ITBG20120012A1 - Dispositivo per il trattamento antibatterico delle acque con gas ozono - Google Patents

Description

Descrizione della domanda di brevetto per modello di utilità dal titolo:

"Dispositivo per il trattamento antibatterico delle acque con gas ozono"

Descrizione

Il presente trovato si riferisce a un dispositivo per il trattamento antibatterico dell'acqua con gas ozono.

Più in particolare, il presente trovato si riferisce un dispositivo per il trattamento antibatterico delle acque con gas ozono specialmente adatto alla purificazione/depurazione di acque potabili, acque fognarie e acque reflue in genere.

Come à ̈ noto, le acque ad uso pubblico e/o privato quali, ad esempio, l'acqua utilizzata per cucinare, l'acqua da bere, l'acqua con cui si fa la doccia o il bagno o, ancora, l'acqua delle piscine o delle vasche idromassaggio/relax nei centri sportivi e benessere, sono comunemente veicolo di batteri più o meno pericolosi per la salute dell'individuo.

Tradizionalmente le acque ad uso pubblico e/o domestico vengono trattate attraverso un procedimento di clorazione che prevede l'utilizzo i ipoclorito di sodio con una concentrazione variabile in funzione di specifiche normative; l'aggiunta di questo elemento chimico alle acque produce acido cloridrico e acido ipocloroso, comunemente noti come "cloro libero".

Tuttavia, le soluzioni di ipoclorito di sodio, col passare del tempo e a causa degli effetti indotti da luce, temperatura e dell'azione di altre sostanze presenti nelle acque, tendono a perdere spontaneamente il titolo in cloro attivo; per tener conto di queste perdite vengono applicati dosaggi superiori così da ottenere, in corrispondenza delle utenze, un quantitativo di additivo in linea con quanto prescritto dalle normative.

Il processo di clorazione presenta un rilevante inconveniente legato alla formazione di sottoprodotti, ossia composti che si formano durante il processo di trattamento delle acque come risultato della reazione tra le sostanze presenti nelle acque e gli additivi (nello specifico di sodio); tali prodotti possono essere definiti da composti che provocano potenziali effetti nocivi (composti tossici, genotossici e/o cancerogeni) oppure composti organici che tendono a favorire la crescita microbiotica o, ancora, dei composti che possono conferire alle acque trattate degli odori e dei sapori sgradevoli.

Per ovviare a questi inconvenienti sono state sviluppate delle tecnologie/processi per il trattamento delie acque che prevedono una filtrazione su membrana, ossia la cosiddetta osmosi inversa; tale processo di trattenere particelle e batteri e non da luogo alla formazione di sottoprodotti. Tuttavia, questa tecnologia presenta degli inconvenienti di rilievo legati all'elevato costo di investimento e gestione degli impianti.

Una tecnologia alternativa à ̈ rappresentata da un processo di trattamento antibatterico che utilizza lampade ultraviolette; tale processo, sfruttando le note proprietà fisiche dei raggi ultravioletti, consente di depurare le acque senza l'aggiunta di sostanze chimiche. Tuttavia, anche questa tecnica presenta degli inconvenienti di rilievo legati al fatto che le lampade UV tendono a sporcarsi e, conseguentemente, i raggi emessi sono meno intensi e con un potere agente ridotto. Inoltre, i costi per la sostituzione di tali lampade, in caso di guasto e/o malfunzionamento sono piuttosto elevati.

Sono note diverse soluzioni riferite al trattamento antibatterico delle acque, anche con l'apporto di ozono. Esempi al riguardo si trovano nei brevetti giapponesi JP 2009 090258, 10 028 983, 7 155 778, statunitensi 6 146 524, 4 156 652 e cinese 2 248 190. In tutti i casi si tratta di soluzioni che non prevedono la contemporaneità o la sequenzialità di più processi di trattamento delle acque e che non garantiscono l'assenza di residui nocivi una volta effettuato il trattamento.

Scopo del presente trovato à ̈ quello di ovviare agli inconvenienti sopra riportati.

Più in particolare, lo scopo del presente trovato à ̈ quello di provvedere un dispositivo per il trattamento antibatterico dell'acqua con gas ozono che non determini la formazione di sottoprodotti potenzialmente dannosi per la salute degli individui.

Ulteriore scopo del presente trovato à ̈ quello di provvedere un processo di trattamento delle acque che non modifichi le proprietà organolettiche dell'acqua trattata.

Ulteriore scopo del presente trovato à ̈ quello di provvedere un dispositivo per il trattamento delle acque che permetta di contenere i costi di gestione ed investimento.

Ulteriore scopo del trovato à ̈ quello di mettere a disposizione degli utenti un dispositivo per il trattamento antibatterico dell'acqua con gas ozono atto a garantire un elevato valore di resistenza ed affidabilità nel tempo e tale, inoltre, da poter essere facilmente ed economicamente realizzato.

Questi ed altri scopi vengono raggiunti dal dispositivo per il trattamento antibatterico dell'acqua con gas ozono del presente trovato che comprende almeno due serbatoi a tenuta stagna stabilizzati rispetto a un basamento, indipendenti uno rispetto all'altro, collegati alla rete di acqua da trattare a mezzo di un condotto di ingresso o alimentazione e di una tubazione e all'utenza finale a mezzo di una tubazione di uscita, i serbatoi provvisti di mezzi di miscelazione e contropressione dell'acqua da trattare, di mezzi per il filtraggio dell'acqua trattata, il dispositivo comprendente un'unità di controllo definita da un PLC (Controllore Logico Programmabile) o da un computer industriale per la gestione del trattamento antibatterico in modo continuo.

Le caratteristiche costruttive e funzionali del dispositivo per il trattamento antibatterico dell'acqua con gas ozono del presente trovato potranno essere meglio comprese dalla dettagliata descrizione che segue nella quale si fa riferimento alle allegate tavole di disegno che ne rappresentano una forma di realizzazione preferita e non limitativa e in cui:

la figura 1 rappresenta schematicamente una vista frontale del dispositivo per il trattamento antibatterico dell'acqua con gas ozono del presente trovato;

la figura 2 rappresenta schematicamente una vista dall'alto del dispositivo del trovato;

la figura 3 rappresenta a livello schematico un particolare o elemento costitutivo parzialmente sezionato del dispositivo del trovato.

Con riferimento alle citate figure, il dispositivo per il trattamento antibatterico dell'acqua con gas ozono del presente trovato, indicato complessivamente con 10, comprende un basamento 12 rispetto al quale sono stabilizzati almeno due serbatoi di forma tipicamente ma non esclusivamente cilindrica, a tenuta stagna e destinati a contenere l'acqua da sottoporre a trattamento antibatterico (nella forma di realizzazione preferita di cui alle figure tali serbatoi sono tre e sono indicati con i riferimenti 14, 14', 14"), collegati alla rete di alimentazione/serbatoio dell'acqua da trattare a mezzo di un condotto di ingresso o alimentazione 16 e all'utenza destinataria dell'acqua trattata a mezzo di una tubazione di uscita 18, con detti condotti sviluppati tendenzialmente secondo una direzione orizzontale; tali serbatoi sono realizzati in materiale metallico e preferibilmente in acciaio inox o in equivalentemente noto materiale idoneo allo specifico scopo.

Nella presente descrizione si farà riferimento alla configurazione comprendente tre serbatoi 14, 14', 14".

Ciascun serbatoio à ̈ collegato al condotto di ingresso o alimentazione 16 a mezzo di una tubazione 20 che à ̈ collegata al condotto di ingresso o alimentazione 16 a mezzo di un raccordo 22 e si sviluppa secondo una direzione orizzontale al singolo serbatoio 14, 14', 14" in corrispondenza della sua sommità.

Internamente e verticalmente a ciascun serbatoio 14, 14', 14" Ã ̈ disposto un mezzo agitatore/mescolatore definito da una coclea 24, schematizzata in figura 3, avente la funzione di mescolare/agitare l'acqua convogliata internamente al serbatoio per le funzioni che verranno descritte nel seguito.

La coclea 24 à ̈ definita da un albero centrale 25 disposto verticalmente e coassialmente al singolo serbatoio ed internamente ad esso, con detto albero provvisto di elemento spiraliforme 26 avvolto attorno ad esso per tutta la sua lunghezza; detta coclea 24 à ̈ posta in rotazione a mezzo di un motore elettrico 30 disposto sulla sommità di ciascun serbatoio 14, 14', 14".

Sul fondo di ciascun serbatoio 14, 14', 14" Ã ̈ disposto un diffusore poroso (non rappresentato in figura) avente la funzione di incrementare il contatto tra l'acqua e il gas ozono per una maggiore e migliore disinfezione dell'acqua medesima.

Alla base di ogni serbatoio 14, 14', 14" Ã ̈ presente una specula o finestra 38 che permette all'operatore di visionare il processo di trattamento delle acque, di controllare i diffusori porosi e l'eventuale sedimentazione di microorganismi presenti sulla base dei serbatoi. Un tubo 40 mette in collegamento il fondo di ciascun serbatoio 14, 14', 14" con una condotta di scarico 42 attraverso la quale vengono evacuate eventuali sedimentazioni formatesi a seguito del trattamento di purificazione antibatterico dell'acqua.

Il gas ozono viene introdotto nei serbatoi a mezzo di canali o vasi 44 provvisti di un filtro 46 di tipo tradizionale; detti canali sono collegati al singolo serbatoio in corrispondenza della sua estremità e sono tra loro comunicanti a mezzo di un ulteriore canale 45 per la funzione di cui si dirà nel seguito; con riferimento particolare alla forma di realizzazione di cui alle figure, il canale 44 che alimenta gas ozono al serbatoio 14 à ̈ collegato, a mezzo dell'ulteriore canale 45, anche con il canale 44 che alimenta l'ozono al serbatoio 14' il quale, a sua volta, a mezzo dell'ulteriore canale 45 à ̈ collegato con il canale 44 che alimenta ozono al serbatoio 14".

Sulla tubazione di uscita 18 e a valle dei serbatoio 14, 14', 14" à ̈ disposta almeno una pompa 48 avente la funzione di scaricare l'acqua trattata ai serbatoi per poterla inviare all'utenza; nella forma di realizzazione preferita di cui alle figure le pompe sono due e lavorano in modalità alternata così da non essere eccessivamente stressate e/o sovradimensionate. Detta almeno una pompa 48 à ̈ controllata a mezzo di un inverter allo scopo di mantenere sempre costante la pressione di scarico.

L'acqua trattata in uscita dall'almeno una pompa 48 prima di arrivare all'utenza passa attraverso un filtro 50 a carboni attivi atto ad eliminare eventuali residui di ozono presenti nell'acqua trattata.

Il condotto di ingresso o alimentazione 16, in corrispondenza di ciascun serbatoio 14, 14', 14" Ã ̈ provvisto di una valvola 52 per l'apertura/chiusura del condotto di alimentazione al passaggio dell'acqua da trattare e di una ulteriore valvola 54 per l'apertura/chiusura della tubazione di uscita 18 per lo scarico dell'acqua trattata.

II dispositivo à ̈, altresì, provvisto di sensori aventi lo scopo di controllare il valore del Ph, della conducibilità e del residuo di ozono dell'acqua trattata.

Un'unità di controllo (non rappresentata in figura) definita da un PLC (Controllore Logico Programmabile) o da un tradizionale computer industriale, controlla e gestisce il funzionamento del dispositivo sopra descritto; in particolare, tale unità di controllo gestisce i segnali provenienti da sensori posti in corrispondenza dei serbatoi per regolare la quantità di ozono da produrre ed immettere nei serbatoi medesimi e, inoltre, regola le modalità di riempimento/svuotamento dei serbatoio ed i tempi di trattamento in funzione delle specifiche esigenze.

Il funzionamento del dispositivo del trovato, sopra dettagliatamente descritto con riferimento ai suoi componenti costitutivi, Ã ̈ di seguito spiegato.

I! processo di trattamento antibatterico inizia con una fase di riempimento del primo serbatoio o serbatoio 14 con l'alimentazione dell'acqua da trattare attraverso il condotto di ingresso o alimentazione 16 e la tubazione 20 (apertura della valvola 52). Una volta ultimato il riempimento del serbatoio 14 viene interrotta l'alimentazione di acqua al medesimo (attraverso la chiusura della valvola 52) e viene iniettato il gas ozono attraverso il condotto o vaso 44.

Contemporaneamente all'interruzione dell'alimentazione dell'acqua al primo serbatoio o serbatoio 14 inizia l'alimentazione di acqua da trattare al secondo serbatoio o serbatoio 14'; terminato il riempimento del serbatoio 14' inizia la fase di iniezione del gas ozono.

Quando viene interrotta l'alimentazione dell'acqua da trattare al serbatoio 14' inizia la fase di alimentazione di acqua da trattare al terzo serbatoio o serbatoio 14"; terminato il riempimento del serbatoio 14" ha l'Iuogo la fase di iniezione del gas ozono.

Terminato il riempimento ed il trattamento con gas ozono di tutti i serbatoi, il dispositivo à ̈ pronto per la fase di erogazione dell'acqua trattata all'utenza; tale fase inizia con lo svuotamento del primo serbatoio o serbatoio 14 attraverso la tubazione di uscita 18 (apertura della valvola 54) e una volta ultimato lo svuotamento di detto serbatoio esso viene chiuso (chiusura della valvola 54) ed inizia lo svuotamento del secondo serbatoio o serbatoio 14' e successivamente lo svuotamento del terzo serbatoio o serbatoio 14".

Una volta che il primo serbatoio o serbatoio 14 à ̈ stato scaricato inizia, per il medesimo, la fase di riempimento mentre il secondo serbatoio o serbatoio 14' inizia la fase di scaricamento dell'acqua trattata; analogo discorso vale per il terzo serbatoio o serbatoio 14". In tal modo il dispositivo lavora in modalità continua rendendo sempre disponibile all'utenza acqua trattata.

Il tempo di riempimento/svuotamento del singolo serbatoio e la fase di iniezione del gas ozono variano in funzione della capacità del singolo serbatoio e sono gestite dall'unità di controllo, così come l'apertura/chiusura delle valvole 52 e 54; a titolo di esempio, considerando un serbatoio con diametro 700 mm e altezza 1800 mm, il tempo di riempimento à ̈ stimato in circa quattro minuti e parimenti il successivo tempo di trattamento con gas ozono e il tempo di svuotamento del serbatoio.

Ogni singolo serbatoio rappresenta un'unità o modulo a sé stante con le tre fasi di caricamento/riempimento, trattamento con gas ozono e svuotamento che hanno luogo nel singolo serbatoio.

Il trattamento con gas ozono o miscelazione di detto gas con l'acqua da trattare, avviene seguendo tre processi sostanzialmente contemporanei: un primo processo che consiste nell'iniezione di gas ozono al riempimento del serbatoio, un secondo processo che ha luogo ad opera dei diffusori porosi posti sul fondo dei singoli serbatoio ed un terzo processo attuato a mezzo della coclea che movimenta l'acqua portando tutta la massa liquida a contatto con l'ozono.

Il primo processo realizza un trattamento shock dell'acqua a mezzo dell'ozono iniettato nel serbatoio, il secondo consente di controllare il trattamento andando a bilanciare il quantitativo di ozono in funzione dei tempi di contatto prestabiliti ed il terzo, attraverso la coclea, realizza un'azione di contatto; la coclea, inoltre esercita una contropressione sull'acqua che viene spinta verso il diffusore poroso aumentandone il contatto e conseguentemente la depurazione dai batteri.

I sensori rilevano i valori dei parametri dell'acqua (Ph, conducibilità, residuo di ozono) in corrispondenza dell'ingresso e dell'uscita dal serbatoio e li inviano all'unità di controllo che gestisce e modula il quantitativo di ozono in funzione delle effettive richieste dell'acqua da trattare.

Come descritto in precedenza i condotti o vasi 44, che permettono all'ozono di essere introdotto nei singoli serbatoi, sono comunicanti uno con l'altro, tramite l'ulteriore canale 45, in modo tale da permettere all'ozono in eccesso che non si à ̈ miscelato con l'acqua da trattare in un serbatoio di essere aspirato ed iniettato nel serbatoio adiacente che eventualmente necessita di un quantitativo di tale gas. Come si può rilevare da quanto precede sono evidenti i vantaggi che il dispositivo del trovato consegue.

II dispositivo per il trattamento antibatterico dell'acqua con gas ozono del presente trovato consente vantaggiosamente di realizzare un trattamento antibatterico dell'acqua senza l'utilizzo di elementi o composti chimici che possono lasciare residui nocivi e/o dare luogo alla formazione di sottoprodotti pericolosi per la salute dell'individuo. Un ulteriore vantaggio del dispositivo del trovato à ̈ rappresentato dal fatto che esso consente di ottenere acqua battericamente trattata con proprietà organoletiche inalterate.

Un ulteriore vantaggio à ̈ rappresentato dal fatto che il dispositivo, disponendo di almeno due serbatoi del tutto autonomi uno rispetto all'altro, funziona in regime continuo con acqua trattata sempre disponibile all'utenza.

Un ulteriore vantaggio à ̈ rappresentato dal fatto che il dispositivo realizza, all'interno di ogni singolo serbatoio, tre differenti modalità di miscelazione tra acqua e ozono, ossia una miscelazione diretta all'introduzione dell'ozono, una miscelazione a mezzo della coclea e una a mezzo del diffusore poroso.

Un ulteriore vantaggio à ̈ rappresentato dal fatto che i condotti per l'alimentazione del gas ozono ai singoli serbatoio sono comunicanti e ciò garantisce che nei serbatoi non possano entrare elementi potenzialmente contaminanti.

Ulteriormente vantaggioso à ̈ il fatto che il dispositivo del trovato à ̈ compatto ed agevolerete riconfigurabile in funzione delle specifiche esigenze.

La presenza dell'unità di controllo che riceve i segnali relativi ai parametri dell'acqua trattata consente di regolare in maniera ottimale le varie fasi di riempimento/svuotamento dei serbatoi e l'afflusso di ozono ai medesimi che viene modulato in funzione delle specifiche esigenze; ciò si traduce in un risparmio energetico e in un conseguente contenimento dei costi.

Benché il trovato sia stata sopra descritta con particolare riferimento a una sua forma di realizzazione data solo a scopo esemplificativo e non limitativo, numerose modifiche e varianti appariranno evidenti a un tecnico del ramo alla luce della descrizione sopra riportala. Il presente trovato intende, pertanto, abbracciare tutte le modifiche e le varianti che rientrano nello spirito e nell'ambito delle rivendicazioni che seguono,

Claims (2)

1. Rivendicazioni 1. Un dispositivo (10) per il trattamento antibatterico delle acque con gas ozono, specialmente adatto alla purìficazione/depurazione di acque potabili, acque fognarie e acque reflue in genere per applicazioni civili/o industriali caratterizzato dal fatto di comprendere almeno tre serbatoi (14, 14', 14") a tenuta stagna, nei quali à ̈ immesso detto gas ozono, stabilizzati rispetto a un basamento (12), indipendenti uno rispetto all'altro, collegati alla rete di acqua da trattare a mezzo di un condotto di ingresso o alimentazione (16) e di una tubazione (20) e all'utenza finale a mezzo di una tubazione di uscita (18) e provvisti di mezzi di miscelazione e contropressione dell'acqua da trattare, il dispositivo comprendente un'unità di controllo definita da un PLC (Controllore Logico Programmabile) o da un computer industriale per la gestione del trattamento antibatterico, detti serbatoi essendo realizzati in acciaio inox e a sviluppo cilindrico, provvisti di una finestra o specula (38) per il controllo del processo di trattamento delle acque.
2. 2. Il dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi di miscelazione e contropressione dell'acqua da trattare sono definiti da una coclea (24) disposta internamente al serbatoio (14, 14', 14") secondo una direzione assiale e movimentata in rotazione a mezzo di un motore elettrico (30) disposto sulla sommità di ciascun serbatoio (14, 14', 14"), con detta coclea atta a movimentare l'acqua spingendola verso un diffusore poroso disposto sul fondo del serbatoio (14, 14', 14"). 3. 11 dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una pompa (48), controllata da un inverter, disposta sulla tubazione di uscita (18) a valle dei serbatoio (14, 14', 14") atta a consentire l'operazione di scarico dell'acqua trattata e un filtro (50) a carboni attivi disposto sulla tubazione di uscita (18) a valle dell'almeno una pompa (48) e atto a filtrare ed eliminare eventuali residui di ozono presenti nell'acqua trattata in uscita dal serbatoio (14, 14', 14"), una valvola (52) per l'apertura/chiusura del condotto di ingresso o alimentazione (16) al passaggio dell'acqua da trattare, una ulteriore valvola (54) per l'apertura/chiusura della tubazione di uscita (18) per lo scarico dell'acqua trattata, con dette valvola (52) e ulteriore valvola (54) disposte in corrispondenza di ciascun serbatoio (14, 14', 14"). 4. 11 dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto di comprendere una condotta di scarico (42) collegata con il fondo di ciascun serbatoio (14, 14', 14") a mezzo di un tubo (40), detta condotta di scarico atta ad evacuare le sedimentazioni formatesi a seguito del trattamento di purificazione antibatterico dell'acqua. 5.11 dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere canali o vasi (44) per l'alimentazione di gas ozono ai serbatoi (14, 14', 14"), con detti canali provvisti di un filtro (46) e tra loro comunicanti a mezzo di un ulteriore canale (45). 6. 11 dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere sensori atti a controllare il valore del Ph, della conducibilità e del residuo di ozono dell'acqua trattata, con detti valori inviati ed elaborati dall'unità di controllo per la regolazione la quantità di ozono da produrre ed immettere nei serbatoi (14, 14', 14") e per la regolazione dei tempi di trattamento. 7. 11 dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la coclea (24) à ̈ costituita da un albero centrale (25) provvisto di elemento spiraliforme (26) avvolto attorno ad esso per tutta la sua lunghezza. 8.11 dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il trattamento antibatterico dell'acqua e comprende le fasi di: - riempimento del serbatoio (14) con l'acqua da trattare attraverso il condotto di ingresso o alimentazione (16) e la tubazione (20) a mezzo dell'apertura della valvola (52); - interruzione dell'alimentazione di acqua nel serbatoio (14) a mezzo della chiusura della valvola (52), introduzione del gas ozono nel serbatoio (14) attraverso il condotto o vaso (44) e contemporaneo riempimento del serbatoio (140 a mezzo dell'apertura della valvola (52); - interruzione dell'alimentazione di acqua nel serbatoio (140<a>mezzo della chiusura della valvola (52), introduzione del gas ozono attraverso il condotto o vaso (44) e contemporaneo riempimento del serbatoio (14") a mezzo dell'apertura della valvola (52); - svuotamento consecutivo del serbatoio (14, 14', 14") attraverso la tubazione di uscita (18) a mezzo dell'apertura dell'ulteriore valvola (54). - riempimento del serbatoio svuotato in contemporanea alla fase di svuotamento consecutivo degli altri serbatoi.