Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zum Reinigen von Flüssigkeiten, insbesondere Rohsaft oder Vinasse, von unerwünschten Begieitstoffen, wobei

a) zunächst einer zu reinigenden Flüssigkeit Calciumhydroxid zugesetzt wird und

b) anschließend gasförmiges Kohlendioxid in die zu reinigende Flüssigkeit eingeleitet wird, um Calciumcarbonat auszufällen, welches die unerwünschten Begleitstoffe bindet und/oder mitreißt.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7 zum Reinigen von Flüssigkeiten, insbesondere Rohsaft oder Vinasse, von unerwünschten Begleitstoffen, umfassend wenigstens eine Kalkungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einer zu reinigenden Flüssigkeit Calciumhydroxid zuzusetzen, und wenigstens eine Carbonatationseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, über Gasausströmöffnungen gasförmiges Kohlendioxid in die zu reinigende Flüssigkeit einzublasen, um Calciumcarbonat auszufällen, welches die unerwünschten Begleitstoffe bindet und/oder mitreißt.

Das weiter oben beschriebene gattungsgemäße Verfahren zum Reinigen von Flüssigkeiten ist dem Fachmann als so genannte Kalk-Kohlensäure-Reinigung oder in Anlehnung an den angelsächsischen Sprachgebrauch auch als Carbona- tationsverfahren bekannt und kann ohne Beschränkung der vorliegenden Erfindung vorteilhafter Weise zur Reinigung von (Rohr-)Zucker-Rohsaft oder zur Reinigung von Vinasse von jeweils unerwünschten Begleitstoffen eingesetzt werden.

Bei Vinasse handelt es sich nach dem Sprachgebrauch der vorliegenden Anmeldung um Fermentationsreste bei der Bioethanolerzeugung insbesondere aus Zuckerrohr oder Zuckerrüben. Sie kann in Futtermittel für Tiere oder als Düngemittel Verwendung finden. Insbesondere bei der Produktion von Bioethanol, beispielsweise aus Zuckerrohr, fallen große Mengen an Vinasse an, so dass Bedarf an einem schnellen und kostengünstigen Aufbereitungs- bzw. Reini- gungsprozess speziell für Vinasse besteht, um nicht auf eine ebenso kostspielige wie umweltschädliche Entsorgung der Vinasse angewiesen zu sein. Nach dem Stand der Technik wird die Vinasse, welche regelmäßig in Form sogenannter Dünnvinasse anfällt, entweder zunächst eingedampft (eingedickt) oder auch direkt in die Umwelt verklappt.

Ein gattungsgemäßes Verfahren bzw. eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete gattungsgemäße Vorrichtung sind insbesondere auch aus der Extraktreinigung von Zuckerrüben-Rohsaft bekannt. Dieser besitzt einen pH-Wert um 6,3 und muss vor der Weiterverarbeitung von unerwünschten Begleitstoffen, speziell Nicht-Saccharosestoffen, insbesondere hochmolekularen Stoffen, möglichst umfassend gereinigt werden. Zu diesem Zweck wird dem Rohsaft bzw. allgemein der zu reinigenden Flüssigkeit in Wasser suspendiertes oder gelöstes Calciumoxid in Form von Kalkmilch oder Kalkwasser zugesetzt, wobei sich Kalziumhydroxid bzw. Calciumhydroxid (Ca(OH) ₂ ) bildet und wodurch sich der pH- Wert erhöht (Alkalisierung). Speziell ist aus der Zuckerhersteilung bekannt, den pH-Wert des Rohsaftes in einem so genannten Vorkaikungsreaktor stufenweise auf etwa 11 ,5 anzuheben. In Folge der Alkalisierung des Rohsaftes kommt es zu einer Neutralisierung der organischen und anorganischen Säuren sowie zu Aus- fällungsreaktionen der Anionen, die mit dem Kalzium unlösliche bzw. nur schwer lösliche Salze bilden. Abgeschieden werden auf diese Weise unter anderem Phosphat, Oxalat, Sulfat und Citrat. Kolloidal gelöste Nicht-Saccharaosestoffe koagulieren und werden ausgefällt. Des Weiteren kommt es aufgrund der Zugabe von Kalkmilch während der Vorkalkung auch zu einer Koagulation von Proteinen.

Im Anschluss an die vorstehend beschriebene Vorkalkung kann bei dem bekannten Reinigungsverfahren anschließend eine so genannte Hauptkalkung durchgeführt werden, wobei die Temperatur auf etwa 85 °C angehoben und die Alkalität des Rohsaftes durch weiteres Zusetzen von Kalziumhydroxid nochmals deutlich erhöht wird.

Die eigentliche Carbonatation erfolgt im Anschluss an die (Haupt-)Kalkung, vor- teiihafterweise ebenfalls in zwei Stufen. Zu diesem Zweck wird gasförmiges Kohlendioxid in die zu reinigende, alkalisierte Flüssigkeit eingeleitet, um Kalzi- umcarbonat (CaC0 ₃ ) auszufällen, welches die unerwünschten Begleitstoffe bindet und/oder mitreißt und so aus der Flüssigkeit entfernt, so dass sie anschließend durch Filtrieren im Wesentlichen aus der Flüssigkeit entfernt werden kön- nen. Beispielsweise kann im Zuge der ersten Carbonatation der Rohsaft durch das Einleiten von C0 ₂ in seinem pH-Wert bis auf ca. 1 1 gesenkt werden. Der entstehende Kalziumcarbonat-Niederschlag besitzt eine hohe Absorptions- und Filtrationsfähigkeit. Wie bereits angesprochen, kann der Kalkniederschlag anschließend mit den absorbierten Stoffen durch Filtrieren oder Dekantieren von der restlichen Flüssigkeit, dem so genannten Klarsaft, getrennt werden.

Wegen seiner hohen Kalkhärte wird der Saft regelmäßig noch einem zweiten Carbonatationsschritt bis zu einem pH von ca. 9 unterworfen. Der dabei gebildete Kalkniederschlag führt zu einer weiteren Klärung der Flüssigkeit. Nach einer erneuten Filtration liegt dann der so genannte Dünnsaft vor, der für die bereits angesprochene Weiterverarbeitung geeignet ist. Es sind aus dem Stand der Technik auch Prozessabläufe bekannt, bei denen vor der zweiten Carbonatation nochmals Kalziumhydroxid zugesetzt wird (so genanntes Zwischenkalken). Nach dem Stand der Technik erfolgt das Einleiten des Kohlendioxids beispielsweise durch so genannte Richter-Rohre, welche schlitzförmige Gasauslässe aufweisen, die durch Zapfen einer sich drehenden Zapfenwelle in aufwändiger und entsprechend kostspieliger Weise kontinuierlich von entstehenden Kalkablagerungen befreit werden, damit steh die genannten Gasauslässe nicht mit Kalk zusetzen, wodurch der Carbonatationsprozess zum Stillstand käme. Dabei liegt der praktisch realisierbare minimale Öffnungsquerschnitt der Gasauslässe im Zentimeterbereich, was zu einer Entstehung entsprechend großer C0 ₂ -Blasen in der zu reinigenden Flüssigkeit führt. Hiermit ist der weitere Nachteil verbunden, dass aufgrund des ungünstigen Oberfläche-Volumen-Verhältnisses der entste- henden Gasblasen relativ große C0 ₂ -Mengen zugesetzt werden müssen, was zusätzliche Kosten verursacht und darüber hinaus klimaschädliche Auswirkungen durch einen relativ hohen C0 ₂ -Eintrag in die Atmosphäre haben kann. Des Weiteren hat sich als nachteilig herausgestellt, dass diejenigen Behältnisse, in denen der Carbonatationsprozess abläuft, aufgrund der relativ großen Gasbla- senabmessungen ebenfalls in der Höhe relativ groß ausgestaltet sein müssen, um die Reaktionsträgheit der großen C0 ₂ -Blasen zu kompensieren, was entspre- chenden Piatzbedarf und hohe Baukosten nach sich zieht. Außerdem ist aufgrund des hohen statischen Drucks zum Einleiten des Kohlendioxids ein relativ hoher Einleitdruck erforderlich, was entsprechende Kostennachteile nicht zuletzt durch den erhöhten Energiebedarf nach sich zieht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reinigungsverfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung der jeweils gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass bei niedrigeren Investitions- und Betriebskosten eine höhere Produktivität aufgrund kürzerer Reaktions-/Ver- weilzeiten erreicht wird, um auf diese Weise auch den weiter oben angesprochenen umweltbezogenen Problemen, insbesondere dem hohen C0 ₂ - und Energiebedarf, entgegenwirken zu können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen, deren Wortlaut hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird, um unnötige Textwiederholungen nach Möglichkeit zu vermeiden.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Reinigen von Flüssigkeiten, insbesondere Rohsaft oder Vinasse, von unerwünschten Begieitstoffen, wobei

a) zunächst einer zu reinigenden Flüssigkeit Calciumhydroxid zugesetzt wird und

b) anschließend gasförmiges Kohlendioxid in die zu reinigende Flüssigkeit eingeleitet wird, um Calciumcarbonat auszufällen, welches die unerwünschten Begleitstoffe bindet und/oder mitreißt,

dadurch gekennzeichnet, dass im Zusammenhang mit Schritt b) Gasausströmöffnungen für das Kohlendioxid mit Ultraschall beaufschlagt werden.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zum Reinigen von Flüssigkeiten, insbesondere Rohsaft oder Vinasse, von unerwünschten Begleitstoffen, umfassend wenigstens eine Kalkungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einer zu reinigenden Flüssigkeit Calciumhydroxid zuzusetzen, und wenigstens eine Carbona- tationseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, über Gasausströmöffnungen gasförmiges Kohlendioxid in die zu reinigende Flüssigkeit einzuleiten, um Calcium- carbonat auszufällen, welches die unerwünschten Begleitstoffe bindet und/oder mitreißt, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbonatationseinrichtung Ultraschallmittel aufweist, die dazu ausgebildet sind, die Gasausströmöffnungen mit Ultraschall zu beaufschlagen.

Ein grundlegender Aspekt der vorliegenden Erfindung ist somit darin zu sehen, dass anstelle von Richter-Rohren oder sonstigen mechanisch wirksamen Vorrichtungen zur Vermeidung von Kalkablagerungen an Gasausströmöffnungen für das Kohlendioxid eine Beaufschlagung der genannten Öffnungen mit Ultra- Schallwellen erfolgt. Die Ultraschallanwendung nutzt den hinreichend bekannten Effekt der Kavitation zur Verhinderung von Carbonatbildung an den Gasausströmöffnungen. Der wesentliche Vorteil gegenüber einem Richter-Rohr liegt in der Möglichkeit, die Gasausströmöffnungen um mindestens eine Größenordnung bis hinunter in den Millimeterbereich oder sogar Mikrometerbereich zu verkiei- nern und damit über die erreichbare Verkleinerung der Gasblasen die Reaktionszeit der Carbonatation zu verkürzen, den gesamten Reinigungsprozess zu beschleunigen und zu verbilligen und darüber hinaus die Menge an einzusetzendem C0 ₂ zu verringern. In Folge der vorliegenden Erfindung können so die Carbonatationstürme wesentlich kostengünstiger, weil kleiner konstruiert werden. Aufgrund der bereits angesprochenen Verkürzung der Reaktionszeiten erhöht sich die Produktivität des Verfahrens wesentlich, was insbesondere auch die Verarbeitung großer Vi- nassemengen ermöglicht, wie sie bei der Bioethanolproduktion typischerweise anfallen. Dies kann zu einer wesentlichen Entlastung der Umwelt beitragen.

Aufgrund der kleineren Gasblasen steigt die Effizienz der Gasausnutzung, wobei zudem der Gasdruck des eingeleiteten C0 ₂ -Gases gegenüber dem Stand der Technik im Wesentlichen niedriger liegen kann, was sich entscheidend auf die Energiekosten auswirkt. Anders als bei Richter-Rohren oder vergleichbaren Ein- nchtungen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung keinerlei bewegliche Teile zum Freihalten der Gasausströmöffnungen benötigt, so dass der Gesamt- prozess wartungsfreundlicher und weniger fehleranfällig wird. Auch der insbesondere zum Betreiben eines Richter-Rohres vorzusehende Motor entfällt, was sich wiederum auf der Kostenseite positiv auswirkt. im Zuge einer ersten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Ultraschallbeaufschlagung während des Einleiten des Kohlendioxids erfolgt. Eine entsprechende Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass die Ultraschallmittel dazu ausgebildet sind, die Ultraschallbeaufschlagung während des Einleitens des Kohlendioxids vorzunehmen. Auf diese Weise wird einer Verkalkung der Gasausströmöffnungen präventiv entgegengewirkt.

Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Ultraschallbeaufschlagung in zeitlicher Nähe zum Einleiten des Kohlendioxids regelmäßig oder unregelmäßig gepulst erfolgt. Eine entsprechende Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Ultraschallmittel dazu ausgebildet sind, die Ultraschallbeaufschlagung während des Einlei- tens von Kohlendioxid und/oder in zeitlicher Nähe zum Einleiten des Kohlendi- oxids regelmäßig oder unregelmäßig gepulst vorzunehmen. Im Zusammenhang der vorliegenden Beschreibung bedeutet die Formulierung„in zeitlicher Nähe zum Einleiten des Kohlendioxids", dass zwischen dem Einleiten des Kohlendioxids und der Ultraschallbeaufschiagung eine Zeitspanne liegen sollte, die nicht so lang sein soll, dass sich während dieser Zeit substantiell Kalkablagerungen an den Gasausströmöffnungen bilden können. Durch die genannte gepulste Ultraschallbeaufschiagung lässt sich dabei eine weitere Senkung der Betriebskosten bei angenähert gleicher oder unter Umständen sogar verbesserter Entkal- kungswirkung erreichen. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallbeaufschiagung während des Einleitens des Kohlendioxids kontinuierlich erfolgt. Eine entsprechende Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass die Ultraschallmittel dazu ausgebildet sein, die Ultraschallbeaufschiagung wäh- rend des Einieitens des Kohlendioxids kontinuierlich vorzunehmen. Insbesondere ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, zwischen gepulster und kontinuierlicher Ultraschallbeaufschiagung abzuwechseln.

Vorteilhafterweise sind im Zuge einer bevorzugten Weiterbildung der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung die Gasausströmöffnungen dazu ausgebildet, das Kohlendioxid in Form kleiner Blasen mit einem mittleren Blasendurchmesser von weniger als etwa 1 cm, vorzugsweise < 5 mm, höchst vorzugsweise < 2 mm in die zu reinigende Flüssigkeit einzuleiten. Auf diese Weise lassen sich die weiter oben angesprochenen Vorteile der vorliegenden Erfindung besonders gut nutzen. Der vorstehend genannte Blasendurchmesser kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Gasausströmöffnungen der Vorrichtung einen Öffnungsquerschnitt aufweisen, welcher in etwa dem angestrebten mittleren Blasendurchmesser entspricht.

Eine andere, äußerst bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass neben den Gasausströmöffnungen für das Kohlendioxid zusätzlich auch weitere Bestandteile einer zur Durchführung des Verfahrens eingesetzten Vorrichtung, wie Leitungen oder Sensoren oder dergleichen, mit Ultraschall beaufschlagt werden. Im Zuge einer entsprechenden Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Ultraschallmittel dazu ausgebildet sind, neben den Gasausströmöffnungen für das Kohlendioxid zusätzlich auch weitere Bestandteile der Vorrichtung, wie Leitungen oder Sensoren oder dergleichen, mit Ultraschall zu beaufschlagen. Auf diese Weise lassen sich die Betriebs- und Wartungskosten in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Carbonatationsprozess gegenüber dem Stand der Technik weiter reduzieren.

Grundsätzlich kann jede Art von Ultraschallschwinger im Rahmen der vorliegenden Erfindung Verwendung finden. So kommen beispielsweise Ultraschallschwinger in Form von Plattenschwingern, Tauchschwingern oder Stabschwingern in Betracht, ohne dass die Erfindung auf einen speziellen Ultraschallschwingertyp beschränkt wäre. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Gasausströmer bzw. Gasausströmöffnungen selbst ais Ultraschallschwinger auszubilden bzw. Ultraschallschwinger unmittelbar in diesem Bereich der Vorrichtung anzuordnen. Es ist jedoch auch möglich, die Ultraschailschwinger örtlich getrennt von den Gasausströmöffnungen auszubilden bzw. anzuordnen und dabei so zu orientieren, dass der ausgesandte Ultraschall möglichst unmittelbar auf die Gasausströmöffnungen gerichtet ist.

Eine besonders gute Entkalkungswirkung kann sich ergeben, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Ultraschallfre- quenz im Bereich von etwa 25 kHz bis 120 kHz liegt. Allerdings ist die Erfindung nicht auf die Verwendung einer bestimmten Uitraschallfrequenz beschränkt. Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn sich die verwendete Uitraschallfrequenz bis in den Megaschallbereich (f > 500 kHz) erstreckt. Auch eine zeitliche Veränderung der Uitraschallfrequenz während der Ultraschailbeaufschlagung liegt im Bereich der vorliegenden Erfindung.

Des Weiteren hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Ultra- schailschwinger sich innerhalb des verwendeten Behältnisses in dem Bereich befinden, in welchem auch die zu reinigende Flüssigkeit angeordnet ist, um die vor Kalkablagerungen zu schützenden Strukturen unmittelbar beschallen zu können.

Speziell im Hinblick auf die anzuratende Weiterverarbeitung von Vinasse anstelle einer Verklappung in die Umweit ist die im Rahmen der Erfindung erreichbare Effizienzsteigerung der Carbonatation eine entscheidende Voraussetzung. Dabei ist zu berücksichtigen, dass Vinasse in einigen Ethanolwerten in Mengen von 50 m ³ pro Stunde oder auch mehr anfällt. Aufgrund der sehr kleinen Partikelgröße der in Vinasse enthaltenen Hefezeilen, ist ein alleiniges Filtrieren von Vinasse vor der möglichen Weiterverarbeitung (beispielsweise zu Futter- oder Düngemittel) nicht möglich. Die mit Hilfe des hier vorgeschlagenen Verfahrens erstmalig im großindustriellen Maßstab sinnvoll ermöglichte Carbonatation von Vinasse wäre ein möglicher Schritt zur Behandlung und möglichen Weiterverarbeitung von Vinasse im Fabrikprozess. Vorteilhaft mach sich hierbei bemerkbar, dass die Qualität des Endproduktes im Falle der Reinigung von Vinasse eine deutlich geringere Rolle spielt als bei der Zuckerproduktion.

Es ist möglich, die Vinasse nach der Carbonatation und anschließender Filtration durch Umkehrosmose weiter zu behandeln und die hierbei gewonnenen Salze (Salzlösung) als Düngemittel der Agrarwirtschaft zuzuführen. Das gewonnene Prozesswasser kann beispielsweise im Zuge der Ethanolproduktion wieder verwendet werden. Des Weiteren kann der erzeugte Carbokaik auch zur Neutralisierung von so genannten Vinasseseen und zur Regulierung übersäuerter Böden eingesetzt werden. Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbetspielen anhand der Zeichnung.

Figur 1 zeigt ein Abiaufdiagramm einer Ausgestaltung des erfindungsge- mäßen Verfahrens zum Reinigen von Flüssigkeiten; und

Figur 2 zeigt schematisch eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reinigen von Flüssigkeiten, welche Vorrichtung sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet.

Figur 1 zeigt anhand eines Ablaufdiagramms eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Reinigen von Flüssigketten, welches Verfahren sich insbesondere aber nicht ausschließlich zur Reinigung von Rohsaft, insbesondere Zucker-Rohsaft, oder Vinasse eignet, um die zu reinigende Flüssigkeit von unerwünschten Begleitstoffen zu befreien.

Gemäß der Darstellung in Figur 1 wird zunächst in einem einleitenden Verfahrensschritt S1 die zu reinigende Flüssigkeit, beispielsweise also Rohsaft oder Vinasse, in einem hierfür geeigneten Behältnis bereitgestellt, worauf weiter unten anhand von Figur 2 noch genauer eingegangen wird. Anschließend wird in einem Verfahrensschritt S2 der zu reinigenden Flüssigkeit Calciumhydroxid Ca(OH) ₂ in Form von so genannter Kalkmilch oder Kalkwasser zugesetzt, vorzugsweise als Suspension von Calciumoxid CaO (gebrannter Kalk) in Wasser, wodurch sich der pH-Wert der zu reinigenden Flüssigkeit, welcher beispielsweise bei zu reinigendem Rohsaft aufgrund bei der Extraktion zugesetzer Säure regelmäßig im sauren Bereich liegt, erhöht wird, beispielsweise bis auf einen pH-Wert von 1 1 ,5 (Alkalisierung des Rohsaftes). Dieser Vorgang wird auch als „Kalken" bezeichnet und kann gegebenenfalls in mehreren Stufen durchgeführt werden (so genanntes Vor- und Nachkalken). Zwischen dem Vorkalken und dem Nachkalken kann eine Filtrierung oder Dekantierung der zu reinigenden Flüssigkeit erfolgen, um bereits ausgefallene Begleitstoffe oder Verunreinigungen zu entfernen.

Im Anschluss an Schritt S2 erfolgt in Schritt S3 der hauptsächliche Reinigungs- vorgang nach Art einer Ka!k-Koh!ensäure-Reinigung, vorliegend in Anlehnung an den angelsächsischen Sprachgebrauch auch als„Carbonatation" bezeichnet. Dazu wird gasförmiges Kohlendioxid {C0 ₂ ) in die zu reinigende Flüssigkeit eingeleitet. Das eingeleitete Kohlendioxid reagiert mit den vorhandenen Kalziumionen zu Kalziumcarbonat CaC0 ₃ (Kalk), der ausfällt und dabei viele Fremdstoffe (Begleitstoffe bzw. Verunreinigungen) mitreißt. Der ausgefallene Kalk wird anschließend zusammen mit den genannten Fremdstoffen in einem weiteren Verfahrensschritt S4 durch Filtrierung von dem verbleibenden Substrat (der gereinigten Flüssigkeit, bei der Zuckerherstellung auch als„Dünnsaft" bezeichnet) getrennt. Da die zu reinigende Flüssigkeit nach dem Zufügen von Kalziumhydroxid— wie erwähnt— stark basisch ist, fallen viele Metallionen als schwerlösliche Metailhydroxide aus.

In einem anschließenden, optionalen Verfahrensschritt S5 wird dem verbleibenden Substrat erneut Kalziumhydroxid zugefügt (optionales Zwischenkalken). Dann folgt in Schritt S6 eine ebenfalls optionale zweite Carbonatation durch erneutes Einleiten von Kohlendioxid. Abschließend erfolgt analog zum Verfahrensschritt S4 eine erneute Filtrierung und Trennung (Verfahrensschritt S7).

Der bislang anhand der Verfahrensschritte S1 bis S7 beschriebene Reinigungs- prozess ist dem Fachmann insbesondere aus der Zuckerfabrikation bereits bekannt. Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist nun, dass in Verbindung mit den Carbonatationsschritten S3, S6 in zusätzlichen Verfahrensschritten S3' bzw. S6' eine Ultraschallbeaufschlagung der C0 ₂ -Eänleitöffnungen erfolgt, welche Ultraschallbeaufschlagung vorzugsweise gleichzeitig oder zumindest in zeitlicher Nähe mit dem Einleiten des Kohlendioxids vorgenommen wird. Die genannte Ultraschallbeaufschlagung in den Verfahrensschritten S3' und S6' dient dazu, Kaikablagerungen zu beseitigen, die sich beim Einleiten des Kohlendioxids an dem betreffenden Einleit-Einnchtungen bzw. dem dort vorhandenen Einleit- bzw. Gasausströmöffnungen für das Kohlendioxid bilden. Die Ultraschallbeaufschlagung S3\ S6' kann über einen gewissen Zeitraum kontinuierlich, gepulst, oder in sonstiger Weise erfolgen, um ein möglichst effizientes Freihalten der Gasausströmöffnungen zu gewährleisten. Es hat sich in diesem Zusammenhang gezeigt, dass beispielsweise eine Ultraschallbeaufschlagung mit Ultraschallfrequenzen im Bereich von 25 kHz bis 120 kHz vorteilhaft sein kann und zu einer erkennbaren Reduktion von Kalkbelägen führen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch keinesfalls auf die Verwendung von Ultraschall in dem genannten Frequenzbereich beschränkt. Beispielsweise kann auch die Verwendung von Ultra- schall mit deutlich höheren Frequenzen (Megaschall) und/oder eine Variation der Frequenz während des Verfahrens sinnvoll sein.

Des Weiteren ist die Ultraschallbeaufschlagung in den Verfahrensschritten S3' und S6' grundsätzlich nicht auf die genannten Gasausströmöffnungen beschränkt, sondern kann sich auch auf weitere Einrichtungen der verwendeten Vorrichtung erstrecken, welche Kalkablagerungen ausgesetzt sind, wie insbesondere Sensoren zur Überwachung des Füllstandes, der Temperatur oder des pH-Werts.

Figur 2 zeigt schematisch eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens genannte Vorrichtung, das heißt eine Vorrichtung zum Reinigen von Flüssigkeiten, insbesondere Rohsaft oder speziell Vinasse, von unerwünschten Begleitstoffen. Die genannte Vorrichtung ist in Figur 2 in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Sie umfasst ein Behältnis 2 in Form eines Tanks, in welchem die zu reinigende Flüssigkeit 3 bereitgestellt bzw. bereitstellbar ist. Bei der genannten Flüssigkeit kann es sich beispielsweise um Zucker- Rohsaft oder Vinasse handeln, ohne dass die vorliegende Erfindung hierauf beschränkt wäre. In jedem Fall enthält die zu reinigende Flüssigkeit unerwünschte Begleitstoffe (Fremdstoffe, Verunreinigungen), welche mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens entfernt werden sollen. Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung nur eines Behältnisses 2 beschränkt, vielmehr können unterschiedliche Verfahrensschritte auch in explizit hierfür vorgesehenen Behältnissen ablaufen. Auch ist aufgrund der beschleunigten Abläufe eine Inline-Realisierung in einem Rohr ohne Zwischenlagerung in einem speziellen Behälter grundsätzlich möglich.

Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin eine Kalkungseinrichtung, weiche bei Bezugszeichen 4 nur symbolisch dargestellt ist. Die Kalkungseinrichtung 4 ist dazu ausgebildet, der zu reinigenden Flüssigkeit 3 Kalziumhydroxid in Form von in Wasser suspendiertem Calciumoxid (CaO) zuzusetzen, was durch den entsprechenden Pfeil P1 dargestellt ist. Außerdem umfasst die Vorrichtung 1 eine Car- bonatationseinrichtung 5, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 5 versehen ist, und auf deren Ausgestaltung und Funktion nachfolgend genauer eingegangen wird. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass grundsätzlich auch das Behältnis 2 und die Kalkungseinrichtung 4 als Bestandteile der Carbonatationsein- richtung 5 angesehen werden können, weil ihr Vorhandensein zur Durchführung des Carbonatationsprozesses, wie im Rahmen der vorliegenden Anmeldung beschrieben, zwingend erforderlich ist. Nachfolgend sei der Begriff „Carbonatati- onseinrichtung" jedoch so verstanden, dass hiermit alle im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfassten Merkmale und Funktionen bezeichnet sind, die mit dem Einleiten von Kohlendioxid in die zu reinigende Flüssigkeit und der Vermeidung der hierbei auftretenden Verkalkungsproblematik im Zusammenhang stehen.

Entsprechend umfasst die Carbonatationseinrichtung 5 gemäß Figur 2 zunächst Mittel 5a, die zum Einleiten von C0 ₂ gemäß dem Pfeil P2 in die zu reinigende und mit Kalziumhydroxid angereicherte Flüssigkeit 3 ausgebildet sind. Auf eine explizite Darstellung von Pump- und Speichermitteln für das Kohlendioxid wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Sie sind dem Fachmann bekannt.

Die C0 ₂ -Einleitmittel 5a umfassen eine Anzahl von Gasausströmöffnungen 5b mit Durchmesser D, die jedoch nicht in der dargestellten, regelmäßigen Art und Weise angeordnet sein müssen. Außerdem ist es nicht erforderlich, dass alle Gasausströmöffnungen 5b denselben Durchmesser D aufweisen. Die Gasausströmöffnungen 5b befinden sich innerhalb des Behältnisses 2 und der zu reinigenden Flüssigkeit 3, um das Kohlendioxid in die zu reinigende Flüssigkeit 3 einzuleiten. Auf die Größe bzw. den Durchmesser D der Gasausströmöffnungen 5b wird weiter unten noch genauer eingegangen.

Selbstverständlich liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, eine Mehrzahl von C0 ₂ -Einleitmitteln 5a vorzusehen und diese auf quasi beliebige Art und Weise innerhalb des Behältnisses 2 anzuordnen bzw. zu orientieren. Wesentlich ist dabei, dass die zu reinigende Flüssigkeit 3 in möglichst weiten Bereichen ihres Volumens und möglichst effizient von dem eingeleiteten Kohlendioxid durchsetzt wird und mit dem Gas in Berührung kommt. Wie in Figur 2 gezeigt, bildet das aus den Öffnungen 5b ausströmende Kohlendioxid kleine Gasbläschen 6, die in dem Behältnis 2 bzw. in der Flüssigkeit 3 aufsteigen. Kohlendioxid, welches nicht im Zuge des Carbonatationsprozesses mit der zu reinigenden Flüssigkeit 3 bzw. den darin enthaltenen Kalziumionen reagiert, verlässt das Behältnis 2 nach oben in Richtung des Pfeils P3 und kann entweder aufgefangen und wiederverwendet werden oder gelangt in die Atmosphäre, was aus Klimaschutzgründen problematisch sein kann und nach Möglichkeit vermieden werden soll.

Um die Gasbläschen 6 möglichst klein zu halten, so dass sie relativ zu ihrem Volumen eine möglichst große Oberfläche aufweisen, um mit der zu reinigenden Flüssigkeit 3 zu reagieren, was im Rahmen der vorliegenden Erfindung noch eine ganze Reihe von weiteren Vorteilen bietet, auf die weiter oben bereits aus- führlich hingewiesen wurde, sind die Gasausströmöffnungen 5 in ihrem Durchmesser D relativ klein ausgebildet, wobei der Durchmesser D beispielsweise bei weniger als etwa 1 cm, vorzugsweise bei weniger als 5 mm und höchst vorzugsweise bei unter 2 mm liegt. Entsprechend liegt erfindungsgemäß auch der mittlere Durchmesser d der Gasblasen 6 etwa in dem vorstehend angegebenen Bereich.

Um zu verhindern, dass sich die Gasausströmöffnungen 5b aufgrund ihres relativ kleinen Durchmessers D mit Kalkablagerungen zusetzen, umfasst die Carbo- natationseinrichtung 5 des Weiteren Ultraschaiimittel in Form von Ultraschall- wandlern 5c mit zugehöriger Versorgungs- und Steuerelektronik 5d, wobei die Ultraschailwandler 5c und die genannte Elektronik 5d mittels Steuer- und Versorgungsleitungen 5e in Wirkverbindung stehen. Die Ultraschallwandler 5c senden nach Maßgabe der Elektronik 5d Ultraschallweilen 5f aus, welche im Bereich der Gasausströmöffnungen 5b mit der Vorrichtung wechselwirken, um durch Kavitation ein Verkalken der Gasausströmöffnungen 5b zu verhindern. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel können die Ultraschallschwinger 5c speziell als Stabschwinger ausgebildet sein, welche unmittelbar unterhalb der Gasausströmöffnung 5b angeordnet sind, um letztere mit Ultraschall 5f zu beaufschlagen.

Ebenfalls in Wirkverbindung mit der Versorgungs- und Steuerungselektronik 5d ist gemäß der Darstellung in Figur 2 noch ein weiterer Ultraschallwandler 5c' vorgesehen, der ebenfalls zum Aussenden von Ultraschallwellen 5f ausgebildet ist. Der genannte weitere Ultraschailwandler 5c' ist zum Beschallen eines weite- ren gegen Verkalkung empfindlichen Bestandteils der Vorrichtung 1 vorgesehen und angeordnet, nämlich eines Sensormitteis 7, beispielsweise eines Füll- Standssensors, eines Temperatursensors oder eines pH-Wert-Sensors, welches Sensormittel 7 innerhalb des Behältnisses 2 bzw. innerhalb der zu reinigenden Flüssigkeit 3 angeordnet ist, so dass sich auch hierauf Kalk ablagern kann. Die Ansteuerung des Ultraschallwandlers 5c' zur Aussendung des Ultraschalls 5f geschieht wiederum nach Maßgabe der Elektronik 5d über eine entsprechende Steuerleitung 5e. Alternativ zur Darstellung in Figur 2 kann auch der Ultra- schallwandier 5c' innerhalb des Behälters 2 bzw. der Flüssigkeit 3 angeordnet sein.

Bei erfolgreicher Durchführung des Carbonatationsprozesses sammelt sich im unteren Bereich des Behältnisses 2 in Richtung des Pfeils G der ausgefallene (Carbo-)Kalk (CaC0 ₃ ) zusammen mit dem gebundenen bzw. mitgerissenen Be- gieitstoffen (Fremdstoffe oder Verunreinigungen) R. Die genannten Abfallprodukte sind in Figur 2 insgesamt mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnet und können gemäß dem Pfeil P4 abfiltriert und aus der Vorrichtung 1 bzw. dem Behältnis 2 entfernt werden. Gleiches gilt gemäß dem Pfeil P5 für die gereinigte Flüssigkeit F ^* , welche bestimmungsgemäß weiter verarbeitet werden kann, beispielsweise durch Eindicken in einer Verdampfstation, um Zucker-Dicksaft zu erhalten oder in anderer Art und Weise, insbesondere wenn es sich bei der gereinigten Flüssigkeit F* um gereinigte Vinasse handelt, was bereits erwähnt wurde und worauf an dieser Stelle nicht weiter einzugehen ist.

Durch den Einsatz der vorstehend beschriebenen Carbonatationseinrichtung 5 mit Ultraschall besteht die Möglichkeit, den Carbonatationsprozess sehr effizient mit nur geringem C0 ₂ -Verbrauch und gegenüber dem Stand der Technik deutlich abgesenktem Energiebedarf (insbesondere bedingt durch den niedrigeren C0 ₂ -Einleitdruck) durchzuführen. Aufgrund der effizienten Prozessführung, welche nicht zuletzt durch den kleineren Durchmesser der Gasblasen 6 bedingt ist, kann der Reinigungsprozess in kürzerer Zeit ablaufen als nach dem Stand der Technik. Zudem ist es möglich, die Höhenausdehnung H des Behältnisses 2 gegenüber dem Stand der Technik deutlich zu verringern. Alle diese Aspekte tragen dazu bei, den Carbonatationsprozess schneller, kostengünstiger und effizienter ablaufen zu lassen, dass sich insbesondere durch abgesenkte Betriebsund Investitionskosten positiv bemerkbar macht und den nutzbaren Einsatzbereich des Prozesses stark vergrößert.