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1. HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Ammoniak
enthaltender Luft, beispielsweise aus einem Stall ausströmender Luft, durch
Waschen der Luft mit einer säurehaltigen Waschflüssigkeit
in einer Waschzone.
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Sofern
in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet, steht der Begriff "Waschen" für einen
Prozess, der in der Gasreinigung verwendet wird und in dem Komponenten
in einem Gasstrom durch Kontakt mit einer flüssigen Oberfläche, befeuchteten Füllkörpern und/oder
einem Nebel entfernt werden.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin
- – einen
Prozess für
die Herstellung eines Düngemittels,
- – eine
Vorrichtung zum Reinigen von Ammoniak enthaltender Luft, beispielsweise
aus einem Stall ausströmender
Luft, durch Waschen mit einer säurehaltigen
Waschflüssigkeit
und
- – ein
Gebäude,
insbesondere einen Stall, das mit einem System zum Reinigen von
Ammoniak enthaltender Luft versehen ist.
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ÜBERSICHT ÜBER DEN
STAND DER TECHNIK
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Die
US 6,174,498 B1 betrifft
ein Geruchssteuerungssystem und ein Verfahren zum Entfernen unerwünschter,
riechender schwebender Bestandteile, wobei die Luft durch ein kompaktes,
kastenförmiges
Gehäuse
gezogen wird, das eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden, miteinander
in Verbindung stehenden Behandlungskammern aufweist. Es gibt einen
Gasstrom-Vorbehandlungsschritt in einer ersten Kammer, die in Flüssigkeitsver bindung
mit einem Sumpf steht, wenn die Luft durch Füllkörper strömt, die mit geeigneten chemische
Reagenzien befeuchtet sind. Nach der Vorbehandlung wird der Luftstrom durch
stromabwärts
angeordnete Kammern geleitet, wobei ebenfalls befeuchtete Füllkörper einer ähnlichen
Struktur und Funktion benutzt werden. Auf diese Weise sind in dem
einzelnen Gehäuse
verschiedene, simultane chemische Behandlungen möglich, wobei unterschiedliche
chemische Reagenzien benutzt werden. Die in der ersten Kammer verwendeten Reagenzien
werden zu einem wesentlichen Teil aus dem Abschlamm des Sumpfs der
ersten Kammer zurückgewonnen,
die, sofern gewünscht,
durch unreagierte Chemikalien in dem Abschlamm des stromabwärts angeordneten
Sumpfs angereichert werden können.
Eine Flüssigkeit
kann aus den Sümpfen durch
einen Ablauf, der durch ein Ventil gesteuert wird, abgezogen werden.
Ein Beispiel beschreibt die Verwendung von Schwefelsäure als
eine der Reagenzien, wenn Ammoniak aus einem Gasstrom entfernt wird,
und die kontinuierliche Entfernung der Nebenprodukte wie Ammoniaksulfat
durch den Überlauf.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist so aufgebaut, dass die gesamten notwendigen Rohrverbindungen,
Kammern, Sümpfe
für die
Chemikalien in einem einzelnen Gehäuse enthalten sind.
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Da
es keine physikalische Trennung der Rohrleitungen, der Kammern und
der Sümpfe
oder Tanks für
die Chemikalien für
das System gemäß der
US 6,174,498 B1 gibt,
ist die Vorrichtung von erheblicher Größe, und die Vorrichtung ist
eher sperrig, wenn ein begrenzter Raum zur Verfügung steht. Des Weiteren kann
die Wartung und Überwachung
des Luftreinigungsprozesses nicht in einer praktischen Weise erreicht
werden, wenn zusätzlich
ein Erfordernis besteht, die Einheit in großer Höhe in dem Gebäude anzuordnen.
Ferner ist es in Anbetracht des Erfordernisses des Nachfüllens und
Ablassens der Chemikalien unerwünscht,
große
Mengen der Chemikalien in einer großen Höhe in dem Gebäude anzuordnen.
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Die
EP 1 066 752 A1 betrifft
einen Luftwäscher,
der eine Anordnung zum Waschen und Reinigen für einen Stall ist und der mit
Waschelementen zum Auswaschen von Staub, riechenden Bestandteilen
und Ammoniak mit Wasser versehen ist und mit Nitrifikationselementen
zum Nitrifizieren des gelösten Ammoniaks,
dadurch gekennzeichnet, dass die Waschelemente und die Nitrifizierungselemente
als getrennte Einheiten ausgebildet sind.
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Der
obige Luftwäscher
gemäß der Erfindung verwendet
reines Wasser als Flüssigkeit
zum Reinigen oder Waschen des Ammoniaks aus der Luft gefolgt von
einem organisch basierten Reinigen des Wassers. Die Verwendung von
reinem Wasser ist nicht so wirksam wie die Verwendung von Ammoniak,
wie es von der vorliegenden Erfindung einbezogen wird. Ferner treffen ähnliche
Betrachtungen wie bei der
US
6 174 498 B1 in Hinblick auf die physikalisch nicht getrennten
Elemente der Waschelemente, der Wasserzufuhr und der Steuerung zu.
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Die
EP 377 476 A1 betrifft
ein Verfahren und eine Einrichtung zum Reinigen von Ammoniak enthaltender
Luft, wobei die Luft aus einem bio-industriellen Verfahren stammt,
durch Entfernen des Ammoniaks aus der Luftmischung, dadurch gekennzeichnet,
dass das Entfernen des Ammoniaks ein Ergebnis eines Waschens mit
einer Säure
ist, und dass das somit erhaltene Salz ein Produkt ist, das wieder
industriell verwendet werden kann.
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Die
Beschreibung der Schritte, die in dem Verfahren gemäß der
EP 377 476 A1 enthalten
sind, ist beschränkt,
und die
EP 377 476 A1 schweigt
z.B. hinsichtlich der Prozesse, die in dem Wasch-Schritt auftreten.
Eine ähnliche
Betrachtung gilt für
die Vorrichtung, die in der
EP
377 476 A1 zum Ausführen des
Verfahrens offenbart ist.
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Die
FR 2 772 638 A1 betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Luft, die aus einem
Stall ausströmt,
gemäß dem die
zu reinigende Luft aus dem Stall abgezogen und mit einer Waschflüssigkeit
gewaschen wird, wobei danach die Waschflüssigkeit oxidiert und homogenisiert
wird und die gewaschene Luft weiteren Reinigungsbehandlungen unterzogen
worden wird, die isothermes, reaktives Waschen gefolgt von einer
biologischen Reinigungsbehandlung umfassen, wobei danach die gereinigte
Luft zurückgeführt wird
zu dem Stall.
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Die
EP 1 344 560 A2 ist
Stand der Technik gemäß Art. 54(3)
EPÜ und
offenbart eine Luftreinigungseinheit, die in einem Flüssigkeitskreislauf
integriert ist, indem die Flüssigkeit
behandelt, insbesondere gereinigt, werden kann. Die Reinigungseinheit kann
zum Reinigen von aus einem Stall ausströmender Luft verwendet werden,
wobei in diesem Fall jeder Luftauslass aus dem Stall mit einer Luftreinigungseinheit
versehen sein kann.
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2. OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Aufgabe der
Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes
Verfahren zum Reinigen von Ammoniak enthaltender Luft, beispielsweise
aus einem Stall ausströmender
Luft, durch Waschen der Luft mit einer säurehaltigen Waschflüssigkeit
in einer Waschzone bereitzustellen, dass einen einfachen Aufbau
hat, einfach an die vorliegenden Reinigungsanforderungen anzupassen
ist, einen niedrigen Energieverbrauch hat und ein Endprodukt produziert,
das für
die Verwendung als Dünger
geeignet ist.
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Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue und
verbesserte Vorrichtung zum Reinigen von Ammoniak enthaltender Luft,
beispielsweise aus einem Stall ausströmende Luft, durch Waschen mit
einer säurehaltigen
Waschflüssigkeit
bereitzustellen, die einen einfachen Aufbau hat, einfach an die
vorliegenden Reinigungsanforderungen anzupassen ist, einen niedrigen
Energieverbrauch hat und ein Endprodukt produziert, das für die Verwendung
als Dünger
geeignet ist.
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Schließlich ist
es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes
Gebäude bereitzustellen,
insbesondere ein Stall, das mit einem System zum Reinigen von Ammoniak
enthaltender Luft versehen ist, das einen einfachen Aufbau hat, einfach
an die vorliegenden Reinigungsanforderungen anzupassen ist, einen
niedrigen Energieverbrauch hat und ein Endprodukt produziert, das
für die Verwendung
als Dünger
geeignet ist.
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Weitere
Aufgaben ergeben sich aus der Beschreibung an anderer Stelle.
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Darstellung
der Erfindung
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt,
wie es in Anspruch 1 angegeben ist.
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In
diesem Text ist von dem Begriff "Waschflüssigkeits-Steuerzone/Einheit,
die in einem Abstand von der Waschzone/Einheit(en) angeordnet ist" beabsichtigt zu
bezeichnen, dass der Abstand zwischen der Waschflüssigkeits-Steuerzone/Einheit und
der/den Waschzone/Einheit(en) wie gewünscht ausgewählt ist.
Dieser Abstand ist wenigstens 3 m, vorzugsweise wenigstens 5 m,
insbesondere wenigstens 10 m.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
sind in den Ansprüchen
2–6 offenbart.
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Der
Wassergehalt der zirkulierenden Waschflüssigkeit wird konstant gehalten
durch Zugabe eines Wasservolumens, das dem Volumen der verbrauchten
Waschflüssigkeit
entspricht, die als ein Produkt abgezogen wird.
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Durch
den Betrieb wie oben beschrieben wird erreicht, dass der pH-Wert
und die Zusammensetzung der verbrauchten Waschflüssigkeit, die als ein Produkt
abgezogen wird, sogar wenn die Ammoniakkonzentration in der zu reinigenden
Luft als eine Funktion der Zeit variiert, zeitlich konstant ist.
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Durch
Anordnung der Waschflüssigkeits-Steuerzone
in einem Abstand von der Waschzone wird erreicht, dass die Waschzone
in einer solchen Position angeordnet werden kann, z.B. in dem oberen
Teil eines Stalls, dass die zu reinigende Luft nur über einen
geringen Abstand transportiert wird, was zu einem minimalen Energieverbrauch
führt, während die
Waschflüssigkeits-Steuerzone in einer geeigneten
Position, typischerweise auf dem Erdboden, angeordnet werden kann.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
ist in Anspruch 7 offenbart.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung,
wie in Anspruch 8 offenbart, bereitgestellt.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
werden in den Ansprüchen
9–25 offenbart.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
umfasst jede Luftreinigungseinheit einen Ventilator mit einem Luftauslauf
und einem Lufteinlauf, der mit dem Luftauslauf des Wäschers verbunden
ist.
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Die
Luftausläufe
lassen die Luft vorzugsweise direkt in die Atmosphäre ab, und
die Luftreinigungseinheit wird vorzugsweise in einer solchen Weise
angeordnet, dass die Lufteinläufe
für die
zu reinigende Luft so angeordnet sind, dass die zu reinigende Luft
direkt in diese Einläufe
eingeführt
wird.
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Hierbei
wird erreicht, dass die zu reinigende Luft nur über einen minimalen Abstand
transportiert wird, was zu einem minimalen Energieverbrauch führt.
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Durch
Anordnen der Waschflüssigkeits-Steuereinheit
in einem Abstand von der wenigstens einen Luftreinigungseinheit
wird somit erreicht, dass zumindest eine Luftreinigungseinheit in
einer solchen Position angeordnet werden kann, z.B. in dem oberen
Teil eines Stalls, das die zu reinigende Luft nur über einen
minimalen Abstand transportiert wird, was zu einem minimalen Energieverbrauch führt, während die
Waschflüssigkeits-Steuerzone in einer
geeigneten Position angeordnet werden kann, typischerweise auf dem
Erdboden.
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Die
Anordnung der Waschflüssigkeits-Steuereinheit
in einem Abstand von der wenigstens einen Luftreinigungseinheit
liefert jedoch andere wichtige Vorteile:
Für den Fall, dass es auftritt,
dass eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung nicht die gewünschte
Kapazität
hat, weil z.B. die Ammoniakproduktion, die entfernt werden soll,
gegenüber
einer ursprünglichen
Abschätzung
gestiegen ist, kann diese Vorrichtung auf eine sehr einfache Weise
durch Hinzufügen
einer Luftreinigungseinheit oder der erforderlichen Anzahl von zusätzlichen
Luftreinigungseinheiten und durch Verbinden des/der Waschflüssigkeitsauslaufs/-ausläufe und
des/der -einlaufs/-ausläufe
mit der existierenden Waschflüssigkeits-Steuereinheit verändert werden.
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Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel ist
der Wäscher
mit Mitteln, z.B. Düsen,
versehen, um die Unterseite des zweiten Füllelements mit einer Flüssigkeit,
beispielsweise einem Teil der Wachflüssigkeit, zu besprühen.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gebäude gemäß Anspruch
26 bereitgestellt.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
sind in den Ansprüchen
27 bis 31 offenbart.
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3. KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Im
Folgenden wird die Erfindung weiter nur beispielhaft durch eine
detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen offenbart.
Dabei wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen
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1 eine
schematische Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt, die eine einzelne Luftreinigungseinheit
aufweist, die an einem Dach angebracht ist und über Rohre mit einer Waschflüssigkeits-Steuereinheit
verbunden ist,
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2 schematisch
ein anderes Ausführungsbeispiel
zeigt, das mehrere Luftreinigungseinheiten aufweist, die parallel
verbunden sind,
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3 schematisch
eine mögliche
Ausführungsform
der Füllelemente
zeigt.
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4. DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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1 zeigt
schematisch ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit einem System, das eine einzelne Luftreinigungseinheit 5 aufweist.
Die Luftreinigungseinheit 5 ist in einem Stall 1 oder Ähnlichem angeordnet,
wo unerwünschte
Gerüche
aus der Luft entfernt werden sollen. Die Bestandteile in der Luft können in
deren gasförmigen
Zustand oder als schwebende feste Bestandteile, beispielsweise Teilchen,
vorliegen. Die Luft kann als ein Gas mit unerwünschten Bestandteilen charakterisiert
werden. Die Luftreinigungseinheit 5 ist vorzugsweise in
großer Höhe in dem
Stall 1 angeordnet und kann an dem Dach durch Haltedrähte 4 aufgehängt sein
oder direkt an einer Bühne 2 in
dem Stall 1 angeordnet sein, die an dem Aufbau des Stalls 1 hängt. Es
kann bevorzugt sein, die Luftreinigungseinheit auf der Oberseite des
Daches anzuordnen, z.B. in dem Fall, dass das Gebäude ein
im Wesentlichen flaches Dach hat oder ähnliche Betrachtungen eine
solche Anordnung bevorzugt erscheinen lassen. Die Luftreinigungseinheit kann
ebenfalls teilweise außerhalb
und teilweise innerhalb des Gebäudes
angeordnet sein. Ferner kann eine Anordnung der Luftreinigungseinheit
an der Seite des Gebäudes
bevorzugt sein. Da es mehrere Möglichkeiten
für den
Aufbau eines Gebäudes
gibt, an dem das System gemäß der Erfindung
verwendet werden soll, gibt es mehrere Möglichkeiten für die Anordnung
von einer oder mehreren Luftreinigungseinheiten 5, und
die oben erwähnten
Möglichkeiten sind
in keiner Weise beschränkend
für das
System gemäß der Erfindung.
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Eine Öffnung 3 oder
Leitung führt
durch das Dach nahe dem oberen Ende der Luftreinigungseinheit 5,
die Luft von der Luftreinigungseinheit nach außen strömen lässt. Das obere Ende der Luftreinigungseinheit 5 ist
vorzugsweise als ein Kragen 7 an dem Gehäuse 6 der
Luftreinigungseinheit 5 ausgebildet, was einen Luftauslauf 10 bildet.
Das Gehäuse 6 kann
aus einem Glasfasermaterial, PVC, Polyester, Polypropylen oder einem ähnlichen
Polymer, die im Allgemeinen resistent gegenüber einem Angriff von Säuren sind,
hergestellt sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das Gehäuse 6 eine
kastenförmige
Struktur, wobei die Höhe,
Breite und Länge etwa
2,2 m, 1,8 m bzw. 0,9 m betragen, die Öffnung 3 oder Leitung
einen Durchmesser von 0,8 m hat mit einem Kragen 7 von
0,2 m Länge,
und vier miteinander verbundenen Platten, die sich von dem Kasten-Aufbau
zu der Öffnung 3 neigen,
bilden den Kragen 7 bilden.
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Ein
Ventilator 18 ist an dem oberen Ende der Luftreinigungseinheit 5 unmittelbar
außerhalb
des Kragens 7 im Freien oder innerhalb des Kragens 7 angeordnet
und drückt
die Luft aus der Luftreinigungseinheit 5 und schließlich aus
dem Stall 1 hinaus ins Freie. Der Ventilator 18 ist
von einem herkömmlichen
Typ, der vorzugsweise elektrisch angetrieben und im Stand der Technik
beschrieben ist, mit einer Kapazität, die von den Umständen, beispielsweise der
Luftmenge, die pro Zeiteinheit gereinigt werden soll, abhängt. Die
Drehzahl des Ventilators kann gesteuert werden. Ein Tropfensammler 11 oder
Entnebler zur Feuchtigkeitsentfernung ist unter dem Ventilator 18 angeordnet,
wobei er sich vorzugsweise bis zu den inneren Wänden des Gehäuses 6 erstreckt
und durch diese begrenzt wird, um Tropfen aufzufangen, die aus der
gesamten Fläche
des Luftstroms innerhalb des Gehäuses 6 entstammen.
Der Tropfensammler 11 kann optional zur Wartung entfernt
werden. Der Tropfensammler 11 kann durch ein erstes Füllelement 12 gebildet
sein. Dieses erste Füllelement 12 kann
in der Form von kommerziell erhältlichen
Rohren sein, die aus Polypropylen hergestellt sind und deren Oberfläche einen
maschenähnlichen, offenen
Aufbau haben, von denen normalerweise beabsichtigt ist, z.B. für die Reinigung
von Wasser verwendet zu werden.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des ersten Füllelements 12 oder
einen Teil des ersten Füllelements 12 ist
in 3 zu sehen. Mehrere Muster desselben Rohres 52 sind
entlang der Längsachse
nebeneinander angeordnet, wobei eine horizontale Schicht gebildet
wird, auf der mehrere andere horizontale Schichten von Rohren 42 angeordnet
sind. Die Ansammlung von Rohren 42 bildet einen Stapel von
Rohren mit im Wesentlichen der Form eines Kastens. Die Rohre 42 werden
miteinander verschweißt. Die Öffnungen
der Rohre 42 sind senkrecht zur Richtung des Luftstroms.
Andere Typen von ersten Füllelementen,
die durch große
Oberflächenbereiche
gekennzeichnet sind, können
ebenfalls verwendet werden. Der Tropfensammler 11 schließt im Wesentlichen
jegliches Verstopfen von Flüssigkeit
aus, die an seiner Oberfläche
entstehen kann. Der Tropfensammler 11 wird innerhalb des
Gehäuses 6 aufgehängt, z.B.
durch Anordnen des Tropfensammlers 11 an einer Halterung 13 oder
an einer offen aufgebauten Aufnahme, die Luft und Tröpfchen ermöglicht, hindurch
zu gehen.
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Ein
Sprühelement 14 wird
unterhalb des Tropfensammlers 11 angeordnet. Ein mögliches
Ausführungsbeispiel
des Sprühelements 14 ist
ein Satz von Sprühdüsen in Reihen,
die durch einen Rohrabschnitt verbunden sind. Die Düsen können von
einem herkömmlichen
Typ sein, der für
Duschen, die mit einem niedrigen Wasserdruck arbeiten, verwendet wird.
Die Düsen
sind vorzugsweise aus Teflon, Polypropylen oder PVS hergestellt,
wobei sie einen Vollkegel-Großwinkel-Aufbau
haben, der nicht verstopft. Bestimmte Typen von Düsen, die
in der Lage sind, sogenannte atomisierte Tröpfchen zu liefern, die als Tropfen
mit einer sehr kleinen Tropfengröße definiert sind,
können
verwendet werden, aber es ist nicht notwendig, da die Verwendung
eines zweiten Füllelements 16 den
Zweck des Mischens des gasförmigen Zustandes
mit dem flüssigen
Zustand erfüllt.
Das Sprühelement 14 kann
ebenfalls einfach durch einen oder mehrere einfache Öffnungen
gebildet sein. Das zweite Füllelement
ist unter den Sprühmitteln 14 angeordnet
und ist vorzugsweise in der Wirkungsweise und dem Aufbau ähnlich zu
den ersten Füllelemen ten 12 und
kann an einer Halterung 17 ähnlich der Halterung 13 angeordnet
sein. Das zweite Füllelement 16 bildet
einen Teil der Waschzone 15 in der Luftreinigungseinheit 5.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind das erste Füllelement 12 und
das zweite Füllelement 16 ähnlich,
so dass die Materialien vereinfacht werden, die für die Herstellung
der Luftreinigungseinheit 5 benötigt werden. Weiter unten werden ein
oder mehrere Lufteinlässe 8, 9 angeordnet.
Die Lufteinlässe 8, 9 können in
der Form von einfachen Öffnungen
in der Seite des Gehäuses 6 oder
dem Boden des Gehäuses 6 sein.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind zwei Löcher
mit einem Durchmesser von ungefähr
0,6 m einander gegenüberliegend
in den Wänden
eines Gehäuses 6 mit
einer Kastenform angeordnet. Durch Anordnen der Lufteinläufe 8, 9 in
den Seitenwänden
werden keine Mittel benötigt,
um Flüssigkeiten
aus der Luftreinigungseinheit daran zu hindern, den Stall durch
die Lufteinläufe 8, 9 zu
erreichen im Gegensatz zu dem Fall, wenn die Lufteinläufe 8, 9 in
der Bodenplatte des Gehäuses 6 angeordnet
sind. An dem Boden der Luftreinigungseinheit 5 ist ein
Ablauf 19, der zum Ablassen einer Flüssigkeit aus der Luftreinigungseinheit 5 geeignet
ist. Der Ablauf 19 kann eine einfache Ausnehmung in der
Bodenplatte des Gehäuses 6 sein. Ein
Mittel zum Abschirmen des Ablaufs 19 gegen den Auslauf
der Flüssigkeit
kann unter den zweiten Füllelementen 16 vorhanden
sein und als eine gebogene Platte ausgebildet sein, deren Spitze
weg von dem Abfluss weist. In einem anderen Ausführungsbeispiel sind Mittel
zum Besprühen
der Unterseite des zweiten Füllelements
mit einer Flüssigkeit
vorhanden.
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Eine
Waschflüssigkeits-Steuereinheit 20 steht
mit der Luftreinigungseinheit 5 über ein Einlaufrohr 40 und
ein Auslaufrohr 41 in Verbindung. Das Einlaufrohr 40 und
das Auslaufrohr 41 sind vorzugsweise aus PVC, Polypropylen
oder einem ähnlichen Polymer
hergestellt, die im Allgemeinen resistent gegenüber Angriffen von Säuren sind,
und sind an Stahldrähten an
dem Dach aufgehängt
oder auf der Bühne 2 angeordnet,
die an dem Aufbau des Stalles 1 hängt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
die Waschflüssigkeits-Steuereinheit 20 außerhalb des
Stalls 1 angeordnet, so dass kein direkter Luftkontakt
zwischen der Waschflüssigkeits-Steuereinheit 20 und
dem Stall 1 möglich
ist. Der Abstand zwischen der Waschflüssigkeits-Steuereinheit 20 und der
Luftreinigungseinheit kann erheblich sein, z.B. in der Größenordnung
der Höhe,
Länge oder
Tiefe des Stalles selbst. Die Waschflüssigkeits-Steuereinheit 20 weist
einen Tank 21 auf, der durch eine Trennwand 24 in
einen ersten Tankabschnitt 22 und einen zweiten Tankabschnitt 23 aufgeteilt
ist. Ein Filter 25 zum Filtern einer Flüssigkeit in den Tank 21 bildet eine
Teil der Trennwand 24, so dass Verunreinigungen wie z.B.
Staub und Insekten daran gehindert werden, das Sprühelement 14 zu
verstopfen. Die Trennwand 24 kann sich über die volle Höhe innerhalb
des Tanks 21 vom Boden zur Decke erstrecken oder kann fast
an der Decke des Tanks 21 enden. Die Decke des Tanks 21 ist
vorzugsweise leicht vollständig
oder teilweise zu öffnen,
wenn eine Wartung des Inneren des Tanks 21 erforderlich
ist. Der Filter ist vorzugsweise in der Form eines langen Streifens
mit einer Länge,
die im Wesentlichen der Höhe
des Tanks 21 entspricht, und hat eine Breite von ungefähr 0,2 m
und ist von oben nach unten in einen Schlitz in der Trennwand einsetzbar.
Das Filtermaterial kann ein Gewebematerial sein. Eine Umwälzpumpe 26 zum
Umwälzen
einer Flüssigkeit
aus dem ersten Tankabschnitt 22 zu dem Sprühelement 14 ist
vorhanden. Die Umwälzpumpe 26 kann
eine dichtungsfreie, vertikale Zentrifugal-Typ-Pumpe sein, die korrosionsbeständig ist
und eine lange Lebensdauer hat.
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Die
Umwälzpumpe 26 ist
für Lösungen über einen
breiten pH-Wertbereich geeignet. Ebenfalls innerhalb des ersten
Tankabschnitts 22 angeordnet ist ein Wasserventil 28 angeordnet,
das durch ein Wasserrohr 30 von dem Wassertank 29 mit
dem ersten Tankabschnitt 22 verbunden ist. Der Pegel der
Flüssigkeit in
dem Tank 21 steuert das Öffnen und Schließen des
Wasserventils 28. In der Waschflüssigkeits-Steuereinheit 20 ist
ein Flussmesser 27 an dem Einlaufrohr 40 angeordnet,
der ständig
den Fluss der Flüssigkeit
in dem Einlaufrohr misst, der somit von der Waschflüssigkeits-Steuereinheit überwacht
werden kann. Ein Säurerohr 34 verbindet
einen Säuretank 33 mit
dem ersten Tankabschnitt 22. Die Säure in dem Säuretank 33 ist
vorzugsweise Schwefelsäure,
H2SO4, und bevorzugter
Weise konzentrierte H2SO4.
Eine automatische Säurepumpe 32 steuert die
Zufuhr von Säure
zu dem ersten Tankabschnitt 22. In ähnlicher Weise verbindet ein
Schaumdämpfungsmittel-Rohr 37 einen
Schaumdämpfungsmittel-Tank 36 mit
dem zweiten Tankabschnitt 23. Das Schaumdämpfungsmittel
kann ein pflanzliches Öl oder
ein anderes Öl
oder Mittel sein, das als ein schaumdämpfendes Mittel gekennzeichnet
ist, was die Erzeugung von Schaum in der Flüssigkeit in dem System behindert.
Eine automatische Pumpe 35 für das Schaumdämpfungsmittel
steuert die Zufuhr von Schaumdämpfungsmittel
zu dem zweiten Tankabschnitt 23. Der Einlauf des Schaumdämpfungsmittels in
den zweiten Tankabschnitt ist vorzugsweise in dem oberen Teil des
Tanks 21.
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Eine
automatische Pumpe 38 für
eine Düngermischung
ist in der Waschflüssigkeits-Steuereinheit 20 angeordnet,
um eine Flüssigkeit
aus dem zweiten Tankabschnitt 23 abzuziehen. Möglicherweise
auftretender Schlamm in dem Tank kann aus dem Tank durch den Auslauf
für die
Düngermischung
entfernt werden, und der Auslauf für die Düngermischung kann in dem unteren
Teil des Tanks 21 angeordnet sein. Die Düngermischung
wird zu einem Düngermischungstank 39 überführt. Ein
pH-Messgerät 31 eines
herkömmlichen
Typs, das im Stand der Technik beschrieben ist, ist innerhalb der
Waschflüssigkeits-Steuereinheit 20 an
dem Auslaufrohr 41 angeordnet, um ständig den pH-Wert der Flüssigkeit
in dem Auslaufrohr 41 zu messen. Das pH-Messgerät 31 ist
in der Lage, ein Signal zu erzeugen, das die automatische Säurepumpe 32,
die automatische Schaumdämpfungsmittel-Pumpe 35 und
die automatische Pumpe für
die Düngermischung 38 steuert. Der
Säuretank 33,
der Wassertank 29 und der Tank 21 zum Sammeln
der Düngemischung 39 sind
vorzugsweise sowohl außerhalb
des Stalles 1 als auch außerhalb der Waschflüssigkeits-Steuereinheit 20 angeordnet.
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Im
Betrieb zieht das System die zu reinigende Luft in eine oder mehrere
Luftreinigungseinheiten 5. Der Betrieb eines Ausführungsbeispiels
gemäß der Erfindung
mit einem System, das eine einzelne Luftreinigungseinheit 5 umfasst,
wird im Folgenden beschrieben. Da das System zwei Teile aufweist,
ein Luftstrom- und ein Rohrsystem für die Waschflüssigkeit,
folgt die Beschreibung in dieser Aufteilung des Systems, wo es logisch
ist.
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Die
Luft wird in die Luftreinigungseinheit 5 durch einen Ventilator 18 in
das Ende des oberen Teiles des Stromes gezogen, so dass die Luft
aus dem Gebäude
oder Stall 1 gesaugt wird, wobei ein kontinuierlicher Strom
von Luft erzeugt wird, während
der Ventilator 18 in Betrieb ist. Durch Anordnen des Ventilators 18 am äußersten
Ende des Luftstromes kann ein Kamineffekt ausgenutzt werden, und
der Energieverbrauch des Ventilators 18 ist bei dieser
Anordnung vergleichsweise geringer im Vergleich zu einer Anordnung
des Ventilators 18, der den Kamineffekt nicht ausnutzt.
Der Ventilator 18 nimmt ferner durch Anordnen des Ventilators 18 in
dem stromaufwärtigen
Teil des Luftstroms nach der Waschzone 15 keine Staubpartikel
auf im Vergleich zu einem Aufbau, wo der Ventilator in dem Stall 1 oder
dem Gebäude angeordnet
ist, wo von Schwebeteilchen und Staub erwartet wird, dass sie vorkommen.
Durch Begrenzen des Transports von Luft zu der Luftreinigungseinheit 5 oder
die Luftreinigungseinheiten 5, wenn mehr als eine Luftreinigungseinheit 5 vorhanden
ist, kann ferner ein kostspieliger Transport von Luft in dem System
vermieden werden, da die Luftreinigungseinheit 5 von begrenzter
Größe ist verglichen
mit dem gesamten System, wobei der Erfordernis des Bewegens der
Luft im Wesentlichen auf die Höhe
der Luftreinigungseinheit 5 beschränkt ist.
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Nach
Eintreten in die Luftreinigungseinheit 5 durch einen oder
mehrere Lufteinlässe 8 in
dem Bodenteil der Luftreinigungseinheit 5 passiert die
Luft das zweite Füllelement 16,
auf dem die Waschflüssigkeit
verteilt ist und auf dem die chemische Reaktion zwischen den unerwünschten
riechenden Bestandteilen stattfindet. Ferner werden alle gasförmigen und
flüssigen
Bestandteile, die nicht an der chemischen Reaktion teilnehmen, in
der Waschflüssigkeit
gelöst
oder dispergiert. Dieser Teil des Prozesses wird am besten als ein
Waschen des Luftstroms beschrieben und findet in der Waschzone 15 der
Luftreinigungseinheit 5 statt. Die Waschflüssigkeit
strömt aus
den Düsen
des Sprühelements 14 aus,
das Teil des Rohrsystems ist. Nach der Waschzone 15 passiert
die Luft einen Tropfensammler 11, der an diesem Punkt im
Wesentlichen die gesamte Flüssigkeit in
der nebligen Luft in der Luftreinigungseinheit 5 fängt. Der
Tropfensammler 11 hat ein Abflusselement für die gesammelte
Flüssigkeit
und das Abflusselement leitet die gesammelte Flüssigkeit zurück in die stromabwärtige Richtung
des Luftstromes. Unmittelbar nach dem Passieren des Tropfensammlers 11 verengt
sich das Gehäuse 6 der
Luftreinigungseinheit 5, und der Luftstrom passiert den
Ventilator 18. Die von übelriechenden
Bestandteilen gereinigte Luft verlässt die Luftreinigungseinheit 5 durch
eine einfache Öffnung 3 in
dem Dachaufbau des Gebäudes
ins Freie, wobei der Geruch der Luft als annehmbarer bezeichnet
werden kann als Luft, die aus einem herkömmlichen Stall ausströmt.
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Die
Waschflüssigkeit
strömt
durch ein Rohrsystem, das mit einem Tank 21 mit einer Umwälzung für die Flüssigkeit
verbunden ist. Beginnend in dem ersten von zwei Tankabschnitten,
die den Tank 21 bilden, wird die Flüssigkeit durch ein Einlaufrohr 40 aus dem
ersten Tankabschnitt 22 durch eine Umwälzpumpe 26 gepumpt,
die ständig
in Betrieb ist, während
das System arbeitet. Ein Strommesser 27 an dem Einlaufrohr 40 misst
ständig
die Stärke
des Stromes zu dem Zweck, ein Mittel zur Überwachung des Prozesses bereitzustellen.
Die Messung des Stromes bildet vorzugsweise eine Basis für eine Sicherheitseinrichtung,
die zwischen einem oder mehreren Stärken des Stromes unterscheidet
und folglich einen Alarm bei einer bestimmten kritischen Stärke des Stromes
auslöst.
Z.B. kann ein vergleichsweise niedriger Wert des Stromes ein Leck
in dem Rohrsystem bedeuten. Die Flüssigkeit wird zu der Luftreinigungseinheit 5 geleitet
und verlässt
das Einlaufrohr 40, um auf den zweiten Füllelementen 16 wie
oben beschrieben verteilt zu werden. Die Flüssigkeit verlässt die Luftreinigungseinheit 5 wieder
durch einen Ablauf 19 in dem Boden der Luftreinigungseinheit 5,
um wieder in das Rohrsystem in ein Auslaufrohr 41 einzutreten, das
in Verbindung mit dem Ablauf 19 steht. Das Einlaufrohr 40 und
das Auslaufrohr 41 überführen somit Flüssigkeit
in die Luftreinigungseinheit 5 bzw. aus der Luftreinigungseinheit 5.
Das Einlaufrohr 40 und das Auslaufrohr 41 sind
in dem Gebäude
angeordnet, wo es passend ist, und es gibt einen großen Grad
an Freiheit hinsichtlich solcher Eigenschaften des Aufbaus für das System
gemäß der vorliegenden
Erfindung, die mit der Anordnung der Rohre selbst verbunden sind,
wie die Zugänglichkeit
von Rohren für möglicherweise
auftretende Wartungs- und Sicherheitsmaßnahmen. Die Rohre sind vorzugsweise
aus PVC, Polypropylen oder einem ähnlichen Polymer hergestellt,
die im Allgemeinen resistent gegenüber Säureangriffen sind.
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Das
Auslaufrohr 41 leitet die Flüssigkeit von der Luftreinigungseinheit 5 zu
dem zweiten Tankabschnitt 23 des Tanks 21. Ein
pH-Messgerät 31 ist
an dem Auslaufrohr 41 angeordnet. Das On-line-Ablesen des
pH-Werts steuert die automatische Säurepumpe 32, die automatische
Schaumdämpfungsmittel-Pumpe 35 und
die automatische Pumpe für
die Düngermischung 38.
Die Steue rung der oben erwähnten
Pumpen 32, 35 und 38 wird durch Auswählen eines
gewünschten
Sollwertes für
den pH-Wert für
die Auslaufflüssigkeit
durchgeführt,
z.B. pH = 4,0. Dieser Sollwert ist in dem Intervall von pH = 2 bis
6, vorzugsweise pH = 3 bis 5 und besonders bevorzugt pH = 3,5 bis
4,5. Wenn eine Abweichung von dem Sollwert durch das pH-Messgerät 31 gemessen
wird, wobei der Sollwert überschritten
wird, wird ein Signal an die Pumpen gesendet, um die Abweichung
auszugleichen. Wenn z.B. der Ammoniak-Gehalt in der Luft ansteigt,
wächst
der pH-Wert in der verbrauchten Waschflüssigkeit, die aus der Luftreinigungseinheit abgezogen
wird, und mehr Schwefelsäure
wird benötigt,
um mit dem Ammoniak zu reagieren, und das Signal wird daher die
automatische Säurepumpe 32 veranlassen,
solange zu arbeiten, bis der pH-Wert gleich oder geringer als der
Sollwert ist. Im Falle eines gemessenen pH-Wertes, der niedriger
als der Sollwert ist, findet in dem Steuersystem keine Aktion statt
und als eine Konsequenz wird keine Düngermischung 38 aus
dem Tank abgezogen. Der Steuermechanismus bedeutet, dass der Säuregehalt
in dem Einlaufrohr 40 sich verändert und die Veränderung
in dem Ammoniak-Gehalt in der Luft folgt, sodass das System eine
vernünftige
Verwendung der Resourcen hat, die durch die aktuellen Bedürfnisse
bestimmt wird. Die Veränderung
des Ammoniak entsteht durch den Tageszyklus der Tiere und die Veränderung
der Luftzirkulation in dem Stall 1.
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Das
Signal aus dem pH-Messgerät 31 steuert
nicht nur die Säurepumpe 32,
sondern auch die Pumpe 38 zum Abziehen der Düngermischung
und die Pumpe 35 für
eine Zugabe von Schaumdämpfungsmittel-Lösung. Ein
einzelnes Signal für
die Steuerung dieser drei Pumpen ist aufgrund der Tatsache ausreichend,
dass eine konstante Beziehung für
die Dosierung vorgegeben wird, die von den Pumpen abgegeben wird.
Die Steuersignale an die Pumpen 32, 35 und 38 sind
in Reihe verbunden und die Stromsteuerung folgt dem Prinzip einer
PID-Steuerung (Proportional Integral Differential), die im Stand der
Technik gut bekannt ist. Als eine Folge dieses Typs von Steuerung
arbeiten die Pumpen kontinuierlich, wobei eine sich ändernde
Pumpwirkung bereitgestellt wird, die im Wesentlichen durch den ständig gemessenen
pH-Wert in ihrer Stärke
gesteuert wird. Ein vorteilhaftes Merkmal des pH-Steuersystems, das
in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung
ausgenutzt wird, ist die Minimierung der statistischen Fehler, die
den pH-Wert der abgezogenen Düngermischung 38 betreffen.
Die statistischen Fehler können
mit dem Hinzufügen
eines integrierenden Teils der Steuerung in dem PID-Steuersystem
minimiert werden. Wenn das PID-Steuersystem verwendet wird, ist
es bevorzugt, einen Computer, beispielsweise einen PC, zu verwenden,
um die notwendigen Berechnungen auszuführen, die für die Berechnung des Signals
an die Pumpen stattfinden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
gibt es eine Beziehung von 1 : 7 : 0,1 für die gepumpte Menge von Säure zu Dünger zu
Schaumdämpfungsmittel.
Andere Beziehungen als die oben erwähnten können für das System gemäß der Erfindung
gewählt werden.
Die tatsächlichen
Mengen von Flüssigkeit, die
pro Zeiteinheit gepumpt werden, hängen von der Größe des Systems
ab, aber die Mengen folgen der obigen Beziehung. Die Optimierung
der Beziehung folgt den Bedürfnissen
für die
sich ergebende Düngermischung,
z.B. einem Bedarf zum Einstellen der Konzentration der Düngersubstanzen.
In einer Messung, bei der eine Beziehung von 1 : 7 : 0,1 für die gepumpten
Mengen von Säure
zu Dünger
zu Schaumdämpfungsmittel
benutzt wurde, wurde eine Abnahme des Ammoniak-Gehalts von 90 %
und eine Abnahme der Luftbestandteilseinheiten von 50 % erreicht
zusammen mit einer sich ergebenden Düngermischung mit einer Konzentration
von 8,1 Gew.-% Ammoniak.
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Die
Pumpen 32, 35 und 38 sind Membranpumpen
oder Kolbenpumpen. Andere Steuerungsprinzipien als die Beschriebenen
können
für die
Steuerung des Systems gemäß der Erfindung
angewandt werden.
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Die
Düngermischung
wird in einem Düngertank 39 von
passenden Abmessungen, die durch die Produktionsmenge an Düngermischung
und den verfügbaren
Raum bestimmt werden, gesammelt. Das Niveau der Flüssigkeit
in dem Tank 21 steuert das Öffnen und Schließen des
Wasserventils 28.
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Wenn
mehr als eine Luftreinigungseinheit 5 in einem Ausführungsbeispiel
gemäß der Erfindung verwendet
wird, können
die zwei oder mehr Luftreinigungseinheiten miteinander über das
Rohrsystem und die Waschflüssigkeits-Steuereinheit 20 verbunden
werden. Wenn zwei oder mehr Luftreinigungseinheiten 5 parallel
verbunden werden, kann das Einlaufrohr geteilt werden, um die Waschflüssigkeit
zu jeder der Luftreinigungseinheiten 5 fließen zu lassen. In 3 sind
drei Luftreinigungseinheiten 5 schematisch gezeigt, die
parallel verbunden sind. Die drei Luftreinigungseinheiten 5 teilen
sich einen Teil des Einlaufrohres 40 und einen Teil des
Auslaufrohres 41, die mit der Waschflüssigkeits-Steuereinheit 20 verbunden
sind. Eine Rohrverbindung 43 ist an dem Einlaufrohr 40 dargestellt.
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Andere
Möglichkeiten,
zwei oder mehr Luftreinigungseinheiten 5 miteinander zu
verbinden, sind ebenfalls gemäß der Erfindung
möglich.