Depurazione dell’aria negli impianti industriali: tecnologie e processi

Il processo di trattamento dell’aria negli impianti industriali sta acquistando crescente importanza in relazione alla necessità di miglioramento della qualità dell’aria nell’ambiente di lavoro, ma anche a causa dei limiti sempre più stringenti imposti dalla legge.

Nella gestione degli impianti risulta particolarmente difficile abbinare risparmio energetico, aumento dell’efficienza produttiva e controllo della qualità dell’aria: per questo si sono sviluppate sempre nuove tecnologie per contenere le emissioni nel rispetto della salute e dell’ambiente di lavoro.

Tecnologie e processi per l’abbattimento dei fumi industriali

Trattamento emissioni gassose prodotte da processi industriali in genere

– Abbattimento dello stirene prodotto da stabilimenti di produzione e/o lavorazione della vetroresina mediante scrubber e biofiltri di tipo avanzato.
– Abbattimento dell’aldeide formica e dei VOC prodotti nell’industria della lavorazione della plastica mediante scrubber e biotrickliding filters.
– Impianti di estrazione fumane da trafile per materie plastiche.
– Abbattimento di idrogeno solforato e composti ridotti dello zolfo nelle cartiere mediante sistemi biologici e chimici.
– Abbattimento polveri e odori prodotte dall’industria farmaceutica e dei cosmetici, inclusa filtrazione assoluta per camere bianche.
– Abbattimento polveri metalliche prodotte da impianti di produzione circuiti stampati.

Impianti di aspirazione e abbattimento fumi e polveri per fonderie. Industria siderurgica, rubinetterie e lavorazioni meccaniche in genere
– Impianti di aspirazione e abbattimento fumi da forni a induzione, box di raffreddamento, macchine conchigliatrici, macchine formatura anime,
– Impianti di aspirazione e abbattimento polveri e vapori oleosi da macchine utensili (troncatrici, smerigliatrici, pulitrici, molatrici, torni)
– impianti di aspirazione e abbattimento fumi oleosi prodotti nell’industria siderurgica e meccanica
– Realizzazione gruppi di soffiaggio per l’asciugatura di profilati metallici
– Impianti di aspirazione fumi da saldatura

Trattamento emissioni gassose prodotte da impianti di trattamento rifiuti urbani
– Abbattimento polveri in impianti di selezione rifiuti mediante sistemi a secco (cicloni, filtri a maniche, sistemi di trasporto pneumatico) e a umido (scrubber venturi e scrubber a corpi flottanti)
– Abbattimento polveri, VOC e gas acidi in impianti di incenerimento/termovalorizzazione rifiuti mediante filtri a maniche e scrubber chimici
– Abbattimento odori nelle fosse di stoccaggio rifiuti a servizio dei termovalorizzatori mediante sistemi ad adsorbimento (carboni attivi).
– Abbattimento metano e odori prodotti dalle discariche in esaurimento mediante biofiltri

Trattamento emissioni prodotte da processi di trattamento superficiale
– Abbattimento dei solventi organici utilizzati in processi di stampa e/o venriciatura mediante carboni attivi, scrubber, biofiltri e biotrickling filters
– Abbattimento polveri di pigmenti in cabine di verniciatura
– Impianti di aspirazione fumi da processi galvanici

Abbattimento emissioni gassose prodotte da impianti di depurazione acque reflue
– Rimozione odori e gas acidi prodotti da impianti di depurazione mediante tecniche biologiche scrubber e adsorbitori a carbone attivo
– Sistemi di insonorizzazione e ventilazione locali soffianti
– Rimozione odori e gas acidi generati da stazioni di sollevamento acque reflue
– Sistemi di trattamento aria (rimozione polveri, odori, recupero di calore) a servizio di impianti di essiccamento fanghi.
– Purificazione biogas mediante lavaggio chimico e catalizzatori per la rimozione dell’idrogeno solforato.

Impianti di trattamento fumi: estrazione dell’aria e abbattimento inquinanti

Da un punto di vista tecnico è necessario distinguere fra gli impianti di estrazione/circolazione dell’aria e gli impianti di trattamento degli inquinanti: a monte è spesso presente un sistema di aspirazione, a cui segue il sistema di abbattimento fumi.

Gli elementi fondamentali quindi, oltre all’aspiratore, sono i componenti del sistema di captazione (cappa aspirante, braccio aspirante, banco aspirante o cabina) e il gruppo filtrante (filtro a carboni attivi, filtro a tasca, filtro a manica, filtro a cartuccia o filtro elettrostatico).

Sulla base della tipologia di inquinante prodotto, della sua quantità e della conformazione della zona di emissione, saranno scelti i vari componenti; il corretto dimensionamento di un impianto di aspirazione e captazione dovrà tenere conto di alcuni parametri fondamentali:

• la tipologia del processo di lavorazione e le caratteristiche dei relativi impianti;
• gli spazi disponibili;
• le caratteristiche dell’inquinante specifico;
• le necessità di carattere normativo;
• il dimensionamento e la disposizione dei componenti nell’ambiente di lavoro.

Componenti di un impianto di depurazione dell’aria

I componenti principali sono appunto le cappe aspiranti, ventilatori, tubazioni di circolazione dell’ aria ed eventualmente valvole a farfalla per la regolazione del flusso (queste valvole trovano largo impiego dove è richiesta una regolazione o una parzializzazione dei flussi d’aria, abbinate quindi a macchine di ventilazione industriale).

In alcuni processi infatti, come ad esempio durante le lavorazioni chimiche o meccaniche come il decapaggio, possono essere prodotti gas acidi o corrosivi particolarmente pericolosi per l’ambiente di lavoro: in questi casi il sistema di aspirazione e depurazione dell’aria dovrà essere in grado di impiegare componenti idonei, come ad esempio valvole a farfalla anche di grandi diametri resistenti ad applicazioni corrosive (in materiali come PVC, PE, PP).

Nella figura sottostante è rappresentato un impianto di filtrazione per sostanze pericolose ed infiammabili (in cui ad esempio è fondamentale il controllo costante della temperatura dei gas).

Tecnologie impiegate per la depurazione dell’aria negli impianti industriali

A livello di tecnologie per la filtrazione e depurazione dell’aria si distingue fra metodi fisici, chimici o biologici: nei primi, la sostanza emessa viene trattenuta per metodi meccanici oppure elettrostatici (citiamo ad esempio sistemi come filtrazione meccanica, precipitazione elettrostatica, separazione inerziale, condensazione, adsorbimento su una superficie).

Nei secondi, l’inquinante emesso si trasforma chimicamente in un’altra sostanza con delle proprietà diverse da quelle originali (citiamo qui ad esempio i metodi di assorbimento su liquidi e la combustione). Infine, nei metodi biologici di trattamento, la trasformazione chimica dell’inquinante avviene grazie all’azione di organismi biologici (ci riferiamo in particolare ai biofiltri).

I singoli processi di trattamento possono essere combinati tra loro in vario modo, al fine di ottenere il rispetto dei limiti all’emissione.

Le configurazioni impiantistiche così formatesi possono comprendere uno o due stadi in cui sono concentrati i diversi trattamenti, oppure più stadi, ognuno dei quali dedicato a un obiettivo specifico.

La scelta tra le varie opzioni risulta fortemente influenzata non solo dai limiti di emissioni, ma anche dalle caratteristiche dei rifiuti da trattare e dalle problematiche relative allo smaltimento dei residui del trattamento.

Dal punto di vista impiantistico le varie tipologie di sistemi di filtrazione e depurazione si possono così suddividere (vedi figura 2):

• Sistemi a secco
• Sistemi a semisecco
• Sistemi a umido
• Sistemi ibridi

A questi vanno aggiunti i sistemi per l’abbattimento degli ossidi di azoto, ormai presenti nei nuovi impianti di incenerimento rifiuti. I limiti richiesti dalle normative in vigore, infatti, non possono essere rispettati con il solo controllo della combustione, ma richiedono l’adozione di misure secondarie.

 

I vantaggi dei sistemi di trattamento a umido

Rispetto ai trattamenti a secco, i sistemi ad umido presentano una configurazione impiantistica più complessa, sebbene compensata dalla possibilità di operare con quantità molto inferiori di reagente e di evitare rigorosi controlli della temperatura.

Le efficienze ottenibili con sistemi ad umido nella rimozione dei macro-inquinanti gassosi sono estremamente elevate, con valori superiori al 99% per certe sostanze.

Questa percentuale è difficilmente raggiungibile dalle tecnologie a secco e semisecco, dove particolare attenzione è rivolta alla rimozione del particolato, la quale può raggiungere valori confrontabili con quelli dei sistemi a secco dotati di analoghe installazioni.

Questi sistemi molto diffusi consistono in una torre di lavaggio nella quale viene iniettata una soluzione acquosa con determinate caratteristiche chimico-fisiche idonee per un certo inquinante: per garantire l’efficienza di abbattimento, le vasche contenenti la soluzione sono collegate ad un’opportuna stazione di dosaggio, costituita da serbatoi di stoccaggio e pompe dosatrici verticali o orizzontali per la movimentazione del liquido.

Nel caso di installazione di sistemi in umido sarà necessario evitare fenomeni di corrosione (dovuti alle sostanze raccolte o impiegate nel processo di lavaggio) e soprattutto porre attenzione nella scelta dei componenti dell’impianto, quali pompe centrifughe resistenti a prodotti chimici aggressivi.

FONTI:
Università di Parma – Dispense online di “Tecnologie di controllo delle emissioni atmosferiche”