DE19545679A1

DE19545679A1 - Mischnebelerzeugung zur Absorption von Geruchstoffen

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Publication number: DE19545679A1
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Current assignee: Individual
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2015-12-08
Also published as: DE19545679C2

Description

Die Geruchskontrolle und Geruchsverminderung gewinnt zunehmend an Bedeutung. So werden z. B. die Anwohner von offenen Biomüll- bzw. Kompostieranlagen durch die dort entstandenen Geruchsemissionen zum Teil erheblich in ihrer Wohnqualität beeinträchtigt.

Die Instrumente der üblichen technischen Abluftreinigung wie Biofiltration, Wäscher, thermische Oxidation oder Adsorption an Aktivkohle sind zum einen kostenintensiv und zum anderen bei offenen Anlagen nicht bzw. nur sehr schlecht zu realisieren. Der Bedarf an kostengünstigen umweltschonenden Vorrichtungen zur Verminderung der Geruchsemissionen von offenen Kompostieranlagen ist offensichtlich.

Die Geruchsstoffe, die von Biomüll- bzw. Kompostieranlagen emittiert werden, stellen eine sehr heterogene Gruppe von chemischen Substanzen dar, lassen sich aber grob in drei Klassen einteilen:

- pH-neutrale Geruchsstoffe, wie z. B. Dimethylsulfid
- pH-acide Geruchsstoffe, wie z. B. Schwefelwasserstoff Mercaptane, organische Säuren
- pH-basische Geruchsstoffe, wie z. B. Ammoniak, organische Amine.

Künstlich erzeugter Nebel kann prinzipiell als Absorbermedium für Geruchsstoffe eingesetzt werden. Der Nebel in seiner Gesamtheit bietet für Gasmoleküle eine große Realationsoberfläche; zudem sind die einzelnen Nebeltropfen schwebefähig, wodurch eine unerwünschte Nässung der Umgebung ausgeschlossen wird. Allerdings ist die Absorptionseffizienz stark vom pH-Wert des Nebels abhängig. So läßt sich z. B. mit basischem Nebel besonders effektiv Schwefelwasserstoff aus der Luft entfernen; Ammoniak und organische Amine werden andererseits von saurem Nebel am besten absorbiert. Die besondere Eigenschaft der Mischvernebelung ist es, daß sich im Nebel die scheinbare Unverträglichkeit von saurem und basischem Absorptionsmittel überwinden läßt. Mit einer Mischvernebelung ist es prinzipiell möglich, Tropfen mit gegensätzlichen chemischen Eigenschaften gleichzeitig auszubringen.

Theorie

Nebel ist physikalisch gesehen ein schwebefähiges Tropfenkollektiv, bei dem sich die einzelnen Tropfen unabhängig voneinander bewegen. Die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßens und damit einer Wechselwirkung von Nebeltropfen aufgrund einer relativen Bewegung zueinander ist aufgrund ihres kleinen Diffusionskoeffizienten bei moderaten Teilchenzahldichten (ca. 1000 Tröpfchen/cm³) gering. Im Nebel können sich daher Tropfen mit unterschiedlichen chemischen Eigenschaften über gewisse Zeiträume nebeneinander aufhalten, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen bzw. miteinander zu reagieren.

Wird ein Nebel ausgebracht, in dem saure und basische Tropfen nebeneinander vorliegen, ist dieses Tropfenkollektiv sowohl für basische als auch für saure Geruchsstoffe ein idealer Absorber (Bild 1). Gasmoleküle werden aufgrund ihres hohen Diffusionskoeffizienten sehr schnell mit einem geeigneten Tropfen kollidieren und von diesem chemisch absorbiert. Der basische Geruchsstoff z. B. ein Amin, wird mit den sauren Nebeltropfen reagieren; der saure Geruchsstoff z. B. Schwefelwasserstoff reagiert hingegen mit den basischen Nebeltropfen.

Aufbau

Saurer und basischer Nebel werden getrennt durch separate Vernebelungsvorrichtungen erzeugt und anschließend zu einem Mischnebel vereinigt. Die einzelnen Verneblerdüsen sind durch ein scharfes Tropfenspektrum mit einem Maximum bei 10 µm gekennzeichnet. Die optimale Vermischung der beiden Einzelnebel wird durch eine unmittelbare räumliche Nähe der beiden Vernebelungsdüsen zueinander sichergestellt (Bild 2). Die beiden zu vernebelnden Lösungen mit unterschiedlichen pH-Werten sind so anzusetzen, daß der Nebel in seiner Gesamtheit einen neutralen pH-Wert von 7 hat.

Beispielrechnung

Vernebler 1: 50 mL/min 10^-3 mol/L HCl-Lösung (pH=3)
Vernebler 2: 50 mL/min 10^-3 mol/L NaOH-Lösung (pH=11)
→ Mischnebel: 100 ml/min aus Nebeltropfen mit 50% pH=3 und 50% pH=11 Mischnebel ist in seiner Gesamtheit neutral (pH=7).

Nach Ausbringung des Nebels werden die einzelnen Tropfen immer kleiner, da ihnen durch die natürliche Verdunstung kontinuierlich Wasser entzogen wird, und trocknen am Ende ein. Die in den Tropfen gelösten Stoffe verbleiben als Aerosol in der Luft, welches sich wiederum in seiner Gesamtheit gegenüber der Umwelt neutral verhält und mit der Luft abtransportiert wird.

Claims

1. Verfahren zur Bereitstellung eines Mischnebels zur Absorption von unerwünschten Geruchsstoffen aus der Luft, dadurch gekennzeichnet, daß im Mischnebel Tropfen mit gegensätzlichen chemischen Eigenschaften gleichzeitig ausgebracht werden, ohne sich gegenseitig zu beeinflussen bzw. miteinander zu reagieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Absorption von sauren und basischen Geruchsstoffen Tropfen mit niedrigem und hohem pH-Wert gleichzeitig ausgebracht werden. Menge und Konzentration der vernebelten Lösungen werden so gewählt, daß sich der Nebel in seiner Gesamtheit pH-neutral verhält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung des Mischnebels durch separate, in unmittelbarer Nähe zueinander installierte Verneblereinheiten erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischnebel alle Absorptionseigenschaften der verwendeten Einzelkomponenten beinhaltet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgebrachten Tropfen schwebefähig sind. Die Tropfen haben einen Durchmesser von maximal 20 µm.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Salzbildung im Tropfen eine erneute Freisetzung der Geruchsstoffe ausgeschlossen wird.