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Heizung für Faulräume zur Behandlung
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von Abwasserschlamm Die Erfindung betrifft eine Heizung für Fall
räume zur Behandlung von Abwasserschlamm mit auf unterschiedliche Brennstoffe umstellbarer
Betriebsweise.
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Im Fall raum eines Faulbehälters wird der Frischschlamm, der meist
als eine Mischung von Vor- mit Nachbeckenschlamm bzw. mit überschußschlamm aus dem
Schlammtrichter des Vorklärbeckens einer Kläranlage oder aus einem Voreindicker
kommt, einem Faulprozess unterworfen, durch den die Schlammenge durchschnittlich
auf etwa zwei Drittel des ursprünglichen Rohschlammvolumens reduziert wird und der
fäkale Schlammgeruch vollkommen beseitigt wird. Als Faulbehälter werden bevorzugt
geschlossene Faultürme verwendet, die in Spannbeton wasserdicht ausgeführt sind
und eine Wärmedämmung sowie einen Wetterschutz erhalten.
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Der Faulvorgang verläuft in zwei Phasen. In der ersten Phase verändert
sich der neutrale Rohschlamm zum sauren Bereich hin, wobei Träger dieser Gärung
im wesentlichen anaerobe Bakterien sind, die hochmolekulare Stoffwechsel endprodukte,
beispielsweise Eiweiß, in niedermolekulare organische Säuren und deren Salze abbauen.
Bei der Gärung entnehmen.die anaeroben Bakterien Kohlenstoff und Sauerstoff aus
den chemischen Verbindungen der organischen Stoffe, die sie durch Enzyme aufspalten,
und es entstehen Alkohol, organische Säuren wie Essig- oder Buttersäure, Kohlensäure,
Schwefelwasserstoff, Wasserstoff, Kohlendioxid und etwas
Methangas.
In der zweiten anaeroben alkalischen Phase des Faulprozesses findet ein Abbau organischer
Kohlenstoffverbindungen statt, und es bilden sich vornehmlich Stoffwechselprodukte
in Gasform wie Methan und Kohlendioxid. Die "Methanfaulung" oder alkalische Schlammfaulung
liefert einen ausgefaulten schwarzen und geruchlosen Schlamm. Der Anteil des Methans
im Klärgas beträgt zwischen 60 und 70 % und an Kohlendioxid dementsprechend zwischen
40 und 30 %.
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Die Bakterien als Träger des Faulprozesses müssen im gesamten Faulbehälter
stets gleichmäßige Lebensbedingungen vorfinden, wenn der Faulprozeß störungsfrei
ablaufen soll. Aus diesem Grunde wird der Fall raum beheizt, und der Inhalt des
Faulbehälters wird umgewälzt, wobei von der Behältersole Schlamm nach oben gefördert
wird. Gleichzeitig erfolgt eine Impfung des in den Behälter eingeleiteten Frischschlammes
mit dem Umwälzschlamm.
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Die Methanbakterien, die die organischen Stoffe in kleinste Molekularformen
zerlegen, können in einem Temperaturbereich von plus 40 # bis plus 700C leben. In
diesem Bereich verzeichnet man zwei optimale Temperaturen, und zwar eine Temperatur
von 300C, bei der die mesophile Faulung stattfindet, und eine Temperatur von plus
550C, bei der die thermophile Faulung abläuft.
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Obwohl die thermophilen Bakterien mehr Gas erzeugen, wendet man für
Fall räume meist Heiztemperaturen von 25 bis 35 0C wegen des geringeren Wärmeaufwandes
an.
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Bei der Beheizung von Faul räumen werden bevorzugt drei Heizsysteme
eingesetzt, und zwar die Heißwasser-Kreislaufheizung mit dem Heizkörper im Faul
raum, die Schlamm-Umwälzheizung mit Wärmeaustausch außerhalb des Faul raumes durch
Rohrsysteme und die Schlamm-Umwälzheizung durch direkte Dampfzugabe. Für die Faulraumheizung
müssen zwei Brennstoffe zur Verfügung stehen, damit bei Ausfall eines Brennstoffs
der Fall raum mit dem zweiten Brennstoff weiter beheizt werden kann und der Faulprozess
somit nicht unterbrochen wird. Als Hauptbrennstoff wird überwiegend das bei der
Faulung entstehende Faul- bzw. Klärgas verwendet, und als Hilfsbrennstoff dienen
Ul, Stadt- oder Erdgas.
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Die wesentlichen Nachteile der bekannten Faulraumheizungen sind darin
zu sehen, daß die Hilfsbrennstoffe sehr teuer sind und daß die vorwiegend eingesetzten
Gebläsebrenner eine große Geräuschentwicklung im Betrieb aufweisen und eine häufige
Wartung durch Fachpersonal benötigen, so daß der Betrieb von Faulraumheizungen mit
derartigen Brennern einen erheblichen Kostenaufwand erfordert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Faulraumheizung zu
entwickeln, die die vorstehend beschriebenen Nachteile beseitigt.
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Ausgehend von einer Faulraumheizung der eingangs beschriebenen Art
wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Heizung mindestens einen
Doppel heizkessel aufweist mit zwei jeweils auf den Gesamtwärmebedarf ausgelegten
Kesseln sowie atmosphärischen Brennern zur unabhängigen Beheizung des einen Kessel
mit Faulgas und des anderen Kessels mit Flüssiggas.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Fauiraumheizung
mit einer Rege-leinrichtung ausgestattet zum Einschalten des mit Flüssiggas betriebenen
einen Kessels des Doppelheizkessels bei Unterbrechung der Faulgaszufuhr zum anderen
Kessel Die erfindungsgemäße Faulraumheizung zeichnet sich gegenüber den bekannten
Heizungen dieser Art durch wesentlich geringere Betriebskosten aus, die durch die
Verwendung von Flüssig~ gas als Hilfsenergie sowie den Einsatz von atmosphärischen
Brennern erreicht werden, die wesentlich wartungsfreundlicher und billiger im Verbrauch
sind als die bisher verwendeten Gebläsebrenner. Die Verwendung von atmosphärischen
Brennern bei der erfindungsgemäßen Faulraumheizung bringt den weiteren Vorteil einer
verminderten Geräuschentwicklung mit sich.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 die schematische Darstellung einer mit dem erfindungsgemäßen
Heizkessel ausgestatteten Heißwasser-Kreislaufheizung mit dem Heizkörper im Fall
raum und Fig. 2 den erfindungsgemäßen Heizkessel in einem schematischen Querschnitt.
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Der Frischschlamm gelangt über die Zuleitung 2 in den Sammelbehälter
1 und wird durch die Pumpe 3 aus dem Sammelbehälter 1 über die Beschickungsleitung
4 von oben in den Faulbehälter 5 gefördert. Das Schlammwasser läuft über die -Leitung
6 aus dem Sammelbehälter 1 ab. Die Beschickung des Faulbehälters 5 mit Frischschlamm
erfolgt im allgemeinen ein- bis zweimal täglich.
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Die Pumpe 7 zieht Faulschlamm über die Saugleitung 8 aus dem unteren
Teil des Faulbehälters 5 ab und fördert diesen als Umwälzschlamm durch die Beschickungsleitung
4 und die Zuleitung 9 in den oberen Bereich des Faulbehälters 5 zurück. Der Frischschlamm
wird in der Beschickungsleitung 4 mit Umwälzschlamm geimpft.
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Die Schwimmschlammschicht wird zum einen durch den Eintritt des Schlammes
aus der Beschickungsleitung 4 in den Faulbehälter 5 und zum anderen durch den Schraubenmischer
10 zerstört, der mit einem nicht dargestellten Schraubenrad im oberen Teil eines
Steigrohres 11 arbeitet, wobei das Schraubenrad durch einen auf der Gashaube 12
angebrachten Elektromotor 13 angetrieben wird.
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Der Schlamm wird in Höhe des Wasserspiegels aus dem Steigrohr 11 zentrifugal
herausgeschleudert, so daß die Schlammdecke zerstört wird. Durch das Steigrohr 11
wird laufend Faulschlamm nach oben gefördert, so daß sich zu der von der Pumpe 7
bewirkten äußeren Umwälzung zusätzlich eine innere Umwälzung des Faulbehälterinhaltes
ergibt.
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Aus dem Faulbehälter 5 werden der Schwimmschlamm durch die Leitung
14, das Faulwasser durch die Leitung 15, der Dünnschlamm durch die Leitung 16 und
der Faulschlamm als Endprodukt der Schlammfaulung durch die Leitung 17 entnommen.
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Zur Aufheizung des Faulbehälterinhaltes auf eine Temperatur im Bereich
von 25 bis 350" vorzugsweise auf 330 C'dient eine Heißwasser-Kreislaufheizung mit
einem Doppel heizkessel 18, der schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Das durch
den Doppelheizkessel 18 erwärmte Heizwasser strömt durch die Wasservorlaufleitung
19 in die Eintauchheizrohre 20, die in die Faulbehälterdecke 21 senkrecht eingehängt
sind, und fließt durch die Wasserrücklaufleitung 22 aus den Eintauchrohren 20 in
den Heizkessel 18 zurück.
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Der Doppelheizkessel 18 besteht aus zwei Kesseln 23, 24 die jeweils
auf den Gesamtwärmebedarf der Faulbehälterheizung ausgelegt sind. Die Kessel 23,24
bestehen aus Kessel gliedern 25, die mit ihren stetig steigenden Heizgaszügen heizgasseitig
mit aufgegossenen Turbulenznoppen 26 versehen sind. Unterhalb der Kesselglieder
25 der Kessel 23,24 befindet sich ein Brennraum 27, der durch einen atmosphärischen
Gasbrenner 28 mit nicht dargestellten Gasdüsen beheizt wird, die innerhalb eines
Brennrostes 29 angeordnet sind. Die Kessel 23, 24 sind durch die obere Kesselnabe
30 an die Wasservorlaufleitung 19 und durch die untere Kesselnabe 31 an die Wasserrücklaufleitung
22 angeschlossen. Der Doppel heizkessel 18 besitzt einen gemeinsamen Abgassammler
32 mit einem Abgasabgang 33 für die beiden Kessel 23, 24.
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Bei normalem Betrieb wird das Heizwasser für die Eintauchrohre 20
der Faulraumheizung durch den Kessel 23 erzeugt, dessen atmosphärische Gasbrenner
28 mit Faulgas betrieben werden, das sich bei der Schlammfaulung bildet und dem
Faulbehälter 5 durch die in die Gashaube 12 eingesetzte Leitung 34 entnommen wird.
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Bei einer Unterbrechung der Faulgaszufuhr zum Kessel 23 wird durch
eine nicht dargestellte Regeleinrichtung der Kessel 24 eingeschaltet, dessen atmosphärische
Gasbrenner 28 mit Flüssiggas betrieben werden. Durch dieses Doppel heizsystem ist
gewährleistet, daß bei Ausfall eines Heizkessels der Faulbehälter durch den anderen
Heizkessel weiter beheizt wird, so daß der Faulprozess nicht unterbrochen wird.
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Der Einsatz des Doppelheizkessels, der mit Faulgas und Flüssiggas
betrieben werden kann, ist nicht auf die beschriebene Heißwasser-Kreislaufheizung
mit dem Heizkörper im Fall raum beschränkt, sondern kann bei jeder anderen Faulraumbeheizung,
beispielsweise einer Schlamm-Umwälzheizung mit Wärmeaustausch außerhalb des Faul
raumes durch Rohrsysteme oder einer Schlamm-Umwälzheizung durch direkte Dampfzugabe,
Verwendung finden.
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