I disoleatori statici per acque piovane con filtri a coalescenza, spesso indicati semplicemente come disoleatori a coalescenza, hanno la funzione di separare oli minerali e idrocarburi presenti nelle acque di prima pioggia o acque provenienti dal lavaggio di superfici impermeabili, dove solitamente sostano veicoli che possono perdere olio.
Questo tipo di impianto è costituito da vasche prefabbricate a scomparti interni, in cui le sostanze che galleggiano in modo naturale, in particolare idrocarburi e oli meno densi dell’acqua, tendono a separarsi da quest’ultima per flottazione e si concentrano nella parte alta del vano attraverso il quale passa l’acqua da trattare.
I disoleatori a coalescenza sono caratterizzati, oltre che da una configurazione del serbatoio che facilita la flottazione degli idrocarburi e la conseguente separazione per gravità, da un filtro a coalescenza, come già suggerisce il nome.
Cos’è un filtro a coalescenza e come funziona?
I filtri a coalescenza sfruttano il processo spontaneo dove le goccioline di determinati liquidi si uniscono quando entrano in contatto tra loro: si può riscontrare questo fenomeno, ad esempio, quando piove e vediamo le goccioline unirsi una ad una sulla finestra.
Questi filtri, appunto di coalescenza, lavorano sullo stesso principio: hanno una struttura speciale interna che cattura e blocca le goccioline d’olio. Queste ultime, rimanendo sulla superficie, raggiungono spontaneamente goccioline di maggiori dimensioni, che vengono poi trasportate in un’apposita vasca di raccolta dell’olio.
La coalescenza delle goccioline d’olio è un processo fondamentale per un’efficiente purificazione dell’acqua raccolta in superfici inquinate.
Il processo della coalescenza
La coalescenza è un processo complesso che dipende da eventi meccanici (collisione di goccioline) e dalle proprietà fisico-chimiche dell’olio e dell’acqua. Queste proprietà del fluido includono la capacità delle goccioline di avvicinarsi l’una all’altra in un “evento di collisione”, la capacità delle goccioline di deformarsi durante queste collisioni e la capacità di qualsiasi entità stabile sulla superficie delle goccioline di drenare o di muoversi, con lo scopo di fondersi per creare una goccia più grande.
Il trattamento della maggior parte dell’acqua prodotta dipende dai parametri contenuti nella legge di Stokes. Questi parametri costituiscono la differenza di densità tra olio e acqua, la viscosità della fase continua (acqua) e il diametro delle gocce di olio da separare.
Dal momento che la velocità di aumento delle gocce d’olio dipende dal quadrato del diametro delle goccioline d’olio, la loro dimensione è fondamentale per purificare l’acqua oleosa nei contenitori e serbatoi.
Spesso, le goccioline di olio ricevute sono di dimensioni troppo piccole per essere separate efficacemente entro il tempo effettivo nell’apparecchiatura di processo specifica.
Ecco perché il processo di aumento della dimensione delle goccioline attraverso il fenomeno della coalescenza è fondamentale per schiarire le acque in tempi ragionevoli.
Pertanto, come evidenziato questo processo dipende da diversi fattori, tra cui:
- Numero di collisioni
- Velocità di collisione relativa
- La dimensione della gocciolina in collisione
- La carica elettrica attorno alle goccioline d’olio (il loro potenziale zeta)
- Tensione interfacciale olio/acqua
- Spessore e stabilità del film superficiale delle gocce d’olio.
Come si fondono le goccioline d’olio
- Come abbiamo detto prima, quando due goccioline si avvicinano a una distanza da 10 a 100 micron, la superficie di avvicinamento delle goccioline si deforma, formando una pellicola a forma di disco. A questo punto, la pellicola inizia a drenare e le forze superficiali (repulsione elettrostatica e forze di van der Waals).
- Il film liquido che separa le goccioline viene ridotto ad uno spessore critico da 0,01 a 0,1 micron.
- Il film liquido si rompe e fa unire le goccioline.
Considerando la coalescenza come un processo in tre fasi, è facile capire in che modo fattori come il tasso di collisione, le dimensioni, la tensione interfacciale olio/acqua e le proprietà del film influiscano sulla crescita delle dimensioni delle goccioline d’olio in questione.