1. Tipo di tecnologia
Abbattimento ad umido / assorbimento.
2. Inquinanti abbattibili
Sostanze idrosolubili.
3. Limiti di emissione raggiungibili
E’ possibile raggiungere rese di abbattimento superiori al 97%.
4. Descrizione delle apparecchiature e/o del processo
Il depuratore a umido o scrubber rappresenta il più antico e semplice
sistema di depurazione di un flusso aeriforme inquinato. Il principio
di funzionamento consiste nel convogliare l’aria inquinata dentro
una camera all’interno della quale viene realizzato attraverso
opportune e svariate tecnologie, un intimo contatto tra l’aria
stessa e una certa quantità di acqua, in modo tale da ottenere un trasferimento
degli inquinanti dall’aria all’acqua, fino a consentire
lo scarico diretto in atmosfera con concentrazione di inquinanti entro
i limiti consentiti dell’aria trattata. A valle del processo
di depurazione con scrubber si ritrovano solitamente dei sottoprodotti
come per esempio fanghi che devono essere smaltiti nel rispetto della
salute pubblica e dell’ambiente. I fanghi possono prima essere
sottoposti a disidratazione e quindi compattati per renderli adatti
al trasporto per essere, se di natura non tossica, interrati nelle
discariche autorizzate, oppure in caso contrario, smaltiti o inceneriti
in impianti appositamente attrezzati a tale scopo.
La vivacità dell’interazione aria-acqua e la percentuale di sostanze
inquinanti trasmesse dall’aria all’acqua, sono fortemente
condizionate sia dalla tecnologia applicata che dalla tipologia di
progetto e di costruzione del filtro scelto. A parte ogni considerazione
per le necessarie formule matematiche relative allo studio e alla progettazione
dell’impianto, di non minore importanza appaiono in questo caso
i dati empirici di cui ogni fabbricante potrà servirsi di riflesso
alle proprie esperienze fatte. Quando una particella di inquinante
viene “catturata” da una data massa di acqua o goccia di
liquido, ne diventa parte integrante, ne condivide la sorte e ne segue
intimamente il percorso obbligato dal fabbricante all’acqua in
ricircolo sino a venire raccolta in una apposita vasca di decantazione
e quindi scaricata per il trattamento finale. Alla base di tutto ciò è fondamentale
che siano realizzati i presupposti a quanto detto, vale a dire:
- una zona di contatto aria-liquido in cui si favorisca il più possibile
l’incontro e l’unione tra la particella da catturare e
il liquido previsto allo scopo;
- una zona di decantazione in cui le particelle di liquido vengono
separate dal flusso principale di aria;
- una zona di trattenimento e di recupero della particella solida (qualora
ce ne fossero) con appositi sistemi meccanici.
Questi ultimi hanno inoltre il compito di mantenere il più possibile
pulita l’acqua di ricircolo da componenti sedimentosi e fangosi.
Ciò premesso, è utile ricordare che esistono svariati tipi di scrubber
che si distinguono per:
- tipologia di abbattimento
- modello
- dimensioni
- rendimento e la scelta dell’uno o dell’altro tipo è strettamente
subordinata a taluni fattori di importanza prioritaria che devono essere
valutati di volta in volta, di cui:
- natura chimica e fisica dell’inquinamento da catturare,
- la fonte delle emissioni,
- il potere corrosivo dell’effluente gassoso, - il rendimento
richiesto.
4.1 Tipologie di impianto
La Ventilazione Industriale realizza una serie molto vasta di scrubber
appartenenti a due tipologie ben distinte, ognuna prodotta in una
grande varietà di misure e prestazioni. Esse si identificano in:
- Scrubber a torre (o torri di lavaggio) a loro volta suddivisi in
tre categorie:
• a corpi di riempimento;
•
a piatti filtranti;
• a letti flottanti.
4.2 Scrubber a torre
La torre di lavaggio rappresenta senza dubbio lo scrubber classico
per eccellenza, di alta efficienza di abbattimento, conosciuto ormai
ovunque per le indiscusse prestazioni intrinseche e l’affidabilità in
termini di mantenimento nel tempo dei valori limite imposti. Trattasi
di un manufatto sviluppato in verticale che contiene una certa quantità di
corpi di riempimento che varia per la portata d’aria e sempre
nel più ristretto rispetto di un tempo di contatto e di una velocità di
passaggio dell’aria da calcolarsi di volta in volta a seconda
delle specifiche esigenze dell’utente. Di riflesso è importante
che sia erogata e mantenuta anche una certa quantità di acqua o liquido
di lavaggio al fine di mantenere alta e costante l’efficienza
dello scrubber. Per poter ridurre entro certi limiti la quantità di
tale liquido .può essere utile (a certe condizioni) raffreddare il
flusso gassoso prima del suo ingresso nella colonna. Il volume e la
particolare forma dei corpi di riempimento devono essere determinati
in modo tale che essi impongano agli inquinanti da abbattere bruschi
cambiamenti di direzione, in modo da intercettare meglio le particelle
e nello stesso tempo offrire la massima superficie di contatto lasciando
contemporaneamente il massimo spazio possibile all’attraversamento
dell’aria, riducendo così al minimo le perdite di carico. I materiali
solitamente usati sono il metallo, la ceramica e materiali termoplastici
in genere. Nel caso in cui siano stati scelti dal costruttore i piatti
filtranti anziché i corpi, la torre si presenta sempre come un contenitore
sviluppato in verticale in cui l’aria è costretta a risalire
l’interno della camera gorgogliando attraverso diversi piatti
forati (generalmente due o tre posti in serie a diverse altezze) sulla
cui superficie è mantenuto un certo strato di liquido. Gli scrubber
a letti flottanti contengono corpi sferici molto leggeri e simili ai
corpi di riempimento; anziché essere statici sono posti in continuo
movimento per effetto dell’aria che lambisce le loro pareti esterne.
4.3 Condizioni di buon funzionamento In teoria l’efficienza
dovrebbe essere superiore negli scrubber con corpi di riempimento,
ma la pratica informa che i sistemi si equivalgono in quasi tutte
le condizioni di lavoro e di impiego, a vantaggio dei corpi statici
meno soggetti a forze abrasive e di usura. I tipi di impianti a umido
descritti sono tutti caratterizzati da valori di efficienza paragonabili
tra loro e variabili in funzione delle portate fluenti (il rapporto
aria-liquido di lavaggio), delle caratteristiche degli inquinanti
e dal potere di interazione tra le particelle inquinanti e le gocce
d’acqua. Sostanzialmente è possibile affermare che, tanto più piccole
sono le particelle inquinanti (ciò vale soprattutto per le polveri),
tanto più difficile è separarle dal flusso gassoso e tanto maggiore è l’energia
che deve essere fornita all’acqua di lavaggio perché l’efficienza
complessiva si mantenga entro i valori desiderati. A prescindere da
questo dato di fatto, il buon funzionamento e l’alta efficienza
di filtrazione di uno scrubber impone al costruttore un corretto studio
e dimensionamento di tutto il filtro nel suo insieme oltre alla conoscenza
delle proprietà e delle caratteristiche dell’aria alla sezione
di ingresso e a quella in uscita dello scrubber. I dati relativi alla
sezione di ingresso dipendono ovviamente dalla tipologia dei locali
e dalle caratteristiche delle attività che producono gli inquinanti
da abbattere, mentre quelli relativi alla sezione di uscita sono strettamente
legati ai valori limite tabellari da rispettare al camino, a fronte
dei quali può essere necessaria la realizzazione di un sistema filtrante
supplementare da collegare a valle dello scrubber. E’ altresì consigliabile,
e questo il progettista lo sa, prevedere in fase di studio un adeguato
margine di sicurezza in modo tale che l’impianto possa sopperire
a condizioni di funzionamento anomale e risulti in linea sia con futuri
aggiornamenti legislativi e di ristrettezze dei valori limite imposti
che di quantità inquinanti che entreranno nell’impianto. I parametri
costruttivi e dati di progetto che comunque dovranno essere resi noti
alla ditta costruttrice sono: - portata dell’aria da trattare
- temperatura del flusso - inquinante e sua composizione chimica -
scheda tossicologica e rischi - aggressività chimica dell’inquinante
- granulometria, densità, esplosività e igroscopicità. Solo in presenza
di questi dati sarà possibile al progettista, anche sulla base delle
esperienze fatte, di stabilire con soddisfacente precisione la tipologia
di intervento, il dimensionamento dell’impianto, la sua efficienza
di filtrazione, il volume di acqua necessario per saturare e catturare
l’inquinante e la frequenza manutentiva per mantenere alto il
rendimento dell’impianto. Alcuni di questi punti potranno essere
sviluppati con l’ausilio di formule, diagrammi e nozioni di
carattere tecnico, mentre altri potranno essere fissati solo grazie
alle esperienze del costruttore.
4.4 Conclusioni I sistemi di abbattimento a umido o scrubber
rappresentano in genere un’ottima alternativa a molti altri
sistemi di differente tecnologia (a secco, per adsorbimento, ecc.)
riguardo a quasi tutte le problematiche di impatto ambientale delle
medie e grandi industrie, ed essi vengono sempre più presi in considerazione
nelle possibili configurazioni di sistemi per la depurazione di sostanze
dannose sia sotto forma di particelle (polveri, nebbie e fumi) che
di vapori acidi. Recenti applicazioni hanno dato risultati assai confortanti
anche in quei processi in cui lo scrubber era sottoposto a temperature
elevate ('200°C), come per esempio in uscita da impianti di incenerimento
(previo preraffreddamento dei fumi con opportuni scambiatori e quench)
o di caldaie installate da industrie del legno. Sono state fatte poi
diverse esperienze su fumi da cementifici e fonderie, e quasi tutte
si possono considerare più che apprezzabili e in linea con le aspettative
tant’è che il sistema descritto rappresenta un’affermata
realtà. Al riguardo però è necessario fare le seguenti considerazioni:
- quando l’aria da trattare ha un grande contenuto di particelle
solide (polverino di medio peso specifico e dal diametro dinamico
compreso tra i 20 e i 200 µm con concentrazione all’ingresso
superiore ai 10/20 g/m3 di aria) è bene installare a monte dello scrubber
un’unità filtrante di tipo meccanico o ciclonico (o multiciclonico),
al fine di evitare un inutile intasamento dei condotti, dei corpi
di riempimento, dell’acqua di ricircolo e del decantatore dei
fanghi. In caso di temperature dell’aria molto elevate, è consigliabile
l’installazione di una batteria di raffreddamento o scambiatore,
per aumentare la concentrazione degli inquinanti e garantire lunga
vita ai condotti e al sistema stesso. La temperatura non deve comunque
mai essere abbattuta sotto il punto medio di rugiada delle sostanze
inquinanti ('30°C) e può essere ottenuto:
•
utilizzando recuperatori di calore
• iniettando acqua fredda nelle condotte mediante quench.
Quest’ultimo metodo va però usato con estrema cautela e solo
in assenza di sostanze inquinanti che possono produrre a contatto con
l’acqua, formazione di acidi corrosivi per le condotte e l’ingresso
scrubber. L’uso della diluizione del flusso mediante miscelazione
di aria falsa è anch’esso poco conveniente perché obbliga un
aumento delle dimensioni dell’impianto con conseguenti costi
di investimento e di gestione più alti. - Poiché la perdita di carico
dei sistemi di depurazione con scrubber può essere fortemente variabile
durante il funzionamento, è necessario scegliere ventilatori con caratteristiche
tali da sopperire eventuali sbalzi in su o in giù di tali perdite,
mantenendo il più costante possibile la portata d’aria. Il relativo
ventilatore di aspirazione sarà posto nella maggioranza dei casi a
valle del filtro in modo tale che la girante risulti investita da aria
già resa pulita dagli inquinanti e sia eliminato quindi il pericolo
della abrasione e della corrosione che l’inquinante può esercitare
su di essa. Ciò offre la possibilità di utilizzare ventilatori pregiati
come per esempio quelli a pale rovesce, i più adatti a evitare accumoli
di polveri e di sostanze corrosive nella girante. Si realizza altresì il
mantenimento in depressione rispetto all’atmosfera di quella
parte di impianto in cui circola il gas ancora inquinato, eliminando
così il pericolo di contagio esterno. L’impiego del ventilatore
a valle permette anche le necessarie periodiche ispezioni sullo stesso
anche con l’impianto in moto senza pericolo di fuoriuscita di
sostanze tossiche.
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