IT201800007543A1

IT201800007543A1 - WATER DISINFECTION SYSTEM WITH ULTRAVIOLET LAMPS

Info

Publication number: IT201800007543A1
Application number: IT102018000007543A
Authority: IT
Inventors: Alfio Trovato
Original assignee: Montagna Srl
Priority date: 2018-07-26
Filing date: 2018-07-26
Publication date: 2020-01-26

Description

DESCRIZIONE PER BREVETTO PER INVENZIONE PATENT DESCRIPTION FOR INVENTION

Avente titolo: “Impianto di disinfezione delle acque con lampade a raggi ultravioletti” Entitled: "Water disinfection system with ultraviolet lamps"

CONTESTO DELL’INVENZIONE BACKGROUND OF THE INVENTION

Forma oggetto della presente invenzione un impianto di disinfezione delle acque che impiega lampade a raggi ultravioletti. The object of the present invention is a water disinfection system which uses ultraviolet ray lamps.

STATO DELL’ARTE STATE OF THE ART

Il trattamento di depurazione di grandi portate d’acqua si esegue normalmente in canali aperti ove l’acqua scorre a gravità con superficie libera. The purification treatment of large water flows is normally carried out in open channels where the water flows by gravity with a free surface.

La disinfezione può essere eseguita per mezzo di impianti che prevedono uno o più moduli di lampade UV ovvero a raggi ultravioletti, installati nel canale ove scorre l’acqua da depurare, a valle di altri sistemi per la depurazione delle acque. Disinfection can be performed by means of systems that provide one or more modules of UV lamps or ultraviolet rays, installed in the channel where the water to be purified flows, downstream of other water purification systems.

Ciascun modulo prevede un telaio in acciaio inossidabile che supporta una serie di lampade UV, ciascuna racchiusa in un tubo di quarzo che la protegge dal contatto con l’acqua; il telaio supporta anche componenti per la pulizia dei tubi di quarzo. Each module has a stainless steel frame that supports a series of UV lamps, each enclosed in a quartz tube that protects it from contact with water; the frame also supports cleaning components for quartz tubes.

L’acqua attraversa una cosiddetta “zona di reazione”, costituita dal volume circostante all’assieme di lampade UV, ove l’intensità della radiazione ultravioletta è tale da modificare permanentemente il DNA dei microorganismi trascinati nel flusso, con l’effetto di impedirne la replicazione. Il processo di disinfezione a radiazione ultravioletta viene comunemente detto di “inattivazione”. The water passes through a so-called "reaction zone", consisting of the volume surrounding the assembly of UV lamps, where the intensity of the ultraviolet radiation is such as to permanently modify the DNA of the microorganisms dragged into the flow, with the effect of preventing their replication. The ultraviolet radiation disinfection process is commonly referred to as "inactivation".

Si possono distinguere tre tipologie di impianti di disinfezione mediante raggi ultravioletti in canale aperto: Three types of disinfection systems using ultraviolet rays in an open channel can be distinguished:

- impianti con lampade UV disposte in orizzontale; - systems with UV lamps arranged horizontally;

- impianti con lampade UV disposte in verticale; - systems with UV lamps arranged vertically;

- impianti con lampade UV disposte in obliquo. - systems with UV lamps arranged at an angle.

Gli impianti con lampade UV disposte orizzontalmente con asse parallelo al flusso idrico sono stati tra i più comunemente utilizzati. Tali impianti si adattano bene a diverse situazioni di portata ed ingombro; infatti i moduli possono essere disposti in serie e/o in parallelo rendendo possibile installare tali impianti nelle più svariate situazioni. Systems with UV lamps arranged horizontally with an axis parallel to the water flow were among the most commonly used. These systems are well suited to different situations of capacity and size; in fact the modules can be arranged in series and / or in parallel making it possible to install such systems in the most varied situations.

Gli impianti con lampade UV disposte verticalmente con asse ortogonale al flusso idrico non hanno avuto una grande diffusione, sebbene presentino vantaggi nell’installazione in canali di una certa profondità. Ad esempio tali impianti trovano impiego in canali ove per anni è stata effettuata la disinfezione dell’acqua per mezzo di prodotto chimico, tipicamente ipoclorito di sodio o di calcio, e che hanno dimensioni relativamente grandi. L’altro grande vantaggio della configurazione in verticale è la semplicità di accesso alle lampade negli interventi di manutenzione: non è necessario estrarre il modulo dal canale per eseguire la sostituzione delle lampade UV, a differenza di quanto avviene con la configurazione di impianto orizzontale. Plants with UV lamps arranged vertically with an axis orthogonal to the water flow have not had a great diffusion, although they have advantages in installation in channels of a certain depth. For example, these systems are used in channels where water disinfection has been carried out for years by means of a chemical product, typically sodium or calcium hypochlorite, and which have relatively large dimensions. The other great advantage of the vertical configuration is the ease of access to the lamps during maintenance: it is not necessary to extract the module from the channel to replace the UV lamps, unlike what happens with the horizontal system configuration.

Gli impianti UV con lampade disposte obliquamente con asse inclinato rispetto al flusso idrico sono state introdotte recentemente. Tali impianti presentano il vantaggio di una facilità di sostituzione delle lampade UV senza estrarre il modulo dal canale e presentano un lieve vantaggio idrodinamico ovvero vi è una distribuzione più omogenea della velocità dell’acqua nel volume irraggiato dalle lampade UV. UV systems with lamps arranged obliquely with an inclined axis with respect to the water flow have been recently introduced. These systems have the advantage of easily replacing the UV lamps without extracting the module from the channel and have a slight hydrodynamic advantage, i.e. there is a more homogeneous distribution of the speed of the water in the volume irradiated by the UV lamps.

SCOPO DELL’INVENZIONE PURPOSE OF THE INVENTION

Scopo della presente invenzione è di proporre un impianto di disinfezione delle acque con lampade UV che sia ancora più adattabile alle varie situazioni dimensionali ed idrauliche rispetto agli impianti di disinfezione noti sopra descritti. The object of the present invention is to propose a water disinfection system with UV lamps which is even more adaptable to the various dimensional and hydraulic situations than the known disinfection systems described above.

BREVE DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Tale scopo viene raggiunto tramite un impianto di disinfezione delle acque con lampade UV in accordo con la rivendicazione 1. This object is achieved by means of a water disinfection system with UV lamps in accordance with claim 1.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Per meglio comprendere l’invenzione viene di seguito riportata una descrizione di una sua realizzazione esemplificativa non limitativa, illustrata nei disegni allegati in cui: To better understand the invention, a description of a non-limiting exemplary embodiment is given below, illustrated in the attached drawings in which:

la fig.1 è una vista laterale di un impianto di disinfezione delle acque a raggi ultravioletti secondo l’invenzione; Fig. 1 is a side view of an ultraviolet water disinfection system according to the invention;

la fig.2 è una vista in pianta dall’alto dell’impianto di fig.1; fig.2 is a top plan view of the plant in fig.1;

la fig.3 è una vista prospettica del componente principale dell’impianto di fig.1; fig.3 is a perspective view of the main component of the system of fig.1;

la fig.4 è una sezione in pianta dall’alto del componente di fig.3; fig. 4 is a top plan section of the component of fig. 3;

la fig.5 è una vista prospettica di un particolare del componente di fig.3; fig.5 is a perspective view of a detail of the component of fig.3;

la fig.6 è una vista laterale del particolare di fig.5; fig.6 is a side view of the detail of fig.5;

le figg.7,8 mostrano una variante dell’impianto di fig.1 in due posizioni operative diverse. DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE figs 7,8 show a variant of the system of fig. 1 in two different operating positions. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

L’impianto illustrato in fig.1 prevede un componente principale munito di lampade UV, indicato genericamente con 10, montato all’interno di un canale C di un depuratore, nel quale scorre acqua da sottoporre a disinfezione. La direzione di scorrimento dell’acqua nel canale C è indicata dalla freccia A. The system illustrated in fig. 1 provides a main component equipped with UV lamps, generically indicated with 10, mounted inside a channel C of a purifier, in which water flows to be disinfected. The direction of water flow in channel C is indicated by arrow A.

Il componente principale 10 è illustrato in dettaglio nelle figg.3-6 ed è in sostanza una gabbia articolata nella quale sono montate lampade UV. The main component 10 is illustrated in detail in Figures 3-6 and is essentially an articulated cage in which UV lamps are mounted.

In particolare la gabbia articolata 10 prevede una base 11 inferiore ed una base superiore formata da una cornice 12, collegate, su due lati contrapposti, da due rispettive serie di profilati di guida 13 rettilinei, formanti coppie di profilati contrapposti. In particular, the articulated cage 10 provides a lower base 11 and an upper base formed by a frame 12, connected, on two opposite sides, by two respective series of rectilinear guide profiles 13, forming pairs of opposite profiles.

Ciascun profilato di guida 13 ha una forma sostanzialmente ad U ed è incernierato alle estremità rispettivamente alla base 11 ed alla cornice 12. I punti di incernieramento sono indicati nelle figg.5,6 con H. Each guide section 13 has a substantially U-shape and is hinged at the ends respectively to the base 11 and to the frame 12. The hinging points are indicated in Figs. 5,6 with H.

La base 11, la cornice 12, ed i profilati di guida 13 formano così un parallelepipedo articolato a spigoli snodati, in cui la base 11 e la cornice 12 si possono spostare parallelamente una rispetto all’altra ed in questo movimento, mostrato dalle frecce di fig.6, i profilati di guida 13 si angolano in misura maggiore o minore rispetto alla base 11 ed alla cornice 12. The base 11, the frame 12, and the guide profiles 13 thus form an articulated parallelepiped with articulated edges, in which the base 11 and the frame 12 can be moved parallel to each other and in this movement, shown by the arrows of Fig. 6, the guide profiles 13 are angled to a greater or lesser extent with respect to the base 11 and the frame 12.

Ciascuna coppia di profilati 13 contrapposti è atta a ricevere un telaio 14 porta lampade UV di tipo noto, che forma un modulo di lampade UV. Sul telaio 14 è montata una serie di lampade UV disposte su un piano, ciascuna delle quali è individualmente amovibile dal telaio 14 ed è racchiusa in un tubo di quarzo che la protegge dal contatto con l’acqua; nelle figg.3,4 è illustrata una lampada senza tubo di quarzo, indicata con 15, mentre i tubi di quarzo sono indicati con 16. Il telaio 14 supporta anche componenti per la pulizia dei tubi di quarzo 16. Each pair of opposite profiles 13 is adapted to receive a UV lamp holder frame 14 of a known type, which forms a UV lamp module. A series of UV lamps arranged on a plane is mounted on the frame 14, each of which is individually removable from the frame 14 and is enclosed in a quartz tube that protects it from contact with water; in figs. 3,4 a lamp without quartz tube is shown, indicated with 15, while the quartz tubes are indicated with 16. The frame 14 also supports components for cleaning the quartz tubes 16.

Ciascun telaio 14 viene inserito a scorrimento nella rispettiva coppia di profilati di guida 13 così formare la gabbia 10 con le lampade 15. Each frame 14 is slidably inserted into the respective pair of guide profiles 13 so as to form the cage 10 with the lamps 15.

La gabbia 10 viene poi montata in posizione opportuna nel canale C, come illustrato nelle figg.1,2, fissando la base 11 al fondo del canale C tramite opportuno imbullonamento. Alla cornice 12 della gabbia 10 viene incernierata frontalmente, in posizione centrale, un’estremità di un’asta 17; l’altra estremità dell’asta 17 è collegata ad un meccanismo 18 di azionamento a pignone e cremagliera comandato da una manovella 19, montato su un punto fisso in corrispondenza del canale C. The cage 10 is then mounted in a suitable position in the channel C, as illustrated in Figs. 1,2, fixing the base 11 to the bottom of the channel C by means of suitable bolting. One end of a rod 17 is hinged frontally, in a central position, to the frame 12 of the cage 10; the other end of the rod 17 is connected to a rack and pinion drive mechanism 18 controlled by a crank 19, mounted on a fixed point at the channel C.

La rotazione della manovella 19 comporta, attraverso il meccanismo 18, lo spostamento lineare dell’asta 17 che quindi muove la cornice 12 parallelamente rispetto alla base 11 variando così l’inclinazione dei profilati di guida 13 e quindi delle lampade 15 rispetto ad un asse Y ortogonale al flusso idrico. The rotation of the crank 19 involves, through the mechanism 18, the linear displacement of the rod 17 which then moves the frame 12 parallel to the base 11 thus varying the inclination of the guide profiles 13 and therefore of the lamps 15 with respect to an axis Y orthogonal to the water flow.

In alternativa al suddetto azionamento manuale per variare l’inclinazione dei profilati di guida 13 e quindi delle lampade 15, si può impiegare un azionamento elettrico, come illustrato nelle figg.7,8. As an alternative to the aforementioned manual operation to vary the inclination of the guide profiles 13 and therefore of the lamps 15, an electric drive can be used, as illustrated in Figs. 7,8.

In questo caso, al posto della manovella 19, viene impiegato un motore elettrico 20 che, attraverso il meccanismo 18, determina lo spostamento lineare dell’asta 17 e quindi la variazione angolare dei profilati di guida 13 come mostrato in sequenza nelle figg.7,8. In this case, instead of the crank 19, an electric motor 20 is used which, through the mechanism 18, determines the linear displacement of the rod 17 and therefore the angular variation of the guide profiles 13 as shown in sequence in Figs. 7, 8.

Il motore elettrico 20 può essere collegato ad un’unità di controllo 21 a sua volta collegata ad un sensore 22 che rileva il livello del pelo libero dell’acqua che scorre nel canale C. Tale sensore può essere ad esempio ad ultrasuoni. The electric motor 20 can be connected to a control unit 21 in turn connected to a sensor 22 which detects the level of the free surface of the water flowing in the channel C. This sensor can be for example ultrasonic.

In questo modo, se vi è una variazione del pelo libero dell’acqua, il sensore 22 lo comunica all’unità di controllo 21 che provvede ad attivare il motore elettrico per variare corrispondentemente l’inclinazione delle lampade 15. In this way, if there is a variation in the free surface of the water, the sensor 22 communicates it to the control unit 21 which activates the electric motor to correspondingly vary the inclination of the lamps 15.

L’impianto descritto ed illustrato presenta diversi vantaggi. The system described and illustrated has several advantages.

Anzitutto, grazie alla possibilità di variare l’inclinazione delle lampade 15, è possibile adattare l’impianto alle esigenze idrauliche e geometriche di qualsiasi depuratore. In particolare si può adeguare l’impianto di depurazione al profilo idraulico del depuratore. Inoltre l’impianto può prevedere una o più gabbie 10 e questa modularità permette di adattarsi a canali di varie dimensioni. First of all, thanks to the possibility of varying the inclination of the lamps 15, it is possible to adapt the system to the hydraulic and geometric needs of any purifier. In particular, the purification system can be adapted to the hydraulic profile of the purifier. In addition, the plant can include one or more cages 10 and this modularity allows it to be adapted to channels of various sizes.

La variabilità dell’angolo di inclinazione delle lampade 15 permette inoltre di modificare con relativa facilità l’impianto per adeguarlo a modifiche messe in atto nel corso della vita del depuratore, ad esempio modifiche del regime idraulico legate a variazioni della portata di progetto. The variability of the angle of inclination of the lamps 15 also makes it possible to modify the system with relative ease to adapt it to changes implemented during the life of the purifier, for example changes in the hydraulic regime linked to variations in the design flow.

La variabilità dell’angolo di inclinazione delle lampade 15 permette infine di estrarle con facilità dal rispettivo telaio 14 portandole in una posizione idonea per l’estrazione. E’ inoltre possibile estrarre facilmente anche il telaio 14 portandolo in posizione verticale per sollevarlo con un apparecchio di sollevamento ordinario. The variability of the angle of inclination of the lamps 15 finally allows them to be easily extracted from the respective frame 14, bringing them to a suitable position for extraction. It is also possible to easily extract the frame 14 by bringing it to a vertical position to lift it with an ordinary lifting device.

La gabbia 10 può essere realizzata in modo facilmente smontabile e rimontabile per il trasporto. The cage 10 can be easily disassembled and reassembled for transport.

La gabbia 10 in cui sono montate le lampade UV ha una configurazione a struttura variabile molto semplice e quindi costruttivamente economica. The cage 10 in which the UV lamps are mounted has a very simple and therefore constructively economical configuration with a variable structure.

E’ chiaro che possono essere previste varianti e/o aggiunte a quanto sopra descritto ed illustrato nei disegni allegati. It is clear that variations and / or additions to what is described above and illustrated in the attached drawings may be envisaged.

In particolare la configurazione ed il numero dei componenti descritti ed illustrati può variare in funzione delle esigenze. Ad esempio, in caso di canale di dimensioni ridotte, si può prevedere un solo modulo di lampade UV da disporre opportunamente lungo il canale in cui fluisce l’acqua da sottoporre a disinfezione. In particular, the configuration and the number of components described and illustrated can vary according to requirements. For example, in the case of a small channel, only one module of UV lamps can be provided to be suitably placed along the channel in which the water to be disinfected flows.

La gabbia può essere sostituita da qualsiasi struttura di contenimento delle lampade UV in cui siano previsti dei mezzi di supporto delle lampade ad angolo di inclinazione variabile, per poter regolare la posizione angolare delle lampade in funzione delle esigenze. The cage can be replaced by any structure for containing the UV lamps in which means for supporting the lamps with variable angle of inclination are provided, in order to be able to adjust the angular position of the lamps according to requirements.

Il meccanismo a pignone e cremagliera può essere sostituito da un meccanismo a vite senza fine e cremagliera ed in generale da un qualsiasi meccanismo di trasformazione del moto da rotatorio a lineare. The rack and pinion mechanism can be replaced by a worm and rack mechanism and in general by any mechanism for transforming the motion from rotary to linear.

Claims

CLAIMS 1. Water disinfection system with ultraviolet ray lamps comprising at least one module (14-16) of ultraviolet ray lamps suitable for being installed in a channel (C) where the water to be disinfected flows, characterized by the fact of comprise a structure (10) comprising support means (13) with variable angle which support the module (14-16) of ultraviolet ray lamps, so as to adjust the angle of the lamps (15) with respect to a direction (Y) orthogonal to the water flow in the channel (C).

Disinfection plant according to claim 1, wherein the support means (13) removably supports the ultraviolet lamp module (14-16).

3. Disinfection system according to claim 1 or 2, in which the structure (10) is formed by an articulated parallelepiped with jointed edges, in which the module (14-16) is constrained to the sides of the parallelepid so that a relative displacement of the two bases of the parallelepiped parallel to each other involves a variation of the angle of the lamps (15) with respect to said orthogonal direction (Y).

Disinfection plant according to claim 3, wherein the sides of the parallelepiped are formed by opposing guides (13) into which the lamp module (14-16) is removably inserted.

5. Disinfection system according to claim 3 or 4, in which the lower base (11) of the parallelepiped is adapted to be fixed to the bottom of the channel (C) and the upper base of the parallelepiped is formed by a frame (12) through the which can be removed the module (14-16) of lamps.

6. Disinfection system according to any one of the preceding claims, comprising a plurality of modules (14-16) of lamps arranged in the structure (10) parallel to each other.

7. Disinfection system according to any of the preceding claims, in which drive means (17-19; 17,18,20) are provided to vary the angle of the support means (31).

Disinfection system according to claim 7, in which sensor means (22) are provided for the level of the free surface of the water flowing in the channel (C) and a control unit (21) connected to the actuation means (17 , 18,20) and to the sensor means (22) to vary the angle of the support means (13) as a function of the level of the free surface of the water.

9. Disinfection system according to claim 7 when dependent on claim 5, wherein the actuation means comprise a rod (17) connected to the frame (12) and operated, through a motion transformation mechanism (18), by a crank (19) to move the frame (12) parallel to the lower base (11).

10. Disinfection system according to claim 8 when dependent on claims 7 and 5, wherein the actuation means comprise a rod (17) connected to the frame (12) and operated, through a motion transformation mechanism (18), by an electric motor (20) connected to the control unit (21).

Disinfection system according to any one of the preceding claims, wherein the lamp module comprises a frame (14) on which a series of lamps (15) are mounted, each of which is protected by a quartz tube (16) and is individually removable from the frame (14).

12. Structure for a water disinfection system to be installed in a channel (C) where the water to be disinfected flows, including at least one module (14-16) of ultraviolet ray lamps and support means (13) to variable angle that support the module (14-16) of ultraviolet ray lamps, so as to adjust the angle of the lamps (15) with respect to a direction (Y) orthogonal to the water flow in the channel (C).