DE3515448A1 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung von schadstoffbelasteten fluiden - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur reinigung von schadstoffbelasteten fluidenInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von schadstoff
belasteten Fluiden
Beschreibung 10
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von schadstoffbelasteten Fluiden, d. h. von Gasen oder Flüssigkeiten,
mittels einer Flüssigkeitswäsche; sie bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung zur Reinigung von
schadstoffbelasteten Fluiden nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
5.
Eine sehr erfolgreiche Methode zur Reinigung von mit schadstoffbelasteten Partikeln belasteter Luft, deren Ergebnisse
besser sind als die mit Schwebstoffiltern der Klasse "S" erreichbaren, ist aus der DE-PS 27 21 528 sowie
in weiter verbesserter Ausführung aus der DE-PS 28 02 965 bekannt. Die hohe Reinigungswirkung von z. B.
10 % etwa bei Paraffinnebeln gemäß militärischen Testspezifikationen
und hinsichtlich sehr kleiner Schadstoffpartikel im Bereich von unter 3 μΐη Durchmesser, insbesondere
im Bereich von 0,3 μΐη und kleiner, beruht darauf,
daß ein mikroporöses Filtermedium, insbesondere ein Aktivkohlefilter,
unmittelbar in einem elektrostatischen Hochspannungsfeld liegt, d. h., den einen großflächigen
Pol des elektrostatischen Hochspannungsfelds bildet, so daß eine verstärkte kombinierte Wirkung des mikroporösen
Filtermediums (Aktivkohle) einerseits und des elektrostatischen Hochspannungsfelds andererseits eintritt mit
der Folge, daß die ionisierten Schadstoffpartikel des zu reinigenden Gases (insbesondere Luft) durch elektrostati-
sehe Anlagerung und Neutralisierung in wesentlich wirksamerer
Weise im Filtermedium festgehalten werden, als dies der Fall ist, wenn das Filtermedium elektrisch neutral
ist, d.h., außerhalb des elektrostatischen Ionisierungsfelds liegt.
Gase und Flüssigkeiten, insbesondere beispielsweise Luft und Wasser, sind jedoch nicht nur durch Feststoffpartikel
in Staub- oder Kolloidform verunreinigt, sondern häufig
TO auch durch chemische gasförmige oder gelöste Stoffe. Mit
dem bekannten Reinigungsverfahren auf der in den beiden genannten deutschen Patentschriften beschriebenen Grundlage
ist es insbesondere in mehrstufigen Anlagen durch spezifische Vorpräparierung der Filtermedien einzelner
Stufen gelungen, auch chemische gasförmige bzw. gelöste Verunreinigungen wirkungsvoll zu beseitigen. Dies ist
Beispielsweise von großer Bedeutung für Lackierbetriebe, in Schweißereibetrieben, aber auch in Großküchen und in
vielen anderen Bereichen der gewerblichen Wirtschaft, etwa bei der Wasserreinhaltung bis hin zum Gesundheitswesen,
wo die Sterilisation der Raumluft in Operationsund Intensivstationen nach wie vor ein großes technisches
Problem darstellt.
Nicht in allen Fällen lassen sich elektrostatische Filteranlagen mit Aktivkohlefilterschichten nach dem in den
beiden genannten deutschen Patentschriften beschriebenen Prinzip einsetzen. In vielen Bereichen, etwa bei der Entsorgung
im Nuklearbereich, werden Schwebstoffilter eingesetzt, die jedoch außerordentlich teuer sind und nur Partikel,
jedoch keine toxischen Gase erfassen. Schwierigkeiten ergeben sich insbesondere dann, wenn ein sehr hoher
Anteil toxischer Stäube und/oder Gase zu entfernen ist, weil dann der relativ häufig erforderliche Filterwechsel
nicht nur technische und Sicherheitsprobleme aufwirft,
sondern auch von der Kostenseite her zu einem nur für
TER meer . möller . s^einmeister :
Ausnahmefälle akzeptablen Aufwand führt. Soll nämlich ein breites Spektrum unterschiedlicher Schadstoffe in Form
von Stäuben bzw. Kolloiden oder gasförmiger bzw. gelöster Form aus Gasen oder Flüssigkeiten beseitigt werden,
so muß nach dem bekannten Reinigungsprinzip eine Vielzahl von unterschiedlich präparierten Filterstufen vorgesehen
werden, und insbesondere bei gasförmigen Schadstoffen ist die Reinigungswirkung in Einzelfällen unbefriedigend,
obgleich hinsichtlich der staubförmigen Belastung eine sehr gute Reinigungswirkung erzielt wird.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur Reinigung von schadstoffbelasteten Fluiden,
also von Gasen oder Flüssigkeiten sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Reinigungsvorrichtung
unter Anwendung einer Flüssigkeitswäsche anzugeben, mit denen sich eine überragende Reinigungswirkung für ein sehr
breites Spektrum von Schadstoffen sowohl in Staub- bzw. Kolloidform als auch in Gas- bzw. in gelöster Form erreichen
läßt.
Die Erfindung ist verfahrensmäßig und zusammengefaßt im Patentanspruch 1 angegeben. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Reinigung von schadstoffbelasteten Fluiden weist die im Patentanspruch 5 angegebenen Merkmale auf.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens
sind in abhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet.
Der Grundgedanke der Erfindung geht dahin, ein schadstoffbelastetes
Fluid (Gas oder Flüssigkeit) zunächst zu vernebeln bzw. zu versprühen, die so entstandenen, fein verteilten
Partikel in an sich bekannter Weise durch ein elektrostatisches Hochspannungsfeld zu ionisieren und sodann
eine elektrostatische Anlagerung an eine ebenfalls und vorzugsweise in gleicher Strömungsrichtung versprühte
Waschflüssigkeit zu bewirken, deren fein versprühte
Waschflüssigkeitspartikel auf Gegenpotential zum Ionisierungspol der vorgeschalteten Hochspannungsionisierungsvorrichtung
aufgeladen wurden, überraschenderweise entsteht dadurch eine wesentlich gesteigerte Reinigungswirkung,
da durch elektrostatische Anlagerung und Neutralisierung die an sich schon gute und spezifisch gewählte
Reinigungswirkung der Waschflüssigkeit wesentlich gesteigert wird.
Während es mit normaler Flüssigkeitswäsche, beispielsweise bei der Reinigung von Gasen, auch mit mehreren Stufen
und bei höchsten Reinheitsanforderungen, nicht möglich ist, Feststoffpartikel in einem Bereich von 2 μΐη und kleiner,
insbesondere im Bereich unter 1 μΐη, nennenswert oder
gar vollständig zu beseitigen, ergibt sich, wie zahlreiche Versuche zeigen, bei Anwendung des erfindungsgemäßen
kombinierten Verfahrens eine vollständige Reinigung des Gases bis zu beliebig kleinen Durchmessern der Schadstoff-Festpartikel,
soweit diese mit den heute verfügbaren besten Partikelzählern im Bereich ^ 0,3 μΐη überhaupt
noch erfaßbar sind.
Auch bei der Beseitigung von gasförmigen Schadstoffen, etwa
von SO2 bei der Industriemül!verbrennung sowie der Abgasreinigung
von Sterilisatoren, bei der Abgasreinigung in der Kunstdüngerproduktion und dergleichen, ergibt sich
eine wesentliche Verbesserung der Reinigungswirkung bei vergleichsweise geringem Aufwand. So kann insbesondere
die Stufenzahl bei Gaswaschanlagen von beispielsweise drei Stufen auf eine Stufe verringert werden bei gleicher oder
besserer Reinigungswirkung.
Zu dieser wesentlichen Verbilligung von Flüssigkeits-Waschanlagen kommt eine meist problemlose Entsorgung beispielsweise
bei Eindickung des Reinigungsrückstandssumpfs hinzu.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung
sowie weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung
in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Beispiel für eine Gas- oder Flüssigkeitsreinigungsvorrichtung
mit erfindungsgemäßen Merkmalen.
Ein mit Schadstoffen belastetes verschmutztes Fluid F (Gas oder Flüssigkeit) wird über eine Leitung 1 unter Druck zu
einem ersten Sprühkopf 2 geleitet und in einer beispielsweise rohrförmigen Kammer 3 vernebelt bzw. versprüht. Der
dadurch entstehende schadstoffbelastete Fluidstrom ist mit Bezugshinweis 4 angegeben. Dieser Fluidstrom 4 passiert
eine allgemein mit Bezugshinweis 6 angegebene Hochspannungsionisierungsvorrichtung,
die beispielsweise eine Mehrzahl von quer zur Strömungsrichtung gespannte Ionisierungsdrähte
6A bzw. sägeblattartige Drahtelemente aufweist, die zwischen gitterartigen Abschirmwänden 6B gespannt
sind. Die Hochspannungsionisierungselemente 6A liegen beispielsweise auf Minuspotential des nicht gezeigten
Hochspannungsgenerators, der eine hohe Gleichspannung von beispielsweise 12 bis 100 kV bei relativ sehr geringer
Hochspannungsleistung abgibt. Die Abschirmelektroden oder -wände 6A liegen in diesem Fall dann auf Gegen-,
d. h., auf Pluspotential und sind zweckmäßigerweise auf Massepotential gelegt. Beim Durchtritt des schadstoffbelasteten
Fluidstroms 4 durch die Hochspannungsionisierungsvorrichtung 6 werden die schadstoffbelasteten, vernebelten
Partikel des Fluidstroms 4 mehr oder weniger vollständig ionisiert.
Der ionisierte schadstoffbelastete Fluidstrom gelangt nun
stromab von der Hochspannungsionisierungsvorrichtung 6 in innige Vermischung mit einem über einen zweiten Sprühkopf
7 versprühten Waschflüssigkeitsstrom 8, der auf Gegenpotential
zur Ionisierung des schadstoffbelasteten Fluid-Stroms
liegt. Im dargestellten Beispiel liegt der zweite Sprühkopf 7 auf Pluspotential, d. h. auf Massepotential,
das, wie bei 5 angegeben, unmittelbar an den Sprühkopf 7 angelegt wird.
Die überraschend hohe Reinigungswirkung des erfindungsgemäßen
Verfahrens beruht vor allem darauf, daß die im dargestellten Beispiel negativ ionisierten Partikel des
schadstoffbelasteten Fluidstroms durch elektrostatische Anlagerung und Neutralisierung mit den versprühten, auf
Gegenpotential liegenden Partikeln des Waschflüssigkeitsstroms 8 mit starker zusätzlicher Bindungswirkung festgehalten
werden. Die Reinigungswirkung ist ungleich besser als bei einer reinen Flüssigkeitswäsche herkömmlicher
Art.
Die Waschflüssigkeit wird in an sich bekannter Weise in
einem Waschflüssigkeitsbehälter 16 bereitgehalten und
gesammelt. Im Behälter 16 wird das Waschflüssigkeitsniveau 17 durch eine nur schematisch angedeutete Niveauregelung
konstant gehalten. Ein Thermostat 18 dient zur Temperaturregelung der Waschflüssigkeit,und über einen
Zulauf 15 kann frische, noch unverbrauchte Waschflüssigkeit zugeführt werden. Eine Pumpe 10 saugt die Waschflüssigkeit
aus dem Behälter 16 ab und drückt diese über eine Filteranlage 9 zum zweiten Sprühkopf 7. Das Zulaufrohr
für den Waschflüssigkeitsstrom 8 mit bereits angelagerten
schadstoffbelasteten Fluidpartikeln ist mit Bezugshinweis 21 gekennzeichnet. Innerhalb des Waschflüssigkeitsbehälters16
kann in an sich bekannter Weise eine durch
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- 10 -
perforierte Platten verwirklichte Turbulenzbremse 19 vorgesehen sein. An der Unterseite des Waschflüssigkeitsbehälters
16 ist ein Ablaßmagnetventil 14 vorgesehen, über das eine Rohrverbindung zu einer nur schematisch angedeuteten
Entsorgungs- bzw. Trenneinheit führt, deren Ablaß mit 12 bezeichnet ist.
Der gereinigte Fluidstrom 24 wird zur Weiterverwendung über ein Ausgangsrohr 23 abgeführt und wird dabei gleichzeitig
hinsichtlich bestimmter Parameter, beispielsweise hinsichtlich seines Feuchtigkeitsgehalts, überwacht und
reguliert. Ein in das Ausgangsrohr 2 3 ragender Hygrostat ist mit Bezugshinweis 22 gekennzeichnet. Zur Temperaturregulierung
kann ein Heizmantel 20 dienen, der beispielsweise mit Peltier-Elementen verwirklicht sein kann, so
daß sowohl eine Heizung als auch eine Kühlung des gereinigten Fluidstroms 24 möglich ist. Durch Regulierung der
Temperatur der Waschflüssigkeit im Behälter 16 und in Verbindung mit dem Hygrostat 22 sowie der Heiz- bzw.
Kühlvorrichtung 20 ist eine genaue Temperatur- und Feuchtigkeitsregelung des gereinigten Fluidstroms 24 möglich.
Claims (1)
- TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYSDipl.-Chem. Dr. N. ter Meer DIpI. Ing. H. SteinmeisterKÄJcn^se 45 Artur-LadebecK-Strasse 51D-8000 MÜNCHEN 80 D-4800 BIELEFELD 1Mü/vL/MvL 29. April 1985Manfred R. Burger
Wolfratshauser Str. 45j
8023 PullachundPeter Schmidt
Starenweg 15
8038 GröbenzellVerfahren und Vorrichtung zur Reinigung von schadstoffbelasteten FluidenPATENTANSPRÜCHE1. Verfahren zur Reinigung von schadstoffbelasteten Pluiden (Gasen oder Flüssigkeiten) mittels einer Flüssigkeitswäsche, gekennzeichnet durchdie kombinierte Anwendung einer elektrostatischen Hochspannungsionisierung des sehadtstoffbelasteten Fluids mit einer nachfolgenden Wäsche in einem auf Gegenpotential zu den ionisierten Fluidpartikeln liegenden Strom einer Waschflüssigkeit.TER MEER · MÖLLER · STEIWMEISTSR : \..* ,..*2ο Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das schadstoffbelastete Fluid gegen die Hochspannungsionisierungsvorrichtung gesprüht wird.3. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit in Strömungsrichtung unmittelbar nach der Hochspannungslonisierung und in gleicher Strömungsrichtung versprüht wird wie das schadstoffbelastete Fluid.4. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit in Strömungsrichtung unmittelbar nach der Hochspannungsionisierung und in entgegengesetzter Strömungsrichtung versprüht wird wie das schadstoffbelastete Fluid.5. Vorrichtung zur Reinigung von schadstoffbelasteten Fluiden (Gasen oder Flüssigkeiten),
gekennzeichnet durch- eine erste Sprühvorrichtung (1, 2), die das schadstoffbelastete Fluid (F) in feinverstäubter Form gegen eine Hochspannungsionisierungsvorrichtung (6, 6A, 6B) sprüht, in der die zerstäubten Fluidpartikel (4) ionisiert werden, und durch- eine zweite, elektrisch auf Gegenpotential zu den Ionisierungspolen (6A) der Hochspannungsionisierungsvorrichtung liegenden Sprühvorrichtung (7), die in Strömungsrichtung des schadstoffbelasteten Fluids nach der Hochspannungsionisierungsvorrichtung angeordnet ist und eine Waschflüssigkeit zur innigen Vermischung mit dem ionisierten, schadstoffbelasteten Fluidpartikelstrom versprüht.TER MEER · MÜLLER »STEWivlEiSTERI ' ' ■ } ...6. Vorrichtung nach Anspruch 5 ,dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der durch die zweite Sprühvorrichtung (7) versprühten Waschflüssigkeit so gewählt ist, daß eine weitgehend vollständige elektrische Neutralisierung des ionisierten schadstoffbelasteten Fluidpartikelstroms durch elektrostatische Anlagerung und Bindung von Partikeln der Waschflüssigkeit mit Schadstof fpartikeln eintritt.7. Vorrichtung nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sprühvorrichtung (7) die Waschflüssigkeit in gleicher Strömungsrichtung wie der Fluidpartikelstrom versprüht.8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit schadstoffspezifisch gewählt ist.
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Legal Events
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---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |