DE102020119222A1

DE102020119222A1 - Luftreinigungseinrichtung, Tiermastanlage und Verwendung

Info

Publication number: DE102020119222A1
Application number: DE102020119222.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schmitt-John; Christian Buske
Original assignee: Plasmatreat GmbH
Current assignee: Plasmatreat GmbH
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2022-01-27
Also published as: WO2022018016A8; WO2022018016A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftreinigungseinrichtung (110) für eine Tiermastanlage (170,180), mit einer Behandlungskammer (112), mit einem Lufteinlass (114) zum Einleiten von Luft (138) aus einem Raum (174, 184) einer Tiermastanlage (170, 180) in die Behandlungskammer (112), mit einem Luftauslass (116) zum Ausleiten der gereinigten Luft (162) aus der Behandlungskammer (112), und mit einer Sprühvorrichtung (120), die dazu eingerichtet ist, Reinigungsflüssigkeit zur Wechselwirkung mit der vom Lufteinlass (114) zum Luftauslass (116) durch die Behandlungskammer (112) strömenden Luft (138) in die Behandlungskammer (112) zu sprühen, wobei die Luftreinigungseinrichtung (110) eine Herstellungseinheit (70) aufweist, die dazu eingerichtet ist, plasmaaktiviertes Wasser (126) herzustellen, und wobei die Luftreinigungseinrichtung (110) dazu eingerichtet ist, von der Herstellungseinheit (70) erzeugtes plasmaaktiviertes Wasser (126) der Sprühvorrichtung (120) als Reinigungsflüssigkeit zuzuführen. Die Erfindung betrifft weiter die Verwendung der Luftreinigungseinrichtung (110) sowie eine Tiermastanlage (170, 180) mit einer solchen Luftreinigungseinrichtung (110).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftreinigungseinrichtung für eine Tiermastanlage mit einer Behandlungskammer, mit einem Lufteinlass zum Einleiten von Luft aus einem Raum einer Tiermastanlage in die Behandlungskammer, mit einem Luftauslass zum Ausleiten der gereinigten Luft aus der Behandlungskammer und mit einer Sprühvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, Reinigungsflüssigkeit zur Wechselwirkung mit der vom Lufteinlass zum Luftauslass durch die Behandlungskammer strömenden Luft in die Behandlungskammer zu sprühen.
In Tiermastanlagen, zum Beispiel zur Rinder-, Schweine- oder Geflügelmast, kommt es zu einer Anreicherung der Luft mit Schadstoffen wie Ammoniak, das zum Beispiel ätzend ist und die Gesundheit der Tiere beeinträchtigt. Daher müssen Tiermastanlagen belüftet werden. Aus Emissionsschutzgründen darf die Abluft aus Tiermastanlagen nicht einfach direkt in die Atmosphäre abgelassen sondern muss zuvor gereinigt werden.
Zur Reinigung der Abluft von Tiermastbetrieben sind die eingangs genannten Luftreinigungsanlagen bekannt. Als Reinigungsflüssigkeit wird bei diesen Luftreinigungsanlagen in aller Regel eine stark verdünnte, wässrige Schwefelsäure eingesetzt, die zum Beispiel das Ammoniak zu Ammoniumsulfat bindet, so dass die Luft von Ammoniak gereinigt wird.
Die bekannten Luftreinigungsanlagen haben den Nachteil, dass eine umfangreiche Schwefelsäurebevorratung erforderlich ist. Weiterhin können bekannte Luftreinigungsanlagen die Abluft nicht zuverlässig von Gerüchen oder bestimmten anderen Inhaltsstoffen entfernen, so dass von Tiermastbetrieben eine Geruchsbelästigung und Belastung der Umgebung der Tiermastanlage ausgehen kann.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Luftreinigungsanlage für Tiermastanlagen zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird bei einer Luftreinigungseinrichtung für eine Tiermastanlage mit einer Behandlungskammer, mit einem Lufteinlass zum Einleiten von Luft aus einem Raum einer Tiermastanlage in die Behandlungskammer, mit einem Luftauslass zum Ausleiten der gereinigten Luft aus der Behandlungskammer und mit einer Sprühvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, Reinigungsflüssigkeit zur Wechselwirkung mit der vom Lufteinlass zum Luftauslass durch die Behandlungskammer strömenden Luft in die Behandlungskammer zu sprühen, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Luftreinigungseinrichtung eine Herstellungseinheit aufweist, die dazu eingerichtet ist, plasmaaktiviertes Wasser herzustellen, und dass die Luftreinigungseinrichtung dazu eingerichtet ist, von der Herstellungseinheit erzeugtes plasmaaktiviertes Wasser der Sprühvorrichtung als Reinigungsflüssigkeit zuzuführen.
Unter plasmaaktiviertem Wasser wird flüssiges Wasser oder eine flüssige wässrige Lösung verstanden, die durch die Einwirkung von einem aus einer atmosphärischen Plasmaquelle austretenden reaktiven Gasstrom aktiviert worden ist. Insbesondere kann das Wasser unmittelbar mit atmosphärischem Plasma, wie zum Beispiel einem atmosphärischen Plasmastrahl, beaufschlagt werden, das heißt mit einem aus einer Plasmaquelle austretenden Arbeitsgas, das sich zumindest teilweise noch im Plasmazustand befindet. Alternativ kann das Wasser auch mit dem aus der Plasmaquelle austretenden Arbeitsgas beaufschlagt werden, nachdem das Arbeitsgas bereits wieder rekombiniert ist, das heißt sich nicht mehr im Plasmazustand befindet. Es wurde festgestellt, dass auch in einem solchen rekombinierten Arbeitsgas noch ausreichend reaktive Spezies, beispielsweise Ozon oder Stickoxide, enthalten sind, die im Wasser relativ langlebige reaktive Spezies wie zum Beispiel Hydroxylradikale, Wasserstoffperoxid, Salpetersäure oder salpetrige Säure bilden.
Es wurde festgestellt, dass sich plasmaaktiviertes Wasser gut als Reinigungsflüssigkeit in der Luftreinigungseinrichtung zur Reinigung von Luft aus einer Tiermastanlage eignet. Insbesondere kann durch die im plasmaaktivierten Wasser typischerweise vorhandene Salpetersäure oder salpetrige Säure das Ammoniak aus der Luft gebunden werden, zum Beispiel zu Ammoniumnitrat. Weiterhin wurde festgestellt, dass durch den Einsatz von plasmaaktiviertem Wasser auch eine Reduzierung von Gerüchen erreicht werden kann, so dass auf diese Weise Geruchsbelästigungen in der Umgebung der Tiermastanlage reduziert werden können. Weiterhin hat das plamaaktivierte Wasser auch eine gewisse desinfizierende Wirkung, so dass durch dessen Verwendung als Reinigungsflüssigkeit in der Luftreinigungseinrichtung auch die Belastung mit Keimen, insbesondere Bakterien, Viren, Sporen oder Pilzen, in der Luft reduziert werden kann.
Weiterhin hat die Verwendung von plasmaaktiviertem Wasser den Vorteil, dass das plasmaaktivierte Wasser mit der Herstellungseinheit vor Ort produziert werden kann. Insbesondere kann das plasmaaktivierte Wasser aus typischerweise ohne weiteres verfügbaren Ressourcen (z.B. Wasser, Luft, Strom) erzeugt werden, so dass eine Bevorratung von Chemikalien wie Schwefelsäure reduziert werden oder ganz entfallen kann.
Die Luftreinigungseinrichtung ist für eine Tiermastanlage vorgesehen. Zu diesem Zweck ist die Luftreinigungseinrichtung insbesondere so dimensioniert, dass die Luftreinigungseinrichtung mit einem Luftdurchsatz von mindestens 50 m³/h, vorzugsweise mindestens 100 m³/h, insbesondere mindestens 500 m³/h betrieben werden kann. Zum Beispiel für größere Tiermastanlagen kann die Luftreinigungseinrichtung weiterhin insbesondere auch so dimensioniert sein, dass die Luftreinigungseinrichtung mit einem Luftdurchsatz von mindestens 5000 m³/h betrieben werden kann.
Die Luftreinigungseinrichtung weist vorzugsweise ein Gehäuse auf, beispielsweise in Containerform, in dem insbesondere die Behandlungskammer untergebracht ist.
Der Lufteinlass der Luftreinigungseinrichtung dient zum Einleiten von Luft aus einem Raum einer Tiermastanlage. Zu diesem Zweck kann der Lufteinlass beispielsweise so ausgestaltet sein, dass er luftleitend mit einer Öffnung in einer Wand eines Raums einer Tiermastanlage verbunden werden kann. Der Lufteinlass kann auch unmittelbar durch eine Öffnung in einer Wand eines Raums einer Tiermastanlage gebildet werden, beispielsweise wenn die Luftreinigungseinrichtung direkt in ein Gebäude einer Tiermastanlage integriert ist.
Die Sprühvorrichtung kann zum Beispiel eine Vielzahl von Düsen aufweisen, aus denen das plasmaaktivierte Wasser in die Behandlungskammer gesprüht wird. Bei den Düsen kann es sich zum Beispiel um Verregnungsdüsen (recht große Tropfen), Versprühdüsen (mittelgroße Tropfen) oder Verneblerdüsen (kleine Tropfen) handeln.
Die Herstellungseinheit umfasst insbesondere eine Plasmaquelle zur Erzeugung eines reaktiven Gasstroms und ist dazu eingerichtet, Wasser mit dem reaktiven Gasstrom zu beaufschlagen, so dass plasmaaktiviertes Wasser hergestellt wird.
Vorzugsweise wird der reaktive Gasstrom gekühlt, insbesondere auf eine Temperatur unter 100 °C, bevor das Wasser mit dem reaktiven Gasstrom beaufschlagt wird. Auf diese Weise wird ein übermäßiges Aufheizen des Wassers vermieden. Weiterhin kann auf diese Weise eine effektivere Anreicherung des Wassers mit reaktiven Spezies erreicht werden, da der Anteil der bereits vor dem Kontakt mit dem Wasser im reaktiven Gasstrom reagierenden bzw. rekombinierenden reaktiven Spezies, insbesondere reaktiven Sauerstoffspezies, bei Kühlung des Gasstroms reduziert wird. Die Kühlung kann beispielsweise durch einen Wärmetauscher, Rippenkühler oder Ladeluftkühler bewirkt werden.
Vorzugsweise wird die Kühlung des Gasstroms so bewirkt, dass die Temperatur des plasmaaktivierten Wassers in der Herstellungseinheit unter 50 °C, vorzugsweise unter 40 °C bleibt.
Die Herstellungseinheit kann zum Beispiel über eine Leitung und/oder ein oder mehrere Zwischentanks mit der Sprühvorrichtung verbunden sein, um der Sprühvorrichtung das plamaaktivierte Wasser als Reinigungsflüssigkeit zuzuführen.
Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch eine Tiermastanlage, die die zuvor beschriebene Luftreinigungseinrichtung oder eine Ausführungsform davon zur Reinigung der Umluft oder Abluft der Tiermastanlage aufweist.
Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung der zuvor beschriebenen Luftreinigungseinrichtung oder einer Ausführungsform davon zur Reinigung der Umluft und/oder Abluft einer Tiermastanlage.
Die Luftreinigungseinrichtung kann beispielsweise in Form eines Anbaus oder Aufbaus an die Tiermastanlage angeschlossen sein. Zum Beispiel ist es denkbar, die Luftreinigungseinrichtung in einem Container unterzubringen, der außen an einer Tiermastanlage aufgestellt werden kann. Weiterhin ist es denkbar, die Luftreinigungseinrichtung direkt in dem Gebäude der Tiermastanlage unterzubringen.
Mit der Luftreinigungseinrichtung kann die Abluft einer Tiermastanlage gereinigt werden, so dass die Umgebung der Tiermastanlage vor belastenden Inhaltsstoffen wie zum Beispiel Ammoniak bzw. vor Geruchsbelästigung geschützt wird. Auf diese Weise lassen sich Emissionsauflagen für die Abluft besser erfüllen.
Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Reinigung der Luft aus einer Tiermastanlage von schädlichen Inhaltsstoffen, Keimen und/oder Gerüchen in der mit plasmaaktiviertem Wasser betriebenen Luftreinigungseinrichtung ausreichend gut funktioniert, so dass die gereinigte Luft der Tiermastanlage wieder zugeführt werden kann und somit ein Umluftbetrieb möglich ist. Auf diese Weise können die an die Umgebung abzuleitende Abluft und damit eine Geruchsbelästigung der Umgebung weiter reduziert werden.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Luftreinigungseinrichtung, der Tiermastanlage und der Verwendung beschrieben, wobei die einzelnen Ausführungsformen jeweils unabhängig sowohl für die Luftreinigungseinrichtung, für die Tiermastanlage als auch für die Verwendung gelten. Darüber hinaus können die einzelnen Ausführungsformen untereinander kombiniert werden.
Bei einer Ausführungsform weist die Herstellungseinheit einen Aktivierungsraum zur Aufnahme eines Wasservolumens und eine Plasmaquelle zur Erzeugung eines reaktiven Gasstroms mittels elektrischer Entladung in einem Arbeitsgas auf, wobei die Plasmaquelle derart an den Aktivierungsraum angeschlossen ist, dass ein mit der Plasmaquelle erzeugter reaktiver Gasstrom in den Aktivierungsraum eingeleitet wird. Auf diese Weise kann flüssiges Wasser bzw. eine wässrige Lösung im Aktivierungsraum mit einem reaktiven Gasstrom beaufschlagt werden, so dass sich darin reaktive Spezies anreichern und auf diese Weise plasmaaktiviertes Wasser hergestellt wird.
Bei einer Ausführungsform ist die Plasmaquelle der Herstellungseinheit dazu eingerichtet, den reaktiven Gasstrom mittels einer bogenartigen elektrischen Entladung, insbesondere einer hochfrequenten bogenartigen Entladung, in einem Arbeitsgas zu erzeugen.
Auf diese Weise kann in dem Gasstrom eine hohe Konzentration bestimmter reaktiver Spezies erzeugt werden, wie Stickoxide und/oder vollständig oder teilweise ionisierte oder angeregte Atome oder Moleküle. Insbesondere werden durch eine hochfrequente bogenartige Entladung vermehrt Stickoxide erzeugt, insbesondere bei der Verwendung von Luft als Arbeitsgas. Durch die Verwendung eines solchen reaktiven Gasstroms zur Herstellung des plasmaaktivierten Wassers kann die Bildung von salpetriger Säure oder Salpetersäure in der Flüssigkeit erreicht werden, die beim Versprühen des plasmaaktivierten Wassers in der Behandlungskammer insbesondere mit dem Ammoniak in der Luft reagieren, z.B. zu Ammoniumnitrat, und dadurch die Ammoniakkonzentration der Luft reduzieren. Darüber hinaus führt die salpetrige Säure und/oder Salpetersäure zu einem niedrigen pH-Wert des plasmaaktivierten Wassers, wodurch eine gute Desinfektionswirkung erzielt wird, so dass auch Keime, wie zum Beispiel Bakterien, Viren, Sporen oder Pilze, in der zu reinigenden Luft abgetötet werden.
Zur Erzeugung der bogenartigen elektrischen Entladung sind insbesondere mindestens zwei Elektroden vorgesehen sowie eine Spannungsquelle, um die Elektroden mit einer hochfrequenten Hochspannung zu beaufschlagen. Die hochfrequente Hochspannung zur Erzeugung einer hochfrequenten bogenartigen Entladung weist insbesondere eine Spannungsstärke im Bereich von 1 - 100 kV, vorzugsweise 1 - 50 kV, weiter bevorzugt 10 - 50 kV, und eine Frequenz von 1 - 300 kHz, insbesondere 1 - 100 kHz, vorzugsweise 10 - 100 kHz, weiter bevorzugt 10 - 50 kHz, auf.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Plasmaquelle dazu eingerichtet ist, den reaktiven Gasstrom mittels einer dielektrisch behinderten Entladung in einem Arbeitsgas zu erzeugen. Durch eine dielektrisch behinderte Entladung können in dem Gasstrom sehr hohe Konzentrationen bestimmter reaktiver Spezies, insbesondere Ozon, erzeugt werden. Durch die Verwendung eines solchen reaktiven Gasstroms zur Herstellung des plasmaaktivierten Wassers kann die Bildung von Hydroxylradikalen in der Flüssigkeit bewirkt werden, die eine gute Desinfektionswirkung bewirken, so dass Keime, wie zum Beispiel Bakterien, Viren, Sporen oder Pilze, in der zu reinigenden Luft abgetötet werden können.
Zur Erzeugung der dielektrisch behinderten Entladung können insbesondere mindestens zwei Elektroden und ein dazwischen angeordnetes Dielektrikum vorgesehen sein, das eine direkte elektrische Entladung zwischen den zwei Elektroden behindert. Vorzugsweise ist eine der Elektroden geerdet. Weiterhin ist insbesondere eine Spannungsquelle vorgesehen, um die Elektroden mit einer hochfrequenten Hochspannung zu beaufschlagen, beispielsweise mit einer Spannungsstärke im Bereich von 5 bis 15 kV und einer Spannungsfrequenz im Bereich von 7,5 bis 25 kHz, insbesondere 13 bis 14 kHz.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Plasmaquelle dazu eingerichtet, den reaktiven Gasstrom mittels einer bogenartigen Entladung in einem Arbeitsgas und mittels einer dielektrisch behinderten Entladung in einem Arbeitsgas zu erzeugen. Zu diesem Zweck kann die Plasmaquelle zum Beispiel eine erste Plasmadüse zur Erzeugung eines ersten reaktiven Gasstroms mittels einer bogenartigen Entladung in einem Arbeitsgas und eine zweite Plasmadüse zur Erzeugung eines zweiten reaktiven Gasstroms mittels einer dielektrisch behinderten Entladung in einem Arbeitsgas aufweisen. Die erste und zweite Plasmadüse können zum Beispiel abwechselnd oder gleichzeitig betrieben werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist in dem Aktivierungsraum ein Tellerbelüfter oder ein Belüftungselement aus porösem Material angeordnet und die Plasmaquelle ist derart an den Aktivierungsraum angeschlossen, dass der reaktive Gasstrom durch den Tellerbelüfter oder durch das Belüftungselement geleitet wird.
Ein Tellerbelüfter weist typischerweise ein, zum Beispiel flächiges, gasdurchlässiges, Element, beispielsweise mit einer Vielzahl, insbesondere hunderter oder tausender, kleiner Öffnungen auf, durch die der reaktive Gasstrom in Form kleiner Bläschen mit entsprechend großer Oberfläche im Verhältnis zum Volumen in die Flüssigkeit gelangt und dadurch stark mit dieser wechselwirkt. Eine ähnlich starke Wechselwirkung wird durch die Verwendung eines Belüftungselements aus porösem Material, zum Beispiel aus poröser Keramik mit dessen großer innerer Oberfläche erreicht.
Eine geeignete Herstellungseinheit mit einem Tellerbelüfter ist beispielsweise aus der EP 3 470 364 A1 bekannt.
Bei einer Ausführungsform ist an dem Luftauslass eine Ablufteinrichtung zum Ablassen der durch den Luftauslass strömenden Luft in die Atmosphäre angeschlossen. Auf diese Weise kann die Luftreinigungseinrichtung im Abluftbetrieb betrieben werden. Die Ablufteinrichtung kann beispielsweise einen Schornstein und/oder weitere Filter zur weiteren Reinigung der Luft vor dem Ablassen in die Atmosphäre umfassen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist an dem Luftauslass eine Rückführeinrichtung zum Rückführen der durch den Luftauslass strömenden Luft in den Raum angeschlossen. Auf diese Weise kann die Luftreinigungseinrichtung im Umluftbetrieb betrieben werden, so dass die gereinigte Luft wieder dem Innenraum der Tiermastanlage zugeführt werden kann. Die Rückführeinrichtung kann weitere Filter zur weiteren Reinigung der Umluft aufweisen. Die Rückführeinrichtung kann beispielsweise mit einer Belüftungseinrichtung der Tiermastanlage verbunden sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Sprühvorrichtung im Bereich einer Decke der Behandlungskammer angeordnet. Insbesondere kann die Sprühvorrichtung eine Mehrzahl an einer Decke der Behandlungskammer angeordnete Düsen aufweisen. Durch die Anordnung der Sprühvorrichtung an der Decke fallen die Tropfen des versprühten plasmaaktivierten Wassers durch die Erdanziehung von der Sprühvorrichtung weg, so dass sich durch die Reinigung der Luft in den Wassertropfen bildende Verbindungen, zum Beispiel Ammoniumnitrat, nicht auf der Sprühvorrichtung niederschlagen.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind der Lufteinlass und der Luftauslass so angeordnet, dass die Luft zumindest abschnittsweise von unten nach oben durch die Behandlungskammer strömt. Auf diese Weise treffen die nach unten fallenden Tropfen des plasmaaktivierten Wassers und die zu reinigende Luft in Gegenrichtung aufeinander. Auf diese Weise kann eine bessere Reinigungswirkung erreicht werden. Weiterhin wird eine Verunreinigung der Sprühvorrichtung durch die Luft reduziert, da die Luft erst nach Durchlaufen der Behandlungskammer in den Bereich der Sprühvorrichtung gelangt.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Luftreinigungseinrichtung einen Ventilator auf, um Luft vom Lufteinlass zum Luftauslass durch die Behandlungskammer zu transportieren. Der Ventilator kann zum Beispiel am Lufteinlass vorgesehen sein, um Luft in die Behandlungskammer einzublasen. Der Ventilator kann auch am Luftauslass vorgesehen sein, um Luft in die Behandlungskammer einzusaugen. Mit dem Ventilator kann insbesondere der Durchsatz der Luftreinigungseinrichtung eingestellt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Luftreinigungseinrichtung einen Schmutzfilter zum Vorreinigen der Luft auf, wobei die Sprühvorrichtung in Strömungsrichtung hinter dem Schmutzfilter angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Luft von grobem Schmutz, wie zum Beispiel Stroh und dergleichen gereinigt werden, bevor sie in die Behandlungskammer gelangt. Auf diese Weise wird eine übermäßige Verunreinigung der Behandlungskammer reduziert, so dass Reinigungsintervalle verlängert werden können.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Luftreinigungseinrichtung einen, insbesondere bodenseitigen, Auffangbereich zum Auffangen des plasmaaktivierten Wassers auf. Auf diese Weise kann das in der Behandlungskammer versprühte plasmaaktivierte Wasser gezielt gesammelt und abgeführt werden.
Vorzugsweise weist die Luftreinigungseinrichtung eine Abführleitung zum Abführen des plasmaaktivierten Wassers aus dem Auffangbereich auf. Auf diese Weise kann das durch die Reinigung der Luft mit Verbindungen wie zum Beispiel Ammoniumnitrat oder anderen Verunreinigungen angereicherte Wasser gezielt abgeführt und ein vorzeitiges Verunreinigen der Behandlungskammer verhindert werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Luftreinigungseinrichtung eine Wasserkreislaufführung auf, die dazu eingerichtet ist, das aus dem Auffangbereich abgeführte plasmaaktivierte Wasser wieder der Sprühvorrichtung zuzuführen. Es wurde festgestellt, dass das plasmaaktivierte Wasser nach einmaligem Versprühen nicht notwendigerweise entsorgt werden muss, sondern wiederverwendet werden kann, so dass Wasser eingespart wird. Insbesondere wurde festgestellt, dass das plasmaaktivierte Wasser nach einmaligem Versprühen in der Behandlungskammer weiterhin reaktive Spezies enthält, die für ein weiteres Versprühen ausreichend sein können.
Die Wasserkreislaufführung kann dazu eingerichtet sein, das aus dem Auffangbereich abgeführte plasmaaktivierte Wasser über ein oder mehrere Tanks und/oder einen oder mehrere Filter wieder der Sprühvorrichtung zuzuführen. Insbesondere kann ein Filter zur Reinigung des plasmaaktivierten Wassers von Schmutzteilchen vorgesehen sein, die die Sprühvorrichtung auf Dauer verstopfen könnten.
Die Wasserkreislaufführung kann dazu eingerichtet sein, das aus dem Auffangbereich abgeführte plasmaaktivierte Wasser mit frischem plasmaaktiviertem Wasser zu versetzen und/oder zumindest teilweise durch die Herstellungseinrichtung zu führen. Auf diese Weise kann die Reinigungswirkung des mehrfach verwendeten plasmaaktivierten Wassers wieder erhöht werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Luftreinigungseinrichtung einen Produktionstank und einen Betriebstank auf, wobei die Herstellungseinheit an den Produktionstank angeschlossen ist, so dass das von der Herstellungseinheit hergestellte plasmaaktivierte Wasser in den Produktionstank geleitet wird, wobei die Sprühvorrichtung an den Betriebstank angeschlossen ist, so dass die Sprühvorrichtung aus dem Betriebstank mit plasmaaktiviertem Wasser versorgt wird, und wobei eine Befüllvorrichtung zum Befüllen des Betriebstanks aus dem Produktionstank vorgesehen ist.
Auf diese Weise kann die Produktion von plasmaaktiviertem Wasser vom eigentlichen Betrieb der Luftreinigungseinrichtung entkoppelt werden. Dies ist insbesondere bei einer Wasserkreislaufführung gemäß einer zuvor beschriebenen Ausführungsform vorteilhaft, die vorzugsweise über den Betriebstank geführt wird, so dass das aus dem Auffangbereich abgeführte plasmaaktivierte Wasser nicht direkt mit der Herstellungseinheit in Kontakt kommt, wodurch deren Verunreinigung vermieden wird.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, die Luftreinigungseinrichtung für eine bestimmte Zeitdauer, beispielsweise eine Woche, über den Betriebstank zu betreiben, optional bei gelegentlicher Zuführung einer Menge an frischem plasmaaktiviertem Wasser, und nach Ablauf der Zeitdauer den Inhalt des Betriebstanks vollständig durch frisches plasmaaktiviertes Wasser aus dem Produktionstank zu ersetzen.
Die Herstellungseinheit kann beispielsweise kontinuierlich und unabhängig vom Betrieb oder Durchsatz der übrigen Luftreinigungsanlage betrieben werden, bis der Produktionstank mit frischem plasmaaktiviertem Wasser gefüllt ist. Auf diese Weise kann das frische plasmaaktivierte Wasser mit der Herstellungseinheit erzeugt und im Produktionstank bevorratet werden, während die übrige Luftreinigungseinrichtung mit dem plasmaaktivierten Wasser im Betriebstank betrieben wird. Dies ermöglicht einen Austausch des plasmaaktivierten Wassers im Betriebstank durch frisches plasmaaktiviertes Wasser ohne zeitliche Verzögerungen durch die Herstellung von plasmaaktiviertem Wasser.
Weitere Merkmale und Vorteile der Luftreinigungseinrichtung, der Tiermastanlage und der Verwendung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.
In der Zeichnung zeigen

1 eine Plasmaquelle in Form einer Plasmadüse zur Erzeugung eines atmosphärischen Plasmastrahls mittels einer bogenartigen Entladung,
2 eine Plasmaquelle in Form einer Düse zur Erzeugung eines reaktiven Gasstroms mittels dielektrisch behinderter Entladung,
3 eine Herstellungseinheit zur Herstellung von plasmaaktiviertem Wasser,
4 ein Ausführungsbeispiel der Luftreinigungseinrichtung,
5 die Luftreinigungseinrichtung aus 4 in einer Installationssituation sowie ein Ausführungsbeispiel der Tiermastanlage sowie der Verwendung der Luftreinigungseinrichtung und
6 die Luftreinigungseinrichtung aus 4 in einer weiteren Installationssituation sowie ein weiteres Ausführungsbeispiel der Tiermastanlage sowie der Verwendung der Luftreinigungseinrichtung.

1 zeigt in schematischer Schnittansicht eine Plasmaquelle 2 in Form einer Plasmadüse zur Erzeugung eines reaktiven Gasstroms 26 in Form eines atmosphärischen Plasmastrahls mittels einer bogenartigen Entladung,
Die Plasmadüse 2 weist ein Düsenrohr 4 aus Metall auf, das sich konisch zu einer Düsenöffnung 6 verjüngt. An dem der Düsenöffnung 6 entgegen gesetzten Ende weist das Düsenrohr 4 eine Dralleinrichtung 8 mit einem Lufteinlass 10 für einen Gasstrom 23, insbesondere eines Arbeitsgases, beispielsweise Luft oder Stickstoff, auf.
Eine Zwischenwand 12 der Dralleinrichtung 8 weist einen Kranz von schräg in Umfangsrichtung angestellten Bohrungen 14 auf, durch die der Gasstrom verdrallt wird. Der stromabwärtige, konisch verjüngte Teil des Düsenrohres wird deshalb von dem Gasstrom in der Form eines Wirbels 16 durchströmt, dessen Kern auf der Längsachse des Düsenrohres verläuft. An der Unterseite der Zwischenwand 12 ist mittig eine Innenelektrode 18 angeordnet, die koaxial in Richtung des verjüngten Abschnittes in das Düsenrohr hineinragt. Die Elektrode 18 ist elektrisch mit der Zwischenwand 12 und den übrigen Teilen der Dralleinrichtung 8 verbunden. Die Dralleinrichtung 8 ist durch ein Keramik- oder Quarzglasrohr 20 elektrisch gegen das Düsenrohr 4 isoliert. Über die Dralleinrichtung 8 wird an die Elektrode 18 eine hochfrequente Hochspannung angelegt, die von einem Transformator 22 erzeugt wird. Der Lufteinlass 10 wird über eine nicht gezeigte Leitung mit einem Gasstrom 23 versorgt. Das Düsenrohr 4 ist geerdet. Durch die angelegte Spannung wird eine Hochfrequenzentladung in der Form eines Lichtbogens 24 zwischen der Elektrode 18 und dem Düsenrohr 4 erzeugt.
Die Begriffe „Lichtbogen“, „Bogenentladung“ bzw. „bogenartige Entladung“ werden vorliegend als phänomenologische Beschreibung der Entladung verwendet, da die Entladung in Form eines Lichtbogens auftritt. Der Begriff „Lichtbogen“ wird anderweitig auch als Entladungsform bei Gleichspannungsentladungen mit im Wesentlichen konstanten Spannungswerten verwendet. Vorliegend handelt es sich jedoch um eine Hochfrequenzentladung in Form eines Lichtbogens, also um eine hochfrequente, bogenartige Entladung.
Aufgrund der drallförmigen Strömung des Arbeitsgases wird dieser Lichtbogen jedoch im Wirbelkern auf der Achse des Düsenrohres 4 kanalisiert, so dass er sich erst im Bereich der Düsenöffnung 6 zur Wand des Düsenrohres 4 verzweigt. Das Arbeitsgas, das im Bereich des Wirbelkerns und damit in unmittelbarer Nähe des Lichtbogens 24 mit hoher Strömungsgeschwindigkeit rotiert, kommt mit dem Lichtbogen in innige Berührung und wird dadurch zum Teil in den Plasmazustand überführt, so dass ein atmosphärischer Plasmastrahl 26 durch die Düsenöffnung 6 aus der Plasmadüse 2 austritt.
2 zeigt in perspektivischer schematischer Schnittansicht eine weitere Plasmaquelle 32 in Form einer Düse zur Erzeugung eines reaktiven Gasstroms mittels dielektrisch behinderter Entladung.
Die Düse 32 weist ein Düsenrohr 34 aus Metall auf, an dessen stromaufwärtsseitigem Ende 35 ein Verteilerkopf 36 mit einem Einlass 37 für einen Gasstrom 38, zum Beispiel Luft, und mit einem ringförmigen Verteilerkanal 40 angeordnet ist. Am gegenüberliegenden stromabwärtsseitigen Ende 42 des Düsenrohrs 34 ist eine Auslassdüse 44 mit einer Düsenöffnung 46 angeordnet, aus der im Betrieb der mit reaktiven Spezies angereicherte reaktive Gasstrom 38 austritt.
Vom Verteilerkopf 36 erstreckt sich ein Keramikrohr 48 derart durch das Düsenrohr 34 bis in die Auslassdüse 44, dass sich von dem Verteilerkanal 40 ein ringförmiger Entladungskanal 50 zwischen dem Düsenrohr 34 und dem Keramikrohr 48 bis zur Auslassdüse 44 erstreckt. Anstelle eines Keramikrohrs kommt zum Beispiel auch ein Rohr aus Quarzglas in Betracht.
Auf der Innenseite des Keramikrohrs 48 ist eine rohrförmige Hochspannungselektrode 52 aus Metall angeordnet, die über ein Hochspannungskabel 54 mit einem Transformator 56 verbunden ist, mit dem zwischen der Hochspannungselektrode 52 und dem als Gegenelektrode wirkenden, geerdeten Düsenrohr 34 eine hochfrequente Hochspannung angelegt werden kann. Anstelle einer rohrförmigen Hochspannungselektrode 52 kommt zum Beispiel auch eine anders geformte Hochspannungselektrode in Betracht, beispielsweise in Form eines gerundeten Blechs.
Im Keramikrohr 48 sind isolierende Stopfen 58 angeordnet, die die Hochspannungselektrode 52 einschließen und weiterhin verhindern, dass Arbeitsgas in den Bereich der Hochspannungselektrode 52 strömt oder durch das Keramikrohr 48 aus der Düse 32 herausströmt. Weiterhin ist ein Dichtungsring 60 in eine ringförmige Nut 62 am Verteilerkopf 36 eingesetzt, die den Verteilerkopf 36 zum Keramikrohr 48 abdichtet.
Um das Düsenrohr 34 kann eine Kühlmittelleitung 64 vorgesehen sein, durch die im Betrieb ein Kühlmittel zur Kühlung des Düsenrohrs 34 geleitet werden kann. Die Kühlmittelleitung 64 kann zum Beispiel wie dargestellt spiralförmig um das Düsenrohr 34 verlaufen.
Im Betrieb wird ein Gasstrom 38 durch den Einlass 37 in den Verteilerkopf 36 eingeleitet, so dass der Gasstrom 38 durch den ringförmigen Entladungskanal 50 strömt.
Mit dem Transformator 56 wird zwischen der Hochspannungselektrode 52 und dem Düsenrohr 34 eine hochfrequente Hochspannung angelegt, so dass es im Entladungskanal 50 im Bereich der Hochspannungselektrode 52 zu dielektrisch behinderten Entladungen kommt, durch die in dem dort strömenden Gasstrom 38 reaktive Spezies, insbesondere Ozon, erzeugt werden.
Der mit den reaktiven Spezies angereicherte reaktive Gasstrom 38 tritt aus der Düsenöffnung 46 aus.
3 zeigt eine Herstellungseinheit 70 zur Herstellung von plasmaaktiviertem Wasser in schematischer Schnittansicht.
Die Herstellungseinheit 70 umfasst einen Behälter 72, zum Beispiel aus Glas, der einen Aktivierungsraum 74 zur Aufnahme eines Wasservolumens 76 umgibt. Anstelle eines Glaszylinders können auch andersartig geformte Behälter verwendet werden. Weiterhin kann der Behälter zum Beispiel auch aus Kunststoff, vorzugsweise PVC, oder Metall bestehen. Am Boden des Behälters ist ein Tellerbelüfter 78 vorgesehen, der eine Zuleitung 80 für ein Arbeitsgas aufweist sowie ein gasdurchlässiges Element 82.
An die Zuleitung 80 ist eine Plasmaquelle 84 zur Erzeugung eines reaktiven Gasstroms derart angeschlossen, dass der aus der Plasmaquelle 84 austretende reaktive Gasstrom 86 über die Zuleitung 80 in den Tellerbelüfter 78 eingeleitet wird. Das gasdurchlässige Element 82 weist eine Vielzahl, insbesondere tausender, kleiner Öffnungen (In der schematischen Darstellung in 3 sind die Öffnungen übertrieben groß dargestellt.) auf, durch die der reaktive Gasstrom 86 in Form kleiner Bläschen in das Wasservolumen 76 gelangt. Auf diese Weise kommt das im Aktivierungsraum 74 befindliche Wasservolumen 76 in innige Berührung mit dem reaktiven Gasstrom 86 aus der Plasmaquelle 84, sodass die aktiven Spezies im reaktiven Gasstrom 86, insbesondere Ozon und/oder Stickoxide, langlebige reaktive Spezies, insbesondere Hydroxylradikale, Wasserstoffperoxid, salpetrige Säure oder Salpetersäure, in dem Wasservolumen 76 bilden. Auf diese Weise lässt sich plasmaaktiviertes Wasser herstellen.
Anstelle des Tellerbelüfters 78 kann im Behälter 72 ein Belüftungselement aus porösem Material, zum Beispiel aus poröser Keramik, angeordnet sein, in den der reaktive Gasstrom 86 über die Zuleitung 80 eingeleitet wird. Durch die große innere Oberfläche eines solchen Belüftungselements kommt es zu einer intensiven Wechselwirkung zwischen reaktivem Gasstrom 86 und Wasser des Wasservolumens 76, wodurch sich ebenfalls plasmaaktiviertes Wasser herstellen lässt.
Die Plasmaquelle 84 kann insbesondere wie die Plasmaquelle 2 aus 1 ausgebildet sein. Eine solche Plasmaquelle erzeugt einen reaktiven Gasstrom in Form eines Plasmastrahls 26, der einen recht hohen Gehalt an Stickoxiden sowie teilweise ionisierte Atome und Moleküle aufweist. Die Wechselwirkung eines solchen Gasstroms mit dem Wasservolumen 76 ergibt plasmaaktiviertes Wasser mit einem Gehalt an salpetriger Säure und/oder Salpetersäure. Es wurde festgestellt, dass auf diese Weise erzeugtes plasmaaktiviertes Wasser gut zur Reinigung von Luft aus einer Tiermastanlage eingesetzt werden kann, da Ammoniak in der zu reinigenden Luft durch die im plasmaaktivierten Wasser enthaltene salpetrige Säure bzw.
Salpetersäure gebunden wird, beispielsweise zu Ammoniumnitrat, so dass der Ammoniakgehalt in der Luft reduziert wird. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass plasmaaktiviertes Wasser eine desinfizierende Wirkung auf die zu reinigende Luft hat, durch die darin enthaltene Keime abgetötet werden.
Alternativ kann die Plasmaquelle 84 auch wie die Plasmaquelle 32 aus 2 ausgebildet sein. Eine solche Plasmaquelle erzeugt einen reaktiven Gasstrom 38, der einen recht hohen Gehalt an Ozon sowie ggf. teilweise ionisierte Atomen und Moleküle aufweist. Die Wechselwirkung eines solchen Gasstroms mit dem Wasservolumen 76 ergibt plasmaaktiviertes Wasser mit einem Gehalt an Hydroxylradikalen und ggf. Wasserstoffperoxid. Auch derartiges plasmaaktiviertes Wasser kann zur Reinigung und/oder Desinfektion von Luft aus einer Tiermastanlage eingesetzt werden. Für die Entfernung des Ammoniaks aus der Luft ist in diesem Fall vorzugsweise zusätzlich eine Plasmaquelle wie in 1 vorgesehen, um ausreichend salpetrige Säure oder Salpetersäure im plasmaaktivierten Wasser zu erzeugen.
Entsprechend ist es denkbar, mehrere Plasmaquellen einzusetzen. Zum Beispiel kann neben der Plasmaquelle 84 noch eine weitere Plasmaquelle 85 vorgesehen sein, die einen weiteren reaktiven Gasstrom 87 über die in diesem Fall zum Beispiel ein T-Stück aufweisende Zuleitung 80 zum Tellerbelüfter 78 führt. Insbesondere können verschiedenartige Plasmaquellen eingesetzt werden, um die Beschaffenheit des plasmabehandelten Wassers bedarfsgemäß einzustellen. Wird als Plasmaquelle 84 zum Beispiel eine Plasmaquelle wie die Plasmaquelle 2 aus 1 und als Plasmaquelle 85 eine Plasmaquelle wie die Plasmaquelle 32 aus 2 eingesetzt, lässt sich plasmaaktiviertes Wasser herstellen, das durch die Stickoxide aus der Plasmaquelle 84 einen Gehalt an salpetriger Säure bzw. Salpetersäure und durch das Ozon aus der Plasmaquelle 85 einen Gehalt an Hydroxylradikalen aufweist. Das auf diese Weise erzeugte plasmaaktivierte Wasser hat sich als effektiv erwiesen, um Ammoniak, Gerüche und Keime aus der zu reinigenden Luft zu entfernen.
Der reaktive Gasstrom 86 oder, bei mehreren Plasmaquellen, die reaktiven Gasströme 86, 87 werden vorzugsweise gekühlt, bevor sie in den Tellerbelüfter 78 eingeleitet werden. Zu diesem Zweck kann an der Zuleitung zum Beispiel eine Kühlvorrichtung 89, zum Beispiel in Form eines mit einem Rippenkühler versehenen Rohres, aufweisen. Die Temperatur des reaktiven Gasstroms 86 bzw. 87 kann unmittelbar beim Austritt aus der Plasmaquelle 84 bzw. 85 bei mehreren 100 °C liegen, beispielsweise im Bereich von 300 - 400 °C. Durch die Kühlvorrichtung wird der Gasstrom 86 bzw. 87 vorzugsweise auf eine Temperatur unter 100 °C abgekühlt, bevor er in den Tellerbelüfter 78 gelangt. Weiterhin wird bevorzugt so gekühlt, dass die Temperatur des Wasservolumens 76 unterhalb von 50 °C, insbesondere unterhalb von 40 °C bleibt.
Um den Anteil des reaktiven Gasstroms 86, der nicht im Wasser 76 gelöst wird, kontrolliert abführen, insbesondere absaugen zu können, weist der Behälter 72 einen Deckel 88 mit einem Entlüftungsstutzen 90 auf, an dem eine in 3 nicht dargestellte Absaugeinrichtung angeschlossen sein kann (bei Pfeil 92).
Weiterhin weist die Herstellungseinheit 70 einen an eine Wasserversorgung 96, zum Beispiel das lokale Wasserversorgungsnetz, angeschlossenen Einlass 94 auf, um den Aktivierungsraum 74 mit Wasser zu befüllen.
Die Herstellungseinheit 70 weist weiterhin einen Auslass 98 zum Auslass des plasmaaktivierten Wassers aus dem Aktivierungsraum 74 auf.
4 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel der Luftreinigungseinrichtung für eine Tiermastanlage.
Die Luftreinigungseinrichtung 110 weist eine Behandlungskammer 112, einen Lufteinlass 114 und einen Luftauslass 116 auf. An der Decke 118 der Behandlungskammer 112 ist eine Sprühvorrichtung 120 mit einer Mehrzahl an Düsen 122 angeordnet, die über eine Zuleitung 124 mit plasmaaktiviertem Wasser 126 als Reinigungsflüssigkeit versorgt werden, das durch die Düsen 122 in der Behandlungskammer 112 versprüht wird.
Am Boden 128 der Behandlungskammer 112 ist ein Auffangbereich 130 zum Auffangen des in der Behandlungskammer 112 versprühten plasmaaktivierten Wassers 126 vorgesehen mit einer Abführleitung 132 in Form eines an eine Pumpe 134 angeschlossenen Tauchrohrs 136, um das aufgefangene plasmaaktivierte Wasser 126 aus der Behandlungskammer 112 abzuführen.
Der Lufteinlass 114 und der Luftauslass 116 sind so angeordnet, dass durch den Lufteinlass 114 einströmende zu reinigende Luft 138 zumindest abschnittsweise von unten nach oben durch die Behandlungskammer 112 zum Luftauslass 116 strömt. Auf diese Weise wird eine effektive Reinigung der Luft erreicht. Der Luftstrom vom Lufteinlass 114 zum Auslass 116 kann durch einen Ventilator 139 erreicht werden, der vorzugsweise am Auslass 116 angeordnet ist, da er dort weniger verschmutzt.
Im Bereich des Lufteinlasses 114 ist ein Schmutzfilter 140 angeordnet, um insbesondere grobe Schwebestoffe aus der Luft 138 zu filtern. Es können weitere Filter, beispielsweise Staubfilter, vorgesehen sein, um die Luft 138 weiter vorzufiltern, bevor sie in die Behandlungskammer 112 gelangt. Auf diese Weise kann die Verunreinigung der Behandlungskammer 112 weiter reduziert werden.
In der Behandlungskammer 112 ist unterhalb der Sprühvorrichtung 120 ein Luftverteiler 142 in Form eines Lochblechs angeordnet, um den Strom der zu reinigenden Luft 138 über den gesamten Querschnitt der Behandlungskammer 112 zu verteilten.
Die Luftreinigungseinrichtung 110 weist weiterhin die Herstellungseinheit 70 aus 3 zur Herstellung von plasmaaktiviertem Wasser auf (in 4 rein schematisch als Rechteck dargestellt). Die Luftreinigungseinrichtung 110 ist dazu eingerichtet, das von der Herstellungseinheit 70 erzeugte plasmaaktivierte Wasser der Sprühvorrichtung 120 als Reinigungsflüssigkeit zuzuführen.
Zu diesem Zweck könnte die Herstellungseinheit 70 mit ihrem Auslass 98, zum Beispiel über eine Pumpe, unmittelbar oder über einen Zwischentank an die Zuleitung 124 angeschlossen sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel in 4 ist die Herstellungseinheit 70 über zwei Zwischentanks an die Zuleitung 124 angeschlossen, und zwar über einen Produktionstank 150 und einen Betriebstank 152.
Das von der Herstellungseinheit 70 erzeugte plasmaaktivierte Wasser gelangt aus dem Auslass 98 über eine ansteuerbare Pumpe 153 zunächst in den Produktionstank 150, in dem frisches plasmaaktiviertes Wasser gesammelt wird. Aus dem Produktionstank 150 kann eine Menge an frischem plasmaaktiviertem Wasser über eine Befüllvorrichtung 154 mit einer Pumpe 155 in den Betriebstank 152 gepumpt werden.
Der Betriebstank 152 ist zusammen mit der Sprühvorrichtung 120 und der Abführleitung 132 in eine Wasserkreislaufführung 156 geschaltet. Im Betrieb dieser Wasserkreislaufführung 156 wird die Sprühvorrichtung 120 aus dem Betriebstank 152 über eine Pumpe 158 und die Zuleitung 124 mit plasmaaktiviertem Wasser versorgt, das dann in der Behandlungskammer 112 versprüht wird. Über die Abführleitung 132 und die Pumpe 134 wird das im Auffangbereich 130 aufgefangene plasmaaktivierte Wasser, über einen optionalen Filter 160 wieder zurück in den Betriebstank 152 gepumpt, so dass es der Sprühvorrichtung 120 erneut zugeführt werden kann. Der Filter 160 kann zum Beispiel Schwebestoffe aus dem plasmaaktivierten Wasser entfernen und damit ein Verunreinigen des Betriebstanks 152 und ein Verstopfen der Sprühvorrichtung 120 verhindern.
Es ist beispielsweise denkbar, die Sprühvorrichtung 120 über einige Tage mit demselben Volumen plasmaaktivierten Wassers aus dem Betriebstank 152 zu betreiben, ggf. bei gelegentlicher Zugabe eines Anteils an frischem plasmaaktiviertem Wasser aus dem Produktionstank 150, und in bestimmten Zeitabständen das alte plasmaaktivierte Wasser aus dem Betriebstank 152 abzulassen und vollständig durch frisches plasmaaktiviertes Wasser aus dem Produktionstank 150 zu ersetzen.
Die dadurch erreichte Trennung der Produktion von plasmaaktiviertem Wasser zur Nutzung des plasmaaktivierten Wassers in der Sprühvorrichtung 120 hat die Vorteile, dass das plasmaaktivierte Wasser im Produktionstank 150 durch das über die Abführleitung 132 zurückgeführte plasmaaktivierte Wasser nicht verunreinigt wird und dass eine Neubefüllung des Produktionstanks 152 mit frischen plasmaaktiviertem Wasser ohne lange Unterbrechung erfolgen kann, weil das frische plasmaaktivierte Wasser bereits während des Betriebs der Sprühvorrichtung 120 auf Vorrat produziert worden ist.
Beim Betrieb der Luftreinigungseinrichtung 110 wird über den Ventilator 139 zu reinigende Luft 138 über den Lufteinlass 114 angesaugt. Die Luft 138 wird zunächst am Vorfilter 140 von groben Schwebeteilchen gereinigt und strömt, durch den Luftverteiler 142 verteilt über den gesamten Querschnitt der Behandlungskammer 112, von unten nach oben durch Behandlungskammer 112 zum Auslass 116. Gleichzeitig wird über die Sprühvorrichtung 120 plasmaaktiviertes Wasser 126 in der Behandlungskammer 112 versprüht. Die feinen Tropfen des versprühten plasmaaktivierten Wassers 126 wechselwirken mit der durch die Behandlungskammer 112 strömenden Luft, so dass diese gereinigt wird und den Auslass 116 Luftreinigungseinrichtung 110 als gereinigte Luft 162 verlässt.
5 zeigt die Luftreinigungseinrichtung 110 aus 4 in einer Installationssituation sowie ein Ausführungsbeispiel der Verwendung der Luftreinigungseinrichtung 110 sowie einer Tiermastanlage 170.
Die Tiermastanlage 170 umfasst das eigentliche Gebäude 172 der Tiermastanlage 170 mit einem Innenraum 174, in dem die Tiere des Mastbetriebs wie zum Beispiel Rinder, Schweine oder Hühner untergebracht sind. An das Gebäude 172 der Tiermastanlage 170 ist die Luftreinigungseinrichtung 110 aus 4 angebaut, wobei die einzelnen in 4 dargestellten Komponenten der Luftreinigungseinrichtung 110 (in 5 der Übersicht halber nicht dargestellt) in einem Container 175 untergebracht sind. Der Lufteinlass 114 ist an eine Abluftöffnung des Innenraums 174 des Gebäudes 172 angeschlossen, so dass die zu reinigende Luft 138 aus dem Innenraum 174 des Gebäudes 172 über den Lufteinlass 114 in die Luftreinigungseinrichtung 110 gelangt.
Bei dem Ausführungsbeispiel in 5 weist die Luftreinigungseinrichtung 110 eine Ablufteinrichtung 176 in Form eines Schornsteins auf, durch den die gereinigte Luft 162 in die Atmosphäre gelangt. Durch die Reinigung der Luft mit dem plasmaaktivierten Wasser können problematische Inhaltsstoffe wie Ammoniak und Gerüche aus der Luft aus dem Innenraum 174 entfernt werden, so dass vorgeschriebene Emissionsgrenzwerte eingehalten und die Geruchsbelästigung für die Umgebung reduziert werden können.
6 zeigt die Luftreinigungseinrichtung 110 aus 4 in einer weiteren Installationssituation sowie ein weiteres Ausführungsbeispiel der Verwendung der Luftreinigungseinrichtung 110 sowie einer Tiermastanlage 180.
Die Tiermastanlage 180 umfasst wie die Tiermastanlage 170 ein Gebäude 182 mit einem Innenraum 184, in dem die Tiere des Mastbetriebs untergebracht sind. Die Luftreinigungseinrichtung 110 ist bei dem Ausführungsbeispiel in 6 direkt in das Gebäude 182 integriert, wobei der Lufteinlass 114 durch eine Abluftöffnung des Innenraums 184 gebildet wird, so dass die zu reinigende Luft 138 aus dem Innenraum 184 des Gebäudes 182 über den Lufteinlass 114 in die Luftreinigungseinrichtung 110 gelangt (Die einzelnen Komponenten der Luftreinigungseinrichtung 110 aus 4 sind in 6 der Übersicht halber nicht dargestellt).
Bei dem Ausführungsbeispiel in 6 weist die Luftreinigungseinrichtung 110 eine Rückführeinrichtung 186 auf, die an eine Belüftungsanlage 188 des Innenraums 184 angeschlossen ist, so dass die gereinigte Luft 162 dem Innenraum 184 wieder zugeführt wird.
Durch die Reinigung der Luft mit dem plasmaaktivierten Wasser können problematische Inhaltsstoffe wie Ammoniak und Gerüche aus der Luft aus dem Innenraum 184 entfernt werden, so dass auch ein Umluftbetrieb wie in 6 möglich ist. Auf diese Weise können etwaige Restgerüche innerhalb der Tiermastanlage 180 gehalten werden, wodurch die Geruchsbelästigung für die Umgebung weiter reduziert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3470364 A1 [0033]

Claims

Luftreinigungseinrichtung (110) für eine Tiermastanlage (170, 180), - mit einer Behandlungskammer (112), - mit einem Lufteinlass (114) zum Einleiten von Luft (138) aus einem Raum (174, 184) einer Tiermastanlage (170, 180) in die Behandlungskammer (112), - mit einem Luftauslass (116) zum Ausleiten der gereinigten Luft (162) aus der Behandlungskammer (112) und - mit einer Sprühvorrichtung (120), die dazu eingerichtet ist, Reinigungsflüssigkeit zur Wechselwirkung mit der vom Lufteinlass (114) zum Luftauslass (116) durch die Behandlungskammer (112) strömenden Luft (138) in die Behandlungskammer (112) zu sprühen, dadurch gekennzeichnet, - dass die Luftreinigungseinrichtung (110) eine Herstellungseinheit (70) aufweist, die dazu eingerichtet ist, plasmaaktiviertes Wasser (126) herzustellen, und - dass die Luftreinigungseinrichtung (110) dazu eingerichtet ist, von der Herstellungseinheit (70) erzeugtes plasmaaktiviertes Wasser (126) der Sprühvorrichtung (120) als Reinigungsflüssigkeit zuzuführen.
Luftreinigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellungseinheit (70) einen Aktivierungsraum (74) zur Aufnahme eines Wasservolumens (76) und eine Plasmaquelle (2, 32, 84, 85) zur Erzeugung eines reaktiven Gasstroms (26, 38, 86, 87) mittels elektrischer Entladung in einem Arbeitsgas aufweist, wobei die Plasmaquelle (2, 32, 84, 85) derart an den Aktivierungsraum (74) angeschlossen ist, dass ein mit der Plasmaquelle (2, 32, 84, 85) erzeugter reaktiver Gasstrom (26, 38, 86, 87) in den Aktivierungsraum (74) eingeleitet wird.
Luftreinigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaquelle (2,32,84,85) dazu eingerichtet ist, den reaktiven Gasstrom mittels einer bogenartigen Entladung in einem Arbeitsgas und/oder mittels einer dielektrisch behinderten Entladung in einem Arbeitsgas zu erzeugen.
Luftreinigungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aktivierungsraum (74) ein Tellerbelüfter (78) oder ein Belüftungselement aus porösem Material angeordnet ist und dass die Plasmaquelle (2, 32, 84, 85) derart an den Aktivierungsraum (74) angeschlossen ist, dass der reaktive Gasstrom (26, 38, 86, 87) durch den Tellerbelüfter (78) oder durch das Belüftungselement geleitet wird.
Luftreinigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Luftauslass (116) eine Ablufteinrichtung (176) zum Ablassen der durch den Luftauslass (116) strömenden Luft (162) in die Atmosphäre angeschlossen ist.
Luftreinigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Luftauslass (116) eine Rückführeinrichtung (186) zum Rückführen der durch den Luftauslass (116) strömenden Luft (162) in den Raum (174, 184) angeschlossen ist.
Luftreinigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühvorrichtung (120) im Bereich einer Decke (118) der Behandlungskammer (112) angeordnet ist.
Luftreinigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass (114) und der Luftauslass (116) so angeordnet sind, dass die Luft (138) zumindest abschnittsweise von unten nach oben durch die Behandlungskammer (112) strömt.
Luftreinigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftreinigungseinrichtung (110) einen Ventilator (139) aufweist, um Luft (138) vom Lufteinlass (114) zum Luftauslass (116) durch die Behandlungskammer (112) zu transportieren.
Luftreinigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftreinigungseinrichtung (110) einen Schmutzfilter (140) zum Vorreinigen der Luft (138) aufweist, wobei die Sprühvorrichtung (120) in Strömungsrichtung hinter dem Schmutzfilter (140) angeordnet ist.
Luftreinigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftreinigungseinrichtung (110) einen, insbesondere bodenseitigen, Auffangbereich (130) zum Auffangen des plasmaaktivierten Wasser (126) aufweist.
Luftreinigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftreinigungseinrichtung (110) eine Abführleitung (132) zum Abführen des plasmaaktivierten Wassers (126) aus dem Auffangbereich (130) aufweist.
Luftreinigungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftreinigungseinrichtung (110) eine Wasserkreislaufführung (156) aufweist, die dazu eingerichtet ist, das aus dem Auffangbereich (130) abgeführte plasmaaktivierte Wasser (126), optional über einen Tank (152) und/oder einen Filter (160), wieder der Sprühvorrichtung (120) zuzuführen.
Luftreinigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftreinigungseinrichtung (110) einen Produktionstank (150) und einen Betriebstank (152) aufweist, wobei die Herstellungseinheit (70) an den Produktionstank (150) angeschlossen ist, so dass das von der Herstellungseinheit (70) hergestellte plasmaaktivierte Wasser (126) in den Produktionstank (150) geleitet wird, wobei die Sprühvorrichtung (120) an den Betriebstank (152) angeschlossen ist, so dass die Sprühvorrichtung (120) aus dem Betriebstank (152) mit plasmaaktiviertem Wasser (126) versorgt wird, und wobei eine Befüllvorrichtung (154) zum Befüllen des Betriebstanks (152) aus dem Produktionstank (150) vorgesehen ist.
Tiermastanlage (170, 180), die eine Luftreinigungseinrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Reinigung der Umluft oder Abluft der Tiermastanlage (170, 180) aufweist.
Verwendung der Luftreinigungseinrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Reinigung der Umluft und/oder Abluft einer Tiermastanlage (170, 180).