Πλυντρίδα

Τα συστήματα πλυντρίδας (π.χ. χημικές πλυντρίδες, πλυντρίδες αερίου), γνωστά και με της Αγγλική τους ονομασία "scrubbers" ("σκράμπερς") είναι μια ομάδα συσκευών ελέγχου της ατμοσφαιρικής ρύπανσης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αφαίρεση ορισμένων σωματιδίων ή/και αερίων από τα βιομηχανικά ρεύματα καυσαερίων. Ο πρώτος καθαριστής αέρα σχεδιάστηκε για να αφαιρεί το διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα ενός πρώιμου υποβρυχίου, του Ictíneo I, ρόλος για τον οποίο συνεχίζουν να χρησιμοποιούνται σήμερα. Παραδοσιακά, ο όρος "πλυντρίδα" αναφέρεται σε συσκευές ελέγχου της ρύπανσης που χρησιμοποιούν υγρό για να πλύνουν ανεπιθύμητους ρύπους από ένα ρεύμα αερίου. Πρόσφατα, ο όρος χρησιμοποιήθηκε επίσης για να περιγράψει συστήματα που εγχέουν ένα ξηρό αντιδραστήριο σε ένα βρώμικο ρεύμα καυσαερίων για να "ξεπλύνουν" τα όξινα αέρια . Οι πλυντρίδες είναι μία από τις κύριες συσκευές που ελέγχουν τις εκπομπές αερίων, ιδιαίτερα τα όξινα αέρια. Οι πλυντρίδες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για ανάκτηση θερμότητας από θερμά αέρια με συμπύκνωση καυσαερίων . Χρησιμοποιούνται επίσης για υψηλές ροές σε ηλιακές, φωτοβολταϊκές ή LED διεργασίες. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για την αφαίρεση τοξικών ή διαβρωτικών ενώσεων από τα καυσαέρια και την εξουδετέρωση τους.

 Η καύση είναι μερικές φορές η αιτία επιβλαβών καυσαερίων, αλλά, σε πολλές περιπτώσεις, η καύση μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον καθαρισμό των καυσαερίων εάν η θερμοκρασία είναι αρκετά υψηλή και υπάρχει αρκετό οξυγόνο. Τα καυσαέρια της καύσης μπορεί να περιέχουν ουσίες που θεωρούνται επιβλαβείς για το περιβάλλον και η πλυντρίδα μπορεί να τις αφαιρέσει ή να τις εξουδετερώσει. Ένας υγρός καθαριστής χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό του αέρα, του αερίου καυσίμου ή άλλων αερίων από διάφορους ρύπους και σωματίδια σκόνης . Το υγρό τρίψιμο λειτουργεί μέσω της επαφής στοχευόμενων ενώσεων ή σωματιδίων με το διάλυμα καθαρισμού. Τα διαλύματα μπορεί να είναι απλώς νερό (για σκόνη) ή διαλύματα αντιδραστηρίων που στοχεύουν συγκεκριμένα ορισμένες ενώσεις. Τα καυσαέρια διεργασίας μπορεί επίσης να περιέχουν υδατοδιαλυτά τοξικά και/ή διαβρωτικά αέρια όπως υδροχλωρικό οξύ (HCl) ή αμμωνία (NH 3 ). Αυτά μπορούν να αφαιρεθούν πολύ καλά με μια υγρή πλυντρίδα. Η αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης των ρύπων βελτιώνεται με την αύξηση του χρόνου παραμονής στην πλυντρίδα ή με την αύξηση της επιφάνειας του διαλύματος της πλυντρίδας με τη χρήση ακροφυσίου ψεκασμού, γεμισμένων πύργων ή αναρροφητή . Οι υγρές πλυντρίδες μπορεί να αυξήσουν την αναλογία του νερού στο αέριο, με αποτέλεσμα ένα ορατό νέφος καπνοδόχου, εάν το αέριο σταλεί σε μια καπνοδόχο. Οι υγρές πλυντρίδες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για ανάκτηση θερμότητας από θερμά αέρια με συμπύκνωση καυσαερίων . Σε αυτή τη λειτουργία, που ονομάζεται καθαριστής συμπύκνωσης, το νερό από την αποστράγγιση της πλυντρίδας κυκλοφορεί μέσω ενός ψυγείου στα ακροφύσια στο επάνω μέρος της πλυντρίδας. Το καυτό αέριο εισέρχεται στο πλυντήριο στο κάτω μέρος. Εάν η θερμοκρασία του αερίου είναι πάνω από το σημείο δρόσου του νερού, αρχικά ψύχεται με εξάτμιση σταγόνων νερού. Περαιτέρω ψύξη προκαλεί τη συμπύκνωση υδρατμών , προσθέτοντας στην ποσότητα του νερού που κυκλοφορεί. Ένα ξηρό ή ημίξηρο σύστημα, σε αντίθεση με το υγρό, δεν διαποτίζει το ρεύμα καυσαερίων που υφίσταται επεξεργασία με υγρασία. Σε ορισμένες περιπτώσεις δεν προστίθεται υγρασία, ενώ σε άλλες προστίθεται μόνο η ποσότητα υγρασίας που μπορεί να εξατμιστεί στα καυσαέρια χωρίς συμπύκνωση. Επομένως, οι στεγνές πλυντρίδες γενικά δεν έχουν απαιτήσεις χειρισμού/απόρριψης ατμού στοίβας ή λυμάτων . Τα συστήματα ξηρού καθαρισμού χρησιμοποιούνται για την αφαίρεση όξινων αερίων (όπως SO 2 και HCl ) κυρίως από πηγές καύσης . Υπάρχουν διάφορα σχέδια συστημάτων καθαρισμού ξηρού τύπου. Ωστόσο, όλα αποτελούνται από δύο κύρια τμήματα ή συσκευές: μια συσκευή για την εισαγωγή του όξινου ροφητικού υλικού στο ρεύμα αερίου και μια συσκευή ελέγχου σωματιδίων για την απομάκρυνση των προϊόντων αντίδρασης, της περίσσειας ροφητικού υλικού καθώς και τυχόν σωματιδίων που βρίσκονται ήδη στα καυσαέρια . Τα συστήματα ξηρού καθαρισμού μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ως εγχυτήρες ξηρού ροφήματος (DSIs) ή ως απορροφητές στεγνωτήρα ψεκασμού (SDAs) . Τα απορροφητικά στεγνωτήρια ψεκασμού ονομάζονται επίσης ημίξηρα πλυντήρια ή στεγνωτήρια ψεκασμού. Συστήματα ξηρού καθαρισμού χρησιμοποιούνται συχνά για την απομάκρυνση οσμών και διαβρωτικών αερίων από τις λειτουργίες της μονάδας επεξεργασίας λυμάτων . Το μέσο που χρησιμοποιείται είναι συνήθως μια ένωση ενεργοποιημένης αλουμίνας εμποτισμένη με υλικά για τον χειρισμό συγκεκριμένων αερίων όπως το υδρόθειο . Τα μέσα που χρησιμοποιούνται μπορούν να αναμειχθούν μεταξύ τους για να προσφέρουν ένα ευρύ φάσμα απομάκρυνσης άλλων οσμών ενώσεων όπως μεθυλομερκαπτάνες, αλδεΰδες, πτητικές οργανικές ενώσεις, διμεθυλοσουλφίδιο και διμεθυλοδισουλφίδιο . Η έγχυση ξηρού ροφητικού περιλαμβάνει την προσθήκη ενός αλκαλικού υλικού (συνήθως ένυδρη ασβέστη, ανθρακικό νάτριο ή διττανθρακικό νάτριο ) στο ρεύμα αερίου για να αντιδράσει με τα όξινα αέρια . Το ροφητικό μπορεί να εγχυθεί απευθείας σε πολλές διαφορετικές θέσεις: στη διαδικασία καύσης, στον αγωγό καυσαερίων (μπροστά από τη συσκευή ελέγχου σωματιδίων) ή σε ανοιχτό θάλαμο αντίδρασης (εάν υπάρχει). Τα όξινα αέρια αντιδρούν με τους αλκαλικούς ροφητές για να σχηματίσουν στερεά άλατα τα οποία απομακρύνονται στη συσκευή ελέγχου σωματιδίων. Αυτά τα απλά συστήματα μπορούν να επιτύχουν μόνο περιορισμένες αποδόσεις αφαίρεσης όξινου αερίου (SO 2 και HCl). Υψηλότερες αποδόσεις συλλογής μπορούν να επιτευχθούν αυξάνοντας την υγρασία των καυσαερίων (δηλ. ψύξη με ψεκασμό νερού). Αυτές οι συσκευές έχουν χρησιμοποιηθεί σε αποτεφρωτήρες ιατρικών απορριμμάτων και σε λίγους καυστήρες αστικών απορριμμάτων . Στους απορροφητές στεγνωτηρίου ψεκασμού, τα καυσαέρια εισάγονται σε έναν πύργο απορρόφησης (στεγνωτήριο) όπου τα αέρια έρχονται σε επαφή με έναν λεπτώς ψεκασμένο αλκαλικό πολτό . Τα όξινα αέρια απορροφώνται από το μίγμα του πολτού και αντιδρούν σχηματίζοντας στερεά άλατα τα οποία απομακρύνονται από τη συσκευή ελέγχου σωματιδίων. Η θερμότητα των καυσαερίων χρησιμοποιείται για την εξάτμιση όλων των σταγονιδίων νερού, αφήνοντας ένα μη κορεσμένο καυσαέριο να εξέρχεται από τον πύργο απορρόφησης . Τα στεγνωτήρια ψεκασμού είναι ικανά να επιτύχουν υψηλές (80+%) αποτελεσματικότητες αφαίρεσης όξινων αερίων. Αυτές οι συσκευές έχουν χρησιμοποιηθεί σε λέβητες βιομηχανικής και κοινής χρήσης και σε αποτεφρωτήρες αστικών απορριμμάτων . Πολλές χημικές ουσίες μπορούν να αφαιρεθούν από τα καυσαέρια επίσης χρησιμοποιώντας προσροφητικό υλικό. Τα καυσαέρια διέρχονται μέσω ενός φυσιγγίου το οποίο είναι γεμάτο με ένα ή περισσότερα προσροφητικά υλικά και έχει προσαρμοστεί στις χημικές ιδιότητες των εξαρτημάτων που πρόκειται να αφαιρεθούν. Αυτός ο τύπος πλυντρίδας αποκαλείται μερικές φορές και ξηρός καθαριστής. Το προσροφητικό υλικό πρέπει να αντικατασταθεί αφού κορεστεί η επιφάνειά του. Σημείωση: η προσρόφηση είναι ένα επιφανειακό φαινόμενο, η απορρόφηση περιλαμβάνει ολόκληρο το υλικό. Π.χ.: Ενεργός άνθρακας, προσροφητικό, που χρησιμοποιείται για την προσρόφηση οσμών. Ο υδράργυρος είναι ένα εξαιρετικά τοξικό στοιχείο που βρίσκεται συνήθως στον άνθρακα και τα αστικά απόβλητα. Οι υγροί καθαριστές είναι αποτελεσματικοί μόνο για την αφαίρεση διαλυτών ειδών υδραργύρου, όπως ο οξειδωμένος υδράργυρος, Hg 2+ . Ο ατμός υδραργύρου στη στοιχειακή του μορφή, Hg 0, είναι αδιάλυτος στον πολτό του καθαριστή και δεν απομακρύνεται. Επομένως, απαιτείται μια πρόσθετη διαδικασία μετατροπής Hg 0 για την ολοκλήρωση της δέσμευσης υδραργύρου. Συνήθως για το σκοπό αυτό προστίθενται αλογόνα στα καυσαέρια. Ο τύπος του άνθρακα που καίγεται καθώς και η παρουσία μιας μονάδας επιλεκτικής καταλυτικής αναγωγής επηρεάζουν την αναλογία στοιχειακού προς οξειδωμένο υδράργυρο στα καυσαέρια και επομένως τον βαθμό στον οποίο απομακρύνεται ο υδράργυρος. Τον Ιούλιο του 2015, μια μελέτη διαπίστωσε ότι ορισμένες πλυντρίδες υδραργύρου που είναι εγκατεστημένες σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής άνθρακα καταγράφουν κατά λάθος και τις εκπομπές PAH (πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες). Μια παρενέργεια του καθαρισμού είναι ότι η διαδικασία μετακινεί μόνο την ανεπιθύμητη ουσία από τα καυσαέρια σε υγρό διάλυμα, στερεή πάστα ή μορφή σκόνης. Αυτό πρέπει να απορριφθεί με ασφάλεια, εάν δεν μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί. Για παράδειγμα, η απομάκρυνση του υδραργύρου έχει ως αποτέλεσμα ένα απόβλητο προϊόν που είτε χρειάζεται περαιτέρω επεξεργασία για την εξαγωγή του ακατέργαστου υδραργύρου είτε πρέπει να ταφεί σε ειδικό χώρο υγειονομικής ταφής επικίνδυνων αποβλήτων που εμποδίζει τον υδράργυρο να διαρρεύσει στο περιβάλλον. Υπάρχουν προβλήματα με αυτό, καθώς είναι εξαιρετικά επικίνδυνο για το περιβάλλον και πολλά εργοστάσια δεν μπορούν να τα επεξεργαστούν ή να το μεταφέρουν σε χωματερή. Ως παράδειγμα επαναχρησιμοποίησης, οι πλυντρίδες με βάση τον ασβεστόλιθο σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα μπορούν να παράγουν συνθετικό γύψο επαρκούς ποιότητας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή γυψοσανίδων και άλλων βιομηχανικών προϊόντων. Οι κακοσυντηρημένες πλυντρίδες έχουν τη δυνατότητα να διασπείρουν βακτήρια που προκαλούν ασθένειες. Το πρόβλημα είναι αποτέλεσμα ανεπαρκούς καθαρισμού. Για παράδειγμα, η αιτία μιας εστίας της νόσου των Λεγεωνάριων το 2005 στη Νορβηγία ήταν μόνο μερικές μολυσμένες πλυντρίδες. Το ξέσπασμα προκάλεσε 10 θανάτους και περισσότερα από 50 κρούσματα μόλυνσης. Οι πλυντρίδες χρησιμοποιήθηκαν για πρώτη φορά στα πλοία για την παραγωγή αδρανούς αερίου για τις εργασίες πετρελαιοφόρων . Αργότερα, στο πλαίσιο της προετοιμασίας για το παγκόσμιο ανώτατο όριο του θείου 0,5% το 2020, ο Διεθνής Οργανισμός Ναυσιπλοΐας (IMO) υιοθέτησε κατευθυντήριες γραμμές για την έγκριση, εγκατάσταση και χρήση πλυντρίδων καυσαερίων (συστήματα καθαρισμού καυσαερίων) στα πλοία για να διασφαλίσει τη συμμόρφωση με τον κανονισμό περί θείου MARPOL Παράρτημα VI . Τα κράτη των οποίων ένα πλοίο φέρει την σημαία πρέπει να εγκρίνουν τέτοια συστήματα και τα λιμάνια των εν λόγω κρατών μπορούν (ως μέρος του ελέγχου τους από τις λιμενικές αρχές ) να διασφαλίσουν ότι τέτοια συστήματα λειτουργούν σωστά. Εάν ένα σύστημα πλύσης δεν λειτουργεί σωστά (και δεν τηρούνται οι διαδικασίες του ΙΜΟ για τέτοιες δυσλειτουργίες), τα κράτη μπορούν να επιβάλουν κυρώσεις στο πλοίο. Η Σύμβαση των Ηνωμένων Εθνών για το Δίκαιο της Θάλασσας παρέχει επίσης στα κράτη το δικαίωμα να ρυθμίζουν (ακόμα και να απαγορεύουν) τη χρήση συστημάτων πλυσίματος ανοιχτού βρόχου εντός λιμένων και εσωτερικών υδάτων.