DE3639289A1 - Luftreinigungsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfingung betrifft ein Luftreinigungsverfahren, das in der Lage ist, eine besondere Luftreinheit im biologischen Sinn oder bei der Entfernung besonders gefährlicher Stoffe zu erbringen.

Eine solche weitgehende Reinigung der Luft, z.B. von kleinsten Partikeln wie Aitkenkernen oder gasförmigen radioaktiven Stoffen im Zusammenhang mit der Havarie bei Kernkraftwerken, rechtfertigt einen erheblich höheren Auf­ wand, als er bisher mit der üblichen Filtertechnik bei der Luftreinhaltung in Klimaanlagen und Reinräumen gehandhabt wurde.

Es ist bekannt, zur Luftreinigung Faserfilter, Schwebstoff­ filter, Chemisorptionsmassen wie Aktivkohle, Imprägnierungen, Natronkalk, Molekularsiebe usw. einzusetzen. Auch ist bekannt Koagulationstechniken wie die mit dem Cosatron, die Ioni­ sation der Luft wie bei den Elektroabscheidern und Kombi­ nationen davon, wie sie z.B. in der Patentanmeldung P 28 44 997.0 oder im Englischen Patent 20 36 951 geschildert sind, einzusetzen.

Die Vielzahl der Kombinationen von Reinigungsverfahren zieht auch die teilweise Behinderung der einzelnen Reini­ gungsverfahren nach sich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren in der Kombination gebräuchlicher und neuartiger Reinigungsverfahren zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß der höchste Stand der Filtertechnik bei Schwebstoffiltern kombiniert wird mit dem höchsten Stand der Koagulations­ technik und einer hygrisch-thermischen Methode der Luftreinigung, die im folgenden beschrieben wird. Das Verfahren lehnt sich an die Selbstreinigungsmechanismen in der Erdatmosphäre an. Diese geht z.B. dadurch vonstatten, daß feuchtwarme Luft nach oben strömt in den Bereich von Wolken, die aus Eisteilchen bestehen, die Feuchtigkeit der Luft dort zur Kondensation an den Wolkenteilchen kommt oder an Aitkenkernen als Kondensationskernen. Je nach dem Charakter der Kondensationskerne kommt es zur Kondensation und Tröpfchenbildung ohne große Schwierigkeit. Andere Stoffe hingegen müssen erst ionisiert werden und wirken erst danach als Kondensationskerne.

Bei technischen Prozessen sind Tröpfchen in Gegenwart gleichzeitig kühler, glatter Flächen nicht beständig. Dies deshalb, weil der Dampfdruck an der Oberfläche sehr kleiner Tropfen größer ist als der an Flächen. Dies ist um so mehr der Fall, je kleiner der Tropfenradius ist. Der Niederschlag kleiner Tropfen wird an Lamellenkühlern bei Temperaturen knapp unter der Eisgrenze erreicht. Wird ein intermittierender Abtauprozeß eingerichtet, werden auch ölige Teile im ablaufenden Wasser befördert und die Lamellen sauber gehalten.

Der Selbstreinigungsmechanismus, der wie vor geschildert wurde, wird erfindungsmäßig dadurch geschaffen, daß die Luft nach einer Reinigung über Faserfilter, Elektrofilter und Schwebstoffilter durch ein Cosatron geht, danach ionisiert wird, die Luft abgekühlt wird, über eine längere, gut wärme­ gedämmte Dampfstrecke hoch befeuchtet anschließend über Lamellenkühler und/oder Kühlwäscher auskondensiert wird, und die verbleibenden Tropfen über mechanische Koagulatoren vergrößert und schließlich über Filter bis zu Schwebstoff­ filtern hin abgeschieden.

Eine besondere Ausgestaltung des Verfahrens ist die Ergänzung durch elektrische Koagulatoren, wie sie durch das Cosatronprinzip dargestellt sind, die zusätzlich hinter das Verfahren geschaltet werden. Dies besonders dann, wenn der Niederschlag von Partikeln in Reinräumen oder elektrische Raumladungen vermieden werden sollen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung erfolgt, indem die Koagulation unterstützt wird durch eine zusätzliche wahlweise Ionisation mit positiven und/oder negativen Vorzeichen, je nach Art der zu entfernenden Stoffe.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins­ besondere darin, daß nicht nur Partikel, sondern auch gasförmige Schadstoffe der verschiedensten Art abgeschieden werden können. Nicht nur ölige, dampfförmige, partikel­ artige Stoffe, sondern auch solche, die nur durch Adhäsion an Partikeln mit Hilfe elektrostatischer Vorgänge gebunden werden können und durch Emulgation zu abscheidbaren Stoffen werden, können entfernt werden. Das Verfahren macht es weiterhin möglich, die sonst durch Wäscher entfernten Stoffe, die wasserlöslich sind, im gleichen Maße zu ent­ fernen, ohne große Wassermengen bewegen zu müssen. Bei der Kondensation des Wasserdampfes an Eisflächen wird der Facy-Effekt ausgenutzt, der bei der Bildung größerer Regen­ wolken stattfindet. Dabei werden kleinste Teilchen aus dem gesamten Luftvolumen bei der Aggregatzustandsänderung in den Kondensfilm gerissen. Es wirkt die Volumenverkleinerung des Wasserdampfes zu Wasser.

Der Hauptvorteil der Erfindung ist es, vor allen Dingen die im kleinsten Partikelbereich auftretenden Stoffe, die sonst bisher bei der Luftreinigung weitgehend unbeachtet geblieben sind, die jedoch infolge ihrer großen Oberfläche und auch weil sie lungengängig sind, für die Reizung der Atemwege eine große Rolle spielen (im Sammelbegriff als Aitkenkerne bezeichnet), zu entfernen. Den Medizinern ist bekannt, daß die in Davos oder St. Moritz auftretende Luft sich besonders durch den Mangel solcher kleiner Teilchen auszeichnet.

Diese wirken im Alveolbereich als Kondensationskerne und lagern dann im Alveolbereich toxische, gasförmige Stoffe an, die dadurch in den Stoffwechsel des Menschen gelangen oder als Reizstoffe in der Lunge wirken. (Ähnlich wie beim London-Nebel.) Fehlen sie, vergrößert sich die wirksame Lungenoberfläche, es wird "tief" geatmet.

Zwar spielen diese kleinen Teilchen gewichtsmäßig in der Staubmenge eine zu vernachlässigende Rolle, sie sind aber jene Stoffe, die die größte Oberfläche haben. Ein Aus­ führungsbeispiel der Erfindung wäre es, in einem Reinraum die Luftzuführung über eine solche Verfahrenstechnik durch­ zuführen. Für die Herstellung von Chips würden dann nicht nur die bisher mit Schwebstoffiltern ausgefilterten Stoffe entfernt, sondern auch gasförmige Stoffe, die die Schweb­ stoffilter nicht entfernen können. Der Frischluftzusatz, der bei der Reinraumtechnik immer erforderlich ist, würde dann mit diesem Verfahren vorgereinigt.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel wäre es, einen Reinraum speziell für die Behandlung von Atemwegserkrankungen in Krankenhäusern zu schaffen. Bei Smoglagen müßte jede Stadt wenigstens einen Raum haben, in dem sich stark atembehinderte Erkrankte aufhalten können.

Bei der Havarie von Kernkraftwerken ist es erforderlich, daß die austretenden radioaktiven Stoffe nicht erst in die Erdatmosphäre gelangen und ganze Länder verseuchen. Anstatt Gemüse unter Gewächshäusern zu produzieren, wäre es sinn­ voller, eine Art "Gewächshaus" um ein havariertes Kernkraft­ werk zu bauen. Wenn diese bauliche Aufgabe gelingt, ist es erforderlich, ein Luftreinigungsverfahren zu haben, mit dem dann die bei Kernkrafthavarien austretenden Schadstoffe entfernt werden können. Dazu würde sich das hier geschilderte Verfahren gut eignen. Gasförmiges Jod z.B. oder partikel­ förmige Stoffe, auch im Kleinstteilchenbereich, könnten entfernt werden, und erst danach die Luft aus diesem Bereich in die Amosphäre entlassen werden.

Claims (9)

1. Luftreinigungsverfahren dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Einsatz von Schwebstoffiltern vor und hinter dem Verfahren die bekannten Reinigungstechniken z.B. mit Elektrofiltern eingesetzt werden und daneben eine Abkühlung der Luft, eine Ionisierung bzw. Koagulation mit dem Cosatronprinzip erfolgt, danach eine Befeuchtung der Luft über eine gedämmte Befeuchtungsstrecke, nach der eine Kondensationseinrichtung als Lamellenkühler oder Kühl­ wäscher angeordnet ist. Zum Schluß wird eine Tröpfchen­ koagulation mechanisch oder elektrisch eingesetzt. Die gebildeten Tröpfchen werden mit herkömmlicher Filter­ technik am Ende mit Schwebstoffiltern abgeschieden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, in dem kurz vor Verlassen des Reinigers ein zusätzliches Cosatron angeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Lamellenkühler mit einer dünnen Eisschicht betrieben wird, so daß die Kondensation an einer Eisfläche erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die unter 3 genannte Eisschicht mit einer Abtauschaltung intermittierend abgeschmolzen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in Luftströmungsrichtung als erstes eine Chemisorptionsstufe angeordnet wird.

6. Verfahren der Luftreinigung nach Anspruch 1 dadurch gekenn­ zeichnet, daß es eingesetzt wird für die Behandlung von Atemwegserkrankungen in Krankenhäusern.

7. Verfahren der Luftreinigung nach Anspruch 1 dadurch gekenn­ zeichnet, daß es für die Reinigung der Luft bei Kernkraft­ werkhavarien eingesetzt wird.

8. Verfahren der Luftreinigung nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß ein havariertes Kernkraftwerk durch ein fliegendes Bauwerk mit einer zeltartigen oder kuppel­ artigen Hülle versehen wird , unter der ein Luftraum eingefangen ist, der sich mit dem beschriebenen Verfahren reinigen läßt.

9. Verfahren der Luftreinigung nach Anspruch 1 eingesetzt für die Reinigung der Zuluft in Reinräumen für die Herstellung von Chips, für die Gentechnologie oder Biocleanrooms.