PL235188B1 - Układ urządzeń do odzysku ciepła ze ścieków odpadowych, zwłaszcza komunalnych, zawierających odpady stałe i płynne - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ urządzeń do odzysku ciepła ze ścieków odpadowych, zwłaszcza komunalnych, zawierających odpady stałe i płynne.

Jak się szacuje, zapotrzebowanie ludzkości na energię, w tym energię cieplną, wzrasta czterokrotnie co 80 lat, więc odzysk ciepła odpadowego stał się koniecznością z przyczyn ekonomicznych i ochrony środowiska naturalnego. Wytworzenie dostatecznej ilości energii, w tym energii cieplnej, należy do najbardziej istotnych problemów naszych czasów.

Ogromnym, dotychczas w niewielkim stopniu wykorzystywanym rezerwuarem energii cieplnej jest ciepło odpadowe, w tym ze ścieków komunalnych, którego odzysk z zastosowaniem technik termodynamicznych z udziałem pomp ciepła jest bardzo tani i efektywny. W literaturze przedmiotu przyjmuje się, że zapotrzebowanie na wodę pitną na jednego mieszkańca miasta wynosi na dobę około 35 litrów. Natomiast średnia temperatura ścieków komunalnych, zawierających odpady stałe i płynne, w zależności od pory roku i obiektu waha się od 10°C do 25°C. Powstaje więc ogromna ilość energii cieplnej zakumulowanej w ściekach komunalnych. Energię tę można w łatwy i tani sposób odzyskać w instalacjach cieplnych, a nawet zwielokrotnić stosując nowoczesne pompy ciepła, których sprawność energetyczna jest bardzo wysoka i wynosi η = 3 - 4.

Znany jest z opisu patentowego PL Nr 196 376 układ urządzeń do odzysku ciepła z odchodów zwierząt inwentarskich, stanowiący jeden zwój, do którego przytwierdzone są końcami rurkowe ciepłowody tworzące z wężownicą rozgałęzienia, przy czym ciepłowody mają zaślepione końce i są wypełnione medium.

Dotychczas nieznany jest układ urządzeń do odzysku ciepła ze ścieków komunalnych zawierających odpady stałe i płynne. Natomiast znany z patentu układ urządzeń przeznaczony jest dla niewielkiej masy odpadów zwierząt inwentarskich.

Celem wynalazku jest efektywny odzysk ciepła ze ścieków odpadowych, zwłaszcza komunalnych, zawierających odpady stałe i płynne, a zagadnieniem technicznym wymagającym rozwiązania dla osiągnięcia tego celu jest opracowanie prostego w wykonaniu i eksploatacji układu urządzeń.

Przedmiotem wynalazku jest układ urządzeń, złożony co najmniej z kolektora, pompy obiegowej, pompy ciepła, wymiennika ciepła, odznaczający się tym, że kolektor stanowi studnię, w której cembrowinach osadzona jest wężownica, która wypełniona jest wodą zawierającą inhibitor korozji, wprawianą w obieg pompą obiegową. Wężownica połączona jest z pierwszym wymiennikiem ciepła sprzężonym z pompą ciepła, a następnie z drugim wymiennikiem ciepła. Kolektor wyposażony jest w wewnętrzny króciec, w postaci rury ściekowej, której ujście usytuowane jest w pobliżu jego dna. Cembrowiny kolektora zaopatrzone są w rozprężne uchwyty, w których mocowana jest wężownica, wykonana korzystnie z miedzi albo stali nierdzewnej. Umieszczony wewnątrz kolektora króciec, w jego górnej części zaopatrzony jest w zawór wlotowy, poprzez który ścieki komunalne wprowadzane są do kolektora. W wyniku sedymentacji, ścieki pozbawione odpadów stałych okresowo poprzez zawór wylotowy kierowane są bezpośrednio do kanalizacji ściekowej. Celem odzyskania ciepła biologicznego z odpadów stałych i uniemożliwienia ich zestalania się, ścieki komunalne napowietrza się przez odrębny napowietrzający układ złożony ze sprężarki i zbiornika ciśnieniowego oraz rury napowietrzającej, zakończonej spiralą usytuowaną na dnie kolektora zaopatrzoną w otwory napowietrzające.

Istotnymi zaletami rozwiązania według wynalazku, dzięki zastosowaniu kolektora w postaci studni i umieszczeniu wewnątrz jej króćca w postaci rury, podającego ścieki komunalne zawierające odpady stałe i płynne, którego ujście usytuowane jest w pobliżu dna kolektora, jest znaczne wyeliminowanie wahań temperatury osadzonych w nim ścieków komunalnych. Ponadto w przypadku napowietrzenia ścieków komunalnych, uzyskuje się dodatkowe podwyższenie ich temperatury wskutek powstałego ciepła biologicznego.

Kolektor według wynalazku, dzięki podawaniu do niego ścieków komunalnych od dołu, spełnia również rolę odstojnika ścieków, gdyż górna ich warstwa pozbawiona jest odpadów stałych i może być zrzucana bezpośrednio do kanalizacji ściekowej. Zaletą układu urządzeń według wynalazku jest również to, że kolektor osadzony w ziemi jest oszczędny i estetyczny w zabudowie.

Układ urządzeń według wynalazku został zilustrowany w jego przykładowym wykonaniu na rysunku przedstawiającym jego schemat blokowy, nie ograniczając jego zakresu ochrony.

Jak uwidoczniono na schemacie, układ urządzeń złożony jest z kolektora 1, stanowiącego studnię, w której cembrowinach 2 osadzona jest wężownica 3.

PL 235 188 B1

Kolektor 1 wyposażony jest w wewnętrzny króciec 4, stanowiący rurę ściekową, której ujście usytuowane jest w pobliżu jego dna.

Króciec 4 z jednej strony połączony jest poprzez zawór wlotowy 5 z rurą ściekową 6, a z drugiej poprzez pompę ściekową 7 z kanalizacją ściekową. Do kanalizacji ściekowej podawane są również odpady płynne poprzez zawór wylotowy 8.

Cembrowiny 2 kolektora i zaopatrzone są w rozprężne uchwyty 9, w których mocowana jest wężownica 3 połączona pompą obiegową 10 z pierwszym wymiennikiem ciepła 11.

Pierwszy wymiennik ciepła 11 sprzężony jest z pompą ciepła 12 połączoną z drugim wymiennikiem ciepła 13, zasilającym instalacje C O. i C.W.O.

Układ urządzeń według wynalazku wyposażony jest również w układ napowietrzania ścieków komunalnych, złożony ze sprężarki 14 i zbiornika ciśnieniowego 15, który połączony jest z rurą napowietrzającą 16, zakończoną spiralą 17 usytuowaną na dnie kolektora 1.

Spirala 17 jest zaopatrzona w napowietrzające otwory 18.

Zasada działania układu urządzeń według wynalazku polega na tym, że pompa ciepła 12 pobiera energię cieplną ze sprzężonego z nią pierwszego wymiennika ciepła 11, zasilanego czynnikiem chłodzącym krążącym w obiegu zamkniętym w wężownicy 3, wymuszonym pompą obiegową 10.

Czynnik chłodzący krążący w wężownicy 3 pobiera ciepło z odpadów komunalnych zawartych w kolektorze 1 wraz z dodatkowym ciepłem pochodzącym z biologicznego rozkładu napowietrzonych odpadów stałych przez układ napowietrzania oraz z ciepła ziemi. Pompa ciepła 12 zasila drugi wymiennik ciepła 13, zasilający instalacje C O. i C.W.O.

Układ urządzeń według wynalazku ma szerokie zastosowanie do odzysku ciepła ze ścieków komunalnych zrzucanych do kanalizacji przez budynki jedno- i wielorodzinne, zespoły zabudów szkół, uniwersytetów, szpitali i innych budynków działalności publicznej.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ urządzeń do odzysku ciepła ze ścieków odpadowych, zwłaszcza komunalnych, zawierających odpady stałe i płynne, złożony co najmniej z kolektora, pompy obiegowej, pompy ciepła, wymiennika ciepła, znamienny tym, że kolektor (1) stanowi studnię, w której cembrowinach (2) osadzona jest wężownica (3) wypełniona wodą zawierającą inhibitor korozji, wprawiana w obieg pompą obiegową (10) i połączona z pierwszym wymiennikiem ciepła (11) sprzężonym z pompą ciepła (12), a następnie z drugim wymiennikiem ciepła (13), przy czym kolektor (1) wyposażony jest w wewnętrzny króciec (4) w postaci rury ściekowej, której ujście usytuowane jest w pobliżu jego dna.
2. 2. Układ urządzeń według zastrz. 1, znamienny tym, że cembrowiny (2) kolektora (1) zaopatrzone są w rozprężne uchwyty (9), w których mocowana jest wężownica (3).
3. 3. Układ urządzeń według zastrz. 1, znamienny tym, że wężownica (3) wykonana jest korzystnie z miedzi albo stali nierdzewnej.
4. 4. Układ urządzeń według zastrz. 1, znamienny tym, że w pompie ciepła (12) jako czynnik chłodzący stosuje się czynnik bezchlorkowy.
5. 5. Układ urządzeń według zastrz. 1, znamienny tym, że króciec (4) w jego górnej części zaopatrzony jest w zawór wlotowy (5).
6. 6. Układ urządzeń według zastrz. 1, znamienny tym, że jest korzystnie wyposażony w odrębny napowietrzający układ, złożony ze sprężarki (14), zbiornika ciśnieniowego (15) oraz rury napowietrzającej (16) zakończonej spiralą (17) zaopatrzoną w napowietrzające otwory (18).