DE2634644A1 - Nassreinigungsverfahren und -vorrichtung - Google Patents

Description

147 East Second Street, Mineola New York 11501, USA

"Naßreinigungsverfahren und -vorrichtung"

Die Erfindung betrifft ein Naßreinigungsverfahren und eine Naßreinigungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Die Erfindung bezieht sich insbesondere darauf, giftige, schädliche oder andere unerwünschte, gefährliche Chemikalien oder Teilchen aus Gasen, beispielsweise Abgasen, bis auf ein erwünschtes oder annehmbares Niveau zu entfernen oder zu reduzieren.

Gas-Skrubber sind an sich bekannt; es gibt eine Reihe von Vorrichtungen, um feste Teilehen und Gase aus Industrieabgasen auszuwaschen, zu sammeln und zu entfernen. Bei bekannten Vorrichtungen werden zu diesem

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Zweck Füllkörperkolonnen, Kohlefilter, chemische Additive und dergleichen eingesetzt. Einige Nachteile dieser bekannten Vorrichtungen sind der übermäßige Wasserverbrauch in Verbindung mit dem Bedarf an Hochleistungsgebläsen und Pumpen. In den meisten Fällen besteht die Aufgabe darin, eine bestimmte Menge an Kubikmetern von Dämpfen oder Abgasen pro Minute zu verarbeiten. In den Durchfluß-Waschvorrichtungen, die auf eine Kapazität von wenigen Kubikmetern pro Minute begrenzt sh^ wird ein Reagenz verwendet, so daß eine spezielle Pumpenausrüstung erforderlich ist. Bei den Skrubbern mit Filtern hat es sich gezeigt, daß ein andauerndes Reinigen und Ersetzen des Filterelementes erforderlich ist. Daher muß die Vorrichtung abgeschaltet werden, was von hohen Wartungskosten begleitet ist.

In der Elektronikindustrie gibt es bei den bekannten Skrubbern Schwierigkeiten bei der Erfüllung der Erfordernisse, wenn die abgegebenen Dämpfe aus den Verfahrens schritten stammen, bei denen die Halbleiter geätzt werden. Dabei tritt nicht nur das Problem der Luftverschmutzung auf, sondern es gibt auch Probleme, die durch die abgegebenen Dämpfe oder Gase und übermäßige Rückstände, die darin verbleiben, verursacht werden, was noch gravierender ist. Das größte Problem ergibt sich aus der Abgabe von Stickstoffdioxid (NO„), das aus dem Ätzprozeß stammt. Bisher war kein Skrubber in der Lage, die schädlichen und gefährlichen Effekte der unkontrollierbaren NO -Abgabe vollständig zu eliminieren.

Da diese Emissionsprobleme nicht befriedigend gelöst werden konnten, hat man in der Industrie versucht, das Ätzen und Polieren in Gebäuden durchzuführen, die getrennt von dem eigenen Betrieb oder dem Betrieb der Nachbarn sind. Bei diesen Versuchen verläßt man sich auf vorherrschenden Winde, daß diese die sich ergebenden Emissionen von allen Einrichtungen auf den Dächern sowohl des eigenen Betriebs als auch von benachbarten Gebäuden wegträgt. Wenn der Wind jedoch dreht und seine Richtung umkehrt, werden die Emissionen an den Außenwänden der Gebäude des eigenen Betriebes nach unten bewegt, so daß alle damit in Verbindung kommenden Gebäude ihre Farbe verlieren. Auch werden die

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Fenster in den jeweiligen Wänden geätzt, die den Emissionen ausgesetzt sind, die in dem nach unten verlaufenden Windzug enthalten sind. Auch können die Emissionsdämpfe oder -gase bei einer Winddrehung in die Klimaanlage des Betriebes eintreten, so daß eine Gefahr für die Gesundheit der Betriebsangehörigen besteht. Dies kann sogar dazu führen, daß ein Teil der Betriebsangehörigen den Arzt aufsuchen bzw. zuhause bleiben muß, was einen Verlust an Arbeitskraft darstellt.

Wegen der unkontrollierbaren NO _-Emission wurde die Korrosion ein großes Problem bei der Wartung und Instandhaltung der Maschinenausrüstung selbst. Selbst eine Ausrüstung, die aus rostfreiem Stahl besteht, kann das chemische Gemisch aus Chlorwasserstoffsäure, Salpetersäure, Fluorwasserstoffsäure und Essigsäure nicht aushalten. Dieses Problem ist so schwerwiegend, daß man wenn irgend möglich SpezialÜberzüge verwendet hat. Die für die Funktionsfähigkeit der Anlage erforderliche Wartung war jedoch immer noch ein Problem.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Naßreinigungsverfahren und eine Naßreinigungsvorrichtung anzugeben, um Gase mit einem Minimum an Wasser in einer geschlossenen Kammer auszuwaschen. Insbesondere sollen Teilchen und ausgewählte Gase aus gasförmigen Emissionen, beispielsweise Industrieabgasen und -dämpfen, ausgewaschen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichnet, während die Unteransprüche vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung charakterisieren.

Das er findung s gemäße Verfahren und die Vorrichtung sind einfach und doch wirksam bei der Entfernung von festen Teilchen und Gasen aus Emissionsdämpfen, wobei die Reinigung in einer geschlossenen Kammer durch einen Waschzyklus erfolgt. In diesem Zusammenhang ist vorteil-

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haft, daß Maßnahmen vorgesehen sind, um die Dämpfe in Oberflächenkontakt mit einem Wasserkörper gebracht wird, der im wesentlichen oder absolut normal stillgehalten wird_s und daß er danach über eine in das Wasser eingetauchte Grundschwelle geführt wird, bevor er durch einen senkrechten Kanal unter Umkehrung seiner Bewegungsrichtung nach oben geleitet wird, um eine turbulente Kaskade aus Wasser und den festen Teilchen und Gasen, die ihm zugemischt sind, zu erzeugen. Ferner ist es in vorteilhafter Weise möglich, Verunreinigungen, beispielsweise NO , SO und andere Verunreinigungen, aus den Gasen und Dämpfen abzuscheiden und zu entfernen, die von Industriebetrieben emittiert werden, indem diese Gase oder Dämpfe in Oberflächenkontakt mit einem Wasserkörper gebracht werden, eine turbulente Kaskade aus dem Wasser gebildet wird, um die Teilchen oder Gase oder anderen Verunreinigungen dem Wasser zuzumischen, und schließlich die Verunreinigungen in dem Wasser zurückgehalten werden, bevor der Rest der Emission in die Atmosphäre abgegeben wird. Verunreinigungen oder Gase, die unter anderem durch das erfindungsgemäße Verfahren oder die erfindungsgemäße Vorrichtung beseitigt werden können, sind HCL, H , HS, SiCl.,

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SiH ., PH_, As H und B₀ H,.
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Die erfindungs gemäße Vorrichtung soll auch widerstandsfähig gegen die Korrosionseffekte der starken Säuren sein, die aus den Ätz- und Polierverfahren von Halbleitern in der Elektronikindustrie in die Vorrichtung eingeleitet werden. Insbesondere sollen die Innenflächen, Zubehörteile und Ausrüstungsteile der Vorrichtung aus einem solchen Material bestehen, das den Korrosionseffekten von Stickstoffdioxid, das in den Emissionen vorhanden ist, und von Fluorwasserstoffsäure widerstehen kann, die den den in einem geschlossenen System ablaufenden Ätz- und Polierverfahren in diesen Industrien verwendet wird.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung wird die gasförmige Emission durch zwei oder mehrere Stufen geleitet, bevor die gas-

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förmige Emission aus deren Naßreinigungsvorrichtung in die Atmosphäre abgegeben wird. Je nach Art der Verunreinigung und dem Maß an der erforderlichen Herabsetzung der Verunreinigung können eine Reihe von Stufen gekoppelt werden, um kontinuierliche Waschvorgänge durchzuführen, bevor die gewaschenen Emissionen abgelassen werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung des Verfahrens werden mehrere Baugruppen von Naßreinigern hintereinander gekoppelt, wobei jede Baugruppe zwei oder mehrere Stufen aufweist, bis das gewünschte Maß an Abscheidung von Teilchen oder Gasen aus der Emission erreicht ist. In diesem Zusammenhang s ind Maßnahmen vorteilhaft, durch die jede Stufe des Waschvorganges so abgestimmt werden kann, daß eine solche hydrostatische Wasserstauhöhe an der turbulenten Kaskade in jedem Zyklus erreicht wird, daß der Ausgleich des negativen Druckes sichergestellt ist, der erforderlich ist, um ein gleichmäßiges Wasserniveau in dem Wasserkörper an jeder der aufeinanderfolgenden Stufen aufrechtzuerhalten.

Durch die Erfindung wird demnach ein wirksames Naßreinigungsverfahren und eine Naßreinigungsvorrichtung angegeben, bei der keine teueren oder speziellen Ventile, Pumpen oder Hochdruckanlagen erforderlich sind. Auch sind in den üblichen Einsatzfällen keine chemischen Reagenzien oder Additive erforderlich,

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Nachreinigungsvorrichtung;

Figur 2 einen horizontalen Schnitt durch die Vorrichtung von Figur 1 entlang der Linie 2-2, um eine Draufsicht auf die verschiedenen Stufen des Waschvorgangs zu geben;

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Figur 3 einen Längsschnitt durch, die Vorrichtung von Figur 2 entlang der Linie 3-3;

Figur 4 eine Endansicht des linken Endes der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung;

Figur 5 eine Endansicht des rechten Endes der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung;

Figur 6 einen Schnitt durch die Vorrichtung von Figur 2 entlang der Linie 6-6;

Figur 7 ein Flußdiagramm, wie es in einem Schnitt entlang der Linie 7-7 von Figur 4 durch die Einlaßbaugruppe und die Stufen der Vorrichtung zu sehen ist;

Figur 8 ein Flußdiagramm,wie es in einem Schnitt entlang der Linie 8-8, Figur 4 durch die Auslaßbaugruppe und die Auslaßstufen der Vorrichtung zu sehen ist;

Figur 9 einen teilweisen Schnitt durch einen Abschnitt einer Stufe der Vorrichtung aus den Figuren 3, 7 und 8 in einem vergrößerten Maßstab; Figur 10 eine teilweise Draufsicht auf den Fallen- und Sumpf-Ab schnitt der Vorrichtung von Figur 9 mit Blickrichtung von rechts entlang der Linie 10 - 10;

Figur 11 eine Detailansicht von einem Abschnitt der in Figur 9 'gezeigten Vorrichtung in einem vergrößerten Maßstab; Figur 12 eine perspektivische Teildarstellung des Fallen-Abschnittes und des Einstell-Abschnittes für die Stauhöhe in der Vorrichtung; Figur 13 eine Endansicht des Einlaß- und Auslaßendes der Vorrichtung, die über die Figur 4 hinaus das Sauggebläse und dessen Antrieb zeigt; Figur 14 eine Seitenansicht des Sauggebläses und des Antriebsendes der Vorrichtung mit Blickrichtung son rechts in Figur 13, wobei die Vorrichtung selbst nur teilweise dargestellt ist;

Figur 15 eine vergrößerte Detaildarstellung, die eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung verdeutlicht.

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Die Naßreinigungsvorrichtung 15 weist ein vollständig geschlossenes System in Form einer kontinuierlichen Leitung 16 mit einer Einlaßöffnung 17 zur Aufnahme der zur reinigenden Gase, beispielsweise der gasförmigen Emissionen, und einer Abgabeöffnung 18 auf, die direkt in ein Sauggebläse 19 mündet, durch das die gereinigten und ausgewaschenen Gasemissionen nach oben gerichtet werden, um sie schließlich in die Atmosphäre abzugeben. Das Gebläse 19 wird durch einen Elektromotor und eine geeeignete Antriebsverbindung 21 angetrieben, wie in den Figuren 13 und 14 gezeigt ist. Es ist zu beachten, daß das Abgabeende des Gebläses 19 in an sich bekannter Weise mit einer geeigneten, abgedichteten Leitung (nicht gezeigt) verbunden ist, durch die die gereinigte Gasemission gut oberhalb des Gebäudes, in dem die Vorrichtung installiert ist, in die Atmosphäre abgegeben wird.

Gemäß den Figuren 1-8 ist die Leitung 16 der Vorrichtung 15 in einem Gehäuse 25 angeordnet. Das Gehäuse 25 und alle darin befindlichen Innenwandungen, die der Strömung der kontaminierten Emissionen ausgesetzt sind, bestehen aus einem säure- und korrossionsbeständigen Material, Solch ein Material ist vorzugsweise Polypropylen, obwohl im Falle von Gasemissionen, die Verunreinigungen aus weniger starken Säuren enthalten, auch Polyvinylchlorid und in einigen Fällen auch glasfaserverstärktes Material befriedigend sein kann.

Die Vorrichtung weist mehrere Stufen auf, die hintereinander in der kontinuierlichen Leitung 16 angeordnet sind. Für die Zwecke der Erfindung und um die Länge der Vorrichtung auf ein Minimum herabzusetzen, besteht die Leitung 16 aus zwei parallelen Baugruppen 17' und 18', wobei der Einlaß 17 in die Baugruppe 17' führt und der Auslaß 18 von der Baugruppe 18' an demselben Ende der Vorrichtung aus dieser herausführt. Die gegenüberliegenden Enden der Baugruppen 17 und 18'sind daher durch eine quer liegende Baueinheit 19' miteinander gekoppelt, die für die kontinuierliche Strömung von der Baugruppe 17' in die Baugruppe 18'

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sorgt, die durch den Saugdruck von dem gemeinsamen Gebläse 19 erzeugt wird.

Der Arbeitsablauf in dem Naßreiniger ist am besten in den Figuren 7 bzw. 8 in Kombination mit der Draufsicht auf das Innere des Gehäuses 25 (Figur 2) ersichtlich. Aus diesen Figuren ist zu sehen, daß die Leitung 16 in jeder Baugruppe 17' und 18' drei Stufen 27 zum Reinigen und Waschen der Emission aufweist. Jede Stufe 27 ist in Aufbau und Wirkungsweise identisch, und die Teile jeder Stufe werden durch die gleichen Bezugszahlen beziechnet. Eine vergrößerte Darstellung einer Stufe 27 ist in den Figuren 9, 10 und 11 gezeigt. Jede Stufe 27, in der die Erfindung verwirklicht ist, kann die drei wichtigsten Erfordernisse sowohl für das Reinigen als auch für das Waschen von Emissionen erfüllen, wodurch die Verunreinigungen von der durchgeleiteten Emission aufgefangen und entfernt werden. Die drei wichtigsten Erfordernisse sind: Oberflächenkontakt, zwischen der Emission und dem Wasser, Eindringung der Bestandteile, insbesondere der festen Bestandteile, der Emission in das Wasser und die Zurückhaltung der Verunreinigungen aus der Emission durch das Wasser.

Der Oberflächenkontakt wird durch eine Einrichtung 28 erreicht, die die gasförmige Emission unter einem gleichförmigen Druck gegen die Oberfläche S eines Wasserkörpers 29 nach unten richtet, der absolut stillgehalten wird. Der Wasserkörper 29 wird von einer Bodenwand 30 der Leitung 16 in jeder Stufe 27 abgestützt, wobei das Wasser in jede Stufe durch einen feinen Sprühnebel von einer Düse 31 an einer Zufuhrleitung 32 zugeführt wird, die ein geeignetes Ventil (nicht gezeigt) hat, um. die Zuflußrate und den Druck des Zuflusses in an sich bekannter Weise steuert. Die Düse 31 liegt an einem Niveau oberhalb des Bodens 30 in der Leitung 16, so daß sie etwa die unteren drei Viertel des Innenraums jeder Stufe 27 überdeckt. Der Sprühnebel wäscht kontinuierlich die Wände jeder Stufe und die Wände der Rohre 33, um zu verhindern, daß es sich

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eine Verunreinigung darauf ausbildet. Es kann auch eine andere gesteuerte Einrichtung verwendet werden, um den Wasserkörper 29 zu liefern oder nachzufüllen.

Die Einrichtung 28 weist eine Vielzahl Rohre 33 auf, die bienenwabenförmig senkrecht in der Leitung 16 und über die Breite der Letzteren bis zu einer Prallplatte, die durch eine Trennwand ab 34 gebildet wird, angeordnet sind. Die Trennwand 34 sperrt den oberen Bereich der Leitung 16 ab, so daß die Strömung durch Rohre 33 nach unten verlaufen muß, Die oberen Enden der Rohre 33 sind diagonal abgeschrägt, vorzugsweise sind aie unter einem Winkel von etwa 45 Grad von drei Vierteln der Höhe der Leitung 16 von der Bodenwand 30 nach unten geneigt. Wie in der Draufsicht von Figur 2 gezeigt, sind sechs in Querrichtung verlaufende Reihen von Rohren 33 vorgesehen, die jeweils fortschreitend um einen diagonalen Schnitt an ihren oberen Enden gekürzt sind. Die unteren Enden der Rohre 33 sind in einem Rahmen 35 eingesetzt, so daß ihre Enden etwa ein Achtel der Höhe oder etwa um den Radius der Rohre 33 oberhalb des unteren Randes des Rahmens liegen. Damit wird eine gemeinsame Kammer 36 unter allen Rohren 33 gebildet. Das untere Ende des Rahmens 35 und die Unterkante der Kammer 36 definieren das gewünschte Niveau innerhalb der Leitung 16 für die Oberfläche des Wasserkörpers 29 in der Leitung. Das untere Ende der Trennwand 34 bildet eine Grundschwelle37 auf dem gleichen Niveau wie die Unterkante der Kammer 36, und diese Grundschwelle ist wichtig für die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung, wie noch beschrieben wird.

Der Wasserkörper 29 in jeder Stufe 27 wird mit seiner Oberfläche S auf dem Niveau der Unterkante des Rahmens 35 und der Grundschwelle 37 in dem gesamten Bereich der Kammer 36 unterhalb der bienenwabenförmigen Anordnung aller Rohre 33 gehalten. Aufgrund dieser Anordnungen erzeugt die nach unten strömende Gasemission, die durch die Anordnung der Rohre 33 hinducchgesaugt wird, einen gleichmäßigen, nach unten

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gerichteten Druck der Gasemission innerhalb der Kammer 36. Da die Gasmischung aus Luft und den gasförmigen Emissionen und festen Teilchen sich unter Druck gleichförmig in dem gesamten Bereich der Kammer

36 in Richtung auf die Oberfläche S des Wasserkörpers bewegt, wird der darin enthaltene Wasserkörper absolut stillgehalten. Dadurch wird ein positiver Oberflächenkontakt des Gases mit dem Wasserkörper erzielt, so daß die festen Bestandteile der Emissionen in den Wasserkörper eindringen und eine Haftung der gasförmigen Emissionsmischung mit der Oberfläche S erzielt wird, während sich die Emissionsmischung entlang der Oberfläche S in Richtung auf die Grundschwelle 37 an dem unteren Ende der Trennwand 34 bewegt. Der Durchtritt des Gases unterhalb der Grundschwelle 37 wird durch den Unterdruck bewirkt, der durch das Sauggebläse 19 an dem Abgabeende der Leitung 16 erzeugt wird. Es hat sich gezeigt, daß durch das Entweichen des Gases um die Grundschwelle

37 der Trennwand 34 eine tragförmige Welle in der Oberfläche S entlang der gesamten Länge der Trennwand 34 quer zu der Leitung 16 erzeugt wird, wie in den Figuren 9 und 11 dargestellt ist. Dadurch wird eine gichtartige, nach oben gerichtete Stoßwelle aus Gas erzeugt, die einen Teil des Wassers hinter die Grundschwelle 37 der Trennwand 34 mitzieht.

Jenseits der Trennwand 34 hat jede Stufe 27 eine Säule 38 oder zweite Kammer, die durch eine Wand 39 begrenzt wird, die von der Trennwand 34 einen Abstand hat, der so berechnet ist, daß eine Turbulenz in der Aufwärts strömung aus der Emission und einem Teil des Wasser erzeugt wird. Die Wand 39 ist die Endwand jeder Stufe 27. Sie ist an der Bodenwand 30 befestigt, um den Wasserkörper 29 in. jeder Stufe von dem Wasserkörper der danebenliegenden Stufe zu isolieren. Die Wand 39 erstreckt sich senkrecht um einen Betrag nach oben, der durch das oberste Niveau des höchsten Rohres 33 und das Niveau der Düse 31 bestimmt ist, so daß das Gas in die als nächstes folgende Stufe 27 in der Leitung 16 hindurchtreten kann. Die Wand 39 hat einenoder mehrere Flansche 40, die sich äaran nach unten erstrecken. Der verhältnismäßig schmale Durchgang

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in der Säule 38 führt zu einem umgekehrten Kaskadeneffekt in dem Wasser, das mit der turbulenten, stoßartig nach oben strömenden, gasförmigen Emission mitgerissen wird. Das mit der Emission aufsteigende Wasser wird aufgerührt und strömt zurück, wobei es mit Bläschen gefüllt ist, in denen Gas und feste Teilchen eingefangen werden. Die nach oben verlaufende Kaskadenströmung der gasförmigen Emission und die Aufschäumung in dem kaskadenförmig nach oben strömenden Wasser führt zu einer Benetzung und Kohäsion des Wassers mit der molekularen Struktur der Gase«· Auf diese Weise verdünnt das Wasser nicht nur die Gase sondern bewirkt auch eine Zurückhaltung der Gase in den Bläschen in dem Wasser.

Gemäß Figur 1 ist ein transparentes Sichtfenster 41 in der Außenwand der Leitung 16 an jeder Säule 38 angeordnet. Ein ähnliches, transparentes Sichtfenster 42 ist in dem Deckel der Leitung 16 oberhalb jeder Säule 38 angeordnet. Durch diese Anordnung kann man die Farbe und die Anwesenheit von Säuren in dem Gas beobachten, das in der Säule 38 aufsteigt. Sonnenlicht oder ein entsprechender Lichtstrahl, der durch das obere Sichtfenster 42 nach unten durchdringt, ermöglicht es dem Betrachter, die Kapazität des Gases ebenfalls zu beurteilen.

Die Teilchen oder anderen Gase, die in den Luftbläschen eingefangen sind, und das Wasser bewegen sich unter der Wirkung der Schwerkraft zu der Bodenwand 30 der Leitung 16 hin und in einen V-förmigen Trog 43, der senkrecht unter der Trennwand 34 liegt. Der Trog 43 erstreckt sich quer zu der Leitung 16 des Sumpf, um die Teilchen und Chemikalien zu sammeln, die aus der gasförmigen Emission entfernt worden sind. Der Trog 43 ist über eine Falle 45 direkt mit einer Abflußleitung 44 unterhalb des Gehäuses 25 verbunden. Durch die Abflußleitung wird die Oberfläche S des Wasserkörpers 29 auf dem gewünschten Niveau in der jeweiligen Stufe 27 gehalten.

Die gasförmige Emission wird auf diese Weise gewachen, und die Verunreinigungen in ρ ρ m , die sich darin befinden, werden nach Durchgang

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durch jede Stufe 27 der Najßreinigungs vor richtung reduziert. Wie in den Figuren 7 und 8 zu ersehen ist, tritt die Emission über die Oberkante 46 der Wand 49 der Kammer 38 über. Die vorgereinigte Emission von jeder Säule 38 wird über das obere Viertel der Leitung 16 abgegeben, so daß sie in die nächste Stufe 27 der Naßreinigungsvorrichtung eintreten kann.

Die Waschschritte werden nacheinander in jeder Stufe 27 der Naßreinigungsvorrichtung in jeder Baugruppe derselben, im vorliegenden Fall in den Baugruppen 17'und 18,' die eine kontinuierliche Leitung 16 bilden, bis zum Abgabeende oder zur Abgabeöffnung 18 durchgeführt, wie schematisch in den Figuren 7 und 8 gezeigt ist. Es ist zu beachten, daß die Gasemission, die von dem oberen Ende der Säule 38 in der letzten Stufe 27' abgegeben wird, zunächst einer Trocknung unterworfen wird, bevor in das Sauggebläse 19 gezogen wird.

Wie in den Figuren 3, 6 und 8 gezeigt ist, muß die Gasemission von der letzten Stufe 27' durch eine Nebelabscheidungskammer 48 hindurchtreten, bevor sie in das Sauggebläse 19 eintritt. Diese Kammer 48 hat zwei Nebelsammelschirme oder -filter 49, die darin von dem Deckel bis zum Boden und von Seite zu Seite der Leitung 16 angeordnet sind. Diese Abscheider, bzw. die Schirme 49, sind so ausgeführt, daß übermäßige Feuchtigkeit in der Emission, die durch die Abscheider hindurchtritt, eine Kapillarwirkung hervorbringt, um die Feuchtigkeit schließlich abzuleiten.

Das Wasser, das von den Schirmen 49 abläuft, sammelt sich an dem Boden der Kammer 48, Eine kleine Öffnung 48' ist durch die Wand 39 an der letzten Stufe 27' neben der Bodenwand 30 der Leitung 16 ausgebildet. Der Wasserspiegel in der letzten Stufe 27' ist daher in kommunizierender Verbindung mit dem in der Kammer 38 gesammelten Wasser. Der Ablauf erfolgt durch die Öffnung 48 und den Sumpf in dem V-förmigen Trog in der letzten Stufe 27'. Die am Ende aus der Naßreinigungsvorrich-

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tung 15 durch das Sauggebläse 19 abgezogene Gasemission ist daher von den mitgerissenen Stoffen auf das niedrigste Niveau befreit, bevor es in die Atmosphäre abgegeben wird.

Der Waschvorgang, der in jeder der aufeinanderfolgenden Stufen 27 der Naßreinigungs vor richtung durchgeführt wird, hängt von eine r Balance der statischen Drücke in den aufeinanderfolgenden Stufen ab. Der statische Druck muß zwischen der Menge der verunreinigten Gasemissionen in Kubikmeter pro Minute, der durch jede Stufe hindurchtretenden Luftmenge und dem Druck ausbalanciert werden, der durch das Sauggebläse 19 in Relation zu dem Wasserkörper 29 erzeugt wird. Das Ausbalancieren des statischen Druckes, das als Abstimmung der Vorrichtung bezeichnet wird, umfaßt das Einregeln der Wasserstauhöhe in jeder Stufe durch eine Einrichtung 60, wie es im folgenden beschrieben wird.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 9, 10 und 11 wird erneut darauf hingewiesen, daß die Oberfläche S des Wasserkörpers 29 in der Kammer 36 unterhalb jeder Anordnung der Rohre 33 absolut stillgehalten werden muß. Ferner wird durch den Druck jenseits der Trennwand 34, der durch das Vorbeiströmen des Wassers an der Grundschwelle 37 der Trennwand 34 verursacht wird, etwas Wasser in die Säule 38 in jeder Stufe 27 nach oben gezogen. Es ist gerade die Stauhöhe, die auf diese Weise in der Säule 38 jeder Stufe nacheinander in der Leitung 16 erzeugt wird, die entlang dem gesamten Behandlungsweg kritisch einjustiert werden muß.

Bei den Flußdiagrammen aus den Figuren 7 und 8 ist zu beachten, daß der Druck, der von dem Sauggebläse 19 erzeugt wird, am größten bei dem angrenzenden Ende der letzten Stufe 27 der Vorrichtung ist. Dieser Druck fällt proportional an jeder Stufe 27 ab, die weiter zurück in Richtung auf den Einlaß 17 der Leitung 16 liegt. Um den Effekt dieses abfallenden Druckes auszugleichen, muß der statische Druck des Wasserkörpers in der Säule 38 durch getrennte Abstimmungseinrichtungen 60 in jeder der

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- 14 aufeinanderfolgenden Stufen eingestellt werden.

Die Ab Stimmung s einrichtung 60 weist eine Anfangs-Abflußleitung 54 zwischen dem Sumpf oder dem V-förmigen Trog 43 und einer gemeinsamen Abflußleitung 44 an jeder Stufe der Vorrichtung auf, wie in den Figuren 9 und 10 gezeigt ist. In der Abflußleitung 54 ist noch ein Ventil 55 vorgesehen, um die Abgabe von Wasser unter der Wirkung der Schwerkraft von dem Trog 43 zu regeln. Ferner ist noch eine Falle 45 vorgesehen, um das gewünschte Niveau aufrechtzuerhalten, auf das das Wasser in der jeweiligen Säule 38 ansteigen soll, damit darin die erforderliche Stauhöhe eingestellt wird«

Da die Stauhöhe, die in jeder der Säulen 38 an jeder der aufeinanderfolgenden Stufen erforderlich ist, sich von dem Sauggebläse ausgehend nach hinten ändert, ist jede Falle 45 einstellbar ausgeführt, wie noch im einzelnen anhand von Figur 12 beschrieben wird. Die Einstellung wird dadurch durchgeführt, daß man das Überlaufniveau für den Ablauf in jeder Falle 45 ändert. Zu diesem Zweck fließt die von dem Abgabeventil 55 geregelte Abflußmenge in eine U-förmige Leitung 56 nach unten und dann nach oben zu einem Überlaufpunkt 57, bevor der Überlauf unter der Wirkung der Schwerkraft über eine Leitung 58 in die gemeinsame Abflußleitung 44 fließt.

Der Überlaufpunkt 57 besteht aus zwei Kniestücken 59 - 59'» die an ein Rohr 61 angeschlossen sind, welches teleskopartig in einen buchsenförmigen Rohrarm 62 mit größerem Durchmesser, der zu der U-förmigen Leitung 56 gehört, paßt. Das obere Ende des Rohrarmes 62 hat ein Außengewinde, um einen Gewindekragen aufzunehmen, der das einen kleineren Durchmesser aufweisende Rohr 61 umgibt. Ein Dichtring 64 in dem Gewindekragen 62 umgibt ebenfalls das Rohr 61, so daß eine Dichtung zwischen dem Rohr 61 und dem Rohrarm 62 gebildet wird, wenn der Kragen 63

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- 15 festgerschraubt wird.

Jenseits des Überlaufpunkt es 57 ist das hintere Kniestück 59' durch eine Schraubverbindung mit einem seitlichen Rohr 65 verbunden. Erforderlichenfalls ist ein sich nach unten erstreckendes Rohr 66 mit einem Kniestück an dem seitlichen Rohr 65 vorgesehen, wie in den Figuren 1 und 3 gezeigt ist. Das seitliche Rohr 65 erstreckt sich in jedem Fall durch und zwischen Klemmblöcken 68, die auf zwei Stangen 69 aufgehängt sind, die sich von dem Rahmen des Gehäuses 25 nach unten erstrecken. Die Stangen 69 sind mit einem Gewinde versehen und haben Muttern 7Ö oberhalb und unterhalb der Klemmbügel 68, so daß das Niveau des seitlichen Rohres 65 in senkrechter Richtung gegenüber dem Boden 30 der Leitung 16 eingestellt werden kann. Weil das Rohr 65 in senkrechter Richtung eingestellt werden muß, ist der Rest der Abflußleitung 54 ein flexibles Rohr oder ein Schlauch 71 aus einem geeigneten, säurebeständigen Material, welches das Rohr 65 mit der gemeinsamen Abflußleitung 44 verbindet.

Durch diese Anordnung kann die Wassermenge, die in jeder Stufe zurückgehalten wird, eingestellt werden, um eine Stauhöhe in jeder Stufe zu erzeugen, die ausreicht, um dem Saugdruck in jeder Stufe entgegenzuwirken. Das obere Kniestück 59 an dem Überlaufpunkt 57 hat ein einen kleinen Durchmesser aufweisendes Belüftungsrohr 72, um eine Syphonwirkung durch die Anfangs-Abflußleitung 54 zu verhindern.

Aus Figur 1 und dem zugehörigen Flußdiagramm von Figur 8 ist ersichtlich, daß der Wasserkörper 29 in der Säule 38 der letzten Stufe 27' und der danebenliegenden Nebelabscheiderkammer 48 durch die Saugwirkung auf das höchste Niveau im Vergleich zu dem Niveau in den anderen Stufen 27 gezogen wird. Dem aufwärts gerichteten Zug auf das Wasser in der Säule 38 und der Kammer 48 wird ein Widerstand durch die Schwerkraft

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auf den Wasserkörper entgegengesetzt, der über den Überlaufpunkt in der Falle 45 dieser Stufe übertritt. Da der Druck neben dem Sauggebläse 19 am größten ist, wird der Überlaufpunkt 57 abgesenkt, um den auf der Schwerkraft beruhenden Zug auf den Wasserkörper 29 zu unterstützen.

In den jeweiligen Stufen 27 wird fortschreitend in Richtung auf den Eintritt 17 der Emission die Wirkung des Druckes auf das Wasser in der jeweiligen Säule 38 etwas kleiner, so daß der Überlaufpunkt 57 in der Anfangs-Abflußleitung 54 auf ein höheres Niveau dadurch eingestellt werden muß, daß man die Falle 45 in dieser Stufe anhebt. Die Einstellung wird dadurch vorgenommen, daß der Kragen 63 aufgeschraubt und die teleskopartige Verbindung zwischen dem Rohr 61 und dem Rohr arm 62 der Leitung 56 verlängert. Dadurch wird die Wasserstauhöhe in der Säule 38 angehoben, um den verkleinerten Saugdruck in der oberen Zone der Säule zu kompensieren.

Diese Einstellung des Überlaufs ist ein Teil der Abstimmeinrichtung 60, und sie erfolgt in Kombination mit der Einstellung des jeweiligen Abgabeventils 55 in der Abflußleitung 54, dem Wasserzulauf an der jeweiligen Sprühdüse 31 und der bekannten Menge an verunreinigter Emission in Kubikmeter pro Minute, die durch die Leitung 16 gezogen wird.

In dem man den Durchfluß und den Zustand der Emission durch die Sichtfenster 41 an den verschiedenen Säulen 38 beobachtet, kann eine genaue Abstimmung der Vorrichtung erreicht werden.

Als Teil der Abstimmung wird die Oberfläche S des Wasserkörpers 29 in den Kammern 36 unter jeder bienenwabenförmigen Anordnung von Rohren 33 absolut stillgehalten, was an jeder Stufe 27 erforderlich ist.

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Die Abstimmung der Vorrichtung läßt sich am besten erreichen, wenn man die spezielle Säure oder das Fremdgas oder die Teilchen, die entfernt werden sollen, und den Gehalt dieser Verunreinigungen in ρ ρ m in der zu reinigenden und waschenden Emission kennt. Die Größe der Leitung 16 und die Kapazität des Sauggebläses 19 hängt von dem Volumen der Gasemission, d.h. von der Zahl der Kubikmeter pro Minute des Emissionsanfalle ab. Wenn die Vorrichtung auf diese bekannten Faktoren abgestimmt ist, ist die Vorrichtung in sich geschlossen und funktioniert in der Weise, daß der Gehalt der giftigen Gase und Dämpfe in ρ ρ m in der gereinigten und gewaschenen Emission auf einen gewünschten Wert reduziert wird.

Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Anlage zum Ätzen und Polieren von Silicium-Halbleiterscheiben war sie in der Lage, den Gehalt von 200 000 ppm NO_ und anderen Gasen in einer Gasemission auf einen Gehalt von 5 ρ ρ m bei Ausstoß der gereinigten Emission in die Atmosphäre zu reduzieren. Der gesamte Waschvorgang wurde in einer 18-stufigen Einheit ( drei Baugruppen mit sechs Stufen) mit gewöhnlichem Leitungswasser durchgeführt. Das Reinigen und Waschen erforderte weniger als 12, 5 Liter Wasser pro Minute bei normalem Leitungswasser-

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druck von 2 bis 3, 5 kg/cm ohne Hilfe von Hochdruckpumpen.

Die Vorrichtung hat keine Meßgeräte und Pumpen, die aus mechanischen Teilen bestehen, die zu Bruch gehen oder Schwierigkeiten machen können, was ein Abschalten der Vorrichtung erforderlich machen würde. Eine Ausnahme bildet lediglich das Sauggebläse. Die Vorrichtung ist, da sie aus säurebeständigem Material besteht, selbstreinigend und hat keine inneren Teile, die überfüllt oder verstopft werden können.

Obwohl in dem gezeigten Ausführungsbeispiel sechs Stufen (drei Stufen in jeder Baugruppe) vorhanden sind, können mehrere Baugruppen intereinander angeschlossen werden, wenn dies erforderlich ist, um ein spezielles

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Problem von gasförmigen Dämpfen in der zu waschenden und zu reinigenden Emission gelöst werden soll. Unabhängig von der Quelle der Dämpfe und der Verunreinigungen in dem Abgas, das als Emission aus einer beliebigen, bekannten Anlage abgegeben wird, ist es möglich, diese Emission in derselben Vorrichtung zu waschen und zu reinigen, um die giftigen Elemente einzufangen und deren Gehalt in ρ ρ m in der schließlich abgegebenen Emission auf ein sicheres und harmloses Niveau zu reduzieren, bevor die Emission in die Atmosphäre abgegeben wird. Die Erfindung ist auch nicht auf eine bestimmte Zahl von Stufen pro Baugruppe beschränkt. Es kann unter Umständen eine Stufe ausreichen, obwohl zwei oder mehr Stufen in den meisten Anwendungsfällen erforderlich sind.

Außer der Waschung der Emission in jeder Stufe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aufgrund des außergewöhnlich guten Kontaktes zwischen Gas und Flüssigkeit beim Binden der Säure oder der andren Beimengungen in der Emission ein sicherer Verdünnungseffekt erzielt, da die aufeinanderfolgenden Waschvorgänge in jeder Stufe der verschiedenen Baugruppen stattfinden. Testmessungen haben gezeigt, daß die Acidität der Abwasser in den aufeinanderfolgenden Stufen fortschreitet bis auf einen neutralen pH bei der letzten Stufe abfiel, obwohl die Acidität des Abwassers in der ersten Stufe einen pH von 1, 5 aufwies. Die Mischung dieser aufeinanderfolgenden Abwasser ströme verdünnt das gesamte Abwasser. Daher ist nur eine sehr geringe Neutralisierungsbehandlung dieser verdünnten Abwasser erforderlich, bevor es in das städtische oder betriebseigene Abwassersystem abgegeben wird.

Figur 15 zeigt eine Teilansicht ähnlich wie Figur 11 eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung. Figur 15 dient ferner dazu, einige Funktionsprinzipien der Erfindung zu erläutern, die «iowohl dem Ausführungsbeispiel aus Figur 15 als auch dem Ausführungsbeispiel aus den Figuren 1 bis 14 gemeinsam sind. Die in Figur 15 gezeigten Teile, die dieselbe

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Funktion wie die in den Figuren 1 bis 14 gezeigten Teile haben, tragen dieselben Bezugszahlen unter Hinzufügung einer 1 an erster Stelle. Beispielsweise sind die Rohre 33 aus den Figuren 1 bis 14 in Figur 15 mit 133 bezeichnet.

Figur 15 zeigt in vergrößerter Darstellung eine der Stufen 127, die eine Baugruppe bilden. Da jede Stufe in der gleichen Weise wie jede andere der damit zusammengeschalteten Stufen funktioniert, muß nur eine solche Stufe beschrieben werden. Die Stufe 127 weist Rohre 133 auf, die die gasförmigen Emissionen ( gewöhnlich eine Mischung aus Luft und Gas und teilchenförmigem Stoff) gleichförmig gegen die Oberfläche S des Wasserkörpers 129 leiten. Wie bereits erwähnt wurde, funktioniert die Vorrichtung am besten, wenn die Oberfläche S unterhalb der Rohre 133 stillgehalten wird.

Die unteren Abschnitte der Rohre 133 sind in einem Rahmen 135 angeordnet, der die Kammer 136 oberhalb der Oberfläche S des Wasserkörpers 129 bildet. Der Wasserkörper 129 ruht auf der Bodenwand 130 und in dem Trog 143, wie dargestellt ist.

Jede Stufe 127 ist in zwei Abschnitte unterteilt, wobei der eine Abschnitt hauptsächlich durch die Rohre 133 gebildet wird und der zweite Abschnitt eine Kammer 138 ist, in der das Wasser und die Gasmischung eine Kaskade bilden, die oben erläutert wurde. Die beiden Abschnitte der Stufe sind wieder durch eine Trennwand 134 unterteilt, die sich abdichtend bis zum oberen Teil und den Seiten der Leitung erstreckt.

Das andere Ende der Stufe 127 wird durch eine Wand 139 verschlossen, die sich von der Bodenwand 130 bis auf eine Höhe unterhalb der Oberseite der Leitung erstreckt. Die Wand 139 trägt Flansch 140, die von ihr unter einem nach unten geneigten Winkel in die Kammer 138 hineinragen. Die Flansche 140 dienen wieder als Prallbleche, die dazu beitragen, das

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Wasser wieder zurück in die Kammer 138 zu leiten.

Die Stufe 127, die in Figur 15 gezeigt ist, unterscheidet sich von der Stufe 27 aus den Figuren 1 bis 14 dadurch, daß das untere Ende der Trennwand 134, welches die Grundschwelle bildet, einstellbar ist. Die Grundschwelle 170 ist zwischen der Trennwand 134 und dem Rahmen 135 angeordnet und erstreckt sich voll über die Kammer 136. Ihr unteres Ende 172 ist gegenüber der Bodenwand 130 einstellbar. Diese Einstellung kann durch eine beliebige₃ an sich bekannte Einrichtung erreicht werden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Einstellung dadurch vorgenommen, daß man die Bolzen 174 löst. Die Bolzen 174 sind in die Trennwand 134 eingeschraubtjund liefern den Druck, um die Grundschwelle 170 an ihrer Stelle zwischen der Trennwand 134 und dem Rahmen 135 zu halten. Der Zweck für eine Einrichtung, um die Position des unteren Endes 172 der Grundschwelle 170 einzustellen, wird im folgenden beschrieben. Wie bereits erläutert wurde, basiert das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Wirkungsweise der erfindungs gemäßen Vorrichtung auf dem Oberflächenkontakt, der Eindringung und der Zurückhaltung. Der Oberflächenkontakt wird dadurch hergestellt, daß man die gasförmige Emission durch die bienenwabenförmige Anordnung von Rohren 133 in der Kammer 136 nach unten und dann auf die Fläche S des Wasserkörpers 129 durchtreten läßt. Die Oberfläche S wird so still wie möglich gehalten, um den Oberflächenkontakt zu vergrößern. Die Rohre 133 dienen dazu, das Gas gleichmäßig zu verteilen und die Oberfläche in der gesamten Kammer 136 still zu halten.

Die gasförmigen Emissionen fließen nach Auftreffen auf die Oberfläche S an dieser entlang in Richtung auf das untere Ende 172 der Grundschwelle 170. Diese Strömung ist das Resultat der Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Kammer 136 und dem Druck in der Kammer 138, die von dem Sauggebläse 19 erzeugt wird. Da eine Druckdifferenz zwischen den

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Kammern 136 und 138 vorhanden ist, ist auch eine Differenz in dem Niveau der Oberfläche S und der Oberfläche S des Wasserkörpers in der Kammer 138 vorhanden. Bisher wurde diese Differenz in den Wasserniveaus, die durch die Druckdifferenz erzeugt wurde, als Stauhöhe bezeichnet. Wie bereits erwähnt wurde, wird die Vorrichtung so eingestellt, daß das Oberflächenniveau S an dem unteren Ende 172 der Grundschwelle 170. Mit anderen Worten berührt das untere Ende 172 der Grundschwelle 170 Gerade in der Kammer 136.

Die gasförmigen Emissionen, die gewöhnlich mit Luft gemischt sind, fließen unter Druck unterhalb der Grundschwelle 170 vorbei. Dabei wird eine wellenförmige Vertiefung in der Oberfläche des Wasserkörpers 129 gebildet. Diese Vertiefung ist in den Figuren 15 und 11 zu sehen. Nach Durchtritt unter der Grundschwelle 170 scheint die gasförmige Emission in die Kammer 138 zu "explodieren", wodurch die in den Figuren 11 und 15 gezeigte, umgekehrte Kaskade erzeugt wird. Diese Kaskade ist das Resultat einer Vergrößerung der Geschwindigkeit der gasförmigen Emission ( V V), wenn die Emission unter dem unteren Ende 172 der Grundschwelle 170 hindurchtritt. So fließt das Gas über die Oberfläche S auf die Grundschwelle 170 zu. Es tritt dann mit einer erhöhten Geschwindigkeit (VV) unter der Grundschwelle hindurch.

Der Kaskadeneffekt in dem Wasser, das durch die nach oben entweichende Gasemission aus der Kammer 136, die unter einem höheren Druck als die Kammer 138 steht, mitgerissen wird, wird zum Teil durch die Stauhöhe erzeugt, die die Oberfläche S auf einem höheren Niveau als die Oberfläche S hält. Mit anderen Worten muß das Gas zum Teil durch das Wasser in der Kammer 138 hindurchtreten.

Die Kaskade oder die turbulente Wasserströmung führt zu zwei grundlegenden Strömungen des kaskadenförmig strömenden Wassers und der einge-

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schlossenen Gase. Diese Strömungen sind durch die Pfeile A und B in Figur 15 angedeutet. Der Pfeil A zeigt den Kaskadeneffekt in der ursprünglichen Strömungsrichtung des Gases, Der Pfeil B zeigt den Kaskadeneffekt bei dem das Wasser und das Gas dazu neigt, in der ursprünglichen Richtung zurückzufließen, das heißt einen Wirbel zurück in Richtung auf die Trennwand 134 zu bilden. Dies ist in Figur 11 dargestellt. Wie bereits erläutert wurde, wird durch den Kaskadeneffekt das Wasser durchbewegt, welches nun mit Gasbläschen und mit festun Teilchen gefüllt ist« Es wird angenommen, daß die Rückwärts strömung, die durch den Pfeil B angedeutet ist, dazu beiträgt, die Rückhaltung des Gases in dem Wasserkörper 129 und auch die Eindringung in das Wasser zu vergrößern.

Es hat sich gezeigt, daß sowohl die Eindringung als auch die Rückhaltung auf optimale Werte dadurch eingeregelt werden kann, daß man das untere Ende 172 der Grundschwelle 170 entsprechend positioniert. Insbesondere beeinflußt die Position der Grundschwelle 170 die in einem Wirbel zurückströmende Kaskade, die durch den Pfeil B angedeutet ist, wodurch wiederum die Menge an gasförmigem Material, das in dem Wasserkörper 129 verbleibt und durch den Druck 143 entfernt wird, beeinflußt wird. Mit anderen Worten wird die Rückhaltung s ze it oder Festhaltungszeit nicht nur für das in dem Wasserkörper eingeschlossene Gas sondern auch für die festen Teilchen erhöht.

Zusammenfassend kann man sagen, daß die Stauhöhe, die eine Funktion der Druckdifferenz zwischen den Kammern 136 und 138 ist, zusammen mit der Position des unteren Endes 172 der einstellbaren GrundschweHe 170 die zurückströmende Welle oder den in Rückwärts richtung strömenden Wirbel, der durch den Pfeil B angedeutet ist, steuert, wodurch die Rückhaltung sowohl von festen Teilchen als auch von gasförmigen Bestandteilen in der Funktion jeder Stufe vergrößert wird.

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Die Erfindung betrifft demnach ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Gasen und/oder festen Teilchen aus einer Mischung oder einer gemischten Kombination solcher Gase und fester Teilchen, beispielsweise gasförmige Industrieemissionen, in dem diese durch eine Reihe aufeinanderfolgender Stufen geschickt werden. In jeder Stufe wird die gasförmige Emission unter einem gleichförmigen Druck in eine erste Kammer gegen die ruhende Oberfläche eines Wasserkörpers eingeleitet, unter einer Prallplatte, die eine Grundschwelle bildet, hindurchgeführt, dann in einer zweiten Kammer in Form einer Kaskade nach oben geschickt und dann in eine nachfolgende Stufe übergeleitet. Die Grundschwelle teilt jede Stufe in zwei Kammern, zwischen denen eine Druckdifferenz herrscht. Die Emission tritt in die Kammer mit dem geringeren Druck in der Weise ein, das eine Kaskade aus einer Mischung von Wasser und Gas erzeugt wird. Der Durchtritt der gasförmigen Mischung wird so gesteuert, daß die Rückhaltung der Teilchen und des Gases oder der aus der Mischung zu entfernenden Gase in dem Wasserkörper auf eine genügend lange Zeit erhöht wird, damit diese durch einen Sumpf abgeleitet werden können. Die Vorrichtung weist eine Reihe von Stufen auf, die hintereinander angeordnet sind, um das Verfahren zu wiederholen, damit genügend viel Teilchen und Gase aus der Mischung entfernt werden. Die Vorrichtung weist ferner eine Einrichtung auf, um jede Stufe so abzustimmen, daß die richtige Wasserstauhöhe auf jeder Seite der Grundschwelle vorhanden ist. Es ist ferner eine Einrichtung vorgesehen, um den Druck in jeder Stufe entsprechend einzustellen, wobei die letzte Stufe sich auf dem geringsten Druck befindet und jede vorangehende Stufe einen immer höheren Druck hat. Ein Sumpf in dem unteren Teil jeder Stufe nimmt die eingeschlossenen Gase und die festen Teilchen auf, um sie danach abzuleiten. Die Wirksamkeit der Vorrichtung kann zusätzlich erhöht werden, wenn eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Grundschwelle zu verstellen bzw, einzujustieren.

In der vorhergehenden Beschreibung bezieht sich der Begriff "Gasemission" auf ein beliebiges, gasförmiges Material, das durch das erfindungs-

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gemäße Verfahren in der erfindungs gemäßen Vorrichtung behandelt werden kann_e Die Erfindung ist nicht auf Industrie-Gasemissionen beschränkt, obwohl die Reinigung solcher Emissionen ein spezieller Zweck der vorliegenden Erfindung ist_e Solche Gasemissionen können Mischungen aus Luft, einem oder mehren Gasen, die aus der Mischung entfernt oder abgetrennt werden sollen, möglicherweise festen Teilchen und auch anderen Gasen aufweisen, die nicht entfernt oder abgetrennt werden können oder auch nicht abgetrennt werden. Obwohl die Erfindung speziell auf gasförmige Mischungen anwendbar ist, kann sie auch bei Stoffen nützlich sein, die chemisch einheitlich sind.

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Claims (33)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Naßreinigen von gasförmigen Emissionen, wobei bestimmte Gase und feste Stoffe aus einer gasförmigen Mischung ausgewaschen oder entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß:

(a) die gasförmige Emission nach unten gegen die Oberfläche eines Wasserkörpers geleitet wird,

(b) die gasförmige Emission entlang der Oberfläche des Wasserkörpers und von dort unter die Unterkante einer Grundschwelle, die teilweise in den Wasserkörper hineinragt, und von dort in eine Kammer geleitet wird, so daß die gasförmigen Emissionen in die Kammer mit einer turbulenten Strömung aus Gas und Wasser eintreten,

(c) das teilchenförmige Material und die bestimmten Gase in dem Wasserkörper zurückgehalten werden, und daß

(d) das Wasser und die darin zurückgehaltenen Gase und teilchenförmigen Stoffe aus dem Wasserkörper entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstauhöhe auf jeder Seite der Grundschwelle geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in einer Reihe von Stufen wiederholt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schritt, in dem ein spezielles Gas aus den gasförmigen Emissionen entfernt wird, die Entfernung von Stickstoffdioxyd aus den gasförmigen Emissionen ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmigen Emissionen einem Wassersprühnebel unterworfen werden, bevor es die gasförmigen Emissionen nach unten gegen die Oberfläche des Wasserkörpers geleitet werden.

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6«, Naßreinigungs vor richtung, gekennzeichnet durch eine ein geschlossenes System bildende Leitung (16) mit einem Einlaß (17) zur Aufnahme einer Emission aus gasförmigen Dämpfen und Abgasen an einem Ende und einem Sauggebläse (19) an dem gegenüberliegenden Auslaßende zur Abgabe der gereinigten Emissionen in die Atmosphäre, einen Wasserkörper (29 , 129), der auf der Bodenwand (30 , 130) der Leitung (16) vorhanden ist, eine Trennwand, die direkte Strömung der Emission durch die Leitung (16) behindert und mit ihrem unteren Ende in den Wasserkörper (29 , 129) und der Abstand zu der Bodenwand (30), (131) der Leitung (16) eingetaucht ist, um eine Grundschwelle (37), (170) zu bilden, eine Einrichtung (33 , 133), um die gasförmige Emission unter einem gleichförmigen Druck nach unten gegen die Oberfläche des Wasserkörpers (29 , 129) zu richten, so daß sie darin eindringt, eine zweite Wand (39 , 139)j die unter Abstand von der Trennwand (34 , 134) angeordnet ist und sich von dem Boden der Leitung (16) bis zu einem Niveau erstreckt, das einen Abstand von der Oberseite der Leitung hat, um eine Kammer (38 , 138) zu bilden, eine Einrichtung, um einen verminderten Druck oberhalb der Wasseroberfläche in in der Kammer (38 , 138) zu erzeugen, damit das Wasser und die Emission nach oben gezogen werden, so daß eine umgekehrte Kaskade aus durchgearbeitetem Wasser und gasförmiger Emission erzeugt wird, das von unterhalb der Grundschwelle (37 , 170) an der unteren Kante der zweiten Wand hervortritt, so daß eine molekulare Adhäsion der darin getragenen chemischen Elemente und Teilchen erfolgt, um diese unter der Wirkung der Schwerkraft in den Wasserkörper zu überführen, einen Sumpf (43 , 143) in der Bodenwand der Leitung (16), um die chemischen Elemente und Feststoffteilchen aufzunehmen, die in dem Wasserkörper (29 , 129) absinken, und durch eine Einrichtung, um den Abfluß des Wassers aus dem Sumpf zu steuern, um eine Wasserstauhöhe in der Säule (38 , 138) gegen den darüber herrschenden Druck

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aufrechtzuerhalten und die Oberfläche des Wasserkörpers auf einem im wesentlichen festen Niveau und still auf der gegenüberliegenden Seite der Grundschwelle (37 , 170) zu halten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, um die Emission unter einem gleichförmigen Druck nach unten zu leiten, einen Rahmen (35 , 135), der quer zu der Leitung (16) angeordnet ist, um eine Kammer zu bilden, deren Unterseite durch das Oberflächenniveau des Wasserkörpers (29 , 129) gebildet wird, und eine Vielzahl senkrecht angeordneter Rohre (33 , 133) aufweist, die in einer bienenwabenförmigen Anordnung angeordnet sind und mit ihren unteren Enden auf dem gleichen Niveau wie das obere Niveau des Rahmens unter Abstand zu dem Oberflächeniveau des Wasserkörpers liegen, wobei die bienenwabenförmige Anordnung der Rohre (33 , 133) an ihrem oberen Ende unter einem Winkel ausgehend von einem bestimmten Niveau innerhalb der Leitung (16) abgeschrägt sind, um die Emissionen über dem gesamten Bereich der Oberfläche des Wasserkörpers, der in der Kammer frei liegt, gleichförmig nach unten zu leiten.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Steuerung des Wasserabflusses von dem Sumpf (43 , 143) eine Falle (45) mit einem Ventil (55) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Falle (45) einen U-förmigen Rohrabschnitt aufweist, dessen einer Schenkel mit dem Ventil in Verbindung steht und dessen anderer Schenkel sich zu einer in Form eines umgekehrten U ausgebildeten Armatur nach oben erstreckt, die einen Uberlaufpunkt (57) auf einem Niveau bildet, um dem Abfluß von Wasser aus dem Sumpf einen Widerstand entgegenzusetzen und die Wasserstauhöhe, die in dem unteren Bereich der Kammer erforderlich ist, aufrechtzuerhalten.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Nebelabscheider (49) zwischen der zweiten Wand (39) und dem Auslaßende der Leitung (16), um den Feuchtigkeitsgehalt der gereinigten Emission auf ein Minimum herabzusetzen, die dann über das Sauggebläse (19) in die Atmosphäre abgegeben wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine teleskopartige Verbindung zwischen der U-förmigen Armatur und dem anderen Schenkel des U-förmigen Rohrabschnittes der Falle (45), wobei eine senkrechte Einstellung des Überlaufpunktes in der U-förmigen Armatur ermöglicht wird, und durch eine Einrichtung, um die teleskopartige Verbindung abdichtend zu sichern.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Nebelabscheider zwischen der zweiten Wand (39) und dem Auslaßende der Leitung (16), um den Feuchtigkeitsgehalt der gereinigten Emission auf ein Minimum herabzusetzen, die von dort über das Sauggebläse (19) in die Atmosphäre abgegeben wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Reinigungs- und Waschstufen der oben gekennzeichneten Art, die nacheinander angeordnet sind, und durch eine Einrichtung um den Überlaufpunkt in der Abflußleitung jeder Stufe entsprechend der Druckminderung an dem oberen Ende der Säule in jeder Stufe einzeln einzustellen, die beim Fortschreiten vom Auslaßende zum Einlaßende der Leitung hin stattfindet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch ein abgedichtetes Sichtfenster (41) in der Seitenwand der Leitung (16) in der Zone der Säule jeder Stufe, wodurch die Beobachtung des Zustandes der durchtretenden Emission erleichtert wird, so daß die verschiedenen

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Ub er lauf punkte nach Bedarf einstellbar sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Nebelabscheider zwischen der zweiten Wand (39)» der letzten Stufe (27) und dem Auslaßende der Leitung (16), um den Feuchtigkeitsgehalt der gereinigten Emission auf ein Minimum herabzusetzen, die von dort über das Sauggebläse (19) in die Atmosphäre abgegeben wird.

16. Naßreinigungsvorrichtung, um giftige und schädliche, chemische Bestandteile in Aus puff dämpf en und -gasen auf ein erwünschtes Niveau herabzusetzen, die aus entsprechenden Quellen emittiert werden, gekennzeichnet durch ein vollständig abgeschlossenes System bestehend aus einem Gehäuse (25), das eine durchgehende Leitung (16) mit einem Einlaß (17) an einem Ende zur Aufnahme der Emission in einer bekannten Zahl von Kubikmeter pro Minute und einem Auslaß (18) zur Abgabe der gewaschenen und gereinigten Emissionen an die Atmosphäre, einer Saugeinrichtung (19), die mit dem Auslaß (18) der Leitung (16) in Verbindung steht, um einen Unterdruck in der Leitung zu erzeugen, der von der bekannten Menge der Emissionen in Kubikmeter pro Minute abhängt, die in die Leitung eintreten, einer Vielzahl von Reinigungs- und Waschstufen, die nacheinander in der Leitung (16) angeordnet sind, wobei jede Stufe (27) einen Wasserkörper (29 , 129) auf der Bodenwand der Leitung (16) mit einem vorgegebenen Oberflächenniveau, eine Trennwand, die sich von der oberen Wand der Leitung (16) bis zu dem Oberflächenniveau des Wasserkörpers (29 , 129) und bis auf Abstand zu der Bodenwand (30 , 130) der Leitung (16) erstreckt, um eine Grundschwelle (37), (170) zu bilden, eine Einrichtung neben der Trennwand (34 , 134) um die Emission unter einem gleichförmigen Druck gegen die Oberfläche des Wasserkörpers nach unten zu leiten, damit sie in diesen Eintritt, eine zweite Wand (39 , 139), die von der Trennwand (34 , 134) unter Abstand angeordnet ist und sich von der Bodenwand (30 , 130) der

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Leitung (16) nach oben erstreckt, um den Wasserkörper in jeder Stufe von der danebenliegenden Stufe zu isolieren, wobei die zweite Wand (39 , 139) an ihrem oberen Ende und der Abstand von der Oberseite der Leitung endet, so daß eine Säule mit vermindertem Druck erzeugt wird, um eine nach oben gerichtete Strömung aus Wasser und Abgasdämpfen erzeugt wird, die unterhalb der Grundschwelle (37 , 170) hervortritt, um daduich das Wasser und die Dämpfe in eine turbulente, umgekehrte, in der Säule nach oben strömende Kaskade aufzurühren und die Rückhaltung von chemischen Elementen, Dämpfen und Teilchen in der Emission zu bewirken, so daß diese unter der Wirkung der Schwerkraft in den Wasserkörper (29 , 129) absinken, einen Sumpf (43 , 143) in der Bodenwand der Leitung (16) unterhalb der Grundschwelle (37 , 170) der Trennwand, um das dem mit dem Wasserkörper absinkende Material zu sammeln, und eine Einrichtung aufweist, um den Wasserabfluß von dem Sumpf zu steuern, so daß die Wasserstauhöhe in der Säule gegenüber dem darüber herrschenden Druck gesteuert wird, um die Wasseroberfläche des Wasserkörpers auf der Einlaßseite der Grundschwelle (37 , 170) still zu halten.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, um die eintretenden Dämpfe in jeder Stufe (27 , 127) nach unten zu leiten, eine Kammer (36 , 136), die in der Leitung (16) ausgebildet ist und deren Unterseite auf der Oberfläche des Wasserkörpers (29 , .129) in der Leitung (16) liegt, und eine bienenwabenförmige Anordnung von Rohren (33 , 133) aufweist, die an der Trennwand (34 , 134) angeordnet sind, wobei ihre unteren Enden zu dem oberen Ende der Kammer hin offen sind und ihre oberen Enden von einem Niveau an der Trennwand schräg nach unten geneigt sind, um die Dämpfe unter einem gleichförmigen Druck nach unten gegen die Oberfläche des Wasserkörpers zu leiten, der in der Kammer freiliegt, so

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daß die Dämpfe nur über die Grund schwelle entweichen können.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,daß wenigstens drei Stufen (27) hintereinander angeordnet eine Baugruppe in der Vorrichtung bilden, und das Einrichtungen vorgesehen sind, um eine Vielzahl solcher Baugruppen für den aufeinanderfolgenden Einsatz der Stufen aller Baugruppen vom Einlaß zum Auslaß der Leitung hin zu koppeln.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenneeichnet, daß die Einrichtung zur Steuerung der Wasserableitung von dem Sumpf (43 ,

143) eine Falle (45), ein Ventil (55) zwischen dem Sumpf (43) und der Falle und einem U-förmigen Rohrabschnitt aufweist, dessen einer Schenkel mit dem Ventil in Verbindung steht, und dessen anderer Schenkel sich zu einer in Form eines umgekehrten U ausgebildeten Armatur erstreckt, die einen Uberlaufpunkt an einem Niveau bildet, wodurch dem Abfluß von dem Sumpf ein Widerstand entgegengesetzt wird, um den Wasserstaudruck aufrechtzuerhalten, der in dem unteren Bereich der Säule erforderlich ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine teleskopartige Verbindung zwischen dem anderen Schenkel des U-förmigen Rohrabschnittes und der U-förmigen Armatur, wodurch eine Verstellung des Uberlaufpunktes nach oben und unten möglich wird, und durch eine Einrichtung, um die teleskopartige Verbindung abdichtend festzulegen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein abgedichtetes Sichtfenster (41) in der Seitenwand der Leitung (16) in der Zone einer Säule jeder Stufe, um die Beobachtung des Zustandes der durchtretenden Dämpfe zu erleichtern und damit eine Einstellung des Niveaus der

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verschiedenen Überlaufpunkte nach Bedarf zu ermöglichen,

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um das Niveau des Überlaufpunktes in der Abflußleitung jeder Stufe der Vorrichtung unabhängig einzustellen, um die Vorrichtung je nach der Druckminderung in jeder Säule jeder Stufe abzustimmen, die in Richtung vom Auslaßende zum Einlaßende der Leitung hin stattfindet.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch einen Nebelabscheider zwischen der zweiten Wand (39) der letzten Stufe (27') der Leitung und dem Auslaßende (18), um den Feuchtigkeitsgehalt der gereinigten Emission auf ein Minimum herabzusetzen, bevor diese durch das Sauggebläse (19) aus der Leitung abgegeben wird,

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebelabscheider eine Kammer in der Leitung (16) zwischen der letzten Stufe (27') aller Baugruppen und dem Sauggebläse (19), einen Nebelsammelschirm in der Abscheiderkammer, um überschüssige Feuchtigkeit in der gereinigten Emission durch Kapillarwirkung anzuziehen, und eine Abflußöffnung in der zweiten Wand (39) der letzten Stufe (27') unterhalb von dessen Wasserniveau aufweist,

25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Vorrichtung s an Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamten Innenwandungen des geschlossenen Systems, das dem Wasser oder der Emission ausgesetzt ist, aus einem einem säurebeständigen, nicht korrodierenden Material besteht, wobei die Vorrichtung selbst reinigend wirkt.

26. Naßreinigungsvorrichtung für gasförmige und teilchenförmige Emissionen, gekennzeichnet durch eine durchgehende Leitung (16) mit einem Einlaß (17) und einem Auslaß (18), um die gasförmigen Emissionen an einem Ende aufzunehmen und sie am anderen Ende abzugeben, eine Ein-

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Richtung (19)>um zu bewirken, daß die gasförmigen Emissionen durch die Leitung (16) vom Einlaßende zum Auslaßende strömen, wenigstens eine Reinigungs- und Waschstufe (27) in der Leitung (16), um die gasförmigen Emissionen zu reinigen und zu waschen, um die teilchenförmigen Stoffe und/oder bestimmte Gase daraus zu entfernen, wobei jede Stufe (27) in der Leitung (16) eine Einrichtung (30 , 130), um einen Wasserkörper (29 , 129) in dem unteren Teil der Stufe (27) zu halten, eine Trennwand (34 , 134), die die Leitung (16) gegenüber einer Gasströmung durch dieselbe abschließt, eine Grundschwelle (37 , 170), an dem unteren Ende der Trennwand (34 , 134), die sich in den Wasserkörper erstreckt, jedoch einen Abstand von dem Boden des Wasserkörpers hat, eine zweite Wand (39 , 139), die von der Trennwand (34 ,

134) in Strömungsrichtung der gasförmigen Emissionen unter Abstand angeordnet ist und sich vom Boden der den Wasserkörper (29 , 129) abstützenden Einrichtung (30 , 130) in der Stufe nach oben erstreckt, um den Wasserkörper in der einen Stufe gegenüber dem Wasserkörper in der danebenliegenden Stufe zu isolieren, wobei die zweite Wand (39 ,

139) eine öffnung hat, um die Strömung der gasförmigen Emissionen zur nachfolgenden Stufe (27) zu gestatten, wobei die gasförmige Emission gezwungen wird, gegen die Oberfläche des Wasserkörpers auf der Einlaßseite der Trennwand (34 , 134), unter der Grundschwelle (37 ,

170) hindurch und in den Bereich zwischen der Grundschwelle (37 , 170) und der zweiten Wand (39 , 139) zu strömen, so daß eine nach oben gerichtete Strömung aus Wasser und gasförmigen Emissionen in der Form einer turbulenten, umgekehrten Kaskade erzeugt wird, und eine Einrichtung aufweist, um Teilchen und gasförmige Stoffe zu sammeln, die in dem Wasserkörper (29 , 129) zurückgehalten werden und diese von dem Wasserkörper zu entfernen.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (31), um die gasförmigen Emissionen einem Wassersprühnebel auf der

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Einlaßseite der Trennwand (34 , 134) zu unterwerfen.

28„ Vorrichtung nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (33 , 133) neben der Trennwand (34 , 134), um die gasförmigen Emissionen unter gleichförmigem Druck gegen die Oberfläche des "Wasserkörpers (29 ι 129) nach unten zu leiten, damit diese in den Wasserkörper eindringen.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkungseinrichtung eine Vielzahl von Rohren (33 , 133) aufweist, deren obere Enden sich in die Leitung (16) öffnen und deren untere Enden einen gleichmäßigen Abstand von der Oberfläche des Wasserkörpers (29 , 129) haben.

30. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Entfernung des zurückgehaltenen Materials und des Wassers einen Sumpf (43 , 143) unterhalb des Wasserkörpers (29 , 129) aufweist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um den Wasserabfluß von dem Sumpf (43 , 143) zu steuern, um die Wasserstauhöhe auf beiden Seiten der Trennwand (34 , 134) zu steuern.

32. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Steuerung des Wasserabflusses von dem Sumpf (43 , 143) eine Falle (45), ein Ventil (55) zwischen dem Sumpf und der Falle und einen U-förmigen Rohrabschnitt aufweist, dessen einer Schenkel mit dem Ventil in Verbindung steht, und dessen anderer Schenkel sich zu einer in Form eines umgekehrten U-ausgebildeten Armatur nach oben erstreckt, die einen Überlaufpunkt an einem Niveau bildet, so daß dem Wasserabfluß von dem Sumpf (43) ein Widerstand entgegengesetzt wird, um die

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Wasserstauhöhe auf beiden Seiten der Trennwand (34) aufrechtzuerhalten.

33. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Stufen (27) vorgesehen ist.

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