DE3515448A1

DE3515448A1 - METHOD AND DEVICE FOR CLEANING POLLUTED FLUIDS

Info

Publication number: DE3515448A1
Application number: DE19853515448
Authority: DE
Inventors: Manfred R. 8023 Pullach Burger; Peter 8038 Gröbenzell Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-04-29
Filing date: 1985-04-29
Publication date: 1986-10-30
Also published as: NO861661L; EP0200177A2; EP0200177A3

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von schadstoff belasteten FluidenMethod and device for cleaning up pollutants contaminated fluids

Beschreibung 10Description 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.The invention relates to a method for cleaning polluted fluids, d. H. of gases or liquids, by means of a liquid wash; it also relates to a device for cleaning Contaminated fluids according to the preamble of the claim 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.A very successful method for cleaning air polluted with polluted particles, its results are better than those achievable with HEPA filters of class "S", is from DE-PS 27 21 528 as well In a further improved version from DE-PS 28 02 965 known. The high cleaning effect of 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-10% for paraffin mists according to military test specifications and with regard to very small pollutant particles in the range of less than 3 μm in diameter, in particular in the range of 0.3 μΐη and smaller, is based on that a microporous filter medium, in particular an activated carbon filter, is directly in a high-voltage electrostatic field, d. h., the one large area Pole of the high-voltage electrostatic field forms, so that an enhanced combined effect of the microporous Filter medium (activated carbon) on the one hand and the electrostatic high-voltage field on the other the consequence that the ionized pollutant particles of the gas to be cleaned (especially air) by electrostatic

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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.see accumulation and neutralization in much more effective Manner are retained in the filter medium than is the case when the filter medium is electrically neutral i.e. outside the electrostatic ionization field.

Gase und Flüssigkeiten, insbesondere beispielsweise Luft und Wasser, sind jedoch nicht nur durch Feststoffpartikel in Staub- oder Kolloidform verunreinigt, sondern häufigHowever, gases and liquids, especially for example air and water, are not only due to solid particles contaminated in dust or colloid form, but often

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.TO also through chemical gaseous or dissolved substances. With the known cleaning process on the basis described in the two German patents mentioned it is especially in multi-stage systems through specific pre-preparation of the filter media individually Steps succeeded in effectively eliminating chemical gaseous or dissolved impurities. This is For example of great importance for paint shops, in welding shops, but also in large kitchens and in many other areas of the commercial economy, for example from water pollution control to health care, where the sterilization of room air in operating and intensive care units is still a major technical issue Problem.

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 fürElectrostatic filter systems with activated carbon filter sheets cannot be used in all cases use the principle described in both of the aforementioned German patents. In many areas, such as disposal in the nuclear sector, particulate filters are used, but these are extremely expensive and only contain particles, however, do not detect toxic gases. Difficulties arise especially when a very high The proportion of toxic dusts and / or gases must be removed because then the filter change is required relatively frequently not only raises technical and security problems, but also from the cost side to one only for

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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.Exceptional cases lead to acceptable effort. Namely, a wide range of different pollutants should be in the form removes dusts or colloids or gaseous or dissolved form from gases or liquids, Thus, according to the known cleaning principle, a large number of differently prepared filter stages must be provided and especially in the case of gaseous pollutants, the cleaning effect is unsatisfactory in individual cases, although a very good cleaning effect is achieved with regard to the dusty load.

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.The invention is therefore based on the object of providing a new method for cleaning fluids contaminated with pollutants, that is to say of gases or liquids as well as a cleaning device suitable for carrying out the method indicate using a liquid wash, with which a superior cleaning effect for a very Achieve a wide range of pollutants in dust or colloid form as well as in gas or in dissolved form leaves.

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.The invention is specified in terms of method and summarized in claim 1. A device according to the invention for cleaning polluted fluids has the features specified in claim 5.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in abhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet.Advantageous further developments of the inventive concept are characterized in the dependent claims.

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 versprühteThe basic idea of the invention is directed to a polluted Fluid (gas or liquid) must first be atomized or sprayed, the resulting finely distributed To ionize particles in a known manner by an electrostatic high voltage field and then an electrostatic accumulation on a likewise and preferably sprayed in the same flow direction

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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. To effect washing liquid, the finely sprayed washing liquid particles of which have been charged to the opposite potential to the ionization pole of the upstream high-voltage ionization device, surprisingly, this results in a significantly increased cleaning effect, since the cleaning effect of the washing liquid, which is already good and specifically selected, is significantly increased through electrostatic accumulation and neutralization.

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.While it is with normal liquid washing, for example when cleaning gases, also with several stages and with the highest purity requirements, it is not possible to use solid particles in a range of 2 μΐη and smaller, especially in the range below 1 μΐη, noticeably or even completely eliminated, results, as numerous experiments show, when using the invention combined process a complete cleaning of the gas down to any small diameter of the pollutant solid particles, as far as this with the best particle counters available today in the range of ^ 0.3 μΐη at all are still detectable.

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.Even with the removal of gaseous pollutants, such as SO ₂ in industrial waste incineration and exhaust gas cleaning from sterilizers, in exhaust gas cleaning in artificial fertilizer production and the like, there is a significant improvement in the cleaning effect with comparatively little effort. In particular, the number of stages in gas scrubbing systems can be reduced from, for example, three stages to one stage with the same or better cleaning effect.

Zu dieser wesentlichen Verbilligung von Flüssigkeits-Waschanlagen kommt eine meist problemlose Entsorgung beispielsweise bei Eindickung des Reinigungsrückstandssumpfs hinzu.In addition to this substantial reduction in the price of liquid washing systems, there is usually problem-free disposal, for example when the cleaning residue sump thickened.

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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. An exemplary embodiment for a device according to the invention and further advantageous details of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing in an exemplary embodiment. The single figure shows an example of a gas or liquid cleaning device with features according to the invention.

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-,A polluted fluid F (gas or liquid) loaded with pollutants is supplied under pressure via a line 1 a first spray head 2 and atomized or sprayed in a, for example, tubular chamber 3. Of the The resulting polluted fluid flow is indicated with reference 4. This fluid flow 4 happens a high voltage ionization device generally indicated by reference 6, the, for example, a plurality of ionization wires stretched transversely to the direction of flow 6A or saw blade-like wire elements, which are stretched between grid-like shielding walls 6B are. The high-voltage ionization elements 6A are, for example, at the negative potential of that which is not shown High-voltage generator, which has a high DC voltage of, for example, 12 to 100 kV at a relatively very low level Gives off high voltage power. In this case, the shielding electrodes or walls 6A lie on opposing,

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.d. that is, to plus potential and are expediently set to ground potential. When the polluted Fluid flow 4 through the high-voltage ionization device 6 is polluted and nebulized Particles of the fluid stream 4 more or less completely ionized.

Der ionisierte schadstoffbelastete Fluidstrom gelangt nunThe ionized, polluted fluid flow now arrives

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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.downstream of the high-voltage ionization device 6 in intimate mixing with a via a second spray head 7 sprayed washing liquid stream 8, which is at counterpotential for ionizing the polluted fluid flow lies. In the example shown, the second spray head 7 is at positive potential, i. H. to ground potential, which, as indicated at 5, is applied directly to the spray head 7.

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.The surprisingly high cleaning effect of the invention The method is based primarily on the fact that the negatively ionized particles of the example shown polluted fluid flow due to electrostatic accumulation and neutralization with the sprayed on Counterpotential lying particles of the washing liquid stream 8 held with a strong additional binding effect will. The cleaning effect is much better than conventional washing with liquids alone 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 durchThe washing liquid is in a known manner in a washing liquid container 16 and held ready collected. In the container 16, the washing liquid level 17 is controlled by a level control system, which is only indicated schematically kept constant. A thermostat 18 is used to regulate the temperature of the washing liquid, and a Inlet 15 can be supplied with fresh, as yet unused washing liquid. A pump 10 sucks the washing liquid from the container 16 and presses it through a filter system 9 to the second spray head 7. The inlet pipe for the washing liquid stream 8 with already deposited Fluid particles contaminated with pollutants are identified with reference 21. Inside the washing liquid container 16 can in a manner known per se through

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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.perforated plates realized turbulence brake 19 may be provided. On the underside of the washer fluid container 16, a drain solenoid valve 14 is provided, via which a pipe connection to a only schematically indicated Disposal or separation unit leads, the outlet of which is denoted by 12.

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.The cleaned fluid stream 24 is discharged for further use via an outlet pipe 23 and is at the same time with regard to certain parameters, for example with regard to its moisture content, monitored and regulated. A hygrostat protruding into the outlet pipe 23 is identified with reference note 22. For temperature regulation a heating jacket 20 can be used, which can be implemented, for example, with Peltier elements, see above that both heating and cooling of the cleaned fluid stream 24 is possible. By regulating the Temperature of the washing liquid in the container 16 and in connection with the hygrostat 22 and the heating or Cooling device 20, precise temperature and humidity control of the cleaned fluid flow 24 is possible.

Claims

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer DIpI. Ing.H. Steinmeister

KÄJcn ^ se 45 Artur-LadebecK-Strasse 51

D-8000 MUNICH 80 D-4800 BIELEFELD 1

Mü / vL / MvL April 29, 1985

Manfred R. Burger
Wolfratshauser Str. 45j
8023 Pullach

and

Peter Schmidt
Starenweg 15
8038 Groebenzell

Method and device for cleaning contaminated pollutants Fluids

PATENT CLAIMS

1. Process for cleaning contaminated fluids (Gases or liquids) by means of liquid scrubbing, characterized by

the combined application of electrostatic high-voltage ionization of the contaminated fluid a subsequent wash in a flow of a washing liquid which is at counter potential to the ionized fluid particles.

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2ο method according to claim 1,

characterized in that the polluted fluid against the high-voltage ionization device is sprayed.

3. The method according to claim 2,

characterized in that the washing liquid in the flow direction immediately after High-voltage lonization and is sprayed in the same direction of flow as the polluted fluid.

4. The method according to claim 2,

characterized in that the washing liquid in the flow direction immediately after the high-voltage ionization and is sprayed in the opposite direction of flow as the polluted fluid.

5. Device for cleaning of polluted fluids (gases or liquids),
marked by

- A first spray device (1, 2), which the polluted Fluid (F) in finely atomized form against a high-voltage ionization device (6, 6A, 6B) sprays, in which the atomized fluid particles (4) are ionized, and through

- a second, electrically at opposite potential to the ionization poles (6A) of the high-voltage ionization device lying spray device (7), which in the flow direction of the polluted fluid after the high-voltage ionization device is arranged and a washing liquid for intimate mixing with the ionized, sprayed contaminated fluid particle stream.

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6. Apparatus according to claim 5,

characterized in that the amount of washing liquid sprayed by the second spray device (7) is chosen so that a largely complete electrical neutralization of the ionized polluted Fluid particle flow through electrostatic accumulation and binding of particles of the washing liquid with pollutants fparticles enter.

7. Apparatus according to claim 6,

characterized in that the second spray device (7) the washing liquid in the same Direction of flow as the fluid particle flow is sprayed.

8. Device according to one of the preceding claims 4 to 7, characterized in that the washing liquid is selected specifically for the pollutant.