DE19604600A1

DE19604600A1 - Verfahren und Einrichtung zur sensorischen Erfassung und gezielten Reduzierung von Gerüchen

Info

Publication number: DE19604600A1
Application number: DE1996104600
Authority: DE
Inventors: Holger Dr Foedisch; Petra Schengber; Rolf Gennrich; Roland Siebert
Original assignee: FOEDISCH UMWELTMESTECHNIK GmbH
Current assignee: FOEDISCH UMWELTMESTECHNIK GmbH
Priority date: 1996-02-08
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 1997-08-14

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Simulierung von Geruchsbelästigungen auf der Grundlage sensorisch ermittelter Meßwerte, um bei entsprechenden Ergebnissen, d. h. bei Überschreiten einer bestimmten Geruchsstoffkonzentration, Maßnahmen zur gezielten Reduzierung der Gerüche einzuleiten. Die Vorschläge zur Erfassung und Reduzierung der Gerüche sollen bei offenen Anlagen wie z. B. Mülldeponien, Kompostieranlagen und Kläranlagen zur Anwendung kommen.

Unangenehme Gerüche entstehen bekanntlich häufig bei biologischen bzw. chemischen Umsetzungsprozessen. Die Art und Konzentration von Gerüchen ist u. a. von den Einsatzstoffen der Umsetzungsprozesse, der Prozeßlast und der Prozeßführung abhängig.

Die Ausbreitung der Gerüche ist unter anderem von den jeweiligen Witterungsbedingungen bestimmt.

Durch das zunehmende Umweltbewußtsein der Bevölkerung werden heute Geruchsbelästigungen, wie sie in kommunalen, gewerblichen und industriellen Einrichtungen entstehen können, nicht ohne weiteres toleriert.

Nach §3 Abs. 4 des Bundes-Immissionsschutz-Gesetzes zählen Geruchsstoffe zu den Luftverunreinigungen. In der TA-Luft sind sie nicht ausdrücklich benannt. Es ist jedoch davon auszugehen, daß sich die Ausführungen zu dem Problem erhebliche Belästigungen auch auf Gerüche beziehen. Da erhebliche Geruchsbelästigungen nach dem Bundes-Immissionsschutz- Gesetz als schädliche Umwelteinwirkungen gelten, hat der Gesetzgeber einen Immissionsgrenzwert erlassen.

Diese besagen, daß eine erhebliche Belastung besteht, wenn in mehr als in einer vorgegebenen %-Zahl (x) der Jahresstunden Gerüche in bewohnten Gebieten oder Gewerbe bzw. Industriegebieten wahrnehmbar sind.

Für Anlagenbetreiber besteht damit die Aufgabe zu verhindern, daß die Gerüche aus den offenen Anlagen in weniger als x-% der Jahresstunden in derartigen Gebieten als Geruchsimmissionen wahrnehmbar sind bzw. der Bevölkerung und den Behörden nachzuweisen, daß diese Geruchsstundenzahl nicht erreicht wurde.

Praktisch hat dies folgende Konsequenz: Gelingt es dem Anlagenbetreiber zu verhindern, daß sich Gerüche in z. B. bewohnte Gebiete ausbreiten, kann es zu keiner Überschreitung der Immissionswerte kommen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Geruchsemission generell auf ein möglichst niedriges Maß beschränkt werden soll.

Stand der Technik der Geruchsminderung ist, eine optimale Führung der biologischen und chemischen Umsetzungsprozesse durch aufwendige Steuerungen zu erreichen. Des weiteren wird über Leitkomponentenbestimmung versucht, ein kontinuierliches Maß für die entstehenden Gerüche zu haben.

Weder optimale Prozeßführung noch Leitkomponentenüberwachung spiegeln ein reales Bild der aktuellen Geruchsentwicklung wieder. Beide genannten und weitere ähnliche Verfahren zur Geruchsmessung und -minderung bringen in der Praxis nur unbefriedigende Ergebnisse.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erfassung und gezielten Reduzierung von Gerüchen an offenen Anlagen vorzuschlagen. Die Anlagen sollen nach einem neuen Prinzip kontinuierlich überwacht und die Ausbreitung der Gerüche in Richtung bewohnter bzw. industriell genutzter Gebiete bei Überschreitung von Grenzwerten verhindert werden, um die Anwohner vor häufigen Belästigungen zu schützen und dem Anlagenbetreiber die Einhaltung der Grenzwerte beim Betrieb offener Anlagen zu ermöglichen bzw. die Grenzwerte auszunutzen.

Erfindungsgemäß wird folgendes vorgeschlagen: Es werden Gas- und meteorologische Sensoren, eine Probenahme-, eine Auswertungs-, eine Steuerungs- und eine Aufzeichnungseinheit sinnvoll so miteinander verknüpft, daß mit Hilfe eines Microcontrollers und/oder konventionellen Auswerterechners Geruchsimmissonen simuliert werden können.

Ausgehend von der simulierten Geruchsimmission können bei Überschreiten eines durch olfaktometrische Kalibrierung festgelegten Grenzwertes betreiberseitige Maßnahmen eingeleitet werden, wobei erst technologische und danach technische Maßnahmen angewendet werden sollten. Technologische Maßnahmen sind am Beispiel der offenen Kompostierung das Vermeiden des Umsetzens der Rotte bzw. des Mischens frischer Eingangsmaterialien. Ist die Emission dann noch zu hoch, wird ein Geruchsminderungssystem aktiviert, welches vorzugsweise ein Deodorisierungssystem zur Versprühung oder zum Streuen geruchsabsorbierender, -adsorbierender und -überdeckender Substanzen ist.

Eine stationäre, kontinuierlich arbeitende Probenahmeeinheit entnimmt an ausgewählten Stellen der offenen Anlage, z. B. Kompostieranlage, Geruchsproben. Das abgesaugte Medium gelangt in eine Konditionierungseinheit und danach in die Meßkammer. Mehrere Sensoren, beispielsweise 13 Metalloxid-Sensoren, wie in Fig. 2 ersichtlich, sind in der Meßkammer angeordnet. Die Ausgangssignale der Sensoren ergeben bei Gasbeaufschlagung die aktuellen Geruchsmuster. Eine Aufzeichnungseinheit bietet ein kontinuierliches Monitoring der Geruchsemission. Es ist möglich, die aufgezeichneten Emissionen in Form der Geruchsmuster olfaktometrisch zu kalibrieren. In diesem Falle erhält man ein echtes Geruchsmonitoring. In Fig. 3 ist ein zeitlicher Verlauf der Geruchsemission auf dem Monitor sichtbar.

Parallel werden mit meteorologischen Sensoren die aktuellen Witterungsverhältnisse (besonders Windgeschwindigkeit und Windrichtung) aufgezeichnet.

Aus den Geruchsmustern werden in einer intelligenten Auswertungseinheit die aktuellen Geruchsemissionen ermittelt. In gewissen Zeitabständen ist ein Abgleich der Sensoren mit geeigneten Null- und Prüfgasen sowie nach der olfaktometrischen Bestimmungsmethode erforderlich.

Die aktuellen Geruchsemissionen in Verbindung mit den gemessenen Wetterdaten sind die Eingangsgrößen in die (quasi-)kontinuierliche Ausbreitungsrechnung.

Die Ausbreitungsrechnung wie auch die intelligente Musterauswertung werden unter Zuhilfenahme eines Microcontrollers und/oder konventionellen Auswerterechners durchgeführt.

Die Ausbreitungsrechnung simuliert mögliche Immissionen in der zu betrachtenden Umgebung der offenen Anlagen. Damit wird erstmals das Problem gelöst, mittels einer Kombination von kontinuierlicher Messung und Ausbreitungsrechnung, die Häufigkeit möglicher und realer Immissionen zu bestimmen, was für die Überprüfung des Immissionswertes gemäß behördlicher Vorgaben z. B. der Immissionsrichtlinie von Bedeutung ist.

Die biologischen oder chemischen Umsetzungsprozesse werden weder durch Probenahme noch durch eine eingreifende Steuerung beeinflußt.

Bei der Geruchsmessung wird von den Sensoren eine geringe Selektivität und eine große Sensitivität erwartet. Daher werden zur Aufnahme der Geruchsmuster Sensoren eingesetzt, die nach verschiedenen Meßprinzipien arbeiten.

Folgende, aber auch andere Sensoren können eingesetzt werden:

- Metalloxid-Sensoren
- Elektrochemische Sensoren
- Wärmetönungs-Sensoren.

Die Arrays von Sensoren reagieren auf unterschiedliche Gase.

Für die Auswertung der Sensorsignale wurde eine spezielle Meßwerterfassung entwickelt. Um Geruchsproben reproduzierbar zu detektieren, werden die Ausgangssignale der Sensoren als Meßwertvektor, dem sogenannten Geruchsmuster erfaßt. Kennzeichnende Parameter der Geruchsmuster sind die Form und die Größe. Die Form gibt über die Art, die Größe über die Konzentration der Gerüche Auskunft. Mit Hilfe der intelligenten Datenerfassung und - verarbeitung kann das aktuell ermittelte Geruchsmuster mit den in der Datenbank vorhandenen Geruchsmustern verglichen werden.

Der Geruchsmustervergleich bzw. die Geruchsmustererkennung in Verbindung mit der Ausbreitungsrechnung ermöglichen erstmals eine Simulation der Immission, die näherungsweise den realen Verhältnissen entspricht.

Ein Ausführungsbeispiel soll die bisherigen Ausführungen ergänzen. Es zeigen:

Fig. 1 schematische Darstellung der Geruchsmessung

Fig. 2 Geruchsmuster von fertiger Komposterde

Fig. 3 Geruchsmonitoring

Fig. 4 schematische Darstellung eines Anwendungsbeispieles.

In Fig. 2 wird ein abgespeichertes Geruchsmuster im Vergleich zu einem aktuell gemessenen Geruchsmuster gezeigt.

In Fig. 3 ist das Signal "Geruchsemissionen" das verrechnete Signal einer oder mehrerer Ein zelsensoren.

In Fig. 4 bedeuten die Positionszahlen
1, 2, 3, 4 Probenahmen
5 Geruchsmeßgerät
6 PC
7 meteorologische Meßgeräte
8 Sprühsystem
9, 10 Sprühkanonen
11, 12 Kompostmieten.

Wird im Ergebnis der Messung und der anschließenden Ausbreitungsrechnung ein durch olfaktometrische Kalibrierung festgelegter Wert überschritten und die gewünschte Emissions verminderung mit technologischen Maßnahmen nicht erreicht, werden Statuskontakte geschal tet, die das Geruchsminderungssystem automatisch aktivieren. Bei dem Geruchsminderungs system handelt es sich vorzugsweise um Sprühkanonen, die geruchsabsorbierende und - überdeckende Mittel über der offenen Anlage verdüsen und so die Geruchsausbreitung in Richtung bewohnter Gebiete vermindern.

Die Aufzeichnungseinheit entspricht einem kontinuierlichen Monitoring-System, welches die Ergebnisse der Geruchsmessung und -minderung als Nachweis für den Anlagenbetreiber, die Umwellbehörden und die umliegende Bevölkerung dokumentiert.

Claims

1. Verfahren zur sensorischen Erlassung und gezielten Reduzierung von Gerüchen an offe nen Anlagen, gekennzeichnet dadurch, daß Gas- und meteorologische Sensoren, eine Pro beentnahme-, eine Auswertungs-, eine Steuerungs- und eine Aufzeichnungseinheit so mit einander verknüpft werden, daß mit Hilfe eines Microcontrollers und/oder eines konven tionellen Auswerterechners Geruchsimmission simuliert werden, indem eine Probeentnah meeinheit an ausgewählten Steilen der offenen Anlage Geruchsproben entnimmt, diese Ge ruchsproben einer Konditionisierungseinheit und danach einer Meßkammer mit Sensoren zugeführt werden, die Ausgangssignale der Sensoren die aktuellen Geruchsmuster erge ben, weiterhin parallel dazu mit den meteorologischen Sensoren die aktuellen Witterungs verhältnisse aufgezeichnet werden und aus den Geruchsmustern in einer Auswertungsein heit die aktuellen Geruchsemissionen ermittelt werden, die in Verbindung mit den gemes senen Wetterdaten die Eingangsgrößen für die Ausbreitungsrechnung darstellen und bei Überschreiten eines festgelegten Grenzwertes für Immissionen Ge ruchsminderungsmaßnahmen wirksam werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausgangssignale der Gas sensoren als Meßvektor (Geruchsmuster) erfaßt werden, wobei kennzeichnende Parameter der Geruchsmuster die Form und Größe darstellen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das aktuell ermittelte Ge ruchsmuster mit in der Datenbank vorhandenen Geruchsmustern verglichen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die aufgezeichneten Emis sionen in Form von Geruchsmustern olfaktometrisch kalibriert werden, so daß ein echtes Geruchsmonitoring möglich ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufzeichnungseinheit ein kontinuierliches Monitoring der Geruchsemission darstellt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß ausgehend von den simu lierten Geruchsimmissionen bei Überschreitung eines durch olfaktometrische Kalibrierung festgelegten Grenzwertes zuerst technologische Maßnahmen zur Verminderung der Emis sion angewendet werden und bei weiteren Erfordernis ein Geruchsminderungssystem ak tiviert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß geruchsabsorbierende und - überdeckende Mittel über die offene Anlage verdüst werden.

8. Einrichtung zur sensorischen Erfassung und gezielten Reduzierung von Gerüchen an offe nen Anlagen, gekennzeichnet dadurch, daß die Einrichtung aus Gas- und meteorologi schen Sensoren, einer Probeentnahme-, einer Auswertungs-, einer Steuerungs- und einer Aufzeichnungseinheit besteht, die Probeentnahmeeinheit an ausgewählten Steilen der offe nen Anlage angeordnet ist, sich danach eine Konditionierungseinheit und dann eine Meß kammer befindet, in der Meßkammer mehrere Sensoren angeordnet sind, deren Aus gangssignale bei Gasbeaufschlagung die aktuellen Geruchsmuster ergeben und ein Be standteil der Einrichtung eine intelligente Auswertungseinheit darstellt zur Ermitilung der Geruchsemissionen, weiterhin Bestandteil der Einrichtung meteorologische Sensoren sind und die Ausbreitungsrechnung das Ergebnis der aktuellen Geruchsemission und der ge messenen Wetterdaten nutzt als Voraussetzung für die Simulation der Immission und ein Geruchsminderungssystem tätig werden kann für den Fall des Überschreitens eines Grenzwertes für Immissionen.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß in einer Meßkammer ein oder mehrere Sensoren angeordnet sind, die nach gleichen oder verschiedenen Meßprinzipien arbeiten.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 und 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Sensoren in der Meßkammer eine geringe Selektivität und eine große Sensitivität besitzen und vorzugs weise Metalloxyd- Sensoren, Elektrochemische- Sensoren und Wärmetönungs-Sensoren eingesetzt werden.

11. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß das Geruchsminderungssy stem vorzugsweise aus Sprühkanonen besteht.

12. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Systembausteine zur Realisierung vorzugsweise in einem Wandgehäuse angeordnet sind.