Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Bereich der dezentralen Abwassertechnik wird bisher nur Energie eingebracht und verbraucht, um den Reinigungsprozess zu erwirken. Es ist jedoch nicht bekannt, dass die nutzbaren Energien wieder verwendet werden, um eine weitergehende Umweltentlastung zu erzielen. Mit dem von der U.T.S jh patentierten Kleinkl\u00e4ranlagensystem erschien eine Kombination der Verg\u00e4rung von K\u00fcchenresten, Gartenabf\u00e4llen und Kl\u00e4rschlamm unter gezielter effektiver Nutzung der in der Kleinkl\u00e4ranlage (KKA) entstehenden W\u00e4rmeenergie f\u00fcr den Kompostierungsprozess bis zur Hygienisierung realisierbar. Ziel des Projektes war daher die Umsetzung einer optimierten dezentralen Abwasserbehandlungsanlage, die unter Einsatz von einem W\u00e4rmetauscher und einer W\u00e4rmepumpe dem Abwasser m\u00f6glichst nah am Geb\u00e4ude W\u00e4rme entzieht, diese aufbereitet und dem angeschlossenen zu entwickelnden Komposter zuf\u00fchrt. Im Komposter sollte diese W\u00e4rme zur Regulierung und Optimierung der Kompostierungsprozesse genutzt werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn Zusammenarbeit mit der Fachhochschule Osnabr\u00fcck sollte erarbeitet werden, welche Messverfahren geeignet sind, um die bei der Abwasserbehandlung frei werdenden Energien zu erfassen und diese nachfolgend nutzen zu k\u00f6nnen. Es wurde untersucht, inwieweit die gewonnene W\u00e4rme technisch nutzbar ist, um den Kompostierungsprozess zu steuern. Aufgrund der Ergebnisse sollte die W\u00e4rmepumpe ausgelegt und umgesetzt werden. In der zentralen biologischen Hauptreinigungsstufe wurden die verschiedenen Kl\u00e4rphasen\/-stufen untersucht. Das Zulaufwasser wurde anhand eines vorher abgestimmten Versuchsplans in verschiedenen Formen hinsichtlich der Menge und der Zusammensetzung der Kl\u00e4ranlage zugef\u00fchrt, um die Reaktion, die Abbauprozesse und die gew\u00fcnschten Inhaltsstoffe zu untersuchen, damit durch den Energieentzug keine negativen Einfl\u00fcsse auf den Abwasserreinigungsprozess erfolgen konn-ten. Ebenso sollte eine optimale Bauform des Komposters entwickelt werden, um eine bestm\u00f6gliche W\u00e4rmenutzung, Kompostierung, Entschlammung und Konvektion zu realisieren.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Bei den Simulationen mit dem Komposter lassen sich hohe Temperaturanstiege in den Kompostkugeln beobachten. Wird z. B. die W\u00e4rmetauscherfl\u00e4che mit einer Temperatur von 67 \u00b0C beaufschlagt, l\u00e4sst sich in den Kompostkugeln ein Temperaturanstieg von 39 \u00b0C errechnen. Da der Kompost im Normalzu-stand eine Temperatur von 60 \u00b0C besitzt, w\u00fcrde man nach Einsch\u00e4tzung der Fa. U.T.S. mit der entsprechenden Beheizung eine Temperatur von 99 \u00b0C erreichen k\u00f6nnen. Hierbei ist allerdings zu ber\u00fccksichtigen, dass es sich ausschlie\u00dflich um theoretisch berechnete Werte handelt. In der Praxis dauert es einige Zeit, bis sich der Kompost auf eine Temperatur von 60 \u00b0C erw\u00e4rmt. Die Heizw\u00e4rme von 67 \u00b0C kann mit einer W\u00e4rmepumpe aufgebracht werden. Nach den Simulationen liegt die nutzbare W\u00e4rmeleistung der KKA zwischen 30 und 50 W. Bei einer nutzbaren W\u00e4rmeleistung der KKA von 40 W w\u00fcrde nach den Carnotschen Leistungszahlen die Antriebsleistung der W\u00e4rmepumpe ca. 7 W und die eingebrachte W\u00e4rmeleistung in den Komposter ca. 47 W betragen, wobei beachtet werden muss, dass die Carnotschen Leistungszahlen aus einen thermodynamischen Vergleichsprozess resultieren. Irreversibilt\u00e4ten und W\u00e4rmeverluste \u00fcber die W\u00e4rmepumpe und beim W\u00e4rmetransport werden bei diesen Berechnungen nicht mit ber\u00fccksichtigt.
\nZus\u00e4tzlich muss sichergestellt werden, dass eine Mindesttemperatur in der KKA von 11 \u00b0C nicht unterschritten wird, um den biologischen Abbauprozess und damit die Grenzwerte der einzelne Parameter im aufgereinigten Wasser aufrecht zu erhalten.
\nIm Falle einer Fortsetzung bzw. Weiterverfolgung des Projektes sollten nach Ansicht der Fa. U.T.S. folgende Arbeitsschritte durchgef\u00fchrt werden:
\n\tDie nutzbare W\u00e4rmemenge zwischen 30 und 50 W wird der KKA manuell entzogen. Hierf\u00fcr wird eine W\u00e4rmetauschermatte oder ein Rohr mit bekanntem Material und bekannten W\u00e4rmeleitwerten zylindrisch um das Belebungsbecken der KKA angebracht. Anschlie\u00dfend wird zur W\u00e4rmeentnahme mit Hilfe eines W\u00e4rmetransportmittels ein negativer Temperaturgradient vom Belebungsbecken zum W\u00e4rmetauscher hin aufgebaut. W\u00e4hrend der W\u00e4rmeentnahme in der KKA muss dass Verhalten der Temperatur im Belebungsbecken untersucht werden.
\n\tDer Kompostbeh\u00e4lter wird gebaut und in den Boden eingebracht. Anhand eines Versuches muss untersucht werden, welche Temperaturen im Komposter und im Kompost selbst erreicht werden. Hier sollte ein W\u00e4rmetauscher zylindrisch zur Au\u00dfenwand und parallel zum Boden zum Zweck der Beheizung eingebaut werden. Die W\u00e4rmetauscher k\u00f6nnen zun\u00e4chst mit Wasser durchstr\u00f6mt werden, dessen Volumenstrom und Temperatur bekannt ist. W\u00e4hrend des Versuchs m\u00fcssten dann die Temperaturen im Komposter und im Kompost selbst bei variierender Wassertemperatur in den W\u00e4rmetau-schern betrachtet werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Projektbegleitend wurde an der FH Osnabr\u00fcck\/Labor f\u00fcr Messtechnik und Messsignalverarbeitung, die Diplomarbeit Ermittlung der nutzbaren W\u00e4rmemenge einer Kleinkl\u00e4ranlage zur Verbesserung eines Kompostierungsprozesses mit W\u00e4rmepumpe von Herrn Christian Meyer erarbeitet.
\nZudem werden auf den Internetseiten der einzelnen Projektpartner Ergebnisse ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Zur Ermittlung der nutzbaren W\u00e4rmemenge ist eine W\u00e4rmebilanz anhand von Temperaturmessdaten der KKA und ihrer Umgebung durchgef\u00fchrt worden. Die berechnete W\u00e4rmemenge liegt zwischen 30 und 50 W, die zur Beheizung eines Kompostbeh\u00e4lters bei entsprechender Auslegung einer W\u00e4rmepumpe genutzt werden kann. Somit k\u00f6nnte theoretisch der Prozess der Kompostierung beschleunigt und qualitativ verbessert werden<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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