturmesseinrichtung 64 wieder in den Trägergas-Kreislauf zurück.

Wie dies dem Fließbild der Fig. 1 weiter entnommen werden kann, ist über die Leitungen 105, 106 mit darin angeordneten Sicherheitsventilen 107, 108 eine Notfallentlastung in Verbindung mit der Druckleitung 37 vorgesehen, auf die an dieser Stelle aber nicht mehr näher eingegangen wird.

Ferner ist zwischen der Druckleitung 37 und der Abführleitung 99 aus dem Konzentratsammelbehälter 97 eine mittels Absperrvorrichtungen 103 und 104 zuschaltbare Druckleitung 102 vorgesehen, über die eine Spülung für die Druckleitung 37 über die Rohrleitung 99 möglich ist.

Wie der Fig. 1 weiter entnommen werden kann, kann z. B. im Falle von Luft als Trägergas über einen Kompressor 86 mit Ansaugfilter Luft aus der Umgebung angesaugt werden und

über eine Luftleitung 88 in den Trägergaskreislauf eingespeist werden, z. B. zum Anfahren der Vorrichtung bzw. zum Nachfüllen von Trägergas. Ebenso kann eine Einspeisung von Luft als Sperrgas für die Wellendichtungen des Kompressionsraumes von dem Verdichter 36 über die Luftleitungen 92, 94 unter Zwischenschaltung eines Sammelbehälters 93 im Bereich des Verdichters 36 erfolgen. Diese Idee ist grundsätzlich unabhängig von der vorliegenden Erfindungsidee zu sehen; dementsprechend behält sich die Anmelderin vor, für diesen Gegenstand von der vorliegenden Erfindungsidee unabhängige Patentansprüche zu formulieren. In der Fig. 2 ist ein schematisches Fließbild einer alternativen Vorrichtung gezeigt, die sich von der Vorrichtung gemäß der Fig. 1 lediglich durch die Abtrennung von sowohl Wasserstoffgas als auch Sauerstoffgas unterscheidet, so dass nachfolgend lediglich darauf Bezug genommen wird und bezüglich der restlichen Verfahrensführung und des Aufbaus auf die zuvor gemachten Ausführungen zur Fig. 1 verwiesen wird.

Das heiße, mit nicht kondensierten Wasserdampf beladene Trägergas gelangt somit hier nach dem Kondensatabscheider 43 über eine Absperrvorrichtung 57 in einen Reaktionsraum des Wasserstoff-Elektrolysators 58, in dem wiederum eine Anode 60 und Kathode 59 als Elektroden angeordnet sind, die mittels eines Gleichrichters 163 mit der notwendigen elektrischen Energie versorgt werden. Sowohl die Kathode 59 als auch die Anode 60 sind mittels ionenspezifischer Membrane vom Reaktionsraum getrennt, durch die das jeweils anfallende Wasserstoffgas bzw. das jeweils anfallende Sauerstoffgas hindurchdiffundieren können, das Restgas, d. h. das reine Trägergas hingegen nicht. Die Absaugung des Wasserstoffgases erfolgt über eine Rohrleitung 164, in der eine Absperrvorrichtung 165 und eine Rückschlagsicherung 166 angeordnet sind, und zwar mittels einer Vakuumpumpe 167. über eine Druckleitung 168, in der eine Rückschlagsicherung 169 und eine Absperrvorrichtung 170 angeordnet sind, wird das Wasserstoffgas in einen Druckgasspeicher 171 gefördert. Am Druckgasspeicher 171 ist wiederum eine Druckregel- und Alarmeinrichtung 172 zur überwachung und Sicherung angebracht, durch die, über eine Leitung 173 mit einem Absperrventil 174 und einer Rückschlagsicherung 175, ein möglicher überdruck abgelassen werden kann, und zwar mittel eines automatischen Abblasventils 176. Zur zusätzlichen Sicherung ist eine Bypassleitung 178 mit einem mechanischen Sicherheitsventil

179 vorgesehen, analog zur Ausführungsform nach Fig. 1. Auch hier wird ausströmendes Wasserstoffgas mittels einer Sicherheitsfackel 177 unschädlich verbrannt.

Das anfallende Sauerstoffgas wird mittels einer Vakuumpumpe 183 über eine Saugleitung

180 mit einer Rückschlagsicherung 182 und einer Absperrvorrichtung 181 , sowie einer Druckleitung 184 und 185 mit einer Rückschlagsicherung 186 und einer Absperrvorrichtung 187 in einen Druckgasspeicher 188 mit einer Druckregelvorrichtung 189 gefördert. An dem Druckgasspeicher 188 ist eine Druckentlastungsvorrichtung, bestehend aus einer Abblasleitung 190 mit einer Rückschlagsicherung 192 und einer Absperrvorrichtung 191 sowie einem ansteuerbaren Abblasventil 193 angeordnet. Die Abblasleitung 190 weist einen Bypass 194 mit einem mechanischen Sicherheitsventil 195 auf. Die Sauerstoffdruckleitung 184 ist mittels einer Druckleitung 196, in der eine Rückschlagsicherung 197 und eine Absperrvorrichtung 198 angeordnet sind, mit einer Trägergasleitung 199 verbunden, so dass eine entsprechend den jeweiligen Anforderungen teilweise Rückführung von Sauerstoff in den Trägerkreislauf erfolgen kann, falls dieses entsprechend der jeweiligen Aufgabenstellung

erforderlich sein sollte. Das nachgetrocknete Trägergas gelangt aus dem Elektrolysator 58 über die Trägergasleitung 199 mit einer Durchflussmengen-Messeinrichtung 100 und einer Druck- und Temperaturmesseinrichtung 101 wieder in den Trägergaskreislauf zurück. In der Fig. 3 ist schließlich eine schematische Fließbilddarstellung einer weiteren Erfindungsvariante gezeigt, bei der ebenfalls wiederum wesentliche Anlagenbestandteile identisch denjenigen der Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 entsprechen, so dass auf die diesbezüglichen Ausführungsformen der Fig. 1 verwiesen wird. Im Unterschied zu den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 kann gemäß der Ausführungsform der Fig. 3 entsprechend den Anforderungen an den Grad der Trocknung des trockenen Trägergasstroms bzw. auch in Abhängigkeit vom Bedarf an Wasserstoff, nur ein Teil des heißen, mit Wasserdampf be- ladenen Trägergases einem Wasserdampf-Elektrolysator zugeführt werden. Die gewählte Teilmenge an heißem, nassem Wasserdampf-Trägergasgemisch wird mittels einer Mengen- messeinrichtung 263 in einer Zuleitung 262 zur Elektrolysezelle bzw. zum Elektrolysator 265 geführt, wobei die vorgewählte Menge mittels der Durchflussmengen-Messeinrichtung 263 über eine Regelventil 264 eingestellt wird. In dem Elektrolysator 265 sind mindestens eine Anode 267 und eine Kathode 266 angeordnet. Diese Elektroden 266, 267 werden mittels eines Gleichrichters 269 mit elektrischer Energie versorgt. Die Kathode 266 ist dabei mittels einer ionenspezifischen Membran vom Reaktionsraum getrennt, durch die das anfallende Wasserstoffgas hindurchdiffundieren kann, das Restgas dagegen nicht. Die Absaugung erfolgt hier über eine Rohrleitung 272, in der eine Absperrvorrichtung 273 und eine Rückschlagsicherung 274 angeordnet sind, und zwar mittels einer Vakuumpumpe 275. über eine Druckleitung 276, in der eine Rückschlagsicherung 278 und eine Absperrvorrichtung 279 angeordnet sind, wird das Wasserstoffgas in einen Druckgasspeicher 280 gefördert. Am Druckgasspeicher 280 ist eine Druckregel- und Alarmeinrichtung 281 zur überwachung und Sicherung angebracht, durch die, über eine Leitung 282 mit einem Absperrventil 283 und einer Rückschlagsicherung 284, ein möglicher überdruck mittels eines automatischen Abblasventils 285 abgelassen werden kann. Zur zusätzlichen Sicherung ist auch hier eine Bypassleitung 286 mit einem mechanischen Sicherheitsventil 287 in der bereits zuvor in Verbindung mit der Fig. 1 geschilderten Art und Weise vorgesehen. Das ausströmende Wasserstoffgas kann auch hier wiederum mittels einer Sicherheitsfackel 283 unschädlich abgefackelt werden. Das nachgetrocknete Trägergas gelangt aus dem Elektrolysator 265 über eine Leitung 270 mit einer Durchflussmengen-Messeinrichtung 250 und einer Druck- und Temperatur-Messeinrichtung 249 wieder in den Trägergaskreislauf über eine Leitung 248 zurück. über diese Leitung 248 wir auch der ggf. nicht in den Elektrolysator 265 eingebrachte Teilstrom des heißen Wasserdampf-Trägergasstromes in den Trägergaskreislauf in der zuvor geschilderten Art und Weise zurückgeführt. Der Gehalt an Wasserstoff im getrockneten Trägergasstrom kann mittels einer Messeinrichtung 271 gemessen werden, die eine Rückkopplung zum Regelventil 264 mitsamt Durchflussmengenmessung über die Mengenmesseinrichtung 263 beinhaltet.

Die Verfahrensführung und Vorrichtung gemäß Fig. 3 wurde hier analog zur Fig. 1 mit lediglich der Abspaltung von Wasserstoff geschildert. Selbstverständlich kann diese Variante auch in Verbindung mit einer Ausgestaltung nach Fig. 2 Verwendung finden, gemäß der sowohl Wasserstoffgas als auch Sauerstoffgas im Rahmen der Elektrolyse abgespalten werden.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere alternative Verfahrensführung und Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufbereitung einer Flüssigkeit, insbesondere einer Abfallflüssigkeit, die im Wesentlichen auf der Verfahrensführung gemäß dem schematischen Fließbild der Fig. 2 beruht, bei dem ein Druckgasspeicher 171 für das Wasserstoffgas und ein Druckgasspeicher 188 für das Sauerstoffgas vorgesehen ist. Insofern werden nachfolgend lediglich änderungen gegenüber dieser Verfahrensführung und Vorrichtung näher erläutert.

über eine Ventileinrichtung 301 , 302, die jeweils entsprechend vorgegebener Betriebspara- meter von einer hier nicht dargestellten Steuer- und Regeleinrichtung angesteuert werden, wird zu vorgegebenen Zeiten eine vorgegebene Menge an Wasserstoffgas bzw. Sauerstoffgas aus den beiden Druckgasspeichern 171 , 188 entnommen und einer Brennstoffzelle 303 zugeführt. Mittels dieser Brennstoffzelle 303 kann dann elektrische Energie erzeugt werden, die wiederum ausgewählten elektrischen Verbrauchern der erfindungsgemäßen Aufberei- tungsanlage zugeführt werden kann, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird.

Wie dies der Fig. 4 weiter entnommen werden kann, wird im Unterschied zur Verfahrensführung gemäß den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 3 das vom Konzentratsammelbehälter 97 abströmende, heiße Konzentrat, das einen relativ hohen Flüssigkeitsanteil aufweist über die Rohrleitung 99 einem weiteren Wasserdampf-Elektrolysator 304 zugeführt, und zwar im hier gezeigten Beispielfall der gesamte Konzentratstrom, wobei jedoch auch lediglich die Zuführung eines Teilstroms möglich ist. Der Wasserdampf-Elektrolysator 304 ist im Wesentlichen baugleich mit dem Wasserdampf-Elektrolysator 58 und weist ebenfalls wenigstens eine Katode 305 bzw. wenigstens eine Anode 306 auf. Bezüglich des weiteren Aufbaus und der Funktionsweise wird hier zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung des Wasserdampf-Elektrolysators 58 verwiesen, die hier analog gilt. Das im Wasserdampf- Elektrolysator 304 erzeugte Wasserstoffgas bzw. Sauerstoffgas wird über z. B. Vakuumpumpen 307, 308 vom Wasserdampf-Elektrolysator 304 abgezogen und in den jeweils zugeordneten Druckgasspeicher 171 für das Wasserstoffgas und 188 für das Sauerstoffgas eingespeichert.

Der den Wasserdampf-Elektrolysator 304 verlassende, getrocknete Konzentratstrom 309 wird dann einem Konzentrat/Aufbereitungsflüssigkeit-Wärmetauscher 310 zugeführt, der weiter von der Aufbereitungsflüssigkeit 1 durchströmt wird, wobei der heiße Konzentratstrom 309 Wärme an die Abfallflüssigkeit 1 abgibt und diese weiter vorwärmt. Nach dieser Vorerwärmung im Konzentrat/Aufbereitungsflüssigkeit-Wärmetauscher 310 wird die so vorerwärmte Aufbereitungsflüssigkeit 1 einer Pumpenvorlage 311 zugeführt, aus der heraus dann die Aufbereitungsflüssigkeit im vorerwärmten Zustand mittels der Pumpe 2 in der zuvor beschriebenen Art und Weise abgezogen werden kann.

Der im Konzentrat/Aufbereitungsflüssigkeit-Wärmetauscher 310 abgekühlte Konzentratstrom 312 wird anschließend einem mittels Solarenergie betriebenen thermischen Trockner 312 zugeführt, wo die Resttrocknung erfolgt und z. B. Salze oder Metalle als Wertstoffe erhalten werden.

Wie dies durch die strichlierten Linien 313 und 314 lediglich schematisch dargestellt ist, kann die Energieversorgung der Wasserdampf-Elektrolysatoren 58 und 304 wenigstens zum Teil mittels der von der Brennstoffzelle 303 gelieferten elektrischen Energie erfolgen. Gemäß einer weiteren, alternativen Variante zu den Verfahrensführungen gemäß den Fig. 1 bis 3 ist bei der Verfahrensführung der Fig. 4 vorgesehen, die als Kühler fungierenden Wärmetauscher 17 und 50 in dieser Reihenfolge zusätzlich mit dem den Vorerwärmungs- Wärmetauscher 7 verlassenden Kondensatstrom zu beaufschlagen, wodurch die Effektivität der Abscheidung der Mittelsieder im Sammelbehälter 51 und die Effektivität der Abscheidung der Niedersieder im Sammelbehälter 18 nochmals zusätzlich gesteigert werden kann. Grundsätzlich ist aber auch eine Führung derart möglich, dass die Aufbereitungsflüssigkeit zur Kondensation herangezogen wird, was aber hier nicht dargestellt ist. Nach dem Durchströmen der beiden Wärmetauscher 17 und 50 verlässt dann das Kondensat als z. B. Brauchwasser über die Rohrleitung 315 die Aufbereitungsanlage. Wie dies in der Fig. 4 weiter dargestellt ist, kann aus den Sammelbehältern 18, 51 kopfseitig über ein Gebläse 321 Luft abgesaugt und über einen Abluftfilter 322 geführt werden, bevor die Luft als gereinigte Abluft 323 in die Umgebung abgegeben wird.

Im weiteren Unterschied zur Verfahrensführung gemäß den Ausgestaltungen der Aufberei- tungsanlage nach den Fig. 1 bis 3 sind zudem hier zwei Verdichter 36 vorgesehen, denen jeweils Teilströme des den Tropfenabscheider 32 verlassenden Trägergas-Trockendampfgemisches über die Rohrleitung 33 zugeführt werden. In den auch als Booster bezeichneten Verdichter 36 wird das Trägergas-Trockendampfgemisch, wie zuvor beschrieben, unter gleichzeitiger Temperaturerhöhung auf den gewünschten Betriebsdruck gebracht. Der Einsatz von zwei Verdichtern 36 erhöht hierbei wesentlich den Durchsatz durch diese Verdichtungsstation. Wahlweise kann, durch entsprechende Ventilsteuerung, aber auch lediglich ein Verdichter 36 im Betrieb sein, d. h., dass der zweite Verdichter abgeschaltet ist und gegebenenfalls bei Bedarf zugeschalten werden kann. Grundsätzlich können auch mehr als zwei Verdichter verwendet werden, was hier aber nicht mehr explizit beschrieben wird.

Zur Kühlung der beiden Verdichter 36 ist ein Kühlkreislauf 316 vorgesehen, der zwei Pumpen 317, 318 umfasst, die Kühlflüssigkeit, bevorzugt Wasser aus einem Vorratsbehälter 320 als Pumpenvorlage zu den beiden Verdichtern 36 pumpen, wo die Kühlflüssigkeit die Verdichter 36 kühlt und dann anschließend im vorgewärmten Zustand über einen Kühlflüssigkeit/Aufbereitungsflüssigkeit-Wärmetauscher 319 geführt wird, der andererseits auch von der Aufbereitungsflüssigkeit 1 durchströmt wird, so dass die Aufbereitungsflüssigkeit 1 durch diese Maßnahme ebenfalls vorgewärmt wird. Konkret wird hier das öl in den Verdichtern 36 im Wesentlichen gekühlt, um eine Diffusion von öldämpfen in den Kompressionsraum zu vermeiden und die Schmierfähigkeit zu erhalten.