DE3119809C2

DE3119809C2 - Vorrichtung zum Gewinnen von Wärme aus Schmutzwasser

Info

Publication number: DE3119809C2
Application number: DE3119809A
Authority: DE
Inventors: Horst 4300 Essen Doerk
Original assignee: Menerga Apparatebau 4330 Muelheim De GmbH
Current assignee: Menerga Apparatebau 4330 Muelheim De GmbH
Priority date: 1981-05-19
Filing date: 1981-05-19
Publication date: 1984-01-12
Also published as: DE3119809A1; CH660417A5

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Rückgewinnen von Wärme aus verschmutztem Abwasser. Es ist bekannt, dem Abwasser mittels eines Wärmetauschers Wärme zu entziehen und mit dieser das Frischwasser aufzuheizen. Vor dem Eintreten in den Wärmetauscher muß das Abwasser gefiltert werden. Eine Reinigung des Filters durch Rückspülen erfordert eine Unterbrechung der Abwasserzufuhr und damit des Aufheizens des Frischwassers. Beim Betrieb von Schwimmbecken oder Duschanlagen kann dies störend sein. Die Erfindung schlägt vor, daß der Filter in zwei Filterteile unterteilt ist, von denen einer dem Primärteil des Wärmetauschers vorgeschaltet und der andere diesem nachgeschaltet sind, und daß die Filterteile in einer solchen Weise umschaltbar sind, daß jeweils der dem Wärmetauscher vorgeschaltete Filterteil in einer dem Filterbetrieb entsprechenden Richtung und der dem Wärmetauscher nachgeschaltete Filterteil in der einem Spülvorgang entsprechenden Richtung durchströmt werden. Während des Filterbetriebes des einen Filterteils wird der jeweils andere Filterteil gespült, so daß die Umschaltung sogar während des Betriebes erfolgen kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gewinnen von Wärme aus Schmutzwasser, mit einem einen Primärteil und einen Sekundärteil aufweisenden Wärmetauscher, wobei der Primärteil von Schmutzwasser durchströmt wird, und mit einem in den Schmutzwasscr-Iauf eingeschalteten, durch Umschaltventile umschaltbaren Filter, der in zwei jeweils einen Eingang und einen Ausgang aufweisende Filtereinheiten unterteilt ist

Die Ausnutzung von Wärmeenergie gewinnt immer mehr an Bedeutung. Auch in Schmutzwasser ist vielfach nutzbare Wärme enthalten. Im Bereich von Industrieanlagen, von sanitären Anlagen und auch anderweitig steht Schmutzwasser zur Verfügung, das noch eine verhältnismäßig große Wärmemenge enthält. Es ist beispielsweise aus dei DE-OS 25 33 759 eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der mit Hilfe eines Wärmetauschers einem Abwasserlauf Wärme entzogen und zur Aufheizung von Frischwasser verwindet wird, so daß zur Erwärmung desselben auf eine gewünschte Temperatur weniger Wärmeenergie benötigt wird.

Hierbei werden jedoch an die Wirksamkeit der jeweils eingeschalteten Filter hohe Anforderungen gestellt. Wenn die aus dem Sekundärteil des Wärmetauschers zu entnehmende Wärme während des Betriebes kontinuierlich zur Verfügung stehen soll, stellt die zum Reinigen eines Filters benötigte Zeit eine störende Unterbrechung dar. Besonders problematisch ist es, wenn sich der Verschmutzungsgrad des Abwassers sowohl zu einem unerwarteten Zeitpunkt als auch in einem unerwarteten Ausmaß vergrößert. In einem solchen Fall Ist es nicht auszuschließen, daß sich der Filter so stark zusetzt, daß ein ausreichender Wasserdurchfluß nicht mehr möglich ist Aber auch dann, wenn der Verschmutzungsgrad des Abwassers ständig beobachtet wird, und man den Filter durch einen Spülvorgang rechtzeitig wieder reinigen will, kann die Reinigung des Filters zum betreffenden Zeitpunkt störend oder sogar nicht möglich sein, zum Beispiel deshalb, weil gleichzeitig angewärmtes Frischwasser

ίο benötigt wird und eine Aufheizung desselben auf die gewünschte Temperatur nur nrn Hilfe der dem Abwasser zu entziehenden Wärmemenge möglich ist

Hiervon ausgehend 'ag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß auch bei unterschiedlichem Ausmaß des Verschmutzungsgrades und insbesondere auch bei wachsendem Verschmutzungsgrad die Betriebsbereitschaft des Filters und damit der ganzen Vorrichtung ständig gewährleistet ist

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß jeweils die gereinigte der Filtereinheiten dem Primärteil des Wärmetauschers vorgeschaltet ist und das Schmutzwasser reinigt, während die andere der Filtereinheiten dem Primärteil des Wärmetauschers nachgeschaltet ist und von dem bereits gereinigten Schmutzwasser freigespült wird.

Aufgrund dieser Anordnung und Umschaltbarkeit der Filterteile befindet sich also jeweils eine Fikereinheit in Funktion, während die andere Filtereinheit gespült wird.

jo Die Umschaltung wird im allgemeinen also in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad vorgenommen werden, wobei es auch denkbar ist, die Umschaltung aus anderem Anlaß vorzunehmen. Sobald der Verschmutzungsgrad der in Funktion befindlichen Fritereinheit ein

is für eine einwandfreie Filterwirkung nicht mehr zulässiges Ausmaß erreicht, ist die andere Filtereinheit bereits gespült und wieder einsatzbereit Es kann also auch während des Betriebes eine Umschaltung der Fiitereinheiten erfolgen, ohne daß dkr Wärmeentnahme aus dem Sekundärteil des Wärmetauschers unterbrochen werden muß.

Man braucht auch die Aufnahmefähigkeit des Filters niemals bis zum letzten auszunutzen, so daß der Filter jederzeit seine volle Leistungsfähigkeit hat Auch wenn das jeweils zu reinigende Wasser einen verhältnismäßig starken und wesentlich größeren Verschmutzungsgrad hat als er beispielsweise bei Schwimmbeckenanlagen üblicherweise auftritt bleibt eine einwandfreie Funktion gewährleistet. Es in dann nur eine entsprechend häufigere Umschaltung erforderlich. Durch rechtzeitige Umschaltung läßt es sich auch gewährleisten, daß der Wärmetauscher vor unzulässiger Verschmutzung ausreichend geschützt ist und eine Wartung desselben kaum erforderlich wird.

Es ist bekannt, die Ausscheidung von Verschmutzungen aus dem Abwasser durch die Zugabe sogenannter Ausflockungsmittel zu unterstützen. Auch dies ist bei einer Vorrichtung der von der Erfindung vorgeschlagenen Art ohne weiteres möglich, da das Umschalten der Filtereinheiten und das Spülen jeweils einer Filtereinheit in verhältnismäßig kurzen Zeitabständen erfolgen kann.

Die bei einem Umschalten der Filtereinheiten jeweils notwendigen Schaltvorgänge lassen sich erfindungsgemaß in einfacher Weise ausführen, wenn die Umschaltventile jeweils als durch den Wasserdruck betätigbare hydraulische Schieberventile ausgebildet sind und wenn die Umschaltventiie durch Federkraft in ihre Ausgangs-

: stellung nickstellbar und so angeschlossen sind, daß die Umschaltung der Filtereinheiten durch einen einheitlichen hydraulischen Steuerimpuls bewirkbar ist Die Ausgangsstellung ist hierbei diejenige Stellung der Umschaltventiie. in der diese nicht mit einem Steuerdruck beaufschlagt sind. Somit ist auch für den Aufbau ^; der Steuerung nur ein verhältnismäßig geringer Aufwand erforderlich.

Es ist möglich, die beiden Filtereinheiten mit den Umschaltventilen, dem Wärmetauscher und ggfs. auch einer Wärmepumpe und die für die Zugabe eines Ausflockungsmittels notwendigen Elemente in Kompaktbauweise innerhalb eines Gehäuses anzuordnen, so daß ein vorgefertigtes Kompaktgerät zur V<? "igung steht, das an dem jeweiligen Aufsteüungsort ::_M .iur geringem Montageaufwand angeschloss"⁵ -vjrden können. Hierfür wird erfindungsjemaß 'Uterhin vorgeschlagen, daß die Filtereinfcei·—· >w,C die Umschaltventile m einem zumindest a^orShert gasdicht : geschlossenen Gehäuse oder ei ι *r zumindest angenä- \ hert gasdicht geschlossenen Kamn.^r des betreffenden Gehäuses angeordnet sind. Da nämlich das die eine ; Filtereinheit durchsetzend Abwasser eine wesentlich höhere Temperatur hat als das die andere Filtereinheit durchsetzende Abwasser, nehmen auch die beiden Filtereinheiten selbst und ihre Umschaltventile entsprechend unterschiedliche Temperaturen an. Hierdurch kann es möglich werden, daß sich innerhalb des Gehäuses oder der betreffenden Kammer desselben Kondenswasser bildet und an den Außenwänden der Filterbehälter oder der zugehörigen Leitungen absetzt. Das Kondenswasser kann die betreffenden Elemente nicht nur optisch unansehnlich machen, sondern im Laufe der Zeit eventuell auch zu Beschädigungen führen. Wenn jedoch das Gehäuse oder zumindest die betreffende Kammer desselben zumindest angenähert gasdicht ausgeführt ist, läßt sich die Bildung des Kondenswassers vermeiden oder zumindest stark herabsetzen.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung die Anordnung und Schaltung der Vorrichtung in einer ersten Schaitstellung der Umschaltventile,

F i g. 2 in einer der Darstellung nach F i g. 1 entsprechenden Darstellung die Schaltung der Vorrichtung in der anderen Schaitstellung der Umschaltventiie, F i g. 3 eine Ausführung der Vorrichtung als Kompaktgerät mit einem zumindest angenähert gasdicht geschlossenen Gehäuse.

Die F i g. 1 und 2 zeigen den «lufbau und die Schaltung einer Duschanlage mit einer Anzahl von Duschen iO, die über eine Leitung 11 mit Frischwasser von etwa 40° C versorgt werden. Das Frischwasser wird über ein

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entnommen, von denen der Speicher 13 Frischwasser mit einer Temperatur von etwa 10°C enthält, und einem weiteren Speicher 14 vorgeschaltet ist. In diesem kann dem Versorgungsnetz entnommenes Frischwasser durch Zuführung von vorgewärmtem Frischwasser bis zu einer Temperatur von etwa 38°C erwärmt werden. Im Speicher 14 ist ein weiterer Speicher 15 parallel geschaltet, dem ebenfalls vorgewärmtes Frischwasser zugeführt werden kann und der zusätzlich beheizbar ist, 63 so daß sich in diesem das Frischwasser auf Temperaturen bis zu 60° C vorwärmen iißt.
Das Abwasser wird in einen Abwasserspeicher 16

gesammelt und mittels einer Pumpe 17 über einen Grobfilter 18 geleitet Von dort aus gelangt das Abwasser über eine Leitung 19 zu einem ersten Umschaltventil 20. Der Filter besteht aus zwei "ι Filtereinheiten 2t und 22. Über ein weiteres Umschaltventil 23 wird die Verbindung zu dem Eingang und dem Ausgang des Primärteils 24 eines Wärmetauschers hergestellt. Der Sekundärteil 25 des Wärmetauschers wird von Frischwasser durchsetzt das über ein Ventil 26 "' einer an das Frischwassernetz angeschlossenen Leitung 27 entnommen werden kann. Dem Ausgang des Sekundärteils 25 ist eine Pumpe 28 nachgeschaltet die erwärmtes Frischwasser über ein Ventil 29 in die Speicher 14 bzw. 15 fördern kann.

In einem Behälter 30 ist ein Ausflockungsmittel enthalten, das mittels einer Dosierpumpe 31 in die Leitung 19 eingespeist werden kann. Die Leitung 19 ist so lang bemessen, daß das Ausflockungsmittel ausreichend lange mit den im Abwasser enthaltenen Schmutzstoffen reagieren kann.

Die Zuführung des Abwassers in den Primärteil 24 des Wärmetauschers erfolgt über eine Leitung J2, während zur Rückführung des abgekühlten Abwassers eine Leitung 33 ciient In letztere ist der Verdampfer 34 ei^er Wärmepumpe eingeschaltet zu der ferner ein Kondensator 35 und ein Kompressor 36 gehören. Der Kondensator Z5 ist in eine Leitung 37 eingeschaltet die den Ausgang des Sekundärteils 25 mit der Pumpe 28 verbindet

JO Zur Erfassung der den Primärteil 24 und den Sekundärteil 25 jeweils durchsetzenden Wassermenge dienen Zähler 38 bzw. 39.

Fig. 1 zeigt die Umschaltventiie 20 urd 23 in ihrer ersten Betriebsstellung. In dieser verbindet das Umschaltventil 20 die zur Zuführung des Abwassers dienende Leitung 19 mit dem Eingang der Filtereinheit 22, während gleichzeitig der Ausgang der Filtereinheit 21 mit einer Leitung 40 verbunden wird, durch die das abgekühlte Abwasser abgeführt werden kann.

In derselben Betriebsstellung verbindet das Umschaltventil 23 den Ausgang der Filtereinheit 22 mit der Leitung 32, so daß sich die Filtereinheit 22 in Betrieb befindet und die Reinigung des Abwassers bewirkt Das nach Durchlaufen des Primärteils 24 und des Ve:darnpfers 34 abgekühlte Abwasser wird durch dis. Leitung 33 zurückgeführt und über das Umschaltventil 23 in den Ausgang der Filtereinheit 21 eingegeben. Letztere wird also gespült und gereinigt, wobei das Abwasser über das Umschaltventil 20 in die Leitung 40 gelangt und einschließlich der aus der Filtereinheit 21 mitgeführten Schmutzstoffe abgeführt werden kann.

Die Steuerung der Umschaltventil 20 und 23 ist hier nicht im einzelnen dargestellt Beide Ventile sind als hydraulisch betätigbare Schieberventile ausgebildet Ihr Steuerteil wird durch den Wasserdruck beaufschlagt

die Steuerteile beider Umschaltventiie 20 und 23 durch den Wasserdruck beaufschlagt so daß die in F i g. 2 dargestellte Schaltstei'jng erreicht wird. Diese Beaufschlagung bzw. Umschaltung erfolgt entgegen dei Wirkung von in den Umschaftventiien 20 und 23 enthaltenen Federn, die die Rückstellung in die in F i g. 1 dargestellte Betriebsstellung bewirken, sobs^d der Wasserdruck wieder abgeschaltet wird.

In der zweiten BetriAssteüung verbindet also das Umschaltventil 20 die das Abwasser zuführende Leitung mit dem Eingang der Fiitereinheit 21, während das Umschaltventil 23 den Ausgang der Filtereinheit 21 an

die Leitung 32 anschließt. Das Filtern des Abwassers wird jetzt durch die Filtereinheit 21 bewirkt Das über die Leitung 33 zurückgeführte und stark abgekühlte Abwasser strömt Über das Umschaltventil 23 in den Ausgang der Filtereinheit 22 und gelangt von dem Eingang der Filtereinheit 22 Ober das Umschaitventil 20 in die Leitung 40, so daß es von dort aus der Kanalisation oder einem Abwassersumpf zugeleitet werden kann.

Während das Frischwasser mit einer Temperatur von etwa 10⁰C zugeführt wird, kann aufgrund der Einschaltung der Wärmepumpe dem Abwasser so viel Wärme entzogen werden, daß es beim Austritt aus der Leitung 40 eine Temperatur von nur etwa 6° C hat.

Gemäß Fig.3 sind alle Teile der Vorrichtung in einem Gehäuse 41 angeordnet,das in Fig-1 und 2 nur gestrichelt angedeutet ist. Das Gehäuse 41 enthält alle notwendigen Leitungsverbindungen, so daß nur 4 Anschlußstutzen vorzusehen sind, von denen in Fig.3 die Anschlußstutzen 42 und 43 erkennbar sind. Der A nschlußstutzen 42 entspricht dem Eingang der Leitung 19, während der Anschlußstutzen 43 den Ausgang der Leitung 40 darstellt An dieser Seite des Gehäuses 41 liegen also die beiden Abwasseranschlüsse. Die Frischwasseranschlüsse befinden sich an der gegenüberliegenden Seite.

Das Gehäuse41 ist in vier Kammern 44,45,46 und 47 unterteilt. Die Kammer 44 enthält den Behälter 30 für das Ausflockungsmittel und die Dosierpumpe 31. In der Kammer 45 sind die beiden Filtereinheiten 21 und 22, die Umschaltventile 20 und 23, sowie die zugehörigen

to Leitungsverbindungeii angeordnet In der Kammer 46 befindet sich die Wärmepumpe mit dem Verdampfer 34, dem Kondensator 35 und dem Kompressor 36. Die Kammer 47 enthält den Wärmetauscher mit seinem Primärteil 24 und seinem Sekundärteil 25, die Zähler 38 und 39 sowie einen Steuerteil 48.

Das Gehäuse 41 kann durch einen hier nicht dargestellten Deckel verschlossen werden, der auf Rahmen 49 aufgesetzt wird. Die Rahmen 49 dienen gleichzeitig als Dichtung, so daß die Kammern 44 bis 47 bei aufgesetztem Deckel zumindest angenähert gasdicht verschlossen sind und die Entstehung von Kondenswasser unterdrückt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

31 19 8Oj Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Gewinnen von Wärme aus Schmutzwasser, mit einem .einen Primärteil und einen Sekundärteil aufweisenden Wärmetauscher, wobei der Primärteil von Schmutzwasser durchströmt wird, und mit einem in den Schmutzwasserlauf eingeschalteten, durch Umschakventile umschaltbaren Filter, der in zwei jeweils einen Eingang und einen Ausgang aufweisende Filtereinheiten unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die gereinigte der Filtereinheiten (21,22) dem Primärteil (24) des Wärmetauschers vorgeschaltet ist und das Schmutzwasser reinigt, während die andere der Fiitereinheiten (22, 21) dem Primärteil (24) des Wärmetauschers nachgeschaltet ist und von dem bereits gereinigten Schmutzwasser freigespült wird.

Z Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltventile (20,23) jeweiis als durch den Wasserdruck betätigbare hydraulische Schieberventile ausgebildet sind, und daß die Umschaitventile (20, 23) durch Federkraft in ihre Ausgangsstellung rückstellbar und so angeschlossen sind, daß die Umschaltung der Filtereinheiten (21, 22) durch einen einheitlichen hydraulischen Steuerimpuls bewirkbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinheiten (21,22) und die Umschswventile (20, 23) in einem Gehäuse (41) oder in einer Kammer (46) desselben zumindest angenähert gasdicht abg.-schlos. jn angeordnet sind.