Abbattere i VOC in modo puramente biologico

Abbattere i VOC in modo
puramente biologico
Investimenti in tecniche nuove
Abbattere i solventi in modo biologico è possibile ed
economico.
Questa procedura permette di rispettare i valori di
emissione imposti dalla legge sia nelle procedure di
verniciatura in genere, sia per quella dell’industria
mobiliera.
Da innumerevoli anni la Störk Umwelttechnik si
occupa dell’abbattimento degli odori utilizzando la
biologia e negli ultimi 10 anni lo stesso processo viene utilizzato anche per abbattere i solventi contenuti
nell’aria.
Descriviamo di seguito l’esperienza della Vallo &
Vogler a Belm, in Bassa Sassonia.
Nel 2003 l’azienda decide di trasferire 2 sedi produttive in un unico luogo, sia per ridurre i costi, sia
anche per adempiere agli obblighi del nuovo ordinamento sui VOC, secondo il quale il valore in uscita
non deve essere superiore ai 50 mg /m3.
In seguito a questa nuova normativa l’azienda pensò
di utilizzare vernici a più basso contenuto di solventi. Dopo vari esperimenti però constatò che la qualità di verniciatura tipica dell’azienda poteva venire
garantita solamente delle vernici con un contenuto
medio di solventi del 75%.
Anche il passaggio a vernici a acqua venne discusso
e testato, ma anche questo esperimento non portò i
risultati desiderati.
Le vernici ad acqua non possono venire utilizzate in
grandi quantità per la verniciatura degli oggetti del
settore della cosmetica, elettronica e dell’industria
automobilistica.
Non si poteva nemmeno ricorrere al processo di
combustione a causa del basso carico di solventi,
pari a circa 225 mg /m3, se non servendosi del supporto di ulteriori combustibili.
La decisione cadde pertanto sull’abbattimento biologico dei VOC.
Questa procedura venne discussa con diversi fornitori e infine realizzata nel 2008 insieme alla Störk
Umwelttechnik.
L’impianto di abbattimento rientrò pertanto nella
procedura di autorizzazione BImSch e quindi nell’articolo 31 dell’ordinamento della legge federale sul
controllo delle emissioni (BundesImmissionsSchutzVerordnung — BimSchV).
Maggiori benefici con il recupero del calore
L’investimento generale di circa 2 milioni di Euro
comprese anche l’installazione di un sistema di recupero del calore a valle del sistema di abbattimento biologico al fine di ottenere ulteriori vantaggi dal
processo produttivo.
Le temperature che entrano in gioco in questo sistema di recupero del calore possono venire schematizzate come segue:
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Temperatura dell’aria in ingresso: 23 °C
Temperatura dopo lo scrubber: 20 °C
Temperatura aria depurata: 23 °C (in seguito
all’attività dei microorganismi all’interno della
camera di reazione la temperatura aumenta di
ca. 3 °C)
Grazie a dei comandi impostati ad hoc viene fatta
arrivare dell’aria esterna che viene riscaldata dal
sistema di recupero di calore. Lo scopo è quello di
mantenere una temperatura costante di ca 23 °C
in verniciatura. Nel sistema di recupero calore sono
state integrate ulteriori fonti, come il calore della
pompa a vuoto e quello dei compressori.
L’impianto di abbattimento comprende anche, tra
le altre cose, una conduttura di convogliamento dell’aria da trattare proveniente dalle cabine di verniciatura passante sopra il tetto e che conduce all’impianto di abbattimento.
Un ventilatore trasporta ca. 75 000 m3/h di aria attraverso lo scrubber, la camera di reazione biologica e
il susseguente impianto di recupero del calore.
Lo scrubber, integrato nell’impianto, ha la funzione di separare la parte solida dell’aria tramite uno
spruzzaggio in controcorrente, saturando allo stesso
tempo l’aria da trattare e rendendola così idonea al
processo biologico.
Grazie ad un filtro le sostanze solide vengono separate e ispessite per lo smaltimento.
La camera di reazione chiusa da 54x6x4,5m è riempita di sostanza organica con la funzione di creare un
ambiente di sviluppo dei batteri.
Per creare condizioni ancora più favorevoli al loro
sviluppo si è provveduto ad integrare questo sistema
con un dosatore di acqua e nutrienti.
I biofiltri per una depurazione affidabile.
In linea di principio l’abbattimento odori e sostanze inquinanti a livello biologico funziona allo stesso
modo della depurazione biologica delle acque.
„Si tratta infatti di abbattere i carichi organici con
la sola differenza che questi non sono contenuti
nelle acque reflue, bensì nell’aria.“ Questo è quanto afferma l’Ing. Ulrich Lütke-Wöstmann della Störk
Umwelttechnik. „Nel campo del trattamento di arie
esauste sono molto diffusi, al momento i processi
termici. Noi abbiamo traslato il processo di depurazione delle acque nella nostra tecnologia di depurazione delle arie esauste tramite biofiltri. Rispetto al
processo termico il nostro sistema è più vantaggioso
economicamente.“
La depurazione biologica in un biofiltro si basa
sull’attività di microrganismi in grado di ossidare le
sostanze organiche e anche alcune sostanze inorganiche presenti sotto forma gassosa trasformandole
in sostanze non dannose e prive di odori percepibili.
Nel biofiltro le sostanze odorigene e inquinanti vengono sottoposte al processo di adsorbimento (passaggio alla fase liquida) e quindi rese accessibili ai
microrganismi. In seguito le sostanze nocive vengono ossidate biologicamente dai microrganismi che
attaccano i composti chimici e quelli in forma gassosa utilizzando inoltre le singole sostanze come fonte
di energia e per accrescere la propria biomassa.
Dopo un breve periodo di adattamento che dipende
dalle concentrazioni e dal tipo di sostanze contenute
nell’aria, sul materiale si crea la cosiddetta biocenosi, la quale si trova in un equilibrio naturale.
Durante questo processo metabolico vengono rilasciate acqua, biossido di carbonio e biomassa. Trattandosi di un abbattimento di tipo biologico non
si avrà rilascio di sostanze nocive nel materiale filtrante.
Un processo di abbattimento stabile
In condizioni ottimali e con l’apporto di nutrienti
adatti, i microrganismi sono in grado di raddoppiare
la propria popolazione in soli 15 minuti e inoltre di
adattarsi in modo rapido alle mutate condizioni vitali. Questo significa che si svilupperanno determinati
ceppi batterici mentre altri diminuiranno a seconda
dell’offerta di nutrimento del momento. Questo fenomeno descrive la flessibilità del processo. Gra-
zie all’effetto cuscinetto della biomassa, eventuali
ed improvvisi picchi odorigeni possono venire immagazzinati nella biomassa per poi venire abbattuti
nel corso del processo metabolico.
L’attività, e quindi la funzione dell’impianto biofiltrante, sarà garantita se il materiale di supporto,
quindi la biomassa, sarà creata a misura del processo. La capacità di adsorbimento e la porosità sono
elementi indispensabili per creare una superficie
adeguata che consenta il corretto tempo di contatto
all’interno del corpo filtrante.
L’elevata porosità del substrato del biofiltro garantisce un abbattimento altrettanto elevato.
Alla messa in esercizio la biomassa, tramite inoculo,
viene addizionata di colture batteriche ad hoc per il
tipo di aria da trattare. Il biofiltro è così in grado di
attivarsi pienamente e in tempi rapidissimi.
Oltre ad abbattere i solventi, i batteri abbattono anche la biomassa. Dopo un certo periodo di tempo
avviene infatti la cosiddetta mineralizzazione. E’
questo il motivo per cui dopo alcuni anni il materiale
filtrante deve venire sostituito completamente.
Visto che le sostanze inquinanti vengono abbattute
dal biofiltro non si avranno residui di esse all’interno
della biomassa.
Al fine di garantire un processo stabile i microorganismi dovranno venire arricchiti con nutrienti equilibrati. Una stazione di dosaggio montata sul biofiltro
inietta i nutrienti necessari.
Ridurre notevolmente i consumi elettrici
Nel caso specifico della Vallo & Vogler, la nostra azienda controlla e sorveglia il processo di abbattimento grazie alla stipula di un contratto di manutenzione. Il gestore tiene l’impianto sotto controllo e si
occupa della regolare manutenzione dello scrubber
e degli altri dispositivi accessori.
Molto importante è la rimozione, a intervalli regolari,
tra le altre cose, delle incrostazioni all’interno dello
scrubber e in particolare degli ugelli e dei separatori
di gocce.
Considerando l’aumentato fabbisogno di energia
elettrica dopo l’unificazione dei due stabilimenti,
in seguito all’installazione dell’impianto di abbattimento biologico e del processo di recupero di calore
a valle di questo, il risparmio in termini di energia
elettrica è stato di circa il 50%.
L’unificazione dei due stabilimenti avrebbe reso infatti necessario passare dall’attuale caldaia a gas da
750 kW ad una da 1200 kW. Questo investimento non
si è più reso necessario grazie al sistema di recupero
del calore. La caldaia esistente insieme al recupero
di calore sono ampiamente sufficienti a garantire
una temperatura nello stabilimento di 23°C anche
nei giorni più freddi dell’inverno.
„Non solo abbiamo avuto la possibilità di abbassare
i valori dei VOC ai limiti imposti (50 mg/m3)— ma
abbiamo anche potuto ridurre i costi di esercizio
molto di più di quanto avessimo preventivato“, conclude il signor Andreas Vogler della Vallo e Vogler.
Non tutti gli idrocarburi possono venire abbattuti
con i microorganismi allo stesso modo tramite il
processo biologico.
E’ per questo motivo che alla Vallo & Vogler, prima
della progettazione dell’impianto di abbattimento,
è stato effettuato uno screening delle vernici e dei
loro componenti.
Le sostanze difficili da abbattere non si potevano
sostituire in nessun modo, dato che il tipo di
vernice era imposto dal cliente.
Inoltre non era possibile contare su reflui con concentrazioni equilibrate di idrocarburi.
In ogni modo, anche se durante il processo di produzione si presentano picchi di alcuni minuti
registrati dagli strumenti di misurazione, questi non
hanno nessun influsso negativo sul processo
di abbattimento degli idrocarburi:
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Il carico attuale dell’aria da trattare è tra 90 e
150 mg /m3 L’impianto è stato progettato per un carico massimo di 225 mg/m3 I valori in uscita dall’impianto di abbattimento
sono < 50 mg /m3 Al momento delle misurazioni di accettazione
dell’impianto è stato
registrato un valore di immissione di 3 mg polvere /
m3.