IT201600100786A1 - Dispositivo e metodo per la depurazione di acqua - Google Patents

Description

DISPOSITIVO E METODO PER LA DEPURAZIONE DI ACQUA.

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo di depurazione d’acqua ed un metodo per la depurazione d’acqua, particolarmente adatti a venire impiegati per la depurazione di acque inquinate.

Com’è noto, le acque inquinate vengono talvolta convogliate nei fiumi, con gravi conseguenze ambientali per i territori circostanti.

Per evitare il suddetto inconveniente è noto predisporre impianti di depurazione per il trattamento delle suddette acque inquinate prima del loro convogliamento nei fiumi.

I suddetti impianti di depurazione presentano tuttavia gli inconvenienti di essere costosi e di dover essere realizzati in zone relativamente lontane dai centri abitati. Sorge quindi la necessità di predisporre tubazioni relativamente lunghe per il convogliamento dell’acqua verso, e da, l’impianto di depurazione, le quali presentano un costo elevato, anche a causa della necessità del loro interramento.

I crescenti requisiti in materia ambientale rendono i suddetti inconvenienti via via più gravosi.

La presente invenzione si prefigge di superare i suddetti inconvenienti.

In particolare, è scopo dell’invenzione realizzare un dispositivo di depurazione d’acqua meno costoso rispetto agli impianti di depurazione noti sopra descritti.

È altresì scopo dell’invenzione realizzare un dispositivo di depurazione d’acqua che possa venire impiegato in corrispondenza del punto di emissione dell’acqua inquinata.

È anche scopo dell’invenzione che il dispositivo di depurazione possa venire impiegato per ridurre il contenuto di glicole dell’acqua.

È inoltre scopo dell’invenzione che l’elemento attivo del dispositivo di depurazione, cioè l’elemento specificamente preposto alla depurazione, sia sostituibile rapidamente una volta che la capacità depurante si sia ridotta eccessivamente.

È non ultimo scopo dell’invenzione che il suddetto elemento attivo esausto sia rigenerabile.

I suddetti scopi vengono raggiunti da un dispositivo di depurazione d’acqua realizzato in accordo con la rivendicazione 1.

I suddetti scopi vengono altresì raggiunti da un metodo per la depurazione d’acqua realizzato in accordo con la rivendicazione 15. Vantaggiosamente, la possibilità di impiegare il dispositivo dell’invenzione in loco evita di dover convogliare verso un unico impianto di depurazione le acque prodotte da diverse sorgenti, magari collocate lontano dall’impianto di depurazione, evitando così la posa di costose tubazioni.

Ancora vantaggiosamente, la possibilità offerta dal dispositivo dell’invenzione di sostituire rapidamente l’elemento attivo esausto limita i costi connessi a tale operazione.

Inoltre, vantaggiosamente, la possibilità di rigenerare l’elemento attivo esausto consente di limitare i costi complessivi del dispositivo, in quanto evita di dover predisporre elementi filtranti nuovi in sostituzione di quello esausto.

I suddetti scopi e vantaggi, insieme ad altri che verranno menzionati in seguito, saranno evidenziati durante la seguente descrizione di una preferita forma esecutiva dell’invenzione, che viene data a titolo indicativo e non limitativo con riferimento alle tavole di disegno allegate, dove:

- la fig. 1 rappresenta il dispositivo di depurazione dell’invenzione, in vista sezionata secondo l’asse longitudinale;

- le figg. 2 e 3 rappresentano due diversi dettagli ingranditi della fig.

Secondo un primo aspetto, l’invenzione riguarda un dispositivo di depurazione, indicato in fig. 1 complessivamente con 1, il quale comprende un corpo cavo 2 che definisce un condotto 3 per il convogliamento di acqua.

Il condotto 3 è sviluppato tra una prima bocca 4 ed una seconda bocca 5. Inoltre, il dispositivo di depurazione 1 comprende un materiale depurante 6 disposto in una prima zona 24 nel condotto 3, tra la prima bocca 4 e la seconda bocca 5.

Secondo l’invenzione, il materiale depurante 6 è grafene.

Com’è noto, il grafene è un materiale costituito da un singolo strato di atomi di carbonio ordinati secondo la struttura della grafite. Il depositante la presente invenzione ha scoperto che il suddetto materiale può venire impiegato per realizzare un filtro per acqua.

In particolare, si è visto che il grafene è in grado di trattenere il glicole in sospensione nell’acqua, raggiungendo così uno degli scopi dell’invenzione.

Il grafene è trattenuto nella prima zona 24 da elementi di trattenimento 26, in modo che esso possa venire lambito dall’acqua senza però che quest’ultima possa trasportarlo con sé.

Si comprende che il dispositivo di depurazione 1 può venire collegato ad un condotto che convoglia acqua contaminata subito a valle del punto di produzione e, pertanto, raggiunge uno degli scopi dell’invenzione.

Inoltre, l’estrema semplicità del dispositivo di depurazione 1, combinata al fatto di poter evitare una conduttura che porti l’acqua contaminata dal punto di produzione ad un impianto di depurazione, permette di raggiungere l’ulteriore scopo di limitare il costo del dispositivo di depurazione stesso.

Preferibilmente, il grafene assume la forma di una pluralità di elementi laminari indipendenti che riempiono la prima zona 24.

Gli elementi di trattenimento 26 comprendono due pareti permeabili all’acqua 21, 22 che impediscono il passaggio dei suddetti elementi laminari e che delimitano la prima zona 24 su corrispondenti lati contrapposti rivolti, rispettivamente, verso la prima bocca 4 e verso la seconda bocca 5. Preferibilmente, le suddette pareti permeabili all’acqua 21, 22 comprendono rispettive griglie.

Ancora preferibilmente, il rapporto tra la massa dei suddetti elementi laminari ed il volume della prima zona 24 è compreso tra 15 e 50 mg/cm3. Da prove di laboratorio condotte dal depositante la presente invenzione, si è visto che il suddetto rapporto consente di ottenere una depurazione ottimale.

Secondo una variante esecutiva dell’invenzione non rappresentata nei disegni, gli elementi di trattenimento 26 comprendono una pellicola di supporto disposta nella prima zona 24 ed a cui è associato il grafene. Vantaggiosamente, la pellicola di supporto trattiene il grafene in una posizione predefinita, impedendogli qualsiasi movimento.

Preferibilmente, la pellicola di supporto è avvolta a spirale o ripiegata su se stessa in modo da aumentare la superficie di grafene lambita dall’acqua e, quindi, il potere filtrante del dispositivo 1.

Preferibilmente, il corpo cavo 2 comprende una camicia tubolare interna 7 collegata stabilmente a una camicia tubolare esterna 8 che circonda la prima e che, preferibilmente ma non necessariamente, è coassiale ad essa. Pertanto, tra le due camicie 7 e 8 viene definita una prima intercapedine 9 che si estende secondo una direzione longitudinale X tra due estremità contrapposte 9a, 9b. La prima intercapedine 9 appartiene al condotto 3 e comprende la suddetta prima zona 24 nella quale è disposto il materiale depurante 6.

Preferibilmente, il collegamento tra la camicia interna 7 e quella esterna 8 viene ottenuta per mezzo di piastre di estremità 12 reciprocamente contrapposte rispetto alla prima intercapedine 9 e che collegano ciascuna estremità 7a, 7b della camicia interna 7 ad una corrispondente estremità della camicia esterna 8.

Preferibilmente, le piastre di estremità 12 vengono collegate alle camicie tubolari interna ed esterna 7 e 8 a tenuta, ad esempio mediante guarnizioni o in altro modo.

È evidente che, in varianti esecutive dell’invenzione non rappresentate nei disegni, il corpo cavo 2 può presentare una configurazione diversa da quella sopra descritta, purché atta a definire una zona in cui confinare il grafene.

Il corpo cavo 2 comprende altresì uno o, più preferibilmente, una pluralità, di primi fori 10 che mettono in comunicazione la prima intercapedine 9 con l’esterno della camicia tubolare esterna 8. Preferibilmente, i suddetti primi fori 10 sono distribuiti radialmente, in modo più o meno uniforme, attorno alla camicia tubolare esterna 8 così da facilitare il passaggio dell’acqua. Evidentemente, il numero di primi fori 10 può essere qualsivoglia e varianti esecutive dell’invenzione possono anche prevedere un unico primo foro 10.

Il volume interno della camicia tubolare interna 7 comunica con la prima intercapedine 9 tramite una pluralità di secondi fori 11. Per la disposizione ed il numero dei secondi fori 11 vale quanto appena detto per i primi fori 10.

Preferibilmente, i primi fori 10 sono fori passanti appartenenti alla camicia tubolare esterna 8. Ancora preferibilmente, i secondi fori 11 sono fori passanti appartenenti alla camicia tubolare interna 7.

Sempre preferibilmente, i primi fori 10 sono disposti più vicini ad una prima estremità 9a della prima intercapedine 9 che all’estremità contrapposta 9b, e viceversa per i secondi fori 11. Evidentemente, tanto più i primi fori 10 sono vicini alla prima estremità 9a ed i secondi fori 11 sono vicini alla seconda estremità 9b, tanto maggiore è la porzione di lunghezza della prima intercapedine 9 disponibile per effettuare la depurazione e, quindi, tanto maggiore è l’efficacia di quest’ultima.

Preferibilmente e come si osserva in fig. 2, la camicia tubolare interna 7 presenta una prima estremità aperta 7a che definisce la prima bocca 4, mentre la seconda bocca 5 corrisponde ai primi fori 10. Inoltre, è presente un corpo di supporto 13 che definisce un primo canale 14 per l’acqua, il corpo di supporto 13 essendo associabile alla camicia tubolare interna 7 in modo che il primo canale 14 sia in comunicazione con la suddetta prima estremità aperta 7a.

Preferibilmente, il corpo di supporto 13 viene associato alla camicia tubolare interna 7 mediante un elemento a tenuta, ad esempio una guarnizione, non rappresentata nei disegni ma di per sé nota, atta ad evitare la miscelazione dell’acqua da filtrare con l’acqua filtrata. Il suddetto elemento a tenuta può essere incorporato in una corrispondente delle suddette piastre di estremità 12.

Preferibilmente, il corpo di supporto 13 comprende anche un secondo canale 15 per l’acqua provvisto di un’estremità 15a. Quando il corpo di supporto 13 viene associato alla prima estremità aperta 7a, la suddetta estremità 15a del secondo canale 15 è disposta all’esterno della camicia tubolare esterna 8 in modo da comunicare con i primi fori 10.

Preferibilmente, è altresì presente un recipiente 16 provvisto di un’apertura 16a per l’inserimento del corpo cavo 2. L’apertura 16a è accoppiabile a tenuta con il corpo di supporto 13, ad esempio per mezzo di una guarnizione 23, in modo da impedire l’uscita di acqua dal recipiente 16 stesso.

In particolare, il recipiente 16 è configurato in modo che, quando esso viene associato al corpo di supporto 13 e quest’ultimo viene associato alla camicia tubolare interna 7, il recipiente 16 e la camicia tubolare esterna 8 delimitano una seconda intercapedine 17 che collega i primi fori 10 al secondo canale 15.

Nella configurazione sopra descritta, i suddetti canali 14 e 15 consentono rispettivamente di introdurre l’acqua da filtrare nel corpo cavo 2 e di estrarre l’acqua filtrata dallo stesso, o viceversa.

Vantaggiosamente, il fatto che i canali 14 e 15 siano entrambi ricavati nel corpo di supporto 13 e che quest’ultimo sia associato al recipiente 16 consente di sostituire facilmente l’elemento attivo.

Infatti, è sufficiente rimuovere il recipiente 16 dal corpo di supporto 13 e separare il corpo cavo 2 dal corpo di supporto 13 per sostituirlo con uno nuovo o rigenerato, raggiungendo così uno degli scopi dell’invenzione.

A tal fine, il recipiente 16 è amovibilmente associato al corpo di supporto 13 tramite un elemento di accoppiamento 18 che, preferibilmente ma non necessariamente, comprende filettature appartenenti al recipiente 16 e all’elemento di accoppiamento 18, reciprocamente coniugabili, le quali consentono la rimozione del recipiente 16 svitandolo dal corpo di supporto 13.

Per quanto concerne la seconda estremità 7b della camicia tubolare interna 7 contrapposta alla suddetta prima estremità aperta 7a, preferibilmente e come si osserva in fig. 3 essa è chiusa da un tappo rimovibile 19.

Preferibilmente, il tappo rimovibile 19 è collegato stabilmente al corpo di supporto 13 mediante un elemento di collegamento 20 configurato in modo tale che il collegamento stabile del tappo rimovibile 19 al corpo di supporto 13 trattenga stabilmente la camicia tubolare interna 7 sul corpo di supporto 13 stesso. Questo, vantaggiosamente, permette un collegamento rapido del corpo cavo 2 al corpo di supporto 13.

Preferibilmente ma non necessariamente, l’elemento di collegamento 20 è un tirante filettato 27 disposto nella camicia tubolare interna 7, una cui estremità si avvita in una corrispondente madrevite appartenente al corpo di supporto 13 e la cui estremità contrapposta riceve un dado 28 che trattiene il suddetto tappo rimovibile 19. In tal modo, la rimozione del tappo 19 e del corpo cavo 2 avviene mediante semplice svitamento del suddetto dado 28.

In varianti esecutive dell’invenzione, l’elemento di collegamento 20 può essere un bullone con un’estremità provvista di una testa atta a trattenere il tappo rimovibile 19.

Nella variante esecutiva del dispositivo di depurazione 1 in cui il grafene assume la forma di elementi laminari indipendenti, una prima parete permeabile all’acqua 21 è preferibilmente disposta nella prima intercapedine 9 così da separare la prima zona 24 da una seconda zona 25 della prima intercapedine 9 adiacente i primi fori 10, in modo che la seconda zona 25 rimanga libera dal grafene. Pertanto, se il flusso d’acqua è diretto dai secondi fori 11 verso i primi fori 10, la suddetta seconda zona 25 permette vantaggiosamente di evitare un accumulo di grafene verso i primi fori 10, evitando l’ostruzione di questi ultimi. Evidentemente, se il flusso d’acqua è in direzione opposta rispetto a quanto appena descritto, lo stesso effetto è ottenibile disponendo la seconda zona 25 in modo che sia adiacente ai secondi fori 11.

Nella variante esecutiva del dispositivo di depurazione 1 in cui il grafene è associato ad una pellicola di supporto, quest’ultima è preferibilmente avvolta a spirale attorno alla camicia tubolare interna 7, in modo da poter sfruttare il volume della prima intercapedine 9 così da massimizzare la superficie di grafene lambita dall’acqua e, quindi, l’efficacia di depurazione.

Per quanto concerne il materiale del dispositivo di depurazione 1, esso è preferibilmente materiale plastico, ancor più preferibilmente atto a resistere ad una temperatura superiore a 100°C, in modo da consentire l’impiego di vapore acqueo per rigenerare il grafene.

Ancora preferibilmente, il corpo cavo 2 viene realizzato in modo da poter venire maneggiato come un blocco unico. Ciò vale in particolare per la camicia tubolare interna 7, la camicia tubolare esterna 8, le piastre di estremità 12, il materiale depurante 6 ed i relativi elementi di trattenimento 26, che vengono fissati tra loro. Questo consente di utilizzare il corpo cavo 2 come una cartuccia, facilitandone la sostituzione.

Quando i suddetti componenti sono in plastica, il fissaggio reciproco può venire realizzato ad esempio mediante termosaldatura.

Secondo un diverso aspetto, l’invenzione concerne un metodo di depurazione d’acqua il quale prevede di convogliare acqua contenente una sostanza contaminante attraverso un condotto 3 e di filtrarla nel condotto 3 stesso in modo da trattenere la sostanza contaminante.

Secondo l’invenzione, la suddetta operazione di filtrare l’acqua viene realizzata mediante grafene disposto nel condotto 3.

Preferibilmente ma non necessariamente, la sostanza contaminante comprende glicole, nei confronti del quale il grafene ha rivelato un’ottima efficacia di depurazione.

Preferibilmente ma non necessariamente, il grafene è disposto in un dispositivo di depurazione 1 del tipo descritto in precedenza.

Per rigenerare il grafene, preferibilmente si fa transitare attraverso il grafene stesso un fluido rigenerante atto ad rimuovere la sostanza contaminante.

Preferibilmente, il suddetto fluido rigenerante comprende vapore acqueo.

Secondo una prima forma esecutiva, la rigenerazione avviene in loco, previa temporanea interruzione del flusso d’acqua lungo il condotto 3 e contestuale passaggio del fluido rigenerante attraverso il grafene. Secondo una variante, la rigenerazione avviene in un impianto preposto e non in loco, previa rimozione del corpo cavo 2 e sua sostituzione con un corpo cavo nuovo o rigenerato.

Per quanto finora detto, si comprende che il dispositivo ed il metodo per filtrare l’acqua sopra descritti raggiungono tutti gli scopi dell’invenzione.

Infatti, l’invenzione consente di effettuare la depurazione dell’acqua direttamente in loco, rendendola meno costosa rispetto all’impiego di grossi impianti di depurazione dislocati rispetto ai punti di produzione. Inoltre, l’impiego del grafene permette di ridurre il contenuto di glicole dell’acqua.

Inoltre, l’uso, come elemento attivo, di un corpo cavo in blocco unico amovibilmente connesso al condotto di convogliamento dell’acqua consente, all’occorrenza, la rapida sostituzione dell’elemento attivo stesso con un elemento attivo nuovo o rigenerato, oltre a consentirne una facile rigenerazione.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo di depurazione (1) comprendente: - un corpo cavo (2) che definisce un condotto (3) per il convogliamento di acqua, detto condotto (3) essendo sviluppato tra una prima bocca (4) ed una seconda bocca (5); - un materiale depurante (6) disposto in una prima zona (24) di detto condotto (3) tra detta prima bocca (4) e detta seconda bocca (5); caratterizzato dal fatto che detto materiale depurante (6) è grafene, detto grafene essendo trattenuto all’interno di detta prima zona (24) mediante uno o più elementi di trattenimento (26).
2. 2) Dispositivo di depurazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti elementi di trattenimento (26) comprendono una pellicola di supporto disposta in detta prima zona (24) ed a cui è associato detto grafene.
3. 3) Dispositivo di depurazione (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto grafene è nella forma di una pluralità di elementi laminari indipendenti, detti elementi di trattenimento (26) essendo due pareti permeabili all’acqua (21, 22) atte ad impedire il passaggio di detti elementi laminari e delimitanti detta prima zona (24) su corrispondenti lati contrapposti rivolti, rispettivamente, verso detta prima bocca (4) e verso detta seconda bocca (5).
4. 4) Dispositivo di depurazione (1) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette due pareti permeabili all’acqua (21, 22) comprende una corrispondente griglia.
5. 5) Dispositivo di depurazione (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 o 4, caratterizzato dal fatto che il rapporto tra la massa di detti elementi laminari ed il volume di detta prima zona (24) è compreso tra 15 e 50 mg/cm3.
6. 6) Dispositivo di depurazione (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che detto corpo cavo (2) comprende: - una camicia tubolare interna (7); - una camicia tubolare esterna (8), collegata stabilmente a detta camicia tubolare interna (7) esternamente ad essa in modo che, tra detta camicia tubolare esterna (8) e detta camicia tubolare interna (7), venga definita una prima intercapedine (9) appartenente a detto condotto (3), detta prima intercapedine (9) estendentesi lungo una direzione longitudinale (X) tra due estremità contrapposte (9a, 9b) e comprendente detta prima zona (24); - uno o più primi fori (10) per mettere in comunicazione detta prima intercapedine (9) con l’esterno di detta camicia tubolare esterna (8); - uno o più secondi fori (11) per mettere in comunicazione il volume interno di detta camicia tubolare interna (7) con detta prima intercapedine (9); detto materiale depurante (6) essendo disposto in detta prima intercapedine (9).
7. 7) Dispositivo di depurazione (1) secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti primi fori (10) sono disposti più vicini ad una prima estremità (9a) di dette due estremità contrapposte (9a, 9b) che alla seconda estremità (9b) e che detti secondi fori (11) sono disposti più vicini a detta seconda estremità (9b) che a detta prima estremità (9a).
8. 8) Dispositivo di depurazione (1) secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta camicia tubolare interna (7) presenta almeno una prima estremità aperta (7a) corrispondente a detta prima bocca (4), detti primi fori (10) corrispondendo a detta seconda bocca (5), essendo presente un corpo di supporto (13) provvisto di un primo canale (14) per detta acqua, detto corpo di supporto (13) essendo associabile a tenuta a detta camicia tubolare interna (7) in modo che detto primo canale (14) sia in comunicazione con detta prima estremità aperta (7a).
9. 9) Dispositivo di depurazione (1) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto corpo di supporto (13) comprende un secondo canale (15) per detta acqua, provvisto di un’estremità (15a) che comunica con detti primi fori (10) quando detto corpo di supporto (13) viene associato a detta prima estremità aperta (7a).
10. 10) Dispositivo di depurazione (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 8 o 9, caratterizzato dal fatto di comprendere un recipiente (16) provvisto di un’apertura (16a) per l’inserimento di detto corpo cavo (2), detta apertura (16a) essendo accoppiabile a tenuta con detto corpo di supporto (13), detto recipiente (16) essendo configurato in modo che, quando detto corpo di supporto (13) viene associato a detta camicia tubolare interna (7) e detto recipiente (16) viene associato a detto corpo di supporto (13), detto recipiente (16) e detta camicia tubolare esterna (8) delimitano una seconda intercapedine (17) che mette in comunicazione detti primi fori (10) a detto secondo canale (15).
11. 11) Dispositivo di depurazione (1) secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento di accoppiamento (18) per associare amovibilmente detto recipiente (16) a detto corpo di supporto (13).
12. 12) Dispositivo di depurazione (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 11, caratterizzato dal fatto che la seconda estremità (7b) di detta camicia tubolare interna (7) contrapposta a detta prima estremità aperta (7a) è chiusa da un tappo rimovibile (19).
13. 13) Dispositivo di depurazione (1) secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento di collegamento (20) per collegare stabilmente detto tappo rimovibile (19) a detto corpo di supporto (13) in modo da ottenere il collegamento stabile di detta camicia tubolare interna (7) a detto corpo di supporto (13).
14. 14) Dispositivo di depurazione (1) secondo la rivendicazione 6 quando in combinazione con una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 5, caratterizzato dal fatto che una prima (21) di dette due pareti permeabili all’acqua (21, 22) è disposta in detta prima intercapedine (9) e separa detta prima zona (24) da una seconda zona (25) di detta prima intercapedine (9) adiacente detti primi fori (11) in modo da mantenere detta seconda zona (25) libera da detto grafene.
15. 15) Metodo di depurazione d’acqua comprendente le seguenti operazioni: - convogliare acqua contenente una sostanza contaminante attraverso un condotto (3); - depurare detta acqua in detto condotto (3) in modo da trattenere detta sostanza contaminante; caratterizzato dal fatto che detta operazione di depurare detta acqua viene realizzata mediante grafene disposto in detto condotto (3).