ITRM20130699A1 - Dispositivo per la bonifica di acque contaminate da idrocarburi - Google Patents

Description

DISPOSITIVO PER LA BONIFICA DI ACQUE CONTAMINATE DA IDROCARBURI

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Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce a un dispositivo e a un metodo per la bonifica di acque inquinate da idrocarburi o liquidi oleoviscosi in genere, da qui in avanti chiamati semplicemente “idrocarburi”.

Stato della tecnica

Gli idrocarburi, oltre ad essere attualmente una delle principali fonti di energia e quindi di sviluppo, sono anche uno dei principali agenti inquinanti dell’ambiente, in particolare dell’ambiente marino. Inquinamento che avviene ad ogni stadio del ciclo di vita del prodotto, dal momento della produzione fino al momento dello smaltimento dei residui.

Una delle fasi che presenta il rischio ambientale più elevato è quella relativa al trasporto via mare, quando per varie cause, volontarie o involontarie dovute a disastri, tonnellate e tonnellate di petrolio vanno ad inquinare annualmente l’ambiente marino ed in particolare gli ambienti marini costieri con grave impatto negativo economico-sociale. Basti pensare ai siti turistici che possono anche essere soggetti, in caso di inquinamento, ad un totale tracollo economico, ed all’industria ittica.

Oltre al trasporto vi è anche la fase di estrazione che sempre più riguarda giacimenti marini. Tutte le coste italiane sia per l’intenso traffico marino sia per le numerose aree estrattive, in particolare la costa adriatica ed il canale di Sicilia, sono soggette a rischio di inquinamento.

È quindi ampliamente riconosciuta l’esigenza di realizzare sistemi efficaci in grado di intervenire in tempi rapidi per la bonifica delle zone contaminate e con altrettanto rapide modalità di esecuzione.

L’attività di ricerca in questo campo riguarda i mezzi per l’eliminazione e il recupero degli idrocarburi ed in generale i mezzi per la decontaminazione degli ambienti inquinati. Fra i mezzi più noti sviluppati contro l’inquinamento da idrocarburi ricordiamo:

- le panne galleggianti che consentono il contenimento e la concentrazione della macchia oleosa,

- le panne assorbenti,

- gli skimmer meccanici o disoleatori.

Le panne galleggianti risultano essere alquanto inefficaci in caso di presenza di correnti marine, anche di debole intensità, ma vengono usate ugualmente con l’intento di evitare lo spandimento e di intervenire con le apposite apparecchiature in modo da operare con alta concentrazione del prodotto.

Le panne assorbenti hanno scarsa efficacia in caso di materiali molto viscosi.

Fra gli skimmer meccanici molto efficaci sono gli skimmer cosiddetti oleofili in grado di assorbire la parte oleosa galleggiante sull’aqua indipendentemente dallo spessore della pellicola di idrocarburi.

Altri sistemi di bonifica fanno uso di tecniche che portano ad una trasformazione chimica degli idrocarburi, fra queste ricordiamo le

- tecniche di biodegradazione mediante l’impiego di particolare colonie di batteri, - ed i procedimenti chimici diretti.

Le tecniche di biodegradazione riguardano interventi molto complessi che dipendono anche dal tipo di idrocarburo e dalle condizioni ambientali, inoltre sono poco conosciuti gli effetti che questi procedimenti possono avere a lungo termine sull’ambiente o anche sulla catena alimentare. I procedimenti chimici possono a loro volta produrre altri tipi di contaminazione.

Nonostante la grande importanza che ricopre il processo di decontaminazione e nonostante i progressi che a detto scopo sono stati realizzati, ancora molto vi è da fare per la ricerca di tecniche e sistemi che siano veramente efficaci. Molto utile sarebbe una tecnica puramente meccanica, semplice da usare e non inquinante per sé. Una tecnica usata, come abbiamo visto, è quella della disoleazione che consiste nella separazione meccanica degli idrocarburi dalle altre sostanze fluide. Tale tecnica usa particolari dispositivi, detti appunto disoleatori, che possono consentire tra l’altro il recupero degli idrocarburi che hanno prodotto la contaminazione. L’efficacia dell’azione si basa su due presupposti essenziali: il primo è definito dalla capacità del dispositivo di raccogliere gli idrocarburi dispersi; il secondo è definito dalla capacità di concentrare i prodotti inquinanti dispersi ottimizzando l’azione del dispositivo.

Sommario dell’invenzione

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo per la bonifica di acque contaminate da idrocarburi, ma anche per il recupero di detti idrocarburi, che sia più semplice, economico ed efficace rispetto alle soluzione note.

È oggetto quindi della presente invenzione un dispositivo per la bonifica di acque contaminate da idrocarburi comprendente, conformemente alla rivendicazione 1: - due rulli, definenti rispettivi assi longitudinali, tra loro paralleli e posti ad una distanza prestabilita l’uno dall’altro,

- un nastro di materiale oleofilo, idoneo a raccogliere idrocarburi galleggianti su una superficie d’acqua, e definente un percorso chiuso che passa all’esterno di detti rulli, sviluppandosi in senso trasversale rispetto a detti assi longitudinali, detto nastro essendo mantenuto in tensione da detti rulli,

- un raschiatore per rimuovere gli idrocarburi raccolti dal nastro,

- un serbatoio per recuperare gli idrocarburi rimossi da detto raschiatore,

- un condotto, che mette in comunicazione il raschiatore con detto serbatoio, per convogliare gli idrocarburi rimossi da detto raschiatore verso detto serbatoio.

Vantaggiosamente, in una variante preferita, il serbatoio è parte integrante del disoleatore ed occupa lo spazio interno definito dal nastro oleofilo e dai rulli stessi. In una variante alternativa il serbatoio può essere disposto all’esterno di detto spazio interno.

Altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo per bonifica di acque contaminate da idrocarburi usando il suddetto disoleatore, secondo quanto previsto dalla rivendicazione 8.

Il dispositivo dell’invenzione può essere realizzato per:

- un uso fisso, ad esempio essendo ancorato a strutture fisse portuali, lacustri, fluviali e simili;

- un uso mobile, essendo alloggiato su un mezzo nautico.

In una variante alternativa il dispositivo può essere mono-nastro o pluri-nastro a seconda della portata di drenaggio che si vuole ottenere.

Le rivendicazioni dipendenti descrivono realizzazioni preferite dell’invenzione, formando parte integrante della presente descrizione.

Breve descrizione delle figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di un disoleatore, illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle unite tavole di disegno dove:

la Fig. 1 rappresenta uno schema di una prima forma di realizzazione del disoleatore secondo l’invenzione, rappresentato parzialmente immerso nell’acqua da decontaminare,

la Fig. 2 rappresenta una vista in prospettiva di una seconda forma di realizzazione del disoleatore secondo l’invenzione,

la Fig.3 rappresenta una vista in sezione longitudinale del disoleatore della Fig.2, la Fig.4 rappresenta una vista laterale dell’interno del disoleatore della Fig.2. Nelle figure stessi elementi sono identificati da stessi riferimenti numerici.

Descrizione in dettaglio di forme di realizzazione preferite dell’invenzione

La Fig. 1 rappresenta uno schema semplificato del dispositivo secondo l’invenzione, parzialmente immerso nelle acque da bonificare.

Il dispositivo per la bonifica delle acque, o semplicemente disoleatore, indicato globalmente con il riferimento numerico 100, comprende due rulli 1, 1a posti ad una determinata distanza l’uno dall’altro. I due rulli 1, 1a definiscono due assi longitudinali tra loro paralleli.

Un nastro 2, realizzato in un materiale oleofilo, preferibilmente un materiale polimerico, collega i due rulli 1, 1a passando per la loro superficie esterna e definendo in tal modo un percorso chiuso che si estende trasversalmente rispetto a detti assi longitudinali. I due rulli 1, 1a, mediante dei tiranti, non rappresentati in figura 1, possono modificare la loro distanza reciproca mantenendo in tensione il nastro 2. Uno dei due rulli 1, 1a funge da rullo motrice e può essere messo in rotazione mediante un motore, anch’esso non rappresentato in figura 1, ad esempio un motore oleodinamico, trascinando così il nastro oleofilo 2.

L’alimentazione può essere altresì ottenuta con idoneo impianto fotovoltaico.

Vantaggiosamente, in un punto conveniente in relazione al nastro oleofilo 2, è posizionato un raschiatore 3 che ha la funzione di raschiare/scremare dalla superficie del nastro oleofilo 2 gli idrocarburi ivi raccolti. Preferibilmente, ma non necessariamente, il raschiatore 3 è disposto in prossimità del rullo 1a che non viene immerso in acqua durante il funzionamento del dispositivo. Un condotto 6 connette il raschiatore 3 con un apposito serbatoio 9. Tale condotto 6 ha la funzione di convogliare gli idrocarburi 7, raccolti tramite il nastro oleofilo 2 dalla superficie dell’acqua, nel serbatoio 9 dove gli idrocarburi raschiati/scremati dalla superficie del nastro 2 possono essere recuperati.

In funzione il diseolatore 100 viene posizionato rispetto alla superficie dell’acqua lungo un piano sostanzialmente perpendicolare alla superficie dell’acqua, ottimizzabile con una leggera inclinazione verso il lato di ricezione dell’idrocarburo, e sul quale giacciono gli assi longitudinali di rotazione dei due rulli 1, 1a.

Il disoleatore 100 in questa configurazione viene parzialmente immerso nell’acqua, vedi Fig. 1. Il nastro 2, in materiale plastico oleofilo, è il mezzo di raccolta degli idrocarburi 7. Gli idrocarburi 7, che per cause non specificate sono stati versati nello specchio d’acqua che si vuole bonificare, si trovano a galleggiare sulla superficie dell’acqua a causa della differenza di peso specifico. La tecnica di disoleazione si basa essenzialmente su questo principio, ovvero sul minor peso specifico degli idrocarburi rispetto all’acqua, che ne consente la risalita in superficie. Il disoleatore 100 può essere fissato ad una struttura fissa oppure ad un mezzo nautico.

Nello schema della figura 1 il serbatoio 9 viene indicato come un elemento esterno alla struttura del dispositivo, mentre in una realizzazione preferita il serbatoio 9 è integrato nel disoleatore nello spazio interno fra i due rulli 1, 1a ed il nastro oleofilo 2.

Come sopra menzionato, uno dei due rulli 1, 1a o entrambi sono motrici e permettono al nastro 2, che è immerso parzialmente nell’acqua, di girare raccogliendo così gli idrocarburi presenti sulla superficie dell’acqua. Nella figura 1 il nastro oleofilo 2 gira in senso orario come rappresentato dalle frecce 4. Il nastro oleofilo 2, a causa delle sue proprietà, attira, come rappresentato dalle freccette discontinue orizzontali, il film di idrocarburi 7 formatosi sulla superficie dell’acqua facendolo aderire sulla sua superficie esterna e trascinandolo con sé sotto il livello dell’acqua. Come si può vedere dalla Fig. 1, una volta sott’acqua il film di idrocarburi 7 aderente al nastro oleofilo 2 riceve una spinta idrostatica, rappresentata dalle frecce 8, dal basso verso l’alto. In tal modo il film di idrocarburi aderisce ulteriormente al nastro oleofilo 2 che lo trasporta. Il film di idrocarburi 7, una volta raggiunto l’apice inferiore del nastro oleofilo 2 inizia la corsa di risalita, girando attorno al rullo 1 sommerso. Il nastro oleofilo 2 emergente dall’acqua trascina con sé il film di idrocarburi 7 che trattiene una certa quantità di acqua. Questa quantità di acqua, risalendo insieme agli idrocarburi raccolti lungo la superficie verticale del nastro oleofilo 2, sotto l’effetto della gravità, viene drenata via e in tal modo si realizza la separazione degli idrocarburi dal detta quantità di acqua. In Figura 1 l’acqua drenata via per gravità è indicata dalle goccioline 5. Dopo essere arrivato in cima al rullo 1a il nastro 2 gira cambiando direzione di marcia ed il film di idrocarbri 7, raccolto dalla superficie dell’acqua, torna sul lato iniziale del dispositivo dove viene scremato dal raschiatore 3 e, quindi, rimosso dal nastro oleofilo 2. Gli idrocarburi 7 scremati vengono convogliati mediante il condotto 6 e fatti versare nel serbatoio 9 dove possono essere recuperati. Una volta riempito di idrocarburi, il serbatoio 9 è pronto per essere svuotato e gli idrocarburi possono essere immagazzinati in apposite cisterne.

Nello schema di principio della figura 1, il serbatoio 9, per comodità di rappresentazione, ma anche perché tale versione rientra comunque nell’ambito dell’invenzione, è stato rappresentato come un’unità distinta rispetto alla struttura principale del disoleatore stesso.

Le Fig. 2, 3 e 4 rappresentano, invece, più in dettaglio il disoleatore nella variante con il serbatoio 9 che è parte integrante della struttura principale del disoleatore. Con riferimento alla Fig. 2, che rappresenta il disoleatore 100 in vista prospettica, il riferimento 1a rappresenta il rullo motrice e il riferimento 11 rappresenta il motore oleodinamico che fa girare il rullo motrice 1a.

Il serbatoio 9, avente ad esempio la forma di un parallelepipedo rettangolo, si trova nello spazio interno delimitato dal nastro oleofilo 2 e dai rulli 1 e 1a. Il serbatoio 9 comprende, ad esempio, due pareti laterali maggiori, parallele alla superficie piana del nastro oleofilo 2, e due pareti laterali minori perpendicolari alle due pareti laterali maggiori. Il serbatoio 9 comprende anche due coperchi 14 e 15, corrispondenti sostanzialmente alle superfici di base del parallelepipedo, la cui superficie è perpendicolare a tutte le suddette pareti laterali ed agli assi longitudinali dei rulli 1 e 1a.

Il serbatoio 9, in particolare tramite i due coperchi 14 e 15, funge anche da supporto e telaio per il disoleatore 100. I coperchi 14 e 15, inoltre, sporgono dal serbatoio 9 con la parte sporgente che funge da supporto per il rullo folle 1. Un tappo 13, posto sopra almeno uno dei coperchi, permette di accedere all’interno del serbatoio. I due coperchi 14 e 15 sono collegati tra loro da una griglia laterale di protezione 12 sotto la quale passa il nastro 2.

Il rullo motrice 1a è, invece, supportato da due staffe laterali di supporto 19 collegate tra loro, ad esempio mediante un seeger 18 o altro idoneo mezzo di collegamento. Le due staffe 19 sono disposte sullo stesso piano dei coperchi 14 e 15, rispettivamente. Le staffe 19 sono distanziate dai coperchi 14, 15 ma sono collegate a questi mediante dei tiranti 17 che hanno la funzione di regolare la distanza del rullo 1a dal serbatoio 9 e, quindi, dal rullo 1, ossia regolare la tensione del nastro oleofilo 2. Con il riferimento 6 viene infine indicato il condotto che collega il raschiatore 3 al serbatoio 9.

La fig. 3 rappresenta una sezione longitudinale del disoleatore secondo un piano perpendicolare all’asse di rotazione dei rulli 1, 1a. In questa figura è visibile il raschiatore 3 e il condotto 6 per il convogliamento dell’idrocarburo scremato nel serbatoio 9. Il serbatoio 9 funge anche da supporto per numerosi componenti che servono a far funzionare il disoleatore 100, componenti che sono rappresentati nelle fig.3 e 4.

La Fig. 4 rappresenta una vista laterale dell’interno del disoleatore 100. Partendo da sinistra, Fig.4, sono visibili il seeger 18, il rullo motrice 1a con il relativo motore 11, le staffe 19 ed i tiranti 17. Inoltre, montati sul serbatoio 9 sono visibili il gruppo motore 22 che aziona la pompa 23 per lo svuotamento automatico del serbatoio 9. Alla pompa 23 sono collegati il tubo di ingresso 20, che aspira gli idrocarburi che sono stati versati dentro il serbatoio 9, ed il tubo di mandata 21 per il versamento degli idrocarburi in una apposita cisterna o serbatoio galleggiante. Con il riferimento 16 è indicato un regolatore di flusso che modula il flusso in modo da mantenere l’emissione verso la cisterna o serbatoio galleggiante compresa tra un livello minimo ed un livello massimo a seconda della velocità di raccolta del dispositivo. Nella Fig. 4 si notano i coperchi 14 e 15 che fungono da telaio e supporto per il rullo folle 1 e le staffe 19 per il supporto del rullo motrice 1a, staffe 19 che sono collegate ai coperchi 14 e 15 dai tiranti 17. La pompa 23 è comandata da un sensore di livello del serbatoio 9, ad esempio un galleggiante, non mostrato in figura, che con il salire del livello degli idrocarburi provocherà lo svuotamento del serbatoio 9 in una apposita cisterna.

Il disoleatore 100 può essere sollevato mediante un apposita staffa di aggancio indicata in Fig.3 e 4 con il riferimento 24.

Il rullo motrice 1a, che fa ruotare il nastro oleofilo 2, e la pompa di svuotamento 23 sono comandati da una centralina oleodinamica azionata da un motore elettrico o diesel.

Il disoleatore secondo l’invenzione è caratterizzato dal fatto che tutti gli elementi necessari per il suo funzionamento e, in una variante preferita, anche il serbatoio per la raccolta degli idrocarburi sono integrati nella struttura del disoleatore stesso. Il sistema descritto è semplice, efficace, non inquinante e di facile attuazione.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (100) per la bonifica di acque contaminate da idrocarburi comprendente: - due rulli (1, 1a), definenti rispettivi assi longitudinali, tra loro paralleli e posti ad una distanza prestabilita l’uno dall’altro, - un nastro (2) di materiale oleofilo, idoneo a raccogliere idrocarburi (7) galleggianti su una superficie d’acqua, e definente un percorso chiuso che passa all’esterno di detti rulli (1, 1a), sviluppandosi in senso trasversale rispetto a detti assi longitudinali, detto nastro (2) essendo mantenuto in tensione da detti rulli (1, 1a), - un raschiatore (3) per rimuovere gli idrocarburi raccolti dal nastro (2), - un serbatoio (9) per recuperare gli idrocarburi rimossi da detto raschiatore (3), - un condotto (6), che mette in comunicazione il raschiatore (3) con detto serbatoio (9), per convogliare gli idrocarburi rimossi da detto raschiatore (3) verso detto serbatoio (9).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui almeno uno di detti rulli è un rullo motrice (1a), che può ruotare intorno al proprio asse longitudinale azionato da un primo motore (11).
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto serbatoio (9) è disposto all’interno dello spazio delimitato da detti rulli (1, 1a) e detto nastro (2).
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto serbatoio (9) è disposto all’esterno dello spazio delimitato da detti rulli (1) e detto nastro (2).
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui è prevista all’interno di detto spazio una pompa (23) per lo svuotamento del serbatoio (9); detta pompa (23) essendo preferibilmente comandata mediante un sensore di livello del serbatoio (9).
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, in cui la pompa (23) per lo svuotamento del serbatoio (9), un secondo motore (22) per l’azionamento di detta pompa (23), ed il primo motore (11) per l’azionamento del rullo motrice (1a) sono solidalmente fissati alla struttura del dispositivo stesso.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, in cui detto secondo motore (22) per l’azionamento di detta pompa (23) è disposto all’interno di detto spazio.
8. 8. Metodo per bonificare acqua contaminata da idrocarburi (7) galleggianti sulla superficie di detta acqua, mediante un dispositivo (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, il metodo comprendente le seguenti fasi: - immersione in acqua di una parte del dispositivo (100), comprendente un primo rullo (1) di detti due rulli (1, 1a), secondo una direzione sostanzialmente perpendicolare alla superficie dell’acqua, detta direzione perpendicolare giacente sul piano su cui giacciono gli assi longitudinali di detti rulli (1, 1a) ed essendo perpendicolare a detti assi longitudinali, - raccolta degli idrocarburi (7) mediante la superficie del nastro (2) che, trascinato dai rulli (1, 1a), entra in acqua attirando a sé gli idrocarburi (7), trascinandoli sotto il livello dell’acqua dove detti idrocarburi (7) aderiscono maggiormente alla superficie del nastro (2) per effetto di una spinta idrostatica (8), - risalita degli idrocarburi aderenti a detto nastro (2), dopo che il nastro ha girato attorno a detto primo rullo (1) immerso nell’acqua, - rimozione degli idrocarburi dalla superficie di detto nastro (2) mediante il raschiatore (3) e - convogliamento degli idrocarburi rimossi (10) nel serbatoio (9) mediante il condotto (6).