SE430184B - Forfarande for vermeatervinning ur avloppsvatten samt anleggning for genomforande av forfarandet - Google Patents

Description

7908805-9 2 b! '_11 40 växlaren 14 är en sil förkopplad ledningen 12. exempel under hänvisning till ritningen.

Fig. 1 visar en plan på hur en anläggning enligt upp- finningen kan kopplas till en avloppsledning, fig. 2 visar schematiskt anläggningen från sidan i uppskuret skick, fig. 3 visar den i -anläggningen ingående värmeväxlaren i snitt, fig. 4 visar värme- växlaren enligt fig. 3 sedd uppifrån, fig. 5 visar en del av en detalj ingående i värmeväxlaren och fig. 6 visar en del av anlägg- ningen med fyra seriekopplade värmeväxlare. 7 I fig. 1 betecknar 1 en byggnad, exempelvis ett sjukhus, och 2 den från denna gående avloppsledningen. Från ledningen Z löper en grenledning 3 till en pumpstation 4, vilken via en ledning 5 pumpar avloppsvattnet till värmeáter- 'vinningsanläggningen S enligt uppfinningen. Från värmeåter- vinningsanläggningen 6 återleds det på värme avtappade avlopps- vattnet till ledningen 2 via en ledning 7. Den del av avlopps- ledningen Z som ligger mellan grenledningarna 3 och 7 verkar som en shuntledníng och är försedd med en ventil, S0m vid anläggningens drift normalt är stängd. Den ur avloppsvattnet utvunna värmeenergin, exempelvis i form av varmt vatten, transporteras till förbrukaren, sjukhusbyggnaden 1, via led- ningarna 8. 7 Till värmeåtervinningsanläggníngen, som schematiskt visas i fig. Z, pumpas via pumpstationen 4-avloppsvattnet genom ledningen 5 in upptill i en avloppsvattencistern 9, vilken nedtill är ansluten till ledningen 7 för det kylda avloppsvattnets bortledning genom avloppsledníngen 2. Nedtill i cisternen 9 är ett nivårör 10 anslutet, vilket är förbundet med ledningen 7, i vilken vidare mellan cisternen och nivå- röret en ventil ll är anordnad. När ventilen 11 är stängd kommer avloppsvattenytan i cisternen således att befinna sig 'i höjd med nivârörets krök. Ytnívân betecknas med 37. Från den övre delen av cisternen 9 avtappas det inkomna, "varma", avloppsvattnet, vilket kan ha en temperatur som uppgår till cirka 30~L0°C på dagen, via en ledning 12 till en värmeväxlare 14, som senare kommer att beskrivas. Värmeenergin i avlopps-_ vattnet avges i värmeväxlaren 14 till i denna anordnade rör- slingor 15, varefter avloppsvattnet från värmeväxlaren strömmar tillbaka till cisternen 9 genom en ledning 13, vilken mynnar i cisternens bottenområdc, så som visas i figuren.

F"r att förhindra att fasta föroreningar leds till värme- Sílen 16 har 7908805 -0 formen av en cylindrisk korg, varvid cylinderytan utgöres av ett silnät som sträcker sig upp ovanför vätskeytan 37. 17 betecknar med munstycken försedda armar avsedda att kunna rotera omkring en centrumaxel. För att rengöra silnätet sänks vätskeytan i cisternen 9, genom att ventilen 11 öppnas, och renspolas där- efter silnätet med hjälp av de roterande munstyckena som matas med spolvutten via ledningen 18. Föroreningarna som fastnat på silnätets utsida spolas därvid loss och sjunker till cisternens 9 botten. Denna renspolning av silnätet sker lämpligen vid regelbundna tidsintervall, exempelvis med 24 timmars intervall, varvid samtidigt tömning av slam, som samlat sig på bottnen av císternen, sker via ventilen 11.

Som värmeupptagande medium i värmeväxlarens 14 rörslíngor 15 används i det här visade fallet vatten, vilket i exemplet är lagrat i ett vattenmagasin 19. Kallt vatten leds från magasinets bottenområde via ledningen 20 till värme- växlaren 14, vari vattnet uppvärms av avloppsvattnet och åter- leds till det övre området av magasinet 19 via ledningen 21.

Till vattenmagasinet 19 är vidare en värmepump 22 med förångare 23 och kondensor 24 kopplad, så att det varma vattnet upptill i magasinet via ledningen 25 avger sin värmeenergi till för- ângaren 23, för att återledas till magasinets bottenomräde, i vilket det avkylda vattnet befinner sig. 43 betecknar en cirkulatíonspump, 26 betecknar en elmotor med kompressor och 27 betecknar de ut och ingående ledningarna till cirkulations- kretsen för värmepumpens värmebärare, dvs. för det medium, som uppvärmts av avloppsvattnet (och av den till kompressorn tillförda energin) och som skall användas för förbruknings- och/eller uppvärmningsändamål. Detta medium kan exempelvis vuavmïm.

För att ej störa den i cisternen och magasinet upp- trädande skíktbildníngen mellan kalltbottenvatten och varmt ytvatten är, som framgår av fig. 2, utloppen från ledningarna , 21 och 26 förlängda med diffusorer 28, genom vilka hastig- heten på den utströmmande vätskan nedbringas i möjligaste grad.

Magasinet 19 tjänar som buffert under den tid som energitillförseln genom avloppsvattnet är låg, exempelvis natten, genom att magasinet har en volym för att lagra till- räcklígt med varmvatten för försörjning av värmepumpen under denna tid. 40 v9osàos-0 Efter den ovan gjorda beskrivningen av principen för anläggningen enligt uppfinningen, av vilken beskrivning även anläggningens funktion klart framgår, skall värmeväxlaren 14 närmare beröras.

I 7 Utan en väl fungerande värmeväxlare fungerar ej heller anläggningen varför värmeväxlarens utformning måste anses som en kritisk del av hela systemet. ut 1 Den visade värmeväxlaren 14 består av ett hus 29 med en central kanal 30. Koncentriskt i huset och i förhållande till varandra är ett antal värmeväxlarytor anordnade, vilka vardera består av ett antal parallellkopplade rörslingor (i fig. 3 och 5 visas 20 stycken). Ändarna hos de i ett "ytpaket" ingående rören 15 är anslutna till en gemensam för- delare 32, medelst vilken värmemediet, i detta fall vattnet, inleds i rörslingorna 15, samt till en gemensam mottagare 33 medelst vilken vattnet uppsamlas och avleds från paketet. Som framgår av figurerna pumpas med církulationspumpen 34 vattnet via ledningen 20 och fördelaren 32 in i rörslingorna hos det första paketet 15. Via mottagaren 33 leds vattnet från det första paketet genom en anslutningsledning 35 till det innan- för liggande paketets fördelare 32' (fig. 4). Från detta pakets mottagare 33' leds vattnet vidare till det tredje paketet via en ledning 35' och fördelare 32". Från detta tredje pakets mottagare 33" leds vattnet till det fjärde-H _paketet via ledningen 35" och fördelaren 32"'. Från det fjärde paketets mottagare 33"' leds vattnet via ledningen 21 till magasinets 19 övre del.

Mellan de koncentriskt anordnade värmevåxlarpaketen är anordnade likaså koncentriskt inrättade mellanväggar 36, vilka nedtill anligger mot värmeväxlarhusets botten och upp- till sträcker sig över avloppsvattnets nivå 37 i värme- växlaren. Ledningen 12 från cisternen 9 mynnar i det inre facket hos värmeväxlaren, dvs. mellan husets inre vägg (kanalväggen 30) och den innersta mellanväggen 36. Avlopps- vattnet avleds från värmeväxlaren via ledningen 13, ansluten till värmeväxlarens yttersta fack, så som framgår av fig. 3 och 4. Nedtill i mellanväggarna 36 är öppningar 37 anordnade, í det visade fallet utefter en radie mot utloppet 13.

Av ovanstående framgår att det värmeupptagande vattnet strömmar genom de seriekopplade värmeväxlarslingorna, k; (Il s 79084805-0 från det yttersta paketet till det innersta, medan avlopps- vattnet, vars värme skall utvinnas, strömmar frân den innersta kammaren till den yttersta via öppníngarna 37. Energíutbytet sker således enligt motströmsprincipen, varvid avloppsvatten~ temperaturen faller sprângvis från fack till fack medan vatten- temperaturen i slingorna stiger efter en böjd kurva.

Upptill i värmeväxlaren är en roterbar arm 38 anordnad driven av en motor 39 via en axel 40, vilken löper genom husets 29 centrala kanal 30. Armen och axeln är lagrade på vedertaget och ej visat sätt. Armen 38 är försedd med vertikalt riktade borstar 41, se fig. 3, vars borst vid armens rotation bestryker rörslingorna 15. Härigenom hålls rörslingornas ytor rena. Som klart framgår av fig. Z är den visade anläggningen helt "öppen" och kommer ytan hos avloppsvattnet i cisternen 9 och i värme- växlaren 14 att ligga på samma nivå 37. Den för avloppsvattnets cirkulation genom värmeväxlaren 14 nödvändiga pumpeffekten erhålles av armens rotation och därmed borstarnas rörelse i kamrarna, i princip föreligger en mycket långsamt arbetande cirkulationspump. Hastigheten hos avloppsvattnets strömning genom värmeväxlaren kan regleras med hjälp av varvtalet hos armen 38 och/eller en ventil 42 i utloppet från värmeväxlaren, se fig. 4.

Borstarna 41 är utbytbara och latt åtkomliga från ovansidan av värmeväxlaren.

Pig. Z visar anläggningen i enkelt utförande, dvs. med en cistern 9, en värmeväxlare 14 och ett magasin 19 men är det självfallet möjligt att parallellkoppla flera sådana system eller att i stället för en ha flera värmeväxlare kopplade till en cistern och ett magasin.

I För att nedbringa storleken av värmeväxlaren kan flera mindre värmeväxlare kopplas i serie med varandra, fort- farande under bíbehållande av motströmningsprincípen.

I fíg. 6 visas fyra stycken värmeväxlare var och en í princip likadan som den beskrivna. De resp. värmeväxlarnas 43 värmeväxlarytor 44 är seríekopplade med varandra via led- ningarna 45, med tilloppsledningen 20 för värmemediet och íranloppsledníngen 21. Avloppsvattnet strömmar från cisternen 9 via ledningen 12 i motström genom värmeväxlarna, som sålunda är anslutna med varandra via ledningarna 46 för avloppsvattnet.

I Sådana fall kontinuerliga avloppsvattenflöden före- 7908895-eva t 6 av magasinet 19, kopplas till värme- värmemedium kan ligger är det ej nödvändigt att använda sig utan kan det värmeupptagande vattnet direkt pumpens förângare. I stället för vatten som andra inom tekniken förekommande och allmänt använda värme- mediet användas.

Claims (1)

1. 7 7908805-o Patentkrav _. 1. Förfarande för värmeåtervinning ur avloppsvatten, k ä n n e t e c k n a t av att avloppsvattnet leds in i en uppsamlíngsdel (9), avleds från dennas övre del till en värme- växlarenhet (14) från vilken det avkylda avloppsvattnet leds in i nedre delen av uppsamlíngsdelen (9), från vilken nedre del avloppsvattnet bortleds, att det i värmeväxlarenheten (14) cirkulerande, av avloppsvattnet uppvärmda värmemediet leds till förängaren (23) hos en värmepump, och därefter tillbaka till värmeväxlarenheten (14). Z. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k- n a t av att värmemediet från värmeväxlarenheten (14) leds till den övre delen av ett magasin (19) och att värmemediet efter värmepumpenæförångare (23) leds till nedre delen av magasinet (19). 3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e- t e c k n a t av att värmemediet leds in i koncentriskt i värmeväxlarenheten (14) innanför varandra anordnade, huvud- sakligen cylindermantelformade värmeväxlarytor (15), med början från den yttre ytan, och att värmemedíet leds från den“ innersta ytan till föràngaren (23) och att avloppsvattnet leds att omströmma värmeväxlarytorna (15) med början från den innersta ytan och att avloppsvattnet leds från området för den yttre ytan till uppsamlingsdelen (9). 4. Anläggning för värmeätervinning ur avloppsvatten, k ä n n e t e c k n a d av en cistern (9) med en tillopps- ledning (5) för avloppsvatten och ett för avloppsvattnets anslutning till en frånledning (7) anordnat utlopp vid botten av cisternen (9), en värmevâxlarenhet (14), en denna med císternens (9) övre del förbindande ledning (12) för varmt avloppsvattens transport till värmeväxlarenheten (14) samt en värmeväxlarenheten med cisternen förbindande ledning (13) för avloppsvattnets transport från värmeväxlarenheten till cisternen, i värmeväxlarenheten (14) anordnade slingor (15) för ett i dessa cirkulerande värmemedium upptagande värmet i avloppsvattnet, ett av avloppsvattnet uppvärmt värmemedium till en förångare (23) ledande ledningssystem (21, 25) samt ett förängaren (23) med slíngorna (15) förbindande lednings- system (Z6, 20) för i förångaren avkylt värmemedium, varvid förángaren ingår i en värmepump (22). veøaaos-0 g 8 5. Anläggning enligt krav 4, k ä n'n 5 t'e c K- on a d av att värmeväxlarenheten (14) består av åtminstone en värmeväxlare innefattande ett cylindriskt hus (29) med däri koncentriskt och på avstånd från varandra anordnade och med varandra kommunicerande cylindermantelformade värmeväxlarytor (15), koncentriskt mellan dessa anordnade väggar (36), varvid ledningen (12) för varmt avloppsvattens transport till värme- växlaren (14) mynnar i området för den innersta värmeväxlar- ytan i huset_och ledningen (13) för avloppsvattnets transport till cisternen (9) ansluter till den radiellt yttre delen av huset och varvid ledningssystemet (21, 25) för uppvärmt värme- medium är anslutet till den innersta värmeväxlarytan och ledningssystemet (26, 20) för avkylt värmemedium är anslutet till den.yttre värmeväxlarytan. 2 2 2 6. Anläggning enligt krav 5, k ä n n e t e c k- n a d av att det cylindríska huset (29) är anordnat så att dess axel är vertikal och att värmeväxlarytorna (15) bestrykande rengöringsorgan (41) är anordnade sträckande sig i husets axiella riktning från ett kring axeln vridbart bärorgan (38). 7. Anläggning enligt krav 6, k ä n n e t e c k- n a d av att cisternen (9) och värmeväxlarenheten (14) med varandra bildar kommunicerande kärl och att avloppsvattnets cirkulation genom värmeväklarenheten (14) åstadkommas av rengöríngsorganens rörelse. 8. Anläggning enligt något av kraven 4 - 7, k ä n n e t e cik n a d av att utloppet hos cisternen (9) är anslutet till ett nivårör (10) vilket mynnar i frånled- ningen (7), som mellan nivåröret och císternens botten bildar en ventilförsedd (11) shuntledninv. - 9Ä Anläggning enligt något av kraven 4 - 8, k ä n n e t e c k n a d av att ledningssystemet för upp- värmt värmemedium består av en första ledning (21), som mynnar i övre delen av ett magasin (19), från vilken övre del en andra ledning (25) leder till förångaren (23) och att led- ningssystemet för avkylt värmemedium består av en tredje led- ning (26) som från förångaren (23) mynnar i magasinets (19)' nedre del, från vilken nedre del en fjärde ledning (20) leder till värmeväx1araggregatet_(14). _ 10. Anläggning enligt krav 9, k ä n n e t e c k- n a d av att de första och andra ledningarna (21, 25) mynnar i en första gemensam, uppåtriktad díffusor (8), vars mynning är belägen i närheten av vätskenivâytan i magasinet (19), och att de tredje och fjärde ledningarna (26, 20) mynnar i en andra gemensam, nedåtriktad diffusor (28) vars mynning är belägen i närheten av magasínets (19) botten. 11. Anläggning enligt något av kraven 4 - 10, k ä n n e t e c k n a d av att ledningen (12) för varmt avloppsvatten är ansluten till en i cisternens (9) övre del anordnad och ovanför avloppsvattenytan sig sträckande sil- korg (16) och att ledningen (13) för avloppsvattnets transport från värmeväxlarenheten (14) till cisternen (9) mynnar i en nedåtriktad díffusor (28), vars mynning är belägen i närheten av cisternens botten. 12. Anläggning enligt något av kraven 5-11, k ä n n e t e c k n a d av att värmeväxlarenheten består av tvâ eller flera värmeväxlare (43), vars värmeväxlarytor (44) är seriekopplade (45) med varandra och vilka värmeväxlare är seríekopplade (46) vad avser avloppsvattnets strömning genom värmeväxlarna. 79088 05 ~ 0