DE4409806A1

DE4409806A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Abluft

Info

Publication number: DE4409806A1
Application number: DE19944409806
Authority: DE
Original assignee: ANTOSCH HEINRICH; KRASSNIGG FRANZ
Current assignee: ANTOSCH HEINRICH; KRASSNIGG FRANZ
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 1995-09-28

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung der Abluft von Verkehrsbauwerken oder anderen belasteten Abluftströmen.

Wie bekannt werden beim Betrieb von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen gasförmige Schadestoffe, beispielsweise Kohlenmonoxid (CO) Stickoxide (NO_x) Schwefeldioxid (SO₂) Schwefelwasserstoffe (H₂S) freigesetzt. Des weiteren entstehen auch noch partikuläre Stoffe in feindisperser Verteilung, die anorganische und organische Komponenten mit zum Teil erheblichem Schadstoffpotential enthalten können.

Innerhalb von Verkehrsbauwerken, beispielsweise Alpentunneldurchfahrten, kann im allgemeinen ein ungehinderter Austausch des Umgebungsluftvolumens nicht stattfinden, so daß sich die von Verbrennungsmotoren emittierten gas- und partikelförmigen Schadstoffe in der Luft innerhalb des Verkehrsbauwerkes anreichern. Um die menschliche Gesundheit nicht zu beeinträchtigen, wird solchen Verkehrsbauwerken dosiert Frischluft zugeführt und die schadstoffbelastete Luft abgeführt. Als Regelgröße dient dabei die Emissionskonzentration von CO, die einen festgelegten Grenzwert nicht überschreiten darf.

Die Menge der zugeführten Frischluft ist im wesentlichen abhängig von der Verkehrsfrequenz (Zahl der Kraftfahrzeuge pro Zeiteinheit). Der durch die Frischluftzufuhr entstehende Abluftstrom, der stark mit den eingangs erwähnten Schadstoffen belastet ist, wird über Entlüftungsbauwerken in die Umgebungsluft abgegeben. Da es sich dabei um eine im wesentlichen punktförmige Abgabe handelt, führt dies nahe den Entlüftungsbauwerken zu erheblichen Schadstoffkonzentrationen, die insbesondere in den waldreichen Regionen der Mittelgebirge bzw. den Hochgebirgsregionen der Alpen zu einer ökologisch bedenklichen Verschlechterung der Luftqualität führen.

Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der die schadstoffbelastete Abluft solcher Verkehrsbauwerke vor der Abgabe an die Umgebung gereinigt werden kann. Insbesondere soll das Verfahren auch eine Reinigung von giftigen, in partikulärer Form in der Abluft enthaltenen Stoffe umfassen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Abluft in einem Luftwäscher gewaschen wird und daß das belastete Wasser über eine Wasserreinigungsanlage zurückgeführt wird.

Um Partikel aus der Abluft bereits vor Eintritt in den Luftwäscher entfernen zu können, ist mit Vorteil vorgesehen, daß die Abluft vor Eintritt in die Naßstufe durch eine Partikelabscheideeinrichtung, beispielsweise einen Elektrofilter, Gewebefilter oder entsprechend vorbehandelte Flächen, geführt wird.

Mit Vorteil ist vorgesehen, daß die Abluft derart behandelt wird, daß wenigstens ein Teil der in der Abluft enthaltenen Schadstoffe oxidiert wird.

Vorteilhafterweise wird dem Abluftstrom hierfür ein Oxidationsmittel zugeführt und/oder der Abluftstrom mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt.

Zur Verbesserung des Auswascheffekts bzw. der Oxidation der gasförmigen Schadstoffe, die in dem Abluftstrom enthalten sind, ist mit Vorteil vorgesehen, daß die Waschflüssigkeit in der Waschstufe mit chemischen Zusatzmitteln versehen wird.

Eine Verbesserung des Wirkungsgrades des Verfahrens wird vorteilhafterweise dadurch erreicht, daß der Abluftstrom vor der Waschstufe verdichtet wird.

Die Erfindung stellt auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfügung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Reinigung der Abluft eine Naßstufe zum Auswaschen von Verunreinigungen vorgesehen ist und daß über eine Rezirkulationsleitung die Waschflüssigkeit durch eine Wasserreinigungseinrichtung geführt wird.

Vorteilhafterweise besteht die Wasserreinigungseinrichtung aus einer Biofiltromat®-Anlage mit einem Sauerstoffreaktor und zugeordneten Styriso®- Filtern.

In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Wasserreinigungseinrichtung aus einer Multifiltromat®-Anlage mit einem Styriso®-Filter mit zugeordneten Druckbehältern besteht.

Mit Vorteil ist vorgesehen, daß in die Abluftzuführleitung zur Wasserreinigungseinrichtung eine Filtereinrichtung zur Entfernung von Feststoffpartikeln eingebracht ist.

Vorteilhafterweise können diese Filtereinrichtungen aus einem Elektrofilter, Gewebefilter, entsprechend vorbehandelten Oberflächen oder aus einem Styriso®-Filter bestehen.

Um Restverunreinigungen in der aus der Naßstufe abgeführten Luft zu entfernen, ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, daß die aus der Naßstufe abgeführte Luft durch eine Nachreinigungseinrichtung vor Abgabe an die Umgebung geführt wird.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert werden.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Reinigung der Abluft von Verkehrsbauwerken oder anderen belasteten Abluftströmen.

Die in Fig. 1 dargestellte, erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Partikelabscheideeinrichtung 10, eine Verdichtereinrichtung 12, einen Luftwäscher bzw. eine Waschstufe 14, eine Wasserreinigungseinrichtung 16 und eine Nachreinigungseinrichtung 18.

Die schadstoffbelastete Abluft aus dem Verkehrsbauwerk wird der erfindungsgemäßen Vorrichtung über eine Abluftzuführleitung 20 zugeführt. Die Abluftzuführleitung 20 ist an eine Partikelabscheideeinrichtung 10 angeschlossen, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Elektrofilter ausgeführt ist. Der Elektrofilter ist über Stromleitungen 22 an eine Stromversorgungseinrichtung (nicht gezeigt) angeschaltet. Im Betriebszustand werden in dem Elektrofilter die im Abluftstrom enthaltenen partikulären Stoffe abgeschieden. Nach dem Durchgang des Abluftstroms durch die Abscheideeinrichtung 10 wird die von Partikeln gereinigte Abluft einer Verdichtereinrichtung 12 zugeleitet. In der dargestellten Ausführungsform wird in der Verdichtereinrichtung 12 der Abluftstrom derart behandelt, daß wenigstens ein Teil der in der Abluft enthaltenen Schadstoffe hierin und/oder nachfolgend oxidiert wird. In einer ersten möglichen Ausführungsform wird in die Verdichtereinrichtung 12 ein starkes Oxidationsmittel, meist Ozon O₃, eingeleitet. Um für eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Oxidationsmittels im Abluftstrom zu sorgen, wird das Oxidationsmittel dem Abluftstrom unter Verwirbelung zugeführt, wobei die eingeleitete Menge von Oxidationsmittel von der Konzentration der gasförmigen Schadstoffe abhängt. Durch die Zugabe eines Oxidationsmittels in den Abluftstrom wird erreicht, daß die Schadstoffe oxidiert werden; insbesondere CO zu CO₂, NO zu NO₂ und CH_x zu CH_xO. In einer zweiten möglichen Ausführungsform wird der Abluftstrom in der Verdichtereinrichtung 12 mit elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise UV-Licht, bestrahlt, wodurch eine Oxidation der gasförmigen Schadstoffe in der Abluft bewirkt wird. In einer dritten möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, daß dem Abluftstrom ein Oxidationsmittel zugeführt wird und der Abluftstrom außerdem beispielsweise mit UV-Licht bestrahlt wird.

Zur effizienten Auswaschung im nachfolgenden Luftwäscher 14 wird der mit einem Oxidationsmittel versetzte bzw. mit UV-Licht bestrahlte Abluftstrom in der Verdichtereinrichtung 12 verdichtet, bevor er über die Luftwäscherzuführleitung 24 in den Luftwäscher 14 gelangt. Der beispielsweise mit Ozon versetzte Abluftstrom wird im Luftwäscher, der Teil der Naßstufe 14, 16 ist, intensiv im Gegenstrom mit Wasser gewaschen. Die durch Oxidationsreaktionen aus den Schadstoffen gebildeten Oxidationsprodukte werden, sofern sie wasserlöslich sind, wie beispielsweise SO₂, NO₂ und CH_xO, ebenso wie die partikulären Komponenten auf diese Art und Weise aus dem Abluftstrom ausgewaschen. Im Abluftstrom verbleibt dann nach Durchlaufen der Naßstufe zum überwiegenden Teil als gasförmige Komponente ungiftiges CO₂. Zur Verbesserung des Auswascheffekts können dem Wasser Fällungsreagenzien etc. zugesetzt werden.

Erfindungsgemäß sollen die in der Naßstufe 14, 16 anfallenden Waschwässer kontinuierlich gereinigt und einen Zirkulationskreislauf durchlaufen. Das gereinigte Wasser, das dem Luftwäscher wiederum zugeführt wird, sollte auch frei von partikulären Komponenten sein. Hierzu wird der Luftwäscher 14 über eine Zirkulations-Zuführleitung 30 mit der Wasserreinigungseinrichtung 16 verbunden, in der das schadstoffbelastete Wasser gereinigt wird. Das gereinigte Wasser wird von der Wasserreinigungseinrichtung 16 über eine Zirkulations-Abführleitung 32 wiederum dem Luftwäscher zugeführt. Die Zirkulations-Zuführ- 30 und -Abführleitungen 32 bilden zusammen mit dem Luftwäscher 14 und der Wasserreinigungseinrichtung 16 einen Wasserzirkulationskreislauf.

Durch die Wasserreinigungseinrichtung soll insbesondere erreicht werden, daß das im Waschwasser als Verschmutzung gelöste, ausgewaschene NO₂ in elementaren Stickstoff übergeführt wird und damit das Waschwasser erneut in den Reinigungsprozeß eingebracht werden kann.

In einer ersten Ausführungsform umfaßt die Wasserreinigungseinrichtung eine Biofiltromat®-Anlage mit Tropfkörper und zugeordneten Styriso®-Filtern, wie sie in den EP-P-0 227 081 B1, DE-GM 92 08 250 und der DE-P-A- 43 03 924, die alle auf den Anmelder zurückgehen, dargestellt wurde. Die Lehre der obengenannten Schriften sollen vollumfänglich Teil der Offenbarung dieser Anmeldung sein, ohne daß hierauf im speziellen Bezug genommen wird.

Beim Biofiltromat®-Verfahren gemäß der EP-P- 0 227 081 B1 wird das zu reinigende Wasser in einem Tropfkörper mit reinem Sauerstoff in Kontakt gebracht und in einer nachgeschalteten Filterstufe, die Styriso®-Filter enthält, feinfiltriert. Bei Beschickung einer Biofiltromat®-Anlage mit einer O₂-Atmosphäre findet ein biologischer Abbau aerober Verschmutzungen des Wassers statt. Der Abbau von Verschmutzungen unter anaeroben Reaktionsbedingungen, wozu auch die Denitrifikation zählt, wurde für eine spezielle Ausführungsform einer Biofiltromat®-Anlage in der DE-A-38 00 613 und dem DE-GM 92 09 989 dargestellt. Auch die Lehre dieser Schriften soll vollumfänglich Teil der Offenbarung dieser Anmeldung sein, ohne daß hierauf explizit Bezug genommen wird. Durch C-Donation oder Einleitung von beispielsweise CH₄, H₂ über z. B. einen Doppeldüsenboden kann entweder in der nachgeschalteten Filterstufe zur Feinfiltration eine Denitrifikation des zu reinigenden Wassers erreicht werden, oder aber es wird bereits in den Tropfkörper anstelle von O₂ beispielsweise CH₄ oder H₂ eingeleitet und somit im Tropfkörper ein anaerober Reaktionsraum zur Denitrifikation gebildet. Das durch die Biofiltromat®-Anlage das Waschwasser wirksam gereinigte Waschwasser, das insbesondere denitrifiziert ist, wird über die Zirkulations-Abführleitung 32 dem Luftwäscher als Waschwasser erneut zugeführt.

Anstelle einer Biofiltromat®-Anlage ist es auch möglich, als Wasserreinigungseinrichtung 16 eine Multifiltromat®-Anlage, wie sie in der DE-A-38 00 613 und dem DE-GM 92 09 989 dargestellt ist, zu verwenden. Die Multifiltromat®-Anlage gemäß den zuvor angegebenen Lehren stellt eine mehrstufige Wasserreinigung zur Verfügung, die es ermöglicht, verschmutztes Waschwasser in einer Qualität gemäß den gesetzlichen Trinkwasserbestimmungen, beispielsweise nach den EG-Normen, zu reinigen. Hierzu wird das verschmutzte Waschwasser zunächst durch eine Reinigungsstufe mit aeroben Reaktionsbedingungen geführt, anschließend durch eine Denitrifikationseinrichtung, in der anoxische Verhältnisse herrschen, die zu einer Denitrifikation führen, und nach der Denitrifikation abschließend durch einen weiteren Oxidationsraum mit Restfiltration. Nach der Reinigung wird aus Waschwasser in den Luftwäscher 14 über die Zirkulations-Abführleitung eingeleitet.

Der aus dem Luftwäscher 14 über eine Abluftleitung 34 austretenden, gereinigten Abluftstrom wird von Resten des im Abluftstrom noch enthaltenen Oxidationsmittels, beispielsweise Ozon, mit Hilfe einer in die Abluftleitung eingebrachte Nachreinigungseinrichtung 18 gereinigt. Hierfür ist die Nachreinigungseinrichtung 18 mit geeigneten Katalysatoren zum Abbau des Ozons versehen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung ist es erstmals möglich, Abluft aus Verkehrsbauwerken von Schadstoffen, die von Autoabgasen herrühren, zu reinigen, wobei das hierfür eingesetzte Waschwasser in einer Wasserreinigungseinrichtung derart aufbereitet wird, daß es dem Luftwäscher erneut zugeführt werden kann. Das zur Reinigung eingesetzte Waschwasser zirkuliert somit in einem geschlossenen Kreislauf. Auf diese Art und Weise kann der Verbrauch von Wasser in der erfindungsgemäßen Abluftreinigungsanlage stark eingeschränkt werden. Die zu substituierende Wassermenge umfaßt lediglich das mit der gereinigten Abluft mitgerissene Wasservolumen.

Bezugszeichenliste

2 Verdichtungs- und Ozonzuführungseinrichtung
10 Partikelabscheideeinrichtung
14 Luftwäscher bzw. Waschstufe
16 Wasserreinigungseinrichtung
18 Nachreinigungseinrichtung
20 Abluftzuführleitung
22 Stromleitungen
24 Luftwäscher-Zuführleitung
30 Zirkulations-Zuführleitung
32 Zirkulations-Abführleitung
34 Abluftleitung

Claims

1. Verfahren zur Reinigung der Abluft von Verkehrsbauwerken oder anderen belasteten Abluftströmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft in einem Luftwäscher (14) gewaschen wird und daß das belastete Wasser über eine Wasserreinigungseinrichtung (16) zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft vor Eintritt in die Naßstufe (14, 16) durch eine Partikelabscheideeinrichtung (10), wie Elektrofilter, Gewebefilter oder entsprechend vorbehandelte Flächen, geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft derart behandelt wird, daß wenigstens ein Teil der in der Abluft enthaltenen Schadstoffe oxidiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abluftstrom zur Oxidation der Schadstoffe ein Oxidationsmittel zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluftstrom zur Oxidation der Schadstoffe mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Strahlung im UV-Bereich liegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschflüssigkeit in der Waschstufe (14) mit chemischen Zusatzmitteln zur Verbesserung des Auswascheffekts bzw. Verbesserung der Oxidation der gasförmigen Schadstoffe des Abluftstromes versehen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluftstrom vor der Waschstufe (14) verdichtet wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reinigung der Abluft eine Naßstufe (14, 16) zum Auswaschen von Verunreinigungen vorgesehen ist und daß über eine Rezirkulationsleitung (30, 32) die Waschflüssigkeit durch eine Wasserreinigungseinrichtung (16) geführt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserreinigungseinrichtung (16) aus einer Biofiltromat®-Anlage mit einem Sauerstoffreaktor und zugeordneten Styriso®-Filtern besteht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserreinigungseinrichtung (16) aus einer Multifiltromat®-Anlage mit einem Styriso®- Filter mit zugeordneten Druckbehältern besteht.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in die Abluftzuführleitung (20) zum Luftwäscher (14) eine Filtereinrichtung (10) zur Entfernung von Feststoffpartikeln vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (10) aus einem Elektrofilter, Gewebefilter, entsprechend vorbehandelten Oberflächen oder aus einem Styriso®-Filter besteht.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Naßstufe (14, 16) abgeführte Luft in eine Nachreinigungseinrichtung (18) geführt wird, die restliche Verunreinigungen, wie Ozon, entfernt.