DE102018120217A1 - Device and method for the simultaneous biological purification of waste water, in particular waste water with a biodegradable load, and provision of cooled air - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gleichzeitigen biologischen Reinigung von Abwasser, insbesondere Abwasser mit biologisch abbaubarer Belastung, und Bereitstellung von gekühlter Luft umfassend ein Gehäuse K mit eine Öffnung zur Luftzufuhr und einer Öffnung zur Luftabfuhr; ein in dem Gehäuse K angeordnetes Biofilmträger- und Evaporationsmedium BEM; mindestens ein an einer der Öffnungen zur Luftzufuhr und Luftabfuhr, insbesondere an der Öffnung zur Luftabfuhr, des Gehäuses K vorgesehenen Gebläse B zur Erzeugung eines Luftstromes durch das Gehäuse entlang des Biofilmträger- und Evaporationsmedium BEM; und mindestens eine oberhalb des Biofilmträger- und Evaporationsmediums BEM vorgesehene Berieselungsanlage S zum Aufbringen des Abwassers auf das Biofilmträger- und Evaporationsmedium BEM. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur gleichzeitigen, simultanen biologischen Reinigung von Abwasser, insbesondere Grauwasser, und Bereitstellung von gekühlter Luft.The present invention relates to a device for the simultaneous biological purification of waste water, in particular waste water with a biodegradable load, and the provision of cooled air comprising a housing K with an opening for air supply and an opening for air discharge; a biofilm carrier and evaporation medium BEM arranged in the housing K; at least one blower B provided at one of the openings for air supply and air discharge, in particular at the opening for air discharge, of the housing K for generating an air flow through the housing along the biofilm carrier and evaporation medium BEM; and at least one sprinkler system S provided above the biofilm carrier and evaporation medium BEM for applying the waste water to the biofilm carrier and evaporation medium BEM. The invention also relates to a method for the simultaneous, simultaneous biological purification of waste water, in particular gray water, and the provision of cooled air.

Description

Translated fromGerman

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser, insbesondere von Abwasser mit biologisch abbaubarer Belastung, und Bereitstellung von gekühlter Luft, deren Verwendung und ein Verfahren biologischen Reinigung von Abwasser, insbesondere von Abwasser mit biologisch abbaubarer Belastung, und Bereitstellung von gekühlter Luft.The present invention relates to a device for the biological purification of wastewater, in particular wastewater with a biodegradable load, and the provision of cooled air, its use and a method for biological purification of wastewater, in particular wastewater with a biodegradable load, and the provision of cooled air.

Beschreibungdescription

Der Umwelt- und Ressourcenschutz nimmt international zunehmend Bedeutung an. Wasserversorgung und -entsorgung stehen in naher Zukunft vor gewaltigen Herausforderungen. Der Klimawandel wird voraussichtlich sowohl die Häufigkeit als auch die Dauer von Extremwetterbedingungenwie z.B. hohe Temperaturen und langanhaltende Trockenheit erhöhen. Dies betrifft insbesondere Regionen, die bereits jetzt unter Wassermangel leiden. Entsprechend ist es notwendig, neue Ansätze für eine ökologische Wassernutzung zu entwickeln. Zudem besteht in vielen Klimaregionen, in denen der Bedarf an Wasser groß ist, ebenfalls ein großer Bedarf an Gebäudekühlung.Protecting the environment and natural resources is becoming increasingly important internationally. Water supply and sanitation will face enormous challenges in the near future. Climate change is expected to increase both the frequency and duration of extreme weather conditions such as Increase high temperatures and prolonged drought. This particularly affects regions that are already suffering from water shortages. Accordingly, it is necessary to develop new approaches for ecological water use. In addition, there is also a great need for building cooling in many climatic regions where the need for water is great.

Verschieden Ansätze für eine sinnvolle Gebäudekühlung sind bereits bekannt. So wird z.B. das Verfahren der Verdunstungskühlung bereits zur Kühlung von Gebäuden und Nutzflächen eingesetzt. Es beruht darauf, dass eine Flüssigkeit (z. B. Wasser) beim Verdampfen (Verdunsten) abkühlt und dabei in der Lage ist, auch die umgebende Luft zu kühlen.Various approaches for sensible building cooling are already known. For example, the process of evaporative cooling is already used to cool buildings and usable areas. It is based on the fact that a liquid (e.g. water) cools down during evaporation (evaporation) and is also able to cool the surrounding air.

Derartige Verfahren (Direct/Indirect Evaporative Cooling) sind für klimatisch sehr trockene und heiße Regionen geeignet, da die Luft durch eine einfache Befeuchtung der aktuellen Außenluft entlang einer Linie gleicher Enthalpie gekühlt werden kann. Da trockene warme Luft mehr Wasser aufnehmen kann, sind somit große Temperaturunterschiede durch die reine Luftbefeuchtung möglich.Such methods (Direct / Indirect Evaporative Cooling) are suitable for climatically very dry and hot regions, since the air can be cooled by simply humidifying the current outside air along a line of the same enthalpy. Since dry warm air can absorb more water, large temperature differences are possible due to the pure humidification.

Solche Systeme werden bereits am Markt angeboten. Als ein Beispiel dafür ist das System der US-amerikanischen Firma Coolerado zu nennen, welches auf dem sogenannten patentierten M-cycle basiert. Dabei handelt es sich um eine komplexere Variante des Indirect Evaporative Cooling Verfahrens, bei dem Trinkwasser in Luft versprüht wird, auf diese Weise Kühlung erzeugt wird und mittels eines Wärmeüberträgers auf einen zweiten Luftstrom über einen Wärmeaustauscher übertragen wird. Dieses Verfahren ist ähnlich hinsichtlich einer Klimatisierung, da die Luft, die ins Gebäude eingespeist wird, nicht befeuchtet wird. Die über diesen Ansatz mögliche Kühlleistung hängt bei bestehender Anlagengröße von der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebung ab.Such systems are already on the market. One example of this is the system from the US company Coolerado, which is based on the so-called patented M-cycle. This is a more complex variant of the indirect evaporative cooling process, in which drinking water is sprayed into air, cooling is generated in this way and transferred to a second air stream via a heat exchanger using a heat exchanger. This procedure is similar in terms of air conditioning, since the air that is fed into the building is not humidified. The cooling capacity possible with this approach depends on the relative humidity of the environment in the case of an existing system size.

Weiterhin gibt es komplexere Gebäudeklimatisierungsverfahren wie das Dessicant-Evaporative-Cooling (DEC), welches durch ein Dessikatormaterial die relative Feuchte der Zuluft zunächst maximal absenkt. Die sich durch die Entfeuchtung erwärmende Luft wird durch die bereits gekühlte Abluft des Gebäudes vorgekühlt. Somit erreicht sie mit nahezu Umgebungstemperatur, aber minimaler relativer Feuchte den Befeuchtungsteil. Dadurch ist eine weitaus niedrigere Lufttemperatur nach der Befeuchtung möglich als bei einfacher evaporativer Kühlung, wodurch es möglich ist, die gesamte Kühllast eines Gebäudes über den Kaltluftstrom unabhängig von der rel. Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft abzuführen.There are also more complex building air conditioning processes such as Dessicant Evaporative Cooling (DEC), which initially lowers the relative humidity of the supply air to a maximum by using a dessicator material. The air heated by the dehumidification is pre-cooled by the already cooled exhaust air from the building. Thus it reaches the humidification part with almost ambient temperature, but minimal relative humidity. This enables a much lower air temperature after humidification than with simple evaporative cooling, which makes it possible to control the entire cooling load of a building via the cold air flow regardless of the rel. Dissipate the atmospheric humidity.

Die Basis der meisten Klimaanlagen ist der Kompressionskältekreislauf. Dazu zählen die herkömmlichen Split-unit-Klimaanlagen mit einem Kompressor außen und einem Verdampfer innerhalb der zu kühlenden Räume. Solche Anlagen werden auf Grund ihrer Einfachheit und fehlender Alternativen am Markt meistens auch in warm-ariden Gebieten eingesetzt, obwohl ihre Energieeffizienz dort weitaus unter denen von Evaporationskühlanlagen liegt.The basis of most air conditioning systems is the compression refrigeration cycle. These include the conventional split-unit air conditioning systems with a compressor outside and an evaporator inside the rooms to be cooled. Due to their simplicity and the lack of alternatives on the market, such systems are mostly used in warm arid areas, although their energy efficiency there is far below that of evaporative cooling systems.

Die Nachteile der bekannten Verdunstungsklimaanlagen sind die Steigerung der relativen Luftfeuchtigkeit durch Temperaturabsenkung, was zu Feuchtigkeits- und damit Keimbildung beiträgt, teilweise nur Temperatursenkung ohne Änderung der absoluten Feuchte, entweder hoher Wasserverbrauch oder hoher Energieverbrauch und kein weiterer Nutzen des technischen Aufwands; letzteres trifft für herkömmliche Klimaanlagen sowie für dezentrale Wasserreinigungsanlagen zu. Viele Systeme zur Umwandlung von verunreinigtem Wasser in nutzbares Wasser sind zwangsläufig komplex und spezialisiert, die weder leicht verfügbar noch in der Lage sind, Wasser wirtschaftlich zu produzieren.The disadvantages of the known evaporative air conditioning systems are the increase in the relative air humidity by lowering the temperature, which contributes to the formation of moisture and thus nucleation, sometimes only lowering the temperature without changing the absolute humidity, either high water consumption or high energy consumption and no further use of the technical effort; the latter applies to conventional air conditioning systems as well as to decentralized water purification systems. Many systems for converting contaminated water into usable water are inevitably complex and specialized, which are neither readily available nor able to produce water economically.

Evaporative Systeme oder Klimaanlagen sind nicht dafür ausgelegt, um mit Abwasser betrieben zu werden. Im Falle der Indirect Evaporative Cooling-Anlagen, wie bspw. der M-Cycle-Anlage der Firma Coolerado, führen Verunreinigungen durch Staub schnell zur Verstopfung des Evaporationsabteils. Dieses Abteil ist vom Stand der Technik her zu fein ausgelegt, um mit Wasser außerhalb von Trinkwasserqualität betrieben werden zu können. Bereits im normalen Betrieb führen der mit der Zuluft mitgeführte Staub sowie die mineralischen Inhaltsstoffe im Trinkwasser zu Ablagerungen, Krustenbildung und Kalkablagerungen auf den Pads von herkömmlichen Evaporative-Cooling-Systemen und führen zusätzlich zu einem höheren Wasserverbrauch. Dies ist der Grund, weshalb sich Evaporationsanlagen trotz ihres großen Potentials letztlich nicht wirklich durchsetzen.Evaporative systems or air conditioning systems are not designed to be operated with waste water. In the case of indirect evaporative cooling systems, such as the company's M-cycle system Coolerado, dust contamination quickly clogs the evaporation compartment. From the state of the art, this compartment is designed too finely to be able to be operated with water outside of drinking water quality. Even in normal operation, the dust carried along with the supply air and the mineral contents in the drinking water lead to deposits, crust formation and limescale deposits on the pads of conventional evaporative cooling systems and also lead to higher water consumption. This is the reason why evaporation plants ultimately do not really prevail despite their great potential.

Ebenfalls verstärkt Anwendung findet auch die Nutzung bzw. Nutzbarmachung von anfallendem Abwasser und/oder Grauwasser, also schwach verunreinigtem Brauchwasser. Dabei kommen häufig biologische Reinigungsverfahren zum Einsatz, wie z. B. Belebtschlammprozesse in Kombination mit einer Membranfiltration oder getauchte Festbett-Biofilmträger in Kombination mit einem Absetzbecken. Im Gegensatz zu diesen Verfahrensoptionen, die eine Druckbelüftung benötigen und eine höhere Schlammproduktion im Reinigungsprozess zeigen, stellt das vorliegende Verfahren eine Alternative dar. Dabei durchrieselt das Wasser ein oberflächenreiches Medium, das nicht überstaut, sondern nur von Wasser benetzt ist. Auf diesen Oberflächen bildet sich ein Biofilm, der in der Lage ist, die Schadstoffe abzubauen.The use and utilization of waste water and / or gray water, ie weakly contaminated process water, is also increasingly being used. Biological cleaning processes are often used, such as. B. Activated sludge processes in combination with membrane filtration or immersed fixed bed biofilm carriers in combination with a sedimentation tank. In contrast to these process options, which require pressure ventilation and show a higher sludge production in the cleaning process, the present process represents an alternative. The water trickles through a surface-rich medium that is not flooded, but is only wetted by water. A biofilm is formed on these surfaces, which is able to break down the pollutants.

In der Veröffentlichung „Addressing Water Consumption of Evaporative Coolers with greywater“, Sahai et al (2012) wird die Möglichkeit der Nutzung von aufbereitetem Grauwasser für die Verdunstungskühlung beschrieben; allerdings werden keine weiteren Angaben zu Umsetzungsmöglichkeiten gemacht. Des Weiteren befasst sich auch die Veröffentlichung „Annual report on cooling in the west 2011-2012“ der University of California unter anderem mit den Verdunstungskälteanlagen und der Nutzung von vorgeschalteten Grauwasserreinigungsanlagen. Weiterhin beschreibt ein US-Patent (US3299651) aus dem Jahr 1965 ein Verfahren zur Wasserentsalzung und gleichzeitiger Luftkühlung.The publication “Addressing Water Consumption of Evaporative Coolers with greywater”, Sahai et al (2012) describes the possibility of using treated gray water for evaporative cooling; however, no further information is given on implementation options. The University of California publication "Annual report on cooling in the west 2011-2012" also deals with evaporative cooling systems and the use of upstream gray water purification systems. Furthermore, a US patent ( US3299651 ) from 1965 a process for water desalination and simultaneous air cooling.

Um das Ziel einer ökologischen und effizienten Klimatisierung insbesondere in warmen und trockenen Regionen zu realisieren, fehlt es bislang jedoch an Technologien, die dafür geeignet sind, auch bereits vorhandene Klimaanlagen energetisch zu optimieren.In order to achieve the goal of ecological and efficient air conditioning, especially in warm and dry regions, there has so far been no technology that is suitable for energetically optimizing existing air conditioning systems.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die in ökologischer Weise eine Klimatisierung unterstützt oder in Kombination mit einer Verfahrenskombination wie dem DEC Vefahren komplett ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to provide a device and a method which supports air conditioning in an ecological manner or completely enables it in combination with a method combination such as the DEC method.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.This object is achieved with a device with the features of claim 1 and a method with the features of claim 15.

Entsprechend wird eine Vorrichtung zur gleichzeitigen biologischen Reinigung von Abwasser, insbesondere Abwasser mit biologische abbaubarer Belastung, und Bereitstellung von gekühlter Luft bereitgestellt, wobei die Vorrichtung mindestens folgendes umfasst:

• - ein GehäuseK mit eine Öffnung zur Luftzufuhr und einer Öffnung zur Luftabfuhr;
• - ein in dem GehäuseK angeordnetes Biofilmträger- und Evaporationsmedium (BEM);
• - mindestens ein an einer der Öffnungen zur Luftzufuhr und Luftabfuhr, insbesondere an der Öffnung zur Luftabfuhr, des GehäusesK vorgesehenen GebläseB zur Erzeugung eines Luftstromes durch das Gehäuse entlang des Biofilmträger- und Evaporationsmedium (BEM); und
• - mindestens eine oberhalb des Biofilmträger- und Evaporationsmediums (BEM) vorgesehene BerieselungsanlageS zum Aufbringen des Abwassers auf das Biofilmträger- und Evaporationsmedium (BEM).

Accordingly, a device is provided for the simultaneous biological purification of waste water, in particular waste water with a biodegradable load, and provision of cooled air, the device comprising at least the following:

• - a housing K with an opening for air supply and an opening for air discharge;
• - one in the housing K arranged biofilm carrier and evaporation medium ( BEM );
• - At least one of the openings for air supply and air discharge, in particular at the opening for air discharge, of the housing K provided blower B to generate an air flow through the housing along the biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ); and
• - at least one above the biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ) provided sprinkler system S for applying the waste water to the biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ).

Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung (und ein hybrides Verfahren) zur Bereitstellung kühler Luft sowie biologisch gereinigtem Wasser. Die biologische Wasserbehandlung benutzt eine Variante eines Tropfkörperverfahrens (Tricklingfilter) für die Reinigung des verunreinigten Abwassers (insbesondere Grauwasser) und dient gleichzeitig der Gebäudeklimatisierung durch Kühlung von Luft. Die Erfindung kombiniert Wasserreinigung und Luftkühlung durch Evaporation sinnvoll miteinander: sowohl Kühlung als auch biologisch gereinigtes Wasser werden in einem Verfahrensschritt bereitgestellt. Durch dieselbe Konstruktion, mit der die Abwasserbehandlung erfolgt, wird gleichzeitig die Nutzung der entstehenden Verdunstungskälte zur Klimatisierung ermöglicht und diese reagiert im Gegensatz zu herkömmlichen Konstruktionen nicht anfällig auf Staub, Schmutz und/oder hartes Wasser. Die vorliegende Vorrichtung kann also nicht nur mit Trink- oder Salzwasser, sondern vielmehr mit Abwasser betrieben, ohne dabei negative Auswirkungen auf den Produktluftstrom zu nehmen. Zudem wird das Produktwasser maßgeblich biologisch reinigen.The present invention thus relates to a device (and a hybrid method) for providing cool air and biologically purified water. The biological water treatment uses a variant of a trickling filter (trickling filter) for the purification of the contaminated wastewater (especially gray water) and at the same time serves to air-condition the building by cooling the air. The invention sensibly combines water purification and air cooling by evaporation: both cooling and biologically purified water are provided in one process step. The same construction with which the wastewater treatment is carried out also enables the evaporation cooling to be used for air conditioning and, unlike conventional constructions, does not react to dust, dirt and / or hard water. The present device can therefore be operated not only with drinking water or salt water, but rather with waste water without having any negative effects on the product air flow. In addition, the product water will purify biologically significantly.

Es handelt sich um ein Verfahren zur gleichzeitigen Bereitstellung von gekühlter Luft, z.B. für die Gebäudeklimatisierung, und biologisch aufbereitetem Wasser. Die integrierte Reinigung von verunreinigtem Wasser erfolgt durch eine Variation eines Tropfkörperverfahrens, wobei das Verfahren die biologische Umwandlung der Inhaltsstoffe durch einen Biofilm beinhaltet. Das Verfahren umfasst vorzugsweise die folgenden Schritte: Versprühen oder Verrieseln des zu behandlenden Abwassers mit Hilfe eine Sprühvorrichtung bzw. Auslassvorrichtung über einem mit (Biofilm-)Trägermaterial bepackten Verdampfer, im Verdampfer stattfindende (Ab-) Wasserbehandlung und anschließende Teilevaporation des Abwassers durch Luftzufuhr bzw. Zwangsbelüftung mit einem Gebläse (aus vorgekühlter oder Umgebungsluft). It is a process for the simultaneous provision of cooled air, eg for air conditioning in buildings, and biologically treated water. The integrated cleaning of contaminated water takes place through a variation of a trickling filter process, the process involving the biological conversion of the ingredients by means of a biofilm. The method preferably comprises the following steps: spraying or trickling the waste water to be treated with the aid of a spray device or outlet device over an evaporator packed with (biofilm) carrier material, (waste) water treatment taking place in the evaporator and subsequent part evaporation of the waste water by air supply or Forced ventilation with a fan (from pre-cooled or ambient air).

Als Betriebsmittel kann Trinkwasser bis hin zu Abwasser, bevorzugt Abwasser mit biologisch abbaubarer Belastung, verwendet werden, wobei Letzteres wie beschrieben aerob-biologisch aufbereitet wird. Das Grau- oder Abwasser kann aus dem Hausnetz oder auch aus industriellen Teilströmen abgegriffen und in einem unteren Behälter gesammelt werden, von wo aus der Schacht beschickt wird.Drinking water up to wastewater, preferably wastewater with a biodegradable load, can be used as the operating medium, the latter being aerobically treated as described. The gray or waste water can be tapped from the house network or from industrial sub-streams and collected in a lower tank, from where the shaft is fed.

Das Gebläse zur Zwangsbelüftung ist bevorzugt am Luftauslass des Schachtes angebracht und erzeugt einen Unterduck im Schacht. Dadurch wird verhindert, dass mit Abwasser kontaminierte Luft den Schacht vor Erreichen des Luftauslasses verlässt und die Umgebung olfaktorisch belästigt. Im oberen Teil wird die gekühlte Luft angezogen und kann verwendet werden, z. B. für die Kühlung der Kondensationsseite eines konventionellen Kom pressionskältekrei slaufes.The fan for forced ventilation is preferably attached to the air outlet of the shaft and creates an underpressure in the shaft. This prevents air contaminated with wastewater from leaving the shaft before reaching the air outlet and causing olfactory disturbances to the surroundings. In the upper part, the cooled air is drawn in and can be used, e.g. B. for the cooling of the condensation side of a conventional compression refrigeration circuit.

Es ist möglich, dass das durch den Schacht geführte Wasser in einem Aufnahmebehälter gesammelt und mit einer Pumpe im Kreis geführt wird. Verschiedene, in der Vorrichtung vorgesehene Ventile, wie z.B. ein gesteuertes Dreiwegeventil, dienen einer sequentiellen Anlagenfahrweise, um gezielt sauberes Wasser nach der Behandlung durch Vorklärung und biologische Behandlung anschließend im Speicher- und Nachklärbehälter anzusammeln. Der sich am Boden der Behälter aufkonzentrierende Bioschlamm wird über an die Kanalisation angeschlossene Ablaufventile periodisch aus dem System entfernt. Das biologisch gereinigte Abwasser wird aus einem Nachklärbehälter zur weiteren Verwendung, z. B. zur Bewässerung von Pflanzen, abgeführt.It is possible that the water led through the shaft is collected in a receptacle and circulated with a pump. Various valves provided in the device, e.g. a controlled three-way valve, serves a sequential system operation in order to specifically collect clean water after the treatment by pre-clarification and biological treatment in the storage and clarification tank. The biosludge concentrating on the bottom of the tanks is periodically removed from the system via drain valves connected to the sewage system. The biologically cleaned wastewater is from a clarifier for further use, e.g. B. for watering plants.

Die vorliegende Vorrichtung weist eine Vielzahl von Vorteilen auf. Die Vorrichtung ermöglicht eine Steigerung der Energieeffizienz sowie Anwendungsweite von Gebäudeklimatisierung durch Kombination von Verdunstungskühlung und Wasserreinigung, eine energieeffiziente Gebäudeklimatisierung ohne Trinkwasserverbrauch sowie eine biologische Abwasserreinigung. Die gelösten organischen Bestandteile im Wasser werden biologisch abgebaut und größtenteils in ungelöste, absetzbare Stoffe umgewandelt. Die Anlage ist mit einer herkömmlichen Vor- und Nachklärung sowie anderen Reinigungsverfahren, wie z. B. einer Desinfektion, erweiterbar. Es besteht keine Verstopfungsgefahr, da für Abwasser entworfene Biofilmträgermaterialien eingesetzt werden, womit auch der bekannten Verstopfungsgefahr von Verdunstungskühlanlagen durch Staub vorgebeugt wird. Die robuste, für Abwasserreinigung eingesetzte Tropfkörpertechnik ist ohnehin verfahrenstechnisch für Partikelmanagement entworfen und hat somit keinerlei Probleme mit Staub oder Verstopfungsgefahren wie etwa herkömmliche Verdunstungskühlanlagen. Das sich anlagernde Material wird einfach mit dem Überschussschlamm im Nachklärbecken aus dem System entfernt, ohne dabei die Funktion einzuschränken.The present device has a number of advantages. The device enables an increase in energy efficiency and the range of applications for building air conditioning by combining evaporative cooling and water purification, energy-efficient building air conditioning without drinking water consumption and biological wastewater treatment. The dissolved organic components in the water are biodegraded and largely converted into undissolved, removable substances. The plant is equipped with a conventional preliminary and final clarification as well as other cleaning processes such as B. a disinfection, expandable. There is no risk of clogging, since biofilm carrier materials designed for wastewater are used, which also prevents the known risk of clogging of evaporative cooling systems due to dust. The robust trickling filter technology used for wastewater treatment is already designed for particle management and therefore has no problems with dust or the risk of clogging, such as conventional evaporative cooling systems. The accumulated material is simply removed from the system with the excess sludge in the secondary clarifier without reducing the function.

Die Vorrichtung ermöglicht auch eine dezentrale Abwasserreinigung, die auch an Bestandsgebäuden nachgerüstet werden kann. Die Anlage stellt eine besonders flexibel einsetzbare dezentrale Abwasserreinigung dar, da keine Baugruben notwendig sind und die Anlage ohne größere Baumaßnahmen entlang einer bestehenden Hauswand installiert werden kann.The device also enables decentralized wastewater treatment, which can also be retrofitted to existing buildings. The system represents a particularly flexible decentralized wastewater treatment system, since no construction pits are necessary and the system can be installed along an existing house wall without major construction measures.

Das sich innerhalb des Gehäuseschachtes befindliche Biofilmträger- und Evaporationsmedium (BEM) wird mit dem Abwasser benetzt. DasBEM ist entlang eines mit dem Gebläse erzeugen Luftvolumenstroms angeordnet, welcher durch die Verdunstung des Evaporationsmediums gekühlt wird, während der Biofilm gleichzeitig biologisch abbaubare Stoffe innerhalb des Abwassers umsetzt.The biofilm carrier and evaporation medium located inside the housing shaft ( BEM ) is wetted with the waste water. The BEM is arranged along an air volume flow generated by the blower, which is cooled by the evaporation of the evaporation medium, while the biofilm simultaneously converts biodegradable substances within the waste water.

In einer Ausführungsform umfasst das Biofilmträger- und Evaporationsmedium (BEM) ein Kunststoffelement, insbesondere aus Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polyethylen, Polyurethan, PVDF oder andere geeignete Polymere.In one embodiment, the biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ) a plastic element, in particular made of polyvinyl chloride, polypropylene, polyethylene, polyurethane, PVDF or other suitable polymers.

Das Biofilmträger- und Evaporationsmedium (BEM) besteht insbesondere aus Kunststoffstreifen, die auf einem Gitterrahmen befestigt sind. DasBEM kann dabei aus in Längsrichtung im Schacht als dünne, weiche Folienstreifen auf einem Kunststoff- oder Edelstahl-Haltegitter eingespannt werden. In einer Ausführungsform sind die Kunststoffstreifen des Biofilmträger- und Evaporationsmediums (BEM) auf dem Gitterrahmen in sich überlappender Weise angeordnet.The biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ) consists in particular of plastic strips that are attached to a grid frame. The BEM can be clamped in the longitudinal direction in the shaft as thin, soft strips of film on a plastic or stainless steel retaining grid. In one embodiment, the plastic strips of the biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ) arranged on the lattice frame in an overlapping manner.

Diese Einspannvorrichtung ist innerhalb des Schachtes am oberen und am unteren Ende der Schachtkonstruktion befestigt und sorgt für die definierte Positionierung desBEM parallel zur Schachtlängsachse. This clamping device is fastened within the shaft at the upper and lower ends of the shaft construction and ensures the defined positioning of the BEM parallel to the longitudinal axis of the shaft.

Überlappung, Schaffung von Nischen o.Ä. ermöglichen im Vergleich zur direkt überströmten Oberfläche zum einen eine Erhöhung der für den Biofilmträgerbewuchs zur Verfügung stehenden Gesamtfläche im Schacht. Zum anderen erfolgt die Ausbildung ökologischer Nischen durch eine geringere Scherbelastung des Biofilms sowie verlangsamte Austrocknung durch Wasserhaltefähigkeit über Oberflächenspannung zwischen den Schichten. In diesen Nischen entwickeln sich andere Arten von für den Behandlungsprozess verantwortlichen Mikroorganismen als auf den Außenflächen, die somit zu einer größeren Artenvielfalt und somit zu einem stabileren Behandlungssystem führen. Auf denBEM lebende Mikroorganismen führen den biologischen Abbau der im Abwasser gelösten organischen Inhaltsstoffe und die Nitrifikation des Ammoniums durch. Die Mikroorganismen entnehmen aus dem über dasBEM rieselnden Abwasser die verwertbaren gelösten und fein dispersen Inhaltsstoffe und wandeln diese in Biomasse um, die laufend aus demBEM ausgespült und in einem nachgeschalteten Trennverfahren, z. B. einem Nachklärbecken, abgetrennt wird.Overlap, creation of niches or similar enable, on the one hand, an increase in the total area available for biofilm support vegetation in the shaft compared to the surface over which the flow flows. On the other hand, the formation of ecological niches takes place through a lower shear load on the biofilm and slower drying out due to water retention through surface tension between the layers. In these niches, other types of microorganisms responsible for the treatment process develop than on the outer surfaces, which therefore lead to a greater biodiversity and thus to a more stable treatment system. On the BEM living microorganisms carry out the biological degradation of the organic constituents dissolved in the wastewater and the nitrification of the ammonium. The microorganisms take from the above BEM trickling waste water the usable dissolved and finely dispersed ingredients and convert them into biomass that continuously from the BEM rinsed out and in a downstream separation process, e.g. B. a clarifier is separated.

Die BEM-Folienstreifen müssen eine leichte Welligkeit aufweisen, um eine in Maßen ungleichmäßige Überdeckung zu ermöglichen. Diese ist wichtig, um einen Stoffaustausch mit Abwasserbestandteilen und Sauerstoff sicherstellen zu können. Der Abstand zwischen den Halteleisten und die Konstruktion des gesamten Haltegestells ist so gewählt, dass sich im Schacht ein geringstmöglicher Luftströmungswiderstand ergibt. Das Haltegestell am unteren Ende des Schachts verfügt über eine technische Option, um die BEM-Folienstreifen leicht vorzuspannen, damit sie durch den Luftstrom nicht in Bewegung geraten und immer eine ungehinderte Durchströmung erlauben. Die BEM-Streifen sind dabei so dimensioniert, dass sie sowohl der Zugkraft der Einspannung als auch des Biofilmgewichts sowie der Beanspruchung durch den Luftstrom widerstehen können.The BEM film strips must have a slight ripple in order to enable a non-uniform overlap. This is important in order to ensure the exchange of substances with waste water components and oxygen. The distance between the holding strips and the construction of the entire holding frame is selected so that the lowest possible air flow resistance results in the shaft. The support frame at the lower end of the shaft has a technical option to slightly pretension the BEM film strips so that they do not get moved by the air flow and always allow unimpeded flow. The BEM strips are dimensioned so that they can withstand both the tensile force of the clamping and the biofilm weight as well as the stress caused by the air flow.

Die volumenbezogene Reinigungsleistung des BEM hängt von der Größe der Biofilmoberfläche ab. Das BEM sollte mindestens über eine spezifische Oberfläche von etwa 200 m²/m³ verfügen. Aufgrund der Biomassefixierung eignen sich die Kunststoffelemente unter anderem für die Eliminierung von schwerer abbaubaren Abwasserinhaltsstoffen, die nur von langsam wachsenden, spezialisierten Mikroorganismen abgebaut werden können.The volume-related cleaning performance of the BEM depends on the size of the biofilm surface. The BEM should have at least a specific surface area of approximately 200 m² / m³ . Due to the fixation of biomass, the plastic elements are suitable, among other things, for the elimination of difficult-to-decompose waste water constituents, which can only be broken down by slowly growing, specialized microorganisms.

In einer Ausführungsform weist das Gehäuse bzw. Gehäusematerial der Vorrichtung keine weiteren Öffnungen für Luftzufuhr auf. Dies ist wichtig, damit in dem Gehäuse ein Luftstrom ausgebildet werden kann. Auch sollte das Gehäusematerial lichtundurchlässig sein, da es sonst zur Algenbildung auf bzw. im Biofilmträger- und Evaporationsmedium (BEM) kommt. Die Öffnung am unteren Ende des Schachts sollte in Bezug auf einen möglichst druckverlustarmen Gebläsebetrieb optimiert werden. Im Winterbetrieb, während keine Kälteerzeugung, aber noch immer eine Wasserbehandlung gefordert ist, sollte sich diese Öffnung verringern lassen, während auch das Gebläse mit einer Minimalgeschwindigkeit läuft. Dadurch kann einem Wasserverlust durch Verdunstung wie auch möglichen Frostproblemen entgegengewirkt werden.In one embodiment, the housing or housing material of the device has no further openings for air supply. This is important so that an air flow can be formed in the housing. The housing material should also be opaque, otherwise it will form algae on or in the biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ) comes. The opening at the lower end of the shaft should be optimized so that the blower operation is as low in pressure loss as possible. In winter operation, while no cooling, but still water treatment is required, this opening should be reduced while the fan is also running at a minimum speed. This can counteract water loss due to evaporation as well as possible frost problems.

Die Abmaße des Gehäuses sind flexibel und richten sich nach der geometrischen Situation am Aufstellungsort. Da die Abwasserströme eines Gebäudes meist im Erdgeschoss / Keller vereinigt und Klimaanlagen meist auf dem Dach aufgestellt werden, bietet es sich an, das System über die gesamte Gebäudehöhe zu erstellen. Je nach Anforderungen an die Wasserbehandlung (die Gesamtoberfläche des Biofilmträgermaterials hängt von der zu behandelnden Schmutzfracht ab) kann die Schachtkonstruktion vollständig oder auch nur teilweise mitBEM gefüllt hergestellt werden. Die Gesamtlänge des Schachtes ist beliebig, muss aber in Anbetracht des steigenden Strömungswiderstandes, gegen den das Gebläse arbeiten muss, optimiert werden.The dimensions of the housing are flexible and depend on the geometric situation at the installation site. Since the waste water flows of a building are usually combined on the ground floor / basement and air conditioning systems are usually installed on the roof, it makes sense to create the system over the entire height of the building. Depending on the requirements of the water treatment (the total surface of the biofilm carrier material depends on the dirt load to be treated), the shaft construction can be fully or only partially BEM be filled. The total length of the shaft is arbitrary, but must be optimized in view of the increasing flow resistance against which the blower has to work.

Das Gebläse zieht die sich im Schacht durch Verdampfung isenthalp gekühlte Luft an der oberen Öffnung ab. Die gekühlte Luft kann zur Kühlung der Kondensationsseite eines Kompressionskältekreislaufes verwendet werden oder über einen Wärmetauscher einen Sekundärkreislauf kühlen. Die Gebläse- bzw. Lüftergeschwindigkeit wird durch eine variable Drehzahl durch eine geeignete Mess- und Regelungstechnik eingestellt. So befinden sich am Luftein- und -auslass Luftfeuchtigkeits- und Temperatursensoren. Abhängig von der erzielten Feuchtigkeitssättigung sowie der Auslasstemperatur wird der Luftvolumenstrom des Gebläses gesteuert. So wird bei einer sehr hohen Temperatur der in das Gehäuse eintretenden Umgebungsluft das Gebläse auf einen höheren Luftvolumenstrom eingestellt. Ist hingegen die Umgebungslufttemperatur niedrig und es besteht kein Kühlungsbedarf, dann schaltet das Gebläse auf Mindestdrehzahl, mit der noch eine ausreichende Durchlüftung für den Reinigungseffekt gewährleistet ist. Das Gerät kann in mehreren Betriebsweisen benutzt werden. Als eine Stellgröße bietet sich der vorhandene Kühlbedarf an. In der einfachsten Ausführung ist das Gebläse zeitgleich der Ventilator eines bereits vorhandenen Rückkühlers zur Gebäudeklimatisierung. Immer wenn dieser läuft, wird der Schacht zwangsbelüftet, und die den Schacht und den Rückkühler durchströmende Luft wird gekühlt und dieses führt so zu einer verringerten Stromaufnahme des Kompressors des Rückkühlers. Ein variables Gebläse könnte alternativ immer den Luftvolumenstrom fördern, der notwendig ist, um die Luft maximal isenthalp zu kühlen. Eine Limitierung der Gebläseleistung könnte durch die benötigte oder vorhandene Abwassermenge gegeben sein. Weitere Betriebsarten, wie Dauerbetrieb, Lebenshaltungsbetrieb der Mikroorganismen, o.Ä. sind einfach realisierbar.The fan extracts the air that is cooled in the shaft by evaporation isenthalpically at the upper opening. The cooled air can be used to cool the condensation side of a compression refrigeration circuit or cool a secondary circuit via a heat exchanger. The blower or fan speed is set by a variable speed using a suitable measurement and control technology. So there are humidity and temperature sensors at the air inlet and outlet. The air volume flow of the blower is controlled depending on the moisture saturation achieved and the outlet temperature. The fan is set to a higher air volume flow at a very high temperature of the ambient air entering the housing. If, on the other hand, the ambient air temperature is low and there is no need for cooling, then the blower switches to the minimum speed, which still ensures adequate ventilation for the cleaning effect. The device can be used in several modes. The existing cooling requirement is a suitable control variable. In the simplest version, the fan is at the same time the fan of an existing recooler for air conditioning in the building. Whenever this is running, the shaft is forced-ventilated, and the shaft and the recooler Air flowing through it is cooled and this leads to a reduced power consumption of the compressor of the recooler. Alternatively, a variable blower could always promote the air volume flow that is necessary to cool the air to the maximum isenthalpic. The blower output could be limited by the amount of waste water required or available. Other modes of operation, such as continuous operation, living operation of the microorganisms, etc. are easy to implement.

Die Leistung des GebläsesB ist bevorzugt an Temperatur und Luftfeuchtigkeit an den Öffnungen zur Luftzufuhr und Luftabfuhr einstellbar. Das Gebläse beinhaltet einen elektrischen Antrieb, welcher nach Frequenz einstellbar ist. Die Frequenz wird automatisch auf Basis der oben beschriebenen Parameter eingestellt. Die Messtechnik sind die Sensoren, und die Steuerung erfolgt über die Frequenz des Gebläsemotors. Darüber werden die Abhängigkeiten der Regelparameter Volumenstrom / Luftfeuchte / Auslasstemperatur geregelt..The performance of the blower B is preferably adjustable in temperature and humidity at the openings for air supply and air discharge. The blower contains an electric drive, which can be adjusted according to frequency. The frequency is automatically set based on the parameters described above. The measuring technology is the sensors, and the control is based on the frequency of the blower motor. The dependencies of the control parameters volume flow / air humidity / outlet temperature are regulated via this.

Luftfeuchtigkeitsgeregelte Lüfterfahrweise: In diesem Fall ist ein Temperatur - Luftfeuchtigkeitssensor an der Einströmöffnung und ein weiterer an der Auströmöffnung vorgesehen. Damit wird die Überströmung des Biofilmträgers dahingehend optimiert, dass sich eine maximale Feuchte der Luft einstellt. Die Regelung muss aber auch noch einen zweiten Parameter haben, der mit in die Drehzahlregelung hineinspielt: den gewünschten Luftvolumenstrom. Denn wenn viel Luft gebraucht wird, um eine Klimaanlage zu kühlen, sollte die Regelung so einstellbar sein, dass sie auf die „möglichst große Menge mit möglichst großer Luftfeuchtigkeit“ optimiert. Fall A: kleiner Luftvolumenstrom gefordert - Lüfter läuft langsam, damit Luftfeuchte größer 95% erreicht wird. Fall B: großer Luftbedarf gefordert - Lüfter läuft so schnell wie möglich, um immer noch mindestens z. B. 75% Feuchte und damit für den großen Luftvolumenstrom die größtmögliche Kühlung zu erreichen.Humidity-controlled fan operation: In this case, a temperature / humidity sensor is provided at the inflow opening and another at the outflow opening. This optimizes the overflow of the biofilm carrier in such a way that the air is at a maximum humidity. However, the control must also have a second parameter that plays a role in the speed control: the desired air volume flow. Because if a lot of air is needed to cool an air conditioning system, the control should be adjustable so that it optimizes for the "largest possible amount with the greatest possible humidity". Case A: Small air volume flow required - fan runs slowly so that air humidity greater than 95% is reached. Case B: large air requirement required - fan runs as fast as possible to still at least z. B. 75% humidity and thus to achieve the greatest possible cooling for the large air volume flow.

Die Gebläse- bzw. Lüftergeschwindigkeit kann durch eine automatische Fahrweise und einer geeigneten Mess-und Regelungstechnik optimiert werden. So befinden sich an der Luftzufuhr Öffnung Feuchtigkeits-&Temperatursensoren für die Umgebungsluft, die in einem direkten Kontakt mit der Produktluft stehen. Durch diese wird die Frequenz und somit den Luftvolumenstrom des Gebläses gesteuert. So wird bei einer sehr hohen Umgebungstemperatur und/oder niedrige Feuchtigkeit der in das Gehäuse eintretenden Umgebungsluft das Gebläse auf einen höheren Luftvolumenstrom eingestellt. Ist hingegen die Umgebungslufttemperatur niedrig und es besteht kein Kühlungsbedarf, dann schaltet das Gebläse auf Mindestdrehzahl um, aber so dass noch Ablaufwasserqualität durch Reinigung gewährleistet ist.The blower or fan speed can be optimized by an automatic driving style and a suitable measurement and control technology. So there are moisture and temperature sensors for the ambient air at the air supply opening, which are in direct contact with the product air. This controls the frequency and therefore the air volume flow of the fan. Thus, at a very high ambient temperature and / or low humidity of the ambient air entering the housing, the fan is set to a higher air volume flow. If, on the other hand, the ambient air temperature is low and there is no need for cooling, then the blower switches to the minimum speed, but so that drain water quality is still guaranteed by cleaning.

Die vorliegende Vorrichtung ist so zu dimensionieren, dass im Auslegungspunkt die austretende Luft auf mindestens 90% rel. Luftfeuchtigkeit befeuchtet wird. Der Auslegungspunkt ist der Zeitpunkt des höchsten Kälteleistungsbedarfs (in kW), z.B. der wärmste Tag, Tag mit höchster Sonneneinstrahlung oder Tag mit höchsten internen Lasten, oder der Zeitpunkt des höchsten geklärten Abwasserbedarfs. Desto länger der Schacht, desto größer kann die geförderte Luftmenge (sprich die bereitgestellte Kühlleistung) sein. Die maximale Größe des Schachtes richtet sich nach dem maximalen Luftvolumenstrom (Gebläsegröße) und nach dem Kälteleistungsbedarf. Die Kälteleistung wird durch die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Schacht begrenzt. Es ist sicherzustellen, dass der Luftstrom nicht zu Ablösungen des Biofilmträgers führt.The present device is to be dimensioned such that the escaping air at the design point is at least 90% rel. Humidity is humidified. The design point is the time of the highest cooling capacity requirement (in kW), e.g. the warmest day, the day with the highest sunshine or the day with the highest internal loads, or the time of the highest clarified wastewater demand. The longer the shaft, the greater the amount of air delivered (i.e. the cooling capacity provided). The maximum size of the shaft depends on the maximum air volume flow (blower size) and the cooling capacity requirement. The cooling capacity is limited by the flow velocity of the air in the shaft. It must be ensured that the air flow does not lead to detachment of the biofilm carrier.

Die Kälteleistung definiert sich wie folgt: Kälteleistung = Luftvolumenstrom * Dichte * Wärmekapazität der Luft * maximale Temperaturdifferenz im Auslegungszeitpunkt zwischen Lufteintritt (Umgebungsluft) und auf 90% befeuchtete SchachtluftThe cooling capacity is defined as follows: Cooling capacity = air volume flow * density * heat capacity of the air * maximum temperature difference at the time of design between air inlet (ambient air) and shaft air humidified to 90%

Die Länge bzw. die Höhe der Gehäusevorrichtung hängt davon ab, wie stark die biologische Reinigung des Abwassers ausfallen soll bzw. wieviel Abwasser verdunstet werden soll. Beides hängt zusätzlich von vielen weiteren Parametern ab, wie Temperaturen, Abwasserinhaltsstoffen, Frachtverlauf (Schwankungen), Luftvolumenstrom. Je länger dieser Teil ist, desto höher muss bei einer vertikalen Anlage auch das Abwasser befördert und auf demBEM verrieselt werden und somit mehr Energie in Anspruch genommen werden. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, innerhalb des Schachtes die Höhe desBEM möglichst gering zu halten, aber gleichzeitig die notwendige Oberfläche für den Biofilm zur Verfügung zu stellen sowie das Verstopfen und unnötigen Druckverlust zu vermeiden. Das sind die maßgebenden Parameter für die Auslegung. Wenn es die verfügbare Standfläche in einem urbanen Kontext nicht zulässt, oder weil eine Kombination mit der Funktion eines Luftschachts möglich ist, kann auch höher gebaut werden.The length or the height of the housing device depends on how strong the biological treatment of the wastewater should be or how much wastewater should be evaporated. Both also depend on many other parameters, such as temperatures, wastewater constituents, cargo flow (fluctuations), air volume flow. The longer this part is, the higher the wastewater must be transported and on a vertical system BEM are trickled and thus more energy is used. For this reason, it is desirable to adjust the height of the BEM to be kept as low as possible, but at the same time to provide the necessary surface for the biofilm and to avoid clogging and unnecessary pressure loss. These are the decisive parameters for the design. If the available stand space in an urban context does not allow it, or because a combination with the function of an air shaft is possible, it can also be built higher.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung umfasst die Berieselungsanlage mehrere Sprühdüsen, die eine feine Verteilung des Abwassers über das Biofilmträger- und Evaporationsmedium (BEM) ermöglichen.In a further embodiment of the present device, the sprinkler system comprises a plurality of spray nozzles which distribute the waste water finely via the biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ) enable.

In einer anderen Ausführungsform umfasst die vorliegende Vorrichtung mindestens einen Aufnahmebehälter für das ungereinigte Abwasser und das durch über das Biofilmträger- und Evaporationsmedium (BEM) rieselnde Abwasser. Der Aufnahmebehälter weist einen Anschluss für das zu reinigende Abwasser auf. Die Zufuhr des zu reinigenden Abwassers wird durch mindestens ein Ventil gesteuert. Der Aufnahmebehälter dient ebenfalls der Aufnahme des durch dasBEM rieselnden (jetzt teilweise biologisch gereinigte) Abwassers. Bioschlamm sammelt sich am Boden des Behälters an und wird aus dem Behälter abgeführt. Die Abfuhr des Bioschlamms aus dem Aufnahmebehälter wird durch ein weiteres Ventil gesteuert. In another embodiment, the present device comprises at least one receptacle for the unpurified wastewater and through the biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ) trickling sewage. The receptacle has a connection for the waste water to be cleaned. The supply of the wastewater to be cleaned is controlled by at least one valve. The receptacle also serves to hold the through BEM trickling (now partially biologically cleaned) wastewater. Bio sludge accumulates at the bottom of the container and is removed from the container. The removal of the organic sludge from the receptacle is controlled by another valve.

In einer weiteren Variante der vorliegenden Vorrichtung ist mindestens eine Pumpe zum Führen des Abwassers, insbesondere aus dem Aufnahmebehälter, über mindestens eine Druckleitung zu der mindestens einen Berieselungsanlage vorgesehen.In a further variant of the present device, at least one pump for guiding the waste water, in particular from the receptacle, is provided via at least one pressure line to the at least one sprinkler system.

Bevorzugt umfasst die vorliegende Vorrichtung Ventile zur sequentiellen Fahrweise der Vorrichtung. So sind an der Druckleitung mindestens zwei Ventile vorgesehen, wobei ein Ventil am unteren Ende der Druckleitung nahe der Pumpe am Aufnahmebehälter und ein Ventil am oberen Ende der Druckleitung nahe der Berieselungsanlage zur Steuerung des Grauwasserstroms aus dem Aufnahmebehälter zur Berieselungsanlage oder zum Nachklärbehälter angeordnet sind. Letzteres Ventil ist bevorzugt als Dreiwegeventil ausgebildet.The present device preferably comprises valves for sequential driving of the device. At least two valves are provided on the pressure line, with a valve at the lower end of the pressure line near the pump on the receptacle and a valve at the upper end of the pressure line near the sprinkler system for controlling the gray water flow from the receptacle to the sprinkler system or to the secondary clarifier. The latter valve is preferably designed as a three-way valve.

Die vorliegende Vorrichtung kann auch mindestens einen Nachklärbehälter zur Aufnahme von gereinigtem Abwasser aufweisen. Im Nachklärbehälter setzt sich weiterer Bioschlamm ab und das gereinigte Abwasser wird abgetrennt. Das biologisch gereinigte Abwasser wird aus dem Nachklärbehälter zur weiteren Verwendung z.B. zur Bewässerung von Pflanzen abgeführt. Der sich im Nachklärbehälter absetzende Schlamm wird aus dem Nachklärbehälter über eine Leitung mit mindestens einem weiteren Ventil z.B. in die Kanalisation abgeführt.The present device can also have at least one secondary clarifier for receiving cleaned waste water. Further organic sludge settles in the clarifier and the cleaned wastewater is separated. The biologically cleaned waste water is removed from the secondary clarifier for further use e.g. dissipated for watering plants. The sludge which settles in the secondary clarifier is discharged from the secondary clarifier via a line with at least one further valve e.g. drained into the sewage system.

In einer weiteren bevorzugten Variante der vorliegenden Vorrichtung wird die Funktion des Biofilmträger- und Evaporationsmediums (BEM) mit mindestens einem Wärmeübertragungssystem kombiniert.BEM und Wärmeübertragungssystem können zusammen in einem Gehäuse oder getrennt in jeweils einem eigenen Gehäuse vorgesehen sein.In a further preferred variant of the present device, the function of the biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ) combined with at least one heat transfer system. BEM and the heat transfer system can be provided together in a housing or separately in a separate housing.

Die Kombination ermöglicht die Versorgung eines sekundären Kühlkreises. Eine Möglichkeit ist die Nutzung eines Luft-Luft-Wärmeübertragers um die Zuluft in ein Gebäude durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zu kühlen oder in ein DEC (Dessicative and Evaporative Cooling)-Vollklimasystem einzubetten.The combination enables the supply of a secondary cooling circuit. One possibility is the use of an air-air heat exchanger to cool the supply air into a building using the device according to the invention or to embed it in a DEC (Dessicative and Evaporative Cooling) full air-conditioning system.

Es ist bevorzugt, wenn das mindestens eine Wärmeübertragungssystem aus Wärmeaustauschmatten, insbesondere aus Kapillarohrmatten besteht. Kapillarrohrmatten bestehen typischerweise aus Kunststoff aus mindestens einem Verteilerrohr, einem Sammelrohr und dazwischen verlaufenden flexiblen Kapillarrohren. Durch die Kapillarrohre wird eine Kühlflüssigkeit bzw. Kühlmittel zum Beispiel aus einer Wärmetauschanlage geführt. Das Kühlmittel kann der Abkühlung einer weiteren Flüssigkeit in der Wärmeaustauschanlage dienen. Entsprechend ist das mindestens eine Wärmeübertragungssystem bevorzugt mit einer Wärmetauschanlage, insbesondere einem Kühlmittelkreislauf gekoppelt. Die adiabatisch abgekühlte Luft strömt an den Kapillarrohren vorbei und kühlt dabei die im Inneren der Kapillarrohen geführte Kühlflüssigkeit ab.It is preferred if the at least one heat transfer system consists of heat exchange mats, in particular capillary tube mats. Capillary tube mats typically consist of plastic from at least one distributor tube, a collecting tube and flexible capillary tubes running between them. A coolant or coolant is led through the capillary tubes, for example from a heat exchange system. The coolant can be used to cool another liquid in the heat exchange system. Accordingly, the at least one heat transfer system is preferably coupled to a heat exchange system, in particular a coolant circuit. The adiabatically cooled air flows past the capillary tubes and cools down the cooling liquid that is carried inside the capillary tubes.

Eine einfache Kombination aus Wärmeüberträger, der über ausreichende Korrosionsbeständigkeit verfügt, und Wasserbehandlung lässt sich durch den gemeinsamen Einbau von Kapillarrohrmatten und Biofilmträgerstreifen realisieren, wodurch ein zu kühlender, geschlossener Fluidstrom an in dem sich durch Verdunstung abkühlenden BEM-Bereich gekühlt werden kann.A simple combination of heat exchanger, which has sufficient corrosion resistance, and water treatment can be realized by the joint installation of capillary tube mats and biofilm carrier strips, whereby a closed fluid flow to be cooled can be cooled in the BEM area, which is cooled by evaporation.

Durch die Kapillarrohre wird eine Kühlflüssigkeit bzw. Kühlmittel zum Beispiel aus einer Wärmetauschanlage geführt. Das Kühlmittel kann zur Kühlung eines weiteren Kreislaufs über einen Wärmetauscher genutzt werden. Kapillarrohrmatten sind dabei nur ein spezieller Typ von Wärmeaustauschern. Es können auch andere Wärmeaustauscher verwendet werden. Wichtig ist, dass die verwendeten Wärmeaustauscher eine hohe Beständigkeit gegenüber dem Abwasser (Korrosion, Abrasion etc.) sowie eine hohe Oberfläche zur Wasserreinigung und -verdunstung aufweisen.A coolant or coolant is led through the capillary tubes, for example from a heat exchange system. The coolant can be used to cool another circuit via a heat exchanger. Capillary tube mats are just a special type of heat exchanger. Other heat exchangers can also be used. It is important that the heat exchangers used have a high resistance to wastewater (corrosion, abrasion, etc.) and a high surface area for water purification and evaporation.

Kapillarrohrmatten sind dabei nur ein spezieller Typ von Wärmeaustauschern. Es können auch andere Wärmeaustauscher verwendet werden, Wichtig ist, dass die verwendeten Wärmeaustauscher eine hohe Beständigkeit gegenüber dem Abwasser sowie eine hohe Oberfläche für Wasserreinigung und Verdunstungseigenschaften aufweisen.Capillary tube mats are just a special type of heat exchanger. Other heat exchangers can also be used. It is important that the heat exchangers used have a high resistance to wastewater and a high surface for water purification and evaporation properties.

Die vorliegende Vorrichtung ermöglicht die Durchführung eines Verfahrens zur gleichzeitigen biologischen Reinigung von Abwasser, insbesondere Abwasser mit biologisch abbaubarer Belastung, und Bereitstellung von gekühlter Luft unter Verwendung einer (oben beschriebenen) umfassend die Schritte:

• - Durchführen eines Luftstromes durch das GehäuseK von einer Luftzufuhröffnung durch entlang des im GehäuseK vorgesehenen Biofilmträger- und Evaporationsmediums (BEM) zur oberen Luftabfuhröffnung und Einstellen des Luftstromes unter Verwendung des GebläsesB;
• - Zuführen von Abwasser, insbesondere von Abwasser mit biologisch abbaubarer Belastung Grauwasser, in die BerieselungsanlageS,
• - Aufbringen des Abwassers auf das Biofilmträger- und Evaporationsmedium (BEM) durch die BerieselungsanlageS; wobei das Abwasser entlang des Biofilmträger- und Evaporationsmediums (BEM) im Gegenstrom zum durch das Gehäuse geführten Luftstrom geführt wird und dabei zumindest teilweise den Luftstrom kühlt; und
• - Auffangen oder Abführen des entlang des Biofilmträger- und Evaporationsmediums (BEM) geführten Abwassers.

The present device makes it possible to carry out a method for the simultaneous biological purification of waste water, in particular waste water with a biodegradable load, and to provide cooled air using a (described above) comprising the steps:

• - Carrying an air flow through the housing K from an air supply opening through along in the housing K provided biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ) to the upper air discharge opening and adjusting the air flow using the blower B ;
• - Feeding of wastewater, in particular wastewater with a biodegradable load of gray water, into the sprinkler system S .
• - application of the waste water to the biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ) through the sprinkler system S ; the waste water along the biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ) is conducted in counterflow to the airflow led through the housing and at least partially cools the airflow; and
• - Collection or discharge of the along the biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ) led sewage.

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:

• - Durchführen eines Luftstromes durch das GehäuseK von einer Luftzufuhröffnung durch entlang des im GehäuseK vorgesehenen Biofilmträger- und Evaporationsmediums (BEM) zur oberen Luftabfuhröffnung und Einstellen des Luftstromes unter Verwendung des GebläsesB;
• - Zuführen von Abwasser, insbesondere von Abwasser mit biologisch abbaubarer Belastung Grauwasser, in die BerieselungsanlageS,
• - Aufbringen des Abwassers auf das Biofilmträger- und Evaporationsmedium (BEM) durch die BerieselungsanlageS; wobei das Abwasser entlang des Biofilmträger- und Evaporationsmediums (BEM) im Gegenstrom zum durch das Gehäuse geführten Luftstrom geführt wird und dabei zumindest teilweise den Luftstrom kühlt; und
• - Auffangen oder Abführen des entlang des Biofilmträger- und Evaporationsmediums (BEM) geführten Abwassers.

In one embodiment, the method comprises the steps:

• - Passing an air flow through the housing K from an air supply opening through along in the housing K provided biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ) to the upper air discharge opening and adjusting the air flow using the blower B ;
• - Feeding of wastewater, in particular wastewater with a biodegradable load of gray water, into the sprinkler system S .
• - application of the waste water to the biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ) through the sprinkler system S ; the wastewater along the biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ) is conducted in counterflow to the airflow led through the housing and at least partially cools the airflow; and
• - Collection or discharge of the along the biofilm carrier and evaporation medium ( BEM ) led sewage.

In einer Variante des vorliegenden Verfahrens wird der das Gehäuse verlassende gekühlte Luftstrom zur Kühlung der Kondensationsseite eines Kompressionskältekreislaufes oder nach Durchleiten durch einen Luftfilter zur Entfernung von geruchsbelästigenden Gasen direkt zur Abkühlung von Räumen verwendet.In a variant of the present method, the cooled air stream leaving the housing is used to cool the condensation side of a compression refrigeration cycle or, after passing through an air filter, to remove odor-causing gases directly for cooling rooms.

In einer weiteren Variante des vorliegenden Verfahrens wird durch das mindestens eine Wärmeübertragungssystem ein Kühlmittel einer Wärmetauschanlage geführt wird, wobei das Kühlmittel in dem Wärmeübertragungssystem durch den durch das Gehäuse geführten Luftstrom abgekühlt wird.In a further variant of the present method, a coolant of a heat exchange system is passed through the at least one heat transfer system, the coolant in the heat transfer system being cooled by the air flow guided through the housing.

In einer bevorzugten Variante1 des vorliegenden Verfahrens wird der das Gehäuse verlassende gekühlte Luftstrom zur Kühlung der Kondensationsseite eines Kompressionskältekreislaufes, nach Kreuzstrom-Durchleiten durch einen Luft-Luft - Wärmeübertrager, zur Entfernung von geruchsbelästigenden Gasen oder durch einen Luftfilter direkt zur Abkühlung von Räumen verwendet.In a preferred variant 1 In the present method, the cooled air flow leaving the housing is used to cool the condensation side of a compression refrigeration circuit, after passing it through a cross-flow through an air-air heat exchanger, to remove odor-causing gases or through an air filter directly to cool rooms.

In einer weiteren bevorzugten Variante2 des vorliegenden Verfahrens wird durch ein Wärmeübertragungssystem / Wärmeaustauschsystem ein Kühlmittel einer Wärmetauschanlage geführt, wobei das Kühlmittel in dem Wärmeübertragungssystem durch den durch das Gehäuse geführten Luftstrom abgekühlt wird.In a further preferred variant 2 In the present method, a coolant of a heat exchange system is passed through a heat transfer system / heat exchange system, the coolant in the heat transfer system being cooled by the air flow passed through the housing.

Als eine noch weitere bevorzugte Variante3 wird als Zuluft für den BEM-Schacht eine trockenere und eventuell bereits vorgekühlte Zuluft (z. B. die Abluft eines Gebäudes) eingesetzt. Durch den zusätzlich gesenkten Feuchtigkeitsanteil bzw. Vorkühlung können durch diese Variante noch deutlich niedrigere Lufttemperaturen im Schacht erreicht und dadurch vollständige Gebäudekühllasten abgeführt werden.As yet another preferred variant 3 if the supply air for the BEM shaft is a drier and possibly pre-cooled supply air (e.g. the exhaust air from a building). Due to the additionally reduced moisture content or pre-cooling, significantly lower air temperatures in the shaft can be achieved with this variant and complete building cooling loads can be dissipated.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:

• 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
• 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
• 3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
• 4 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

The invention is explained in more detail below using examples with reference to the figures. Show it:

• 1 a first embodiment of the device according to the invention;
• 2 a second embodiment of the device according to the invention;
• 3 a third embodiment of the device according to the invention; and
• 4 a fourth embodiment of the device according to the invention.

1 zeigt eine Basisausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Es sind die grundlegenden Komponenten (GehäuseK, BerieselungsanlageS, Biofilmträger- und EvaporationsmediumBEM, GebläseB) vorhanden, um Kühlung von Luft und gleichzeitig in derselben Konstruktion eine aerob-biologische Wasserreinigung zu bewirken. Die Anlage kann mit Abwasser betrieben werden. 1 shows a basic version of the device according to the invention. They are the basic components (housing K , Sprinkler system S , Biofilm carrier and evaporation medium BEM , Blower B ) are available to effect cooling of air and at the same time an aerobic biological water purification in the same construction. The plant can be operated with waste water.

2 zeigt eine zweite Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorrichtung dient der gleichzeitigen Bereitstellung von gekühlter Luft (z. B. für die Unterstützung der Gebäudeklimatisierung) und biologisch und physikalisch aufbereitetem Wasser. Die integrierte Reinigung von verunreinigtem Wasser erfolgt durch ein Tropfkörperverfahren in einem GehäuseK, wobei die Inhaltsstoffe des Abwassers durch die Mikroorganismen des auf dem Biofilmträger- und EvaporationsmediumBEM gebildeten Biofilm abgebaut werden. Hierzu wird das AbwasserA zunächst in den AufnahmebehälterT1 eingeführt, von dort über die Druckleitung mit der PumpeP1 zur SprühvorrichtungS gepumpt und über das Biofilmträger- und EvaporationsmediumBEM versprüht. Die Sauerstoffversorgung der Mikroorganismen wird durch den durch das GebläseB im GehäuseK erzeugten Luftstrom gewährleistet, wobei eine Teilevaporation des Abwassers durch Luftzufuhr (aus vorgekühlter oder Umgebungsluft) erfolgt. Als Betriebsmittel (A) kann Trinkwasser bis hin zu Abwasser verwendet werden, wobei Letzteres wie beschrieben aerob-biologisch aufbereitet wird. Im Falle von AbwasserA aus dem Hausnetz erfolgt der Zulauf aus dem unteren BehälterT1. 2 shows a second embodiment of the device according to the invention. The device is used for the simultaneous provision of cooled air (e.g. for supporting the building air conditioning) and biologically and physically treated water. The integrated cleaning of contaminated water is carried out by a trickling filter process in a housing K , The ingredients of the wastewater through the microorganisms of the on the biofilm carrier and evaporation medium BEM formed biofilm are degraded. This is the wastewater A first in the receptacle T1 introduced, from there via the pressure line to the pump P1 to the spraying device S pumped and over the biofilm carrier and evaporation medium BEM sprayed. The oxygen supply to the microorganisms is provided by the blower B in the housing K generated air flow guaranteed, with a partial vapourization of the wastewater by air supply (from pre-cooled or ambient air). As equipment ( A ) drinking water up to waste water can be used, the latter being aerobically treated as described. In the case of waste water A The supply from the lower tank is from the house network T1 ,

Die Schachtkonstruktion des GehäusesK ist so angebracht, dass durch einen Unterdruck ein Luftzug entsteht, ohne dass Luft aus dem Verdampfer- bzw. Biofilmträger- und EvaporationsmediumteilBEM aus dem Schacht oder der Öffnung im unteren Teil des GehäusesK austritt. Im oberen Teil wird die isenthalp gekühlte LuftD abgezogen und kann verwendet werden, z. B. für die Kühlung der Kondensationsseite eines Kompressionskältekreislaufes eines Rückkühlers (siehe Tabelle 1 der möglichen Energieeinsparungen) oder um mit einem Kreuzstrom-Wärme-Überträger die Gebäude-Zuluft vorzukohlen. Im unteren Teil der Anlage wird das durch das Biofilmträger- und EvaporationsmediumBEM durchrieselnde Wasser im AufnahmebehälterT1 gesammelt und mit der PumpeP1 in den Kreis wieder eingeführt.The shaft construction of the housing K is attached in such a way that a draft is created by a vacuum, without air from the evaporator or biofilm carrier and evaporation medium part BEM from the shaft or the opening in the lower part of the housing K exit. The isenthalpically cooled air is in the upper part D subtracted and can be used e.g. B. for cooling the condensation side of a compression cooling circuit of a recooler (see table 1 of possible energy savings) or to pre-carbonate the building supply air with a cross-flow heat exchanger. In the lower part of the system, this is due to the biofilm carrier and evaporation medium BEM trickling water in the receptacle T1 collected and with the pump P1 reintroduced into the circle.

Die Ventile (V1,V2,V3,V4,V5) in der2 dienen einer sequentiellen Anlagenfahrweise, um gezielt sauberes Wasser nach der Behandlung im NachklärbehälterT2 durch Vor- und Nachklärung anzusammeln und auf konzentrierten SchlammR aus dem System, z. B. in die Kanalisation, zu entfernen.The valves ( V1 . V2 . V3 . V4 . V5 ) in the 2 serve a sequential plant procedure to selectively clean water after the treatment in the secondary clarifier T2 by pre- and post-clarification and on concentrated sludge R from the system, e.g. B. in the sewer to remove.

In3 ist eine Erweiterung der Vorrichtung der2 gezeigt. Hier ist parallel zum Biofilmträger- und EvaporationsmediumBEM ein WärmeübertragungssystemN, z. B. in Form einer Kapillarrohrmatte, vorgesehen. Das WärmeübertragungssystemN dient ebenfalls als Oberfläche für die abbauaktive Biomasse, und gleichzeitig wird eine durch das SystemN fließende Flüssigkeit abgekühlt. Es werden somit Synergieeffekte genutzt. Das WärmeübertragungssystemN kannBEM überflüssig machen, wennN zusätzlich die Eigenschaften vonBEM beinhaltet, also die des Biofilmträger- und Evaporationsmediums.In 3 is an extension of the device of the 2 shown. Here is parallel to the biofilm carrier and evaporation medium BEM a heat transfer system N , e.g. B. in the form of a capillary tube mat. The heat transfer system N also serves as a surface for the degradable biomass, and at the same time one is created by the system N flowing liquid cooled. Synergy effects are thus used. The heat transfer system N can BEM make redundant if N in addition the properties of BEM contains, i.e. that of the biofilm carrier and evaporation medium.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren rieselt das zu behandelnde Wasser schwallweise über möglichst große Oberflächen, auf denen die Reinigung des verschmutzten Wassers stattfindet. Durch die große Oberfläche verdunsten gleichzeitig größere Mengen Wasser, wodurch gerade bei heißer, trockener Außenluft eine deutliche isenthalpe Luftabkühlung eintritt. Durch Nutzung von KapillarrohrmattenN als Biofilmträger, durch die ein Kühlmedium mit der PumpeP2 gefördert wird, kann der Wasserreinigungsprozess zur WärmeabfuhrH bei der Gebäudekühlung genutzt werden.In the method according to the invention, the water to be treated trickles over large surfaces on which the dirty water is cleaned. Due to the large surface, large amounts of water evaporate, which results in significant isenthalpic air cooling, especially in hot, dry outside air. By using capillary tube mats N as a biofilm carrier through which a cooling medium with the pump P2 is promoted, the water purification process for heat dissipation H can be used for cooling buildings.

Der Verfahrensteil der isenthalpen Kühlung mit Gebäudeklimatisierung nutzt die bei der Verrieselung des Abwassers entstehende Verdunstungskälte zur Abkühlung des in den Kapillaren der Kapillarrohrmatten zirkulierenden Kühlwassers. Beschleunigt werden soll dieser Prozess noch durch eine gezielte Luftströmung mittels Zusatzlüfter entlang des Kapillarrohrmattensystems, um die Verdunstungsleistung und die biologische Abwasseraufbereitung zu intensivieren.The process section of isenthalpic cooling with building air conditioning uses the evaporation cold that arises when the wastewater is trickled to cool the cooling water circulating in the capillaries of the capillary tube mats. This process is to be accelerated by a targeted air flow using an additional fan along the capillary tube mat system in order to intensify the evaporation performance and the biological wastewater treatment.

4 zeigt eine schematische Anordnung eines DEC (Dessicative and Evaporative Cooling) -Systems. Als Zuluft für die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eine durch ein Dessikatormaterial entfeuchtete Luft eingesetzt. Durch den zusätzlich gesenkten Feuchtigkeitsanteil sowie der Nutzung der kühlen Abluft des Gebäudes über einen Wärmetauscher können durch die Vorrichtung noch deutlich niedrigere Lufttemperaturen im Schacht erreicht und dadurch vollständige Gebäudekühllasten abgeführt werden. Die eigentliche Zuluft zum Gebäude kann durch einen geeigneten Wärmeübertrager gekühlt werden. Im gezeigten Anlagenbespiel ist dies ein Luft-Luft- Wärmeübertrager. Alternativ kann über einen Sekundärkreislauf mit einem Kühlmedium der Zuluftvolumenstrom gekühlt werden. Die unten angeführte Tabelle 1 zeigt den Einfluss unterschiedlicher Umgebungstemperaturen auf den Energiebedarf einer Split-Unit-Klimaanlage (auf Basis eines herkömmlichen Kompressionskältekreislaufes) mit unterschiedlichen Kältemitteln. 4 shows a schematic arrangement of a DEC (Dessicative and Evaporative Cooling) system. An air dehumidified by a dessicator material is used as supply air for the device according to the invention. Due to the additional reduced moisture content and the use of the cool exhaust air of the Building via a heat exchanger, the device can achieve significantly lower air temperatures in the shaft, thereby dissipating complete building cooling loads. The actual supply air to the building can be cooled using a suitable heat exchanger. In the system example shown, this is an air-to-air heat exchanger. Alternatively, the supply air volume flow can be cooled with a cooling medium via a secondary circuit. Table 1 below shows the influence of different ambient temperatures on the energy requirements of a split-unit air conditioning system (based on a conventional compression refrigeration circuit) with different refrigerants.

Zur Ermittlung der möglichen Reduzierung des Energiebedarfs für die Kompressoranlage mit gekühltem Lufteintritt werden die Ergebnisse von (Motta, S.Yana, Domanski, Piotr A., 2001, Impact of elevated ambient temperatures on capacity and energy input to a vapor compression system - literature review) herangezogen. Sie vergleichen den Leistungskoeffizienten von Split-Unit- Klimaanlagen, betrieben mit den beiden Kältemitteln R-22 und R-410A. Da die Kältemittel unterschiedliche Temperaturoptima haben, führt die Wirkung der kühleren Ansaugluft für die Kompressoren zu unterschiedlichen Energieeinsparungen. Generell gilt: Je heißer die Umgebungstemperatur, desto niedriger ist die Energieeffizienz. Die vorliegende Erfindung kann insbesondere sehr warme, trockene Luft sehr effizient kühlen.To determine the possible reduction in energy requirements for the compressor system with cooled air intake, the results of (Motta, S.Yana, Domanski, Piotr A., 2001, Impact of elevated ambient temperatures on capacity and energy input to a vapor compression system - literature review ). They compare the performance coefficient of split unit air conditioners operated with the two refrigerants R-22 and R-410A. Since the refrigerants have different temperature optima, the effect of the cooler intake air for the compressors leads to different energy savings. In general, the hotter the ambient temperature, the lower the energy efficiency. In particular, the present invention can cool very warm, dry air very efficiently.

Es wurden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung (ähnlich zum Ausführungsbeispiel der2) Temperaturdifferenzen von bis zu 15°C beobachtet. Wenn nun die Kondensationsseite einer Split-Unit-Klimaanlage diese gekühlte Luft statt der warmen Umgebungsluft erhält, verbraucht der Kompressor weniger Energie (siehe rote Zahlen in der folgende Tabelle 1): ein Kompressor mit R-410A-Verfahren benötigt etwa 31,4% weniger Energie bei 28°C Zuluft anstatt bei 40°C Zuluft für die gleiche Menge an übertragener Wärmeenergie. Im Vergleich zum Betrieb bei 35°C benötigt das System 27% weniger Energie bei 25°C Zuluft. Aus diesen Zahlen lässt sich ableiten, dass durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung am Eingang eines konventionellen AC-Systems eine Gesamtenergieeinsparung von mindestens 20 % zu erwarten ist.

With the device according to the invention (similar to the embodiment of FIG 2 ) Temperature differences of up to 15 ° C were observed. If the condensation side of a split unit air conditioning system now receives this cooled air instead of the warm ambient air, the compressor consumes less energy (see red numbers in table 1 below): a compressor with the R-410A process requires approximately 31.4% less Energy at 28 ° C supply air instead of 40 ° C supply air for the same amount of heat energy transferred. Compared to operation at 35 ° C, the system requires 27% less energy at 25 ° C supply air. From these figures it can be deduced that by using the device according to the invention at the entrance of a conventional AC system, a total energy saving of at least 20% can be expected.

Ausführungsbeispiel gemäß Variante 1:Embodiment according to variant 1:

Das nachfolgende Beispiel wurde in einer Vorrichtung der2 durchgeführt. Die Fahrweise der Vorrichtung ist sequentiell, um eine möglichst hohe Effektivität zu gewährleisten und eine bessere Abwasserablaufqualität zu erreichen, da sich partikuläre Stoffe im NachklärbehälterT2 absetzen können. Die Kapazität der Anlage liegt bei ca. 110 I/h. Bei dieser Kapazität und einem Luftvolumenstrom von 1500 m³/h konnte eine Evaporationskühlungs-Effektivität von bis zu 99% erreicht werden. Durch eine variable Luftmenge im Schacht (durch einen regelbaren Ventilator), kann die Kälteleistung der Anlage stufenlos zwischen 0-100% geregelt werden.The following example was in a device of 2 carried out. The mode of operation of the device is sequential in order to ensure the highest possible effectiveness and to achieve a better quality of the wastewater discharge, since there are particulate substances in the secondary clarifier T2 can settle. The capacity of the system is around 110 I / h. With this capacity and an air volume flow of 1500 m³ / h, an evaporation cooling effectiveness of up to 99% could be achieved. The cooling capacity of the system can be regulated continuously between 0-100% by means of a variable air volume in the shaft (by means of a controllable fan).

Bei der im Versuchsbetrieb höchsten CSB (Chemischer-Sauerstoff-Bedarf) - Fracht (17,5 g/h) konnten durch die Anlage 70 % CSB und 60% Ammonium-Stickstoff entfernt werden.With the highest COD (chemical oxygen demand) load (17.5 g / h) in the test operation, 70% COD and 60% ammonium nitrogen could be removed by the system.

Phasen: phases:

1. 1. Füllung des AufnahmebehältersT1 mit Abwasser A: VentilV1 ist auf, DreiwegeventilV3 ist nur nach links zum Schacht auf, AbwasserA läuft in AufnahmebehälterT1; PumpeP1 springt automatisch an, sobald genug Wasser im AufnahmebehälterT1 vorhanden ist oder falls eine Vorklärung (Sedimentieren der absetzbaren Stoffe vonA inT1) abgeschlossen ist; VentilV2 kann ein Schwimmer der PumpeP1 sein; AblaufventileV4,V5,V6 sind geschlossen; SprühvorrichtungS ist ohne Strom, die Verteilung des Wassers geschieht über Druck;1. Filling the receptacle T1 with waste water A: valve V1 is on, three-way valve V3 is only left to the shaft, sewage A runs into receptacle T1 ; pump P1 starts automatically as soon as there is enough water in the receptacle T1 is present or if a preliminary clarification (sedimentation of the settable substances from A in T1 ) is completed; Valve V2 can be a float of the pump P1 his; drain valves V4 . V5 . V6 are closed; sprayer S is without electricity, the water is distributed via pressure;
2. 2. VentilV1 schließt, sobald der AufnahmebehälterT1 mit AbwasserA gefüllt oder eine maximale Zeit erreicht (etwa 10 min) ist; falls ein hoher Primärschlammanteil anfällt, wird im AufnahmebehälterT1 eine Vorklärung vorgenommen;2nd valve V1 closes as soon as the receptacle T1 with sewage A filled or a maximum time has been reached (about 10 min); if there is a high proportion of primary sludge, is in the receptacle T1 made a preliminary clarification;
3. 3. Rezirkulation: 40 min rezirkuliert das AbwasserA über das BiofilmträgermediumBEM (und/oder das WärmeübertragungssystemN). Ventile wie vorher:V3 nach links auf,V2 auf.V5 geht während der Rezirkulation für einige Minuten auf, um Schlamm aus dem AufnahmebehälterT1 abzulassen;3. Recirculation: The wastewater is recirculated for 40 minutes A via the biofilm carrier medium BEM (and / or the heat transfer system N ). Valves as before: V3 left on, V2 on. V5 goes up for a few minutes during recirculation to remove mud from the receptacle T1 drain;
4. 4. NachklärbeckenT2: nach der Rezirkulation für 30-40 min werden für 5-10 min oder bis der AufnahmebehälterT1 leer ist (also SchwimmerventilV2 schließt) die VentileV5,V4,V1,V6 geschlossen; DreiwegeventilV3 wird nach rechts geöffnet, so dass das Wasser in den NachklärbehälterT2 einläuft;4. Clarifier T2 : after recirculation for 30-40 min, be for 5-10 min or until the receptacle T1 is empty (i.e. float valve V2 closes) the valves V5 . V4 . V1 . V6 closed; Three way valve V3 is opened to the right so that the water in the clarifier T2 enters;
5. 5. Nachklärung: Nachklärzeit bzw. Aufenthaltszeit (z.B. 10 min) richtet sich maßgeblich nach Abwasserbeschaffenheit und Volumenstrom (siehe Empfehlungen DWA Merkblätter); alle Ventile sind nun geschlossen; PumpeP1 ist aus; das GebläseB sollte reduziert bzw. heruntergefahren werden, falls hohe Verdunstungsrate und wenig Wasserdurchfluss vorliegen, sodass der Schacht nicht austrocknet (was zuerst während der Phase4 auftreten würde); währenddessen kann das VentilV4 automatisch für einige Minuten geöffnet werden, um Schlamm aus dem NachklärbehälterT2 abzulassen. Durch die Nachklärung bildet sich eine „Klarwasserzone“ im NachklärbehälterT2;5. Clarification: Clarification time or residence time (eg 10 min) depends largely on the quality of the wastewater and the volume flow (see DWA recommendations); all valves are now closed; pump P1 is out; the blower B should be reduced or shutdown if there is a high evaporation rate and little water flow so that the shaft does not dry out (which was the case during the phase 4 would occur); meanwhile the valve V4 automatically open for a few minutes to remove sludge from the clarifier T2 drain. The clarification creates a "clear water zone" in the clarifier T2 ;
6. 6. Ablauf: Biologisch-physikalisch gereinigtes Wasser F aus der Klarwasserzone wird nun mit VentilV6 aus dem NachklärbehälterT2 abgelassen;6. Process: Biologically-physically purified water F from the clear water zone is now equipped with a valve V6 from the clarifier T2 drained;
7. 7. Wiederholung mit Phase 17. Repeat with phase 1

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

• US 3299651 [0011]US 3299651 [0011]

Claims (18)

Translated fromGerman

Vorrichtung zur gleichzeitigen biologischen Reinigung von Abwasser, insbesondere Abwasser mit biologisch abbaubarer Belastung, und Bereitstellung von gekühlter Luft umfassend- ein Gehäuse K mit eine Öffnung zur Luftzufuhr und einer Öffnung zur Luftabfuhr;- ein in dem Gehäuse K angeordnetes Biofilmträger- und Evaporationsmedium BEM;- mindestens ein an einer der Öffnungen zur Luftzufuhr und Luftabfuhr, insbesondere an der Öffnung zur Luftabfuhr, des Gehäuses K vorgesehenen Gebläse B zur Erzeugung eines Luftstromes durch das Gehäuse entlang des Biofilmträger- und Evaporationsmedium BEM; und- mindestens eine oberhalb des Biofilmträger- und Evaporationsmediums (BEM) vorgesehene Berieselungsanlage S zum Aufbringen des Abwassers auf das Biofilmträger- und Evaporationsmedium BEM.Device for simultaneous biological purification of waste water, in particular waste water with a biodegradable load, and provision of cooled air comprising- A housing K with an opening for air supply and an opening for air discharge;a biofilm carrier and evaporation medium BEM arranged in the housing K;at least one blower B provided at one of the openings for air supply and air discharge, in particular at the opening for air discharge, of the housing K for generating an air flow through the housing along the biofilm carrier and evaporation medium BEM; and- At least one sprinkler system S provided above the biofilm carrier and evaporation medium (BEM) for applying the waste water to the biofilm carrier and evaporation medium BEM.Vorrichtung nachAnspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass das Biofilmträger- und Evaporationsmedium BEM aus einem Kunststoffelement, insbesondere aus Polyvinylchlorid, Polypropylen oder Polyethylen, umfasst.Device after Claim 1 ,characterized in that the biofilm carrier and evaporation medium BEM comprises a plastic element, in particular polyvinyl chloride, polypropylene or polyethylene.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Biofilmträger- und Evaporationsmedium BEM aus Kunststoffstreifen besteht, die auf einem Gitterrahmen befestigt sind.Device according to one of the preceding claims,characterized in that the biofilm carrier and evaporation medium BEM consists of plastic strips which are attached to a lattice frame.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Gebläses B in Abhängigkeit an die Temperatur und Luftfeuchtigkeit an den Öffnungen zur Luftzufuhr und Luftabfuhr einstellbar ist.Device according to one of the preceding claims,characterized in that the performance of the blower B is adjustable as a function of the temperature and humidity at the openings for air supply and air removal.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Berieselungsanlage S mehrere Sprühdüsen umfasst, die eine feine Verteilung des Abwassers über das Biofilmträger- und Evaporationsmedium BEM ermöglichen.Device according to one of the preceding claims,characterized in that the sprinkler system S comprises a plurality of spray nozzles which enable fine distribution of the waste water via the biofilm carrier and evaporation medium BEM.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,gekennzeichnet durchmindestens einen Aufnahmebehälter T1 für das ungereinigte Abwasser und das durch über das Biofilmträger- und Evaporationsmedium BEM rieselnde Abwasser.Device according to one of the preceding claims,characterized by at least one receptacle T1 for the unpurified wastewater and the wastewater trickling over the biofilm carrier and evaporation medium BEM.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,gekennzeichnet durchmindestens eine Pumpe P1 zum Führen des Abwassers, insbesondere aus dem Aufnahmebehälter T1, über mindestens eine Druckleitung zu der mindestens einen Berieselungsanlage S.Device according to one of the preceding claims,characterized by at least one pump P1 for guiding the waste water, in particular from the receptacle T1, via at least one pressure line to the at least one sprinkler system S.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,gekennzeichnet durchmindestens ein Nachklärbehälter T2 zur Aufnahme von gereinigtem Abwasser.Device according to one of the preceding claims,characterized by at least one secondary clarification tank T2 for receiving cleaned waste water.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,gekennzeichnet durchVentile (V1, V2, V3, V4) zur sequentiellen Fahrweise der Vorrichtung.Device according to one of the preceding claims,characterized by valves (V1, V2, V3, V4) for sequential driving of the device.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Biofilmträger- und Evaporationsmedium BEM mit mindestens einem Wärmeübertragungssystem N kombiniert werden.Device according to one of the preceding claims,characterized in that the biofilm carrier and evaporation medium BEM are combined with at least one heat transfer system N.Vorrichtung nachAnspruch 10,dadurch gekennzeichnet, dass das Biofilmträger- und Evaporationsmedium BEM und das mindestens eine Wärmeübertragungssystem N zusammen in dem mindestens einem Gehäuse K oder getrennt in jeweils einem eigenen Gehäuse vorgesehen sind.Device after Claim 10 ,characterized in that the biofilm carrier and evaporation medium BEM and the at least one heat transfer system N are provided together in the at least one housing K or separately in a separate housing.Vorrichtung nachAnspruch 10 oder11,dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wärmeübertragungssystem N aus Wärmeaustauschmatten, insbesondere aus Kapillarohrmatten besteht.Device after Claim 10 or 11 ,characterized in that the at least one heat transfer system N consists of heat exchange mats, in particular capillary tube mats.Vorrichtung nach einem derAnsprüche 10 bis12,dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wärmeübertragungssystem N mit einer Wärmetauschanlage, insbesondere einem Kühlmittelkreislauf H gekoppelt ist.Device according to one of the Claims 10 to 12 ,characterized in that the at least one heat transfer system N is coupled to a heat exchange system, in particular a coolant circuit H.Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur gleichzeitigen biologischen Reinigung von Abwasser mit biologisch abbaubarer Belastung und Bereitstellung von gekühlter Luft zur Unterstützung der Gebäudeklimatisierung.Use of a device according to one of the preceding claims for the simultaneous biological purification of waste water with a biodegradable load and provision of cooled air to support the air conditioning in the building.Verfahren zur gleichzeitigen biologischen Reinigung von Abwasser, insbesondere Abwasser mit biologisch abbaubarer Belastung, und Bereitstellung von gekühlter Luft unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem derAnsprüche 1 bis13 umfassend die Schritte:- Durchführen eines Luftstromes durch das Gehäuse K von einer Luftzufuhröffnung durch entlang des im Gehäuse K vorgesehenen Biofilmträger- und Evaporationsmediums BEM zur oberen Luftabfuhröffnung und Einstellen des Luftstromes unter Verwendung des Gebläses B;- Zuführen von Abwasser, insbesondere von Abwasser mit biologisch abbaubarer Belastung Grauwasser, in die Berieselungsanlage S,- Aufbringen des Abwassers auf das Biofilmträger- und Evaporationsmedium BEM durch die Berieselungsanlage S; wobei das Abwasser entlang des Biofilmträger- und Evaporationsmediums BEM im Gegenstrom zum durch das Gehäuse geführten Luftstrom geführt wird und dabei zumindest teilweise den Luftstrom kühlt; und- Auffangen oder Abführen des entlang des Biofilmträger- und Evaporationsmediums BEM geführten Abwassers. Process for the simultaneous biological purification of waste water, in particular waste water with a biodegradable load, and provision of cooled air using a device according to one of the Claims 1 to 13 comprising the steps: - passing an air flow through the housing K from an air supply opening through along the biofilm carrier and evaporation medium BEM provided in the housing K to the upper air discharge opening and adjusting the air flow using the fan B; - supplying wastewater, in particular wastewater with a biodegradable load of gray water, to the sprinkler system S, - applying the wastewater to the biofilm carrier and evaporation medium BEM by the sprinkler system S; wherein the wastewater is guided along the biofilm carrier and evaporation medium BEM in countercurrent to the air flow passed through the housing and thereby at least partially cools the air flow; and collecting or discharging the waste water carried along the biofilm carrier and evaporation medium BEM.Verfahren nachAnspruch 15,gekennzeichnet durch die Schritte:- Durchführen eines Luftstromes durch das Gehäuse K von einer Luftzufuhröffnung durch entlang des im Gehäuse K vorgesehenen Biofilmträger- und Evaporationsmediums BEM zur oberen Luftabfuhröffnung und Einstellen des Luftstromes unter Verwendung des Gebläses B;- Einleiten von Abwasser, insbesondere von Abwasser mit biologisch abbaubarer Belastung, in den mindestens einen Aufnahmebehälter T1;- Leiten des Abwassers aus dem Aufnahmebehälter T1 über eine Druckleitung in die Berieselungsanlage S, wobei die Zufuhr in den Nachklärbehälter T2 geschlossen ist;- Aufbringen des Abwassers auf das Biofilmträger- und Evaporationsmedium BEM durch die Berieselungsanlage S; wobei das Abwasser entlang des Biofilmträger- und Evaporationsmediums BEM im Gegenstrom zum durch das Gehäuse geführten Luftstrom geführt wird und dabei zumindest teilweise den Luftstrom kühlt; und- Auffangen des entlang des Biofilmträger- und Evaporationsmediums BEM geführten Abwassers in dem mindestens einen Aufnahmebehälter T1 und erneutes Einleiten und Aufbringen des Abwassers aus dem Aufnahmebehälter T1 auf das Biofilmträger- und Evaporationsmedium BEM;- Einleiten des gereinigten Abwassers in den Nachklärbehälter T2 (durch Umschalten des Ventils V3), Nachklärung für einen vorbestimmten Zeitraum und Ablassen des biologisch gereinigten Wassers aus dem Nachklärbehälter T2.Procedure according to Claim 15 ,characterized by the steps: - passing an air flow through the housing K from an air supply opening through along the biofilm carrier and evaporation medium BEM provided in the housing K to the upper air discharge opening and adjusting the air flow using the blower B; - Introducing waste water, in particular waste water with a biodegradable load, into the at least one receptacle T1; - guiding the waste water from the receptacle T1 via a pressure line into the sprinkler system S, the feed into the secondary clarifier T2 being closed; - Application of the waste water to the biofilm carrier and evaporation medium BEM by the sprinkler system S; wherein the wastewater is guided along the biofilm carrier and evaporation medium BEM in countercurrent to the air flow passed through the housing and thereby at least partially cools the air flow; and - collecting the wastewater guided along the biofilm carrier and evaporation medium BEM in the at least one receiving container T1 and re-introducing and applying the wastewater from the receiving container T1 onto the biofilm carrier and evaporation medium BEM; - Introducing the cleaned wastewater into the clarifier T2 (by switching the valve V3), clarifying for a predetermined period and draining the biologically cleaned water from the clarifier T2.Verfahren nach einem derAnsprüche 15 bis16,dadurch gekennzeichnet, dass der das Gehäuse verlassene gekühlte Luftstrom zur Kühlung der Kondensationsseite eines Kompressionskältekreislaufes oder nach Durchleiten durch einen Luftfilter zur Entfernung von geruchsbelästigenden Gasen direkt zur Abkühlung von Räumen verwendet wird.Procedure according to one of the Claims 15 to 16 ,characterized in that the cooled air flow leaving the housing is used to cool the condensation side of a compression refrigeration circuit or after passing through an air filter to remove odor-causing gases directly for cooling rooms.Verfahren nach einem derAnsprüche 15 bis17,dadurch gekennzeichnet, dass durch das mindestens eine Wärmeübertragungssystem N ein Kühlmittel einer Wärmetauschanlage H geführt wird, wobei das Kühlmittel in dem Wärmeübertragungssystem N durch den durch das Gehäuse geführten Luftstrom abgekühlt wird.Procedure according to one of the Claims 15 to 17 ,characterized in that a coolant of a heat exchange system H is passed through the at least one heat transfer system N, the coolant in the heat transfer system N being cooled by the air flow guided through the housing.

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