Verfahren zur Wärmegewinnung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmegewinnung aus einem Abwasser-KanalSystem mittels einer Wärmepumpe.

Bei einem Abwasser-KanalSystem ist es bekannt geworden, durch Zuordnung einer Wärmepumpe dem Abwasser, das einer Kläranlage zugeführt wird, Wärme zu entziehen, um damit beispielsweise ein Gebäude oder das Wasser einer Schwimm¬ anlage zu beheizen.

Hierbei wird bemängelt, daß das der Kläranlage zugeführte Abwasser zu stark abgekühlt wird, so daß aufgrund der Temperaturabsenkung die Abwasserreinigung in der Kläranlage beeinträchtigt wird, da z.B. die biologischen Prozesse aufgrund der niedrigeren Temperatur zum Teil stark verzö¬ gert reagieren und ablaufen, wodurch eine wirtschaftliche Abwasserreinigung in Frage gestellt ist, da zusätzliche Maßnahmen wie investitionsintensive Überdimensionierungen der Kläranlage notwendig sind, um die zeitverzögerten biologischen Prozesse durchführen zu können. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Wärmepumpe einer nicht unerheblichen Schmutzbeeinträchtigung unterliegt, da der im Abwasser mitgeführte vielfältige Schmutz in starker Konzentration anfallen kann und zum Teil äußerst hartnäckig ist, so daß gesonderte Zusatzmaßnahmen für eine zumindest

- 2 -

teilweise Abschirmung bzw. Fernhaltung des Abwasserschmut¬ zes vom Wärmepumpensystem erforderlich ist, was zudem bedingt, daß in regelmäßigen Intervallen zusätzliche Rei- nigungsarbeiten zur Beseitigung des sich an dem Abschirm¬ bzw. Vorfiltersystem ansammelnden Schmutzes durchgeführt werden müssen.

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Wärmegewinnung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß eine hohe Wärmegewinnung durch die Wärmepumpe aus dem Abwasser-KanalSystem ohne zu starke Temperaturabsenkung des Abwassers zur Erzielung eines wirtschafliehen Kl rprozesses möglich ist und zusätzliche Maßnahmen für eine Abwasserschmutzfernhaltung vom Wärme¬ pumpensystem nicht erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in das Abwasser-KanalSystem eingeleitete und vom Abwasser erwärmte Belüftungsluft der Wärmepumpe zur Energienutzung zugeführt wird.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit dem Ab¬ wasser des KanalSystems nicht unmittelbar Wärme entzogen, so daß das Temperaturniveau des Abwassers weitgehend er¬ halten bleibt, zumindest aber nicht auf einen den nach¬ folgenden Klärprozess beeinträchtigenden Niedrigwert herab¬ gesetzt wird, so daß die sich in der Kläranlage anschlie¬ ßenden biologischen Abwasserreinigungsprozesse mit einer zufriedenstellenden Temperatureinleitung angeregt und vollzogen werden können, wodurch auch bei investitions¬ kostengünstigen Kläranlagen ohne Überdimensionierung ein wirtschaftlicher Klärbetrieb möglich ist. Durch die in das Abwasser-KanalSystem eingeleitete Belüftungsluft,

- o

die aufgrund ihrer Verweilzeit im Kanalsystem ein überdurch¬ schnittliches Temperaturniveau aufweist, wird die Konzen¬ tration des Schwefelwasserstoffes und aggresiver Gase, die korrosive Wirkungen verursachen können, im Abwasser- Kana.lsyste reduziert. Damit wird erreicht, daß die aus Seton od. dgl . gefertigten KanalWandungen zur Erzielung einer langen Lebensdauer weitgehend geschont werden und keinen vorzeitigen Reparatur- bzw. Erneuererungsmaßnahmen unterliegen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die der Wärmepumpe zugeführte erwärmte Belüftungsluft des Abwasser-KanalSystems keine wie im Abwasser enthaltene Verunreinigungen bzw. Schmutzanreicherungen aufweisen. Es ist somit bei dem erfindungsgemäßen Wärmegewinnungs¬ verfahren auch nicht erforderlich, zusätzliche Schmutzab¬ schirmmaßnahmen vor dem Wärmepumpensystem für die zugeführ¬ te Belüftungsluft zu ergreifen, wodurch erhebliche Einspa¬ rungen sowohl bei der Herstellung der Anlage als auch beim späteren Dauerbetrieb erzielt werden.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie weite- reJVorteile und Einzelheiten der Erfindung sind den Merkma¬ len der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.

Hiernach kann es zweckmäßig sein, die WärmepumDe an einem Anfangsbereich des Abwasser-KanalSystems zu installieren. Die Entnahme der Belüftungsluft aus dem Abwasser-KanalSys¬ tem und die Zuführung der Belüftunqslu t zur Wärmepumpe erfolgt dabei ebenfalls vorte lhaft im Anfangs ereich des Abwasser-KanalSystems, da die Belü^tungslu- im Gegen- strom des Abwasser-KanalSystems durch die Wärmεebstrahlung des Abwassers inzwischen so weit angestiegen ist, daß ein guter Wirkungsgrad bei der ärmegewinnunc ritteis

der Wärmepumpe erzielt wird und dazu gleichzeitig die oft am Anfangsbereich eines Abwasser-KanalSystems auftreten ^¬ den Geruchsbel stigungen aufgrund des erhöhten Luftdurch¬ satzes verhindert werden, wobei es allerdings auch möglich ist, die Belüftungsluft z.B. durch den Ausstoß der Wärme¬ pumpe vorzugsweise durch einen Kamin nach oben in die Außenluft abzuführen. Dabei kann die Entnahme der Belüf¬ tungsluft am Anfang oder im ersten Viertel des Abwasser- KanalSystems erfolgen. Es besteht aber auch die Möglich¬ keit, die Entnahme der Belüftungsluft aus dem Abwasser-Ka¬ nalsystem und deren Zuführung zur Wärmepumpe im Endbereich des Abwasser-KanalSystems vorzunehmen. In jedem Falle sollte das Leitungssystem von der Entnahmestelle der Belüf¬ tungsluft aus dem Abwasser-KanalSystem bis zur Wärmepumpe zur Vermeidung von Verlusten stets kurzgehalten werden, wobei es günstig sein kann, die Wärmepumpe unmittelbar im bzw. am Abwasser-KanalSystem direkt über oder neben dem Abwasser anzuordnen.

Es kann weiterhin vorteilhaft sein, die Belüftungsluft in das Abwasser-KanalSystem nach dem Verlassen der Wärme¬ pumpe mit entsprechend der Energieabgabe gemindertem Wärme¬ anteil zurückzuführen. Es würde somit die für die Energie¬ nutzung herangezogene Belüftungsluft nicht an die Umgebung abgegeben werden.

Darüber hinaus besteht aber auch die Möglichkeit, die Belüftungsluft nach dem Verlassen der Wärmepumpe nicht in das Kanalsystem einzuführen, sondern an die Umgebung abzugeben. Hierbei kann es zur Vermeidung von Geruchsbe¬ lästigungen günstig sein, die Belüftungsluft einer Luft¬ wäsche bzw. Luftdesodorierunq zur Geruchsverbesserung zu unterwerfen. Eine solche Luftwäsche kann zweckmäßig

OMPI

- 5 -

sowohl vor als auch hinter der Wärmepumpe erfolgen, wobei ^" j . eine Luftwäschendurchführung vor dem Eintritt in die Wärme¬ pumpe den weiteren Vorteil beinhalten kann, daß etwaige in der Belüftungsluft aggresive Schadstoffe von der Wärme ^¬ pumpe ferngehalten werden können, so daß in jedem Falle auch bei einer Verwendung weniger hochwertiger Wärmepumpen¬ werkstoffe eine hohe Funktionstüchtigkeit und Lebensdauer gewährleistet ist.

Auch kann es zur wirtschaftlichen Nutzung der Belüftungs¬ luft weiterhin vorteilhaft sein, letztere zur Begasung eines einer Kläranlage zugehörigen Belebungsbeckens, Tropf¬ körpers, od. dgl . heranzuziehen. Hierbei könnte die um einen Wärmeanteil geminderte Belüftungsluft nach dem Verlas¬ sen der Wärmepumpe einem Be üftungsaggregat zugeführt werden, mit welchem Sauerstoff für die Mikroorganismen im Belebtschlamm zugeführt wird. Dabei kann die Belüftungs¬ luft ebenfalls einer vorherigen Luftwäsche unterzogen worden sein. Es ist aber zur Verfahrensvereinfachung und Kosteneinsparung auch möglich, die Belüftungsluft nach dem Verlassen der Wärmepumpe dem Belüftungsaggregat unge¬ reinigt zuzuleiten. Zwischen der Wärmepumpe und dem Belüf¬ tungsaggregat kann ein Kompressor od. dgl. vorgesehen sein, dem ein Luftspeicherbehälter zugeordnet sein kann. Die von der Wär epumDe abgegebene Belüftungsluft kann auch zur Auflockerung bzw. Entfernung von in einem Becken abgesetztem Schlamm praktisch zur Schlammaufwirbelung in einem Becken verwendet v/erden, wobei ein entsprechendes, mit Austragsdüsen versehenes Luftleitungssystem eingerich- tet werden kann. Die durch die Wärmepumpe, welche zweck¬ mäßig als Luft/Wasser-Wärmepumpe (LWP) ausgeführt ist,

-^TϊtEΛ

erzielte Wärmegewinnung kann vorteilhaft zur Heizung eines öffentlichen Schwimmbades, einer Gemeindehalle, einer Schule od. dgl . verwendet werden oder auch zur Brauch¬ wasser- bzw. Warmwassergewinnung benutzt werden.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, die Wärmepumpe, die mit der Belüftungsluft des Abwasser-KanalSystems beschickt wird, mit weiteren Wärmeerzeugersystemen wie z.B. Wärme¬ pumpen, Wärmetauschern od. dgl., die einer Abwasser-Kläran¬ lage zugehörig sind, so zu verbinden bzw. zu koppeln, daß ein. Wärmeerzeuger-Verbundsystem erzielt wird, wodurch eine den unterschiedlichen Verbraucheranforderunσen weitge¬ hend anpaßbare Betriebsweise zur Erzielung einer gleich¬ mäßigen Auslastung und guten Wirtschaftlichkeit möglich ist.

Auch kann es zur Leistungssteigerung und Erhöhung der Wirtschaftlichkeit vorteilhaft sein, der Wärmepumpe nicht nur die Belüftungsluft des Abwasser-KanalSystems, sondern auch die erwärmte Abluft einer Tropfkörperanlage zuzufüh¬ ren, wobei die Abluft der Tropfkörperanlage vor dem Ein¬ tritt in die Wärmepumpe zweckmäßig in einem Sammelrohr od. dgl. mit der Belüftungsluft des Abwasser-KanalSystems verein gt wird.

Zur Eliminierung von etwaigen Geruchsbeeinträchtigungen kann es besonders günstig sein, die der Wärmeoumpe zuge¬ führte Belüftungsluft des Abwasser-KanalSystems einem zentralen Luftreinigungssystem einer Abwasser-Kläranlage zuzuführen, so daß eine separate Geruchsbeseitigung nicht erforderlich ist. Ein solches zentrales Luftreinigungssys¬ tem kann z.B. ein Erdfilter sein.

O P