DD153811A1 - PROCESS FOR SELF-USE IN BIOLOGICAL PLANT EQUIPMENT - Google Patents
PROCESS FOR SELF-USE IN BIOLOGICAL PLANT EQUIPMENT Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Intensivierung der Klaer- und Schlammprozesse durch Eigenenergieausnutzung in biologischen Klaeranlagen, bei denen waehrend der Schlammstabilisierung Faulgas anfaellt. Ziel der Erfindung ist eine verbesserte Energieoekonomie von Klaeranlagen bei gleichzeitiger Intensivierung der Klaer- und Schlammprozesse durch Erschliessung der Energie des anfallenden Faulgases sowie der ungenutzten Abwasserwaerme. Die Aufgabe wird geloest, indem das anfallende Faulgas ganz oder teilweise zum Antrieb oder Waermepumpe verwendet wird, die ohne zusaetzliche Energiezufuhr von aussen die Energie des Abwassers erschliesst und die so gewonnene Gesamtenergie einem gesonderten Warmwasserkreislauf zugefuehrt wird. Zusaetzlich dazu kann die beim Betreiben des Waermepumpenantriebsaggregats freiwerdende Waerme durch geeignete Waermeuebertraeger erschlossen und zur weiteren Temperaturerhoehung des durch die Waermepumpe gewonnenen Warmwassers genutzt werden.Die gewonnene Gesamtenergie in Form des Warmwassers kann z.B. zur Schlammaufheizung in Faulbehaeltern, zur Aufheizung von Schlammentwaesserungsplaetzen, fuer Heizzwecke und insbesondere zur Aufheizung der Schlammregenerierungsbecken beim Belebtschlammverfahren genutzt werden.The invention relates to a method for intensifying the Klaer and sludge processes by own energy utilization in biological Klaeranlagen, in which the sewage sludge during the sludge stabilization anzaellt. The aim of the invention is an improved Energieoekonomie Klaeranlagen while intensifying the Klaer and sludge processes by opening up the energy of the resulting fermentation gas and the unused Abwasserwaerme. The task is solved by using the resulting biogas in whole or in part to drive or heat pump, which opens up the energy of the wastewater without additional energy from the outside and the total energy thus obtained is fed to a separate hot water cycle. In addition to this, the heat released during operation of the heat pump drive unit can be tapped by suitable heat exchangers and used to further increase the temperature of the hot water obtained by the heat pump. The total energy obtained in the form of the hot water can e.g. for sludge heating in septic tanks, for heating sludge treatment sites, for heating purposes and in particular for heating the sludge regeneration tanks in the activated sludge process.
Description
Titel der ErfindungTitle of the invention
Verfahren zur Eigenenergieausnutzung in biologischen KläranlagenProcess for self-energy utilization in biological wastewater treatment plants
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Intensivierung der Klär«- und Sohlammprozess© durch Eigenenergieausnutzung iD biologischen Kläranlagen, bei denen im Rahmen der Schlammstabilisierung Faulgas anfällt.The invention relates to a method for intensifying the sewage and soak process by utilizing own energy in biological sewage treatment plants, in which biogas is produced as part of the sludge stabilization.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bei der anaeroben Stabilisierung organischer Abwasserschlamm entsteht Faulgas, das infolge seines,hohen"Methananteils (> 60%) einen hohen Heiz\!vert besitztβ Zwar wird gegenwärtig ein Teil des !Faulgases zu Heilzwecken innerhalb der-Kläranlage genutzt (z*Bo Schlammerwärmung in ge» schlossenen Faulbehälterns Anlagen-/Gebäudeheizung), in Einzelfällen auch zur Fremdverwendung außerhalb der Kläranlage angebotenj im überwiegenden Maße (in Abhängigkeit von der Jahreszeit bis 60%) wird es jedoch nutzlos abgefackelt·Characteristic of the known technical solutions In anaerobic stabilization of organic sewage sludge produced biogas, which due to its, high "methane content (> 60%) have a high heating \! Vert has β Although currently a part of! Digester gas for healing within the treatment plant is used ( z * B o Sludge heating in closed digesters s System / building heating), in individual cases also offered for external use outside of the sewage treatment plantj However, to a large extent (depending on the season up to 60%) it is uselessly flared.
Es ist bekannt} daß Faulgas auch.nach Energieumwandlung über Gasmotoreng Gasturbinen u.äem, zum Antrieb von Arbeitsmaschinen genutzt wird.It is known that} digester gas is used auch.nach energy conversion Gasmotoreng gas turbines u.ä e m, the driving machines.
In Kläranlagen ist in Form der.fühlbaren Wärme des Abwassers eine zweite Energiequelle verfügbar« die jedoch auf Grund ihrer niedrigen Temperatur normalerweise nicht erschlossen wircU Da jedoch im kommunalen Abwasser rund Ο dar in den Haushalten verbrauchten Energie enfehal-In sewage treatment plants in the form der.fühlbaren heat of the waste water a second power source is available, "the wircU not normally accessible due to their low temperature consumed However, since in most wastewater around Ο is in households energy enfehal-
ten sinds wird durch .die.Nichtnutzung eine bemerkenswerte Energiequelle verschenkt,are not given a remarkable source of energy by the.
3o Es ist auch bekannt, daß die biologischen Abbauprozesse temperaturabhängig verlaufen, wobei durch eine Temperatur-Steigerung eine Beschleunigung der Abbauprozesse erreicht wird«, .3o It is also known that the biodegradation processes are temperature-dependent, whereby a temperature increase accelerates the decomposition processes.
Durch den gegenwärtig geringen Nutzungsgrad der erschließ=Due to the currently low degree of utilization of the development
35 baren sowie der andererseits in Kläranlagen benötigten Energiemengen werden wesentliche Intensivierungseffekte wie kleinere Reaktionsräume, geringerer Flächenbedarf, verbesserter Wirkungsgrad des Klärprosessess geringerer Energieeinsatζ nicht genutzte,35 baren and on the other hand the amount of energy required in sewage treatment plants essential intensification effects such as smaller reaction spaces, smaller area requirements, improved efficiency of the Kl ss process s lower Energieeinsat ζ unused,
4o Informationsquellen sum. Stand der Technik4o sources of information sum. State of the art
Ranclolf. R<Ranclolf. R <
Autorenkollekt ivAuthor collective iv
Heinrich/Najork/ NestlerHeinrich / Najork / Nestler
- Brandner- Brandner
- Autorenkollektiv- Author collective
Kanalisation und Abwasserbehandlung Verlag für Bauwesens Berlin 197 ^Sewerage and wastewater treatment Verlag für Bauwesen s Berlin 197 ^
Lehr- und Handbuch der AbwassertechnikTeaching and Handbook of Wastewater Technology
Verlag W6 Ernst ue Sohn9 Berlin/ München 1978 .:Publisher W 6 Ernst u e Sohn 9 Berlin / Munich 1978.:
Wärmepumpen für Industrie/Landwirtschaft und Gesellschaftsbau Verlag Technik Berlin 1978Heat pumps for industry / agriculture and company publishing Verlag Technik Berlin 1978
Der Gasmotor im Einsatz für ?/ärme~ pumpanlagenThe gas engine in use for? / Poor ~ pumping systems
OeI- und Gasfeuerung 23 (Okte I978) 1o Seite 533-5^5OeI and gas firing 23 (Oct e I978) 1o Page 533-5 ^ 5
Studie über die Möglichkeiten der Verwertung von Faulgas VEB Projektierung Wasserwirtschaft .Study on the possibilities of utilization of digester gas VEB projecting water management.
19791979
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung besteht in einer verbesserten .60· Energieökonomie von Kläranlagen bei gleichzeitiger Intensivierung des Klär- und Schlämmprozesses*The aim of the invention is an improved .60 · energy economy of wastewater treatment plants with simultaneous intensification of the clarification and sludge process *
' -3-221 672'-3-221 672
Darlegung öes Wesens der ErfindungPresentation of the essence of the invention
-Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die in biologischen Kläranlagen anfallende Energie in Form des Paulgases sowie die ungenutzte Wärme des Abwassers so zu erschließen^ daßThe invention has as its object to develop the biological energy in treatment plants in the form of the Paul gas and the unused heat of the waste water so that
. die Klär- und Schlammprozesse material- und. energieökono·» mischer gestaltet werden*, the sewage and sludge processes material and. energy economy · »mixers are designed *
Erfindungsgeinäß wird die Aufgabe dadurch gelöst s daß das bei der Schlammstabilisierung anfallende Faulgas mit einem durch den hohen Methananteil bemerkenswerten Heizwert . teilweise oder vollständig einem Antriebsaggregat, ζ·Β. einem Gasmotor^ zugeführt wird, das wiederum das Yerdichtungsaggregat einer Gaswärmepumpe direkt antreibt, wobei ein Wirkungsgrad von cae 30%, bezogen auf die Ausgangsfaulgasenergie, erreichbar ist. Die Leistungsziffern der Wärmepumpe hängen von dem Temperaturgefälle zwischen der kalten Wärmequelle (Abwasser) und dem nutzbaren Warmwasser abβ Bei Abwassertemperaturen von 80C bis 200C betragen die Leistungsziffern 4 bis 6, sofern das Warmwasser auf 3O0C bis 5O0C aufgeheizt wirdj und 2 bis 4, wenn Warmwasser mit 400C bis 800C anfällt. Somit kann der • thermische Wirkungsgrad je nach Abwasser temperatur? und Verwendungszweck des Warmwassers von 30% auf 60% bis 18o% gesteigert werden* Zusätzlich dazu sind beim Einsatz von Gasmotoren weitere Anteile der restlichen ca. 70%igeh chemischen1 Energie des Faulgases als Wärmeenergie er- schließbar* Etwa 25% des Gesamtariteils fließt in dasErfindungsgeinäß the object is achieved s that the resulting in the sludge stabilization digester gas with a notable by the high methane content calorific value. partially or completely a drive unit, ζ · Β. a gas engine ^ is supplied, which in turn directly drives the Yerdichtungsaggregat a gas heat pump, with an efficiency of about e e 30%, based on the Ausgangsfaulgasenergie, can be achieved. The performance figures of the heat pump depend on the temperature gradient between the cold heat source (waste water) and the usable hot water. Β At waste water temperatures from 8 0 C to 20 0 C, the performance figures are 4 to 6, provided that the hot water is heated to 3O 0 C to 5O 0 C and 2 to 4, when hot water with 40 0 C to 80 0 C is obtained. Thus, the • thermal efficiency depending on the wastewater temperature? and intended use of the hot water from 30% to 60% to 18o% increased * In addition, additional shares of the remaining approximately 70% igeh chemical 1 energy of the digester gas are as heat energy is also closable * Approximately 25% of Gesamtariteils flows into the use of gas engines the
Kühlwasser des Gasmotors, 35% sind im Abgas enthalten und der Rest sind Strahlungsverlustee Energetisch wertvoll ist der Kühlwasseranteil, dessen nutzbarer Temperaturbereich in Abhängigkeit,von der Motorart zwischen 75°Cund 117°C schwankt« Die im Abgas enthaltene %rme kann.maxi-' mal zu 25% ebenfalls für Heizzwecke genutzt werden«, Somit ist ein gesamtthermischer Wirkungsgrad von 110% bis 23o% erreichbar ο Wird demgegenüber das Faulgas direkt zur Auf« heizung von Warmwasser verwendets kann infolge des Kesse IwIrkuügsgrades maximal ein thermischer W von 85% erzielt werden e Cooling water of the gas engine, 35% contained in the exhaust gas and the rest are radiation losses e of cooling water component whose usable temperature range in dependence varies from the motor type is between 75 ° C and 117 ° C "The% contained in the exhaust RME is energetically valuable kann.maxi- 'times to 25% are also used for heating purposes, "Thus, a total thermal efficiency of 110% to 23o% is achievable ο to the contrary, the biogas directly used on" heating of hot water s may as a result of Kesse IwIrkuügsgrades maximum thermal W of 85% be achieved e
'ti-'ti
Als weiterer Effekt wird durch den Einsatz der EnergieAnother effect is through the use of energy
1oo des Faulgases zum Antrieb der Wärmepumpe der ständig steigenden Temperatur des Abwassers soviel Wärme'entzogen, ' daß unerwünschten Eutrophierungserscheinungen ~ wie sie bei höheren Abwassertemperaturen'entstehen - weitgehend entgegengewirkt werden kann.1oo of the fermentation gas to drive the heat pump of the ever-increasing temperature of the waste water so much heat'entzogen, 'that unwanted Eutrophierungserscheinungen ~ as they arise at higher Abwassertemperaturen' - can be largely counteracted.
Für die erzeugte Wärmeenergie, insbesondere als Warmwasser, sind innerhalb und außerhalb von Kläranlagen eine Vielzahl von Abnahmemöglichkeiten gegeben« Neben der ohnehin erforderlichen Aufheizung der Faulräume, Gebäude und . -umhausten Anlagen 9 kann der verfügbare Wärmeüberschuß aufFor the heat energy generated, in particular as hot water, there are a large number of sampling options inside and outside of sewage treatment plants. "In addition to the necessary heating of the septic tanks, buildings and. -maxed installations 9 , the available heat surplus on
11p die Intensivierung biologischer Prozesse, ζβΒβ Erwärmung regenerierungsbedürftiger Schlämme, konzentriert werden« Bei der getrennten Schlammregenerierung erfolgt.die Absorption der an die Eelebtschlammflocke angelagerten Schinutzstoffe in einem gesonderten Behälterβ Mit steigen™ den Temperaturen wächst dabei die Abbaugeschwindigkeit der BSBc-AnteUe1 was zu einer Reduzierung der Beckenvoluffiina und demzufolge zur Einsparung an Baukapazität führt« In einem weiteren Beispiel besteht die Möglichkeit, das Warmwasser mit Temperaturen zwischen 300C bis 500C durch11p the intensification of biological processes, ζ β Β β heating of sludges requiring regeneration, are concentrated. "In the separate sludge regeneration, the absorption of the Schinutzstoff deposited on the Eelebtschlammfllocke takes place in a separate container β As temperatures rise, the rate of degradation of BSBc AnteUe 1 increases which leads to a reduction of the pelvic voluffiina and consequently to a saving in building capacity. "In another example, there is the possibility of the hot water with temperatures between 30 0 C to 50 0 C through
12o Heizschlangen ähnlich einer Fußbodenheizung in den Kies» bereich der Schlammentwässerungsplätze zu führen und damit das Entwässerungsregime infolge höherer Bodentemperaturen zu verbessern, was zu einer Reduzierung des aufwendigen Flächenbedarfs und Einsparung.an Baukapazität führt«12o heating coils similar to underfloor heating in the gravel area of sludge dewatering sites to lead and thus improve the drainage regime due to higher soil temperatures, resulting in a reduction of the complex space requirement and saving.an building capacity «
Es besteht auch die Möglichkeit, den Heißwasseranteil des Motorkühlwassers für die thermische Schlammentseuchung nach dem Verfahren der Pasteurisierung einzusetzen. Dieses Verfahren gestattet einen universellen Einsatz der Schlämme in der Landwirtschaft., ist umweltfreundlich und seuchenhygienisch erstrebenswerte Infolge seines hohen Energiebedarfs fand es bisher keine breite Anwendung,,It is also possible to use the hot water content of the engine cooling water for the thermal sludge treatment by the method of pasteurization. This method allows a universal use of the sludge in agriculture., Is environmentally friendly and epidemically desirable hygienic Due to its high energy requirements, it has not been widely used,
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Beispiel erläutert : . .The invention is explained below using an example:. ,
Die dazugehörige Zeichnung zeigt schematisch den Faulbe~ halter '('I) in den?, das Paulgas anfällt, das zum Antrieb des Gasmotors (2) benötigt wird. Dieser Gasmotor (2) ist direkt mit dem Verdichteraggregat (3) der Wärmepumpe (4) gekoppelt und treibt diese an· Dem geklärten Abwasser in in dem Nachklärbecken (5) wird über einen gesonderten Wärmeübertrager (6) s der"mit der Wärmepumpe (4) verbun-» den ist, War sie ent zogen *. d ie nach dem Prinzip von Wärmepumpen auf ein höheres Temperaturniveau in Form von Warmwasser transformiert wird. Dieses Warmwasser wird mit dem aufgeheizten Kühlwasser des Gasmotors (2) einer Mischvorrichtung (7) zugeführt und über einen gemeinsamen Warm« Wasserkreislauf sowohl dem Faulbehälter (1) als auch dem Schlammregenerierungsbecken (8) angeboten» In beiden bio« logischen Reaktionsbecken führt die Erhöhung des Temperaturregimes zu einer Intensivierung der Reaktionsge- . schwindigkeiten der Bakterien, damit zu geringeren Aufent« haltszeiten und Einsparung an Baukapazität. Die weiterhin nutzbare Abgaswärme kann direkt oder indirekt über Umwandlung in Warmwasser zur Beheizung-der Gebäude und umhausten Anlagen (9) verwendet werden*The accompanying drawing shows schematically the Faulbe 'holder'('I) in the ?, the Paulgas obtained, which is required to drive the gas engine (2). This gas engine (2) is coupled directly to the compressor unit (3) of the heat pump (4) and drives it. The clarified waste water in the secondary clarifier (5) is fed via a separate heat exchanger (6) s "with the heat pump (4 ) is, it was withdrawn * It is transformed according to the principle of heat pumps to a higher temperature level in the form of hot water.This hot water is supplied to the heated cooling water of the gas engine (2) of a mixing device (7) and a combined warm water circulation offered to both the digester (1) and the sludge regeneration basin (8). "In both biological reaction basins, increasing the temperature regimen intensifies the reaction rates of the bacteria, thus reducing residence times and Saving on construction capacity The still usable exhaust heat can be converted directly or indirectly via conversion into hot water for heating - the Geb and enclosed facilities (9) are used *
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD22167280A DD153811A1 (en) | 1980-06-09 | 1980-06-09 | PROCESS FOR SELF-USE IN BIOLOGICAL PLANT EQUIPMENT |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD22167280A DD153811A1 (en) | 1980-06-09 | 1980-06-09 | PROCESS FOR SELF-USE IN BIOLOGICAL PLANT EQUIPMENT |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DD153811A1 true DD153811A1 (en) | 1982-02-03 |
Family
ID=5524596
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DD22167280A DD153811A1 (en) | 1980-06-09 | 1980-06-09 | PROCESS FOR SELF-USE IN BIOLOGICAL PLANT EQUIPMENT |
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Country | Link |
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DD (1) | DD153811A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2246122A (en) * | 1990-06-06 | 1992-01-22 | Alan Hilton Ridett | Digestion of sewage sludge |
-
1980
- 1980-06-09 DD DD22167280A patent/DD153811A1/en unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2246122A (en) * | 1990-06-06 | 1992-01-22 | Alan Hilton Ridett | Digestion of sewage sludge |
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