DE3302910A1 - Verfahren zur verminderung der schaedlichen wirkungen von luftverunreinigungen, insbesondere solchen saurer natur - Google Patents

Description

• Verfahren zur Werminderung der schädlichen Wirkung von
• Luftverunreinigungen, insbesondere solchen saurer Natur.
• Die Erfindung betrifft die Verminderung der schädlichen Wirkung von Luftverunreinigungen, insbesondere solchen saurer Natur.
• In neuerer Zeit treten die schädlichen Wirkungen gasförmiger saurer Luftverunreinigungen aus Abgasen, wie z.B. Schwefeloxide und Stickstoffoxide, immer stärker hervor. Hinlänglich bekannt sind die schädlichen Einwirkungen auch in geringen Konzentrationen auf Pflanzen, insbesondere Nadelhölzer, sowie Schädigungen von insbesondere kalksteinhaltigen mineralischen Baustoffen, z.B. an historischen Bauwerken und Kunstwerken.
• Während hierfür in hohem Masse die Schwefeloxide und die daraus entstehenden Säuren verantwortlich gemacht werden, können Stickstoffoxide in Verbindung mit Sonneneinstrahlung zusammen mit anderen Luftverunreinigungen auch zum sog. photochemischen Smog vom Los Angeles- Typ führen.
• Versauerungen von Böden mit den dadurch verursachten Wurzel-und Stammschäden bei z.B. Qehölzen können erfolgen durch ständiges wiederholtes Einwaschen von Schwefel- u. Stickstoffoxiden und den daraus entstehenden Säuren über die Niederschläge in den Boden, Blatt- u. Nadelschäden durch Aufkonzentrieren der Schadsäuren im Tauniederschlag der Nebel auf den Blattoberflächen.
• Zur Abhilfe werden beispielsweise Rauchges- und Abgasreinigungsanlagen bei den Qroßemmittenden und Kalkung von Böden in den Immissionsgebieten angewendet.
• In den Rauchgas- und Abgasreinigungsanlagen müssen i.allg.
• große Gasmengen mit geringen Schadstoffkonzentrationen bei erheblichen Durchsatzleistungen gereinigt werden. Dies bedingt, daß die Reinigung bei Einhaltung von Rentabilitätsgrenzen nicht vollständig sein kann. Die Kosten steigen dann mit zunehmendem Reinigungsgrad etwa exponentiell an.
• Die Neutralisation versauerter Böden z.B durch Kalkzugabe kann bestenfalls den Wurzelschäden bei Pflanzen, nicht aber den Blatt- u. Nadelschäden z.B. durch sauren Tau, entgegenwirken.
• Damit ergibt sich die Aufgabe, neue zusätzliche Wege zur Schadensverminderung bei Luftverunreinigung zu beschreiten, um die Lücken zwischen den bestehenden Verfahren zu schliessen. HierfUr bietet sich insbesondere an, durch Zusätze zum in Emisaion befindlichen bzw. bereits emittierten Abgas sowie zur immittierenden Schadluft bzw. zu den aus dieser hervorgehenden Niederschlägen die schädliche Wirkung der schadaktiven Bestandteile aufzuheben.
• Die Aufgabe wird srfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der sauren Schadluft bzw. den Abgasen bzw. den Niederschlägen basische Stoffe, vorzugsweise Gase, im speziellen Ammoniak, in entsprechendem Verhältnis zugemischt werden. In analoger Weise kann natürlich einem oxidierenden Abgas ein Reduktionsmittel beigegeben werden und umgekehrt.
• Beispielsweise entstehen mit Zumischung von Ammoniak in Anwesenheit von Schwefeldi- u. trioxid, Stickstoffoxiden sowie evtl. deren Säuren bzw. der zur Säurebildung notwendigen Menge an Wasser oder Wasserdampf die Salze Ammoniumsulfit, Ammoniumsulfat, Ammoniumnitrit und Ammoniumnitrat.
• Es ist bekannt, daß die Sulfite, insbesondere Ammoniumsulfit, im feuchten. Medium bereits durch Luftsauerstoff zu Sulfat oxidiert werden ( s. z.B. Ullmanns Encyclopädie der techn.
• Chemie, 3.Aufl., 3.Band, S. 618, Verlag Urban & Schwarzenberg, tünchen- Berlin 1953 ).
• Ammoniumnitrit zerfällt seinerseits unter den atmosphärischen Bedingungen in Stickstoff und Wasser, sodaß als Reaktionsprodukte im wesentlichen Ammoniumsulfat und Ammoniumnitrat verbleiben, beides neutral reagierende Salze und bewährte Düngemittel. Somit können durch Zugabe von Ammoniak und ggfs Wasserdampf in entsprechendem Verhältnis zum Abgas bzw. der Schadluft die maßgeblichen sauren Schadstoffe SG2, 503, nitrose Gase und die daraus entstehenden Schadsäuren neutralisiert, d.h. weitgehend unschädlich gemacht werden. Dies betrifft z.B. Abgase und Schadluft, welche von Kesselfeuerungen und von industriellen Prozessen, wie Salpetersäure-Schwefelsäure-, Halogenwasserstoffsäure hervor erufen -Herstellung-etc werden.
• Die Erfindung ermöglicht somit eine Herabminderung der volkswirtschaftlich bedeutenden Schadensfälle durch Luftverunreinigung und hat z.B. insbesondere dann wirtschaftliche Bedeutung, wenn die Kosten für eine Abgasreinigung diejenigen einer Ammoniakzugabe übersteigen, z.B. in älteren Anlagen, in nur zeitweise betriebenen Anlagen sowie bei der Restentgiftung bereits vorgereinigter Abgase. Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung auch in bestimmten Fällen die Bekämpfung der Schadstoffeinwirkung am Immissionsort.
• Die Zugabe des neutralisierenden Mediums zur Schadluft kann am bzw. in der uhmittelbaren Umgebung des Emissionsortes erfolgen bzw. wor, während oder kurz nach dein Eintritt des Abgases in die atmosphärische Luft.
• Fig. 1 zeigt beispielhaft eine derartige Einrichtung in schematischer Weise: Ein Zweigstrom aus dem Abgaskamin wird durch einen Analysator (1) geführt und hier die Schadstoff'konzentraktion bestimmt. Ein angeschlossener Regler (2) dosiert die entsprechende Ammoniakmenge, welche z.B. aus einem Behälter mit flüssigem Ammoniak (3) entnommen wird, über ein Fördermittel (4), wie z.B. eine Pumpe, und ein Ventil (5) in die Leitung (6), welche über einen Verdampfer (7) zum Emissionsort , z.B. am Kaminaustritt führt. Gegebenenfalls muß hier auch eine entsprechende Menge Wasserdampf eindosiert werden.
• Bei konstanten Emissionsbedingungen kann die laufende Abgasanalyse entfallen.
• Die Zugabe kann aber auch von einem oder mehreren hohen Gebäuden, Flügeln etc. vorgenommen werden, wenn die Emissionswert@ der einzelnen Abgasquellen, welche von dem jew@iligen Zugabupunkt aus abgedeckt werden sollen, dorthin gemeldet werden. Dabei muß jedoch sichergestellt sein, daß die atuosphärischen Vsrteilungsbeding.ungen. für Schadgas und zug@gebenes Ammoniak etwa gleich sind.
• Die Zugabe von. neutralisierendem Gas zur Schadluft ist in Immissionsgebieten infolge des großräumigen Einfalls der verunreinigten Luft i.allg. aufwendiger. Qie Zubringung und die Darreichungsform z.B. des Ammoniak richtet sich hier stark nach den topographischen und meteorologischen G@gebenheiten.
• Als Beispiel sei angeführt die Zuführung des Neutralisationsgases über ein. Reihe von #1asten, wie z.B. solchen von Stromleitungen ( s G in Fig. 2 ), welche in. der Haupteinfalls richtung der Schadstoff. luvseitig vor dem bedrohten Gebiet (9) angeordnet sind. Dabei können die Zuführungsleitungen (6) auch von eine. gemeinsa@@n Behälter (3) aus beau#schlagt werden, wobei wegen der geringen erforderlichen Konzentrationen bzw. pro Zugabeort zeitlich zuzuführenden Sensen an Ammoniak eine Vorverdünnung des Ammoniaks mit Luft in einer geeigneten Einrichtung (1a) vorzuneh@en ist.
• In gleicher Weise eignen sich in immissionabedrohten Gebil ten alle größeren Geländeerhebungen und höheren Gebäude, wie Türme und Industriekamine, um durch Abgabe von mit Luft verdünntem Ammoniak das Gebiet großräumig mit Neutralisationsgaa abzudecken. Durch eingebaute selbstätige Regelungen oder durch Fernsteuerung von einem zentralen Punkt aus kann hierbei die Amioniekabgabe auf bestimmte Schadstoffkonzentrationswerte oder Wettersituationen, wie z.B. schwachwindige Wetterlagen mit Tendenz zur Nebelbildung, beschränkt werden.
• In gewissen Fällen kann auch die Aufstellung von einzelnen Werdunstungabehältern ( Fig.3, 11 = Behälter, 12 c Verdunstungsdocht, 13 3 Füllung, 14 = Schutzgitter ) mit gelöstem Ammoniak zu dem gewünschten Effekt führen. Anstelle von gelöstem Ammoniak können auch geeignete Konfektionierungen von ammoniakabgebenden Salzen, wie Ammoniumcarbonat, Ammoniumhydrogencarbonat und Ammoniumcarbamat zur kontinuierlichen Abgabe kleiner Mengen von Ammoniak herangezogen werden, ebenso Anordnungen, welche ein Ammoniumsalz räumlich getrennt von einer mäßig-bis schwerlöslichen starken Base enthalten ( Fig. 4, 15 = schwerlösliche Base, z.B. Calciumhydroxid, 16 = Ammoniumsalz, 17 8 Docht zur Feuchtigkeitszufuhr, 18 poröse Trennschicht, 19 = Abdeckung ).
• Ein weiteres V#rfahren zur Zufuhr von Ammoniak in ein immissigelöstem onsbedrohtas Gebiet besteht im Verdüsen ob ammoniak bzw.
• Zerstäuben von ammoniakabgebenden Salzen, z.B. vom Flugzeug aus oder unter Anwendung von Druckluft vom Boden aus.
• Hierbei wird ein flächendeckender Effekt erzielt. Dies.
• Variante ist insbesondere bei verschneiten Flächen von Nutzen, wenn durch eine Schneeanalyse ein kritischer Säuregrad des Schnees festgestellt worden ist.
• Anhand der Ausführungsheispiele ist ersichtlich, daß eine Zugabe von basischen Zusätzen, vornehmlich von Ammoniak, zur saure Schadstoffe enthaltenden Luft sowie den aus dieser hervorgehenden Niederschlägen die darin enthaltene Säure neutralisiert werden kann.

Claims (11)

1. Patentansprüche i Usrfahren zur Verminderung der schädlichen Wirkung von Luftverunreinigungen, insbesondere solchen saurer Natur, dadurch gekennzeichnet, daß der Schadluft oder den daraus hervorgegangenen Niederschlägen neutralisierende Zusätze, welche die schädliche Wirkung aufheben, hinzugefügt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, qekennzeichnet dadurch, daß als Zusatz Ammoniak verwendet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zugabe am Ort der Emission der Schadstoffe oder in dessen näherer Umgebung kurz uor, während oder kurz nach dem Austritt der Schadstoffe in die freie Luft erfolgt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 u. 3, gekennzeichnet dadurch, daß am oder in der Nähe des Emissionsortes gleichzeitig Wasser oder Wasserdampf an die Luft abgegeben wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 u. 2, gekennzeichmet dadurch, daß die Zugabe am Ort der Immission erfolgt.
6. 6. Uerfahren nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß das Ammoniak in Form von gasförmigem Ammoniak oder von flüssigem Ammoniak oder von gelöstem Ammoniak oder von Ammoniak- abgebenden chemischen Verbindungen oder einer Kombination daraus eingesetzt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Zugabe des Ammoniak nach der Höhe der Schadstoffkonzentration geregelt wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1,2 u. 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Zugabe von Ammoniak durch Verdunsten ammoniakhaltiger Lösungen erfolgt.
9. Patentansprüche 9. Verfahren nach Anspruch 1, 2 u. 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Zugabe von Ammoniak durch chemische Zersetzung geeigneter Konfektionierungen von festen Stoffgemischen erfolgt, deren einer Bestandteil ein Ammonium#alz ist.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 1, 2 u. 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Zugabe von Ammoniak durch flächenabdeckendes Zerstäuben oder Vernebeln oder sonstige flächendeckende Verteilung von ammoniakhaltigen Lösungen oder ammoniakabgebenden Salzen vom Boden oder aus der Luft vorgenommen wird, vorzugsweise während oder nach Regen oder Nebel oder über beschnsiten Flächen.
11. 11. Wertahren nach Anspruch 1, 2 u. 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Zuführung von Ammoniak im Imiissionsgebiet über Rohrleitungen oder Schläuche erfolgt, welche von eine oder mehreren Vorratsbshältern zentral beaufschlagt werden.