IT201900005298A1

IT201900005298A1 - WATER POTABILIZATION METHOD AND APPARATUS

Info

Publication number: IT201900005298A1
Application number: IT102019000005298A
Authority: IT
Inventors: Anes Sbuelz
Original assignee: Smart Aquae S R L
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2019-04-05
Publication date: 2020-10-05

Description

Descrizione di una domanda di brevetto per invenzione industriale Description of a patent application for an industrial invention

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad un metodo ed un apparato di potabilizzazione di acqua. The present invention refers to a water purification method and apparatus.

Sono note varie tipologie di impianti di potabilizzazione di acqua, ad esempio marina o acqua reflua, anche proveniente da carichi fognari, che deve essere privata di inquinanti, carica batterica, residui solidi e desalinizzata. Various types of water purification plants are known, for example sea water or waste water, also coming from sewage loads, which must be deprived of pollutants, bacterial load, solid residues and desalinated.

Una tipologia di impianto che si è mostrato particolarmente efficiente prevede un recipiente dell’acqua liquida da potabilizzare, una unità di condensazione ed un circuito di aria ad anello chiuso che trasporta aria umida dal recipiente all’unità di condensazione dove l’aria umida viene raffreddata per il recupero del condensato. A type of system that has proved to be particularly efficient includes a container for liquid water to be potable, a condensation unit and a closed-loop air circuit that transports moist air from the container to the condensation unit where the humid air is cooled. for the recovery of the condensate.

Il recipiente presenta una parte inferiore di contenimento della massa d’acqua liquida da potabilizzare e una parte superiore di raccolta dell’aria umida. The container has a lower part for containing the mass of liquid water to be potable and an upper part for collecting the humid air.

Il circuito di aria comprende in genere una ventola o una pompa che inietta aria deumidificata nella massa d’acqua da potabilizzare. Il flusso d’aria deumidificata iniettato sottrae energia termica alla massa d’acqua liquida formando aria umida che per spinta idrostatica risale separandosi dalla massa d’acqua da potabilizzare. Uno dei problemi che possono lamentare impianti di potabilizzazione di questo tipo consiste nel fatto che l’aria umida satura che si separa dalla massa d’acqua da potabilizzare può trasportare con sé quantitativi non trascurabili di acqua liquida in forma nebulizzata. The air circuit generally includes a fan or a pump that injects dehumidified air into the mass of water to be potable. The injected dehumidified air flow subtracts thermal energy from the mass of liquid water, forming humid air which by hydrostatic thrust rises separating itself from the mass of water to be potable. One of the problems that this type of purification plants can complain about is that the saturated humid air that separates from the mass of water to be potable can carry with it non-negligible quantities of liquid water in nebulized form.

Nella fase liquida nebulizzata possono essere contenuti sali e contaminanti vari che vengono convogliati nel condensato penalizzandone la qualità e comportano necessariamente l’esecuzione di cicli supplementari di potabilizzazione con inevitabile perdita di efficienza dell’impianto. In the nebulized liquid phase, various salts and contaminants may be contained which are conveyed into the condensate, penalizing its quality and necessarily involve the execution of additional purification cycles with inevitable loss of efficiency of the system.

Compito tecnico che si propone la presente invenzione è, pertanto, quello di realizzare un metodo ed un apparato per la potabilizzazione di acqua che consentano di eliminare gli inconvenienti tecnici lamentati della tecnica nota. The technical task proposed by the present invention is, therefore, to provide a method and an apparatus for the purification of water which allow to eliminate the technical drawbacks complained of in the known art.

Nell’ambito di questo compito tecnico uno scopo dell’invenzione è quello di realizzare un metodo ed un apparato per la potabilizzazione di acqua estremamente efficienti. As part of this technical task, an aim of the invention is to create an extremely efficient method and apparatus for the purification of water.

Il compito tecnico, nonché questi ed altri scopi, secondo la presente invenzione vengono raggiunti realizzando un metodo di potabilizzazione di una massa di acqua liquida con un apparato comprendente un recipiente ad asse verticale avente una parte inferiore di contenimento della massa d’acqua liquida da potabilizzare e una parte superiore di raccolta di aria satura di vapore acqueo che si separa dalla massa di acqua liquida da potabilizzare, un riscaldatore sommerso nella massa d’acqua liquida da potabilizzare, una unità di condensazione del vapore contenuto nell’aria satura e di separazione del condensato, un circuito di aria ad anello chiuso attraverso detto recipiente e detta unità di condensazione comprendente mezzi di circolazione forzata d’aria e un diffusore d’aria sommerso nella massa d’acqua liquida da potabilizzare, detto metodo di potabilizzazione essendo caratterizzato da una fase di recupero di una fase liquida nebulizzata trasportata dall’aria satura che si separa dalla massa d’acqua liquida da potabilizzare, in cui nella parte superiore del recipiente viene impresso un moto vorticoso ascensionale alla miscela multifase di aria satura e acqua liquida nebulizzata così da impiegare la forza centrifuga sviluppata da detto moto vorticoso per indirizzare la fase liquida della miscela verso la parete laterale della parte superiore del recipiente e recuperare per caduta gravitazionale nella massa d’acqua liquida da potabilizzare la fase liquida della miscela che si deposita sulla parete laterale della parte superiore del recipiente, e dal fatto che tramite detto riscaldatore viene fornita energia termica alla massa d’acqua liquida da potabilizzare in modo da mantenere un gradiente termico verticale con temperatura minima dell’acqua liquida da potabilizzare non inferiore a 40°C e temperatura massima dell’acqua liquida da potabilizzare non superiore a 65°C così da abbattere contemporaneamente la carica batterica e la formazione di calcare e imprimere un moto convettivo discendente alla massa d’acqua liquida da potabilizzare che si raffredda favorendo la decantazione di residui solidi sul fondo del recipiente. The technical task, as well as these and other purposes, according to the present invention are achieved by realizing a method of purifying a mass of liquid water with an apparatus comprising a container with a vertical axis having a lower part for containing the mass of liquid water to be purified. and an upper part for collecting air saturated with water vapor which separates from the mass of liquid water to be potable, a heater submerged in the mass of liquid water to be potable, a unit for condensing the vapor contained in the saturated air and for separating the condensate, a closed loop air circuit through said container and said condensing unit comprising means for forced air circulation and an air diffuser submerged in the mass of liquid water to be potable, said potabilization method being characterized by a phase recovery of a nebulized liquid phase carried by the saturated air which separates from the mass of liquid water to be potable, in which in the upper part of the container an ascending vortex motion is imparted to the multiphase mixture of saturated air and nebulized liquid water so as to use the centrifugal force developed by said vortex motion to direct the liquid phase of the mixture towards the lateral wall of the upper part of the container and recover by gravitational fall in the mass of liquid water to be potabilized the liquid phase of the mixture that is deposited on the lateral wall of the upper part of the container, and by the fact that through said heater thermal energy is supplied to the mass of liquid water to be potable in order to maintain a vertical thermal gradient with a minimum temperature of the liquid water to be potable not less than 40 ° C and a maximum temperature of liquid water to be potable not exceeding 65 ° C so as to simultaneously reduce the bacterial load and the formation of limestone and give a motion c onvective descending to the mass of liquid water to be potable which cools by favoring the decantation of solid residues at the bottom of the container.

In un modo di realizzazione preferito dell’invenzione il metodo di potabilizzazione prevede di imprimere un moto turbolento radiale alla massa d’acqua liquida da potabilizzare con un flusso radiale d’aria erogato da detto diffusore. In a preferred embodiment of the invention, the purification method provides for imparting a radial turbulent motion to the mass of liquid water to be purified with a radial flow of air delivered by said diffuser.

In un modo di realizzazione preferito dell’invenzione il metodo di potabilizzazione prevede di impiegare il calore latente di condensazione dell’aria satura che entra nell’unità di condensazione per riscaldare l’aria deumidificata che esce dall’unità di condensazione. In a preferred embodiment of the invention, the purification method involves using the latent heat of condensation of the saturated air entering the condensing unit to heat the dehumidified air coming out of the condensing unit.

In un modo di realizzazione preferito dell’invenzione il metodo di potabilizzazione prevede di reintegrare con un apporto di aria atmosferica esterna il flusso di aria deumidificata in ingresso nel recipiente. In a preferred embodiment of the invention, the purification method provides for reintegrating the flow of dehumidified air entering the container with a supply of external atmospheric air.

In un modo di realizzazione preferito dell’invenzione il metodo di potabilizzazione prevede di mantenere il gradiente termico verticale e la temperatura minima e massima della massa d’acqua liquida da potabilizzare mediante modulazione della potenza termica fornita dal riscaldatore e modulazione della portata d’aria fornita dai mezzi di circolazione forzata. In a preferred embodiment of the invention, the purification method provides for maintaining the vertical thermal gradient and the minimum and maximum temperature of the mass of liquid water to be purified by modulating the thermal power supplied by the heater and modulating the flow of air supplied. by means of forced circulation.

In particolare viene modulata la portata di un fluido di riscaldamento circolante nel riscaldatore per mantenere la temperatura massima e la portata d’aria fornita dai mezzi di circolazione forzata per mantenere la temperatura minima. In particular, the flow rate of a heating fluid circulating in the heater is modulated to maintain the maximum temperature and the flow of air supplied by the forced circulation means to maintain the minimum temperature.

In un modo di realizzazione preferito dell’invenzione il metodo di potabilizzazione prevede di riscaldare detto fluido di riscaldamento con l’impiego di una pompa di calore con cui viene assorbita energia termica da aria atmosferica esterna. In a preferred embodiment of the invention, the purification method provides for heating said heating fluid with the use of a heat pump with which thermal energy is absorbed from external atmospheric air.

In un modo di realizzazione preferito dell’invenzione detta aria atmosferica esterna prima di cedere energia termica assorbe energia termica dall’aria satura circolante nell’unità di condensazione. In a preferred embodiment of the invention said external atmospheric air before releasing thermal energy absorbs thermal energy from the saturated air circulating in the condensing unit.

In un modo di realizzazione preferito dell’invenzione il metodo di potabilizzazione detta aria atmosferica dopo aver ceduto energia termica assorbe energia termica dall’aria satura circolante nell’unità di condensazione. In a preferred embodiment of the invention, the purification method called atmospheric air after having transferred thermal energy absorbs thermal energy from the saturated air circulating in the condensation unit.

La presente invenzione rivela anche un apparato di potabilizzazione di una massa di acqua liquida comprendente un recipiente ad asse verticale avente una parte inferiore di contenimento della massa d’acqua liquida da potabilizzare e una parte superiore di raccolta di aria satura di vapore acqueo, un riscaldatore sommerso nella massa d’acqua liquida da potabilizzare, una unità di condensazione del vapore contenuto nell’aria satura e di separazione del condensato, un circuito di aria ad anello chiuso attraverso detto recipiente e detta unità di condensazione comprendente mezzi di circolazione forzata d’aria, almeno un primo tubo di connessione di una via di uscita laterale della parte superiore del recipiente ad una via di ingresso dell’unità di condensazione ed almeno un secondo tubo di connessione di una via di uscita dell’unità di condensazione ad una via di ingresso laterale della parte inferiore di detto recipiente, detta via di ingresso laterale essendo munita di diffusore radiale sommerso indetta massa d’acqua da potabilizzare, caratterizzato dal fatto che detto riscaldatore è configurato per fornire energia termica alla massa d’acqua liquida da potabilizzare in modo da instaurare dal basso verso l’alto un gradiente positivo di temperatura con temperatura minima non inferiore a 40°C e temperatura massima non superiore a 65°C così da abbattere contemporaneamente la carica batterica e la formazione di calcare e imprimere un moto convettivo discendente alla massa d’acqua liquida da potabilizzare che si raffredda favorendo la decantazione di residui solidi sul fondo del recipiente, e dal fatto che detta via di uscita laterale della parte superiore del recipiente è disposta in direzione tangenziale o circonferenziale rispetto a detto asse verticale di detto recipiente. Preferibilmente la massa d’acqua liquida è assoggettata ad un gradiente termico verticale con temperatura minima non inferiore a 50°C e temperatura massima non superiore a 60°C così che la l’energia termica necessaria al funzionamento dell’apparato può essere fornita da un impianto di riscaldamento domestico convenzionale ad esempio a gas, elettrico, ad energie rinnovabili (solare/fotovoltaico). The present invention also discloses an apparatus for purifying a mass of liquid water comprising a container with a vertical axis having a lower part for containing the mass of liquid water to be purified and an upper part for collecting air saturated with water vapor, a heater submerged in the mass of liquid water to be potable, a unit for condensing the vapor contained in the saturated air and for separating the condensate, a closed-loop air circuit through said vessel and said condensing unit comprising means of forced air circulation , at least one first pipe connecting a lateral outlet of the upper part of the vessel to an inlet of the condensing unit and at least one second pipe connecting an outlet of the condensing unit to one inlet side of the lower part of said container, said lateral inlet being equipped with a radial diffuser submerged a mass of water to be potable, characterized by the fact that said heater is configured to supply thermal energy to the mass of liquid water to be potable so as to establish a positive temperature gradient from the bottom upwards with a minimum temperature not lower than 40 ° C and maximum temperature not exceeding 65 ° C so as to simultaneously reduce the bacterial load and the formation of limestone and impart a descending convective motion to the mass of liquid water to be potable which cools, favoring the decantation of solid residues on the bottom of the container, and in that said lateral outlet path of the upper part of the container is arranged in a tangential or circumferential direction with respect to said vertical axis of said container. Preferably the mass of liquid water is subjected to a vertical thermal gradient with a minimum temperature not lower than 50 ° C and a maximum temperature not higher than 60 ° C so that the thermal energy necessary for the operation of the apparatus can be supplied by a conventional domestic heating system for example gas, electric, renewable energy (solar / photovoltaic).

In un modo di realizzazione preferito dell’invenzione detta via di uscita laterale è formata da una prolunga di detto primo tubo di connessione aggettante dalla parete laterale del recipiente. In a preferred embodiment of the invention, said side outlet is formed by an extension of said first connection tube projecting from the side wall of the container.

In un modo di realizzazione preferito dell’invenzione detto primo tubo di connessione è inclinato verso l’alto. In a preferred embodiment of the invention said first connection tube is inclined upwards.

In un modo di realizzazione preferito dell’invenzione l’apparato prevede una pompa di calore per il riscaldamento di detto fluido riscaldamento, detta pompa di calore presentando uno scambiatore termico per assorbire energia termica da un circuito di aria atmosferica esterna a sua volta in scambio termico con l’aria satura circolante nell’unità di condensazione. In a preferred embodiment of the invention, the apparatus provides a heat pump for heating said heating fluid, said heat pump having a heat exchanger to absorb thermal energy from an external atmospheric air circuit in turn in heat exchange with the saturated air circulating in the condensing unit.

In un modo di realizzazione preferito dell’invenzione l’apparato comprende almeno due sorgenti di energia termica per il riscaldamento del fluido di riscaldamento, ed un modulo di miscelazione eterodina configurato per mantenere la temperatura desiderata del fluido di riscaldamento in ingresso nel riscaldatore interno al recipiente al variare dell’energia termica fornita da dette almeno due sorgenti di energia termica. In a preferred embodiment of the invention, the apparatus comprises at least two sources of thermal energy for heating the heating fluid, and a heterodyne mixing module configured to maintain the desired temperature of the heating fluid entering the heater inside the vessel as the thermal energy supplied by said at least two sources of thermal energy varies.

Il metodo e l’apparato di potabilizzazione di acqua conformi all’invenzione presentano una serie di prerogative che ne ottimizzano l’efficienza. The method and the water purification apparatus conforming to the invention have a series of prerogatives that optimize their efficiency.

In primo luogo, grazie al recupero immediato nel recipiente, la massima parte se non addirittura tutta la fase liquida nebulizzata trasportata dall’aria satura non viene trasferita al condensato che viene raccolto nell’unità di condensazione. First of all, thanks to the immediate recovery in the container, most if not all of the nebulized liquid phase carried by the saturated air is not transferred to the condensate which is collected in the condensation unit.

Il condensato raccolto nell’unità di condensazione deriva dunque pressoché esclusivamente dalla condensazione del vapore acqueo presente nell’aria satura che non è di per sé in grado di trasportare quantità significative di sali e inquinanti. The condensate collected in the condensation unit therefore derives almost exclusively from the condensation of water vapor present in the saturated air which is not in itself capable of transporting significant quantities of salts and pollutants.

Il processo di potabilizzazione è poi coadiuvato dal mantenimento del gradiente termico verticale nella massa d’acqua da potabilizzare che, come detto, da un lato abbatte la carica batterica e la formazione di calcare e dall’altro imprime un moto convettivo discendente alla massa d’acqua da potabilizzare che si raffredda favorendo la decantazione di residui solidi sul fondo del recipiente. In pratica l’aria deumidificata assorbe calore inizialmente e principalmente all’altezza della zona di iniezione nella massa d’acqua liquida e successivamente durante tutto il moto di risalita per la spinta idrostatica. La massa d’acqua liquida posizionata all’altezza e al di sopra del diffusore si raffredda, avendo ceduto il calore latente di evaporazione all’aria che si umidifica, e innesca un moto convettivo verso il basso che vantaggiosamente non interessa tutto il recipiente in quanto esclude lo strato inferiore del recipiente dove i sedimenti già raccolti e quelli che continuano ad accumularsi non sono così riportati in sospensione. Ciò può essere ottenuto mantenendo sostanzialmente costante la temperatura dello strato di fondo più freddo della massa d’acqua liquida e assoggettare solo gli strati sovrastanti al gradiente termico verticale. A tale scopo il riscaldatore è immerso nel recipiente a una distanza calibrata dal fondo. The purification process is then assisted by the maintenance of the vertical thermal gradient in the mass of water to be purified which, as mentioned, on the one hand reduces the bacterial load and the formation of limestone and on the other gives a descending convective motion to the mass of water. water to be potable which cools favoring the decantation of solid residues on the bottom of the container. In practice, the dehumidified air absorbs heat initially and mainly at the height of the injection area in the liquid water mass and subsequently throughout the upward motion due to the hydrostatic thrust. The mass of liquid water positioned at the height and above the diffuser cools, having yielded the latent heat of evaporation to the humidifying air, and triggers a downward convective motion which advantageously does not affect the entire container as it excludes the lower layer of the container where the sediments already collected and those that continue to accumulate are not thus brought back into suspension. This can be achieved by maintaining substantially constant the temperature of the bottom layer colder than the mass of liquid water and subjecting only the overlying layers to the vertical thermal gradient. For this purpose, the heater is immersed in the vessel at a calibrated distance from the bottom.

Il moto vorticoso della miscela multifase, come detto vantaggiosamente è innescato dalla disposizione tangenziale o circonferenziale della via di uscita laterale. Per disposizione tangenziale si intende una direzione tangente ad un ipotetico cilindro avente per asse l’asse verticale del recipiente, sia essa ortogonale o inclinata rispetto all’asse verticale del recipiente. The vortex motion of the multiphase mixture, as said advantageously, is triggered by the tangential or circumferential arrangement of the lateral exit route. By tangential arrangement we mean a tangent direction to a hypothetical cylinder whose axis is the vertical axis of the container, be it orthogonal or inclined with respect to the vertical axis of the container.

L’efficienza del processo di potabilizzazione è ulteriormente migliorato con accorgimenti che riducono ancor di più la quantità di liquido nebulizzato trasportato dall’aria satura che riesce a raggiungere l’unità di condensazione, come la conformazione e la disposizione della via di uscita laterale e del primo tubo di connessione. The efficiency of the purification process is further improved with measures that further reduce the quantity of nebulized liquid transported by the saturated air that manages to reach the condensation unit, such as the conformation and arrangement of the lateral outlet and the first connection pipe.

In riferimento al primo tubo di connessione, grazie alla sua inclinazione verso l’alto, la parte della fase liquida della miscela che si deposita sulla sua parete viene recuperata per caduta gravitazionale nel recipiente sia nella fase attiva dei mezzi di circolazione forzata sia nella loro fase di inattività. With reference to the first connection pipe, thanks to its upward inclination, the part of the liquid phase of the mixture that is deposited on its wall is recovered by gravitational fall in the container both in the active phase of the forced circulation means and in their phase of inactivity.

Vantaggiosamente il moto turbolento radiale a cui il diffusore assoggetta la massa d’acqua da potabilizzare innescano sul riscaldatore delle vibrazioni che limitano la deposizione solidificata dei contenuti salini in soluzione nella massa d’acqua contribuendo a una maggiore efficienza del riscaldatore stesso e conseguentemente dell’intero processo di potabilizzazione. Advantageously, the radial turbulent motion to which the diffuser subjects the mass of water to be potable triggers vibrations on the heater that limit the solidified deposition of the saline contents in solution in the mass of water, contributing to a greater efficiency of the heater itself and consequently of the entire purification process.

Vantaggiosamente, lo sfruttamento del calore latente di condensazione per riscaldare l’aria deumidificata in ingresso nella massa d’acqua liquida da potabilizzare consente un apporto solo minimale di aria atmosferica esterna per il reintegro del flusso d’aria deumidificata così da ridurre al minimo l’introduzione di inquinanti nel flusso di aria e conseguentemente contribuire al miglioramento dell’efficienza del processo di potabilizzazione. Altre caratteristiche della presente invenzione sono definite, inoltre, nelle rivendicazioni successive. Advantageously, the exploitation of the latent heat of condensation to heat the dehumidified air entering the mass of liquid water to be potable allows only a minimal contribution of external atmospheric air for the reintegration of the dehumidified air flow so as to minimize the introduction of pollutants into the air flow and consequently contribute to improving the efficiency of the purification process. Other characteristics of the present invention are also defined in the subsequent claims.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita ma non esclusiva del metodo e apparato di potabilizzazione di acqua secondo il trovato, illustrati a titolo indicativo e non limitativo nei disegni allegati, in cui: Further features and advantages of the invention will become more evident from the description of a preferred but not exclusive embodiment of the water purification method and apparatus according to the invention, illustrated for indicative and non-limiting purposes in the attached drawings, in which:

la figura 1 mostra uno schema dell’apparato di potabilizzazione conforme all’invenzione, con il recipiente e l’unità di condensazione mostrati in sezione verticale; Figure 1 shows a diagram of the purification apparatus according to the invention, with the container and the condensing unit shown in vertical section;

la figura 1a mostra una vista schematica dall’alto del recipiente da cui si evidenza la disposizione della via di uscita laterale; Figure 1a shows a schematic top view of the container from which the arrangement of the lateral exit route is evident;

le figure 2a e 2b mostrano in dettaglio il diffusore; Figures 2a and 2b show the diffuser in detail;

la figura 3 mostra l’apparato munito di pompa di calore per il riscaldamento del fluido di riscaldamento. Figure 3 shows the apparatus equipped with a heat pump for heating the heating fluid.

Con riferimento alle figure citate, viene mostrato un apparato di potabilizzazione di acqua indicato complessivamente con il numero di riferimento 1. With reference to the aforementioned figures, a water purification apparatus is shown, indicated as a whole with the reference number 1.

L’apparato 1 comprende un recipiente 2 ad asse verticale L, ad esempio ma non necessariamente cilindrico, presentante una parete laterale 2a, un fondo 2b e un cappello di chiusura 2c. The apparatus 1 comprises a container 2 with a vertical axis L, for example but not necessarily cylindrical, having a side wall 2a, a bottom 2b and a closing cap 2c.

Il recipiente 2 presenta una parte inferiore 3 di contenimento della massa d’acqua liquida 4 da potabilizzare e una parte superiore 5 di raccolta di aria satura di vapore acqueo 6. The container 2 has a lower part 3 for containing the mass of liquid water 4 to be potable and an upper part 5 for collecting air saturated with water vapor 6.

Nella parte inferiore 3 del recipiente 2 è posizionato un riscaldatore 7 della massa d’acqua liquida da potabilizzare. A heater 7 for the mass of liquid water to be potable is positioned in the lower part 3 of the container 2.

L’apparato 1 comprende inoltre una unità 8 di condensazione del vapore contenuto nell’aria satura e di separazione del condensato, ed un circuito 9 di aria ad anello chiuso attraverso il recipiente 2 e l’unità di condensazione 8. The apparatus 1 also includes a unit 8 for condensing the vapor contained in the saturated air and for separating the condensate, and a closed loop air circuit 9 through the vessel 2 and the condensing unit 8.

Il circuito di aria comprende mezzi di circolazione forzata d’aria 10, ad esempio una ventola o una pompa, almeno un primo tubo 11 di connessione di una via di uscita laterale 12 della parte superiore 5 del recipiente 2 ad una via di ingresso 13 dell’unità di condensazione 8 ed almeno un secondo tubo 14 di connessione di una via di uscita 15 dell’unità di condensazione 8 ad una via di ingresso laterale 16 della parte inferiore 3 del recipiente 2. The air circuit comprises means for forced air circulation 10, for example a fan or a pump, at least a first pipe 11 connecting a lateral outlet 12 of the upper part 5 of the container 2 to an inlet 13 of the condensing unit 8 and at least a second pipe 14 for connecting an outlet 15 of the condensing unit 8 to a lateral inlet 16 of the lower part 3 of the container 2.

La via di ingresso laterale 16 della parte inferiore 3 del recipiente 2 è munita di un diffusore radiale 17 che verrà descritto in seguito. La via di uscita laterale 12 della parte superiore 5 del recipiente 2 è disposta vantaggiosamente in direzione tangenziale o circonferenziale rispetto all’asse verticale L del recipiente 2. The lateral inlet 16 of the lower part 3 of the container 2 is provided with a radial diffuser 17 which will be described below. The lateral exit way 12 of the upper part 5 of the container 2 is advantageously arranged in a tangential or circumferential direction with respect to the vertical axis L of the container 2.

La via di uscita laterale 12 della parte superiore 5 del recipiente 2 preferibilmente è formata da una prolunga del primo tubo di connessione 11 aggettante dalla parete laterale della parte superiore 5 del recipiente 2. The lateral outlet 12 of the upper part 5 of the container 2 is preferably formed by an extension of the first connection pipe 11 projecting from the side wall of the upper part 5 of the container 2.

Il primo tubo di connessione 11 è preferibilmente inclinato verso l’alto. The first connection tube 11 is preferably inclined upwards.

Il recipiente 2 comprende all’altezza del suo fondo un condotto 18 di ingresso laterale di acqua liquida da potabilizzare e un condotto 19 di uscita dell’acqua liquida verso uno scarico (non mostrato), ciascuno munito di una corrispondente valvola di apertura e chiusura. The container 2 comprises at the height of its bottom a duct 18 for the lateral inlet of liquid water to be potable and a duct 19 for the outlet of liquid water to a drain (not shown), each equipped with a corresponding opening and closing valve.

Il fondo del recipiente 2 è concavo per favorire la raccolta di sedimenti solidi e il condotto di uscita 19 è posizionato nel punto più basso per uno svuotamento completo. The bottom of the container 2 is concave to facilitate the collection of solid sediments and the outlet duct 19 is positioned at the lowest point for complete emptying.

All’interno della parte inferiore del recipiente 2 è posizionato come detto il riscaldatore 7. The heater 7 is positioned inside the lower part of the container 2 as mentioned.

Il riscaldatore 7 comprende preferibilmente un elemento di riscaldamento superiore 26 ed un elemento di riscaldamento inferiore 27 sotto forma preferibilmente di serpentine piane a spirale oriente trasversalmente all’asse L del recipiente 2 e collegate in cascata dove circola un fluido di riscaldamento, ad esempio acqua, tramite una pompa di circolazione 50. The heater 7 preferably comprises an upper heating element 26 and a lower heating element 27 preferably in the form of flat spiral coils orienting transversely to the axis L of the vessel 2 and connected in cascade where a heating fluid, for example water, circulates. via a circulation pump 50.

Ciascuna serpentina occupa almeno la maggior parte della sezione trasversale della parte inferiore 3 del recipiente 2. Each coil occupies at least most of the cross section of the lower part 3 of the vessel 2.

L’elemento di riscaldamento inferiore 27 è posizionato ad una distanza calibrata dal fondo del recipiente 2. The lower heating element 27 is positioned at a calibrated distance from the bottom of the container 2.

La parte inferiore 3 del recipiente 2 ha una via di ingresso laterale superiore 28 del riscaldatore 7 ed una via di uscita laterale inferiore 29 del riscaldatore 7. The lower part 3 of the vessel 2 has an upper lateral inlet 28 of the heater 7 and a lower lateral outlet 29 of the heater 7.

Il diffusore radiale 17 è posizionato al di sotto del pelo libero della massa d’acqua da potabilizzare, tra l’elemento di riscaldamento superiore 26 e l’elemento di riscaldamento inferiore 27. The radial diffuser 17 is positioned below the free surface of the mass of water to be potable, between the upper heating element 26 and the lower heating element 27.

Il diffusore radiale 17 comprende una piastra piana 35 orientata trasversalmente all’asse L del recipiente 2 e supportante una pluralità di canali 36 sottostanti. The radial diffuser 17 comprises a flat plate 35 oriented transversely to the L axis of the container 2 and supporting a plurality of underlying channels 36.

Il diffusore radiale 17 si estende almeno per la maggior parte della sezione trasversale della parte inferiore 3 del recipiente 2. The radial diffuser 17 extends at least for most of the cross section of the lower part 3 of the vessel 2.

I canali 36 dipartono da una stessa zona di origine 37 ubicata in corrispondenza del perimetro della piastra piana 35 e si prolungano a raggiera verso la zona interna della piastra piana 35. The channels 36 start from the same origin area 37 located in correspondence with the perimeter of the flat plate 35 and extend in a radial pattern towards the internal area of the flat plate 35.

La zona di origine 37 dei canali 36 è adiacente alla via di ingresso laterale 16 della parte inferiore 3 del recipiente 2. The origin area 37 of the channels 36 is adjacent to the lateral entry way 16 of the lower part 3 of the vessel 2.

I canali 36 sono aperti alle estremità e longitudinalmente lungo tutto il loro lato inferiore. The channels 36 are open at the ends and longitudinally along their entire lower side.

I canali 36 presentano una altezza decrescente procedendo dalla zona di origine 37 periferica verso la zona interna della piastra piana 35. The channels 36 have a decreasing height proceeding from the peripheral origin area 37 towards the internal area of the flat plate 35.

Nella zona compresa tra i canali 36 e nella zona interna dove sfociano i canali 36 la piastra piana 35 presenta fori passanti calibrati 38. In the area between the channels 36 and in the internal area where the channels 36 open, the flat plate 35 has calibrated through holes 38.

I canali 36 nella zona di origine 37 ricevono equamente il flusso d’aria deumidificata proveniente dalla via di ingresso laterale 16 della parte inferiore 3 del recipiente 2, e lo distribuiscono uniformemente su almeno la maggior parte della sezione trasversale della massa d’acqua da potabilizzare. The channels 36 in the origin area 37 equally receive the dehumidified air flow coming from the lateral inlet 16 of the lower part 3 of the container 2, and distribute it uniformly over at least most of the cross section of the mass of water to be potable. .

Una parte del flusso d’aria infatti progressivamente fuoriesce dal lato inferiore aperto dei canali 36 e sotto l’effetto della spinta idrostatica risale attraverso i fori calibrati 38 presenti nella zona interna della piastra 35 che separa lateralmente i canali 36, mentre un’altra parte del flusso di aria percorre interamente i canali 36 e sotto l’effetto della spinta idrostatica risale attraverso i fori calibrati 38 presenti nella zona interna della piastra 35 dove sfociano i canali 36. In fact, part of the air flow progressively escapes from the lower open side of the channels 36 and under the effect of the hydrostatic thrust rises through the calibrated holes 38 present in the internal area of the plate 35 which laterally separates the channels 36, while another part of the air flow runs entirely through the channels 36 and under the effect of the hydrostatic thrust it rises through the calibrated holes 38 present in the internal area of the plate 35 where the channels 36 open.

I fori calibrati 38 permettono la risalita dell’aria per effetto della spinta idrostatica sotto forma di piccole bolle d’aria satura che aumentano sensibilmente la superficie di scambio termico con la massa di acqua liquida da potabilizzare. The calibrated holes 38 allow the air to rise due to the hydrostatic thrust in the form of small saturated air bubbles that significantly increase the heat exchange surface with the mass of liquid water to be potable.

L’unità di condensazione 8 comprende una prima sotto unità 20 di raffreddamento e una seconda sotto unità 21 di scambio e recupero del calore. The condensing unit 8 comprises a first cooling sub-unit 20 and a second sub-unit 21 for heat exchange and recovery.

L’unità di condensazione 8 ha sul fondo una apertura 22 di scarico del condensato in una vasca 23 di raccolta del condensato. The condensation unit 8 has at the bottom an opening 22 for discharging the condensate into a condensate collection tank 23.

Le sotto unità 20, 21 sono formate da scambiatori di calore del tipo aria-aria. The sub-units 20, 21 are formed by heat exchangers of the air-air type.

In particolare l’aria satura proveniente dal recipiente 2 prima entra nella seconda sotto unità 21 dell’unità di condensazione 8 e cede il calore latente di condensazione all’aria deumidificata in uscita dall’unità di condensazione 8 riscaldandola, dopo aver riscaldato l’aria deumidificata in uscita dall’unità di condensazione 8 si raffredda ulteriormente nella prima sotto unità 20 dell’unità di condensazione 8 per effetto dello scambio termico con aria atmosferica esterna, infine a sua volta si riscalda nella seconda sotto unità 21 dell’unità di condensazione 8 assorbendo il calore latente di condensazione dall’aria satura entrante nell’unità di condensazione 8. In particular, the saturated air coming from the vessel 2 first enters the second subunit 21 of the condensing unit 8 and transfers the latent heat of condensation to the dehumidified air leaving the condensing unit 8 by heating it, after having heated the air dehumidified at the outlet of the condensing unit 8, it cools further in the first subunit 20 of the condensing unit 8 due to the effect of the heat exchange with external atmospheric air, finally in turn it is heated in the second subunit 21 of the condensing unit 8 absorbing the latent heat of condensation from the saturated air entering the condensing unit 8.

Il calore latente di condensazione del vapore viene dunque recuperato nell’unità di condensazione 8 per il riscaldamento dell’aria deumidificata prima dell’iniezione nel recipiente. The latent heat of steam condensation is therefore recovered in the condensing unit 8 for heating the dehumidified air before injection into the container.

L’apparato 1 comprende infine un controllore elettronico che interagisce con i componenti sopra descritti e con altri componenti, ad esempio un sensore della temperatura 30 del fluido presente all’interno della parte superiore 5 del recipiente 2, un sensore 31 della temperatura della massa d’acqua liquida da potabilizzare presente all’interno della parte inferiore 3 del recipiente 2, un sensore 32 della temperatura dell’aria iniettata dal diffusore 27 nella massa d’acqua liquida da potabilizzare, un sensore 33 di livello della massa d’acqua liquida presente nel recipiente 2, un sensore 34 di portata dell’aria iniettata dal diffusore 27 nella massa d’acqua liquida da potabilizzare, e sensori della temperatura di ingresso e di uscita del fluido di riscaldamento dal/nel recipiente 2. Il processo di potabilizzazione è nella sostanza il seguente. The apparatus 1 finally comprises an electronic controller which interacts with the components described above and with other components, for example a temperature sensor 30 of the fluid present inside the upper part 5 of the container 2, a sensor 31 of the temperature of the mass d liquid water to be potable present inside the lower part 3 of the container 2, a sensor 32 of the temperature of the air injected by the diffuser 27 into the liquid water mass to be potable, a level sensor 33 of the liquid water mass present in the vessel 2, a sensor 34 for the flow rate of the air injected by the diffuser 27 into the mass of liquid water to be potable, and sensors for the inlet and outlet temperature of the heating fluid from / in the vessel 2. The purification process is in the substance the following.

Preliminarmente si riempie la parte inferiore del recipiente 2 fino ad un livello di acqua da potabilizzare al di sopra del riscaldatore 25 e della via di ingresso laterale 16. Preliminarily, the lower part of the container 2 is filled up to a level of water to be potable above the heater 25 and the side inlet 16.

Successivamente vengono attivati il riscaldatore 25 e i mezzi di circolazione forzata 10. The heater 25 and the forced circulation means 10 are then activated.

I mezzi di circolazione forzata 10 innescano una circolazione di un flusso F di aria lungo un percorso chiuso ad anello attraverso il recipiente 2 e l’unità di condensazione 8. The forced circulation means 10 trigger a circulation of a flow F of air along a closed loop path through the vessel 2 and the condensation unit 8.

Il diffusore 17 inietta nella massa d’acqua liquida da potabilizzare un flusso d’aria deumidificata e riscaldata che sottrae energia termica alla massa d’acqua liquida da potabilizzare formando bollicine di aria satura di vapore acqueo che per spinta idrostatica risalgono separandosi dalla massa d’acqua liquida da potabilizzare e trasportando nella parte superiore del recipiente 2 anche una fase di acqua liquida nebulizzata. The diffuser 17 injects into the mass of liquid water to be potabilized a flow of dehumidified and heated air which subtracts thermal energy from the mass of liquid water to be potabilized, forming bubbles of air saturated with water vapor which by hydrostatic thrust rise and separate from the mass of water. liquid water to be potable and transporting in the upper part of the container 2 also a phase of nebulized liquid water.

Il riscaldatore 7 nel frattempo fornisce energia termica alla massa d’acqua liquida da potabilizzare in modo da instaurare nel recipiente 2 un gradiente termico verticale con temperatura minima della massa di acqua liquida da potabilizzare pari a 40°C e temperatura massima della massa di acqua liquida da potabilizzare pari a 65°C così da abbattere contemporaneamente la carica batterica e la formazione di calcare e imprimere un moto convettivo discendente alla massa d’acqua liquida da potabilizzare che si raffredda per effetto della cessione del calore latente di evaporazione favorendo la decantazione di residui solidi sul fondo del recipiente. The heater 7 in the meantime supplies thermal energy to the mass of liquid water to be potable so as to establish in the container 2 a vertical thermal gradient with a minimum temperature of the mass of liquid water to be potable equal to 40 ° C and a maximum temperature of the mass of liquid water. to be potable at 65 ° C so as to simultaneously break down the bacterial load and the formation of limestone and impart a descending convective motion to the mass of liquid water to be potable which cools due to the transfer of the latent heat of evaporation favoring the settling of residues solids at the bottom of the container.

Grazie alla speciale disposizione della via di uscita laterale 12 nella parte superiore 5 del recipiente 2 si instaura un moto vorticoso ascensionale della miscela multifase di aria satura e acqua liquida nebulizzata che si è separata dalla massa d’acqua liquida da potabilizzare. Thanks to the special arrangement of the lateral outlet 12 in the upper part 5 of the container 2, an upward vortex motion of the multiphase mixture of saturated air and nebulized liquid water is established which has separated from the mass of liquid water to be potable.

La fase liquida nebulizzata, rappresentando la fase più pesante, è esposta maggiormente alla forza centrifuga sviluppata dal moto vorticoso ascensionale della miscela multifase e viene così indirizzata verso la parete laterale 2a della parte superiore 5 del recipiente 2. The nebulized liquid phase, representing the heavier phase, is more exposed to the centrifugal force developed by the upward swirling motion of the multiphase mixture and is thus directed towards the side wall 2a of the upper part 5 of the container 2.

La parte della fase liquida nebulizzata che si deposita sulla parete laterale 2a della parte superiore 5 del recipiente 2 viene a questo punto recuperata per caduta gravitazionale nella massa d’acqua liquida da potabilizzare. The part of the nebulized liquid phase that is deposited on the side wall 2a of the upper part 5 of the container 2 is at this point recovered by gravitational fall in the mass of liquid water to be potable.

La via di uscita laterale 12, configurandosi come una prolunga interna al recipiente 2, ostacola ulteriormente il trascinamento verso il primo tubo di connessione 11 della fase liquida che si deposita sulla parete laterale 2a della parte superiore 5 del recipiente 2. The lateral outlet 12, configuring as an extension inside the container 2, further hinders the dragging towards the first connection pipe 11 of the liquid phase which is deposited on the side wall 2a of the upper part 5 of the container 2.

Il primo tubo di connessione 11 a sua volta, essendo inclinato verso l’alto, favorisce il recupero nel recipiente 2 per caduta gravitazionale della fase liquida nebulizzata che si deposita sulla parete del primo condotto 11 sia quando i mezzi di circolazione forzata 10 sono attivi sia quando non lo sono. The first connection pipe 11 in turn, being inclined upwards, favors the recovery in the vessel 2 by gravitational fall of the nebulized liquid phase which is deposited on the wall of the first duct 11 both when the forced circulation means 10 are active and when they are not.

L’aria satura che risale dal primo tubo di connessione 11 raggiunge l’unità di condensazione 8 dove viene deumidificata prima e riscaldata poi nel modo sopra già esposto. The saturated air that rises from the first connection pipe 11 reaches the condensing unit 8 where it is first dehumidified and then heated in the manner already described above.

Infine l’aria deumidificata e riscaldata viene nuovamente iniettata dal diffusore 17 al di sotto del pelo libero della massa d’acqua liquida da potabilizzare, mentre il condensato potabilizzato viene raccolto nella vasca 23 e destinato al consumo a meno che le misure di conducibilità elettrica non impongano un ulteriore trattamento. Finally, the dehumidified and heated air is again injected by the diffuser 17 below the free surface of the mass of liquid water to be potable, while the potable condensate is collected in the tank 23 and destined for consumption unless the electrical conductivity measurements require further treatment.

Il controllore elettronico dell’apparato 1 imposta un valore di portata di aria iniettata nel recipiente 2 tale da imprimere, grazie all’orientamento radiale del diffusore 17, un moto turbolento radiale alla massa d’acqua liquida da potabilizzare per evitare la sedimentazione di depositi calcarei sugli elementi riscaldanti 26 e 27 del riscaldatore 25 e per incrementare la capacità di scambio termico dei riscaldatore 7 senza sollevare dal fondo del recipiente 2 eventuali residui solidi. The electronic controller of the apparatus 1 sets a flow rate value of the air injected into the vessel 2 such as to impart, thanks to the radial orientation of the diffuser 17, a radial turbulent motion to the mass of liquid water to be potable to avoid the sedimentation of limestone deposits on the heating elements 26 and 27 of the heater 25 and to increase the heat exchange capacity of the heater 7 without lifting any solid residues from the bottom of the container 2.

Il controllore elettronico dell’apparato più precisamente modula la portata d’aria fornita dai mezzi di circolazione forzata 10 e la potenza termica fornita dal riscaldatore così da mantenere il gradiente termico verticale della massa di acqua liquida da potabilizzare che avrà in corrispondenza di uno strato sul fondo del recipiente la temperatura inferiore che deve essere come detto minimo pari a 40°C. The electronic controller of the apparatus more precisely modulates the air flow supplied by the forced circulation means 10 and the thermal power supplied by the heater so as to maintain the vertical thermal gradient of the mass of liquid water to be potable that it will have in correspondence with a layer on the bottom of the container the lower temperature which must be as said minimum equal to 40 ° C.

Per compensare la diminuzione di pressione del flusso d’aria a seguito della condensazione del vapore, viene effettuato un reintegro del flusso di aria con aria atmosferica esterna attraverso una valvola di compensazione 39. To compensate for the decrease in the pressure of the air flow following the condensation of the steam, a reintegration of the air flow with external atmospheric air is carried out through a compensation valve 39.

Grazie al recupero almeno parziale del calore latente di condensazione che riscalda l’aria deumidificata il reintegro può essere minimale così da limitare la contaminazione del flusso d’aria con eventuali agenti batterici presenti nell’aria atmosferica. La valvola di compensazione 39, quando i mezzi di ventilazione forzata 10 non sono attivi, è aperta anche per lo smaltimento dei componenti nocivi più volatili che si separano naturalmente dalla massa d’acqua liquida da potabilizzare. Thanks to the at least partial recovery of the latent heat of condensation that heats the dehumidified air, the reintegration can be minimal so as to limit the contamination of the air flow with any bacterial agents present in the atmospheric air. The compensation valve 39, when the forced ventilation means 10 are not active, is also open for the disposal of the more volatile harmful components that naturally separate from the mass of liquid water to be potable.

In corrispondenza del livello massimo nel recipiente 2 della massa di acqua liquida da potabilizzare è possibile prevedere una valvola 55 di sfioramento dell’acqua per far defluire ed eliminare eventuali contaminanti e schiume galleggianti. At the maximum level in the container 2 of the mass of liquid water to be potable, it is possible to provide a water skimming valve 55 to drain and eliminate any contaminants and floating foams.

Il riempimento è preceduto dallo smaltimento della massa d’acqua residua nel recipiente 2 che viene riportata sostanzialmente alle condizioni di temperatura e concentrazione salina della sorgente da cui è stata prelevata in cui viene successivamente reimmessa. The filling is preceded by the disposal of the residual water mass in the container 2 which is substantially brought back to the conditions of temperature and saline concentration of the source from which it was taken from where it is subsequently reintroduced.

A titolo di esempio si riporta un possibile dimensionamento dell’apparato 1. By way of example, a possible sizing of the apparatus 1 is shown.

Si prevede una disponibilità di una potenza termica del riscaldatore 7 pari a 28kW, attraverso un fluido di riscaldamento, in particolare acqua liquida, avente una portata di 26 litri/minuto. A thermal power of the heater 7 equal to 28kW is foreseen, through a heating fluid, in particular liquid water, having a flow rate of 26 liters / minute.

A regime si instaura la seguente situazione operativa, ipotizzando una aria atmosferica esterna a 25°C e 60% di umidità relativa e una ventilazione forzata dell’aria atmosferica esterna sulla prima sotto unità di condensazione 20 pari a 6000 m<3>/ora. When fully operational, the following operating situation is established, assuming an external atmospheric air at 25 ° C and 60% relative humidity and forced ventilation of the external atmospheric air on the first condensing unit 20 equal to 6000 m <3> / hour.

La temperatura di ingresso del fluido di riscaldamento nel primo elemento riscaldante 26 è pari a 70°C e la temperatura di uscita del fluido di riscaldamento dal secondo elemento riscaldante 27 è pari a 55 °C. The inlet temperature of the heating fluid in the first heating element 26 is equal to 70 ° C and the outlet temperature of the heating fluid from the second heating element 27 is equal to 55 ° C.

La portata dei mezzi di circolazione forzata 10 è pari a 430 m<3>/ora. L’aria satura (umidità relativa 100%) nella parte superiore 5 del recipiente 2 ha una temperatura pari a 58°C, dopo l’ingresso nell’unità di condensazione 8 ed il primo attraversamento della seconda sotto unità 21 dell’unità di condensazione 8 ha una temperatura di 56°C e umidità relativa ancora pari a 100%, dopo l’attraversamento della prima unità 20 dell’unità di condensazione 8 ha una temperatura di 29°C e umidità relativa ancora pari a 100%, dopo il secondo attraversamento della seconda sotto unità 21 dell’unità di condensazione 8 ha all’uscita dell’unità di condensazione 8 una temperatura di 55°C e umidità relativa pari a 26%, e all’ingresso nella parte inferiore 3 del recipiente 2 ha una temperatura di 58°C, umidità relativa pari a 23% e pressione pari 30 mBar. The flow rate of the forced circulation means 10 is equal to 430 m <3> / hour. The saturated air (relative humidity 100%) in the upper part 5 of the container 2 has a temperature equal to 58 ° C, after entering the condensing unit 8 and the first crossing of the second subunit 21 of the condensing unit 8 has a temperature of 56 ° C and relative humidity still equal to 100%, after passing through the first unit 20 of the condensing unit 8 has a temperature of 29 ° C and relative humidity still equal to 100%, after the second passing through the second subunit 21 of the condensing unit 8 has at the outlet of the condensing unit 8 a temperature of 55 ° C and relative humidity equal to 26%, and at the entrance to the lower part 3 of the vessel 2 it has a temperature of 58 ° C, relative humidity equal to 23% and pressure equal to 30 mBar.

In questa situazione operativa si ottiene nella vasca di raccolta 23 un condensato pari a 39 litri/ora. In this operating situation, a condensate equal to 39 liters / hour is obtained in the collection tank 23.

E’ immediato notare che una lieve riduzione della temperatura a cavallo della seconda sotto unità 21 per l’aria satura entrante nell’unità di condensazione 8 genera un significativo aumento della temperatura a cavallo della seconda sotto unità 21 per l’aria deumidificata uscente dall’unità di condensazione 8. It is immediate to note that a slight reduction in the temperature across the second subunit 21 for the saturated air entering the condensing unit 8 generates a significant increase in the temperature across the second subunit 21 for the dehumidified air leaving the condensing unit 8.

Per la fornitura di energia termica al liquido di riscaldamento l’apparato 1 può prevedere una pompa di calore 40 che assicura una operatività più continua nel tempo. For the supply of thermal energy to the heating liquid, the apparatus 1 can provide a heat pump 40 which ensures a more continuous operation over time.

La pompa di calore 40 preferibilmente è configurata per assorbire calore dal flusso A di aria atmosferica esterna destinata al raffreddamento dell’aria satura circolante nella prima sotto unità 20 dell’unità di condensazione 8 e cedere calore al fluido di riscaldamento circolante nel riscaldatore 7. The heat pump 40 is preferably configured to absorb heat from the flow A of external atmospheric air intended for cooling the saturated air circulating in the first sub-unit 20 of the condensing unit 8 and to transfer heat to the heating fluid circulating in the heater 7.

La pompa di calore 40 in particolare presenta il suo evaporatore 41 configurato e disposto per raffreddare il flusso A di aria atmosferica esterna prima del suo ingresso nella prima sotto unità 20 dell’unità di condensazione 8, ed il suo condensatore 42 configurato e disposto per riscaldare il fluido di riscaldamento circolante nel riscaldatore 7. The heat pump 40 in particular has its evaporator 41 configured and arranged to cool the flow A of external atmospheric air before its entry into the first subunit 20 of the condensing unit 8, and its condenser 42 configured and arranged to heat the heating fluid circulating in the heater 7.

Preferibilmente per il trasferimento di energia termica dal condensatore 42 della pompa di calore 40 al fluido di riscaldamento circolante nel riscaldatore 7 è previsto un circuito di trasferimento 51 in cui tramite una pompa di circolazione 52 circola un fluido di trasferimento, ad esempio acqua. Preferably, for the transfer of thermal energy from the condenser 42 of the heat pump 40 to the heating fluid circulating in the heater 7, a transfer circuit 51 is provided in which a transfer fluid, for example water, circulates through a circulation pump 52.

Preferibilmente il flusso A di aria atmosferica esterna, prima di essere convogliato all’evaporatore 41 della pompa di calore 40, viene riscaldato mediante scambio termico con l’aria satura in ingresso nell’unità di condensazione 8 così da incrementare il COP (coefficiente di prestazione) della pompa di calore 40. Preferably, the flow A of external atmospheric air, before being conveyed to the evaporator 41 of the heat pump 40, is heated by heat exchange with the saturated air entering the condensing unit 8 so as to increase the COP (coefficient of performance ) of the heat pump 40.

In pratica il flusso A di aria atmosferica esterna è generato da una apposita ventola 43 ed è canalizzato in sequenza verso uno scambiatore termico 44 con l’aria satura in ingresso nell’unità di condensazione 8, dove si riscalda raffreddando l’aria satura in ingresso nell’unità di condensazione 8, poi verso l’evaporatore da cui è raffreddato, ed infine verso la prima sotto unità 20 dell’unità di condensazione 8 dove si riscalda proseguendo il raffreddamento dell’aria satura che scorre nella prima sotto unità 20 dell’unità di condensazione 8 prima di essere reimmesso nell’atmosfera esterna. Il fluido di riscaldamento circolante nel riscaldatore 7 può essere riscaldato dalla pompa di calore 40 singolarmente e/o da almeno un’altra sorgente termica. In practice, the flow A of external atmospheric air is generated by a special fan 43 and is channeled in sequence towards a heat exchanger 44 with the saturated air entering the condensing unit 8, where it heats up by cooling the saturated air entering in the condensing unit 8, then towards the evaporator from which it is cooled, and finally towards the first subunit 20 of the condensation unit 8 where it heats up continuing the cooling of the saturated air flowing in the first subunit 20 of the condensing unit 8 before being reintroduced into the external atmosphere. The heating fluid circulating in the heater 7 can be heated by the heat pump 40 individually and / or by at least one other heat source.

Ad esempio alla pompa di calore sopra descritta può essere abbinata una sorgente termica esterna discontinua o variabile. For example, a discontinuous or variable external heat source can be combined with the heat pump described above.

Si può in particolare impiegare quale sorgente termica ausiliaria un impianto fotovoltaico con accumulo elettrico “off grid” o semplicemente “on grid”. In particular, a photovoltaic system with “off grid” or simply “on grid” electrical storage can be used as an auxiliary thermal source.

In caso di gestione dell’apparato con due sorgenti termiche è previsto un modulo 45 di miscelazione eterodina configurato per mantenere la temperatura desiderata del fluido di riscaldamento in ingresso nel riscaldatore del recipiente al variare dell’energia termica fornita dalle due sorgenti di energia termica. In case of management of the apparatus with two thermal sources, a heterodyne mixing module 45 is provided, configured to maintain the desired temperature of the heating fluid entering the vessel heater as the thermal energy supplied by the two sources of thermal energy varies.

Il modulo di miscelazione 45 in tal caso presenta una via 46 di mandata al riscaldatore 7 , ed una via 47 di ritorno dal riscaldatore 7, e il fluido di riscaldamento al suo interno scambia calore sia con il fluido che circola nel circuito di trasferimento 51 sia con un fluido, ad esempio acqua, che, grazie ad una pompa di circolazione 53, circola in un ulteriore circuito di trasferimento 54 di energia termica fornita dall’ulteriore sorgente termica. In this case, the mixing module 45 has a delivery path 46 to the heater 7, and a return path 47 from the heater 7, and the heating fluid inside it exchanges heat both with the fluid circulating in the transfer circuit 51 and with a fluid, for example water, which, thanks to a circulation pump 53, circulates in a further transfer circuit 54 of thermal energy supplied by the further thermal source.

La portata erogata dalle pompe di circolazione 52 e 53 dei circuiti di trasferimento 51, 54 deve essere inferiore, anche se di poco, alla portata erogata dalla pompa di circolazione 50 che alimenta il riscaldatore 7, per garantire la necessaria inerzia termica. The flow rate delivered by the circulation pumps 52 and 53 of the transfer circuits 51, 54 must be lower, even if slightly, than the flow rate delivered by the circulation pump 50 which feeds the heater 7, to ensure the necessary thermal inertia.

Il metodo e l’apparato di potabilizzazione di acqua così concepiti sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. The method and the water purification apparatus thus conceived are susceptible of numerous modifications and variations, all falling within the scope of the inventive concept; furthermore, all the details can be replaced by technically equivalent elements.

In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a secondo delle esigenze e dello stato della tecnica. In practice, the materials used, as well as the dimensions, may be any according to the requirements and the state of the art.

Claims

CLAIMS 1. Method of purifying a mass of liquid water with an apparatus (1) comprising a container (2) with a vertical axis (L) having a lower part (3) for containing the mass of liquid water to be purified and an upper part (5) for the collection of air saturated with water vapor which separates from the mass of liquid water to be potable, a heater (7) submerged in the mass of liquid water to be potable, a condensation unit (8) of the vapor contained in the air saturation and separation of the condensate, a closed loop air circuit through said vessel (2) and said condensation unit (8) comprising means (10) for forced air circulation and an air diffuser (17) submerged in the mass of liquid water to be potable, said potabilization method being characterized by a phase of recovery of a nebulized liquid phase carried by the saturated air which separates from the mass of liquid water to be potable, in which in the upper part hours (5) of the vessel (2) an upward vortex motion is imparted to the multiphase mixture of saturated air and nebulized liquid water so as to use the centrifugal force developed by said vortex motion to direct the liquid phase of the mixture towards the side wall (2a) of the upper part (5) of the container (2) and recover the liquid phase of the mixture which is deposited on the side wall (2a) of the upper part (5) of the container (2) by gravitational fall in the mass of liquid water to be potabilized, and by the fact that through said heater (7) thermal energy is supplied to the mass of liquid water to be potable so as to maintain a vertical thermal gradient with a minimum temperature of the liquid water to be potable not less than 40 ° C and maximum temperature of the liquid water to be drinkable no higher than 65 ° C so as to simultaneously reduce the bacterial load and the formation of limestone and impart a descending convective motion to the mass of liquid water to be potable which cools, favoring the decantation of solid residues at the bottom of the container.

2. Method of purifying a mass of liquid water according to claim 1, characterized by the fact of imparting a radial turbulent motion to the mass of liquid water to be purified with a radial flow of air delivered by said diffuser (17).

3. Method of purifying a mass of liquid water according to claim 1, characterized by the fact of reintegrating the flow of dehumidified air entering the container (2) with a supply of external atmospheric air.

4. Method of purifying a mass of liquid water according to claim 1, characterized by using the latent heat of condensation of the saturated air entering the condensing unit (8) to heat the dehumidified air exiting the condensing unit (8).

5. Method of purifying a mass of liquid water according to claim 1, characterized by maintaining the vertical thermal gradient and the minimum and maximum temperature of the mass of liquid water to be purified by modulating the thermal power supplied by the heater (7) and modulation of the air flow supplied by the forced circulation means (10).

6. Method of purifying a mass of liquid water according to claim 1, characterized by the fact of eliminating from the container any contaminants floating on the free surface of the liquid water to be purified by skimming the liquid water.

7. Method of purifying a mass of liquid water according to claim 1, characterized by the fact of heating said heating fluid with the use of a heat pump (40) with which thermal energy is absorbed from external atmospheric air.

8. Method of purifying a mass of liquid water according to the previous claim, characterized by the fact that said external atmospheric air before releasing thermal energy absorbs thermal energy from the saturated air circulating in the condensation unit (8).

9. Method of purifying a mass of liquid water according to any claim 7 and 8, characterized by the fact that said atmospheric air after having transferred thermal energy absorbs thermal energy from the saturated air circulating in the condensation unit (8).

10. Apparatus (1) for the purification of a mass of liquid water comprising a container (2) with a vertical axis (L) having a lower part (3) for containing the mass of liquid water to be purified and an upper part (5) for collecting air saturated with water vapor, a heater (7) submerged in the mass of liquid water to be potable, a unit (8) for condensing the vapor contained in the saturated air and for separating the condensate, a ring air circuit closed through said container (2) and said condensing unit (8) comprising means for forced air circulation (10), at least a first pipe (11) for connecting a lateral outlet (12) of the upper part (5 ) of the vessel (2) to an inlet way (13) of the condensing unit (8) and at least a second pipe (14) connecting an outlet way (15) of the condensing unit (8) to a lateral entry way (16) of the lower part (3) of said container (2), called v side inlet (16) being equipped with a submerged radial diffuser (17) with a mass of water to be potable, characterized in that said heater (7) is configured to supply thermal energy to the mass of liquid water to be potable so as to establish a positive temperature gradient from the bottom upwards with a minimum temperature not lower than 40 ° C and maximum temperature not higher than 65 ° C so as to simultaneously reduce the bacterial load and the formation of limestone and impart a descending convective motion to the mass of liquid water to be potable which cools favoring the decantation of solid residues on the bottom of the container, and by the fact that said lateral outlet (12) of the upper part (5) of the container (2) is arranged in a tangential or circumferential direction with respect to said vertical axis (L) of said container (2).

11. Apparatus (1) for the purification of a mass of liquid water according to the preceding claim, characterized in that said side outlet (12) is formed by an extension of said first connection pipe projecting from the side wall (2a) of the container (2).

12. Apparatus (1) for the purification of a mass of liquid water according to any claim 10 and 11, characterized by the fact that said first connection tube (11) is inclined upwards.

13. Apparatus (1) for the purification of a mass of liquid water according to any one of claims 10 to 12, characterized in that it comprises a heat pump (40) for heating said heating fluid, said heat pump having an exchanger thermal to absorb thermal energy from an external atmospheric air circuit in turn in heat exchange with the saturated air circulating in the condensing unit (8).

Apparatus (1) for the purification of a mass of liquid water according to any one of claims 10 to 13, characterized in that it comprises at least two sources of thermal energy for heating the heating fluid, and a mixing module (45) heterodyne configured to maintain the desired temperature of the heating fluid entering the vessel heater as the thermal energy supplied by said at least two thermal energy sources varies.