AT512656B1 - Vorrichtung und Verfahren zur Feinstaubreduktion in Ballungsgebieten - Google Patents

Abstract

Den Gegenstand dieser Erfindung bildet eine Vorrichtung zur Feinstaubreduktion in Ballungsgebieten (1), wie beispielsweise in Städten. Die Vorrichtung weist dabei zumindest ein Sauggebläse (4) auf, durch das Feinstaub beladene Luft (2) aus dem Ballungsgebiet (1) angesaugt und einer Reinigungsvorrichtung (5) zugeführt wird, wobei die Reinigungsvorrichtung (5) zumindest einen Teil des Feinstaubes aus der Luft (2) entfernt und diese wieder an das Ballungsgebiet (1) abgibt. Erfindungsgemäß ist die Reinigungsvorrichtung (5) innerhalb einer natürlichen geographischen Erhebung (6, 6') untergebracht. Den Gegenstand dieser Erfindung bildet auch ein Verfahren zur Feinstaubreduktion in Ballungsgebieten (1), insbesondere in Städten.

Description

österreichisches Patentamt AT512 656B1 2013-10-15

Beschreibung

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR FEINSTAUBREDUKTION IN BALLUNGSGEBIETEN

[0001] Den Gegenstand dieser Erfindung bildet eine Vorrichtung zur Feinstaubreduktion in Ballungsgebieten, wie beispielsweise in Städten. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Feinstaubreduktion in Ballungsgebieten.

[0002] Die in Österreich gültigen Grenzwerte für Feinstaub (PM10) wurden in Graz in den vergangenen Jahren regelmäßig weit überschritten, teilweise kam es zu über 100 Grenzwertüberschreitungen pro Jahr (siehe Bericht an den Gemeinderat, Immissionsschutzgesetz Luft, Feinstaubbelastung, 5. Maßnahmenkatalog, GR-Sitzung 22.9.2011).

[0003] Gemäß einer Studie vom Umweltbundesamt wird durch die hohe Feinstaubbelastung die durchschnittliche Lebenserwartung für in Graz lebende Personen um ca. 17 Monate verringert.

[0004] Viele der bisher vorgeschlagenen Maßnahmen zur Feinstaubreduktion in Städten betreffen primär die Reduktion der Feinstaubemission von Fahrzeugen und Heizungsanlagen. Es gibt jedoch viele weitere Feinstaubquellen und Untersuchungen haben gezeigt, dass nur 20% der Feinstaubbelastung durch den Verkehr hervorgerufen werden. Es ist daher fraglich, inwieweit die bisher vorgeschlagenen Konzepte zu einer Luftverbesserung in Ballungsgebieten führen.

[0005] Die DE 10 2007 059 549 A1 beschreibt eine Luft-Waschanlage für Feinstoffe, Feststoffe, Pollen etc.. Die verschmutzte Luft wird dabei direkt über dem Boden oder der Straßenpflasterung abgesaugt und in einem rohrartigen Hohlraum unterhalb der Straße durch Zugabe von Waschwasser gereinigt.

[0006] In ähnlicher Weise werden in der DE 10 2006 052 541 A1 ein Verfahren zur Feinstaubabsaugung und auch eine Feinstaubabsaugvorrichtung offenbart, bei denen die Luftabsaugung über die Regenwasserkanalisation erfolgen soll. Die abgesaugte Luft wird dann einer Filtereinrichtung und einer Luftwascheinrichtung zugeführt und dort vom Feinstaub befreit.

[0007] Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, die Feinstaub- und Schadstoffbelastung für die Bevölkerung in Ballungsgebieten zu reduzieren und dadurch deren Lebensqualität zu verbessern.

[0008] Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Feinstaubreduktion, die ein Sauggebläse und eine Reinigungsvorrichtung aufweist. Durch das Sauggebläse wird die Feinstaub beladene Luft aus dem Ballungsgebiet angesaugt und der Reinigungsvorrichtung zugeführt. Durch die Reinigungsvorrichtung wird zumindest ein Teil des Feinstaubes aus der Luft entfernt und die gereinigte Luft ins Ballungsgebiet zurückgeführt.

[0009] Bei derzeitigen Anlagen zur Feinstaubreduktion wird der Feinstaub immer in der Nähe seines Entstehungsortes, beispielsweise im Kamin einer Holzfeuerungsanlage oder im Partikelfilter eines Kraftfahrzeuges, abgeschieden. Durch diese Anlagen kann jedoch Feinstaub, der durch Bremsenoder Reifenabrieb entsteht, nicht aus der Luft entfernt werden, ebenso wenig wie durch Bauarbeiten oder durch sonstige Quellen verursachter Feinstaub.

[0010] Durch diese Erfindung soll also eine zentrale Luftaufbereitungsanlage für ein Ballungsgebiet (eine Stadt) bereitgestellt werden, die die verunreinigte Luft dem Ballungsgebiet entnimmt, reinigt und wieder abgibt.

[0011] Zur Abwasseraufbereitung ist es schon lange üblich, dass das Abwasser zentral in einer Kläranlage gereinigt wird, warum sollte dies nicht auch für Luft möglich sein. Das Grundprinzip dieser Erfindung ist vergleichbar mit der Filteranlage für einen Pool, bei dem über eine relativ kleine Öffnung verschmutztes Wasser dem Pool entnommen, gereinigt und in den Pool zurückgespeist wird, ohne dass es dabei zu einer merklichen Strömung im Pool kommt. Trotzdem wird das Wasser ausreichend vom Schmutz befreit.

[0012] Erfindungsgemäß ist die Reinigungsvorrichtung innerhalb einer natürlichen geographi- 1 /5 österreichisches Patentamt AT 512 656 B1 2013-10-15 sehen Erhebung, beispielsweise innerhalb eines Hügels oder eines Berges, des Ballungsgebietes untergebracht. Die mit Feinstaub beladene Luft wird dabei an der Basis der geographischen Erhöhung angesaugt und an einem höher gelegenen Punkt, vorzugsweise am Scheitelpunkt, der geographischen Erhöhung wieder ausgestoßen.

[0013] Dies hat einerseits den Vorteil, dass der durch die geographische Erhebung verursachte Höhenunterschied für die Luftreinigung und die Luftverteilung ausgenutzt werden kann und dass andererseits die Reinigungsvorrichtung das Erscheinungsbild der Stadt nicht negativ beeinflusst.

[0014] Beispielsweise kann eine derartige Reinigungsvorrichtung in Hohlräumen des Grazer Schlossberges untergebracht sein.

[0015] Graz hat bekanntlich ein besonders großes Feinstaubproblem. Das Hauptproblem ist dabei die Kessellage der Stadt im Grazer Becken, durch die der Feinstaub und andere Schadstoffe in der Stadt eingeschlossen werden. Jedoch ist Graz in der glücklichen Situation, dass sich direkt im Stadtzentrum der Schlossberg erhebt, der außerdem eine Vielzahl von Tunnel und große Hohlräume aufweist. Die verschmutzte Feinstaub beladene Luft wird vorzugsweise an der Basis des Schlossberges angesaugt und im Schlossberg durch geeignete Reinigungsaggregate wie Wäscher, Fliehkraftreiniger, Elektroabscheider oder Gewebefilter (z.B. HEPA-Filter (High Efficiency Particulate Airfilter)) vom Feinstaub und gegebenenfalls auch von anderen Luftschadstoffen befreit. Die gereinigte Luft kann dann den Schlossberg an dessen Scheitelpunkt verlassen und verteilt sich wieder über die Stadt.

[0016] Durch die geographische Kessellage von Graz wird die Luft ähnlich wie das Wasser in einem Pool eingeschlossen und kann daher durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gereinigt werden.

[0017] Die Luft wird dabei über große Sauggebläse (Ventilatoren) durch den Schlossberg befördert, wobei dabei durch die Höhe des Schlossberges der Kamineffekt unterstützend mitwir-ken kann. Wäscher im Schlossberg können mit Hilfe eines Sprühnebels, ähnlich wie natürlicher Regen, den Feinstaub aus der Luft waschen. Ein derartiger Wäscher könnte mit Wasser aus der Mur betrieben werden. Ebenso wären große im Schlossberg untergebrachte Elektroabscheider für die Feinstaubabscheidung geeignet. Die Energie für den Luftreinigungsprozess könnte von Sonnenkollektoren, die beispielsweise am Schlossberg aufgestellt sein können, bereitgestellt werden.

[0018] Die Luft muss dabei nicht mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten angesaugt werden, bei hinreichend großen Eintrittsöffnungen können trotzdem in kurzer Zeit Millionen Kubikmeter Luft gereinigt werden. In dem Maße in dem die Luft durch den Schlossberg aus der Innenstadt abgesaugt wird, strömt langsam Luft aus den äußeren Stadtbereichen nach und wird schlussendlich ebenfalls durch den Schlossberg nach oben transportiert und gereinigt.

[0019] Zur Feinstaubabscheidung in der Reinigungsvorrichtung bietet sich beispielsweise die Fliehkraftabscheidung (Zyklon), die Abscheidung über elektrische Feldkräfte (Trocken- und Nass-Elektroabscheider), die Filtration durch die Gitterwirkung und Haftkräfte (Gewebe-, Metall-, Schüttschicht- und Keramikfilter) oder die Nassentstaubung durch Grenzflächenkräfte (Nasswäscher) an.

[0020] Elektroabscheider werden oft auch als Elektrofilter bezeichnet, sie werden meist in Platten- oder Röhrenbauweise ausgeführt. Der Feinstaub wird hierbei in bekannter Weise mittels elektrostatischer Kräfte an einer Elektrode des Elektroabscheiders abgelagert. Der abgelagerte Feinstaub kann dann beispielsweise in regelmäßigen Zeitintervallen von der Elektrode abgeklopft oder abgebürstet und entsorgt werden. Eine Sonderform bilden Nass-Elektroabscheider, bei welchen die Abreinigung durch einen Flüssigkeitsfilm erfolgt.

[0021] Elektroabscheider eignen sich besonders gut für die Abscheidung von Partikel über 1pm sowie für solche kleiner 0,1 pm. Der Abscheidegrad hängt im Wesentlichen von der angelegten Spannung, der Gasverweilzeit im Elektroabscheider, beziehungsweise von der spezifischen Abscheidefläche ab. 2/5 österreichisches Patentamt AT512 656B1 2013-10-15 [0022] Elektroabscheider sind für die vorliegende Erfindung besonders geeignet, da sie nur geringe Druckverluste aufweisen und kaum Verschleißteile beinhalten.

[0023] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Feinstaubabscheidung mit Hilfe von Gewebefiltern nach dem Prinzip der Filtration. An der Gewebeoberfläche bildet sich im Betrieb eine Feinstaubschicht, die von Zeit zu Zeit entfernt werden muss, beispielsweise durch abklopfen oder mit Hilfe von Druckluft. Mit Hilfe von Gewebefiltern können auch gasförmige Schadstoffe wie Schwefeldioxid (S02) und Chlorwasserstoff (HCl) abgeschieden werden. Es ist auch denkbar, dass die Reinigungsvorrichtung zumindest einen Zyklon aufweist, durch den nach dem Prinzip der Fliehkraftabscheidung zumindest ein Teil des Feinstaubes aus der Luft entfernbar ist.

[0024] Gegenstand der Erfindung bildet auch ein entsprechendes Verfahren zur Feinstaubre-duktion in Ballungsgebieten, insbesondere in Städten, wobei die Feinstaub beladene Luft aus dem Ballungsgebiet abgesaugt und über eine Reinigungsvorrichtung der in der Luft vorhandene Feinstaub zumindest teilweise entfernt wird und wobei die gereinigte Luft wieder dem Ballungsgebiet zugeführt wird.

[0025] Erfindungsgemäß wird das Reinigungsverfahren innerhalb einer natürlichen geographischen Erhöhung des Ballungsgebietes, wie beispielsweise in einem Hügel oder in einem Berg, z.B. im Grazer Schlossberg, durchgeführt.

[0026] Die Feinstaub beladene Luft wird dabei an der Basis der geographischen Erhöhung angesaugt, gereinigt und an einem höher gelegenen Punkt, vorzugsweise am Scheitelpunkt, der geographischen Erhöhung wieder ausgestoßen.

[0027] Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung beschrieben. Es zeigt: [0028] Fig. 1 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Fein staubreduktion am Beispiel der Stadt Graz; [0029] In Fig. 1 ist schematisch ein Ballungsgebiet 1 mit einer geographischen Erhebung 6 dargestellt. Es handelt sich bei dem vorliegenden Beispiel um die Stadt Graz mit dem Grazer Schlossberg 6' als geographische Erhebung 6. Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung 5 zur Reinigung von Feinstoff beladener Luft 2 befindet sich dabei im Inneren des Schlossberges 6'. Über ein Sauggebläse 4 wird Feinstaub beladene Luft 2 aus unterschiedlichen Richtungen an der Basis 8 der geographischen Erhebung 6 angesaugt und der Reinigungsvorrichtung 5 zugeführt. Für die Luftführung und die Unterbringung der Reinigungsvorrichtung 5 können auch das bereits im Schlossberg 6' vorhandene Tunnelsystem 10 und die Hohlräume 7 verwendet werden, somit lässt sich der bauliche Aufwand erheblich begrenzen. Die gereinigte Luft 3 verlässt den Schlossberg 6' in der Nähe seines Scheitelpunktes 9 und verteilt sich danach wieder über dem Ballungsgebiet 1.

[0030] Beispielsweise wäre der Türkenbrunnen am Grazer Schlossberg 6' eine geeignete Austrittsöffnung für die gereinigte Luft [0031] 3. Das äußere Erscheinungsbild des Brunnens müsste nicht verändert werden.

[0032] Im vorliegenden Beispiel ist das Sauggebläse 4 unterhalb der Reinigungsvorrichtung 5 angeordnet, selbstverständlich ist es auch denkbar, dass sich das Sauggebläse 4 oberhalb bzw. nach der Reinigungsvorrichtung 5 befindet. Dies wäre beispielsweise vorteilhaft, wenn es sich bei der Reinigungsvorrichtung 5 um einen mit Murwasser 11 betriebenen Wäscher handelt. 3/5

Claims (5)

1. österreichisches Patentamt AT512 656B1 2013-10-15 Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Feinstaubbreduktion in Ballungsgebieten (1), wie beispielsweise in Städten, wobei die Vorrichtung zumindest ein Sauggebläse (4) aufweist, durch das Feinstaub beladene Luft (2) aus dem Ballungsgebiet (1) ansaugbar und einer Reinigungsvorrichtung (5) zuführbar ist, wobei die Reinigungsvorrichtung (5) zumindest einen Teil des Feinstaubes aus der Luft (2) entfernt und die gereinigte Luft (3) wieder dem Ballungsgebiet (1) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (5) innerhalb einer natürlichen geographischen Erhebung (6, 6'), beispielsweise innerhalb eines Hügels oder eines Berges, des Ballungsgebietes (1) untergebracht ist und dass die Feinstaub beladene Luft (2) an der Basis (8) der geographischen Erhöhung (6, 6') ansaugbar und an einem höher gelegenen Punkt, vorzugsweise am Scheitelpunkt (9), der geographischen Erhöhung (6, 6') wieder ausstoßbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (5) Sprühdüsen aufweist, durch die Wassertropfen in die Feinstaub beladene Luft (2) ein-sprühbar sind, sodass dadurch zumindest ein Teil des Feinstaubes aus der Luft (2) ausgewaschen wird.
3. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (5) einen Elektroabscheider, beispielsweise einen Nass- Elektroabscheider, aufweist, durch den zumindest ein Teil des Feinstaubes aus der Luft (2) entfernbar ist.
4. 4. Verfahren zur Feinstaubreduktion in Ballungsgebieten (1), insbesondere in Städten, wobei Feinstaub beladene Luft (2) aus dem Ballungsgebiet (1) abgesaugt und über eine Reinigungsvorrichtung (5) der in der Luft (2) vorhandene Feinstaub zumindest teilweise entfernt wird, wobei die gereinigte Luft (3) wieder dem Ballungsgebiet (1) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsverfahren der Luft (2) innerhalb einer natürlichen geographischen Erhebung (6, 6') des Ballungsgebietes (1), wie beispielsweise in einem Hügel oder in einem Berg, durchgeführt wird und wobei die Feinstaub beladene Luft (2) an der Basis (8) der geographischen Erhöhung (6, 6') angesaugt, gereinigt und an einem höher gelegenen Punkt, vorzugsweise am Scheitelpunkt (9), der geographischen Erhöhung (6, 6') wieder ausgestoßen wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstaub beladene Luft (2) in Hohlräumen (7) der geographischen Erhebung (6, 6') mit Hilfe von Sprühdüsen reingewaschen wird. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 4/5