I disoleatori statici per acque meteoriche con filtro a coalescenza, spesso chiamati per brevità semplicemente disoleatori a coalescenza, hanno la funzione di separare gli oli minerali e gli idrocarburi presenti nelle acque meteoriche di prima pioggia o le acque provenienti da lavaggi di superfici impermeabilizzate, dove solitamente sostano mezzi che possono essere soggetti a perdite di oli.

Questo tipo di impianti sono costituiti da vasche prefabbricate con dei comparti interni dove in maniera naturale le sostanze galleggianti, in particolare gli idrocarburi e gli oli, che hanno una densità inferiore a quella dell’acqua, tendono a separarsi da quest’ultima per flottazione, e a concentrarsi nella parte superiore dei comparti dove vengono fatte transitare le acque da trattare.
La particolarità dei disoleatori a coalescenza è che oltre ad una conformazione delle vasche che favorisce la flottazione degli idrocarburi e la conseguente separazione per gravità, hanno in più, come dice il loro nome, un filtro a coalescenza.

Un filtro a coalescenza sfrutta l’omonimo processo spontaneo che porta le gocce di certi liquidi a unirsi quando entrano in contatto tra loro: per esempio è il fenomeno che si verifica quando piove e vediamo le piccole gocce d’acqua su un finestrino che si uniscono in gocce più grosse, fino a quando raggiungono un determinato peso e scivolano scivolando verso il basso.

Un filtro a coalescenza presenta al suo interno una speciale struttura conformata in modo tale da catturare e bloccare le gocciole d’olio. Queste ultime, trattenute sulla superficie stessa, si uniscono spontaneamente in gocce più grandi, per poi essere convogliate in una apposita vasca di raccolta dell’olio.

La coalescenza delle goccioline d’olio è un processo chiave per una depurazione efficace dell’acqua raccolta su superfici sporche. La coalescenza è un processo complesso che dipende da eventi meccanici (collisioni 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 la collisione e la capacità di qualsiasi entità stabile sulla superficie della gocciolina, di drenare o muoversi in modo che possano fondersi in una singola goccia di dimensioni maggiori.

Il trattamento della maggior parte dell’acqua prodotta dipende dai parametri incorporati nella legge di Stokes. Questi parametri sono la differenza di densità tra olio e acqua, la viscosità della fase continua (acqua) e il diametro delle goccioline di olio da separare. Poiché la velocità di salita delle goccioline d’olio dipende dal quadrato del diametro delle goccioline d’olio, la dimensione delle goccioline d’olio è cruciale per chiarificare l’acqua oleosa nel contenitore e nel serbatoio. Di solito, la dimensione della gocciolina d’olio ricevuta è troppo piccola per essere efficacemente separata entro il tempo effettivo nell’apparecchiatura di processo specifica. Il processo di aumento delle dimensioni delle goccioline di olio attraverso la coalescenza è un processo che consente la chiarificazione dell’acqua entro un tempo ragionevole in un dispositivo di dimensioni ragionevoli.

La coalescenza delle goccioline d’olio è un processo complesso che dipende da diversi fattori, tra cui:

• Numero di collisioni goccioline / goccioline
• Velocità relativa di collisione delle goccioline
• Dimensioni delle goccioline 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 goccioline d’olio

• Come mostrato nella figura, quando due goccioline sono vicine a una distanza compresa tra 10 e 100 micron, la superficie di avvicinamento della gocciolina si deforma e tra le goccioline si forma una pellicola simile a un disco. Il film inizia a drenare e le forze superficiali (repulsione elettrostatica e attrazione di van der Waals) diventano evidenti.
• Il film liquido che separa le goccioline si riduce ad uno spessore critico da 0,01 a 0,1 micron.
• Il film liquido si rompe e fa fondere le goccioline.

Considerando la coalescenza come un processo in tre fasi, è facile capire in che modo fattori come il tasso di collisione delle goccioline, le dimensioni delle goccioline di olio, la tensione interfacciale olio/acqua e le caratteristiche del film delle goccioline di olio influenzano la crescita delle dimensioni delle goccioline di olio.