Kväverening är en viktig process som utförs i många av de större reningsverken i Sverige föratt eliminera farliga ämnen som i stor utsträckning påverkar miljön och den globalauppvärmningen. En effektiv metod för att bli av med det kemiskt bundna kvävet är att användasig utav en denitrifikationsprocess med en kolkälla vars huvuduppgift är att med hjälp av kolreducera kvävet till mer stabila och mindre reaktionsbenägna molekyler. Att välja rätt kolkällakräver att många olika parametrar tas i akt eftersom olika kolkällor arbetar olika bra i olikamiljöer. SÖRAB använder idag Brenntaplus som kolkälla i deras denitrifikationsprocess för att få enönskad kväverening. De har undersökt alternativa kolkällor som helt eller delvis skulle kunnaersätta den befintliga kolkällan. Initiativtagare och uppdragsgivare för examensarbetet ärJohanna Leback på SÖRAB. Det primära målet med examensarbetet var att undersöka om denglykol som SÖRAB får in som farligt avfall skulle kunna användas som kolkälla eller om deninnehåller för mycket av farliga ämnen. Utöver denna potentiella kolkälla låg även fokus på attundersöka några externa kolkällor ur ett ekonomiskt samt ett miljömässigt perspektiv. För att bestämma om den inkommande glykolen skulle vara lämplig att använda som kolkällagjordes flera provtagningar på olika batcher för att avgöra om sammansättningen av deninkommande glykolen skiljde sig avsevärt mellan olika prover. För att veta om ämnena iglykolen skulle påverka lakvattnet och göra så att det utgående lakvattnet innehåller halter somöverstiger det uppsatta riktvärdena så gjordes beräkningar på hur glykolen skulle påverkalakvattnet. Vid kväverening med närvaro av kolkälla är det även viktigt att ta i akt mängden COD ikolkällan och hur lätt bakterierna i vattnet har att komma åt dessa. Eftersom det inte fannstillgång till praktiska försök på detta så gjordes en uppskattning baserad på tidigare studier frånandra reningsverk samt en teoretisk beräkning. De kolkällor som undersöktes utöver glykol var etanol, metanol, glycerol, ättiksyra samt dennuvarande kolkällan. Mängden för dessa kolkällor skiljer sig dock avsevärt eftersom de är olikaeffektiva vid kväverening men priserna för dessa jämnade ut och gav ett likvärdigt pris. Denkolkällan som stack ut var metanol som var ungefär hälften så dyr som resterande kolkällor.Kolkällorna arbetar under olika betingelser och kräver olika kriterier för att fungera. Vissa avkolkällorna är explosionsklassade och kräver särskilda rör medan andra har en hög fryspunktvilket måste tas i akt när förvaringen av kolkällan ska göras. Slutsatsen som kan dras av detta examensarbete är att varje enskild reningsanläggning reagerarolika på olika kolkällor och det är svårt att teoretiskt beräkna en mängd som ska doseras vidbestämda betingelser. Teoretiskt kan ett referensvärde räknas ut som används vid förstadoseringen men efter det behövs en justering för att hitta den mängd som ger den bästa reningensamtidigt som inget överskott utav kolkälla tillförs. Den deponerade glykolen som SÖRAB fårin via privatpersoner anses inte lämplig att dosera då innehåller från sats till sats skiljer sig mycket. / Nitrogen reduction is an important process that many of the larger treatment plants in Swedenuse since nitrogen affects the environment and the global warming. An efficient method to getrid of nitrogen is to use a process called denitrification. In this process a carbon source is usuallyused and has a main purpose to reduce the nitrogen to more stable and less reactive molecules.There are many parameters to take into consideration when choosing the most suitable carbonsource for the specific treatment plant. The reason for this is that the carbon sources that areavailable are more or less effective in different environments which depends on parameters suchas pH levels and temperatures. SÖRAB use Brenntaplus as carbon source in their denitrification process to achieve a reductionof nitrogren. They have recently looked at alternative carbon sources that could replace parts ortheir current one. The primary aim with this project was to investigate if the glycol that SÖRABreceive as waste from the public could be used as carbon source for the leachate, or if it containstoo much dangerous chemicals and heavy metals that will affect the wastewater. In addition tothe glycol, there was some focus was on comparing some other carbon sources to each other inan economic and environmental perspective. To determine wheter the incoming glycol is suitable to use as a carbon source or not, severalsamplings were made on different batches of the incoming glycol. The purpose of this was tosee if there was a variety in the composition of the glycol from batch to batch. To determine ifthe content of the glycol would affect the wastewater by raising the concentration of dangerouschemicals to such a high values that the wastewater would not meet the emission requirementsthat SÖRAB has set, a calculation were made to see how much the glycol would affect theleachate. When reducing nitrogen in the presence of a carbon source it is important to acknowledge thatthe amount of COD in the carbon source determines how much nitrogen that can be reduced.The problem that occurred is the lack of practical testing in the process makes it hard to give aprecise number of how much carbon source that is needed to give the desired nitrogen reduction. The carbon sources that were investigated were ethanol, methanol, glycerol, acetic acid and thecurrent one, Brenntaplus. From an economical perspective the price for respective carbon sourcewere the same if looking one the amount needed in consideration to the price per kilo for eachone. The carbon sources work in different conditions and need different requirements to workfunctionally. Some of the carbon sources are an explosive risk and need special handling andsome sources have a very high freezing temperature which requires special storage. The conclusion that can be drawn from this master thesis is that every individual treatment plantreacts different to different carbon sources and it is really hard to theoretically estimate whatamount that needs to be dosed. Theoretical a reference value can be determined and in regard tothis the dosage can be adjusted with several tests until an amount of carbon source that give thewanted nitrogen reduction is found. The deposited glycol that SÖRAB receives from theirrecyclingstations is considered to not be suitable for dosage because the composition differsfrom batch to batch.

This report aims to investigate how fluid-based heat-recovery systems for ventilation can be optimized. A high proportion of existing systems operate at lower efficiency than possible, and thus do not reach their full potential in terms of energy savings. The aim of this report has been to find out why, to identify which parameters affect the efficiency of such systems, and to develop a general methodology for optimization. As a method for execution, a literature study and field experiments were chosen. The results from the literature study showed that dimensioned efficiency, fluid flow in the circuit and degree of contamination of the system were important parameters that greatly affected performance. The field experiments largely confirmed this, but also showed that an implementation of the theoretically optimal fluid flow is not always beneficial to the performance, but higher flow should always be considered. The results also indicated a correlation between the fluid flow and the convective heat-transfer coefficient (U-value) in the heat exchangers. A methodology for optimization is presented in the discussion section. As a suggestion for further research, two possible directions are proposed - the potential of cleaning and the effect of the fluid flow. / Den här rapporten har syftat till att utreda hur vätskekopplade värmeåtervinningssystem för ventilation kan optimeras. En hög andel befintliga system fungerar med lägre verkningsgrad än vad som är möjligt, och uppnår därmed inte sin fulla potential vad gäller energibesparing. Målet med den här rapporten har varit att ta reda på varför, att identifiera vilka parametrar som påverkar dylika systems verkningsgrad, och att ta fram en generell metodik för optimering. Som metod för utförande gjordes först en litteraturstudie och senare fältexperiment som utgick ifrån vad litteraturstudien indikerade. Resultatet från litteraturstudien visade att dimensionerad verkningsgrad, vätskeflödet i kretsen och försmutsningsgrad av systemet var viktiga parametrar som påverkade prestandan i hög grad. Fältexperimenten bekräftade detta till stor del, men visade också att en implementering av det teoretiskt optimala vätskeflödet inte alltid är till gagn för prestandan, utan högre flöde borde alltid övervägas. Resultaten indikerade också en korrelation mellan vätskeflödet och det konvektiva övergångstalet (U-värdet) i värmeväxlarna. En metodik för optimering presenteras i diskussionsavsnittet. Som förslag på vidare forskning föreslås två möjliga inriktningar – rengöringens potential samt vätskeflödets inverkan.

This thesis deals with the problems of wounding of low potential transferred from steam turbine condenser. First, in the theoretical part variations of steam condenser design are described. Then there is a description of variations of cooling cycles and possibilities of their operation range. In second part of the thesis there are two common cooler options chosen. Those are wet cooling tower with natural draft and dry chiller with forced draft. Two types of cooling liquid are chosen to be used for dry cooling. These are water and the other one is 50 % mixture of water and propylene glycol. Based on the calculation results of both cooling cycle variations appropriate pumps are chosen, fan for forced convection respectively. Parts of the thesis are also projection drawings for both calculated variations.

In Flüssigkeitskreisläufen energietechnischer Anlagen sind nahezu immer Gase eingeschlossen. Diese befinden sich im Fluid gelöst, können aber auch als freie Gase in Form von im Medium mittransportierten Gasblasen oder als Gasansammlung an einem Ort des Kreislaufs auftreten. Freie Gase in geschlossenen Fluidkreisläufen können den Betrieb der Anlage in vielfältiger Weise stören. Das Löslichkeitsverhalten von Gasen im Fluid und Bedingungen für die Über- bzw. Unterschreitung der Löslichkeitsgrenzen beeinflussen die Menge und Existenz freier Gase. Damit negative Effekte in Anlagen analysiert und verstanden sowie durch angepasste Konstruktion, Auslegung und Betriebsweise, aber auch durch geeignete Befüllung, Entlüftung und Entgasung der Anlagen, gezielt vermieden werden können, ist die Kenntnis der Löslichkeitsgrenze essentiell und deshalb Kernpunkt dieser Arbeit. Als physikalische Größe zur Beschreibung der Löslichkeit wird der Technische Löslichkeitskoeffizient gewählt. Wichtige energietechnische Anlagen, wie bspw. Solarthermieanlagen, Rückkühlwerke und Erdwärmesonden bzw. -kollektoren nutzen Frostschutzgemische auf Wasser-Glykol-Basis als Wärmeträger. Für Wasser-Glykol-Gemische sind keine temperaturabhängigen Löslichkeitskoeffizienten verfügbar. Oft wird in der Literatur postuliert, dass „für ein in geringer Verdünnung gelöstes Gas bzw. für geringe Drücke“ das vollständig das Phasengleichgewicht beschreibende Gleichungssystem „in guter Genauigkeit“ auf das Henry-Gesetz reduziert werden kann. Insbesondere in Praxis-Anwendungen wird dies ohne Nachweis nahezu immer genutzt. Am Beispiel Stickstoff-Wasser wird gezeigt, dass alle betrachteten Vereinfachungen im fokussierten Druck- und Temperaturbereich summarisch eine Abweichung im ermittelten Gasgehalt von maximal 1,8 % bewirken und damit für praktische Untersuchungen als ausreichend angesehen werden können. Ein deutlicher Genauigkeitsgewinn mit einer resultierenden Abweichung von maximal 0,3 % lässt sich erreichen, wenn die Poynting-Korrektur des Gases berücksichtigt wird. Es ist gelungen ein Verfahren zur Bestimmung von der Löslichkeit umzusetzen, das zu plausiblen Messergebnissen für die gegebenen Anforderungen führt. Ermittelte Löslichkeitskoeffizienten konnten durch vergleichende Versuche mit dem gut beschriebenen Lösungsmittel Wasser kalibriert werden. Es wurden entsprechende Messunsicherheitsalgorithmen entwickelt, die auch mathematisch zeigen, dass vorhandene Messunsicherheiten durch die Kalibrierung stark reduziert werden können. Die Messmethodik zeichnet sich dadurch aus, dass gewisse Mengen an Störgasen bzw. eine gewisse, bereits im Ausgangszustand bestehende Beladung der Flüssigkeit mit Arbeitsgas bei der hier entwickelten differentiellen Ermittlung der Löslichkeitskoeffizienten zwischen zwei Phasengleichgewichten – im Gegensatz zu vielen Verfahren der Literatur – keinen relevanten Einfluss haben. Der Versuchsaufwand lässt sich damit erheblich reduzieren und ermöglicht auch die Bestimmung der Gaslöslichkeit in einem Flüssigkeitsgemisch mit stark flüchtigen Komponenten. Für Stickstoff sind Löslichkeitskoeffizienten für drei Wasser-Proylenglykol- bzw. Wasser-Ethylenglykol-Gemische (25 Gew.-%; 41,84 Gew.-% und 75 Gew.-% Glykol) sowie reines Propylen- bzw. Ethylenglykol bei Temperaturen im Bereich 10 °C bis 110 °C ermittelt worden. Löslichkeitskoeffizienten für Sauerstoff wurden für Wasser-Glykole mit 41,84 Gew.-% Propylen- bzw. Ethylenglykol ermittelt. Es zeigt sich, verglichen mit Wasser, eine grundlegend andere Temperaturabhängigkeit der Löslichkeitskoeffizienten. Ergebnisse von dem sehr häufig in Solarthermieanlagen eingesetzten Wasser-Propylenglykol-Gemisch mit 41,84 Gew.-% Glykol zeigen beispielsweise für Stickstoff und auch Sauerstoff eine deutlich niedrigere Löslichkeit bei geringen Temperaturen und mit steigender Temperatur stark steigende Löslichkeitskoeffizienten. Durch die Bereitstellung von Regressionskurven sind die neuen Erkenntnisse den Anwendern einfach zugänglich. Der Einfluss von in Fertiggemischen zugesetzten Additiven auf die Stickstoff-Löslichkeit der Wasser-Glykole kann als gering eingeschätzt werden. Sauerstoff wird in Tyfocor LS allmählich chemisch gebunden. Die chemische Bindung ist bei einem Versuch bei 49,5 °C noch nicht beobachtbar, bei 78 °C jedoch deutlich sichtbar. Die Reaktionsgeschwindigkeit steigt mit zunehmender Temperatur. Bei Tyfocor-Wasser-Gemisch sowie beiden reinen Wasser-Glykol-Gemischen mit 41,84 Gew.-% Glykol ist hingegen keine chemische Bindung beobachtbar. Additive des Tyfocor-Wasser-Gemischs haben auch für Sauerstoff keinen signifikanten Einfluss auf die Löslichkeit. Aus den ermittelten Regressionen der Löslichkeitskoeffizienten ist die sich ergebende Löslichkeit im Phasengleichgewicht in sogenannten Henry-Diagrammen dargestellt worden. Auch hier bestätigt sich deutlich von Wasser abweichendes Verhalten der (Wasser-)Glykole. Vereinfachte theoretische Untersuchungen zur Gaslöslichkeit in einigen energietechnischen Anlagen unter Verwendung von statischer Druckhaltung mittels Membranausdehnungsgefäß und weiteren praxisnahen Randbedingungen zeigen die deutlichen Unterschiede im Verhalten zwischen Wasser und Wasser-Glykol, insbesondere bei der Solarthermie. Für die in der Literatur durchgeführten Analysen und beobachteten Phänomene zu Solarthermie-Anlagen mit Fokus Gasbeladung liefern die Erkenntnisse dieser Arbeit zu Wasser-Glykol-Gemischen auf Propylenglykol-Basis plausible Erklärungen. Auch eine durchgeführte umfassende Gasanalyse eines realen Rückkühlkreislaufes lässt sich mit den ermittelten Löslichkeitskoeffizienten für Wasser-Glykole auf Ethylenglykol-Basis logisch darstellen; aufgetretene Phänomene lassen sich schlüssig erklären. Beide Untersuchungen können somit als ergebnisvalidierende Praxisbeispiele gelten. In der Solartechnik wurde vor dieser Arbeit für Belange der Befüllung, Entlüftung, Entgasung und Stagnation aufgrund fehlenden besseren Wissens von einem dem Wasser ähnelnden temperaturabhängigen Löslichkeitsverhalten ausgegangen. In der Arbeit konnte jedoch gezeigt werden, dass ein Wasser-Glykol-Gemisch ein völlig anderes Löslichkeitsverhalten zeigt (Löslichkeitskoeffizienten, Henry-Diagramm und Löslichkeitsgrenzen in realen Anlagen). Dementsprechend kann die Annahme von wasserähnlichem Verhalten zu völlig falschen Ansätzen in Konstruktion und Betrieb von Wasser-Glykol-Kreisläufen sowie Fehlinterpretationen des Anlagenverhaltens in der Praxis, aber auch in Forschung und Entwicklung führen. Mit den auf dieser Arbeit basierenden Veröffentlichungen konnte v. a. die Solarbranche diesbezüglich sensibilisiert werden. Die Arbeit stellt mit den ermittelten Löslichkeitskoeffizienten, zugehörigen Regressionsgleichungen und Henry-Diagrammen die Grundlagen für die Nutzung der Erkenntnisse in der Praxis bereit. Von dem hier vorgestellten Gesichtspunkt der Löslichkeit sollte eine Wasser-Glykol basierte Solarthermieanlage weniger Gasblasenprobleme aufweisen als eine Anlage mit Wasser. In der Praxis treten jedoch auch bei Wasser-Glykol-Anlagen teils erhebliche Probleme mit Gasen auf. Dort sind folglich v. a. andere Mechanismen, die die Vorgänge bei Befüllung, Entlüftung und Betrieb bestimmen, für die Probleme mit freien Gasen verantwortlich. Das Löslichkeitsverhalten kann aber als direkte Ursache weitgehend ausgeschlossen werden.:1 Ausgangspunkt und Motivation 2 Löslichkeit von Gasen 3 Wasser-Glykol-Gemische 4 Methodik zur experimentellen Bestimmung von Löslichkeitskoeffizienten 5 Durchgeführte Versuche und deren Auswertung 6 Löslichkeit von Stickstoff und Sauerstoff in Wasser-Glykol-Gemischen in Theorie und Praxis (Anwendung auf Anlagen) 7 Zusammenfassung und Fazit 8 Literaturverzeichnis A Anhang

The master Thesis deals with indirect air heating in air handling units. In the theoretical part of the thesis the categories of heat exchangers are defined according to their positioning in ventilation system, used material and type of heat transfer fluid. To the issue of calculating heat exchanges through heat exchangers and description of different kinds of regulation of primary heat transfer fluid is dedicated a separate chapter. The experimental part of the thesis deals with determining performance of current air heat exchanger at set thermal gradient with various heat transfer fluids. In the calculating part of the Thesis, based on measured values, are suggested two possible solutions for use of technological waste heat. Final evaluation of particular solutions was based on the criterion of efficiency usage and implementation investment costs.